一种硅晶体原生缺陷的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种硅晶体原生缺陷的检测方法，包括：提供硅晶体，所述硅晶体具有原生缺陷；在所述硅晶体上生长外延层，所述外延层包括基于所述原生缺陷形成的一级外延缺陷；对所述外延层的表面进行刻蚀，以将所述一级外延缺陷放大形成二级外延缺陷；通过显微镜表征所述二级外延缺陷。根据本发明专利技术提供的硅晶体原生缺陷的检测方法，利用外延生长将在硅晶体表面无法被探测的原生缺陷延伸至外延层表面，并对外延层的表面进行刻蚀以放大外延缺陷，从而实现对原生缺陷的定位、确定原生缺陷的类型和缺陷范围。范围。范围。

【技术实现步骤摘要】
一种硅晶体原生缺陷的检测方法


[0001]本专利技术涉及硅晶体缺陷领域，具体而言涉及一种硅晶体原生缺陷的检测方法。

技术介绍

[0002]单晶硅是集成电路器件最重要的衬底材料，而在硅晶体生长和冷却过程中产生的原生缺陷会极大地影响器件性能。缺陷的表征对研究单晶硅中的缺陷形成和控制生长无缺陷单晶硅具有重大意义。
[0003]单晶硅衬底上的部分原生缺陷在外延过程通过产生位错或层错传播到外延层中，而这类缺陷通常在外延前是无法被表面光散射技术探测区分出的，同时这类缺陷也往往造成器件性能的降低。
[0004]因此，有必要提出一种新的硅晶体原生缺陷的检测方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0006]本专利技术提供了一种硅晶体原生缺陷的检测方法，包括：
[0007]提供硅晶体，所述硅晶体具有原生缺陷；
[0008]在所述硅晶体上生长外延层，所述外延层包括基于所述原生缺陷形成的一级外延缺陷；
[0009]对所述外延层的表面进行刻蚀，以将所述一级外延缺陷放大形成二级外延缺陷；
[0010]通过显微镜表征所述二级外延缺陷，基于所述二级外延缺陷的表征结果确定所述原生缺陷的类型。
[0011]进一步，所述通过显微镜表征所述二级外延缺陷包括：通过光学显微镜或扫描电子显微镜表征所述二级外延缺陷的定位。
[0012]进一步，所述通过显微镜表征所述二级外延缺陷还包括：
[0013]对所述二级外延缺陷进行聚焦离子束切样；
[0014]通过透射电子显微镜表征所述二级外延缺陷的切面形貌。
[0015]进一步，基于所述二级外延缺陷的表征结果确定所述原生缺陷的类型包括：基于所述二级外延缺陷的切面形貌确定所述原生缺陷的类型。
[0016]进一步，在所述硅晶体上生长外延层之后还包括：对所述外延层的表面进行光散射扫描，以确定所述原生缺陷的缺陷区间。
[0017]进一步，在所述硅晶体上生长外延层的厚度为1μm～5μm，外延温度为900℃～1200℃，外延时间为20s～1000s。
[0018]进一步，对所述外延层的表面进行刻蚀包括气相刻蚀，刻蚀气体为七族氢化物，刻蚀温度为800℃～1200℃，刻蚀时间为10min～30min。
[0019]进一步，所述原生缺陷的类型包括孔洞、氧沉淀和原生位错缺陷。
[0020]进一步，所述缺陷区间包括空位聚集区、氧化诱生层错区、纯净空位区、纯净自间隙原子区和原生位错区。
[0021]根据本专利技术提供的硅晶体原生缺陷的检测方法，利用外延生长将在硅晶体表面无法被探测的原生缺陷延伸至外延层表面，并对外延层的表面进行刻蚀以放大外延缺陷，从而实现对原生缺陷的定位、确定原生缺陷的类型和缺陷范围。
附图说明
[0022]本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。
[0023]附图中：
[0024]图1为根据本专利技术一实施例的硅晶体原生缺陷的检测方法的流程示意图；
[0025]图2为根据本专利技术一实施例的原生缺陷类型的结构示意图；
[0026]图3A为根据本专利技术一实施例的硅晶体外延前的光散射颗粒扫描示意图；
[0027]图3B为根据本专利技术一实施例的外延层刻蚀前的光散射颗粒扫描示意图；
[0028]图3C为根据本专利技术一实施例的外延层刻蚀后的光散射颗粒扫描示意图；
[0029]图3D为图3B中a区域的SEM图像；
[0030]图3E为图3C中a区域的光学显微镜图像；
[0031]图3F为图3C中a区域的SEM图像以及对a区域中的缺陷进行FIB切样的示意图；
[0032]图3G为a区域中缺陷切面的TEM图像；
[0033]图3H为图3B中b区域的SEM图像；
[0034]图3I为图3C中b区域的光学显微镜图像；
[0035]图3J为图3C中b区域的SEM图像以及对b区域中的缺陷进行FIB切样的示意图；
[0036]图3K为b区域中缺陷切面的TEM图像；
[0037]图4A为根据本专利技术另一实施例的硅晶体外延前的光散射颗粒扫描示意图；
[0038]图4B为根据本专利技术另一实施例的外延层刻蚀前的光散射颗粒扫描示意图；
[0039]图4C为根据本专利技术另一实施例的外延层刻蚀后的光散射颗粒扫描示意图；
[0040]图4D为图4B中c区域的SEM图像；
[0041]图4E为图4C中c区域的光学显微镜图像；
[0042]图4F为图4C中c区域的SEM图像以及对c区域中的缺陷进行FIB切样的示意图；
[0043]图4G为c区域中缺陷切面的TEM图像。
具体实施方式
[0044]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0045]应当理解的是，本申请能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本申请的范围完全地传递给
本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
[0046]应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
[0047]空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。
[0048]在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅晶体原生缺陷的检测方法，其特征在于，包括：提供硅晶体，所述硅晶体具有原生缺陷；在所述硅晶体上生长外延层，所述外延层包括基于所述原生缺陷形成的一级外延缺陷；对所述外延层的表面进行刻蚀，以将所述一级外延缺陷放大形成二级外延缺陷；通过显微镜表征所述二级外延缺陷，基于所述二级外延缺陷的表征结果确定所述原生缺陷的类型。2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述通过显微镜表征所述二级外延缺陷包括：通过光学显微镜或扫描电子显微镜表征所述二级外延缺陷的定位。3.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述通过显微镜表征所述二级外延缺陷还包括：对所述二级外延缺陷进行聚焦离子束切样；通过透射电子显微镜表征所述二级外延缺陷的切面形貌。4.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于，基于所述二级外延缺陷的表征结果确定所述原生缺陷的类型包括：基于所述二级...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛忠营，刘赟，魏星，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：