УДК 621.382
КУЗНЕЦОВ Е.В., РЫБАЧЕК Е.Н., СОПОВА О.В.
Влияние химической очистки поверхности перед окислением на

свойства окисла оценивалось по трем параметрам: по количеству дефектов
ОСОБЕННОСТИ СОЗДАНИЯ ПОДЗАТВОРНОГО
на рабочей поверхности, по величине пробивного напряжения и по
ДИЭЛЕКТРИКА ДЛЯ МОП-СХЕМ
величине суммарного заряда Qbd, прошедшего через SiO2 до пробоя.

Исследовались химические обработки перед окислением, состоящие
103498, Москва К-498, ГУ НПК ТЦ МИЭТ,
из нескольких этапов:
тел. 532-99-79, pebtm@techcen.zgrad.su
1. На всех экспериментальных образцах проводилась очистка

поверхности от органических загрязнений в смеси Каро (H2SO4 +
Подзатворный диэлектрик является наиболее чувствительным узлом
H2O2) и в аммиачно-перекисном растворе (ПАР - NH4OH+
МОП-структур, поэтому при производстве схем с высокой степенью
H2O2+H2O).
интеграции необходимо оптимизировать технологию формирования
2. Затем на первой группе пластин поводилось удаление
затворов.
адсорбированных на поверхности ионов металлов в растворах на
Качество затворов МОП-структур в основном обусловлено
основе соляной кислоты (соляно-перекисная отмывка - ПСО (HCl
электрофизическими характеристиками границы раздела кремний-окисел
+ H2O2 + H2O) и травление естественного окисла в
(поверхностные состояния, ловушки захвата, встроенный и подвижный
разбавленных растворах плавиковой кислоты (HF + H2O - 1:50).
заряд в окисле). Свойства окисла определяются рядом технологических
3. На второй группе образцов проводилось травление в смеси HCl +
операций (подготовкой поверхности кремния перед окислением, режимами
HF + H2O - 1:1:100. 4. На третьей - травление естественного
термического окисления: температурой, окислительной средой, условиями
окисла в разбавленных растворах плавиковой кислоты (HF + H2O
охлаждения и т.д.), наиболее существенно влияющих на границу раздела
- 1:50; 1:100).
Si-SiO2. Качество подзатворного диэлектрика можно оценить по
4. На четвертой - контрольной группе была сделана очистка только в
различным методикам. С помощью вольт-фарадных характеристик
смеси Каро и аммиачно-перекисном растворе.
определяется
напряжение
плоских
зон,
пороговое
напряжение,
В таблице приведены результаты измерения напряжения пробоя -
эффективный заряд в окисле. Вольт-кулонным методом - захваченный
Uпроб. и величина суммарного заряда Qbd, прошедшего через SiO2 до
заряд на границе раздела Si-SiO2. Из вольт-амперных характеристик
пробоя. Величина заряда рассчитана на единицу площади тестового
определяется Qbd (суммарный заряд, прошедший через окисел до пробоя).
конденсатора (площадь конденсатора равна 0,004см2, толщина окисла
В данной работе проводилось исследование влияния различных
18нм). Также приведено значение расчетной интегральной дефектности,
химических обработок поверхности кремния перед термическим
привнесенной на всем маршруте изготовления тестовых структур.
окислением на такие характеристики подзатворного диэлектрика, как

напряжение пробоя и Qbd, а также оценивалась интегральная
Таблица: Влияние химических обработок на электрофизические
привнесенная дефектность.
характеристики подзатворного окисла
Исследования проводились на тестовых структурах, состоящих из
Обработка
Дефектность
Заряд Qbd
Uпроб.
набора МОП-кондесаторов с различными соотношениями площадей и
1/см2
Кл/cм2
В
периметров, расположенных по границам изоляционных и диффузионных
Каро+ПАР
62
0.4
20 - 22
областей.
Тестовые
структуры
изготавливались
по
усеченному
1:50
29.2
0.61
22 - 24
технологическому маршруту производства КМОП-схем, который включает
1:50;ПСО
60
0.42
20 - 22
следующие
операции:
формирование
изоляции,
подзатворного
диэлектрика, затворов, контактных диффузионных областей к подложке,
1:1:100
30
0.77
22 - 25
металлизации и пассивации. Данные структуры позволяют оценить

качество (целостность и надежность) диэлектрика по методике,
Из приведенных в таблице данных можно сделать вывод, что
основанной на явлении ТDDB (временной зависимости пробоя
наиболее перспективными для дальнейшего использования в технологии
диэлектрика).
создания МОП-схем является многоэтапная химическая обработка
поверхности кремния перед подзатворным окислением, состоящая из

очистки рабочей поверхности от органических загрязнений в смеси Каро и
в аммиачно-перекисном растворе и удаления адсорбированных на
поверхности
ионов
металлов
с
одновременным
травлением
естественного окисла в разбавленных растворах плавиковой и соляной
кислоты (HCl:HF:H2O - 1:1:100). схем.