国家标准计划《硅片流动图形缺陷的检测 腐蚀法》由 TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口,TC203SC2(全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会)执行 ,主管部门为国家标准委。
主要起草单位 徐州鑫晶半导体科技有限公司 、有研半导体材料有限公司 、天津中环领先材料技术有限公司 。
| 77 冶金 |
| 77.040 金属材料试验 |
硅片中缺陷的尺寸在超大规模集成电路特征线宽的1/3以上时,会成为致命的缺陷,导致器件失效。
随着超大规模集成电路集成度的不断提高和设计线宽的急聚减小,大直径硅单晶中的空洞型缺陷成为越来越严重的问题,因为他们是引起栅氧化层缺陷的主要原因,会降低大规模集成电路的成品率和稳定性,使漏电流、击穿电压等特性变坏。
流动图形缺陷FPDs(Flow pattern defects)属于空洞型原生缺陷的一种,会对栅氧化物的完整性造成严重破坏,还会造成PN结漏电,槽型电容短路或绝缘失效等问题。
因此,很多客户在购买硅片时,对FPDs的缺陷密度有着严格的要求。
此外,如何设定有效的硅单晶棒提拉速度和温度梯度是高质量直拉硅单晶生长过程中一个关键因素。
通过FPDs的缺陷分布,可以有效监控硅单晶棒的质量,倒推其生长过程中的工艺参数是否合理,是很多硅片制造商的常用手段。
根据GB/T 14264-2009《半导体材料术语》的定义,流动图形缺陷是指在硅片表面用特定腐蚀液Secco腐蚀剂择优腐蚀显示出的呈流线状的腐蚀痕迹。
虽然大多数的制造商对FPDs的检测也都是利用Secco腐蚀后,由光学显微镜观察,但行业内并没有统一的标准。
在流动图形缺陷的检测过程中,腐蚀时间会影响缺陷的显示数量,如果腐蚀时间太短,可能无法完全检测到其所有缺陷,若时间太长,则会出现很多缺陷的杂讯,造成缺陷难以识别,导致缺陷数量不准。
微观缺陷的检测,长期以来还存在一个问题,就是所选取的区域是否能代表整片晶片、甚至整根晶棒的缺陷密度和缺陷分布,因此,缺陷区域的选取位置是否有代表性也一直都是检测中的一个关键问题。
FPDs主要是一种V型缺陷,但其存在较多类型,而且会存在一些其他杂讯的干扰,在计算其缺陷数目的时候,计数方法的不一致,也会导致结果的完全不一致,从而无法提供准确的结果进行定性或定量的比较。
基于以上需求以及测试过程中存在的实际问题,本标准拟对流动图形缺陷的检测进行具体的规定,包括腐蚀溶液、腐蚀时间、选点方法、计算方法等,为流动图形缺陷结果的可比性、大尺寸硅片的技术进步和集成电路产业的发展提供支撑。
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本标准适用于硅抛光片中流动图形缺陷的测试,尤其是直径大于等于200mm的轻掺硅抛光片。 本标准的主要技术内容包括方法原理、干扰因素、试剂和材料、试验步骤(试样制备、试样检测和缺陷的位置选取和缺陷的判定)、试验结果计算等。本方法利用化学择优腐蚀显示出晶体缺陷,即试样经特定腐蚀液腐蚀,在有缺陷的地方显示出呈流线状的腐蚀痕迹,在微观上呈现为V型缺陷。采用光学显微镜观察,并计算其分布和密度。具体见标准草案。