para a frente

     Existem muitas semelhanças entre a tecnologia de fabricação de dispositivos de carboneto de silício (SiC) e a tecnologia de fabricação de silício, mas é significativo para este campo em desenvolvimento identificar se as diferenças de material afetarão a capacidade de limpeza. As diferenças de material incluem coeficiente de difusão, energia superficial e resistência de ligação química, os quais podem desempenhar um papel na limpeza de superfícies críticas. Neste trabalho, o nível de contaminação da superfície vestigial de wafer de carboneto de silício 100H de 150 mm ou 4 mm após o mapeamento da tensão de capacitância da sonda de mercúrio (MCV) foi comparado com aquele após a limpeza subsequente. Durante a MCV, metais residuais como mercúrio, ferro e níquel foram adicionados de forma controlada, e foi demonstrado que vários métodos de limpeza podem restaurar a superfície do carboneto de silício a um nível de limpeza inferior a 5x1010 átomos/cm2. A posição e a comparação de custos dessas limpezas no fluxo de processo de dispositivos integrados são discutidas.

Experimento e discussão

Sonda de mercúrio CV (MCV), TXRF e experimento de limpeza

     A fim de introduzir poluentes de forma controlada na superfície do carboneto de silício e testar a capacidade de limpeza, a detecção de mercúrio foi realizada em wafers epitaxiais de carboneto de silício de 100 mm e 150 mm com densidade de microtúbulos ultrabaixa no testador Semerab MCV-530, vestígios de poluentes metálicos foram medidos por TXRF, os wafers foram limpos com vários produtos químicos de limpeza e os traços de impurezas nos wafers limpos foram analisados ​​novamente. A medição de MCV é realizada usando vários modos de medição, como varredura de raio, mapeamento de wafer e múltiplas medições no mesmo local, o que permite que a primeira medição de TXRF compare a área não contaminada com a área contaminada, e o TXRF pós-limpeza compare o estado de pré-limpeza.

Figura 1. Painel do Layout de alguns modelos utilizados neste estudo; Em ambos os casos, a posição do TXRF do wafer de carboneto de silício de 50 mm e cerca de 10 mm de diâmetro é exibida (o modo experimental do wafer de carboneto de silício de 100 mm não é mostrado). Esquerda: A varredura de raio de 10 pontos do MCV (ponto de medição de ~ 1.7 mm de diâmetro) permite a medição TXRF de 5 pontos para analisar áreas contaminadas com mercúrio e áreas livres de mercúrio. À direita: medição TXRF de 165 pontos em um wafer de carboneto de silício 150H de 4 mm exibido em uma base TXRF de 200 mm.Resultados de MCV, TXRF pré-limpeza e TXRF pós-limpezaToda a limpeza provou ser eficaz na remoção de algum grau de impurezas metálicas. O nível de mercúrio mapeado medido em um wafer de carboneto de silício de 100 mm com ânodo de molibdênio TXRF mostrou que ele diminuiu do valor médio típico de 2.5x1013 átomos/cm2 e do valor máximo típico de 2.4x1014 átomos/cm2 para o nível abaixo do limite de detecção de 300 segundos ~7x1010 átomos/cm2 imediatamente após o teste epitaxial. A limpeza RCA em wafer de carboneto de silício de 50 mm provou ser eficaz na remoção de mercúrio, níquel, ferro e outros metais. Os resultados da medição após a limpeza são inferiores ao limite de detecção da sequência RCA concentrada, inferiores aos da sequência RCA diluída, mas ainda mensuráveis.A Figura 2 ilustra a comparação dos valores medidos do TXRF mapeado antes e depois da limpeza do RCA diluído. A contaminação por ferro na superfície foi confinada perto da borda do wafer antes da limpeza, e esses locais ainda puderam ser medidos após a limpeza com RCA diluído, embora tenham sido reduzidos. Por uma questão de rendimento e confiabilidade, a tendência de limpeza pode ser observada em vários metais interessados ​​(incluindo mercúrio, ferro e níquel), e a tendência de limpeza pode ser observada repetidamente em vários wafers.

Figura 2. Painel do A contaminação de ferro medida na superfície do wafer de carboneto de silício 150H de 4 mm foi limpa a 50 ℃ de acordo com a sequência RCA de 1:2:50, cada vez por 5 minutos, no tanque SC1 e SC2 de DHF, e o tempo de limpeza foi de 30 segundos. Na etapa de pré-limpeza a concentração de ferro na borda é elevada. Embora a concentração de ferro em todas as áreas diminua após a limpeza, a concentração ainda é superior ao limite de detecção deste processo.Por uma questão de rendimento e confiabilidade, a tendência de limpeza pode ser observada em vários metais relacionados (incluindo cálcio, mercúrio, ferro e níquel), e a tendência de limpeza pode ser observada repetidamente em vários wafers, embora alguns elementos sejam completamente limpos abaixo do limite de detecção de TXRF utilizando ácido dicloroacético diluído (titânio, cromo, cobre e zinco). A Figura 3 ilustra o uso do processo RCA diluído para reduzir a contaminação superficial do níquel. Novamente, nota-se que a concentração de níquel é maior na borda do wafer, e a limpeza fez com que a maioria das áreas ficasse abaixo do limite de detecção da medição.

Figura 3. Painel do A contaminação por níquel mapeada na superfície medida antes e depois da limpeza a 50°C por 5 minutos (cada tanque SC1 e 2, etapa DHF) em um wafer de carboneto de silício 150H de 4 mm na sequência RCA de 1:2:50 foi realizada por 30 segundos. Na etapa de pré-limpeza a concentração de níquel na borda é elevada. Embora o níquel em todas as áreas diminua após a limpeza, a concentração de níquel ainda é superior ao limite de detecção em alguns locais.

resumo
     Como se sabe que a química RCA pode remover poluentes oxidando a superfície do silício e removendo óxidos no fluoreto de hidrogênio, esse mecanismo pode não ser realizado no carboneto de silício, porque não se espera que esses produtos químicos ataquem ou oxidem o carboneto de silício na temperatura usada neste trabalho. . No trabalho anterior, foi proposto que a rugosidade desempenha um papel na captura de poluentes metálicos, e o tratamento com fluoreto de hidrogênio resulta na superfície hidrofílica sendo principalmente terminada por hidróxido de silício e grupos carbono-oxigênio. Os resultados mostram que o RCA diluído com menor tempo e menor temperatura não é eficaz na remoção de ferro, níquel e possível mercúrio. Embora a rugosidade possa ser um fator, o efeito da temperatura e do tempo pode indicar que a dissolução de metais (ácido clorídrico e NH4OH) na química SC1 e SC2 é o mecanismo principal, mas sugerimos aqui que pode desempenhar um papel através da difusão de camada superficial de hidroxila de silício e carbono-oxigênio. Deve-se notar também que o mecanismo exato de adição de ferro e níquel ainda não está claro, e o tratamento da borda da caixa de imersão e/ou a contaminação da fabricação do wafer são as possíveis causas básicas. Como o custo é muito afetado pelo tempo (afetando a produção) e pela concentração (afetando o custo do material e o custo do tratamento), mas menos afetado pela temperatura (afetando apenas o custo inicial do equipamento), é significativo explorar os parâmetros para controlar a remoção de poluentes metálicos no futuro. Também é desejável realizar este trabalho em equipamentos capazes de tratamento por pulverização, pois uma maior vazão próxima ao wafer pode atingir uma alta taxa de dissolução, o que permite que as impurezas se difundam para fora da superfície (15) mais rapidamente. Este efeito foi bem avaliado na remoção de polímeros (16), e a avaliação do carboneto de silício também pode mostrar sua relação com contaminantes metálicos, embora o processamento neste equipamento possa fazer com que o valor do contaminante superficial seja ainda mais inferior ao limite de detecção de TXRF.

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