介绍
碳化硅SiC器件制造技术与硅制造有许多相似之处，但确定材料差异是否影响清洁能力是这个不断发展的领域的兴趣所在。材料参数的差异包括扩散系数、表面能和化学键强度，所有这些都可以在清洁关键表面方面发挥作用。在这项工作中，将汞探针电容电压MCV映射后100mm或150mm4H碳化硅晶圆上的痕量表面污染水平与后续清洁后的水平进行了比较。在MCV过程中，可控地添加汞、铁和镍等微量金属，并且各种清洁方法已被证明可以将碳化硅表面恢复到5x1010原子/cm2以下的清洁度水平。讨论了集成单元工艺流程中这些清洁的位置和成本比较。
实验与讨论
汞探针CVMCV、TXRF和洗涤实验
为了可控地将污染物引入碳化硅表面并测试其清洁能力，我们使用SemerabMCV-530测试仪对100mm和150mm超低微管密度外延碳化硅晶圆进行汞检测，并使用TXRF进行痕量测量。为了检测金属污染物，使用各种清洁化学品清洁晶圆，并重新分析清洁后的晶圆是否有微量杂质。MCV测量使用各种多种测量模式来执行，例如径向扫描、晶圆测绘以及同一位置的多次测量。这样可以将未污染和污染区域与第一次TXRF测量进行比较，并将预清洁条件与清洁后的TXRF进行比较。
图1.本研究中使用的一些图案的布局图（两种情况均显示150mmSiC晶圆上的TXRF位置，直径约为10mm）。未显示100mmSiC晶圆的实验图案。左侧MCV10点半径扫描~17mm直径测量点允许5点TXRF测量来分析汞污染和非汞污染区域。图（右）显示了在200mmTXRF基座上的150mm4H碳化硅晶圆上进行的165点TXRF测量。
MCV、洗涤前TXRF和洗涤后TXRF结果
所有清洁均已被证明可以有效去除一定程度的金属杂质。使用钼阳极TXRF在100mm碳化硅晶圆上测得的汞含量图显示，典型平均值为25x1013原子/cm2，典型最大值为24x1014原子/cm2，在外延测试后立即降至不到300秒。检测限~7x1010原子/cm2。150mm碳化硅晶圆上的RCA清洗已被证明可有效去除汞以及镍、铁和其他金属，清洗后测量值低于浓缩RCA序列的检测限和稀释后的检测限RCA序列。但它仍然是可以测量的。
图2比较了稀释RCA清洁前后的映射TXRF测量结果。在清洁之前，表面铁污染集中在晶圆边缘附近，尽管有所减少，但在稀释RCA清洁后，在这些位置仍然可以测量到。出于产量和可靠性的原因，观察了各种感兴趣的金属（包括汞、铁和镍）的清洁趋势，并且在多个晶圆上重复观察了清洁趋势。
图2.在DHFSC1SC2槽中按照1:2:50的RCA顺序在50C下清洗5分钟（清洗时间为30秒）的150mm4H碳化硅晶圆上测量的表面铁污染图。在预清洗步骤中，边缘处的铁浓度较高，尽管清洗后所有区域的铁含量均有所下降，但浓度仍然超过了过程的检测限。
出于产量和可靠性的原因，观察了各种相关金属（包括钙、汞、铁和镍）的清洁趋势，并且在多个晶圆上可重复观察。然而，一些元素如二氯乙酸钛锂、铬、铜和锌等都达到了TXRF的检测限。图3显示了如何使用稀释RCA工艺来减少镍表面污染。再次注意，晶片边缘的镍浓度较高，并且清洁使大部分区域低于测量的检测限。
图3.使用RCA序列1:2:50在150mm4H碳化硅晶片上执行DHF步骤之前和之后测量的镍污染表面图，每个SC12电池在50C下清洗30秒5分钟。在预清洗步骤中，边缘区域的镍浓度较高，虽然清洗后所有区域的镍浓度有所下降，但在某些位置镍浓度仍然超过检测限。
总结
众所周知，RCA化学物质通过氧化硅表面并去除氟化氢中的氧化物来去除污染物，因此预计这些化学物质不会在用于这项工作的温度下发挥作用，因此碳化硅可能无法实现这种机制。先前的研究表明，粗糙度有助于捕获金属污染物，而氟化氢处理会产生亲水表面，其末端主要是氢氧化硅和碳氧基团。结果表明，使用较短时间和较低温度的稀释RCA在去除铁、镍和汞方面效果较差。尽管粗糙度可能是一个因素，但温度和时间的作用可能表明盐酸和NH4OH的金属溶解是SC1和SC2化学中的主要机制。然而，这里通过硅烷醇和碳-氧表面层的扩散发挥了作用。还应该指出的是，添加铁和镍的确切机制尚不清楚，浸盒边缘加工和/或晶圆制造的污染可能是根本原因。探索控制金属污染物去除的参数，因为成本受时间和浓度的影响很大，时间影响产量，浓度影响材料成本和加工成本，但受温度影响较小，温度仅影响初始设备成本。我感兴趣未来的研究。此外，建议在能够进行喷射处理的设备上执行此任务，因为靠近晶圆的流速较高可能会导致更快的溶解速度以及杂质从表面更快的扩散15。这种效应已在聚合物去除中得到了很好的评估，16并且碳化硅的评估也可以显示与金属污染物的关系。然而，在这些设备上处理时，表面污染值可能远低于TXRF检测限。
对于钛渣炉盖和户外钛炉子清洗的这样的话题，本篇文章已经详细解完毕，希望对各位有所帮助。
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