[發(fā)明專利]一種用于顯示重摻N型直拉硅單晶空洞型缺陷的腐蝕液

有效

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• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN102507293A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設計）人: 馬向陽;徐濤;楊德仁
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N1/32
• 分類號: G01N1/32;G01N21/95
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發(fā)明屬于半導體技術領域，尤其涉及一種用于顯示重摻N型直拉硅單晶空洞型缺陷的腐蝕液。

背景技術

單晶硅中的空洞型缺陷(Void)是由空位的聚集而形成的，它們的存在不僅會使柵氧化物的完整性(GOI)受到嚴重破壞，還會造成PN結漏電、槽型電容短路或絕緣失效等問題，從而降低集成電路的成品率。因此需要一種簡單快捷的方式來顯示單晶硅中的空洞型缺陷，以控制這種有害缺陷。

一般說來，空洞型缺陷依據檢測方法不同而表現出不同的形式，分別稱為：Crystal?Originated?Particle(COP)，Flow?Pattern?Defect(FPD)和Light?Scattering?Tomography?Defect(LSTD)。

(1)COP是Void缺陷經過RCA一號液(氨水，雙氧水，去離子水的混合溶液且其體積比為1∶1∶5)處理后出現的小腐蝕坑，它們在激光掃描顆粒度儀器的測試中表現為顆粒的形式。AFM觀察結果表明：COP是大小在100-200nm左右的凹坑。

(2)FPD的檢測方法為：將硅片垂直浸入Secco溶液(由0.15mol/LK₂Cr₂O₇和49％HF按體積比1∶2混合制成)中腐蝕10-30分鐘，腐蝕液與硅在Void處反應產生的氫氣泡，影響了Secco溶液的垂直流動，從而產生了V字型的圖形花樣，由此形象地把它們稱為流動圖形缺陷。

(3)LSTD通常是由紅外激光散射斷層譜(IR-LST)檢測到的一種光點形式的缺陷。由于此方法很難將大直徑直拉硅中的Void和氧沉淀區(qū)分出來，所以用于研究Void時，需加上熒光光譜(PL)等相關輔助工具，所以測試手段繁雜，一般很少用于直拉硅中Void的研究。

使用擇優(yōu)腐蝕液來表征空洞型缺陷是一種簡單快捷的方法，因此獲得廣泛使用。對于輕摻硅片來說，目前一般采用標準的Secco液來腐蝕顯示硅片中的FPDs，但是對于重摻硅片來說，由于載流子濃度增加導致腐蝕速率加快，使得硅單晶中正常晶格位置和缺陷位置的腐蝕速率相接近，從而削弱了擇優(yōu)腐蝕效果。因而，適用于輕摻硅片的缺陷擇優(yōu)腐蝕液往往不適用于重摻硅片。為此，很有必要開發(fā)一種適合于重摻雜硅單晶中空洞型缺陷的顯示劑。

對于CrO₃-HF-H₂O體系，傳統(tǒng)的腐蝕液有如下三種：Sirtl液(Sirtl，E.，t?ADLER，A.(1961).Z.Metallk，1961.52：p.529.)、Schimmel液(Schimmel，D.G.，Defect?etch?for<100>silicon?evaluation.Journal?of?the?Electrochemical?Society，1979.126(3)：p.479-483.)和yang液(Yang，K.H.，An?Etch?for?Delineation?of?Defects?in?Silicon.Journal?of?The?Electrochemical?Society，1984.131(5)：p.1140-1145.)。

Sirtl液含有：5mol/L的三氧化鉻溶液，氫氟酸(質量濃度49％)，其體積比為1∶1。它可以用來顯示位錯、層錯以及氧沉淀，對(111)面效果最好。

Schimmel液：對于電阻率大于0.2Ω·cm的硅片，含有1.0mol/L的三氧化鉻溶液，氫氟酸(質量濃度49％)，其體積比為1∶2；對于電阻率小于0.2Ω·cm的硅片，含有1.0mol/L的三氧化鉻溶液，氫氟酸(質量濃度49％)，去離子水，其體積比為1∶2∶1.5。它適用于顯示(111)、(100)面的位錯、層錯以及氧沉淀。

yang液含有：1.5mol/L的三氧化鉻溶液，氫氟酸(質量濃度49％)，且其體積比為1∶1。它適用于顯示(111)、(100)、(110)面的位錯、層錯以及氧沉淀。

上述三種基于CrO₃-HF-H₂O體系的擇優(yōu)腐蝕液是針對硅單晶中的位錯、層錯以及氧沉淀等缺陷而發(fā)明的，不適用于硅單晶中空洞型缺陷的顯示。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種用于顯示重摻N型直拉硅單晶空洞型缺陷的腐蝕液，該腐蝕液可用于電阻率低至0.7mΩ·cm的<100>或<111>晶向重摻N型直拉硅單晶中空洞型缺陷的顯示，腐蝕效果好，腐蝕速度快，且顯示圖像清晰易辨。