原创 蚀刻过程中的蚀刻引起的物理损伤和污染

引言

高选择性氧化物蚀刻是成功制造下一代半导体器件的重要过程。为了实现这一目标，高密度等离子体源通常使用高C/F比值气体和含氢气体的组合进行研究。使用高C/F比气体和含氢气体产生更高的C/F比等离子体，并在螺旋波等离子体和电感耦合等离子体等高离子等离子轰击下产生高选择性的氧化物蚀刻。英思特研究了C4F8/ H2螺旋波等离子体对氧化物过拉伸后蚀刻硅表面的损伤和污染，以及清洗和退火去除损伤和污染的方法。在蚀刻和腐蚀后处理的硅表面形成了Co硅化物，并研究了剩余损伤和残留物对稳定Co硅化物形成的影响。

实验与讨论

本研究采用螺旋波等离子体蚀刻器进行高选择性接触氧化物蚀刻。用70%的C4F8/30%的h2气体蚀刻n型硅片上的1 mm厚的硅酸盐玻璃（PSG）。氧化物蚀刻时间是通过实现1 mm厚的PSG的50%的过刻周期来设定的，从而导致暴露的硅表面。用食人鱼清洗溶液（H2SO4：H2O2 5 4：1,908 C）清洗过度干燥的硅晶片10 min。

此外，为了研究残留物组分在硅中的植入和扩散程度，我们使用了二次离子质谱（SIMS）估计电损伤剩余的蚀刻和退火硅表面，载流子寿命和扩散长度测量使用SPV技术，和高分辨率透射电子显微镜被用来观察剩余的物理缺陷热退火前后。

图1：等离子体处理蚀刻的扫描数据

英思特研究了蚀刻后残留物的碳1s键态，如图3所示，氧等离子体清洗通常减少了大部分C-Fx（x5 1、2、3）键和许多C-CFx键，然而，其他键，如C-C/H、C-O和C-Si，在两种气体条件下保持相似。因此，经过氧等离子体清洗后，残渣变为富碳物质。两种气体条件下的氧等离子体清洗后的退火去除了富碳残留物，以及通过将退火温度提高到6008 C来去除更多的残留物。

结论

英思特研究了C4F8和C4F8/H2螺旋波等离子体以及各种清洗和退火处理的硅片上的损伤和残留。用食人鱼清洗、氧等离子体清洗和氧等离子体清洗后的退火来去除残留物和/或损伤。C4F8残留物由碳、氟、氧组成，在C4F8等离子体中加入30% H2，增加了C/F比和残留物的厚度，改变了蚀刻硅表面残留物的碳键状态。此外，残留物中还包含了氢气。残留物中的氟成分很容易通过o2-等离子体清除去除，而碳成分仍然保留，无论气体化学成分如何，残留的70% C4F8/30% H2螺旋波等离子体处理比残留由C4F8，和最干净的表面接近控制表面可以获得硅过度与70%60088/30%H2退火后氧等离子体清洗。