[發(fā)明專利]一種硅晶體原生缺陷的檢測方法

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• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN114023667A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設計）人: 薛忠營;劉赟;魏星
• 申請（專利權）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;G01N21/88;G01N23/2251
• 代理公司: 北京磐華捷成知識產權代理有限公司 11851
• 代理人: 謝栒

本發(fā)明公開了一種硅晶體原生缺陷的檢測方法，包括：提供硅晶體，所述硅晶體具有原生缺陷；在所述硅晶體上生長外延層，所述外延層包括基于所述原生缺陷形成的一級外延缺陷；對所述外延層的表面進行刻蝕，以將所述一級外延缺陷放大形成二級外延缺陷；通過顯微鏡表征所述二級外延缺陷。根據(jù)本發(fā)明提供的硅晶體原生缺陷的檢測方法，利用外延生長將在硅晶體表面無法被探測的原生缺陷延伸至外延層表面，并對外延層的表面進行刻蝕以放大外延缺陷，從而實現(xiàn)對原生缺陷的定位、確定原生缺陷的類型和缺陷范圍。

技術領域

本發(fā)明涉及硅晶體缺陷領域，具體而言涉及一種硅晶體原生缺陷的檢測方法。

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。

單晶硅襯底上的部分原生缺陷在外延過程通過產生位錯或層錯傳播到外延層中，而這類缺陷通常在外延前是無法被表面光散射技術探測區(qū)分出的，同時這類缺陷也往往造成器件性能的降低。

因此，有必要提出一種新的硅晶體原生缺陷的檢測方法，以解決上述問題。

發(fā)明內容

在發(fā)明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發(fā)明的發(fā)明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

本發(fā)明提供了一種硅晶體原生缺陷的檢測方法，包括：

提供硅晶體，所述硅晶體具有原生缺陷；

在所述硅晶體上生長外延層，所述外延層包括基于所述原生缺陷形成的一級外延缺陷；

對所述外延層的表面進行刻蝕，以將所述一級外延缺陷放大形成二級外延缺陷；

通過顯微鏡表征所述二級外延缺陷，基于所述二級外延缺陷的表征結果確定所述原生缺陷的類型。

進一步，所述通過顯微鏡表征所述二級外延缺陷包括：通過光學顯微鏡或掃描電子顯微鏡表征所述二級外延缺陷的定位。

進一步，所述通過顯微鏡表征所述二級外延缺陷還包括：

對所述二級外延缺陷進行聚焦離子束切樣；

通過透射電子顯微鏡表征所述二級外延缺陷的切面形貌。

進一步，基于所述二級外延缺陷的表征結果確定所述原生缺陷的類型包括：基于所述二級外延缺陷的切面形貌確定所述原生缺陷的類型。

進一步，在所述硅晶體上生長外延層之后還包括：對所述外延層的表面進行光散射掃描，以確定所述原生缺陷的缺陷區(qū)間。

進一步，在所述硅晶體上生長外延層的厚度為1μm～5μm，外延溫度為900℃～1200℃，外延時間為20s～1000s。

進一步，對所述外延層的表面進行刻蝕包括氣相刻蝕，刻蝕氣體為七族氫化物，刻蝕溫度為800℃～1200℃，刻蝕時間為10min～30min。

進一步，所述原生缺陷的類型包括孔洞、氧沉淀和原生位錯缺陷。

進一步，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)和原生位錯區(qū)。

根據(jù)本發(fā)明提供的硅晶體原生缺陷的檢測方法，利用外延生長將在硅晶體表面無法被探測的原生缺陷延伸至外延層表面，并對外延層的表面進行刻蝕以放大外延缺陷，從而實現(xiàn)對原生缺陷的定位、確定原生缺陷的類型和缺陷范圍。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。