摘要

在高頻水溶液中，SiO的蝕刻可以通過電場的應(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。對溶解過程提出了平行反應(yīng)路徑，并加上電場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基本步驟?；谶@些技術(shù)背后的知識，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)可能會出現(xiàn)輕微的過度膨脹，但這將是一個很小的困難。

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)觀察到無論過度拉伸時間如何，n+側(cè)都不清楚。在某些情況下，在n+氧化物上可見顏色明亮的層。這一層不溶于非氧化的高頻溶液。另一方面，如果蝕刻在絕對黑暗中進行，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。通過實驗研究了應(yīng)用電場對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，對集成電路上實際接觸孔蝕刻中剩余的材料進行了俄歇和掃描電鏡分析。

實驗

如圖所示2，由一系列p孔區(qū)組成，每個區(qū)分裂為n+和p+擴散素。當這些陣列在環(huán)境光下蝕刻時，只要擴散不結(jié)束，n+和p+-硅上的氧化物就會被均勻地去除。如果擴散有重疊，去除+氧化物。當氧化劑，如草酸，加入到蝕刻劑中，只有輕微重疊的擴散在環(huán)境光下也會均勻清除。當相同的陣列在完全黑暗中蝕刻，在刻蝕劑中沒有氧化劑時，無論擴散重疊如何，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100nm氧化物，制備用于電位器實驗的樣品。在氮氣中進行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)氧樹脂安裝在有機玻璃支架上。

圖2.N+/p+擴散重疊測試結(jié)構(gòu)。實線表示島嶼，虛線表示接觸點，虛線表示擴散，如標記。為了清晰起見，擴散只顯示在底部一行;橫截面類似于圖1.

討論

環(huán)境照明實驗表明，當波長大于藍色可見光的光子存在時，就會發(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)增強了這種效應(yīng)，這表明p+和n+擴散是帶光電荷的，導(dǎo)致了橫跨氧化物的電場。電位調(diào)節(jié)器實驗，總結(jié)如圖3所示。表明穿過氧化物的e場能夠阻止蝕刻。參照圖1。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)在沒有草酸的環(huán)境光下并不清楚。

圖1.在CMOS p-中重疊和擴散(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

對二氧化硅應(yīng)用電場可以阻止I-IF溶液中二氧化硅的溶解。所需的場強足夠小，可以通過光子吸收在分離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