用于定位鑄塊中的晶片的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體晶片的特征技術，更具體地說，涉及用于確定鑄塊(晶片源于該 鑄塊)中的晶片的原始位置的方法。
【背景技術】
[0002] 在半導體鑄塊已經被晶化之后，它被切成多個晶片或基底。這些晶片然后被成批 地被銷售以用在集成電路或太陽能電池的制造。
[0003] 這些組件的制造商提出了用于監控整個制造過程中的晶片的識別方案。這些方案 與適合的管理軟件工具一起使得他們能夠記錄與晶片或相應的批相關的信息，例如制造步 驟的歷史報告。
[0004]通常，集成電路或太陽能電池制造商不具有他們的鑄塊中的晶片的原始位置的任 何知識。這個信息也沒有由鑄塊制造商所告知，本質上是由于經濟原因和可追溯原因。然 而，這個信息對于晶片使用者而言是極其重要的，因為缺陷和雜質沒有均勻地分布在半導 體鑄塊中。例如，當鑄塊被牽引時，首先凝固的鑄塊的上部包含大量氧。最后凝固的鑄塊的 底部富含金屬雜質。這導致晶片的電和機械性能從鑄塊的一個部分到另一個部分顯著地變 化。
[0005] 目前，在沒有來自鑄塊制造商的指示的情況下，鑄塊中晶片的初始位置不能被確 定。即使當這些信息可得到時，后者可能是局部的或者甚至錯誤的。

【發明內容】

[0006] 因此，存在一種要求以提供一種用于隨后確定由半導體材料制作的鑄塊中晶片的 原始位置的方法。
[0007] 根據本發明，這個要求傾向于通過提供如下步驟而被滿足：
[0008] -測量晶片的一個區域中的間隙氧濃度（interstitial oxygen concentration);
[0009] -測量在鑄塊的之前凝固期間晶片的所述區域中形成的熱施主（thermal donor) 的濃度；
[0010] -根據熱施主濃度和間隙氧濃度，確定當發生鑄塊的凝固時晶片所經歷的熱施主 形成退火（thermal donor formation anneal)的有效時間；
[0011] -根據有效時間確定鑄塊中晶片的原始位置。
[0012] 根據本發明的發展，在為了破壞熱施主而執行的熱處理之前和之后，根據在晶片 的所述區域中測量的兩個電阻率值，確定熱施主濃度。
[0013] 根據另外的發展，其與之前的發展相容，在附加熱施主形成退火之前和之后，根據 晶片的所述區域中測量的兩個電阻率值，確定間隙氧濃度。
[0014] 在本發明的優選實施例中，在附加熱施主形成退火之后，熱施主破壞熱處理被執 行。
[0015] 根據如下步驟通過建立的列線圖(abacus)能夠確定晶片的原始位置：
[0016] -選擇源于相同鑄塊的多個晶片；
[0017] -確定對于每個晶片的有效時間的值；
[0018] -根據列線圖上的之前確定的有效時間的值的集，放置與有效時間的最小和最大 值相對應的兩個點；以及
[0019]-在兩個點之間繪制直線。
[0020]最小和最大有效時間值最好與等于鑄塊的總高度的5%和85%的原始位置相關 聯。
【附圖說明】
[0021] 通過結合【附圖說明】的并且僅僅為了非限制性示例的目的給出的特定實施例的如 下描述，其他優點和特性將會變得更加清楚，其中：
[0022] 圖1描述了當鑄塊的凝固發生時，在鑄塊的頭部的部分和鑄塊的底部的部分的溫 度的變化；
[0023]圖2描述了用于確定在它的母體鑄塊中半導體晶片的原始位置的方法的步驟；
[0024]圖3是給出在它的鑄塊中晶片的相對位置對在圖2的步驟F3中計算的等效退火時 間的列線圖；
[0025]圖4描述了圖2中步驟F1的優選實施例；以及 [0026]圖5描述了圖2的步驟F2的優選實施例。
【具體實施方式】
[0027]通過傳統的結晶技術獲得的硅鑄塊(Silicon ingots)，例如通過用于單晶硅的直 拉法(Czochralski process)和用于多晶娃的布里奇曼法(Bridgman process)，包含氧。氧 原子特別占據(多個)晶體點陣中的節點間隙（interstitial position)。
[0028] 在硅的結晶期間，鑄塊的溫度緩慢地減少，從1414°C(硅的熔化溫度)下降到環境 溫度(大約25°C)。然而，在350°C和500°C之間，節點間隙中的氧形成被稱作熱施主(thermal donors，TD)的簇(clusters)。熱施主具有生成自由電子的特性。因此，它們具有摻雜性質并 影響硅的電性質。
[0029] 因此，在完成鑄塊的凝固時熱施主存在于鑄塊中，并且它們從而存在于晶片中，該 晶片源于這個鑄塊。然而，熱施主濃度在鑄塊的高度的范圍內不是均勻的。這是由于如下事 實:鑄塊的不同部分不是以相同的比率被冷卻，并且它們不包含相同的間隙氧含量。
[0030] 圖1描繪了當通過直拉法執行牽引時硅鑄塊的頂端和底端的溫度曲線圖。鑄塊的 被稱為頭部的頂端的溫度曲線由虛線表示，而鑄塊的被稱為底部的末端的溫度曲線由直線 表不。
[0031] 如圖1所示，與鑄塊的底部的溫度相比，鑄塊的頭部的溫度隨著時間更緩慢地下 降。實際上，在鑄塊的頂部的凝固之后，經由在形成期間的鑄塊的本體，貫穿牽引的持續時 間，鑄塊保持與恪化的娃溶液(molten silicon bath)的熱交換。另一方面，在牽引的結束 時，底部凝固并且鑄塊然后從溶液中移開，這解釋了為什么鑄塊的底部的溫度更為快速地 下降。
[0032] 由于這些不同的冷卻動力學，在與熱施主的形成相對應的溫度范圍中鑄塊的頭部 比鑄塊的底部花費更多的時間。在圖1的鑄塊的例子中，在350°c-500°c范圍中（由點虛線表 示），鑄塊的頭部多花費600分鐘，而鑄塊的底部在這個范圍中僅保持了80分鐘。
[0033] 硅鑄塊的中間部分，即，位于在頭部和底部之間的那些，它們的溫度以包括在兩條 曲線之間的比率下降。因此，這些部分具有包括在350°C_500°C范圍中的溫度的期間的時間 位于80分鐘和600分鐘之間。
[0034] 因此，在鑄塊的部分的凝固期間的熱施主的有效形成時間teff取決于這個部分在 鑄塊的位置h。進一步觀察到取決于是末端還是頭部被認為是鑄塊的位置的起源，函數 (h)嚴格地增加或降低。換言之，雙射關系存在于時間和鑄塊中的位置h之間：存在與鑄 塊的每個部分相對應的單個時間trff。
[0035] 這個觀察被放入如下的應用以確定鑄塊中硅晶片的起源。根據最初存在于晶片中 的間隙氧濃度和熱施主濃度的讀數，熱施主的有效形成時間t eff (在350°C和500°C之間）被 確定。
[0036] 圖2描繪了這個硅晶片定位方法的步驟F1到F4。
[0037] 在F1，間隙氧濃度，由[0J標記，在晶片的至少一個區域中被確定。濃度[0J特別地 由次級離子質譜法(SIMS)或者由傅里葉變換紅外光譜法(FTIR)來測量。后一個技術使得半 導體材料中的紅外輻射的吸收對輻射的波長被測量。由于間隙氧促成這個吸收，可能根據 吸收測量推導出濃度[Od。
[0038] 步驟F2包括確定晶片的相同區域或多個區域中的初始熱施主濃度[TD ] i。如之前 所指示的，在鑄塊的冷卻期間出現的這些熱施主在350°C和500°C之間。
[0039] 再者，FTIR技術可以被用于測量濃度[TD]i，因為熱施主也對紅外輻射的吸收具有 影響。與氧類似，熱施主使得特性峰值出現在吸收譜。熱施主的族對應于每個峰值(識別的 總共16個族，所有族具有相同的施主習性）。通過轉換吸收峰值的幅度并且將獲得的值相 加，計算熱施主濃度[TD]i。
[0040] 因此，一旦完成步驟F2，一對或多對的值[Oi ]和[TD ]:已經被定義。
[0041] 在步驟F3,根據氧含量[Oi]，確定使得形成具有濃度[TD]i的熱施主的、在350°C和 500°C之間的熱處理的有效時間t ef f。
[0042] 優選地，依靠從文章 [''Formation kinetics of oxygen thermal donors in silicon"，Wijaranakula C.A. et al ·，Appl ·Phys ·Lett · 59( 13)，pp · 1608，1991 ]獲得的關 系，根據在步驟FI和F2測量的值[OiWPtTDl·，計算有效時間teff。這個文章描述了在450°C通 過退火在娃中熱施主的形成動力學。