一种晶圆中金属杂质的检测方法技术

本发明专利技术提供一种晶圆中金属杂质的检测方法，包括：将晶圆进行中温热处理，加热至350℃～550℃温度范围内，保持第一预设时间；将中温热处理后的晶圆降温至低温并进行低温热处理，低温热处理包括：在200℃～300℃温度范围内，保持第二预设时间；将低温热处理后的晶圆降温至室温；将化学气相分解液滴在室温下的晶圆表面收集金属杂质；将包含金属杂质的化学气相分解液雾化后进行电感耦合等离子体质谱光谱分析，计算得到各种金属杂质的含量。本发明专利技术采用先中温热处理，不直接降温到室温，而是降温至低温并进行低温热处理的串联热工艺，兼顾了晶圆中不同的金属杂质扩散到晶圆表面并进行检测，耗时减少，提升了效率。提升了效率。提升了效率。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆中金属杂质的检测方法


[0001]本专利技术属于集成电路制造
，具体涉及一种晶圆中金属杂质的检测方法。

技术介绍

[0002]目前，半导体器件正逐渐向更高的运行速度，更小的尺寸方向发展，随着半导体器件尺寸的不断缩小，所含元件密度也不断增加，这就要求制作半导体器件的原始晶圆(原材料)质量过硬。原始晶圆若存在金属杂质污染问题会导致后续在该原始晶圆上制作的半导体器件的缺陷，金属离子被称为可移动离子污染源，在半导体材料中有很强的可移动性，会造成氧化物
‑
多晶硅栅结构缺陷、PN结漏电流增加、少数载流子寿命减少、阈值电压的改变，对半导体器件的良率和可靠性有严重的危害。原始晶圆的金属成分将直接影响半导体器件加工的合格率。
[0003]因此，如何检测原始晶圆中的金属杂质(例如Cu和/或Ni)污染，对于原始晶圆(裸片未进行集成电路工艺)的质量控制非常重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种晶圆中金属杂质的检测方法，兼顾了晶圆中不同的金属杂质扩散到晶圆表面并进行检测，耗时减少，提升了效率。
[0005]本专利技术提供一种晶圆中金属杂质的检测方法，包括：
[0006]将晶圆进行中温热处理，所述中温热处理包括：加热至350℃～550℃温度范围内，保持第一预设时间；
[0007]将所述中温热处理后的所述晶圆降温至低温并进行低温热处理，所述低温热处理包括：在200℃～300℃温度范围内，保持第二预设时间；
[0008]将所述低温热处理后的所述晶圆降温至室温；
[0009]将化学气相分解液滴在室温下的所述晶圆表面收集金属杂质；
[0010]将包含所述金属杂质的所述化学气相分解液雾化后进行电感耦合等离子体质谱光谱分析，计算得到各种所述金属杂质的含量。
[0011]进一步的，所述金属杂质包括铜和/或镍。
[0012]进一步的，所述中温热处理包括：加热至400℃～500℃温度范围内，保持3分钟～7分钟。
[0013]进一步的，所述中温热处理用于将晶圆中的所述镍杂质扩散到所述晶圆表面。
[0014]进一步的，所述低温热处理用于将晶圆中的所述铜杂质扩散到所述晶圆表面。
[0015]进一步的，所述中温热处理后的所述晶圆通过自然降温降至所述低温，所述低温热处理后的所述晶圆通过自然降温降至室温。
[0016]进一步的，所述第一预设时间范围为：2分钟～30分钟；所述第二预设时间范围为：120分钟～180分钟。
[0017]进一步的，所述化学气相分解液包括：双氧水、氢氟酸、硝酸、超纯水和扫描液。
[0018]进一步的，所述化学气相分解液包括：所述双氧水：35
±
1％，所述氢氟酸：38％，所述硝酸：68％，所述超纯水：电阻率≥18MΩ
·
cm，所述扫描液：HF 1％+H2O
2 4％。
[0019]进一步的，所述晶圆包括：单晶硅片，厚度从300μm至1600μm，掺杂剂为As，P，Sb或B中的任意一种，晶向为<100>或<111>，拉制方式包括区熔或直拉。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0021]本专利技术提供一种晶圆中金属杂质的检测方法，包括：将晶圆进行中温热处理，所述中温热处理包括：加热至350℃～550℃温度范围内，保持第一预设时间；将所述中温热处理后的所述晶圆降温至低温并进行低温热处理，所述低温热处理包括：在200℃～300℃温度范围内，保持第二预设时间；将所述低温热处理后的所述晶圆降温至室温；将化学气相分解液滴在室温下的所述晶圆表面收集金属杂质；将包含所述金属杂质的所述化学气相分解液雾化后进行电感耦合等离子体质谱光谱分析，计算得到各种所述金属杂质的含量。本专利技术采用先中温热处理，不直接降温到室温，而是降温至低温并进行低温热处理的串联热工艺，兼顾了晶圆中不同的金属杂质扩散到晶圆表面并进行检测，耗时减少，提升了效率。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例的一种晶圆中金属杂质的检测方法流程示意图。
[0023]图2至图7为采用不同热处理工艺检测到的晶圆中金属杂质含量示意图。
具体实施方式
[0024]如
技术介绍
所述，如何检测晶圆中的金属杂质(例如Cu和/或Ni)污染，对于晶圆的质量控制非常重要。本专利技术中的晶圆指原始晶圆(裸片未进行集成电路工艺)。晶圆中的金属杂质主要为Cu和/或Ni。专利技术人尝试使用如下方法检测晶圆中的金属杂质。
[0025]采用将晶圆进行低温热处理，例如250℃的温度下，保持150分钟，发现在该低温加热条件下，晶圆中所含的金属杂质镍(Ni)扩散到晶圆表面较少。实验表明，在中温加热条件下，例如450℃的温度下，保持5分钟，晶圆中所含的金属杂质镍(Ni)扩散到晶圆表面较多。实验测得，同一晶圆中的金属杂质镍(Ni)含量一定的条件下，镍(Ni)扩散到晶圆表面的量在中温加热条件下是在低温加热条件下的10倍；即中温加热条件更适于镍(Ni)的扩散。但是中温加热条件下，铜(Cu)扩散到晶圆表面的量较少；而在低温加热条件下，检测到的铜(Cu)扩散到晶圆表面的量较多。因此，Cu和Ni的较佳扩散条件不相同。
[0026]为了确保能够收集大量的金属杂质Cu和Ni的信息，以监测晶圆的质量，必须在不同的加热条件下分别加热待检测的晶圆。
[0027]具体为：步骤1、将晶圆进行中温热处理，例如加热至450℃，保持5分钟；之后，自然降温至室温，测试晶圆表面的Ni含量。步骤2、将晶圆进行低温加热，例如加热至250℃，保持150分钟；之后，自然降温至室温，测试晶圆表面的Cu含量。步骤1和步骤2的先后顺序不做限制。
[0028]上述方法虽能够检测到晶圆中所含的金属杂质Cu和Ni，但是工作量较大、耗时较长且效率较低。
[0029]基于上述研究，本专利技术实施例提供了一种晶圆中金属杂质的检测方法。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清
楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0030]本专利技术实施例提供了一种晶圆中金属杂质的检测方法，如图1所示，包括：
[0031]步骤S1、将晶圆进行中温热处理，所述中温热处理包括：加热至350℃～550℃温度范围内，保持第一预设时间；
[0032]步骤S2、将所述中温热处理后的所述晶圆降温至低温并进行低温热处理，所述低温热处理包括：在200℃～300℃温度范围内，保持第二预设时间；
[0033]步骤S3、将所述低温热处理后的所述晶圆降温至室温；
[0034]步骤S4、将化学气相分解液滴在室温下的所述晶圆表面收集金属杂质；
[0035]步骤S5、将包含所述金属杂质的所述化学气相分解液雾化后进行电感耦合等离子体质谱光谱分析，计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆中金属杂质的检测方法，其特征在于，包括：将晶圆进行中温热处理，所述中温热处理包括：加热至350℃～550℃温度范围内，保持第一预设时间；将所述中温热处理后的所述晶圆降温至低温并进行低温热处理，所述低温热处理包括：在200℃～300℃温度范围内，保持第二预设时间；将所述低温热处理后的所述晶圆降温至室温；将化学气相分解液滴在室温下的所述晶圆表面收集金属杂质；将包含所述金属杂质的所述化学气相分解液雾化后进行电感耦合等离子体质谱光谱分析，计算得到各种所述金属杂质的含量。2.如权利要求1所述的晶圆中金属杂质的检测方法，其特征在于，所述金属杂质包括铜和/或镍。3.如权利要求1所述的晶圆中金属杂质的检测方法，其特征在于，所述中温热处理包括：加热至400℃～500℃温度范围内，保持3分钟～7分钟。4.如权利要求2所述的晶圆中金属杂质的检测方法，其特征在于，所述中温热处理用于将晶圆中的所述镍杂质扩散到所述晶圆表面。5.如权利要求2所述的晶圆中金属杂质的检测方法，其特征在于，所述低温热处理用于将晶圆中的所述铜杂质扩散到所述晶圆表面。6.如权利要求1所述的晶圆中金属杂质的...

【专利技术属性】
技术研发人员：闻澜霖，冯天，周珍，
申请(专利权)人：上海新昇半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：