The surface of silicon dummy wafers is contaminated with metallic impurities owing to the reaction with and adhesion of chemicals during the oxidation process. These metallic impurities negatively affect the device performance, reliability, and yield. To solve this problem, a wafer-cleaning process that removes metallic impurities is essential. RCA (Radio Corporation of America) cleaning is commonly used, but there are problems such as increased surface roughness and formation of metal hydroxides. Herein, we attempt to use a chelating agent (EDTA) to reduce the surface roughness, improve the stability of cleaning solutions, and prevent the re-adsorption of impurities. The bonding between the cleaning solution and metal powder is analyzed by referring to the Pourbaix diagram. The changes in the ionic conductivity, H2O2 decomposition behavior, and degree of dissolution are checked with a conductivity meter, and the changes in the absorbance and particle size before and after the reaction are confirmed by ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis) and dynamic light scattering (DLS) analyses. Thus, the addition of a chelating agent prevents the decomposition of H2O2 and improves the life of the silicon wafer cleaning solution, allowing it to react smoothly with metallic impurities.

This paper investigates the dependence of a-Si:H/c-Si passivation and heterojunction solar cell performances on various cleaning processes of silicon wafers. It is observed that the passivation quality of a-Si:H thin-films on c-Si wafers depends highly on the initial H-termination properties of the wafer surface. The effective minority carrier lifetime (MCLT) of highly H-terminated wafer is beneficial for obtaining high quality passivation of a-Si:H/c-Si. The wafers passivated by p(n)-doped a-Si:H layers have low MCLT regardless of the initial H-termination quality. On the other hand, the MCLT of wafers incorporating intrinsic (i) a-Si:H as a passivation layer shows sensitive variation with initial cleaning and H-termination schemes. By applying the improved cleaning processes, we can obtain an MCLT of 100μsec after H-termination and above 600μsec after i a-Si:H thin film deposition. By adapting improved cleaning processes and by improving passivation and doped layers, we can fabricate a-Si:H/c-Si heterojunction solar cells with an active area conversion efficiency of 18.42%, which cells have an open circuit voltage of 0.670V, short circuit current of 37.31 mA/cm2 and fill factor of 0.7374. These cells show more than 20% pseudo efficiency measured by Suns-Voc with an elimination of series resistance.

The effects of post-CMP cleaning on the chemical and galvanic corrosion of copper (Cu) and titanium(Ti) were studied in patterned silicon (Si) wafers. First, variation of the corrosion rate was investigated as afunction of the concentration of citric acid that was included in both the CMP slurry and the post-CMP solution.The open circuit potential (OCP) of Cu decreased as the citric acid concentration increased. In contrast withCu, the OCP of titanium (Ti) increased as this concentration increased. The gap in the OCP between Cu andTi increased as citric acid concentration increased, which increased the galvanic corrosion rate between Cu andTi. The corrosion rates of Cu showed a linear relationship with the concentrations of citric acid. Second, theeffect of Triton X-100®, a nonionic surfactant, in a post-CMP solution on the electrochemical characteristics ofthe specimens was also investigated. The OCP of Cu decreased as the surfactant concentration increased. Incontrast with Cu, the OCP of Ti increased greatly as this concentration increased. Given that Triton X-100®changes its micelle structure according to its concentration in the solution, the corrosion rate of eachconcentration was tested.

반도체 소자의 고집적화에 따른 세정공정 수는 점점 증가하고 있는 추세에 있다 현재 사용되는 세정은 다량의 화학약품 및 초순수를 소비하며, 고온에서 행하여지고 있는 RCA세정을 근간으로 하고 있다. 세정공정수의 증가는 바로 화학약품의 사용량 증가를 초래하게 되며, 이에 따른 환경문제가 심각하게 대두되고 있는 실정에 이르렀다. 따라서 이러한 화학약품 및 초순수 사용을 절감하고, 저온에서 세정공정이 이뤄지는 기술이 향후 요구되어 지고 있다. 이번 연구는 이러한 관점에서 화학약품 및 초순수 사용량을 줄이며, 상온 공정이 이뤄지는 전리수를 이용하여 실리콘 웨이퍼 세정을 하였다. 제조된 전리수는 산화성 성질을 지닌 양극수와 환원성 성질인 음극수로 이루어지고, 각각 pH 및 ORP는 4.7/+1050mV, 9.8/-750mV를 30분 이상 유지하고 있었다 전리수의 양극수에 의한 금속제거 효과가 음극수의 효과보다 우수함을 확인할 수 있었으며, 다양한 입자제거 실험에도 불구하고, 동일한 분포도를 나타내고 있었다.

반도체 소자가 점점 고집적회되고 고성능화되면서 Si 기판 세정 방법은 그 중요성이 더욱 더 커지고 있다. 특히 ULSI급 소자에서는 세정 방법이 소자 생산수율 및 신뢰성에 큰 영향을 끼치고 있다. 본 연구에서는 HF-last 세정에 UV/O3과 SC-1 세정을 삽입하여 그 영향을 관찰하였다. 세정 방법은 HF-last 세정을 기본으로 split 1(piranha+HF), split 2(piranha+UV/O3+HF), split 3(piraha+SC-1+HF), split 4(piranha+(UV/O3+HF) x3회 반복)의 4가지 세정 방법으로 나누어 실험하였다. 세정을 마친 Si 기판은 Total X-Ray Fluorescence Spectroscopy(AFM)을 사용하여 표면거칠기를 측정하였다. 또한 세정류량을 측정하고, Atomic Force Microscopy(AFM)을 사용하여 표면거칠기를 측정하였다. 또한 세정후 250Å의 gate 산화막을 성장시켜 전기적 특성을 측정하였다. UV/O3을 삽입한 split 2와 split 4세정방법이 물리적, 전기적 특성에서 우수한 특성을 나타냈고, SC-1을 삽입한 split 3세정 방법이 표준세정인 split 1세정 방법보다 우수하지 못한 결과를 나타냈다.

Gate oxide의 특성은 세정공정에서 사용된 last세정용액에 큰 영향을 받는다. Standard RCA, HF-last, SCI-last, and HF-only 공정들은 gate oxidation하기 전 본 실험에서 행해진 세정공정들이다. 세정공정을 마친 Si기판들은 oxidation furnace에서 900˚C로 thermal oxidation공정을 거치게 된다. 100Å의 gate oxide를 성장시킨 후 lifetime detector, VPD, AAS, SIMS, TEM, 그리고 AFM고 같은 분석장비를 이용하여 oxide의 특성을 평가했다. HF-last와 HF-only 공정에 의해 금속 불순물들이 매우 효과적으로 제거됐음을 알 수 있었다. Oxide의 표면 및 계면 형상은AFM과 TEM 측정을 통하여 관찰하였다. 표면거칠기는 SCI 세정용액을 사용한 splits 실험에서 불균일함이 관찰되었고 HF-only세정공정을 거친 시편 및 계면이 가장 smooth했다.