[發明專利]一種檢測硅片表面氧化膜內金屬離子含量的方法

在審

• 申請號: 201710526254.0
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107389663A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 劉九江;李諾;李仕權;張晉英;劉琦;張晉會;呂瑩
• 申請（專利權）人: 天津中環領先材料技術有限公司
• 主分類號: G01N21/73
• 分類號: G01N21/73
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司12211
• 代理人: 李納

技術領域

本發明創造屬于半導體硅拋光片檢測技術領域，尤其是涉及一種檢測硅 片表面氧化膜內金屬離子含量的方法。

背景技術

在半導體制造業中，金屬雜質的存在會影響產品的性能，因此在硅片的 整個生產過程中引入硅片表面雜質元素可能使后期制作電子元器件芯片的 合格率降低。特定的污染問題可導致半導體器件不同的缺陷，例如堿金屬與 堿土金屬(Na,K,Ca,Mg,Ba等)污染可導致元件擊穿電壓的降低；過渡金 屬與重金屬(Fe,Cr,Ni,Cu,Mn,Pb等)污染可使元件的壽命縮短，或者 使元件工作時的暗電流增大。作為加工器件的原材料，拋光硅片表面的金屬 離子將直接影響器件加工的合格率。拋光硅片包括硅襯底和覆蓋有硅襯底上 的二氧化硅膜層，現有技術中一般只檢測硅片表面的金屬含量作為二氧化硅 膜層的金屬含量，而實際上，此部分還包括了硅襯底表面的金屬含量，這就 導致實際檢測到的數值并不準確。

發明內容

有鑒于此，為克服現有技術的不足，本發明旨在提出一種能夠準確檢測 硅片表面氧化膜內金屬離子含量的方法，來實現晶體硅片表面氧化膜內金屬 離子全元素、超微量的測試，從而為降低整個生產過程中金屬元素雜質的引 入工藝技術提供科學的檢測數據，以滿足半導體制造期間廠商的需求。

為達到上述目的，本發明創造的技術方案是這樣實現的：

一種檢測硅片表面氧化膜內金屬離子含量的方法，所述方法是通過選取 兩片相同的測試樣片，對其中一個樣片表面做氧化處理得到表面覆蓋有氧化 膜的樣片，檢測兩個樣片表面金屬離子的含量，通過兩片樣片的數據差得到 氧化膜內金屬離子含量。

進一步的，所述氧化膜為SiO₂膜

進一步的，采用VPD法對兩個樣片表面進行前處理，再配合ICPMS法檢 測兩個樣片表面金屬離子的含量。

進一步的，對所述覆蓋有氧化膜的樣片表面進行VPD前處理的過程，包 括如下步驟：(1)將所述覆蓋有氧化膜的樣片送入全自動VPD前處理設備 的指定位置，通入O₃和HF氣霧對其進行VPD前處理，處理后等待掃描；(2) 標準掃描液掃描過經VPD前處理的所述覆蓋有氧化膜的樣片表面；(3)收 集掃描后的標準掃描液。

進一步的，對未做氧化處理的樣片表面進行VPD前處理的過程，包括如 下步驟：(1)將所述未做氧化處理的樣片送入全自動VPD前處理設備的指 定位置，通入HF氣霧對其進行VPD前處理，處理后等待掃描；(2)標準掃 描液掃描過經VPD前處理的所述未做氧化處理的樣片表面；(3)收集掃描 后的標準掃描液。

進一步的，將掃描過兩個樣片的標準掃描液分別進行ICPMS測試，得到 的兩個樣片表面金屬離子含量的數據。

進一步的，所述標準掃描液由質量百分濃度分別為0.264％的HF、 11.42％的H₂O₂及88.316％的H₂O組成。

相對于現有技術，本發明創造所述的一種檢測硅片表面氧化膜內金屬離 子含量的方法具有以下優勢：

(1)本發明所述的檢測方法中，其中一個樣片的表面做氧化處理，另 一個樣片未做，分別對兩個樣片進行表面金屬離子的檢測，覆蓋有氧化膜的 樣片的金屬含量數據包括氧化膜金屬含量數據和硅襯底表面金屬含量數據， 而由于兩個樣片選自同一批次，經過相同處理方式處理過的硅片，因此測得 的未氧化處理的樣片的金屬含量數據與經過氧化處理的樣片硅襯底表面數 據相同，將經過氧化處理的樣片得到的數據減去未經氧化處理的樣片得到的 數據即可得到氧化膜內金屬離子的含量，方法準確、有效，真正實現了氧化 膜內金屬離子全元素、超微量的精準測量，為降低整個生產過程中金屬元素 雜質的引入工藝技術提供科學的檢測數據，滿足了半導體制造期間廠商的需 求，對提高產品出廠合格率，節約半導體元器件制造商的成本起到了積極作 用。

(2)本發明所述的檢測方法采用全自動VPD前處理設備配合電感耦合 等離子體質譜儀(ICPMS)來實現對測試樣片表面金屬含量的檢測，減少了 人為因素的影響，在無污染的環境下進行高精度的檢測，提高了檢測數據的 準確度。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明創造中的實施例及實施例中 的特征可以相互組合。