使用金属污染及热处理识别单晶硅中的晶体缺陷区的方法技术

本发明专利技术是有关于一种使用金属污染以及热处理识别单晶硅的晶体缺陷区的方法。在此方法中，制备硅晶片或单晶硅锭切片形状的样品。用金属以约１×１０↑［１４］到５×１０↑［１６］个原子／平方厘米的污染浓度污染样品的至少一侧。热处理受污染的样品。观察热处理过的样品的受污染侧或相反侧来识别晶体缺陷区。在不使用另一检查装置的情况下，可准确、容易且快速地分析晶体缺陷区，而与单晶硅中的氧浓度无关。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造用于半导体装置中的晶片的方法，且特别是涉及一种识另寸以及^H介单晶石圭4定(monocrystal line silicon ingot)或石圭晶片 中所存在的各种缺陷区的方法。
技术介绍
一般来说，使用浮区法 (floating zone ， FT ) 或切克劳斯基法(Czochralski， CZ )制造硅晶片。CZ法最广泛地用于制造 硅晶片。在CZ法中，将多晶硅置于石英坩埚中。由石墨放热材料将多晶硅 加热并熔融，且将籽晶(seed crystal)浸没在熔融态硅中。通过在旋转 经浸没籽晶的同时、将籽晶向上拉伸使单晶硅锭生长。将经生长的硅锭切 割、蚀刻并且抛光成硅晶片。单晶硅锭或硅晶片可能具有晶体缺陷，诸如，晶体起因的微粒(Crystal Originated Particle, COP )、流动图案缺陷(Flow Pattern Defect, FPD)、 IU秀发叠层缺陷(Oxygen induced Stacking Fault, OiSF)以及内层樣O见 缺陷(Bulk Micro Defect, BMD)，这些称为生长中缺陷。需要减少生长中 缺陷的浓度以及尺寸。晶体缺陷会影响装置的质量和生产率。因此，去除 晶体缺陷、以及容易且快速地评价晶体缺陷非常重要。视晶体生长条件而定，硅晶片或单晶硅包括空位富集区(V-rich region )、 Pv区.、空位/间隙边界(vacancy/interstitial boundary )、 Pi 区、及间隙富集区(I-rich region )。空位富集区中普遍存在空位型点缺 陷(vacancy-type point defect )、且存在过饱和空位的凝聚(簇)缺陷。 Pv区中普遍存在空位型点缺陷但不存在簇缺陷(cluster defect )。 Pi区 中普遍存在间隙点缺陷(interstitial point defect )但不存在簇缺陷。 间隙富集区中普遍存在间隙点缺陷且存在过饱和间隙硅的簇缺陷。检查上 述各区如何视其位置以及单晶硅锭的晶体长度而变化是评价晶体质量的基 本原则。已存在几种识别单晶硅的缺陷区的方法。在第一种方法中，使用微粒 计数器评价经抛光以及清洗的晶片的COP分布。在第二种方法中，使用射 哥蚀刻(Secco etching)的湿蚀刻剂进行FPD评价。在第三种方法中，通 过高温/长时间热处理产生氧沉淀(oxygen precipitate),且j吏用不同 缺陷区沉淀行为之间的差异进行评价。在第四种方法中，使用过渡金属以及扩散热处理进行低浓度污染，且接着测量复合寿命(recombination lifetime )。然而，在第一种方法中，必须在评价之前通过抛光以及清洗来清洁 晶片。因此，在单晶生长之后必须进行几个后续过程，此增加了所需时间， 而且需要高成本的微粒计数器来进行评价。在第二种方法中，必须制备可提供合适蚀刻速率、可施加到所有晶体 表面且不含环境毒性材料的选择性蚀刻剂。第三种方法在所需评价时间、所需高温热处理成本以及高成本设备方 面具有许多缺A并且在样品中的氧浓度小于10 ppma ( parts per million atomic,百万分之一原子浓度)(新ASTM标准)的情况下，第三种方法不 能识别晶体缺陷区。第四种方法的一个实例为韩国专利公开案第2005-0067417号，其揭露 一种测量单晶硅锭中的点缺陷分布，来单独评价锭状态的方法。详细来说， 在轴向上将锭切割。其后，用两个或两个以上的金属元素(例如Cu、 Ni、 Fe以及Co)以低污染浓度来污染两个样品。其后，进行热处理，以在硅中 产生复合中心(recombination center )。其后，测量复合寿命来测量点缺 陷的分布。在此方法中，必须综合两个金属元素的污染结果来解释 晶体缺陷。当在表面上产生金属沉淀或薄雾时，也不可能进行测量。因此， 此方法在金属污染量以及热处理时间方面受到限制，且污染浓度必须低至 1 x 1012到i x io"个原子/平方厘米(atoms/cm2)。当产生沉淀时，也需要 另 一蚀刻过程以及另 一分析装置。另外，使用选择性蚀刻或金属污染的常规方法不能识别整个 晶体缺陷区。由此可见，上述现有的识别单晶硅中的晶体缺陷区的方法在方法与使 用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述 存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未 见适用的设计被发展完成，而一般方法又没有适切的方法能够解决上述问 题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的使用金 属污染及热处理识别单晶硅中的晶体缺陷区的方法，实属当前重要研发课 题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。有鉴于上述现有的识別单晶硅中的晶体缺陷区的方法存在的缺陷，本 专利技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配 合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的使用金属污染及热 处理识别单晶硅中的晶体缺陷区的方法，能够改进一般现有的识别单晶硅 中的晶体缺陷区的方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经 反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，克服现有的识别单晶硅中的晶体缺陷区的方 法存在的缺陷，而提供一种新的使用金属污染及热处理识别单晶硅中的晶 体缺陷区的方法，所要解决的技术问题是使其可准确、容易且快速地评价 晶体缺陷区，非常适于实用。本专利技术的另一目的在于，提供一种新的使用金属污染及热处理识别单 晶硅中的晶体缺陷区的方法，所要解决的技术问题是使其可在不取决于氧 浓度的情况下评价单晶硅的整个晶体缺陷区，从而更加适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的 一 种识别晶体缺陷区的方法，其包括以下步骤 制备硅晶片或单晶硅锭切片形状的样品；用金属以约l x 10'4到5 x IO"个原 子/平方厘米的污染浓度，来污染所述样品的至少一侧；热处理所述受污染 的样品；以及观察所述热处理过的样品的受污染侧或相反侧，来识别晶体 缺陷区。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 前述的识别晶体缺陷区的方法，其中所述的受污染样品的热处理是在 至少一种选自下列气体组成的群组的气态环境下进行的氦气、氮气、氩 气、氧气、氢气、氨气以及其混合物。前述的识别晶体缺陷区的方法，其中所述的受污染样品的热处理产生 主要位于样品Pv区中的金属沉淀，所述Pv区中普遍存在空位型点缺陷但 不存在簇缺陷，且在所述样品表面上产生位于Pi区中的薄雾型金属沉淀， 所述Pi区中普遍存在间隙点缺陷但不存在簇缺陷。前述的识别晶体缺陷区的方法，其中所述的受污染样品的热处理包括 在约600到950。C下进行约0. 01到10小时的第一热处理过程；以及 在约1, 000到1, 150。C下进行约0. 01到10小时的第二热处理过程。 前述的识别晶体缺陷区的方法，其中所述的受污染样品的热处理后， 所述温度以小于等于约20(TC/分钟的速率降低。前述的识别晶体缺陷区的方法，若所述样品中的氧浓度小于11 ppma， 那么所述受污染样品的热处理包括在约600本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种识别晶体缺陷区的方法，其特征在于其包括以下步骤：　　　　制备硅晶片或单晶硅锭切片形状的样品；　　　　用金属以约１×１０↑［１４］到５×１０↑［１６］个原子／平方厘米的污染浓度，来污染所述样品的至少一侧；　　　　热处理所述受污染的样品；以及　　　　观察所述热处理过的样品的受污染侧或相反侧，来识别晶体缺陷区。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：魏相旭，李成旭，裵基万，金光石，
申请(专利权)人：株式会社SILTRON，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]