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.

这项研究旨在建立一种基于在液相中表征反应物质的状态以及硅表面的电化学，物理和化学特性来设计新设备过程的方法，尤其是在硅表面上的化学反应，以及从原子水平上以及在基本过程中阐明涉及的反应。去年的一项研究发现，电势在本地硅晶片表面（阴极侧）表面的纳米置位点局部移动，这表明这些位点对于金属还原沉淀反应具有很高的活性。基于此，我们研究了各种缺陷水平下的潜在变化状态。就两者之间的相关性获得了系统的发现。此外，关于溶解的氧的影响，溶解的氧与固定液体界面反应有关，我们还对超树状金属离子物种（CU，FE）的沉积反应进行了详细研究。结果，当存在于PPB水平以下的极稀释浓度区域中溶解的氧气时，这些金属物质主要被掺入硅表面氧化物膜中作为氧化物或氧化物或羟基氧化物，而去除氧气或去除氧气时，Cu在降水液中的极细粒度颗粒中的溶解氧气沉淀出来，而不是通过降水状态，而不是通过电流表现出的，则表现出降水性。还揭示了这种差异的原因是Cu和Fe的电化学氧化还原潜力。以上结果为实现将来需要的超清洁硅晶片表面的过程反应设计提供了重要的指南。