[發(fā)明專利]一種檢測半導體材料中缺陷的方法

在審

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• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113394126A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設計）人: 薛忠營;劉赟;魏星
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新昇半導體科技有限公司;中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L21/3065;H01L21/311
• 代理公司: 北京磐華捷成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11851
• 代理人: 謝栒

本申請公開了一種檢測半導體材料中缺陷的方法，所述方法包括：通過HF蝕刻液對半導體材料的表面進行清洗，以去除所述半導體材料表面的氧化層；對去除所述氧化層的所述半導體材料進行蝕刻，以顯現(xiàn)所述半導體材料中的缺陷；對蝕刻后的所述半導體材料的水平表面進行光散射掃描，以確定所述半導體材料中存在的缺陷。在所述方法中先通過HF清洗去除半導體材料表面氧化層，然后再對所述半導體材料進行蝕刻，以顯現(xiàn)半導體材料中的原生缺陷，通過所述方法可以探測到目前H₂高溫烘焙中未被顯現(xiàn)的缺陷，半導體材料的區(qū)域缺陷密度大幅提高，可以提高氣相刻蝕方法的探測精度。

技術領域

本申請涉及硅晶體缺陷領域，具體而言涉及一種檢測半導體材料中缺陷的方法。

背景技術

單晶硅是集成電路器件最重要的襯底材料，而在硅晶體生長和冷卻過程中產(chǎn)生的原生缺陷會極大地影響器件性能。缺陷的表征對研究單晶硅中的缺陷形成和控制生長無缺陷單晶硅具有重大意義。

單晶硅原生缺陷表征方法復雜多樣，在眾多表征方法中，氣相顯現(xiàn)方法具有周期短、表征缺陷類型全面和工藝簡單等優(yōu)點，因此可用于晶體中缺陷生長監(jiān)控。通常氣相顯現(xiàn)方法在刻蝕之前需要去除晶體表面的自然氧化層，一般利用高溫下(1000℃)氫氣(H₂)加熱烘焙去除氧化層。但是在加熱烘焙階段一些小尺寸的原生缺陷在高溫H₂氣氛下易被溶解，從而使得氣相顯現(xiàn)方法的準確度降低。

因此需要進行改進，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本申請?zhí)峁┝艘环N檢測半導體材料中缺陷的方法，所述方法包括：

通過HF蝕刻液對半導體材料的表面進行清洗，以去除所述半導體材料表面的氧化層；

對去除所述氧化層的所述半導體材料進行蝕刻，以顯現(xiàn)所述半導體材料中的缺陷；

對蝕刻后的所述半導體材料的水平表面進行光散射掃描，以確定所述半導體材料中存在的缺陷。

可選地，所述HF蝕刻液的濃度為0.1wt％-1wt％。

可選地，所述HF蝕刻液的濃度為0.3wt％。

可選地，所述HF蝕刻液對半導體材料的表面進行清洗的時間為5min -10min。

可選地，通過HCl氣體對去除所述氧化層的所述半導體材料進行蝕刻。

可選地，對去除所述氧化層的所述半導體材料進行蝕刻的溫度為700℃ -1000℃。

可選地，對去除所述氧化層的所述半導體材料進行蝕刻的時間為 10s-1000s。

可選地，所述半導體材料中存在的缺陷包括缺陷的類型和/或每種缺陷在水平面上存在的缺陷區(qū)間。

可選地，所述缺陷的類型包括孔洞、氧沉淀、自間隙原子聚集缺陷和錯位缺陷。

可選地，所述缺陷區(qū)間包括空位聚集區(qū)、氧化誘生層錯區(qū)、純凈空位區(qū)、純凈自間隙原子區(qū)和自間隙原子聚集區(qū)。

可選地，對蝕刻后的所述半導體材料的水平表面進行光散射掃描，以得到所述水平表面的光散射顆粒掃描圖、缺陷的光散射等效尺寸以及缺陷體密度；

根據(jù)所述水平表面的光散射顆粒掃描圖、所述光散射等效尺寸和所述缺陷體密度中的至少一種確定半導體材料中存在的缺陷。

為了解決目前存在的技術問題，本申請?zhí)峁┝艘环N檢測半導體材料中缺陷的方法，在所述方法中先通過HF清洗去除半導體材料表面氧化層，然后再對所述半導體材料進行蝕刻，以顯現(xiàn)半導體材料中的原生缺陷，通過所述方法可以探測到目前H₂高溫烘焙中未被顯現(xiàn)的缺陷，半導體材料的區(qū)域缺陷密度大幅提高，可以提高氣相刻蝕方法的探測精度。

附圖說明