ウェットデバイスプロセスにおけるシリコン表面反応素過程の電気化学的手法による解明

使用电化学方法阐明湿式器件工艺中的硅表面反应基本过程

基本信息

批准号：
11750593
负责人：
本間敬之
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,ITインフラストラクチャーの基盤技術であるシリコンデバイスプロセスにおいて重要な位置を占める液相系(ウェット)デバイスプロセスにおいて,特にシリコン表面での化学反応に関して,液相中の反応種の状態やシリコン表面の電気化学的および物理的・化学的性質の原子レベルからのキャラクタライゼーションを行い,これらの関与する反応を素過程レベルで解明すると伴に,得られた知見を基に新規デバイスプロセス設計の方法論を確立することを目的とした.昨年度の研究により,シリコンウェハ表面に存在するナノ欠陥部位において,局所的に電位が卑(カソード側)にシフトしていることを見出し,このようなサイトが金属の還元析出反応に対し高い活性を有しているということを明らかとした.今年度はこれに基づき,種々のレベルの欠陥における電位シフトの状態について検討し,両者の相関に対する系統的知見を得た.さらに,固液界面反応に大きく関わる溶存酸素の影響について,超純水中における極微量金属イオン種(Cu,Fe)のウェハ表面への析出反応についても詳細な検討を進めた.その結果,ppbレベル以下の極希薄濃度領域において,溶存酸素が存在する場合にはこれら金属種は主にシリコン表面酸化膜中に酸化物または水酸化物として取り込まれること,また溶存酸素を除去すると,Cuは電気化学的還元反応によりメタリックな状態でウェハ表面に極微小粒状に析出するのに対し,Feはそのような析出状態は示さないことを見出した.そして,このような差異の原因が,CuとFeの電気化学的酸化還元電位にあることを明らかとした.以上の結果は,今後要求される超清浄シリコンウェハ表面を実現するためのプロセス反応設計に重要な指針を与えるものである.

本研究重点关注液相中活性物质的状态和硅的状态，我们将从原子水平表征表面的电化学和物理/化学性质，在基本过程水平上阐明这些反应所涉及的反应，并利用所获得的知识。这项研究的目的是根据研究结果建立新器件工艺设计的方法。去年进行的研究表明，在硅晶片表面存在的纳米缺陷部位，电势局部转移到更多的基极（朝向阴极侧）我们发现这些位点对金属还原-沉淀反应具有很高的活性。基于此，今年我们将研究各种缺陷水平下的潜在转变状态，我们系统地了解了两者之间的相关性，此外，我们还研究了参与固液界面反应的溶解氧以及超痕量金属离子物种（Cu、Fe）的沉淀反应。我们对超纯水中的硅片表面进行了详细的研究，结果表明，在低于ppb水平的极稀浓度区域，当溶解氧存在时，这些金属物质主要以氧化物或氢氧化物的形式结合到硅表面氧化膜中。 ,也溶解了我们发现，当氧被去除时，Cu由于电化学还原反应以金属状态以超细颗粒的形式沉淀在晶片表面上，而Fe则没有表现出这种沉淀状态，这揭示了造成这种差异的原因。是Cu和Fe的电化学氧化还原电位。上述结果为实现未来所需的超洁净硅片表面的工艺反应设计提供了重要的指导。