XPS和SEM对多晶硅蚀刻残留物的研究

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为了阐明蚀刻残留物的形成机理，研究了氯/氦-氧、溴化氢/氦-氧和溴化氢/氯等不同气体混合物的影响，我们发现，在氧的存在下，蚀刻残留物形成良好，这表明蚀刻残留物是由氧和非挥发性卤化硅化合物的反应引起的，湿法清洗和干法蚀刻清洗工艺被用于去除多晶硅蚀刻残留物，这可能影响电特性和进一步的器件工艺。 XPS结果表明，湿法清洗适用于蚀刻残留物的去除。
本文利用HBr/Cl/He-O2反应气体对多晶硅进行反应离子蚀刻后，利用X射线光电子能谱(XPS)和电子显微镜(SEM)对表面形成的杯状流层进行了研究，为了查明蚀刻残留物的形成机制，从原来的混合气体成分中分别排除了一种成分的反应气体，观察了其效果。同时，为了消除使用HBr/CI/He-O2混合气体冷却后形成的残留层，引入了湿法和干式工艺进行了比较。
【XPS和SEM对多晶硅蚀刻残留物的研究】
图1是实验顺序的图表，首先，在生长了约100 nm厚的热氧化物的(100) p型硅晶片基板上，用LPCVD方法将多晶硅生长了约550 nm ，然后，利用64 MDRAM S1口罩对准备好的基板进行图案设计，然后进行了蚀刻实验，蚀刻条件是RF功率为150 w ，反应汉堡王的压力保持在100 mTorr ，磁场保持在75 Gauss ，在此条件下，蚀刻速率约为200 nm/ min 。为了查明蚀刻残留物的形成机制，将原来的反应气体成分中的一个成分各排除在外，进行了进一步的实验，这时的混合气体是氯/氦-氧(30/9 sccm)、溴化氢/氦-氧(30/9 sccm)、溴化氢/氯使用了30/30 sccm) ，蚀刻条件如上。反应离子蚀刻后形成的残留层会影响后处理过程，因此，为了消除使用HBr/Cl/He-O2混合气体蚀刻后形成的残留膜，采用了湿法和干式工艺。
图2使用HBr/Cl/He-O:反应气体进行蚀刻这是观察剖面的SEM照片利用O2等离子体和O/H2SO 4溶液去除后，观察食各表面，发现残留物以囊的形式残留在多晶硅薄膜上。调查这样形成的残留物的组成元素和化学结合状态为了起床做了XPS分析首先，图3(a)的XPS survey光谱显示，残留物的成分包括硅(silicon)、氧(oxygen)、大气中的碳等。

为了确认在微分中分离的每一年的化学键状态，观察了沿着take-off angle的变化。图 3的(B)和(C)显示了随着takc-off anglc)的变化，每个化学键状态的峰值强度相对如何变化。利用蚀刻工艺，结果表明残留物以硅氧化物的形式存在于多晶硅的顶部为了查明蚀刻残留物的形成机制，在原始HBr/CI/Hc-O2混合气体条件下各有一项排除了的反应机理，进行了实验。为了重申最高结合能Si2p的106.2 cV和O1s的535.8 cV的化学键状态是由蚀刻残留物引起的，利用Ar '对深度方向进行了分析(depth profilc) 。结果， 20分钟冲刺后，被认为是蚀刻残留物可以观察到很少发生。
从以上结果可以看出，在利用HBr/C/He-O、反应气体进行反应性连续蚀刻后去除残余物的后处理工艺中，为了使表面变得更加清洁，湿法工艺比干球信息更合适。通过x射线光电子能谱(XPS)的结果观察了流物的形成因此，为了获得更干净的表面，可以得出湿工序比干工序更合适的结论。

XPS和SEM对多晶硅蚀刻残留物的研究

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