结晶缺陷评价方法技术

本发明专利技术提供一种评价存在于硅晶片内的结晶缺陷的分布的结晶缺陷评价方法，在所述硅晶片上形成与评价的结晶缺陷的尺寸相同的厚度的氧化膜并测定所述硅晶片的GOI特性，在所述GOI特性下降的区域视为存在与所述氧化膜的厚度同等的尺寸的结晶缺陷，并根据所述GOI特性的测定结果来求出所述硅晶片内的评价的结晶缺陷尺寸的结晶缺陷分布。由此，提供一种即使是10nm以下的结晶缺陷尺寸，也能够求出结晶缺陷的分布的结晶缺陷评价方法。

Evaluation Method of Crystallization Defects

The present invention provides a method for evaluating the distribution of crystalline defects in a silicon wafer. An oxide film of the same thickness as the evaluated crystalline defects is formed on the silicon wafer and the GOI characteristics of the silicon wafer are measured. The area in which the GOI characteristics decrease is considered to be a crystalline defect of the same size as the thickness of the oxide film, and according to the G-film, a crystalline defect of the same size exists. The measured results of OI characteristics can be used to obtain the distribution of crystalline defects in the evaluated crystalline defect size of the silicon wafer. Thus, a method for evaluating the distribution of crystal defects is provided, even if the size of crystal defects is less than 10 nm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结晶缺陷评价方法
本专利技术涉及一种结晶缺陷评价方法。
技术介绍
尽管硅的氧化膜绝缘性非常优异，但由于能够通过氧化气氛中的热处理这样简单的工序形成，因此广泛用于器件工序。如果换算成单位厚度则栅极氧化膜被施加高电压，因此要求高品质的膜。另外，众所周知，如果晶片中存在结晶缺陷(以下有时简称为缺陷)，则其将被带入栅极氧化膜，成为不良氧化膜，并导致器件不良。在检测这样的不良氧化膜的氧化膜耐压(GOI)的评价法中有TDDB法。该方法向绝缘膜连续地持续施加恒定的电压或者电流，以规定的时间间隔检测电流或者电压并求出经时性的变化，并详细地评价直至绝缘击穿的时间、以及其经过等。作为TDDB法的达到绝缘膜破坏的机理，提出了渗流模型。这是一种概率模型，其将例如硅氧化膜划分成网状结构而形成微小的单元，设想各单元破坏的概率，并当破坏单元在氧化膜的厚度方向上形成一排时引起绝缘击穿。根据该机理，如果在氧化膜中存在脆弱点，则氧化膜中的缺陷随着时间而增加，当缺陷间的距离变小时，则电子的移动变得容易，最终形成电流通路，达到绝缘击穿。也就是说，如果在氧化膜中存在小的脆弱点，则其会增长而导致膜破坏。由此可认为，虽然不知道实际的尺寸，但即使是相对于氧化膜厚度而言是十分小的缺陷，也会成为导致氧化膜破坏的缺陷。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利公开2007-191350号公报
技术实现思路
(一)要解决的技术问题但是，根据本专利技术的专利技术人的研究，最近开发了一种高灵敏度的LST(LaserScatteringTomography：激光散射断层显像)，能够直接观察10nm左右尺寸的Void(空隙)。由此得知，在以往的氧化膜厚度为25nm、LST灵敏度为20nm且氧化膜厚度与结晶缺陷尺寸(以下有时简称为缺陷尺寸)同等的情况下，LST缺陷密度与氧化膜耐压显示出非常良好的相关性，但尺寸为10nm的Void密度与厚度为25nm的氧化膜的耐压却得不到相关性。在专利文献1的表1、图1、段落17-19中记载有将氧化膜厚分成71nm、83nm、108nm，并求出此时的GOI成品率、GOI缺陷密度、GOI缺陷的最小尺寸。但是，根据这样的氧化膜厚度的GOI测定结果无法求出用缺陷尺寸的检测限度为10nm左右的测定器难以检测的微小缺陷的分布。此外，在专利文献1中作为对象的Void(COP)是40nm以上这种非常容易测定的尺寸，其目的并不是检测10nm前后这种用测定器难以检测的尺寸的缺陷。另外，关于专利文献1的缺陷尺寸的求出方法，不是制作了规定尺寸的缺陷，而是根据用OPP(OpticalPrecipitateProfiler：光学沉淀物轮廓测绘仪)检测的全部的COP的密度(累积缺陷密度)和GOI缺陷(GOI成品率)，假定尺寸比较大的COP使GOI劣化，并求出GOI缺陷的最小尺寸。也就是说，未确认缺陷尺寸与GOI缺陷的关系。实际上，在专利文献1的测定中，栅极氧化膜厚为108nm水准的合格率(GOI成品率)为99.1％是指229个测定数量中仅有两个缺陷，使用该合格率计算密度(GOI缺陷密度)在精度方面是不合理的。如上所述，使氧化膜耐压恶化的结晶缺陷尺寸比以往所考虑的大，且与氧化膜的厚度同等，检测在以往的较厚的氧化膜中忽略的与薄的氧化膜的GOI特性具有相关性的小的缺陷变得越发重要。但是，在LST等缺陷密度测定器中存在检测极限，存在难以检测10nm以下的小的缺陷的问题。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种即使是10nm以下的结晶缺陷尺寸，也能够求出结晶缺陷的分布的结晶缺陷评价方法。(二)技术方案为了实现上述目的，本专利技术提供一种结晶缺陷评价方法，其评价存在于硅晶片内的结晶缺陷的分布，所述结晶缺陷评价方法的特征在于，在所述硅晶片上形成与评价的结晶缺陷的尺寸相同的厚度的氧化膜并测定所述硅晶片的GOI特性，在所述GOI特性下降的区域视为存在与所述氧化膜的厚度同等的尺寸的结晶缺陷，并根据所述GOI特性的测定结果来求出所述硅晶片内的评价的结晶缺陷尺寸的结晶缺陷分布。由于从氧化膜厚度一半到两倍的尺寸的缺陷会降低氧化膜耐压，这样，在硅晶片上形成与评价的结晶缺陷的尺寸相同的厚度的氧化膜并测定硅晶片的GOI特性，在GOI特性下降的区域视为存在与氧化膜的厚度同等的尺寸的结晶缺陷，并根据GOI特性的测定结果来求出硅晶片内的评价的结晶缺陷尺寸的结晶缺陷分布，从而不需要使用LST等缺陷密度测定器，就能够调查至今无法测定的小的结晶缺陷的密度、分布。此时，优选地，将所述评价的结晶缺陷的尺寸设定为多个，并求出所述硅晶片内的按照结晶缺陷尺寸的结晶缺陷分布。这样，能够简便地求出按照结晶缺陷尺寸的结晶缺陷分布。此时，优选地，所述评价的结晶缺陷的尺寸是10nm以下。在评价的结晶缺陷的尺寸是10nm以下的情况下，即使使用LST也无法直接观察Void，而不能测定缺陷密度，因此能够适宜利用不使用LST等缺陷密度测定器的本专利技术的结晶缺陷评价方法。(三)有益效果如上所述，如果使用本专利技术的结晶缺陷评价方法，则由于在硅晶片上形成与评价的结晶缺陷的尺寸相同的厚度的氧化膜并测定硅晶片的GOI特性，并根据GOI特性的测定结果来求出硅晶片内的评价的结晶缺陷尺寸的结晶缺陷分布，因此不需要使用LST等缺陷密度测定器，就能够调查至今无法测定的如10nm以下尺寸的结晶缺陷的密度、分布。附图说明图1是表示本专利技术的结晶缺陷评价方法的流程图。图2是表示各水准的氧化膜厚度的GOI特性的图。图3是表示实施例的样本的外周部及中心部处的缺陷尺寸分布的图。图4是表示在实施例的样本中，使用LST实测20nm以上尺寸的缺陷、10nm以上尺寸的缺陷时的按照缺陷尺寸的面内分布的图。图5是说明不管缺陷的尺寸相对于氧化膜的厚度而言是过大还是过小，都不会对氧化膜耐压产生影响的图。具体实施方式下面，关于本专利技术，作为实施方式的一例，参照附图进行详细地说明，但本专利技术不限于此。如前所述，在检测不良氧化膜的氧化膜耐压(GOI)的评价法中有TDDB法，作为TDDB法的达到绝缘膜破坏的机理提出了渗流模型。根据该机理，如果在氧化膜中存在小的脆弱点，则其增长而达到膜破坏。由此认为，虽然不知道实际的尺寸，但即使是相对于氧化膜厚度而言是十分小的缺陷，也会成为导致氧化膜破坏的缺陷。但是，已知如果使用能够直接观察10nm左右尺寸的Void的高灵敏度的LST，则在以往的氧化膜厚度为25nm、LST灵敏度为20nm且氧化膜厚度与缺陷尺寸同等的情况下，由LST测定的缺陷密度与氧化膜耐压显示出非常良好的相关性，但缺陷尺寸为10nm的Void密度(缺陷密度)与25nm厚度的氧化膜的耐压却得不到相关性。这样，使氧化膜耐压恶化的结晶缺陷尺寸比以往所考虑的大，且与氧化膜的厚度同等，检测在以往的较厚的氧化膜中忽略的与薄的氧化膜的GOI特性具有相关性的小的缺陷变得越发重要。但是，在LST等缺陷密度测定器中存在检测极限，存在难以检测10nm以下的小的缺陷的问题。因此，本专利技术的专利技术人对即使是10nm以下的结晶缺陷尺寸也能够求出结晶缺陷的分布的结晶缺陷评价方法进行了进一步深入研究。其结果为，发现通过在硅晶片上形成与评价的结晶缺陷的尺寸相同的厚度的氧化膜并测定硅晶片的GOI特性，在GOI特性下降的区域视为存在与氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结晶缺陷评价方法，其评价存在于硅晶片内的结晶缺陷的分布，所述结晶缺陷评价方法的特征在于，在所述硅晶片上形成与评价的结晶缺陷的尺寸相同的厚度的氧化膜并测定所述硅晶片的GOI特性，在所述GOI特性下降的区域视为存在与所述氧化膜的厚度同等的尺寸的结晶缺陷，并根据所述GOI特性的测定结果来求出所述硅晶片内的评价的结晶缺陷尺寸的结晶缺陷分布。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.07 JP 2016-1746491.一种结晶缺陷评价方法，其评价存在于硅晶片内的结晶缺陷的分布，所述结晶缺陷评价方法的特征在于，在所述硅晶片上形成与评价的结晶缺陷的尺寸相同的厚度的氧化膜并测定所述硅晶片的GOI特性，在所述GOI特性下降的区域视为存在与所述氧化膜的厚度同等的...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐藤久之，
申请(专利权)人：信越半导体株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP