"Hualinkona-Semiconductor Craft" 실리콘 카바이드 MOSFET 제조 후 용광로 앞 습식 처리

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     탄화규소(SiC) 장치 제조 기술과 실리콘 제조 기술 사이에는 많은 유사점이 있지만, 재료 차이가 세정 능력에 영향을 미치는지 여부를 식별하는 것은 이 개발 분야에서 중요합니다. 재료의 차이에는 확산 계수, 표면 에너지 및 화학적 결합 강도가 포함되며, 이 모두는 중요한 표면을 청소하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 이 연구에서는 수은 프로브 용량 전압(MCV) 매핑 후 100mm 또는 150mm 4H 탄화규소 웨이퍼의 추적 표면 오염 수준을 후속 세척 후의 오염 수준과 비교했습니다. MCV 동안 수은, 철, 니켈과 같은 미량 금속을 제어 가능하게 첨가했으며 다양한 세척 방법을 통해 탄화규소 표면을 5x1010 원자/cm2 미만의 청정도 수준으로 복원할 수 있음이 나타났습니다. 통합 장치의 프로세스 흐름에서 이러한 세척의 위치와 비용 비교가 논의됩니다.

실험과 토론

수은 프로브 CV(MCV), TXRF 및 세척 실험

     탄화규소 표면에 오염물질을 제어 가능하게 도입하고 세척 능력을 테스트하기 위해 Semerab MCV-100 테스터를 사용하여 초저 미세소관 밀도를 갖는 150mm 및 530mm 에피택셜 탄화규소 웨이퍼에 대해 수은 검출을 수행했으며, 미량 금속 오염물질은 다음과 같이 측정했습니다. TXRF를 이용하여 웨이퍼를 다양한 세정용 화학물질로 세정한 후, 세정된 웨이퍼의 미량 불순물을 다시 분석했습니다. MCV 측정은 동일한 위치에서 반경 스캐닝, 웨이퍼 매핑, 다중 측정 등 여러 측정 모드를 사용하여 수행되므로 1차 TXRF 측정에서는 오염되지 않은 영역과 오염된 영역을 비교하고, 세척 후 TXRF에서는 오염된 영역을 비교할 수 있습니다. 청소 전 상태.

그림 1. 본 연구에 사용된 일부 모델의 레이아웃 두 경우 모두 50mm 탄화규소 웨이퍼와 약 10mm 직경의 TXRF 위치가 표시됩니다(100mm 탄화규소 웨이퍼의 실험 모드는 표시되지 않음). 왼쪽: MCV 10포인트 반경 스캐닝(~1.7mm 직경 측정 포인트)을 통해 5포인트 TXRF 측정을 통해 수은으로 오염된 영역과 수은이 없는 영역을 분석할 수 있습니다. 오른쪽: 165mm TXRF 베이스에 표시된 150mm 4H 실리콘 카바이드 웨이퍼의 200포인트 TXRF 측정.MCV, 사전 세척 TXRF 및 사후 세척 TXRF 결과모든 세척은 어느 정도 금속 불순물을 제거하는 데 효과적인 것으로 입증되었습니다. 몰리브덴 양극 TXRF를 사용하는 100mm 탄화규소 웨이퍼에서 측정한 매핑된 수은 수준은 일반적인 평균값 2.5x1013atoms/cm2 및 일반적인 최대값 2.4x1014atoms/cm2에서 검출 한계인 300개 미만 수준으로 감소한 것으로 나타났습니다. 에피택셜 테스트 직후 초 ~7x1010atoms/cm2. 50mm 탄화규소 웨이퍼의 RCA 세척은 수은, 니켈, 철 및 기타 금속을 제거하는 데 효과적인 것으로 입증되었습니다. 세척 후 측정 결과는 농축된 RCA 시퀀스의 검출 한계보다 낮고, 희석된 RCA 시퀀스의 검출 한계보다 낮지만 여전히 측정 가능합니다.그림 2는 희석 RCA 세척 전후의 매핑된 TXRF 측정값을 비교한 것입니다. 표면의 철 오염은 세척 전 웨이퍼 가장자리 근처에 국한되었으며, 희석된 RCA로 세척한 후에도 이러한 위치는 감소했지만 여전히 측정할 수 있었습니다. 수율과 신뢰성을 위해 다양한 관심 금속(수은, 철, 니켈 포함)에 대한 세척 추세를 관찰할 수 있으며 여러 웨이퍼에서 세척 추세를 반복적으로 관찰할 수 있습니다.

그림 2. 150mm 4H 탄화규소 웨이퍼 표면에서 측정된 철 오염은 DHF의 SC50&SC1 탱크에서 RCA 순서 2:50:5에 따라 1℃에서 2분씩 세척하였으며, 세척시간은 30초였다. 사전 청소 단계에서는 가장자리의 철 농도가 높습니다. 청소 후 모든 영역의 철 농도가 감소하지만 농도는 여전히 이 공정의 검출 한계보다 높습니다.수율과 신뢰성을 위해 다양한 관련 금속(칼슘, 수은, 철, 니켈 포함)에서 세척 추세를 관찰할 수 있으며, 일부 요소는 완전히 세척되었지만 여러 웨이퍼에서 세척 추세를 반복적으로 관찰할 수 있습니다. 희석된 디클로로아세트산(티타늄, 크롬, 구리 및 아연)을 사용한 TXRF의 검출 한계. 그림 3은 니켈 표면 오염을 줄이기 위해 희석 RCA 공정을 사용하는 것을 보여줍니다. 다시 말하지만, 웨이퍼 가장자리에서 니켈 농도가 더 높고, 세정으로 인해 대부분의 영역이 측정 검출 한계보다 낮아지는 것을 알 수 있습니다.

그림 3. 50mm 5H 탄화규소 웨이퍼를 1:2:150의 RCA 시퀀스로 4℃에서 1분간(모든 SC2&50 탱크, DHF 단계) 세척 전후에 측정된 표면 매핑된 니켈 오염을 30초 동안 수행했습니다. 사전 세척 단계에서는 가장자리의 니켈 농도가 높습니다. 청소 후 모든 영역의 니켈이 감소하지만 일부 장소에서는 니켈 농도가 여전히 검출 한계보다 높습니다.

개요
     RCA 화학은 실리콘 표면을 산화시키고 불화수소의 산화물을 제거하여 오염 물질을 제거할 수 있는 것으로 알려져 있으므로 이 메커니즘은 탄화 규소에서는 실현되지 않을 수 있습니다. 왜냐하면 이러한 화학 물질은 이 연구에 사용된 온도에서 탄화 규소를 에칭하거나 산화시킬 것으로 예상되지 않기 때문입니다. . 이전 연구에서는 거칠기가 금속 오염 물질을 포착하는 역할을 하며, 불화수소 처리로 인해 친수성 표면이 대부분 수산화 규소 및 탄소-산소 그룹으로 종결되는 것으로 제안되었습니다. 결과는 더 짧은 시간과 더 낮은 온도로 희석된 RCA가 철, 니켈 및 가능한 수은을 제거하는 데 효과적이지 않다는 것을 보여줍니다. 거칠기가 요인일 수 있지만 온도와 시간의 영향은 SC4 및 SC1 화학에서 금속(염산 및 NH2OH)의 용해가 주요 메커니즘임을 나타낼 수 있습니다. 실리콘 수산기 및 탄소-산소 표면층. 또한 철과 니켈을 첨가하는 정확한 메커니즘은 아직 명확하지 않으며 침지 상자의 가장자리 처리 및/또는 웨이퍼 제조의 오염이 근본 원인일 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 비용은 시간(출력에 영향) 및 농도(재료 비용 및 처리 비용에 영향)의 영향을 크게 받지만 온도(초기 장비 비용에만 영향)의 영향을 덜 받으므로 제거 제어를 위한 매개변수를 탐색하는 것이 중요합니다. 미래의 금속 오염물질. 또한, 스프레이 처리가 가능한 장비에서 이 작업을 수행하는 것이 바람직합니다. 웨이퍼에 가까운 유속이 높을수록 용해 속도가 높아져 불순물이 표면(15)에서 더 빨리 확산될 수 있기 때문입니다. 이 효과는 폴리머 제거(16)에서 잘 평가되었으며 탄화규소의 평가는 금속 오염물질과의 관계도 보여줄 수 있지만 이 장비에서 처리하면 표면 오염물질 값이 TXRF 검출 한계보다 더 낮아질 수 있습니다.

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