一种单晶硅晶圆中缺陷类型的判定方法技术

本发明专利技术提供一种单晶硅晶圆中缺陷类型的判定方法，包括以下步骤：利用LST对As

【技术实现步骤摘要】
一种单晶硅晶圆中缺陷类型的判定方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种单晶硅晶圆中缺陷类型的判定方法。

技术介绍

[0002]在直拉单晶硅制造工艺中，需要将多晶硅原料装入石英坩埚中，并将其加热熔融至硅溶液，再在硅熔液中浸入籽晶，接着向上旋转提拉籽晶，使得籽晶与硅熔液界面处的硅凝固结晶，随着籽晶向上提拉，就可以形成单晶硅锭。使用直拉法生长的单晶硅体内原生缺陷受晶体生长过程中提拉速度及热场分布影响，根据结晶提拉条件，原生缺陷分布从高速侧开始按照V
‑
rich区域、OISF区域、Pv区域、Pi区域和I
‑
rich区域等区域的顺序排列。其中，V
‑
rich区域是提拉条件在高速侧由于硅原子不足所产生的空隙(void)较多的区域；I
‑
rich区域是提拉条件在低速侧由于存在多余的自间隙硅原子而产生的位错、多余的硅原子块较多的区域。另外，OISF区域是被称为OISF(氧化诱生层错、Oxidation Induced Stacking Fault)的缺陷当在相对于结晶生长轴的垂直方向的剖面(晶片面内)观察时呈环状分布的区域。
[0003]由于Pv区域和Pi区域为硅晶圆所渴望的无缺陷区域，而NPS(Nearly Perfect Crystal，近完美晶体)被定义为不产生Void(空隙)缺陷和LEP(Large Etch Pit，大蚀坑)的区域，可以分为Pi区域和Pv区域，因此，NPS的需求量越来越高。由此可见，对硅晶圆中缺陷有无及其类型的表征是非常重要的。
[0004]目前，常用的硅晶圆缺陷检测方法包括表面光散射(Localized Light Scattering，LLS)扫描技术。通过LLS与气相刻蚀结合，可以进行原生缺陷中的探测与识别，但气相刻蚀要求硅晶圆表面具有一定的洁净度，就需要对硅晶圆进行抛光、清洗、刻蚀等步骤以达到检测需要的表面的洁净度。激光散射断层扫描(Laser Scattering Tomography，LST)也可以进行缺陷测量，但其主要通过热处理后的BMD的测量(主要测量氧沉淀的密度及大小)来判断。然而，BMD是氧沉淀通常需要经过两步热处理后形成，通常为800℃加热4小时及1000℃加热16小时，花费的时间较长，增加了工艺成本。
[0005]综上所述，目前的缺陷检测方法的缺陷分区类型对硅晶圆要求高、工艺复杂，且检测时间长、成本高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，提供一种单晶硅晶圆中缺陷类型的判定方法，可以解决目前的缺陷检测方法的缺陷分区类型对硅晶圆要求高的问题。
[0007]为了解决上述问题，本专利技术提供一种单晶硅晶圆中缺陷类型的判定方法，包括以下步骤：
[0008]利用LST对As
‑
Grown状态的硅晶圆中的颗粒进行测量，以获得第一测量结果，并根据所述第一测量结果和第一预设密度值判定V
‑
rich区域；以及
[0009]对所述硅晶圆进行热处理，并再次利用LST对所述硅晶圆中的颗粒进行测量，以获
得第二测量结果，并根据所述第二测量结果、第二预设密度值和第三预设密度值判定Pv区域、I
‑
rich区域和Pi区域。
[0010]可选的，所述第一测量结果包括颗粒密度，所述根据所述第一测量结果和第一预设密度值和所述第一测量结果判定V
‑
rich区域的方法为：
[0011]将所述第一测量结果中存在所述颗粒密度大于所述第一预设密度值的区域判定为V
‑
rich区域。
[0012]可选的，对所述硅晶圆进行热处理的气氛为氩气，工艺温度为800℃～1000℃，工艺时间为2小时～4小时，且所述硅晶圆的氧含量为5ppma～20ppma。
[0013]可选的，所述第二测量结果包括颗粒密度，所述根据所述第二测量结果、第二预设密度值和第三预设密度值判定Pv区域、I
‑
rich区域和Pi区域的方法为：
[0014]将所述第二测量结果中存在所述颗粒密度大于所述第二预设密度值的区域判定为所述Pv区域；
[0015]将所述第二测量结果中存在所述颗粒密度在所述第二预设密度值和第三预设密度值之间的区域判定为所述I
‑
rich区域；以及
[0016]将所述第二测量结果中存在所述颗粒密度小于所述第三预设密度值的区域判定为所述Pi区域。
[0017]可选的，所述第一预设密度值为2
×
106cm
‑3～107cm
‑3，所述第二预设密度值为4
×
106cm
‑3～4
×
107cm
‑3，所述第三预设密度值为5
×
105cm
‑3～3
×
106cm
‑3。
[0018]另一方面，本专利技术提供一种单晶硅晶圆中缺陷类型的判定方法，包括以下步骤：
[0019]利用LST对As
‑
Grown状态的硅晶圆中的颗粒进行测量，以获得第三测量结果，并根据第一预设尺寸、第四预设密度值和所述第三测量结果判定V
‑
rich区域；以及
[0020]对所述硅晶圆进行热处理，并再次利用LST对所述硅晶圆中的颗粒进行测量，以获得第四测量结果，并根据所述第四测量结果、第二预设尺寸、第五预设密度值和第六预设密度值判定Pv区域、I
‑
rich区域和Pi区域。
[0021]可选的，所述第三测量结果包括颗粒密度和颗粒尺寸，所述根据第一预设尺寸、第四预设密度值和所述第三测量结果判定V
‑
rich区域的方法为：
[0022]将所述第三测量结果中存在所述颗粒密度大于所述第四预设密度值，且所述颗粒尺寸大于所述第一预设尺寸的区域判定为V
‑
rich区域。
[0023]可选的，对所述硅晶圆进行热处理的气氛为氩气，工艺温度为800℃～1000℃，工艺时间为2小时～4小时，且所述硅晶圆的氧含量为5ppma～20ppma。
[0024]可选的，所述第四测量结果包括颗粒密度和颗粒尺寸，所述根据所述第四测量结果、第二预设尺寸、第五预设密度值和第六预设密度值判定Pv区域、I
‑
rich区域和Pi区域的方法为：
[0025]将所述第四测量结果中存在所述颗粒密度大于所述第五预设密度值的区域判定为Pv区域；
[0026]将所述第四测量结果中存在所述颗粒密度在所述第五预设密度值和第六预设密度值之间，且所述颗粒尺寸大于所述第二预设尺寸的区域判定为I
‑
rich区域；以及
[0027]将所述第四测量结果中存在所述颗粒密度小于所述第六预设密度值，且所述颗粒尺寸大于所述第二预设尺寸的区域判定为Pi区域。
[0028]可选的，所述第一预设尺寸为20nm～25nm，第二预设尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶硅晶圆中缺陷类型的判定方法，其特征在于，包括以下步骤：利用LST对As
‑
Grown状态的硅晶圆中的颗粒进行测量，以获得第一测量结果，并根据所述第一测量结果和第一预设密度值判定V
‑
rich区域；以及对所述硅晶圆进行热处理，并再次利用LST对所述硅晶圆中的颗粒进行测量，以获得第二测量结果，并根据所述第二测量结果、第二预设密度值和第三预设密度值判定Pv区域、I
‑
rich区域和Pi区域。2.如权利要求1所述的判定方法，其特征在于，所述第一测量结果包括颗粒密度，所述根据所述第一测量结果和第一预设密度值和所述第一测量结果判定V
‑
rich区域的方法为：将所述第一测量结果中存在所述颗粒密度大于所述第一预设密度值的区域判定为V
‑
rich区域。3.如权利要求1所述的判定方法，其特征在于，对所述硅晶圆进行热处理的气氛为氩气，工艺温度为800℃～1000℃，工艺时间为2小时～4小时，且所述硅晶圆的氧含量为5ppma～20ppma。4.如权利要求1所述的判定方法，其特征在于，所述第二测量结果包括颗粒密度，所述根据所述第二测量结果、第二预设密度值和第三预设密度值判定Pv区域、I
‑
rich区域和Pi区域的方法为：将所述第二测量结果中存在所述颗粒密度大于所述第二预设密度值的区域判定为所述Pv区域；将所述第二测量结果中存在所述颗粒密度在所述第二预设密度值和第三预设密度值之间的区域判定为所述I
‑
rich区域；以及将所述第二测量结果中存在所述颗粒密度小于所述第三预设密度值的区域判定为所述Pi区域。5.如权利要求1所述的判定方法，其特征在于，所述第一预设密度值为2
×
106cm
‑3～107cm
‑3，所述第二预设密度值为4
×
106cm
‑3～4
×
107cm
‑3，所述第三预设密度值为5
×
105cm
‑3～3
×
106cm
‑3。6.一种单晶硅晶圆中缺陷类型的判定方法，其特征在于，包括以下步骤：利用LST对As
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏星，王昊，李名浩，俞跃辉，
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：