《炬丰科技-半导体工艺》SC1/SC2蚀刻后Si表面的分析

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：SC1/SC2蚀刻后Si表面的分析
编号：JFKJ-21-952
作者：炬丰科技

引言

本文首次提出了由标准SC1/SC2腐蚀周期引起的Si (100)表面改性的证据。SC1/SC2蚀刻(也称为RCA清洗)通过NH3:H2O2:H2O混合物使硅片氧化，在稀释的HF中去除氧化物，通过HCl:H2O2:H2O混合物进一步氧化，并在稀释的HF中进行最终蚀刻。使用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)-平行电子能量损失光谱(皮勒斯)和低能电子衍射(LEED)技术分析样品。HRTEM-皮尔斯分析采用了特殊的横截面几何形状，增强了HRTEM对表面物种的敏感性。原子分辨率的HRTEM显微照片显示，只有当样品经历了SC1/SC2循环时，硅表面的纳米层中的结晶顺序才部分丧失。HRTEM和LEED都没有观察到(2 ×1)重建图案。皮耳分析可以排除表面或无序层中氧、碳或氟的存在，从而得出氧化处理导致硅(100)表面晶体结构改变的结论。

实验

在整个工作中，使用了直拉法生长的0.6毫米厚的p型1.7–2.5 Mcm(100)硅片。晶片在热三氯乙烯(353 K下600秒)、丙酮(313 K下600秒)和水中进行标准脱脂处理，以去除任何有机残留物。为了生成氢封端的硅(100)表面，我们将样品浸入353 K的APM溶液(NH3 (32%体积)-H2O 2(30%体积)-H2O(1:1:5体积))中600秒，以去除有机污染物并氧化表面。然后在缓冲的(pH 5) HF (50%体积)–NH4F (40%体积)溶液中在293 K下蚀刻掉氧化物30秒。然后在353 K下用HPM溶液(HCl (37%体积)–H2O 2(30%体积)–H2O(1∶1∶4体积))处理表面600秒，最后在293 K下用NH4F(40%体积)蚀刻(和氢化)240秒。用于透射电子显微镜(TEM)分析的样品被减薄至100纳米，可用于平面视图(PV)和横截面(XS)实验。为了达到要求的厚度，样品分别进行了50米(光伏)和20米(XS)的机械抛光。光伏样品然后在CP4蚀刻(硝酸(68体积%)–CH3COHO(100体积%)–氟化氢(40%)中进行化学蚀刻。

本文中显示的所有图像都不是常规的透射