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1、322真空科学与技术学报第27卷第4期CHINESEJOURNALOFVACUUMSCIENCEANDTECHNOLOGY2007年7、8月技术交流一种硅表面化学清洗方法王科范1,2刘金峰1邹崇文1张文华1徐彭寿13徐法强1(1.中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029;2.河南大学物理与电子学院开封475001)ChemicalCleaningofSiliconWaferSurfaceWangKefan1,2,LiuJinfeng1,ZouChongwen1,ZhangWenhua1,XuPengshou13andXuFaqiang11.NationalSynchrotro
2、nRadiationLaboratory,UniversityofScience&TechnologyofChina,Hefei230029,China;2.SchoolofPhysicsandElectronics,HenanUniversity,Kaifeng475001,China2AbstractAtwostepchemicalcleaningofsiliconwafersurfacewasdeveloped.SiliconsurfaceisfirstoxidizedwithHSO∶HO,and2422thenetchedwithHF:C2H5OH.C2H5OHcanbeuse
3、dtokeepthechemicallycleanedsiliconsurfacefromoxidizingandcontaminatinginairforalongtime.Thesiliconsurfaceswerecharacterizedwithatomicforcemicroscopy(AFM),X2rayphotoelectronspectroscopy(XPS),reflectionhighenergyelectrondiffraction(RHEED)andsynchrotronradiationphotoelectronspectroscopy(SRPES)befor
4、eandafterthechemicalcleaning.Theresultsshowthatthecleanedsiliconsurfacesarefairlyclean,flat,andsmooth.ExceptthechemicallyandphysicallyabsorbedCandOandtraceF,noBisfoundtoexistonthesiliconsurfaces.XPSandSRPESresultsindicatethatafterannealingat1000℃for25min.onlyonemonolayerofSiO2coversthecleansilic
5、onsurface;andtwoSisurfacestatesareobserved.KeywordsSiliconsurface,Chemicalcleaning,Photoelectronspectroscopy,Synchrotronradiation摘要本文介绍了一种温和简洁的硅表面化学清洗方法,它主要包括H2SO4∶H2O2溶液清洗和HF:C2H5OH刻蚀两个过程。清洗前后的硅表面用原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)和反射高能电子衍射(RHEED)等技术进行表征。结果表明,运用此方法能得到平整清洁的Si表面。为了延缓H2Si表面在空气中被氧化的速率和防止杂质污
6、染,我们提出用无水乙醇(C2H5OH)来保护H2Si表面。300℃除气前后XPS的对比结果表明,清洗后的Si表面不存在B,但吸附少量F,以及化学吸附和物理吸附都存在的C和O。根据Si2p芯能级的同步辐射光电子能谱(SRPES),可以确定Si氧化物薄膜的厚度只有一个单层,经1000℃退火25min后,XPS和SRPES的结果表明Si表面已经非常清洁,并且出现了两个Si的表面态。关键词硅表面化学清洗光电子能谱同步辐射中图分类号:O649文献标识码:A文章编号:167227126(2007)042322205清洁的Si表面对于制备Si基半导体器件和薄膜的外延生长都非常重要。湿法化学清洗是一种
7、重要的清洗方法,相对于Ar+溅射,以及高温退火(1200℃)等方法,它具有效率高和对表面损伤小的优点[1-3]。目前广泛采用的硅表面化学清洗方法是Shiraki[3]方法和RCA[4]方法。然而,这两种方法中溶液的配制和整个清洗过程比较复杂,而且使用一些挥发性很强的试剂,易对操作者造成伤害,比如RCA方法中使用的NH4OH∶H2O2∶H2O(1∶1∶5,≥75℃)和HCl∶H2O2∶H2O(1∶1∶5,≥75℃)溶液,以及Shiraki方法中的
