摘要

金屬污染物，如碳化硅表面的銅，不能通過使用傳統的RCA清洗方法完全去除。RCA清洗后，在碳化硅表面沒有形成化學氧化物，這種化學穩定性歸因于RCA方法對金屬污染物的不完全去除，因為它通過氧化和隨后的蝕刻去除了金屬污染物。用氰化氫HCN水溶液清洗被金屬污染的碳化硅，然后進行RCA清洗，反之亦然，可以完全去除它們。結果表明，強吸附金屬和粗糙碳化硅表面底部區域的金屬不能分別用RCA法和HCN法去除。由于氰化物離子的高反應性，HCN方法可以去除強吸附的金屬，而底部區域的金屬不能被去除，因為去除過程需要形成大體積的金屬-氰化物絡合離子。

介紹

碳化硅具有優異的物理性能，如高擊穿電場、高電子漂移速度和高熱導率。半導體清洗是器件制造最重要的工藝之一，。在制造硅大規模集成大規模集成電路的情況下，總工藝的25%以上用于清洗。碳化硅的化學穩定性比硅高得多。RCA方法通常被認為是碳化硅清洗的唯一合適的技術。在本文中，研究了RCA方法的機理，特別是HPM技術，并且已經表明只有在兩種清洗溶液，即先后使用了HPM和氰化氫HCN溶液。

實驗

首先，使用RCA方法清洗4H–sic 0001晶圓。然后，將晶片浸入0.08米氯化銅加0.08米氯化鎳溶液中，室溫下的酸堿度為9，持續10分鐘，進行深度污染，然后用超純水沖洗10分鐘。然后，使用APM29wt%氫氧化銨：30wt%過氧化氫：水=1：1：5，HPM36wt%鹽酸：30wt%過氧化氫：水=1：1：5，或0.05M，即0.14wt%氫氰酸水溶液清洗碳化硅晶圓。需要注意的是，氫氰酸的濃度遠低于APM和HPM溶液。APM和HPM清洗分別在50°C和80°C下進行，而氫氰酸清洗則在室溫下進行。通過加入氨水溶液，將氫氰酸水溶液的pH值調整為10。在清洗過程中，沒有進行密集的攪拌。

結果和討論

圖2顯示了光譜a之前和光譜b–d清潔之后有意污染的碳化硅表面的TXRF光譜。

圖3a顯示了銅2p區的XPS光譜。

圖5a和5b分別顯示了碳化硅和硅表面的原子力顯微鏡圖像。4H-碳化硅表面相對粗糙，均方根粗糙度值為1.0納米，硅表面均方根粗糙度值為0.2納米，此外，在碳化硅表面觀察到化學機械拋光處理產生的可見劃痕。碳化硅表面粗糙和劃痕是由于化學穩定性高，濕法刻蝕困難造成的。未完全去除可能是由于底部區域存在銅物質，第一氯化萘離子可以接近，但第二氯化萘離子由于空間有限而無法接近，特別是當污染物被捕獲在劃痕中時。使用HPM溶液的不完全去除可能是由于化學因素，即。由于HPM反應性相對較弱，強吸附的銅物種不能被去除。此外，最終的氟化氫處理實際上是沒有意義的，因為在HPM清洗過程中沒有形成氧化層。

盡管HCN是一種有毒化合物，但HCN溶液在用于清潔后，很容易通過臭氧27或紫外線照射加上氫氣分解成二氧化碳和N2過氧化物28處理。HCN也可以通過使用催化劑由非氰化物化合物合成，如CH4加NH3.29因此，HCN清潔法可以被認為對環境溫和。

結論

RCA方法不會形成可通過HF蝕刻的天然氧化物層，因此，難以完全去除不需要的表面金屬污染物。在本研究中，開發了一種完全去除碳化硅上金屬污染物的替代方法。這種方法由傳統的HPM法和HCN清洗法組成，反之亦然。HCN和HPM的解決方案可以分別去除由于化學和結構原因難以去除的金屬污染物。

審核編輯：湯梓紅