[發(fā)明專利]測量單晶的缺陷密度的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080012974.1
• 申請(qǐng)日: 2010-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN102362171A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 新谷良智;北川克一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G01N21/95
• 分類號(hào): G01N21/95;G01N21/896
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;王春偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測量單晶的缺陷密度的方法，更具體地，涉及一種測量單晶的各種類型缺陷的缺陷密度的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體襯底或半導(dǎo)體襯底上外延膜的晶格缺陷影響電子器件例如半導(dǎo)體器件的特性。因此，缺陷的類型和密度就襯底品質(zhì)評(píng)價(jià)而言是極其重要的指數(shù)。

以下文件中描述了測量單晶的缺陷密度的不同方法。

日本專利申請(qǐng)公開2007-318031(JP-A-2007-318031)提出對(duì)SiC襯底或外延膜的檢查表面照射光(光致發(fā)光的光、或電致發(fā)光的光等)，以繪制出在整個(gè)檢查表面上存在的晶格缺陷(位錯(cuò)例如刃型位錯(cuò)、螺旋位錯(cuò)和基面位錯(cuò)(刃型和螺旋)、和堆垛層錯(cuò))的類型和密度。JP-A-2007-318031描述了通過缺陷形狀的圖像分析確定晶格缺陷的類型；然而其并未具體描述在何種圖像分析標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上來分析獲得的光學(xué)信息以確定缺陷類型。

日本專利申請(qǐng)公開2008-28178(JP-A-2008-28178)提出使用堿性蝕刻和各向異性干蝕刻來檢測襯底的表面和內(nèi)部位錯(cuò)的襯底評(píng)價(jià)方法。日本專利申請(qǐng)公開2001-66122(JP-A-2001-66122)提出一種方法，其對(duì)測量目標(biāo)表面和參照表面照射來自白光源的白光，同時(shí)改變這兩個(gè)表面之間的相對(duì)距離，以改變干涉條紋，由此測量該測量目標(biāo)表面的形狀。日本專利申請(qǐng)公開2001-68519(JP-A-2001-68519)描述了一種方法，其逐色分離蝕刻晶面的放大全色圖像，以產(chǎn)生RGB(紅色、綠色和藍(lán)色)顏色-分離圖像，然后將各顏色分離圖像的每一像素的色密度與參照色密度比較，以測量蝕刻凹陷(晶格缺陷)的密度。日本專利申請(qǐng)公開2006-147848(JP-A-2006-147848)提出以非破壞性的和非接觸的方式通過光致發(fā)光方法進(jìn)行半導(dǎo)體樣品的晶格結(jié)構(gòu)缺陷的二維分布評(píng)價(jià)。日本專利申請(qǐng)公開8-8315(JP-A-8-8315)描述了分布圖，其獲得的方式使得晶面以單位區(qū)域分為多個(gè)部分，并然后計(jì)數(shù)各單位區(qū)域中晶體位錯(cuò)的數(shù)目。

然而，所述文件均未清楚地描述測量各種類型的缺陷的缺陷密度的方法。

此外，日本專利申請(qǐng)公開1-138449(JP-A-1-138449)描述了將X射線分析強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為缺陷數(shù)目的方法。日本專利公開3-3946描述了一種方法，其使用光聲光譜學(xué)裝置來測量通過使用間歇照射光來擴(kuò)展和壓縮與樣品接觸的氣體以產(chǎn)生的聲波。日本專利申請(qǐng)公開9-21756(JP-A-9-21756)描述了一種方法，其檢測在半導(dǎo)體晶片表面層上反射的漫射光，其中對(duì)半導(dǎo)體晶片表面層照射激光束然后由漫射光圖像檢測表層缺陷。日本專利申請(qǐng)公開2001-272340(JP-A-2001-272340)描述了基于瑞利散射使用數(shù)據(jù)處理來測量漫射光的方法。

然而，上述文件所述方法都未直接觀察缺陷。因此即使當(dāng)可讀出缺陷數(shù)目時(shí)，也難以依據(jù)類型來分離缺陷類型和對(duì)每種類型的缺陷進(jìn)行計(jì)數(shù)。

此外，日本專利申請(qǐng)公開9-199560描述了由光學(xué)顯微鏡圖像測量不同的表面缺陷的密度的方法。然而，光學(xué)顯微鏡圖像為二維信息，所以難以區(qū)別異物和缺陷。

以前，已經(jīng)通過在光學(xué)顯微鏡的視野內(nèi)通過視覺判斷來確定缺陷類型。該確定的精度為實(shí)用水平；然而，其耗費(fèi)過多工作和時(shí)間來在大的面積例如半導(dǎo)體晶片上進(jìn)行這種判定，所以其不實(shí)用。

因此，需要能夠機(jī)械并精確地確定缺陷類型的測量缺陷密度的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供測量缺陷密度的方法，其能夠機(jī)械地并有效地確定單晶的缺陷類型。

本發(fā)明的第一方面涉及測量產(chǎn)生于單晶中的各種類型缺陷的多個(gè)缺陷的密度的方法。所述方法包括：蝕刻作為單晶的表面的觀察表面，以在各缺陷處形成蝕刻凹陷；計(jì)算在觀察表面上預(yù)定區(qū)域內(nèi)存在的多個(gè)缺陷處形成的每個(gè)蝕刻凹陷的最大深度、平均深度和深度曲率；和將所測量的最大深度、平均深度和深度曲率與各自的參考值進(jìn)行比較，以確定預(yù)定區(qū)域內(nèi)的各缺陷的類型。

利用上述結(jié)構(gòu)，各蝕刻凹陷的最大深度、平均深度和深度曲率以及各蝕刻凹陷的平面形狀的重心位置和最大深度位置可通過干涉顯微鏡、共焦激光掃描顯微鏡等機(jī)械地測量。因此，測量值可自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以通過引入顯微鏡中的計(jì)算機(jī)或外部計(jì)算機(jī)來確定各缺陷的缺陷類型。因此，能夠非常有效地測量在大的區(qū)域例如半導(dǎo)體晶片上的各缺陷類型的缺陷密度，所以其非常實(shí)用。