書(shū)籍：《炬豐科技-半導(dǎo)體工藝》
文章：IC制造化學(xué)清洗過(guò)程中硅上重金屬污染的表面光電壓監(jiān)測(cè)
編號(hào)：JFKJ-21-883
作者：炬豐科技

引言

集成電路復(fù)雜性的持續(xù)增加，以及需要減小柵極氧化物厚度的臨界尺寸的減小，產(chǎn)生了對(duì)更好地控制重金屬污染的需求。檢測(cè)硅晶片中的重金屬污染物最近受到了極大的關(guān)注，這是低成本制造幾個(gè)大規(guī)模集成電路的關(guān)鍵任務(wù)。采用表面光電壓(SPV)表征方 法，建立了兩者之間的定量關(guān)系。少數(shù)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度、加工過(guò) 程中添加的重金屬濃度和集成電路產(chǎn)量下降1.2)。由SPV直接測(cè)量的少數(shù)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度已經(jīng)成為指導(dǎo)工藝工程師的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。

實(shí)驗(yàn)

特殊防護(hù)裝置：
SPV設(shè)備的示意圖，如圖1所示。鹵素光源配有一個(gè)連接器計(jì)算機(jī)控制的調(diào)節(jié)光圈光子通量保證了低- 強(qiáng)度，線性SPV區(qū)域。表示“單”最多七色的彩色燈從1到0.8 um的預(yù)選波長(zhǎng)是使用由步迸電機(jī)。單個(gè)過(guò)濾器被預(yù)先調(diào)整以獲得常數(shù)，SPV探頭輸出端的有效光子通量Qerr值。

非接觸SPV：
在非接觸配置中，SPV拾取探針?lè)胖迷诰嚯xdpw的上方放置在黑色陽(yáng)極氧化鋁晶片卡盤(pán)上方支撐銷(xiāo)上的硅晶片。

測(cè)量技術(shù)：
使用SPV方法測(cè)量壽命/擴(kuò)散長(zhǎng)度。隨著恒定光子通量 SPV的引入，測(cè)量的精度、再現(xiàn)性和速度都得到了提高。

樣品制備：
我們測(cè)量了磷硅中的鐵污染。鐵濃度通過(guò)兩次擴(kuò)散長(zhǎng)度測(cè)量定量確定：在200°C退火之前和之后。

結(jié)果和討論
為建立最佳條件鐵濃度的測(cè)量、擴(kuò)散長(zhǎng)度變化被研究為退火溫度、時(shí)間和恢復(fù)溫度。樣品在退火溫度下退火200℃保持10分鐘，并在水中淬火至室溫21℃，導(dǎo)致擴(kuò)散長(zhǎng)度減少約三倍擴(kuò)散長(zhǎng)度的恢復(fù)發(fā)生在室溫下。如圖2

圖3顯示了擴(kuò)散長(zhǎng)度隨退火溫度的變化。似乎鐵-硼對(duì)在100℃以上開(kāi)始分解，鐵-硼對(duì)的全部分解發(fā)生在大約180℃。

圖4顯示了從200℃淬火后進(jìn)行的一系列擴(kuò)散長(zhǎng)度測(cè)量結(jié)果，作為恢復(fù)溫度的函數(shù)。鐵-硼對(duì)的最快恢復(fù)發(fā)生在85℃。

擴(kuò)散長(zhǎng)度的原始值為35 um，在200℃退火后，減小到12 pm。在100℃以上，擴(kuò)散長(zhǎng)度的減小是由于鐵硼對(duì)開(kāi)始分解成間隙鐵引起的。觀察到的200℃退火后擴(kuò)散長(zhǎng)度的減少是重金屬污染的特征。恢復(fù)過(guò)程表明特定的 這個(gè)案件中涉及的元素是鐵。接下來(lái)，在清洗過(guò)程中引入的鐵污染在高溫處理(在處理過(guò)程中使用的典型氧化/退火順序或在1100℃下5分鐘的RTA)之后進(jìn)行測(cè)量，該高溫處理用于將清洗留下的重金屬驅(qū)入晶片的主體。在關(guān)鍵步驟的統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(SPC)的情況下，例如預(yù)柵極清洗，在柵極氧化后測(cè)量晶片。
將SPV技術(shù)用于預(yù)氧化清洗的SPC的例子如圖5所示。晶片(p型，100 cm)在濕化學(xué)槽中清洗，其中化學(xué)制品在cach清洗循環(huán)后不被替換，并在90℃氧化30分鐘。每個(gè)點(diǎn)是50個(gè)晶片批次中兩個(gè)晶片氧化后鐵測(cè)量值的平均值。允許的鐵污染閾值顯示為水平虛線。超過(guò)這個(gè)閾值，鐵對(duì)柵氧化層的完整性有不利影響。該統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制圖顯示，在液體中的污染物累積到不可接受的水平并且必須更換化學(xué)品之前，可以進(jìn)行大約八次清潔操作。

總結(jié)

本文介紹了SPV在化學(xué)清洗和化學(xué)品純度監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。新的SPV方法的非接觸式、晶圓級(jí)特性和精密的儀器，使這項(xiàng)技術(shù)特別適合重金屬監(jiān)測(cè)。據(jù)我們所知，沒(méi)有其他技術(shù)可以與這種表征能力相媲美。該方法用于監(jiān)測(cè)BHF的銅污染，通過(guò)測(cè)量其對(duì)表面復(fù)合的影響和通過(guò)其對(duì)體復(fù)合的影響來(lái)監(jiān)測(cè)鐵污染，在區(qū)域貿(mào)易協(xié)定步驟之后，區(qū)域貿(mào)易協(xié)定步驟用于驅(qū)動(dòng)在清潔過(guò)程中沉積在表面的鐵進(jìn)入體。與TXRF和原子吸收光譜法等更傳統(tǒng)的方法相比，SPV方法是非常新的，但已經(jīng)證明了它在監(jiān)測(cè)集成電路加工生產(chǎn)線的濕化學(xué)問(wèn)題方面的有效性。與傳統(tǒng)方法相比，SPV測(cè)量的主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量速度快；信息是在工藝步驟完成幾分鐘后獲得的，以及在圖案化產(chǎn)品晶片中進(jìn)行非接觸測(cè)量的能

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《炬丰科技-半导体工艺》IC制造化学清洗过程中硅上重金属污染的表面光电压监测的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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