리모트 수소 플라즈마를 이용한 Si 웨이퍼 위의 Cr, Ni 및 Cu 불순물 제거 = Cr, Ni and Cu removal from Si wafer by remote plasma-excited hydrogen

국문 초록 (Abstract)

원격 수소 플라즈마에 의한 Si 웨이퍼 표면 위의 Cr, Ni 및 Cu불순물의 제거 효과를 조사하였다. Si 웨이퍼를 이 불순물들이 포함되어 있는 아세톤으로 집중적으로 오염시켰으며 최적 공정조건을 결정하기 위해 rf-power와 plasma노출시간을 변화시키면서 실험을 수행하였다. 리모트 수소 플라즈마 세정 후 Si 웨이퍼 표면은 Total X-ray Reflection Fluorescence(TXRF), Surface Photovoltage(SPV) 및 Atomic Forece Microscope(AFM)에 의해 분석되었다. 리모트 수소 플라즈마 세정 후 Cr, Ni 및 Cu불순물의 농도는 감소하였고 소수 전하운반자수명은 전반적으로 증가하였다. 또한 AFM 분석결과 표면 거칠기는 전반적으로 향상되었고 Si 기판에 거의 손상을 주지 않았다. TXRF 분석결과는 리모트 수소 플라즈마 세정이 적절한 공정 조건에서 이루어질 때 금속 오염물의 제거에 아주 효과적임을 보여주었다. 또한, Cr, Ni 및 Cu 불순물의 제거는 $SiO_2$가 제거될 때 $SiO_2$에 묻어 함께 제거되는 이른바 lift-off mechanism에 의한 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Removal of Cr, Ni and Cu impurities on Si surfaces using remote plasma-excited hydrogen was investigated. Si surfaces were contaminated intentionally by acetone with low purity. To determine the optimum process condition, remote plasma-excited hydrogen cleaning was conducted for various rf-powers and plasma exposure times. After remote plasma-excited hydrogen cleaning, Si surfaces were analyzed by Total X-ray Reflection Fluorescence(TXRF), Surface Photovoltage(SPV) and Atomic Forece Microscope(AFM). The concentrations of Cr, Ni and Cu impurities were reduced and the minority carrier lifetime increased after remote plasma-excited hydrogen. Also RMS roughness decreased by more than 30% after remote plasma-excited hydrogen cleaning. AFM analysis results also show that remote plasma-excited hydrogen cleaning causes no damage to the Si surface. TXRF analysis results show that remote plasma-excited hydrogen cleaning is effective in eliminating metallic impurities from Si surface only if it is performed under an optimum process conditions. The removal mechanism of the Cr, Ni and Cu impurities using remote plasma-excited hydrogen treatments is proposed to be the lift-off during removal of underlying chemical oxides.