摘要

在高頻水溶液中，SiO的蝕刻可以通過(guò)電場(chǎng)的應(yīng)用而被阻礙或停止。在CMOS制造中，非常低水平的光可以導(dǎo)致這種影響。對(duì)溶解過(guò)程提出了平行反應(yīng)路徑，并加上電場(chǎng)在中間步驟中停止或重定向反應(yīng)的能力。

介紹

SiO2在高頻溶液中的溶解是集成電路制造的一個(gè)基本步驟。基于這些技術(shù)背后的知識(shí)，蝕刻結(jié)構(gòu)如圖所示1。與n+區(qū)域以上的磷摻雜材料相比，在p+區(qū)域上發(fā)現(xiàn)的硼摻雜玻璃的蝕刻率僅略有下降。由于氧化物厚度的差異，孔的p+側(cè)可能會(huì)出現(xiàn)輕微的過(guò)度膨脹，但這將是一個(gè)很小的困難。

在某些n+和p+摻雜濃度高、淺連接和極低硅表面缺陷密度的條件下。被蝕刻在大多數(shù)集成電路處理光屏蔽區(qū)域的黃色光中，已經(jīng)觀察到無(wú)論過(guò)度拉伸時(shí)間如何，n+側(cè)都不清楚。在某些情況下，在n+氧化物上可見(jiàn)顏色明亮的層。這一層不溶于非氧化的高頻溶液。另一方面，如果蝕刻在絕對(duì)黑暗中進(jìn)行，氧化物在n+和p+硅上均勻溶解。這種光靈敏度表明連接結(jié)構(gòu)可能發(fā)生光充電。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了應(yīng)用電場(chǎng)對(duì)二氧化硅層蝕刻的影響。并研究了改變結(jié)結(jié)構(gòu)的影響。最后，對(duì)集成電路上實(shí)際接觸孔蝕刻中剩余的材料進(jìn)行了俄歇和掃描電鏡分析。

實(shí)驗(yàn)

如圖所示2，由一系列p孔區(qū)組成，每個(gè)區(qū)分裂為n+和p+擴(kuò)散素。當(dāng)這些陣列在環(huán)境光下蝕刻時(shí)，只要擴(kuò)散不結(jié)束，n+和p+-硅上的氧化物就會(huì)被均勻地去除。如果擴(kuò)散有重疊，去除+氧化物。當(dāng)氧化劑，如草酸，加入到蝕刻劑中，只有輕微重疊的擴(kuò)散在環(huán)境光下也會(huì)均勻清除。當(dāng)相同的陣列在完全黑暗中蝕刻，在刻蝕劑中沒(méi)有氧化劑時(shí)，無(wú)論擴(kuò)散重疊如何，氧化物在n+和p+硅上都被均勻地去除。

在蒸汽環(huán)境中，在n<<0>硅片上生長(zhǎng)100nm氧化物，制備用于電位器實(shí)驗(yàn)的樣品。在氮?dú)庵羞M(jìn)行1000~30min退火后，晶片被切成丁并附著在IC引線框架上。一根導(dǎo)線被固定在鉛框架上，樣品被密封在電絕緣塑料中，只留下氧化的前表面暴露。然后將樣品用環(huán)氧樹(shù)脂安裝在有機(jī)玻璃支架上。

圖2.N+/p+擴(kuò)散重疊測(cè)試結(jié)構(gòu)。實(shí)線表示島嶼，虛線表示接觸點(diǎn)，虛線表示擴(kuò)散，如標(biāo)記。為了清晰起見(jiàn)，擴(kuò)散只顯示在底部一行;橫截面類(lèi)似于圖1.

討論

環(huán)境照明實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)波長(zhǎng)大于藍(lán)色可見(jiàn)光的光子存在時(shí)，就會(huì)發(fā)生蝕刻停止效應(yīng)。改變結(jié)結(jié)構(gòu)以允許更大的耗盡區(qū)域(更有效的光子吸收)增強(qiáng)了這種效應(yīng)，這表明p+和n+擴(kuò)散是帶光電荷的，導(dǎo)致了橫跨氧化物的電場(chǎng)。電位調(diào)節(jié)器實(shí)驗(yàn)，總結(jié)如圖3所示。表明穿過(guò)氧化物的e場(chǎng)能夠阻止蝕刻。參照?qǐng)D1。從分析可以看出，在氧化物外表面形成的h芬可溶性層是一層部分還原的薄薄的二氧化硅(SiOx，其中x<2)。像這樣的氧化物被認(rèn)為不溶于HF溶液，除非有一種氧化劑，如HNOs存在。觀察到的薄膜可溶于HF/NHO3溶液。在蝕溶劑中添加草酸的結(jié)果進(jìn)一步支持了這種不溶性層的鑒定。輕微重疊的連接，有較小的消耗區(qū)域，隨后較小的充電，在環(huán)境光中與蝕刻劑中的草酸均勻清除。同樣的連接結(jié)構(gòu)在沒(méi)有草酸的環(huán)境光下并不清楚。

圖1.在CMOS p-中重疊和擴(kuò)散(為了清晰度夸大垂直尺度)。n+上的氧化物厚度為75nm;在p+上，厚度為50nm

圖3.電位調(diào)節(jié)器樣品上的殘余氧化物厚度作為施加電壓的函數(shù)

結(jié)論

對(duì)二氧化硅應(yīng)用電場(chǎng)可以阻止I-IF溶液中二氧化硅的溶解。所需的場(chǎng)強(qiáng)足夠小，可以通過(guò)光子吸收在分離CMOSC電路中產(chǎn)生。在一些CMOS結(jié)構(gòu)中，可以在SIO2溶液界面上生成hf不溶層。這一層很可能是部分還原SiO的薄膜，可溶于HF/HNO3溶液。

審核編輯：湯梓紅