CN112020764A - 半导体晶片的评价方法和半导体晶片的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体晶片的评价方法,包括:制作表示评价对象的半导体晶片的厚度方向的截面轮廓的轮廓曲线;以及对上述轮廓曲线进行二次微分,评价对象的半导体晶片为在晶片外周边缘部形成有倒角面的半导体晶片,上述轮廓曲线包括曲线部分,该曲线部分表示X轴的值与水平方向位置坐标对应,Y轴的值与垂直方向位置坐标对应,且从评价对象的半导体晶片的一个表面侧的主面的外周边缘部侧部分到外周边缘部的所述主面侧部分的区域的截面轮廓,该半导体晶片的评价方法还包括基于根据由上述二次微分得到的二次微分曲线确定的指标,评价上述主面和与该主面相邻的倒角面的边界部的形状。

Description

半导体晶片的评价方法和半导体晶片的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体晶片的评价方法和半导体晶片的制造方法。
背景技术
近年来,对于半导体晶片,对晶片外周边缘部的形状进行评价(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-130738号公报
发明要解决的技术问题
半导体晶片一般对从锭切出的晶片实施各种加工来制造。从锭切出的晶片的外周边缘部由于在保持原状时具有角部,所以容易产生裂纹或缺口。因此,通常对半导体晶片的成为器件形成面侧的表面(正面)侧和与正面相反侧的表面(背面)侧中的至少一方的外周边缘部实施倒角加工来形成倒角面。关于该倒角面,在专利文献1中提出了如下方案:以由白色显示倒角面的方式获取图像,根据该图像的宽度尺寸来计算倒角面的宽度尺寸(参照专利文献1的段落0060~0062)。以下,只要没有特别记载,半导体晶片的“表面”是指上述正面和背面中的任意一方或两方。
在半导体晶片的表面中,正面侧的主面是在其上形成器件的平面,其背侧的平面是背面侧的主面。形成于晶片外周边缘部的倒角面具有相对于相邻的主面倾斜的面形状。因此,如果观察半导体晶片的厚度方向的截面形状,则在主面和与该主面相邻的倒角面的边界部中,形状大幅度变化。该主面与倒角面的边界部的形状能够作为用于预测半导体器件的制造工序中的缺口、伤痕的产生容易度等的指标。例如,在半导体器件的制造工序中,热处理时与支承晶片的晶片支承件的形状配合,适当设定晶片表面(例如背面)与倒角面的边界部的形状,由此不易产生由接触引起的边界部的缺口或伤痕,因此能够降低以缺口或伤痕为原因的位错(滑移)或灰尘的发生率。
但是,专利文献1记载的方法是求出倒角面的宽度尺寸的方法,在专利文献1记载的方法中,不能评价倒角面与主面的边界部的形状。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供用于评价半导体晶片的倒角面与主面的边界部的形状的新方法。
本发明的一种方式涉及一种半导体晶片的评价方法(以下也仅记载为“评价方法”),其包括:
制作表示评价对象的半导体晶片的厚度方向的截面轮廓的轮廓曲线;以及
对上述轮廓曲线进行二次微分;
评价对象的半导体晶片是在晶片外周边缘部形成有倒角面的半导体晶片,
上述轮廓曲线包括曲线部分,该曲线部分表示X轴的值与水平方向位置坐标对应,Y轴的值与垂直方向位置坐标对应,且从评价对象的半导体晶片的一个表面侧的主面的外周边缘部侧部分到外周边缘部的上述主面侧部分的区域的截面轮廓,
上述半导体晶片的评价方法还包括:基于根据由上述二次微分得到的二次微分曲线确定的指标,评价上述主面和与该主面相邻的倒角面的边界部的形状。
在一种方式中,上述评价方法可以包括:
确定位于由上述二次微分得到的二次微分曲线的峰值区域的曲线上的Y轴的值相同的两点的X轴的值;
在上述二次微分前的轮廓曲线的上述曲线部分中,将X轴的值为上述确定的值的两点间的区域确定为圆拟合区域;
使圆与上述圆拟合区域的轮廓形状拟合来制作圆;以及
将上述制作的圆的尺寸作为上述指标。
本发明人反复进行了深入研究,其结果新发现:对于上述圆的尺寸,倒角面与主面的边界部的形状越平缓,圆的尺寸越大;倒角面与主面的边界部的形状越陡峭,圆的尺寸越小。因此,基于上述圆的尺寸,能够评价主面与倒角面的边界部的形状的平缓度/陡峭度。
在一种方式中,上述评价方法可以包括在评价对象的半导体晶片的多个不同部位中分别求出上述圆的尺寸,可以将在上述多个不同部位中求出的多个圆的尺寸的代表值作为指标来评价上述边界部的形状。
在一种方式中,上述代表值可以是上述多个圆的尺寸的平均值。
在一种方式中,上述评价方法可以包括:确定位于由上述二次微分得到的二次微分曲线的峰值区域的曲线上的Y轴的值相同的两点的X轴的值,将该确定的两点间的X轴方向的距离作为上述指标。本发明人反复进行了深入研究,其结果新发现:倒角面与主面的边界部的形状越平缓,上述距离的值越大;倒角面与主面的边界部的形状越陡峭,上述距离的值越小。因此,基于上述距离的值,能够评价主面与倒角面的边界部的形状的平缓度/陡峭度。
在一种方式中,确定上述两点的X轴的值的Y轴的值可以为:将Y轴的值为0的位置作为0%,将上述峰值区域的峰值深度或峰值高度作为100%,深度或高度为40~80%的位置的Y轴的值。
在一种方式中,上述评价方法可以包括使用从上述一个表面侧的上方对评价对象的半导体晶片进行显微镜观察而获取的位置坐标信息来制作上述轮廓曲线。
在一种方式中,上述评价方法可以包括通过激光显微镜进行上述显微镜观察。
本发明的另一方式涉及一种半导体晶片的制造方法,其包括:
制造作为产品出厂的备选的半导体晶片;
通过上述评价方法评价上述备选的半导体晶片;以及
将评价的结果判定为合格品的半导体晶片交付用于作为产品半导体晶片出厂的准备。
本发明的另一方式涉及一种半导体晶片的制造方法,其包括:
制造包括多个半导体晶片的半导体晶片批次;
从上述半导体晶片批次中抽出至少一个半导体晶片;
通过上述评价方法评价上述抽出的半导体晶片;以及
将与上述评价的结果判定为合格品的半导体晶片相同的半导体晶片批次的半导体晶片交付用于作为产品半导体晶片出厂的准备。
本发明的另一方式涉及一种半导体晶片的制造方法,其包括:
在测试制造条件下制造评价用半导体晶片;
通过上述评价方法评价上述制造的评价用半导体晶片;
基于上述评价的结果,将对上述测试制造条件施加了变更的制造条件确定为实际制造条件、或将上述测试制造条件确定为实际制造条件;以及
在上述确定的实际制造条件下制造半导体晶片。
在一种方式中,施加上述变更的制造条件为半导体晶片表面的研磨处理条件和倒角加工条件中的至少一个。
发明的效果
根据本发明的一种方式,能够提供用于评价半导体晶片的倒角面与主面的边界部的形状的新方法。
附图说明
图1是包括表示从半导体晶片的正面侧的主面的外周边缘部侧部分到外周边缘部的上述主面侧部分的区域的截面轮廓的曲线部分的轮廓曲线的一例。
图2是对图1所示的轮廓曲线进行二次微分而制作的二次微分曲线。
图3是确定圆拟合区域的步骤的说明图。
图4是确定圆拟合区域的步骤的说明图。
图5示出在图1所示的轮廓曲线上制作的圆的一例。
图6示出将在实施例中对各种半导体晶片得到的圆的直径(算术平均)相对于参照值绘制的曲线图。
图7是将在实施例中对各种半导体晶片得到的圆的半径相对于位于二次微分曲线的峰值区域的曲线上的Y轴的值相同的两点间的X轴方向的距离的值而绘制的曲线图。
图8示出通过用于得到参照值的评价方法而得到的二值化处理完成图像(仅在晶片厚度方向上放大10倍后进行二值化处理而得到的图像)。
图9示出用于得到参照值的评价方法的评价结果的一例。
具体实施方式
[半导体晶片的评价方法]
本发明的一种方式涉及一种半导体晶片的评价方法,包括:制作表示评价对象的半导体晶片的厚度方向的截面轮廓的轮廓曲线;以及对上述轮廓曲线进行二次微分;评价对象的半导体晶片是在晶片外周边缘部形成有倒角面的半导体晶片,上述轮廓曲线包括曲线部分,该曲线部分表示X轴的值与水平方向位置坐标对应,Y轴的值与垂直方向位置坐标对应,且从评价对象的半导体晶片的一个表面侧的主面的外周边缘部侧部分到外周边缘部的上述主面侧部分的区域的截面轮廓,上述半导体晶片的评价方法还包括:基于根据由上述二次微分得到的二次微分曲线确定的指标,评价上述主面和与该主面相邻的倒角面的边界部的形状。
下面,对上述评价方法进一步进行详细说明。
<评价对象的半导体晶片>
上述评价方法的评价对象的半导体晶片只要是在晶片的外周边缘部实施倒角加工而形成有倒角面的半导体晶片即可。评价对象的半导体晶片可以是一般用作半导体基板的各种半导体晶片。例如,作为半导体晶片的具体例可以列举各种硅晶片。硅晶片例如可以是从硅单晶锭切出后经由倒角加工等各种加工的硅单晶晶片。作为上述硅单晶晶片的具体例,例如可以列举实施研磨而在表面具有研磨面的抛光晶片。此外,硅晶片也可以是在硅单晶晶片上具有外延层的外延晶片、通过退火处理在硅单晶晶片形成有改性层的退火晶片等各种硅晶片。
以下,参照附图,对上述评价方法的各工序进行说明。但是,附图所示的方式是例示,上述评价方法不限定于附图所示的方式。
<轮廓曲线的制作>
上述评价方法包括制作表示评价对象的半导体晶片的厚度方向的截面轮廓的轮廓(profile)曲线(一般有时也称为“截面轮廓”)。上述轮廓曲线是包括曲线部分的轮廓曲线,该曲线部分表示X轴(横轴)的值与水平方向位置坐标对应,Y轴(纵轴)的值与垂直方向位置坐标对应,且从评价对象的半导体晶片的一个表面侧的主面的外周边缘部侧部分到外周边缘部的上述主面侧部分的区域的截面轮廓。图1示出这种轮廓曲线的一例。图1是包括表示从半导体晶片的正面侧的主面的外周边缘部侧部分到外周边缘部的上述主面侧部分的区域的截面轮廓的曲线部分的轮廓曲线。X轴的值的单位和Y轴的值的单位均为μm(微米)。X轴的值对应于半导体晶片的厚度方向的截面轮廓上的各位置的水平方向、即与主面平行的方向的位置坐标对应,Y轴的值对应于半导体晶片的厚度方向的截面轮廓上的各位置的垂直方向、即厚度方向的位置坐标。另外,图1中,在X轴的值约为230以上的区域出现噪声,但是该区域对应于在截面轮廓上与边界部分离的区域而对边界部形状评价不产生影响。
上述轮廓曲线能够使用各种评价装置来制作,该各种评价装置能够制作表示包括应评价的评价对象的半导体晶片的形状的边界部的截面轮廓的轮廓曲线。在一种方式中,轮廓曲线的制作能够不从评价对象的半导体晶片切出试样而通过所谓非破坏法来进行,在另一种方式中也能够从评价对象的半导体晶片切出试样(例如劈开)而使截面露出来进行(所谓破坏法)。从评价的容易性的观点出发,轮廓曲线的制作优选通过非破坏法进行。此外,从在评价对象的半导体晶片的多个不同部位中评价边界部的形状的容易性的观点出发,轮廓曲线的制作也优选通过非破坏法进行。
为了通过非破坏法来制作轮廓曲线,优选使用通过从一个表面侧的上方观察评价对象的半导体晶片而能够获取半导体晶片的厚度方向的截面轮廓上的各位置的位置坐标信息的各种显微镜。作为这种显微镜可以列举激光显微镜、白色干涉显微镜等、以及扫描型隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)等扫描型探针显微镜(SPM)等,从分辨率等的观点出发,优选激光显微镜和白色干涉显微镜,更优选激光显微镜。
<二次微分曲线的制作>
在上述轮廓曲线制作后,通过对制作的轮廓曲线进行二次微分来制作二次微分曲线。图2是对图1所示的轮廓曲线进行二次微分而制作的二次微分曲线。二次微分能够通过使用市售的解析软件等公知的方法来进行。
如果观察半导体晶片的厚度方向的截面形状,则在主面和与该主面相邻的倒角面的边界部中形状大幅度变化。在表示半导体晶片的厚度方向的截面轮廓的轮廓曲线上,相对于X轴方向的坐标变化,Y轴方向的坐标变化大的拐点区域是与边界部对应的区域。在上述评价方法的一种方式中,能够将该拐点区域的形状变化的程度作为以如下方式制作的圆的尺寸进行数值化。
<圆拟合区域的确定>
图3和图4是确定圆拟合区域的步骤的说明图。
图3是在图2所示的二次微分曲线上追加了用于说明的椭圆和虚线的图。由椭圆包围的部分是峰值区域。在该峰值区域中,位于曲线上的Y轴的值相同的两点是峰值区域的曲线上的与虚线的交点两点。根据本发明人的研究,从进一步提高通过圆的尺寸进行的评价的精度的观点出发,确定上述两点的X轴的值的Y轴的值为:将Y轴的值为0的位置作为基准(0%),如果峰值区域具有谷型的峰值形状,则将峰值深度作为100%,如果峰值区域具有山型的峰值形状,则将峰值高度作为100%,优选深度或高度为40~80%的位置的Y轴的值,更优选为50~70%的位置的Y轴的值,进一步优选为55%~65%的位置的Y轴的值,最优选为60%的位置的Y轴的值。此外,存在于二次微分曲线的峰值区域的数量有时为一个、有时为两个以上。在二次微分曲线上存在多个峰值区域的情况下,对于多个谷型的峰值区域,可以将在这些峰值区域中最深的峰值深度作为100%。对于多个山型的峰值区域,可以将在这些峰值区域中最高的峰值高度作为100%。并且,作为Y轴的值相同的两点的X轴的值可以采用多个峰值区域中最远离的两点。作为一例,在二次微分曲线上存在两个峰值区域(第一峰值区域、第二峰值区域)的情况下,作为Y轴的值相同的X轴的值存在第一峰值区域中的两点(X1、X2)和第二峰值区域中的两点(X3、X4)的合计四点。在此,X轴的值为X1<X2<X3<X4。在这种情况下,作为用于确定圆拟合区域的Y轴的值相同的两点的X轴的值可以采用作为最远离的两点的X1和X4。
此外,在上述评价方法的一种方式中,也可以不进行圆拟合而将由此确定的两点间的X轴方向的距离作为指标来评价边界部的形状。例如,作为上述距离可以是图3中由椭圆包围的峰值区域的曲线上的与虚线的交点两点间的X轴方向的距离。在上述方式中,确定上述两点的X轴的值的Y轴的值为:将Y轴的值为0的位置作为基准(0%),如果峰值区域具有谷型的峰值形状,则将峰值深度作为100%,如果峰值区域具有山型的峰值形状,则将峰值高度作为100%,优选深度或高度为40~80%的位置的Y轴的值,更优选为50~70%的位置的Y轴的值,进一步优选为55%~65%的位置的Y轴的值,最优选为60%的位置的Y轴的值。
图4中,上图是图1所示的轮廓曲线,下图是图2所示的二次微分曲线,在下图中,如图3所示赋予了用于说明的虚线。图4中的点划线表示在上图和下图中X轴的值相同的位置。并且在图4中,在上述二次微分曲线的峰值区域的曲线上示出了通过由上述轮廓曲线上确定了两点(两条点划线分别与轮廓曲线的交点)的圆拟合区域,该两点具有与以图3所示方式确定的Y轴的值相同的两点相同的X轴的值。另外,在图4中为了说明而仅示出了点划线,但是作为具有与在二次微分曲线中确定的两点的X轴的值相同的X轴的值的两点,只要确定轮廓曲线上的两点即可。
<圆的制作>
如果以上述方式确定了圆拟合区域,则使圆与圆拟合区域的轮廓形状(曲线形状)拟合来制作圆。拟合能够通过使用市售的解析软件等公知的方法来进行。图5中示出了在图1所示的轮廓曲线上制作的圆的一例。图1的X轴和Y轴的单位是μm(微米),因此圆的大小能够以单位μm(微米单位)表示。
<边界部的形状评价>
在一种方式中,边界部的形状评价能够基于上述圆的尺寸来进行。详细地说,圆的尺寸越小,能够判断为边界部的形状越陡峭;圆的尺寸越大,能够判断为边界部的形状越平缓。能够以上述方式使用圆的尺寸来评价边界部的形状,由于能够基于数值客观地进行评价,所以从评价的可靠性的观点出发是优选的。此外,从容易与过去的评价结果进行对比的观点出发,能够基于圆的尺寸这样的数值进行评价也是优选的。
上述的圆的尺寸例如可以是评价对象的半导体晶片的某一部位中的圆的直径或半径。或者上述评价方法也可以包括在评价对象的半导体晶片的多个不同部位分别求出上述圆的尺寸。能够将由此在多个不同部位求出的多个圆的尺寸的代表值作为指标来评价上述边界部的形状。例如作为代表值可以是多个圆的直径或半径的平均值(例如算术平均)、最小值、最大值等。
此外,在一种方式中,可以不进行圆拟合而将以上述方式确定的两点间的X轴方向的距离作为指标来进行边界部的形状评价。详细地说,上述距离的值越小,能够判断为边界部的形状越陡峭,上述距离的值越大,能够判断为边界部的形状越平缓。能够以上述方式使用距离的值来评价边界部的形状由于能够基于数值客观地进行评价,所以从评价的可靠性的观点出发是优选的。此外,从容易与过去的评价结果进行对比的观点出发,能够以上述方式基于数值进行评价也是优选的。
上述的距离的值例如可以是在评价对象的半导体晶片的某一部位中以上述方式求出的距离的值。或者上述评价方法可以包括在评价对象的半导体晶片的多个不同部位分别求出上述距离。能够将由此在多个不同部位中以上述方式求出的距离的值的代表值作为指标来评价上述边界部的形状。例如作为代表值可以是多个距离的值的平均值(例如算术平均)、最小值、最大值等。
如上所述,根据上述评价方法,能够在半导体晶片的晶片表面(正面或背面)中,评价主面和与该主面相邻的倒角面的边界部的形状。
[半导体晶片的制造方法]
本发明的一种方式的半导体晶片的制造方法(第一制造方法)包括:
制造作为产品出厂的备选的半导体晶片;
通过上述评价方法评价上述备选的半导体晶片;以及
将评价的结果判定为合格品的半导体晶片交付用于作为产品半导体晶片出厂的准备。
本发明的另一种方式的半导体晶片的制造方法(第二制造方法)包括:
制造包括多个半导体晶片的半导体晶片批次;
从上述半导体晶片批次中抽出至少一个半导体晶片;
通过上述评价方法评价上述抽出的半导体晶片;以及,
将与上述评价的结果判定为合格品的半导体晶片相同的半导体晶片批次的半导体晶片交付用于作为产品半导体晶片出厂的准备。
本发明的另一种方式的半导体晶片的制造方法(第三制造方法)包括:
在测试制造条件下制造评价用半导体晶片;
通过上述评价方法评价上述制造的评价用半导体晶片;
基于上述评价的结果,将对上述测试制造条件施加了变更的制造条件确定为实际制造条件、或将上述测试制造条件确定为实际制造条件;以及
在上述确定的实际制造条件下制造半导体晶片。
第一制造方法作为所谓的出厂前检查实施上述评价方法的评价。此外,在第二制造方法中,将与进行了所谓的抽样检查的结果判定为合格品的半导体晶片相同批次的半导体晶片交付用于作为产品半导体晶片出厂的准备。在第三制造方法中,评价在测试制造条件下制造的半导体晶片,基于该评价结果确定实际制造条件。在第一制造方法、第二制造方法和第三制造方法的任一种中,半导体晶片的评价都通过之前说明的本发明的一种方式的评价方法来进行。
<第一制造方法>
在第一制造方法中,作为产品出厂的备选的半导体晶片批次的制造能够以与一般的半导体晶片的制造方法同样的方式进行。例如,作为硅晶片的一种方式的抛光晶片能够通过如下制造工序来制造,该制造工序包括:从通过切克劳斯基法(CZ法)等培育出的硅单晶锭切断硅晶片(切片)、倒角加工、粗研磨(例如抛光)、蚀刻、镜面研磨(精研磨)、上述加工工序间或加工工序后进行的清洗。此外,退火晶片能够对以上述方式制造的抛光晶片实施退火处理来制造。外延晶片能够通过在以上述方式制造的抛光晶片的表面使外延层气相生长(外延生长)来制造。
制造的半导体晶片通过本发明的一种方式的评价方法,评价主面和与该主面相邻的倒角面的边界部的形状。评价方法的详细情况如上所述。并且评价的结果判定为合格品的半导体晶片交付用于作为产品半导体晶片出厂的准备。用于判定为合格品的基准只要根据产品半导体晶片所要求的质量来确定即可。例如在一种方式中,能够将所要求的圆的尺寸或之前记载的两点间的X轴方向的距离为某个值以上(即阈值以上)作为用于判定为合格品的基准。此外,作为圆的尺寸或上述距离的值能够使用通过同一半导体晶片的不同部位中的评价而求出的多个圆的尺寸或多个距离的值的代表值(例如平均值(例如算术平均)、最小值、最大值等)。这方面对于第二制造方法和第三制造方法也同样。用于作为产品半导体晶片出厂的准备例如可以列举包装等。由此,根据第一制造方法,能够将主面与倒角面的边界部的形状为产品半导体晶片所希望的形状的半导体晶片稳定地供给到市场。
<第二制造方法>
第二制造方法中的半导体晶片批次的制造例如也能够如之前对第一制造方法记载的那样,以与一般的半导体晶片的制造方法同样的方式进行。包含于半导体晶片批次的半导体晶片的总数没有特别限定。从制造的半导体晶片批次中抽出并交付所谓的抽样检查的半导体晶片的数量至少是一个,也可以是两个以上,其数量没有特别限定。
从半导体晶片批次抽出的半导体晶片通过本发明的一种方式的评价方法,评价主面和与该主面相邻的倒角面的边界部的形状。评价方法的详细情况如上所述。并且,与评价的结果判定为合格品的半导体晶片相同的半导体晶片批次的半导体晶片交付用于作为产品半导体晶片出厂的准备。用于判定为合格品的基准只要根据产品半导体晶片所要求的质量来确定即可。例如在一种方式中,能够将所要求的圆的尺寸或之前记载的两点间的X轴方向的距离为某个值以上(即阈值以上)作为用于判定为合格品的基准。用于作为产品半导体晶片出厂的准备例如如之前对第一制造方法记载的那样。根据第二制造方法,能够将主面与倒角面的边界部的形状为产品半导体晶片所希望的形状的半导体晶片稳定地供给到市场。此外,本发明的一种方式的评价方法能够进行非破坏的评价,因此在第二制造方法的一种方式中,从半导体晶片批次抽出并交付评价的半导体晶片只要作为评价的结果判定为合格品,则能够交付用于作为产品半导体晶片出厂的准备,在准备后作为产品半导体晶片出厂。
<第三制造方法>
关于第三制造方法,作为测试制造条件和实际制造条件可以列举用于制造半导体晶片的各种工序中的各种条件。用于制造半导体晶片的各种工序如之前第一制造方法记载的那样。另外,“实际制造条件”是指产品半导体晶片的制造条件。
在第三制造方法中,作为用于确定实际制造条件的前阶段,设定测试制造条件,并且在该测试制造条件下制造评价用半导体晶片。制造的半导体晶片通过本发明的一种方式的评价方法,评价主面和与该主面相邻的倒角面的边界部的形状。评价方法的详细情况如上所述。评价用半导体晶片至少是一个,也可以是两个以上,其数量没有特别限定。如果评价的结果是评价用半导体晶片的边界部的形状为产品半导体晶片所希望的形状,则将该测试制造条件作为实际制造条件来制造产品半导体晶片并出厂,由此能够将边界部的形状为所希望形状的产品半导体晶片稳定地供给到市场。另一方面,在评价的结果是评价用半导体晶片的边界部的形状与产品半导体晶片所希望的形状不同的情况下,将对测试制造条件施加了变更的制造条件确定为实际制造条件。施加变更的制造条件优选为考虑到对边界部的形状产生影响的制造条件。作为这种制造条件的一例可以列举半导体晶片的表面(正面和/或背面)的研磨条件。作为上述研磨条件的具体例可以列举粗研磨条件和镜面研磨条件,更详细地说,可以列举研磨液的种类、研磨液的磨粒浓度、研磨垫的种类(例如硬度等)等。此外,作为制造条件的一例可以列举倒角加工条件,详细地说,可以列举倒角加工中的磨削、研磨等机械加工条件,更详细地说,可以列举用于倒角加工的研磨带的种类等。将以上述方式对测试制造条件施加了变更的制造条件确定为实际制造条件,通过在该实际制造条件下制造产品半导体晶片并出厂,能够将边界部的形状为所希望的形状的产品半导体晶片稳定地供给到市场。另外,在对测试制造条件施加了变更的制造条件下重新制造评价用半导体晶片,通过本发明的一种方式的评价方法来评价该评价用半导体晶片,也可以反复一次或两次以上判定将该制造条件作为实际制造条件还是进一步施加变更。
在以上的第三制造方法中,评价用半导体晶片的边界部的形状是否为产品半导体晶片所希望的形状的判定方法可以参照与之前第一制造方法和第二制造方法的合格品的判定相关的记载。
第一制造方法、第二制造方法和第三制造方法的其他详细情况也能够应用与半导体晶片的制造方法相关的公知技术。
[实施例]
以下,基于实施例进一步对本发明进行说明。但是,本发明不限定于实施例所示的方式。
1.半导体晶片的评价
(1)轮廓曲线的制作
准备了晶片表面的研磨条件和倒角加工条件不同的四种半导体晶片(直径300mm的表面为(100)面的硅单晶晶片(抛光晶片))。使用激光显微镜(基恩士公司制VK-X200)从正面侧对这些半导体晶片进行显微镜观察,将切口部作为0°,在左转45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°的各部位中,得到包括表示从正面侧的主面的外周边缘部侧部分到外周边缘部的上述主面侧部分的区域的截面轮廓的曲线部分的轮廓曲线。
(2)圆拟合区域的确定和圆的制作
使用解析软件,对上述轮廓曲线进行二次微分而得到二次微分曲线。在得到的二次微分曲线的峰值区域(谷型)中,将Y轴的值为0的位置作为0%,将峰值深度作为100%,确定深度60%的位置的Y轴的值相同的两点的X轴的值。
在上述轮廓曲线上确定具有由此确定的X轴的值的两点,将该两点间的区域确定为圆拟合区域。
接着,使圆与由此确定的圆拟合区域的轮廓形状(曲线形状)拟合来制作圆,求出制作的圆的直径。对于上述四种半导体晶片(以下称为“晶片1”、“晶片2”、“晶片3”、“晶片4”),表1示出在上述各部位中求出的圆的直径的算术平均。
[表1]
Figure BDA0002719062320000111
2.用于获取参照值的评价方法的说明
在本发明的一种方式的评价方法中得到的圆的尺寸是能够成为边界部的形状的指标的值,例如能够通过如下方式确认:由以下的评价方法获取的参照值与由本发明的一种方式的评价方法得到的圆的尺寸表示良好的相关性。
首先,对半导体晶片得到包括应评价的边界部的截面图像。截面图像例如能够通过利用显微镜拍摄在劈开面劈开半导体晶片而露出的截面来获取。
制作仅在晶片厚度方向上放大了获取的截面图像的放大图像。通过仅在晶片厚度方向上放大,能够在截面形状的轮廓中相对于主面(所谓的水平面)强调边界部的形状,因此与使用未放大的截面图像相比,通过使用放大图像能够高精度地评价边界部的平缓度/陡峭度。此外,通过对放大图像进行二值化处理,能够更鲜明地显示截面形状的轮廓,因此能够更高精度地评价边界部的平缓度/陡峭度。
在由此得到的二值化处理完成图像中,在晶片截面形状的轮廓中,通常主面与倒角面的边界部的形状为曲线形状。因此,在该轮廓上,使具有与该曲线的形状近似或一致的圆弧形状的圆与主面与倒角面的边界部的曲线的形状拟合。由此得到的圆(曲率圆)的尺寸、例如直径或半径越大,能够判断为边界部的形状越平缓,上述圆的尺寸越小,能够判断为边界部的形状越陡峭。作为例示,在图9中对不同的两种半导体晶片示出由上述方法得到的二值化处理完成图像(仅在晶片厚度方向上放大10倍后进行二值化处理而得到的图像)。图9中也示出了具有与边界部的曲线的形状大致一致的圆弧的圆。圆中所示的数值是圆的直径。图9中,如果对样品1与样品2的截面形状进行对比,则与样品1的边界部的形状相比样品2的边界部的形状平缓。关于圆的尺寸,如果对样品1与样品2进行对比,则对样品2得到的圆的直径比对样品1得到的圆的直径大。如上所述,由用于获取参照值的评价方法求出的圆的尺寸与边界部的形状相关联。
3.参照值的获取
分别在(110)面劈开上述1.中评价的四种半导体晶片来制作截面观察用试样。
使用微分干涉显微镜对制作的截面观察用试样调整亮度、对比度,获取了包含在上述3.中评价的边界部的截面图像(拍摄倍率:500倍)。
将获取的截面图像取入图像处理软件(Adobe公司制软件名Photoshop CS5),仅在晶片厚度方向上放大10倍后进行了二值化处理。
将进行上述二值化处理而得到的二值化处理完成图像取入软件(微软公司制演示文稿软件(PowerPoint)),使用同一软件的图形描绘工具,在截面形状的轮廓上,描绘了边界部的曲线的形状与圆弧的形状大致一致的圆。通过目视判断曲线的形状与圆弧的形状大致一致。图8示出由上述方法得到的二值化处理完成图像(仅在晶片厚度方上放大10倍后进行二值化处理而得到的图像)。图8中也示出了具有与边界部的曲线的形状大致一致的圆弧的圆。图8中,圆中所示的数值是圆的直径(单位:任意单位),将这些值作为参照值。
4.评价结果
图6示出对于上述四种半导体晶片分别相对于在上述3.中得到的参照值绘制了在上述1.中得到的圆的直径(算术平均)的曲线图。图6中也示出对四个绘制点通过最小二乘法求出的近似直线。近似直线的相关系数的二乘R2超过0.99而显示出非常良好的相关性。根据该结果,显示出在上述1.中得到的圆的尺寸能够成为用于边界部的形状评价的指标。根据基于圆的尺寸这样的数值的评价,例如,通过根据过去的经验来确定能够判定为合格品的阈值(圆的尺寸),能够容易地进行合格品判定。
以上述方式得到的圆的尺寸如上所述能够用于出厂前检查,能够用于从批次的抽样检查,也能够用于确定半导体晶片的实际制造条件。
5.圆拟合区域的研究
(1)轮廓曲线的制作
准备直径300mm的外延晶片,使用激光显微镜(基恩士公司制VK-X200)从正面侧对与切口部相反侧进行显微镜观察,得到包括表示从正面侧的主面的外周边缘部侧部分到外周边缘部的上述主面侧部分的区域的截面轮廓的曲线部分的轮廓曲线。
实施了10次上述操作。
(2)圆拟合区域的确定和圆的制作
使用解析软件,对由上述10次操作分别得到的轮廓曲线进行二次微分而得到二次微分曲线。在得到的二次微分曲线的峰值区域(谷型)中,将Y轴的值为0的位置作为0%,将峰值深度作为100%,确定深度40%、50%、60%、70%、80%的位置的Y轴的值相同的两点的X轴的值,将这些两点间的区域作为圆拟合区域使圆拟合。表2示出由此制作的圆的半径。
[表2]
Figure BDA0002719062320000131
如上所述,确定上述两点的X轴的值的Y轴的值为:将Y轴的值为0的位置作为0%,将峰值区域的峰值深度或峰值高度作为100%,深度或高度优选为40~80%的位置的Y轴的值。以上述方式求出的标准偏差的值越小,从提高圆的尺寸的评价精度的观点出发越优选,因此根据表2所示的标准偏差的值可以看出,确定上述两点的X轴的值的Y轴的值为:将Y轴的值为0的位置作为0%,将峰值区域的峰值深度或峰值高度作为100%,深度或高度更优选为50~70%的位置的Y轴的值,进一步优选为60%左右(例如55~65%),更进一步优选为60%。
图7是如下曲线图:对于晶片表面的研磨条件和倒角加工条件不同的多个半导体晶片(直径300mm的表面为(100)面的硅单晶晶片(抛光晶片)),示出以与上述同样的方式求出的圆的半径与位于为了通过圆拟合制作该圆而确定的二次微分曲线的峰值区域的曲线上的Y轴的值相同的两点间的X轴方向的距离的值的关系。在此,在得到的二次微分曲线的峰值区域(谷型)中,将Y轴的值为0的位置作为0%,将峰值深度作为100%,确定了深度60%的位置的Y轴的值相同的两点的X轴的值。图7中也示出对各种绘制点通过最小二乘法求出的近似直线。近似直线的相关系数的二乘R2超过0.7而显示出良好的相关性。如上所述,圆的尺寸能够成为用于边界部的形状评价的指标。上述圆的尺寸与上述的距离的值显示出良好的相关性,因此能够确认上述距离的值也能够成为用于边界部的形状评价的指标。
工业实用性
本发明在硅晶片等各种半导体晶片的制造领域中是有用的。

Claims (12)

1.一种半导体晶片的评价方法,其特征在于,包括:
制作表示评价对象的半导体晶片的厚度方向的截面轮廓的轮廓曲线;以及
对所述轮廓曲线进行二次微分;
评价对象的半导体晶片是在晶片外周边缘部形成有倒角面的半导体晶片,
所述轮廓曲线包括曲线部分,该曲线部分表示:X轴的值与水平方向位置坐标对应,Y轴的值与垂直方向位置坐标对应,且从评价对象的半导体晶片的一个表面侧的主面的外周边缘部侧部分到外周边缘部的所述主面侧部分的区域的截面轮廓;
所述半导体晶片的评价方法还包括基于根据由所述二次微分得到的二次微分曲线确定的指标,评价所述主面和与该主面相邻的倒角面的边界部的形状。
2.根据权利要求1所述的半导体晶片的评价方法,其特征在于,包括:
确定位于由所述二次微分得到的二次微分曲线的峰值区域的曲线上的Y轴的值相同的两点的X轴的值;
在所述二次微分前的轮廓曲线的所述曲线部分中,将X轴的值为所述确定的值的两点间的区域确定为圆拟合区域;
使圆与所述圆拟合区域的轮廓形状拟合来制作圆;以及
将所述制作的圆的尺寸作为所述指标。
3.根据权利要求2所述的半导体晶片的评价方法,其特征在于,
包括在评价对象的半导体晶片的多个不同部位中分别求出所述圆的尺寸,
将在所述多个不同部位中求出的多个圆的尺寸的代表值作为指标,评价所述主面和与该主面相邻的倒角面的边界部的形状。
4.根据权利要求3所述的半导体晶片的评价方法,其特征在于,所述代表值为所述多个圆的尺寸的平均值。
5.根据权利要求1所述的半导体晶片的评价方法,其特征在于,
包括确定位于由所述二次微分得到的二次微分曲线的峰值区域的曲线上的Y轴的值相同的两点的X轴的值,将该确定的两点间的X轴方向的距离作为所述指标。
6.根据权利要求2~5中的任一项所述的半导体晶片的评价方法,其特征在于,确定所述两点的X轴的值的Y轴的值为:将Y轴的值为0的位置作为0%,将所述峰值区域的峰值深度或峰值高度作为100%,深度或高度为40~80%的位置的Y轴的值。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的半导体晶片的评价方法,其特征在于,包括使用从所述一个表面侧的上方对评价对象的半导体晶片进行显微镜观察而获取的位置坐标信息来制作所述轮廓曲线。
8.根据权利要求7所述的半导体晶片的评价方法,其特征在于,包括通过激光显微镜进行所述显微镜观察。
9.一种半导体晶片的制造方法,其特征在于,包括:
制造作为产品出厂的备选的半导体晶片;
通过权利要求1~8中的任一项所述的评价方法评价所述备选的半导体晶片;以及
将评价的结果判定为合格品的半导体晶片交付用于作为产品半导体晶片出厂的准备。
10.一种半导体晶片的制造方法,其特征在于,包括:
制造包括多个半导体晶片的半导体晶片批次;
从所述半导体晶片批次中抽出至少一个半导体晶片;
通过权利要求1~8中的任一项所述的评价方法评价所述抽出的半导体晶片;以及
将与所述评价的结果判定为合格品的半导体晶片相同的半导体晶片批次的半导体晶片交付用于作为产品半导体晶片出厂的准备。
11.一种半导体晶片的制造方法,其特征在于,包括:
在测试制造条件下制造评价用半导体晶片;
通过权利要求1~8中的任一项所述的评价方法评价所述制造的评价用半导体晶片;
基于所述评价的结果,将对所述测试制造条件施加了变更的制造条件确定为实际制造条件、或将所述测试制造条件确定为实际制造条件;以及,
在所述确定的实际制造条件下制造半导体晶片。
12.根据权利要求1所述的半导体晶片的制造方法,其特征在于,施加所述变更的制造条件为半导体晶片表面的研磨处理条件和倒角加工条件中的至少一个。
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