CN115684318A - 用于分析结晶缺陷的Cu-Decoration评价*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于分析晶体缺陷的Cu‑Decoration评价***，所属硅片加工技术领域，包括如下操作步骤：第一步：硅片进行结晶成长过程，接着取样品。第二步：对硅片样品进行化学药品预加工。第三步：为了Cu‑Decoration，保持基准‑电极和相相对‑电极之间的电压，获得铜(cu)吸附在有COP缺陷的表面上的结果；第四步：通过表面检查确认COP缺陷位置，存在缺陷的特定位置或特定区域会成长为肉眼观察到的缺陷，或使用Camera和传感器进行自动检查，并且完成分析缺陷的区域和密度。具有操作便捷、效率高和成本低的特点。Cu‑Decoration技术在结晶生长之后立即自动检查之前在整体加工后的最终检查中确认的晶体缺陷(COP)。
Description
技术领域
本发明涉及硅片加工技术领域，具体涉及一种用于分析结晶缺陷的Cu-Decoration评价***。
背景技术
随着对半导体集成电路和硅片的需求不断增加,硅片行业对硅片的质量要求也变得更加严格。晶成长过程中可能发生的缺陷有COP、FPD、OISF、LDP、BMD。晶体成长缺陷COP(crystal oriented particle)，以前满足于Low-COP, 但现在要求无COP缺陷的COP-free水平，相比之前品质要求更加严格。
半导体集成电路的工艺从100nm以上的水平逐渐发展为20 nm以下超细微水平。在这种情况下，虽然对COP-Free硅片有要求，但要想晶棒在整体区间中达到完全无COP，存在技术上的局限性。因此，有必要对发生COP缺陷的区间进行检查和判定，筛选出不良的硅片。
现有方法工序为1）Ingot Growing结晶成长；2）Slicing切片；3）Lapping研磨；4)Polishing抛光；5）Cleaning清洁洗净；6）Particle Counter颗粒浓度。工序6才进行最终检查阶段发现Particle Counter，对制造成本会增加。最终检查阶段进行COP缺陷检查时，使用日本Hitachi或美国KLA检查设备，以nm为单位来检查细微的particle,并共同使用LASERSCATTERING原理。但是由于LASER方式非常精密,所以只有在清洗结束的最终阶段才能进行检查，具有限制性。
虽然国内外对硅片的COP缺陷实验没有明确的标准,但一般都使用LASER光源和光学***并用的检查方式Hitachi或KLA检查设备,作为检查硅片表面缺陷的方法。
由于存在COP缺陷的硅片在半导体集成电路(IC)中会导致不良,因此必须对存在COP缺陷的硅片进行筛选。集成电路（IC)因位于Trench之间的COP缺陷而发生不良,并产生故障。COP对半导体集成电路品质会产生负面影响,所以在硅片生产阶段需要进行严格的管理和筛选。
由于尺寸、工艺条件、样品处理方法、样品的表面污染程度的不一致，各硅片行业(制造商)的硅片表面和内部的COP缺陷检查结果有着很大的差异, 从而难以相互比较。在没有具体、明确的标准化检查方法和判定基准的情况下，各硅片制造商提供的各硅片制造商提供的COP数值结果仅代表个别制造商的实验结果，所以只通过数值很难实现客观的数值对比。
发明内容
本发明主要解决现有技术中存在的不足，提供了一种用于分析结晶缺陷的Cu-Decoration评价***，其具有操作便捷、效率高和成本低的特点。Cu-Decoration技术在结晶生长之后立即自动检查之前在整体加工后的最终检查中确认的晶体缺陷(COP)，同时包括电气表面处理技术和自动检查技术,从小口径到大口径都可应用。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种用于分析结晶缺陷的Cu-Decoration评价***，包括如下操作步骤：
第一步：硅片进行结晶成长过程，接着取样品。
第二步：对硅片样品进行化学药品预加工，在电解桶下端放置硅片，电解桶与硅片间形成氧化膜，硅片下端为Omic contact奥姆接触层，电解桶内装少量的电解液，电解液内有与Omic contact奥姆接触层侧端电路连通的相对-电极和基准-电极。
含铜的电解液与硅片的表面发生化学还原反应，此时的化学反应式1（还原）为Cu(2+) + 2e(-) --> Cu/Sio(2)；另外,含铜的电解液在电极的表面发生化学氧化反应。 此时的化学反应式2（氧化） 为Cu --> Cu(2+)(电解液,anelectrolyte solution) + 2e(-)。
第三步：为了Cu-Decoration，需要维持一定的电压，相对-电极用于电流流动，基准-电极用于测量电压；保持基准-电极和相相对-电极之间的电压，获得铜(cu)吸附在有COP缺陷的表面上的结果；
第四步：通过表面检查确认COP缺陷位置，存在缺陷的特定位置或特定区域会成长为肉眼观察到的缺陷，或使用Camera和传感器进行自动检查，并且完成分析缺陷的区域和密度。
作为优选，化学反应式1（还原）相当于在硅片的SiO2表面上的铜还原及吸附的反应；化学反应式2(氧化)相当于在相对-电极中铜发生氧化反应，基准-电极（3）可使用Ag /Agcl（银或氯化银）。
作为优选，电解液为超纯水、乙醇CH3CH2OH、甲醇CH3OH或(CH3)2CHOH。
作为优选，电解液为Formaldehyde，铜(Cu)的无电解沉积(electrolessdeposition)相关半电池反应(half-cell reactions)时：Cu+2 + 2e- Cu° E° = + 0.340V；Formaldehyde时：E°根据溶液的pH而变化,=HCOOH + 2H+ + 2e- ↔ HCHO + H2O (pH =0, E° = + 0.056)；HCOU- + 2H2 + 2e-'↔ HCHO + 3OH- (pH = 14, E° = -1.070)。
作为优选，无电解铜溶液(electroless copper solutions)将formaldehyde作为还原剂,使用12以上的高pH，NaOH浓度为0.1N > 理论上为0.1N = pH 13。
作为优选，电压可以采用直流(DC)+/-5~+/-20范围，并且根据实验条件进行可变调整。
作为优选，利用了还原沉积在硅片缺陷部位的原理, 随着沉积的连续进行，电流集中在具有硅片缺陷的特定位置,在特定瞬间,随着原子的晶格(Atom Lattice)被破坏，电流会急剧流动(Break-Down现象)。
作为优选，Omic contact奥姆接触层为在两个导体之间，电荷可以在双向流动的状态结构。
本发明能够达到如下效果：
本发明提供了一种用于分析结晶缺陷的Cu-Decoration评价***，与现有技术相比较，具有操作便捷、效率高和成本低的特点。Cu-Decoration技术在结晶生长之后立即自动检查之前在整体加工后的最终检查中确认的晶体缺陷(COP)，同时包括电气表面处理技术和自动检查技术,从小口径到大口径都可应用。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明的结构示意图。
图中：电解桶1，相对-电极2，基准-电极3，电解液4，氧化膜5，硅片6，Omic contact奥姆接触层 7。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：如图1和图2所示，一种用于分析结晶缺陷的Cu-Decoration评价***，包括如下操作步骤：
第一步：硅片进行结晶成长过程，接着取样品。
第二步：对硅片样品进行化学药品预加工，在电解桶1下端放置硅片6，电解桶1与硅片6间形成氧化膜5，硅片6下端为Omic contact奥姆接触层7，Omic contact奥姆接触层7为在两个导体之间，电荷可以在双向流动的状态结构。电解桶1内装少量的电解液4，电解液4为超纯水、乙醇CH3CH2OH、甲醇CH3OH或(CH3)2CHOH。电解液4内有与Omic contact奥姆接触层7侧端电路连通的相对-电极2和基准-电极3。
含铜的电解液与硅片的表面发生化学还原反应，此时的化学反应式1（还原）为Cu(2+) + 2e(-) --> Cu/Sio(2)；另外,含铜的电解液在电极的表面发生化学氧化反应。 此时的化学反应式2（氧化） 为Cu --> Cu(2+)(电解液,anelectrolyte solution) + 2e(-)。
化学反应式1（还原）相当于在硅片的SiO2表面上的铜还原及吸附的反应；化学反应式2(氧化)相当于在相对-电极2中铜发生氧化反应，基准-电极3可使用Ag / Agcl（银或氯化银）。
电解液4为Formaldehyde，铜(Cu)的无电解沉积(electroless deposition)相关半电池反应(half-cell reactions)时：Cu+2 + 2e- Cu° E° = + 0.340 V；Formaldehyde时：E°根据溶液的pH而变化,=HCOOH + 2H+ + 2e- ↔ HCHO + H2O (pH = 0, E° = +0.056)；HCOU- + 2H2 + 2e-'↔ HCHO + 3OH- (pH = 14, E° = -1.070)。
无电解铜溶液(electroless copper solutions)将formaldehyde作为还原剂,使用12以上的高pH，NaOH浓度为0.1N > 理论上为0.1N = pH 13。
第三步：为了Cu-Decoration，需要维持一定的电压，相对-电极2用于电流流动，基准-电极3用于测量电压；保持基准-电极3和相相对-电极2之间的电压，电压可以采用直流(DC)+/-5~+/-20范围，并且根据实验条件进行可变调整。利用了还原沉积在硅片缺陷部位的原理, 随着沉积的连续进行，电流集中在具有硅片缺陷的特定位置,在特定瞬间,随着原子的晶格(Atom Lattice)被破坏，电流会急剧流动(Break-Down现象)，获得铜(cu)吸附在有COP缺陷的表面上的结果。
第四步：通过表面检查确认COP缺陷位置，存在缺陷的特定位置或特定区域会成长为肉眼观察到的缺陷，或使用Camera和传感器进行自动检查，并且完成分析缺陷的区域和密度。
综上所述，该用于分析结晶缺陷的Cu-Decoration评价***，具有操作便捷、效率高和成本低的特点。Cu-Decoration技术在结晶生长之后立即自动检查之前在整体加工后的最终检查中确认的晶体缺陷(COP)，同时包括电气表面处理技术和自动检查技术,从小口径到大口径都可应用。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (8)
1.一种用于分析结晶缺陷的Cu-Decoration评价***，其特征在于如下操作步骤：
第一步：硅片进行结晶成长过程，接着取样品；
第二步：对硅片样品进行化学药品预加工，在电解桶（1）下端放置硅片（6），电解桶（1）与硅片（6）间形成氧化膜（5），硅片（6）下端为Omic contact奥姆接触层（7），电解桶（1）内装少量的电解液（4），电解液（4）内有与Omic contact奥姆接触层（7）侧端电路连通的相对-电极（2）和基准-电极（3）；
含铜的电解液与硅片的表面发生化学还原反应，此时的化学反应式1（还原）为Cu(2+)+ 2e(-) --> Cu/Sio(2)；另外,含铜的电解液在电极的表面发生化学氧化反应；此时的化学反应式2（氧化） 为Cu --> Cu(2+)(电解液,anelectrolyte solution) + 2e(-)；
第三步：为了Cu-Decoration，需要维持一定的电压，相对-电极（2）用于电流流动，基准-电极（3）用于测量电压；保持基准-电极（3）和相相对-电极（2）之间的电压，获得铜(cu)吸附在有COP缺陷的表面上的结果；
第四步：通过表面检查确认COP缺陷位置，存在缺陷的特定位置或特定区域会成长为肉眼观察到的缺陷，或使用Camera和传感器进行自动检查，并且完成分析缺陷的区域和密度。
2.根据权利要求1所述的用于分析结晶缺陷的Cu-Decoration评价***，其特征在于：化学反应式1（还原）相当于在硅片的SiO2表面上的铜还原及吸附的反应；化学反应式2(氧化)相当于在相对-电极（2）中铜发生氧化反应，基准-电极（3）可使用Ag / Agcl（银或氯化银）。
3.根据权利要求1所述的用于分析结晶缺陷的Cu-Decoration评价***，其特征在于：电解液（4）为超纯水、乙醇CH3CH2OH、甲醇CH3OH或(CH3)2CHOH。
4.根据权利要求1所述的用于分析结晶缺陷的Cu-Decoration评价***，其特征在于：电解液（4）为Formaldehyde，铜(Cu)的无电解沉积(electroless deposition)相关半电池反应(half-cell reactions)时：Cu+2 + 2e- Cu° E° = + 0.340 V；Formaldehyde时：E°根据溶液的pH而变化,=HCOOH + 2H+ + 2e- ↔ HCHO + H2O (pH = 0, E° = + 0.056)；HCOU- + 2H2 + 2e-'↔ HCHO + 3OH- (pH = 14, E° = -1.070)。
5.根据权利要求4所述的用于分析结晶缺陷的Cu-Decoration评价***，其特征在于：无电解铜溶液(electroless copper solutions)将formaldehyde作为还原剂,使用12以上的高pH，NaOH浓度为0.1N > 理论上为0.1N = pH 13。
6.根据权利要求1所述的用于分析Silicon Ingot COP的Cu-Decoration评价***，其特征在于：电压可以采用直流(DC)+/-5~+/-20范围，并且根据实验条件进行可变调整。
7.根据权利要求6所述的用于分析结晶缺陷的Cu-Decoration评价***，其特征在于：利用了还原沉积在硅片缺陷部位的原理, 随着沉积的连续进行，电流集中在具有硅片缺陷的特定位置,在特定瞬间,随着原子的晶格(Atom Lattice)被破坏，电流会急剧流动(Break-Down现象)。
8.根据权利要求1所述的用于分析结晶缺陷的Cu-Decoration评价***，其特征在于：Omic contact奥姆接触层（7）为在两个导体之间，电荷可以在双向流动的状态结构。
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