氢等离子体表面处理，提升原位清洁硅衬底表面质量

原标题：氢等离子体表面处理，提升原位清洁硅衬底表面质量

硅表面清洁技术由衬底装人淀积系统之前的非原位表面清洁和外延前在淀积系统中的原位清洁两部分所组成。目前已在广泛使用的碱性和酸性双氧水清洗液能除去沾污在硅片表面的绝大多数金属离子及含碳基团，并形成一层几乎无碳的薄氧化层，这一薄氧化层起着十分重要的作用，它使得由大气中和系统中的含碳基团对硅表面的沾污降到最低限度。

该氧化层对降低硅片表面碳沾污的有效性已得到广泛的证明。为了形成厚度可控而又稳定的保护氧化膜，最近又发展了紫外线臭氧清洗(UVOC)技术。因此，原位清洁所要解决的是如何有效地除去这一氧化层。

利用氢等离子体对外延前硅片进行原位清洁的技术，被认为是一种极有前途的低温清洁技术。

氢等离子体能有效地清除硅片表面的二氧化硅。实验发现，完善的氢等离子清洁工艺是一个多参量问题，要获得晶格完整的清洁表面，实验中使用的衬底温度，等离子能量，退火温度和退火时间等参数都会对结果产生影响。

利用扩展电阻测试可以间接地反映衬底表面受到损伤的程度。硅片表面层的晶格损伤用扩展电阻测试是非常有效的，受到损伤而被扭曲的晶格，会使扩展电阻值增大，而且其值会有相当范围的分布。

在一定衬底温度下输出的等离子体能量越大，除去二氧化硅的速度越快，但同时对硅表面造成的晶格损伤也越严重；处理时间不足，则硅表面氧化层无法彻底清除，在一定的等离子体能量输出功率情况下，就存在一个最佳的处理时间范围。

在高频电场作用下，低压氢气体能发生稳定的自持放电，所产生的辉光放电是包含有大量电子和离子的准中性等离子体，氢分子在电离时，会发生很多可能的碰撞过程，反应生成众多活性基团，能与衬底表面的硅及沾污物发生反应。特别是对于外延层完整性影响较大的氧和碳的沾污，活性氢原子或氢离子能与之反应生成挥发性产物而被除去。

等离子体中的硅样品表面，不仅与活性氢原子和氢离子发生化学反应，还因带电粒子轰击而产生溅射的物理作用，这两种作用对除去硅表面的沾污都是有效的。

三维结构等工艺过程中外延生长，因不存在抛光引人的损伤层，氢等离子体清洁则可直接使用而充分发挥作用。

氢等离子体清洁硅片表面具有处理温度低、时间短的优点，它是开展低温外延的一个很有应用前途的硅衬底原位清洁方法。返回搜狐，查看更多

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