書籍：《炬豐科技-半導體工藝》
文章：IC制造化學清洗過程中硅上重金屬污染的表面光電壓監測
編號：JFKJ-21-883
作者：炬豐科技

引言

集成電路復雜性的持續增加，以及需要減小柵極氧化物厚度的臨界尺寸的減小，產生了對更好地控制重金屬污染的需求。檢測硅晶片中的重金屬污染物最近受到了極大的關注，這是低成本制造幾個大規模集成電路的關鍵任務。采用表面光電壓(SPV)表征方 法，建立了兩者之間的定量關系。少數載流子擴散長度、加工過 程中添加的重金屬濃度和集成電路產量下降1.2)。由SPV直接測量的少數載流子擴散長度已經成為指導工藝工程師的標準參數。

實驗

特殊防護裝置：
SPV設備的示意圖，如圖1所示。鹵素光源配有一個連接器計算機控制的調節光圈光子通量保證了低- 強度，線性SPV區域。表示“單”最多七色的彩色燈從1到0.8 um的預選波長是使用由步迸電機。單個過濾器被預先調整以獲得常數，SPV探頭輸出端的有效光子通量Qerr值。

非接觸SPV：
在非接觸配置中，SPV拾取探針放置在距離dpw的上方放置在黑色陽極氧化鋁晶片卡盤上方支撐銷上的硅晶片。

測量技術：
使用SPV方法測量壽命/擴散長度。隨著恒定光子通量 SPV的引入，測量的精度、再現性和速度都得到了提高。

樣品制備：
我們測量了磷硅中的鐵污染。鐵濃度通過兩次擴散長度測量定量確定：在200°C退火之前和之后。

結果和討論
為建立最佳條件鐵濃度的測量、擴散長度變化被研究為退火溫度、時間和恢復溫度。樣品在退火溫度下退火200℃保持10分鐘，并在水中淬火至室溫21℃，導致擴散長度減少約三倍擴散長度的恢復發生在室溫下。如圖2

圖3顯示了擴散長度隨退火溫度的變化。似乎鐵-硼對在100℃以上開始分解，鐵-硼對的全部分解發生在大約180℃。

圖4顯示了從200℃淬火后進行的一系列擴散長度測量結果，作為恢復溫度的函數。鐵-硼對的最快恢復發生在85℃。

擴散長度的原始值為35 um，在200℃退火后，減小到12 pm。在100℃以上，擴散長度的減小是由于鐵硼對開始分解成間隙鐵引起的。觀察到的200℃退火后擴散長度的減少是重金屬污染的特征。恢復過程表明特定的 這個案件中涉及的元素是鐵。接下來，在清洗過程中引入的鐵污染在高溫處理(在處理過程中使用的典型氧化/退火順序或在1100℃下5分鐘的RTA)之后進行測量，該高溫處理用于將清洗留下的重金屬驅入晶片的主體。在關鍵步驟的統計過程控制(SPC)的情況下，例如預柵極清洗，在柵極氧化后測量晶片。
將SPV技術用于預氧化清洗的SPC的例子如圖5所示。晶片(p型，100 cm)在濕化學槽中清洗，其中化學制品在cach清洗循環后不被替換，并在90℃氧化30分鐘。每個點是50個晶片批次中兩個晶片氧化后鐵測量值的平均值。允許的鐵污染閾值顯示為水平虛線。超過這個閾值，鐵對柵氧化層的完整性有不利影響。該統計過程控制圖顯示，在液體中的污染物累積到不可接受的水平并且必須更換化學品之前，可以進行大約八次清潔操作。

總結

本文介紹了SPV在化學清洗和化學品純度監測中的應用。新的SPV方法的非接觸式、晶圓級特性和精密的儀器，使這項技術特別適合重金屬監測。據我們所知，沒有其他技術可以與這種表征能力相媲美。該方法用于監測BHF的銅污染，通過測量其對表面復合的影響和通過其對體復合的影響來監測鐵污染，在區域貿易協定步驟之后，區域貿易協定步驟用于驅動在清潔過程中沉積在表面的鐵進入體。與TXRF和原子吸收光譜法等更傳統的方法相比，SPV方法是非常新的，但已經證明了它在監測集成電路加工生產線的濕化學問題方面的有效性。與傳統方法相比，SPV測量的主要優點是測量速度快；信息是在工藝步驟完成幾分鐘后獲得的，以及在圖案化產品晶片中進行非接觸測量的能

總結

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