一種檢測金屬污染的方法
【專利摘要】本發明涉及半導體缺陷分析【技術領域】，尤其涉及一種檢測金屬污染的方法，首先選擇任意一硅襯底，在該硅襯底上生長一層氧化層，然后將該硅襯底循環多次進行一工藝步驟，最后在通過該工藝步驟后的硅襯底上沉積外延多晶硅層，用缺陷掃描機臺掃描硅襯底，并用掃描電鏡檢測缺陷。本發明通過利用外延多晶硅遇到金屬離子發生異常生長的特性，將在TXRF元素分析儀無法探測到的金屬離子信號放大，把金屬離子在外延多晶硅下形成的毛毛蟲狀缺陷能在缺陷掃描機臺下被掃描出來，從而達到檢驗機臺或制程是否有金屬離子污染，以提高良率和可靠性。
【專利說明】一種檢測金屬污染的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體缺陷分析領域，尤其涉及一種檢測金屬污染的方法。

【背景技術】
[0002]在半導體制程中，金屬離子被稱作可移動離子污染物，在半導體材料中有很強的可移動性，會造成氧化物-多晶硅柵結構缺陷、PN結漏電流增加、少數載流子壽命減少、閾值電壓的改變，對器件的良率和可靠性有嚴重的危害。TXRF元素分析儀(Total X-rayFluorescence)只能達到1010atoms/cm2的精度,但更小量的金屬離子難以偵測,TXRF元素分析儀(Total X-ray Fluorescence)顯示沒有金屬離子超標,但實際上仍然存在金屬污染的可能性。
[0003]傳統上對機臺或制程用TXRF元素分析儀(Total X-ray Fluorescence)測試,可能會產生測試數據顯示所有金屬離子含量正常:〈lOlOatoms/cm2，但實際的產品缺陷檢測的結果中卻發現有缺陷分布在晶圓上(如圖1所示)的情況。
[0004]中國專利(CN103545356A)記載了一種具有相對較低電阻的混成柵電極的功率MOSFET器件使得能夠具有好的開關性能，在一些實施方式中，功率MOSFET器件具有半導體基體，外延層設置在半導體基體上，控制源淀積和漏電極之間的電子流動的混成柵電極設置在延伸進外延層的溝槽內。混成柵電極具有內部區域和外部區域，其中內部區域具有低電阻金屬和外部區域具有多晶硅材料的，以及設置在內部區域和外部區域具有多晶硅材料的，以及設置在內部區域和外部區域之間的勢壘區，內部區域的低電阻為混成柵電極提供能夠使功率MOSFET器件具有好的開關性能的低電阻。
[0005]中國專利(CN102376752A))記載了一種外延片用襯底，包括襯底本體，其特征在于，所述襯底本體背面設置有二氧化硅層，在二氧化硅層表面設置有多晶硅層，能夠降低單晶硅顆粒數量及表面金屬濃度，能夠提高外延片的成品率，使用設置二氧化硅層背封的襯底，外延層生長過程中會產生單晶硅顆粒，單晶硅顆粒時二氧化硅層被氫氣還原所產生，與背封層致密性有很大關系，因此本發明中在二氧化硅層表面設置一層多晶硅，可減少單晶娃顆粒。
[0006]上述兩個專利均未記載本申請使用外延多晶硅遇到金屬離子會發生異常生長的特性來偵測制程或機臺是否受到金屬污染的技術手段。


【發明內容】

[0007]鑒于上述問題，本發明提供一種檢測金屬污染的方法。
[0008]一種檢測金屬污染的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0009]步驟SI，提供一硅襯底，于所述硅襯底上生長一層氧化層；
[0010]步驟S2，對所述硅襯底進行一工藝步驟；
[0011]步驟S3，繼續于該硅襯底上外延生長一多晶硅層后，對所述形成有多晶硅層的硅襯底進行金屬污染檢測。
[0012]上述的方法，其中，在所述步驟S2中，對所述硅襯底進行一工藝步驟后，采用TXRF元素分析儀(Total X-ray Fluorescence)檢測所述娃襯底,若檢測金屬離子未超標,貝Ij進行步驟S3。
[0013]上述的方法，其中，在所述步驟S2中，在機臺上對所述硅襯底進行所述工藝步驟，采用TXRF元素分析儀(Total X-ray Fluorescence)檢測所述娃襯底,若檢測金屬離子超標，則對所述機臺進行去金屬離子工藝。
[0014]上述的方法，其中，在所述步驟S3中通過采用缺陷掃描機臺掃描所述外延生長有多晶硅層的硅襯底，并采用掃描電鏡對所述外延生長有多晶硅層的硅襯底進行所述金屬污染檢測。
[0015]上述的方法，其中，所述氧化層的材質為二氧化硅。
[0016]上述的方法，其中，所述氧化層的厚度為100-1000埃。
[0017]上述的方法，其中，在所述步驟S2中，對所述硅襯底進行至少兩次所述工藝步驟。
[0018]上述的方法，其中，所述多晶硅層的厚度為900-1100埃。
[0019]上述的方法，其中，所述多晶硅層遇金屬離子發生異常生長。
[0020]上述的方法，其中，完成所述金屬污染檢測的硅襯底對后續工藝不產生影響。
[0021]通過上述方法，利用外延多晶硅遇到金屬離子發生異常生長的特性，將在TXRF元素分析儀(Total X-ray Fluorescence)無法探測到的金屬離子信號放大,把金屬離子在外延多晶硅下形成的毛毛蟲狀缺陷能在缺陷掃描機臺下被掃描出來，從而達到檢驗機臺或制程是否有金屬離子污染，以提高良率和可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是產品缺陷分布圖；
[0023]圖2是缺陷形貌圖；
[0024]圖3是透射電鏡切片分析缺陷核存在位置示意圖；
[0025]圖4是本發明的工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和具體的實施例對本發明作進一步的說明，但是不作為本發明的限定。
[0027]如圖4所示本發明的工藝流程圖，本發明提供一種檢測金屬污染的方法，其具體操作包括以下的步驟:
[0028]步驟SI，選擇任意一硅襯底，并在該襯底上生長一層氧化層，該氧化層為二氧化硅，該氧化層的厚度可根據工藝需求設定，優選的，該氧化層的厚度為100-1000埃(例如100埃、200埃、500埃或1000埃等)。
[0029]步驟S2，對硅襯底進行一工藝步驟后，用TXRF元素分析儀(Total X-rayFluorescence)檢測該進行工藝步驟后的硅襯底，如果檢測結果顯示該硅襯底金屬離子未超標，則進行步驟S3，如果檢測結果顯示金屬離子超標了，則對進行該工藝步驟的機臺或進行該工藝步驟所采用的半導體材料進行去金屬離子工藝，也可以進行更換等操作。優選的，對上述硅襯底進行至少兩次該工藝步驟，即若在機臺上進行該工藝步驟，則將該硅襯底循環多次的通過該機臺，以提高后續操作的準確性，當然，也可以在對硅襯底進行一工藝步驟后，直接于該硅襯底上外延生長一多晶硅層，并對形成有多晶硅層的硅襯底進行金屬污染檢測，從而節約了檢測金屬污染的步驟和時間。
[0030]步驟S3，繼續于該硅襯底上外延生長一多晶硅層，優選的，該多晶硅層的生長厚度為900-1100埃(例如900埃、950埃、1000埃或1100埃等)，對形成有多晶硅層的硅襯底進行金屬污染檢測，其中，通過缺陷掃描機臺(例如KLA，利用光的反射信號來掃描缺陷)掃描外延生長有多晶硅層的硅襯底，然后用掃描電鏡檢測分析由于外延多晶硅層遇到金屬離子發生了異常生長而導致的缺陷的形貌。
[0031]一般情況下機臺或制程存在金屬離子的污染，會導致工藝步驟后的硅襯底中存在金屬污染，但是傳統的檢測設備又無法準確的檢測出來，所以這個時候就需要優化偵測的方法，來有效的驗證制程或機臺是否有金屬離子缺陷，提前發現金屬污染的問題。
[0032]例如，在傳統的金屬污染檢測中，采用TXRF元素分析儀(Total X-rayFluorescence)對機臺進行金屬離子檢測，得到的測試數據顯示所有的金屬離子含量正常，然而在實際的產品缺陷檢測的結果中卻發現有不規則形狀的缺陷分布在晶圓上(如圖1所示)，為了分析原因，技術人員通過透射電鏡切片分析，毛毛蟲形狀缺陷(如圖2所示)的核存在多晶硅里面，而這個缺陷的核就是源自金屬的污染物(如圖3所示)，所以技術人員利用外延多晶硅遇到金屬離子發生異常生長的特性，將在TXRF元素分析儀(Total X-rayFluorescence)無法探測到的金屬離子信號放大，把金屬離子在外延多晶硅下形成的不規則形狀的缺陷能夠在缺陷掃描機臺下被掃描出來，當完成以上工藝步驟后的硅襯底對后續工藝并不會產生影響。
[0033]本發明通過優化偵測方法，有效驗證制程或機臺是否有金屬離子缺陷，提前發現金屬污染的問題，防止產品可靠性和良率問題，且適合任何制程或機臺，且完成檢測的硅襯底對后續的工藝不會產生影響。
[0034]通過說明和附圖，給出了【具體實施方式】的特定結構的典型實施例，基于本發明精神，還可作其他的轉換。盡管上述發明提出了現有的較佳實施例，然而，這些內容并不作為局限。
[0035]對于本領域的技術人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權利要求書范圍內任何和所有等價的范圍與內容，都應認為仍屬本發明的意圖和范圍內。
【權利要求】
1.一種檢測金屬污染的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟SI,提供一娃襯底,于所述娃襯底上生長一層氧化層； 步驟S2，對所述硅襯底進行一工藝步驟； 步驟S3，繼續于該硅襯底上外延生長一多晶硅層后，對所述形成有多晶硅層的硅襯底進行金屬污染檢測。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S2中，對所述硅襯底進行一工藝步驟后，采用元素分析儀檢測所述硅襯底，若檢測金屬離子未超標，則進行步驟S3。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步驟S2中，在機臺上對所述硅襯底進行所述工藝步驟，采用元素分析儀檢測所述硅襯底，若檢測金屬離子超標，則對所述機臺進行去金屬離子工藝。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S3中通過采用缺陷掃描機臺掃描所述外延生長有多晶娃層的娃襯底，并米用掃描電鏡對所述形成外延生長有多晶娃層的硅襯底進行所述金屬污染檢測。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化層的材質為二氧化硅。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化層的厚度為100-1000埃。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S2中，對所述硅襯底進行至少兩次所述工藝步驟。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多晶硅層的厚度為900-1100埃。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多晶硅層遇金屬離子發生異常生長。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，完成所述金屬污染檢測的硅襯底對后續工藝不產生影響。
【文檔編號】H01L21/66GK104078378SQ201410314398
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月2日 優先權日:2014年7月2日
【發明者】周文斌, 孫鵬, 曾明, 高晶, 占瓊 申請人:武漢新芯集成電路制造有限公司