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檢測(cè)硅晶體缺陷的方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種檢測(cè)硅晶體缺陷的方法。該方法包括：提供測(cè)試樣品；將所述測(cè)試樣品浸入第一溶液去除所述多晶硅層之上的各層；將所述測(cè)試樣品浸入第二溶液去除所述多晶硅層，使得硅基片全裸；將所述測(cè)試樣品浸入第三溶液刻劃硅晶體缺陷；用光學(xué)顯微鏡檢查所述測(cè)試樣品上的硅晶體缺陷，并拍攝光學(xué)顯微鏡照片。本發(fā)明的方法確保了硅基片的全裸以及硅晶體缺陷的有效刻劃。并且操作簡(jiǎn)便，快速，效率高，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確和重復(fù)性好。
【專利說明】檢測(cè)硅晶體缺陷的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種檢測(cè)硅晶體缺陷的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體晶片圓盤制造中，基片上硅晶體缺陷直接影響到晶圓的產(chǎn)率。所以在一 般的失效分析中鉻酸（WRIGHT)刻蝕方法常用為晶圓基片上硅晶體缺陷的刻劃和分析，并 以硅晶體缺陷的晶格、晶相、形狀和大小以判斷硅晶體缺陷的導(dǎo)因。
[0003] 但是在實(shí)際的失效分析中要獲得成功的和重復(fù)性好的刻劃結(jié)果卻很難。目前， 在剝層過程中，多晶硅（Poly-Si)的剝離很困難，特別是寬層多晶硅（Poly-Si)，用氫氟酸 (HF)難以徹底去除。
[0004] 一種常見的傳統(tǒng)的方法是在用HF酸液剝層的同時(shí)用棉花棍摩擦多晶硅 (Poly-Si)處幫助去除，也有采用藍(lán)粘膜來粘除多晶硅（Poly-Si)。但這些方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi) 力，而且難以徹底去除多晶硅（Poly-Si)層，并且重復(fù)性差，直接影響到隨后的硅晶體缺陷 的刻蝕成功與否。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，提供一種檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，有效的對(duì)硅基片進(jìn)行材料 層剝離處理，避免人工缺陷的假象，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。
[0006] 本發(fā)明提供的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，用于去除晶圓上的材料層并對(duì)晶圓硅基片 的硅晶體缺陷進(jìn)行刻劃和分析，所述材料層包括覆蓋硅基片的多晶硅層及多晶硅層上的多 種膜層，該方法包括：
[0007] 切割所述晶圓以獲得測(cè)試樣品；
[0008] 將所述測(cè)試樣品浸入第一溶液去除所述多晶硅層之上的各層；
[0009] 將所述測(cè)試樣品浸入第二溶液去除所述多晶硅層，使得硅基片全裸；
[0010] 將所述測(cè)試樣品浸入第三溶液刻劃硅晶體缺陷；
[0011] 用光學(xué)顯微鏡檢查所述測(cè)試樣品上的硅晶體缺陷，并拍攝光學(xué)顯微鏡照片。
[0012] 可選的，對(duì)于所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，所述第一溶液為氫氟酸，濃度為 49%。
[0013] 可選的，對(duì)于所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，所述測(cè)試樣品在第一溶液中浸泡時(shí) 間為 10min ?15min〇
[0014] 可選的，對(duì)于所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，所述第二溶液為硝酸和緩沖氧化物 蝕刻液體積比為8:2的混合液，所述硝酸的濃度為69. 5%，所述緩沖氧化物蝕刻液為體積 比為NH4F:HF = 7:1的混合液。
[0015] 可選的，對(duì)于所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，所述測(cè)試樣品在第二溶液中浸泡時(shí) 間為3s?10s。
[0016] 可選的，對(duì)于所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，所述第三溶液的配方為：
[0017] 60毫升濃度為49 %的氫氟酸；
[0018] 30毫升濃度為69. 5 %的硝酸；
[0019] 30毫升濃度為5mol/L的三氧化鉻溶液；
[0020] 2克含結(jié)晶水硝酸銅[Cu (N03) 2. 3H20];
[0021] 60毫升濃度為99. 7 %的醋酸；
[0022] 60毫升去離子水。
[0023] 可選的，對(duì)于所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，所述測(cè)試樣品在第三溶液中浸泡時(shí) 間為3min?5min。
[0024] 可選的，對(duì)于所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，還包括：用掃描電子顯微鏡測(cè)量硅晶 體缺陷的形狀和大小，以判斷硅晶體缺陷的導(dǎo)因。
[0025] 可選的，對(duì)于所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，在浸入第一溶液、第二溶液及第三溶 液完成后，皆利用去離子水清洗測(cè)試樣品，然后用壓縮空氣槍吹干。
[0026] 可選的，對(duì)于所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，所述測(cè)試樣品為硅基片晶圓或切割 后的娃基片晶圓。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法中，利用多次溶液浸泡，去 除了硅基片上的其他物質(zhì)，特別是多晶硅。相比現(xiàn)有技術(shù)，確保了硅基片的全裸以及硅晶體 缺陷的有效刻劃。本發(fā)明的方法操作簡(jiǎn)便，快速，效率高，并可以測(cè)量大面積范圍內(nèi)的硅晶 體缺陷，而且測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確和重復(fù)性好。此外，本發(fā)明的方法成本低，只有用透射電鏡（TEM) 來測(cè)量硅晶體缺陷方法的八分之一，大大的降低了資本的投入和樣品失效分析的成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例檢測(cè)硅晶體缺陷的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面將結(jié)合示意圖對(duì)本發(fā)明的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表 示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而 并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0030] 為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能 和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開 發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的 限制，由一個(gè)實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi) 時(shí)間的，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0031] 在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要 求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非 精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0032] 通過研究，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用WRIGHT刻蝕液刻劃硅晶體缺陷時(shí)，為了得到重復(fù) 性好的刻劃結(jié)果，關(guān)鍵步驟是要建立一套完整的樣品前處理方法，特別是在用WRIGHT刻 蝕液刻劃硅晶體缺陷之前如何將硅基片上層的所有材料進(jìn)行徹底地剝離，特別是多晶硅 (Poly-Si)，確保硅基片的全裸，從而避免由于晶圓基片上層材料剝離不干凈而造成的人工 缺陷假象，確保取得準(zhǔn)確和重復(fù)性好的刻劃結(jié)果。
[0033] 基于這一思想，本發(fā)明提供如下的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，請(qǐng)參考圖1，本方法包 括：
[0034] 步驟S101 :提供測(cè)試樣品。所述測(cè)試樣品可以為型號(hào)是〈100>、〈111>等的晶圓： 包括一硅基片，所述硅基片上形成有多晶硅層，所述多晶硅層上覆蓋有多種膜層。在本發(fā)明 實(shí)施例中，所述測(cè)試樣品可以是一整個(gè)硅基片晶圓，也可以是進(jìn)行切割后的硅基片晶圓的 某一部分。
[0035] 步驟S102 :將所述測(cè)試樣品浸入第一溶液去除所述多晶硅層之上的各層。較佳 的，本發(fā)明實(shí)施例中，所述第一溶液為氫氟酸（HF)，濃度為49%。為了去除多晶硅層上的各 層，所述測(cè)試樣品在第一溶液中浸泡時(shí)間為l〇min?15min，由于不同樣品的膜層數(shù)量及種 類不同，因此浸泡時(shí)間應(yīng)隨之靈活變動(dòng)。
[0036] 利用本步驟的方法，能夠很好的去除多晶硅層上的各層，從而為高質(zhì)量的去除多 晶硅層打下基礎(chǔ)。為了獲得更好的效果，測(cè)試樣品浸泡在第一溶液中時(shí)，需要被完全浸沒， 并且保持一定的移動(dòng)，使得溶液與測(cè)試樣品有著充分的接觸和化學(xué)反應(yīng)，以提高剝層效率。
[0037] 在本步驟完成后，要馬上用去離子水（DI water)清洗測(cè)試樣品，然后及時(shí)用壓縮 空氣槍吹干。
[0038] 步驟S103 :在第一溶液中浸泡結(jié)束后，將所述測(cè)試樣品浸入第二溶液去除所述多 晶硅層，使得硅基片全裸。較佳的，所述第二溶液為HB82,具體是硝酸（ΗΝ0 3)和緩沖氧化 物蝕刻液（Β0Ε)體積比為8:2的混合液，所述硝酸的濃度為69. 5%，所述Β0Ε為體積比為 NH4F:HF = 7:1的混合液。多晶硅層的剝離時(shí)間為3s?10s，以5s?8s為佳，即所述測(cè)試 樣品在第二溶液中浸泡時(shí)間為3s?10s，優(yōu)選為5s?8s，同樣的，也應(yīng)當(dāng)視多晶娃層的厚 度而對(duì)浸泡時(shí)間進(jìn)行微調(diào)，以徹底清除多晶硅，確保硅片的全裸。
[0039] 同樣的，測(cè)試樣品浸泡在第二溶液中時(shí)，需要被完全浸沒，并且保持一定的移動(dòng)， 使得溶液與測(cè)試樣品有著充分的接觸和化學(xué)反應(yīng)，以提高剝層效率。
[0040] 在本步驟完成后，要馬上用去離子水（DI water)清洗測(cè)試樣品，然后及時(shí)用壓縮 空氣槍吹干。
[0041] 本步驟所用第二溶液為本發(fā)明的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，利用本步驟中配置的第二溶液，能 夠?qū)⒍嗑Ч鑼舆M(jìn)行完美的剝離，確保硅基片全裸。相比現(xiàn)有技術(shù)中的去除過程，便捷可靠， 并且有著良好的可重復(fù)性。
[0042] 步驟S104 :將所述測(cè)試樣品浸入第三溶液刻劃硅晶體缺陷。在本實(shí)施例中，所述 第三溶液的配方為：
[0043] 60毫升濃度為49 %的氫氟酸；
[0044] 30毫升濃度為69. 5 %的硝酸；
[0045] 30毫升濃度為5mol/L的三氧化鉻溶液，即2ml溶液中含有1克Cr03 ;
[0046] 2克含結(jié)晶水硝酸銅[Cu (N03) 2· 3H20];
[0047] 60毫升濃度為99. 7 %的醋酸；
[0048] 60毫升去離子水（DI water)。
[0049] 所述測(cè)試樣品浸泡在第三溶液中的時(shí)間為3min?5min，以完成刻劃娃晶體缺陷。
[0050] 同樣的，測(cè)試樣品浸泡在第三溶液中時(shí)，需要被完全浸沒，并且保持一定的移動(dòng)， 使得溶液與測(cè)試樣品有著充分的接觸和化學(xué)反應(yīng)。在本步驟完成后，要馬上用去離子水（DI water)清洗測(cè)試樣品，然后及時(shí)用壓縮空氣槍吹干。
[0051] 在上述幾個(gè)步驟中，浸泡過程皆是需要一次完成，即不可進(jìn)行例如將測(cè)試樣品從 第三溶液中浸泡一會(huì)后拿出觀察，然后再浸泡在第三溶液中，以避免人工缺陷假象的引入。
[0052] 步驟S105 :用光學(xué)顯微鏡檢查所述測(cè)試樣品上的硅晶體缺陷，并拍攝光學(xué)顯微鏡 照片。進(jìn)一步的，還可以再用掃描電子顯微鏡測(cè)量硅晶體缺陷的形狀和大小，以判斷硅晶體 缺陷的導(dǎo)因。例如，"花"狀結(jié)構(gòu)硅晶體缺陷的導(dǎo)因可能是由于受到沾污加高溫處理。
[0053] 由本發(fā)明的上述方法，可以引申出：若僅針對(duì)硅基片，可直接進(jìn)行本發(fā)明的步驟 S104,用第三溶液刻劃硅晶體缺陷。之后利用光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡測(cè)量和分析硅 晶體缺陷。
[0054] 針對(duì)未完工硅晶圓，如果沒有多晶硅（Poly-Si)層，則可跳過步驟S103。
[0055] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，用于去除晶圓上的材料層并對(duì)晶圓硅基片的硅晶體缺 陷進(jìn)行刻劃和分析，所述材料層包括覆蓋硅基片的多晶硅層及多晶硅層上的多種膜層，該 方法包括： 提供測(cè)試樣品； 將所述測(cè)試樣品浸入第一溶液去除所述多晶硅層之上的各層； 將所述測(cè)試樣品浸入第二溶液去除所述多晶硅層，使得硅基片全裸； 將所述測(cè)試樣品浸入第三溶液刻劃硅晶體缺陷； 用光學(xué)顯微鏡檢查所述測(cè)試樣品上的硅晶體缺陷，并拍攝光學(xué)顯微鏡照片。
2. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，其特征在于，所述第一溶液為氫氟酸， 濃度為49%。
3. 如權(quán)利要求2所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，其特征在于，所述測(cè)試樣品在第一溶 液中浸泡時(shí)間為lOmin?15min。
4. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，其特征在于，所述第二溶液為硝酸和 緩沖氧化物蝕刻液體積比為8:2的混合液，所述硝酸的濃度為69. 5%，所述緩沖氧化物蝕 刻液為體積比為NH4F:HF = 7:1的混合液。
5. 如權(quán)利要求4所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，其特征在于，所述測(cè)試樣品在第二溶 液中浸泡時(shí)間為3s?10s。
6. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，其特征在于，所述第三溶液的配方為： 60毫升濃度為49 %的氫氟酸； 30毫升濃度為69. 5 %的硝酸； 30毫升濃度為5mol/L的三氧化鉻溶液； 2克含結(jié)晶水硝酸銅[Cu(N03)2. 3H20]; 60毫升濃度為99. 7 %的醋酸； 60毫升去離子水。
7. 如權(quán)利要求6所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，其特征在于，所述測(cè)試樣品在第三溶 液中浸泡時(shí)間為3min?5min。
8. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，其特征在于，還包括：用掃描電子顯微 鏡測(cè)量硅晶體缺陷的形狀和大小，以判斷硅晶體缺陷的導(dǎo)因。
9. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，其特征在于，在浸入第一溶液、第二溶 液及第三溶液完成后，皆利用去離子水清洗測(cè)試樣品，然后用壓縮空氣槍吹干。
10. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)硅晶體缺陷的方法，其特征在于，所述測(cè)試樣品為硅基片 晶圓或切割后的娃基片晶圓。
【文檔編號(hào)】G01N21/88GK104155302SQ201410314199
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】華佑南, 李曉旻 申請(qǐng)人:勝科納米（蘇州）有限公司