PVD的预处理清洗Siconi工艺
2025-07-31

在物理气相沉积 (PVD) 领域,Siconi Pre-clean Chamber(the name Si-co-ni stems from silicon oxide clean for cobalt and nickel application)指的是应用材料公司 (Applied Materials) 开发和推广的一种专有腔室技术,主要用于PVD工艺之前对晶圆表面进行预处理,用于去除硅表面的氧化物。它本身不是一个进行 PVD 沉积的腔室,而是与 PVD 模块集成在一起的预处理模块。

以下是关于 Siconi Chamber 的关键介绍:

一、Siconi 工艺的目的核心目的:去除硅表面的氧化物 (SiO2)
在半导体制造(Silicide 硅化物工艺)中,Silicon表面暴露在空气中会形成一层薄薄的氧化物(SiO2),这层氧化物类似于物理屏障,阻止Co/Ni等金属原子与硅原子在高温下的直接扩散与化学反应,导致硅化物形成不完全、不均匀甚至完全无法形成,导致接触电阻升高、器件失效等问题。

二、Siconi 工艺的原理
技术原理:基于化学反应的气相清洁 (Vapor Clean), 分为三个过程:
第一步: NF3与NH3在RF作用下,产生Etch gas NH4F 与NH4.HF;第二步: NH4F 与NH4.HF在低温35℃左右下与SiO2反应生成副产物六氟硅铵 ([(NH₄)₂SiF₆]);
第三步: [(NH₄)₂SiF₆] 在180℃左右加热分解为SiF4(气态)和HF(气态),将分解的气体通过pump抽走。

三、Siconi 工艺的优势
1. Good particle performance采用remote的plasma source,对衬底基本无损伤;

2. 刻蚀的高选择比 
SiCoNi high selectivity: SiO2:Si>20:1; SiO2:SiN>5:1;
3. Etch rate 可根据工艺需求调节;通过工艺压力进行控制ER;
4. 工艺灵活性较高,可以根据工艺需要增减process step.
5.  与 PVD 的集成:Siconi Chamber 通常是 Endura 等 PVD 平台的一个可选模块。 晶圆在真空传输系统中,先进入 Siconi Chamber 进行表面预处理(去除氧化物),然后直接传输到相邻的 PVD Chamber 进行金属薄膜沉积(如 Co, Ni等), 这种集成在真空环境下的连续处理是 Siconi 技术的一大优势,避免了暴露大气造成的二次氧化和颗粒污染风险。

四、总结

Siconi Chamber 是应用材料公司的一项关键技术,它是一种基于低温氟化学气相反应的干式表面预处理腔室,主要用于在PVD 沉积之前高效、选择性地去除硅表面的氧化物。它通过集成在 PVD 机台内,实现了高效、高良率的真空连续生产。简单来说,Siconi 就是 PVD 机台里一个专门负责“把硅表面擦得锃亮(去除二氧化硅)”的、低温且不伤器件的高级“清洁工”模块。