单晶硅片的COP产生原因的判定方法技术

将对象晶片的判定区域沿半径方向以同心圆状分割，求出各分割而成的判定区域的ＣＯＰ密度，将其中的最大值作为ＣＯＰ密度↓［半径ＭＡＸ］，最小值作为ＣＯＰ密度↓［半径ＭＩＮ］，将由“（ＣＯＰ密度↓［半径ＭＡＸ］－ＣＯＰ密度↓［半径ＭＩＮ］）／ＣＯＰ密度↓［半径ＭＡＸ］”算得的值与预定的设定值比较，根据明确的基准来区分非结晶引起的ＣＯＰ和结晶引起的ＣＯＰ，可进行ＣＯＰ产生原因的判定。由此，能挽救是非结晶引起的ＣＯＰ却被判定为结晶引起的ＣＯＰ而成为不合格的晶片，能提高晶片的生产合格率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适用于以单晶硅片为对象的COP (Crystal Originated Particle:晶体原生颗粒)产生原因的判定方法。
技术介绍
作为半导体器件的基板的单晶硅片，通过从硅的单晶块切割，经大量 物理的、化学的、以及热处理来制造。硅的单晶块一般通过使籽晶浸渍于 石英坩埚内熔融的硅中并拉提使单晶成长的切克老斯基法(Czochmlski 法)(以下称CZ法)来获得，但在单晶育成时会在结晶内引入被称为 Grown-in缺陷的微细缺陷。该Grown-in缺陷与单晶育成时的拉提速度和凝固后的单晶内温度分 布(拉提轴方向的结晶内温度梯度)相关，以被称为COP (Crystal Originated Particle)等的大小为0.1 0.2pm左右的空孔凝集缺陷、被称为错位簇 (Dislocation Cluster)的大小为10pm左右的微小错位形成的缺陷等形式 存在于单晶内。另外，用CZ法制得的硅单晶片在进行高温氧化热处理时，有时会产 生环状的氧化诱生叠层缺陷(以下称OSF -Oxidation Induced Stacking Fault)。潜在发生该OSF环的区域与育成中的结晶的热过程有关，特别是 受到育成中的拉提速度的影响，拉提速度越小，出现OSF环的区域从结晶 的外周侧越向内侧收縮。换言之，当以较高速度育成单晶时，OSF环的内侧区域向整个晶片扩 展，当以较低速度育成时，OSF环的外侧区域向整个晶片扩展。当OSF存在于作为器件活性区域的晶片表面时，成为泄漏电流的产生 原因，使器件特性下降。另外，COP是导致初期的氧化膜耐压性下降的因 素，错位簇也是导致在其上形成的器件特性不良的原因。因此，以往一直通过提高拉提速度使环状OSF的产生区域位于结晶的外周部来进行单晶育成。例如如日本专利特开2002-145698号公报中所述， 提出使OSF区域广泛分布于从晶片的周缘部到中心部且该区域的内侧为 低密度的微小COP区域的晶片。但是，近年来随着小型化、高度化的需求，半导体器件逐渐向微细化 发展，已经能够制造该极小的COP大大减少的Grown-in缺陷极少的单晶 硅片(以下也称为无缺陷结晶的硅片)。同时，对无缺陷结晶的硅片实施COP评价，利用缺陷(COP)的个 数和图案的有无来进行确保结晶性(无缺陷性)的合格与否判定。另外， 在进行COP评价时，作为COP的检测方法的一个例子，采用被称为铜析 出法(铜装饰法)的方法。这是一种利用当在晶片的表面形成绝缘膜(氧化膜)时在存在缺陷(COP)的部位的氧化膜变得不均一这一现象的方法，该方法在晶片表面 形成了规定厚度的氧化膜后，施加外部电压，在上述晶片表面的缺陷部位， 与氧化膜破裂的同时使铜析出，通过用肉眼观察该析出的铜，或通过用透 射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)进行观察，来检测缺陷(COP)。COP的产生原因可分为结晶引起和非结晶引起这个两个原因。结晶引 起的COP是指在上述单晶育成时引入结晶内的Grown-in缺陷。据迄今为止的调査可知，该结晶引起的COP的生成图案可分为以下4 种。即(1) 在晶片中心以盘状出现。(2) 沿晶片外周以环状出现。(3) 上述(1)和(2)同时出现、即以盘环状出现。(4) 在晶片整个表面高密度(直径300mm晶片上300个以上)出现。 另一方面，非结晶引起的COP从严格的意义上讲并非COP，是由在硅片的操作时在晶片表面产生的微细损伤或刮伤而引起的，当用表面缺陷 检测装置(例如SP2: KLA-Tencor公司制)或铜析出法(铜装饰法)观察 时，可见以线状出现或在局部或晶片整个表面以斑点状出现等。非结晶引起的COP并非是来自构成晶片的单晶硅本身的本质缺陷， 因此应该在COP评价中被排除，但现在进行的COP评价无法将能够容易4从评价中排除。但是，没有将非结晶引起的COP与结晶引起的COP区分(g卩、区分 两者而将非结晶引起的COP从评价中排除)的合适方法，特别是没有将 在晶片整个表面以斑点状出现的非结晶引起的COP判定为不是结晶引起 的COP的方法。
技术实现思路
如上所述，对无缺陷结晶的硅片实施COP评价。但是，在COP评价中存在如下问题难以将本应排除的非结晶引起的COP、特别是在晶片整个表面以斑点状出现的COP与结晶引起的COP区分。即，线状出现的COP和局部斑点状出现的COP易于判断为非结晶引起，但当在晶片整个表面以斑点状出现时，很难判断这是结晶引起还是非结晶引起，交由受过专门培训的操作员来进行判断。即使产生了COP，但若其起源是非结晶引起，则该晶片应判为合格，因此将此类合格品判为不 合格时，会导致晶片的生产合格率不合理地下降。作为提高该合格与否判断的精度的方法，可特别列举使在晶片整个表面以斑点状出现的COP的产生原因的判定基准明确化的方法，但由于利用人的眼睛来判断(目视判定)，因此其判定基准很难用语言来描述。 今后，为了即使在生产量增加的情况下也能在提高生产合格率的同时提供品质稳定的晶片，明确非结晶引起的COP的判定基准、换言之用数 值来定量规定是非常重要的。这在COP评价(检测)的自动化中也很需要。本专利技术是鉴于上述情况而完成的专利技术，目的在于提供根据明确的基准来区分非结晶引起的COP和结晶引起的COP的定量的单晶硅片COP产生 原因的判定方法，以恰当地进行COP的评价。本专利技术者为了解决上述技术问题，为了确立能根据明确的基准来判定COP产生原因的方法而进行了反复研究。从而设计出如下方法，即利用 后述的结晶引起的COP的产生行为的特征，将通过计算晶片r方向(半径方向)或e方向(圆周方向)的cop密度而求出的密度分布与用半经验方法设定的阈值进行对比，或考虑COP的产生位置，来判定是结晶引起的COP还是非结晶引起的COP。本专利技术的主要
技术实现思路
为下述(1) (4)的单晶硅片的COP评价 方法。(1) 一种单晶硅片的COP产生原因的判定方法，其将上述晶片的判 定区域沿半径方向以同心圆状分割，求出各分割而成的判定区域的COP密度，将其中的最大值作为COP密度蹄max，最小值作为COP密度賴min， 当由(COP密度錢max-COP密度蹄画)/COP密度特max算得的值为预定的设定值以下时，判定COP的产生原因为结晶育成时引入的缺陷以外的原因。(2) —种单晶硅片的COP产生原因的判定方法，其将上述晶片的判 定区域沿半径方向以同心圆状分割，将在分割而成的判定区域中的除中心 部和外周部以外的区域产生的COP判定为由结晶育成时引入的缺陷以外 的原因引起。在上述(1)或(2)的单晶硅片的COP产生原因的判定方法中，优 选将上述以同心圆状分割的各判定区域的宽度设定为15mm到30mm的范 围内。(3) —种单晶硅片的COP产生原因的判定方法，其将上述晶片的判 定区域沿半径方向以同心圆状分割，再沿圆周方向分割，求出各同一半径 的判定区域中圆周方向的各判定区域的COP密度，将同一半径的判定区 域内的最大值作为COP密度^max，最小值作为COP密度,min，当由(COP密度圆周max-COP密度圆周min) /COP密度圃周max算得的值为预定的设定值以上时，判定COP的产生原因为结晶育成时引入的缺陷以外的原因。在上述(3)的单晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单晶硅片的ＣＯＰ产生原因的判定方法，其特征在于，将所述晶片的判定区域沿半径方向以同心圆状分割，求出各分割而成的判定区域的ＣＯＰ密度，将其中的最大值作为ＣＯＰ密度↓［半径ＭＡＸ］，最小值作为ＣＯＰ密度↓［半径ＭＩＮ］，当由“（ＣＯＰ密度↓［半径ＭＡＸ］－ＣＯＰ密度↓［半径ＭＩＮ］）／ＣＯＰ密度↓［半径ＭＡＸ］”算得的值为预定的设定值以下时，判定ＣＯＰ的产生原因为结晶育成时引入的缺陷以外的原因。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-6-7 158488/20061. 一种单晶硅片的COP产生原因的判定方法，其特征在于，将所述晶片的判定区域沿半径方向以同心圆状分割，求出各分割而成的判定区域的COP密度，将其中的最大值作为COP密度半径MAX，最小值作为COP密度半径MIN，当由“(COP密度半径MAX-COP密度半径MIN)/COP密度半径MAX”算得的值为预定的设定值以下时，判定COP的产生原因为结晶育成时引入的缺陷以外的原因。2. —种单晶硅片的COP产生原因的判定方法，其特征在于，将所述晶片的判定区域沿半径方向以同心圆状分割，将在分割而成的判定区域中的除 中心部和外周部以外的区域产生的COP判定为由结晶育成时引入的 缺陷以外的原因引起。3. 根据权利要求1或2所述的单晶硅片的COP产生原因的判定方法， 其特征在于，将所述以同心圆状分割的各判定区域的宽度设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻见修一，
申请(专利权)人：上睦可株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]