对半导体晶圆表面上的未知颗粒进行分类的方法技术

一种对半导体晶圆表面上的未知颗粒进行分类的方法，包括：将已知化学成分和不同尺寸的颗粒施加到测试晶圆上，确定多个已知化学成分的颗粒的尺寸，以及记录多个已知化学成分的颗粒的能量弥散X射线谱的光谱，然后分别由此确定实质含量，并且将最佳拟合曲线拟合到该已知化学成分的颗粒的尺寸和实质含量；另外，确定未知颗粒的颗粒尺寸并且记录该未知颗粒的能量弥散X射线谱的光谱，并且由此确定半导体晶圆上该未知颗粒的实质含量，以及作为该未知颗粒的尺寸和实质含量与该最佳拟合曲线的比较结果对该未知颗粒进行分类。较结果对该未知颗粒进行分类。较结果对该未知颗粒进行分类。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对半导体晶圆表面上的未知颗粒进行分类的方法
[0001]本专利技术涉及一种对半导体晶圆上的小外来颗粒进行分类的方法。
[0002]单晶半导体晶圆是现代电子产品的基础。在所述半导体晶圆上的部件生产过程中，执行当今高度复杂的热操作和涂布步骤。
[0003]通常首先通过借助于浮区法(FZ)或丘克拉斯基法(CZ)提拉单晶棒来生产半导体晶圆，尤其是硅半导体晶圆。借助于适合此目的的锯(诸如线锯，内径锯或带锯)将相应地生产的棒材分成晶体片，然后通常在线锯或内径锯中将这些片加工成半导体晶圆。
[0004]在进一步的机械、化学机械和/或化学步骤之后，可以任选地通过CVD施加外延层。
[0005]然后，这样生产的这些半导体晶圆可用于进一步的部件加工。
[0006]由于部件加工中设计规则的限缩，颗粒是晶圆生产中的主要负面质量特征，与工艺和清洁的发展有关。形状、位置和化学成分通常提供指向污染颗粒来源的指针，从而表明在改进的工艺中降低它们的发生率的可能性。
[0007]通常借助于SEM(扫描电子显微镜)对构成半导体晶圆不需要的污染的颗粒进行成像。SEM和EDX(能量弥散X射线谱)的组合在这个背景下提供了一种技术，该技术允许同时确定颗粒的位置、尺寸和形状以及化学成分。
[0008]这种类型的分析非常适合范围超过200nm的颗粒。
[0009]范围较小的颗粒很难进行分类，因为有关颗粒结构的信息不存在或受到很大误差的影响。
[0010]颗粒尺寸越接近SEM分辨率的极限，对颗粒进行分类的需求就越高。由于技术原因，EDX分析的分辨率极限低于SEM分辨率的极限。
[0011]然而，作为部件加工的不断小型化的结果，更小的颗粒越来越受到关注，因为它们在半导体部件制造中引起了越来越多的问题。因此，在生产工艺中避免这些颗粒非常重要。
[0012]目前特别感兴趣的颗粒直径的尺寸范围是约15nm与200nm之间的范围。
[0013]这种尺寸的颗粒不再能够用现有技术中流行的技术进行分类。
[0014]现有技术/问题描述
[0015]专利说明书JP 2006 303 134A2描述了一种分析技术，其中通过将处于气相中的弱酸施加到半导体晶圆表面上，然后使用颗粒计数器检测如此修饰的外来物质来使半导体晶圆表面上的外来物质可视化。
[0016]该专利说明书中公开的方法的缺点是，虽然小颗粒确实能够变得“可见”，换句话说，可检测或可数，但不可能得出有关颗粒来源的任何信息。
[0017]专利申请US 2005 062 959AA描述了一种方法，其中待分析的小颗粒用作单体的聚合核，并且随后用颗粒计数器对通过聚合放大的颗粒进行分析。
[0018]该专利还涉及颗粒的检测；使用此方法，有关颗粒结构的信息仍然隐藏。此外，所讨论的方法是一种间接方法，只允许测量颗粒的位置。
[0019]专利说明书US 5 715 052 A描述了一种方法，其中使用不同的光学条件在附加光的帮助下重复地对小颗粒的子区域进行了分析。
[0020]原则上，在该专利说明书的帮助下，确实有可能通过其内部结构对颗粒进行分类。
然而，一旦所研究的颗粒小于所用显微镜的分辨率，所描述的方法就会失败。
[0021]在用于研究的颗粒非常小的情况下，即使使用SEM(扫描电子显微镜)也无法实现目标，因为不再可能解析颗粒的内部结构。
[0022]因此，主要地，唯一可能的分类是使用能量弥散X射线谱(EDX)的光谱。
[0023]这里的问题是，随着所研究的颗粒变小，可分析的EDX测量信号会变小。环境条件(例如，衬底表面/体积信号分量的影响越来越大)对测量结果的影响越来越大，因此使正确分类变得更加困难。
[0024]在Si或SiO2颗粒相对较小的情况下，例如，不可能经由EDX光谱直接分类，因为在这种情况下，颗粒的自然氧化物和周围环境中的自然氧化物会显著影响测量信号。
[0025]另一个显著影响是由衬底体积(相互作用体积)产生的高信号分量，由于有效颗粒体积与衬底体积的不利比值，这抑制了颗粒体积产生的小部分。
[0026]因此，本专利技术的目的是提供没有现有技术中可用技术的缺点的技术。
[0027]通过权利要求中描述的方法来实现该目的。
[0028]关于本专利技术方法的上述实施方案指定的特征可以相应地转置成根据本专利技术的产品。相反，关于根据本专利技术的产品的上述实施方案指定的特征可以相应地转置成本专利技术的方法。在附图的描述和权利要求中对根据本专利技术的实施方案的这些和其他特征进行阐明。各个特征可以单独实现，也可以作为本专利技术的实施方案组合实现。此外，它们可以描述其本身可保护的有利实施方案。
附图说明
[0029]图1示出了由能量弥散X射线谱的光谱得到的氧测量(EDX，以标准化为1为单位的光子数)，作为位于衬底(在此特定情况下为硅半导体晶圆)上的球形颗粒的测量直径的函数。
[0030]由空心圆表示的数据点是源自刻意施加的SiO2颗粒的值。阴影区域指示有95％的概率SiO2颗粒应该位于其中的置信区域，假设对于这些颗粒，氧含量显示出对直径的线性依赖性。
[0031]实心圆涉及在氧含量与颗粒直径之间没有表现出显著依赖性的颗粒。图中这些颗粒所在的区域与上述置信区域显著不同。
[0032]由空心三角形表示的数据点源自在氧含量与其直径之间显然表现出一定的依赖性的颗粒；然而，该数据点在上面定义的SiO2颗粒的置信区域之外。
[0033]专利技术的详细描述和工作实例
[0034]在本专利技术中，将已知化学成分和不同尺寸的颗粒施加到衬底(测试晶圆)的表面上。该衬底优选包含硅。
[0035]优选地借助于含有颗粒的悬浮液将颗粒施加到测试晶圆上。悬浮液中所含的颗粒优选具有在15nm与3000nm之间的非常有限的尺寸范围。还应该确保外来物质含量(不需要的杂质)最小。
[0036]可以类似于用于散射激光系统的校准晶圆的生产来施加颗粒悬浮液。在这种情况下，可以在整个区域上或优选地以点状(在部分区域中)实施颗粒悬浮液。在这种情况下，使用颗粒计数器可能会有所帮助。
[0037]颗粒正确分类的适当基础是已知尺寸和化学成分的标准颗粒。在市场上可获得标准化颗粒，具有各种各样不同的化学成分，诸如铝、铜甚至钇。
[0038]所使用的颗粒优选具有相同的化学成分但不同的尺寸，所用颗粒的尺寸分布非常优选在20nm与100nm之间。
[0039]在将颗粒施加到了测试晶圆上之后，确定许多颗粒的尺寸，并且记录能量弥散X射线谱的光谱。存储这两项信息。
[0040]可以使用Zeiss Auriga 60SEM
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EDX仪器来测量能量弥散X射线谱，该仪器为70mm2，带有EDAX Elite Super EDX检测器，具有以下设置：5keV、工作距离：6.1mm、孔口30μm、EDX积分时间：10s。然而，也可以使用任何其他等效工具。
[0041]优选使用电子显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种对半导体晶圆表面上的未知颗粒分类的方法，其包括：将已知化学组成和不同尺寸的颗粒施加到测试晶圆上，确定多个已知化学组成的颗粒的尺寸，以及记录多个已知化学组成的颗粒的能量弥散X射线谱的光谱，然后分别由此确定实质含量，并且对所述已知化学组成的颗粒的尺寸和实质含量拟合最佳拟合曲线；另外，确定未知颗粒的颗粒尺寸并且记录所述未知颗粒的能量弥散X射线谱的光谱，并且由此确定半导体晶圆上所述未知颗粒的实质含量，以及作为所述未知颗粒的所述尺寸和所述实质含量与所述最佳拟合曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：硅电子股份公司，
类型：发明
国别省市：