CN107810545B - 晶片以及晶片缺陷分析方法 - Google Patents

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Abstract

根据一实施例的晶片缺陷分析方法包括以下步骤:将晶片以不同温度热处理;测量所述经热处理的晶片的氧析出指数;确定使所述氧析出指数最大化的特征温度;以及取决于所述确定的特征温度,来区分所述晶片的缺陷区域的类型。

Description

晶片以及晶片缺陷分析方法
技术领域
实施例涉及晶片以及晶片缺陷分析方法。
背景技术
通常,作为制造硅晶片的方法,主要使用浮区(FZ)法或切克劳斯基(CZ)法。由于使用FZ法制成的单晶硅锭受到若干问题的困扰(诸如,难以制造大直径硅晶片和相当昂贵的工艺成本),因此使用CZ法制成单晶硅锭是普遍的。
利用这种CZ法,在将多晶硅装载到石英坩埚内部并通过石墨加热元件的加热使其熔融后,籽晶被浸入到作为由熔融获得的产物的熔融液体硅中,以导致该熔融液体硅的界面处的结晶化,然后在旋转籽晶的同时提拉该籽晶,由此完成单晶硅锭的生长。然后,生长出来的单晶硅锭经切片、蚀刻和抛光以便成形为晶片。
分析晶片的缺陷区域的常用方法包括使用金属溶液均匀地污染晶片表面的过程。然后,使用由于点缺陷在可达到氧析出的温度范围内的扩散,而每个缺陷区域的金属的吸杂程度不同的现象来区分缺陷区域。这种分析晶片的缺陷区域的常规方法的优点在于,可以在视觉上清楚地区分缺陷区域,并且易于量化缺陷区域的面积。然而,当使用这种常规方法进行晶片的缺陷区域的分析时,需要附加的污染金属的装置和蚀刻的装置,且热处理后的结果根据晶片的表面污染浓度和污染方法变化很大。此外,当工作人员使用高亮用肉眼观察缺陷区域时,可能发生错误。
当使用现有的晶体缺陷评价方法之一的Cu污染方法(或Cu Haze方法)的情况下,不能排除由于点缺陷之间的浓度差引起的局部变化,因此存在不能准确分辨缺陷区域的问题。
发明内容
技术问题
实施例提供了具有可靠区分的缺陷区域的晶片以及能够可靠区分晶片的缺陷区域的晶片缺陷分析方法。
问题的解决方案
在一个实施例中,晶片包括缺陷区域,该缺陷区域具有各自不同的特征温度,在所述特征温度下,氧析出指数被最大化,并且缺陷区域包括小空隙区域、O带区域、缺位优势无缺陷区域、过渡区域或者间质优势无缺陷区域中至少一个。
例如,氧析出指数可包括在对晶片实施热处理之前和之后的晶片中包含的氧的变化量、晶片中包含的氧析出物的密度、氧析出核的生成量、或氧析出核的生成速率中至少一个。
例如,在缺陷区域中,小空隙区域的特征温度可以是870℃以上,O带区域的特征温度可以是840℃以上并低于870℃,缺位优势无缺陷区域的特征温度可以是810℃以上并低于840℃,过渡区域的特征温度可以是800℃以上并低于810℃,并且间质优势无缺陷区域的温度可低于800℃。
例如,缺陷区域可能不包括空隙缺位缺陷区域。
在另一个实施例中,一种用于确定晶片的缺陷区域的方法包括以下步骤:(a)在不同温度下对晶片热处理,(b)测量热处理晶片的氧析出指数,(c)确定使氧析出指数最大的特征温度,以及(d)根据确定的特征温度,区分包含在晶片中的缺陷区域的类型。
例如,步骤(a)可包括(a1)通过在第一温度下对晶片进行第一时间段的热处理来在晶片中包含的缺陷区域中生成氧析出核。步骤(a)还包括(a2)通过在高于第一温度的第二温度对经热处理的晶片进行第二时间段的热处理,来将生成的氧析出核生长成氧析出物。
例如,第一温度可以是450℃以上并小于1000℃,并且第一时间段可以在从1小时到20小时的范围内。第二温度可以有最小值950℃并且第二时间段可以在从1小时到20小时的范围内。
例如,步骤(a2)可以被执行直到氧析出物达到可观察的大小。
例如,氧析出指数可包括执行步骤(a1)之前晶片中包含的氧量与在执行步骤(a2)之后晶片中包含的氧量之间的变化、氧析出物的密度、氧析出核的生成量、或氧析出核的生成速率中至少一个。
例如,步骤(b)可沿着晶片的半径方向执行。
例如,在步骤(c)中确定的特征温度可对应于最大化地生成氧析出核的温度。
例如,在步骤(c),当在第一温度范围内不能确定特征温度时,可以使用最小二乘拟合法来确定特征温度。
例如,在步骤(d),当特征温度为870℃以上时,缺陷区域的类型可以被确定为小空隙区域,当特征温度是840℃以上并低于870℃时,缺陷区域的类型可以被确定为O带区域,当特征温度是810℃以上并低于840℃时,缺陷区域的类型可以被确定为缺位优势无缺陷区域,当特征温度是800℃以上并低于810℃时,缺陷区域的类型可以被确定为过度区域,并且当特征温度低于800℃时,缺陷区域的类型可以被确定为间质优势无缺陷区域。
此外,晶片缺陷分析方法还可以包括根据确定的特征温度来确定点缺陷的浓度,并且缺陷区域可基于晶片的表面内点缺陷的分布来界定。
例如,在步骤(a),进行热处理之前的晶片可以是裸晶片。
例如,步骤(c)可包括使用氧的变化量估计特征温度。
例如,在步骤(d),缺陷区域的类型可能不包括空隙缺位缺陷区域。
例如,当氧析出物的密度被测量为氧析出指数时,激光散射法和蚀刻法可被使用。
有益效果
根据实施例的晶片和晶片缺陷分析方法,可以基于氧析出指数最大的特征温度精确地区分晶片中的缺陷区域,由此取消了常规缺陷分析方法所需的诸如金属污染的附加处理以及附加设备,并且排除了由于点缺陷之间的浓度不同引起的局部差异,并且还使区分缺陷区域类型的失败或错误的可能性最小,由此提供晶片的组合。
附图说明
图1是示意性示出当单晶硅锭生长时根据V/G的缺陷区域分布的视图。
图2是解释根据实施例的晶片缺陷分析方法的流程图。
图3是解释图2中示出的步骤110和步骤120的图表。
图4a和4b示出了不同类型的晶片。
图5是示出在第一温度范围内氧量的变化的图表。
图6是示出在第一温度范围内氧析出物的密度的图表。
图7a示出图4a中示出的晶片,并且图7b示出根据在图7a中示出的晶片的半径方向的位置的特征温度。
图8a示出图4b中示出的晶片,并且图8b示出根据在图8a中示出的晶片的半径方向的位置的特征温度。
最佳实施方式
现在将具体参考优选实施例,其示例在附图中示出。然而,可以对实施例进行各种修改,并且不限制本公开的范围。提供实施例只是为了更完整地向本领域技术人员描述本公开。
在下文中,将描述根据实施例的晶片(或衬底或单晶硅晶片)。在对根据本实施例制成的晶片描述之前,将参照图1说明当单晶硅锭生长时根据V/G的缺陷区域(或晶体缺陷区域)的分布。
图1是示意性示出当单晶硅锭生长时根据V/G的缺陷区域的分布的视图。这里,V表示单晶硅锭的提拉速度并且G表示晶体熔化界面附近的垂直温度梯度。
根据沃隆科夫的理论,当在等于或超过临界值的V/G值的生长条件下以高速提拉单晶硅锭时,单晶硅锭被生长为具有包括空隙导致的缺陷的富空位区域(或空隙缺位缺陷区域,下文称为“V区域”)。就是说,V区域是由于硅原子短缺而具有过多缺位的缺陷区域。
此外,当单晶硅锭在V/G值小于预定临界值的生长条件下被提拉时,该单晶硅锭被生长成具有O带区域,该O带区域包括氧化导致的堆垛层错(OSFs)。
此外,当单晶硅锭在V/G值进一步减小的生长条件下以低速被提拉时,该单晶硅锭被生长成具有由间隙硅凝聚产生的位错环而导致的间质(interstitial)区域(下文称为“I区域”)。就是说,I区域是缺陷区域,表征为由于硅原子过剩导致的间质硅的过度聚合。
V区域和I区域之间存在缺位主导的缺位优势无缺陷区域(在下文中称为“VDP区域”)和间质主导的间质优势无缺陷区域(在下文中称为“IDP区域”)。VDP区域和IDP区域的相同点在于没有硅原子短缺或过剩,但是不同点在于,VDP区域内过量缺位浓度占优势,而IDP区域内过量间质浓度占优势。
可能存在属于O带区域并具有微缺位缺陷例如,直接表面氧化缺陷(DSODs)的小空隙区。
此外,可能存在VDP区域和IDP区域之间的边界为基准跨越VDP区域和IDP区域的过渡区域。
根据实施例的晶片不包括在图1中示出的各种缺陷区域中的V区域。这时,根据实施例的晶片可包括除V区域以外的缺陷区域,并且缺陷区域可包括图1中示出的小空隙区域、O带区域、VDP区域、过渡区域、或IDP区域中至少一个。
包含在根据实施例的晶片中的缺陷区域具有各自的特征温度TC。在这里,特征温度TC指在晶片中生成氧析出核的热处理温度(在下文中称为“第一温度”)范围中,使氧析出指数最大化的温度。下文将参考图2详细描述特征温度TC。就是说,根据实施例的晶片中,小空隙区域的特征温度TC、O带区域的特征温度TC、VDP区域的特征温度TC、IDP区域的特征温度TC、以及过渡区域的特征温度TC可互不相同。
例如,包含在根据实施例的晶片中的各个缺陷区域的特征温度TC可具有如以下表1中示出的值。
表1
[表1]
缺陷区域 特征温度(TC)
小空隙区域 870℃≤TC
O带区域 840℃≤TC<870℃
VDP区域 810℃≤TC<840℃
过渡区域 800℃≤TC<810℃
IDP区域 TC<800℃
此外,包含在晶片中的缺陷区域的氧析出指数可包括对晶片进行热处理之前和对晶片进行热处理之后晶片中包含的氧量的变化量(或氧浓度差)ΔOi、晶片中包含的氧析出物的密度、氧析出核的生成量、或氧析出核的生成速率中至少一个。下文中将参考图2详细解释氧量的变化ΔOi。
图2是解释根据实施例的晶片缺陷分析方法100的流程图。
参考图2,根据实施例的晶片缺陷分析方法100,可按不同的温对晶片进行热处理(步骤110和步骤120)。
图3是用于解释在图2中示出的步骤110和步骤120的图表,其中横轴表示处理时间并且纵轴表示温度T。
根据实施例,晶片的热处理步骤可以只包括步骤110。在这种情况下,晶片可以在第一温度Tn进行第一时间段tn的热处理,由此在包含在晶片中的各自缺陷区域中生成(或形成)氧析出核(步骤110)。如果第一温度Tn小于450℃,那么氧原子之间的凝聚可能会不活泼。此外,如果第一温度Tn是1000℃以上,解离过程比析出更活泼,这将对诱导氧析出不利。就是说,如果第一温度Tn是1000℃以上,氧析出核的生长比形成更显著。考虑到此,第一温度Tn可以是450℃以上并低于1000℃,然而,本公开不限于此。
此外,考虑到氧原子的扩散,第一时间段tn可以是1小时以上。即使将第一时间段tn增加到20小时以上,氧析出核的生成量可能不大。由此,第一时间段tn可以在从1小时到20小时的范围内,例如,从1小时到16小时,然而,本公开不限于此。
此外,为了使各个晶片之间的偏差最小化,可以从靠近单晶硅锭的区域取出的晶片或将一片晶片以具有相同面积等分然后进行热处理。
此外,在步骤110进行热处理的晶片可以是没有经过任何处理的裸晶片。
根据另一个实施例,晶片的热处理步骤可以包括步骤110和步骤120二者。在这种情况下,对在步骤110被热处理的晶片以比第一温度Tn高的第二温度Tg进行第二时间段tg的热处理,由此将生成的氧析出核生长成氧析出物(步骤120)。例如,第二温度Tg的最小值可以是950℃,然而本公开不限于此。
根据另一个实施例,第一温度Tn可以在例如450℃至1100℃的范围内,并且第二温度Tg的最小值可以高于1100℃。
此外,第二时间tg可以是1小时以上。即使将第二时间段tg增加到20小时以上,氧析出核的生长程度可能不大。由此,第二时间段tg可以是在从1小时到20小时的范围内,例如,从1小时到16小时,然而,本公开不限于此。
此外,步骤120可以被执行直到晶片的氧析出物具有可观察的大小。就是说,第二时间段tg可以意味着晶片的氧析出物达到可观察的大小的时间段。
如上所述,通过步骤110和步骤120,晶片以互相不同的温度被热处理,由此对于每个缺陷区域诱导出氧析出指数,例如,氧析出核的生成速率(成核速率)、(或氧析出量的变化)。
在下文中,晶片的热处理被描述为包括步骤110和步骤120,然而本公开不限于此。
在步骤120之后,对经过热处理的晶片的氧析出指数进行测量(步骤130)。
根据实施例,在步骤130中测量的氧析出指数包含氧变化量ΔOi、氧析出物密度、氧析出核的生成量、或氧析出核的生成速率中的至少一个,ΔOi如基于执行步骤110之前晶片中包含的第一氧量和执行步骤120之后晶片中包含的第二氧量的以下方程1所示那样表达。
方程1
[方程1]
ΔOi=|O2-O1|
这里,O2表示第二氧量,O1表示第一氧量。
例如,作为氧析出指数,可通过激光散射法(激光散射层析缺陷(LSTD))和蚀刻法来测量氧析出物密度。
此外,步骤130可以沿着晶片的半径方向被执行,然而本公开不限于此。
在步骤130后,使氧析出指数最大化的特征温度TC被确定(S140)。例如,如果氧析出指数是氧析出核的生成量,那么在步骤140被确定的特征温度可对应于在第一温度范围内最大地生成氧析出核的温度。
详细地说明,在步骤110,在用于生成氧析出核的第一温度Tn范围内,标记(标绘)氧变化量ΔOi或/和氧析出物的密度,然后通过多种数学方法,可以将在第一温度Tn范围内使氧变化量或/和使氧析出物密度最大的第一温度Tn确定为特征温度TC。
当在第一温度Tn范围内无法确定特征温度TC时,就是说氧析出指数(诸如氧变化量或/和氧析出物密度)在特定限制条件下不能被清楚地确定时,也可以通过使用最小二乘拟合方法确定特征温度TC。
在步骤140之后,基于在步骤140确定的特征温度TC,分辨出晶片中包括的缺陷区域的类型(步骤150)。就是说,参考前述表1,可以基于特征温度TC来分辨出缺陷区域的类型。
通过在步骤140中确定的特征温度TC和金属扩散识别并观察缺陷区域之间的关系,然后将特征温度TC匹配到对应于该特征温度TC的各缺陷区域,使得代表各缺陷区域的特征温度TC可以如前述的表1被归类。
例如,当特征温度TC是870℃以上时,晶片的缺陷区域可被确定为小空隙区域,当特征温度TC是840℃以上并低于870℃时,晶片的缺陷区域可以被确定为O带区域。
此外,当特征温度TC是810℃以上并低于840℃时,缺陷区域可以被确定为VDP区域,当特征温度TC是800℃以上并低于810℃时,缺陷区域可以被确定为过渡区域。
此外,当特征温度TC低于800℃时,缺陷区域被确定为IDP区域。
下文中,为了更好地理解根据实施例的晶片和晶片缺陷区域分析方法,将描述具体试验性示例。
图4a和4b示出了不同类型的晶片。图4a示出具有比图4b的晶片高的氧浓度Oi的晶片的VDP区域,并且图4b示出具有比图4a的晶片低的氧浓度Oi的晶片的所有IDP区域、VDP区域、和O带区域。
如图4a和图4b中示出的,制备被铜(Cu)污染并通过扩散将不同类型的氧浓度和缺陷区域彼此分开的不同类型的晶片。
随后,执行步骤110,使晶片在600℃至900℃范围的第一温度Tn下进行8小时的第一时间段tn的第一次热处理,从而生成氧析出核。随后,执行步骤120,使晶片在1000℃的第二温度Tg下进行16小时的第二时间段tg的第二次热处理,从而使生成的氧析出核生长。
图5是示出第一温度Tn范围内氧量的变化量ΔOi的图,而图6是示出在第一温度Tn范围内氧析出物的密度(LSTD密度)的图。在图5和图6中,附图标记210表示VDP区域,附图标记220表示IDP区域,附图标记230表示O带区域。
随后,在第一温度Tn范围内对晶片进行第一次热处理的同时,测量如图5所示的第一温度Tn范围内的氧变化量ΔOi,并且测量如图6所示的第一温度Tn范围内的氧析出物的密度(步骤130)。
随后,如图5中示出的,将氧变化量ΔOi最大化的第一温度Tn范围内的温度确定为特征温度TC,如图6所示,将氧析出物密度达到最大化的第一温度Tn范围内的温度确定为特征温度(步骤140)。
例如,参考图5,VDP区域210的特征温度TC是826.6℃,IDP区域220的特征温度TC是790.3℃,并且O带区域的特征温度TC是843.8℃。
此外,参考图6,VDP区域210的特征温度TC是813.3℃,O带区域230的特征温度TC是778.6℃,然而,IDP区域220的特征温度TC无法被确定。像这样,当特征温度TC无法被确定时,可以使用诸如最小二乘拟合方法的数学方法确定特征温度TC。此时,可以假设使用洛伦茨函数,然而本公开不限于任何特定数学函数。
将图5中示出的第一温度Tn范围内的氧变化量ΔOi与图6中示出的第一温度Tn范围内的氧析出物密度进行的比较将如下所述。
如图5所示,可以使用氧变化量ΔOi通过最小二乘拟合方法确定VDP区域210、IDP区域220、和O带区域230各自的特征温度TC。
然而,当使用如图6中示出的氧析出物密度时,不能对IDP区域220进行拟合处理,并且其他缺陷区域(即VDP区域210和O带区域230)具有稍微低的特征温度TC。
图7a示出图4a中示出的晶片,并且图7b示出根据在图7a中示出的晶片的半径方向的位置的特征温度TC1和TC2。
图8a示出图4b中示出的晶片,并且图8b示出根据在图8a中示出的晶片的半径方向的位置的特征温度TC1和TC2。
在图7b和图8b中,特征温度TC1通过使用氧变化量ΔOi被确定,特征温度TC2通过使用氧析出物密度被确定。
图7a和图7b中的A1和A2表示晶片的检查方向,并且图7b和图8b中半径方向的位置为“0”表示晶片的中心。
图5中示出的氧变化量ΔOi指代热处理过程中消耗的氧的总量,并可以包含所有关于用于生成析出核所消耗的氧量、氧析出核生长期间消耗的氧量、和用激光散射无法观察的小尺寸的核的信息。
相反,图6中示出的氧析出物的密度可能仅包括通过激光散射在可观察范围内获得的受限信息。
为了进一步验证这个方面,如图7b和8b所示,将图7a和图8a分别沿着晶片的半径方向的测量的特征温度TC1和TC2直接进行比较。
根据比较的结果,当使用氧析出物密度估计(或确定)特征温度TC2时,如图7b中示出的,随着图7a中示出的晶片沿着晶片的半径方向A1移动,特征温度TC2将减小,而如图8b中示出的,图8a中示出的晶片的析出量可能因低氧浓度Oi而降低。如此,当根据使用氧析出物密度确定的特征温度TC2来区分晶片的缺陷区域时,可能发生除缺陷区域以外的副作用。
另一方面,与使用氧析出物密度估计特征温度TC2的情况相比,当使用氧变化量ΔOi估计特征温度TC1时,可以没有前述副作用地获得纯正的缺陷区域相关的信息。就是说,可以知道,关于包括O带区域的图8a中示出的晶片的边缘的图8b中示出的特征温度TC1比关于包括VDP区域的图7a中示出的晶片的边缘的图7b中示出的特征温度TC1高。
结果,比起使用氧析出物密度确定特征温度TC2,当使用氧变化量ΔOi确定的特征温度TC1来区分缺陷区域时,可以更具有一贯性地区分缺陷区域。
前述表1中示出的每个缺陷区域的特征温度TC1可以如下获得。
在图7a中示出的晶片的情况下,如图7b中示出的,半径位置是100mm的点可能受IDP区域的影响,在这个位置推导出的特征温度TC1可以与图8a中示出的晶片的最低特征温度TC1相似。使用此,VDP区域的特征温度TC可以被确定。
此外,可考虑被铜污染的晶片中确定的IDP区域相对浅,来确定IDP区域的特征温度TC。
此外,如图8a中示出的晶片的边缘形成的O带区域中可以观察到比图7a中示出的晶片更高的特征温度TC,考虑到此,可以确定O带区域的特征温度TC。
此外,尽管未示出,但是根据在步骤140确定的特征温度TC,可以确定晶片具有的点缺陷的浓度。在这里,晶片的缺陷区域可以基于晶片的表面内的点缺陷的分布被定义。
通常,晶片包括在晶体生长过程中从石英坩埚引入的氧原子,且这些氧原子可以通过后续热过程变为氧析出物。这些氧析出物可以用作通过吸收晶片块内的金属污染物来防止诸如漏电流的器件故障的元素。然而,由于氧析出物存在于器件的活性区域中,所以氧析出物本身可能成为器件失效的原因。因此,在制造高性能、高成品率的集成器件时,必须考虑晶片中的氧析出现象。
硅晶片中氧析出的程度与晶片表面的点缺陷的类型和浓度以及初始存在于晶片中的氧量(初始Oi)密切相关。就是说,当存在缺位缺陷时,由于氧析出物的自由能降低,氧析出的程度可能增加,而当存在自间隙缺陷时,氧析出的程度可能降低。
甚至当晶片不包括V区域时,晶片的表面内氧量的偏差不大(例如在1ppma内),但是点缺陷的分布偏差可能会大。因此,即使在氧浓度均匀的情况下,晶片表面的氧析出度的偏差也会大幅度地发生。因此,为了保证适当的程度的氧析出的晶片产品,必须基于表面内的点缺陷的分布界定缺陷区域。
根据实施例的晶片缺陷分析方法,因为在各温度下根据晶片内点缺陷的种类以及浓度,氧析出核生成程度不同,氧析出指数(例如,使氧析出核的生成速度最大化的特征温度TC)随着点缺陷的分布而不同,可以使用这样的现象区分晶片中的缺陷区域的类型。
包含在晶片中的某个缺陷区域的特征温度可以具有以下含义。
在生成新的氧析出核的方面,对于产生氧析出核所需的驱动力,即氧过饱和,对于相对困难地发生析出的缺陷区域来说需要较大的驱动力,为此,第一和第二温度Tn和Tg应该更低。
在已经产生的氧析出物的稳定性方面,在难以发生氧析出物的缺陷区域中产生的氧析出物的热稳定性低,因此在高温热处理中全部溶解的可能性很高。
考虑到上述两个方面,由于特征温度TC较高,在缺陷区域相对容易发生氧析出,而特征温度较低时,在缺陷区域中相对难发生氧析出。实际在O带区域、VDP区域和IDP区域依次出现更大程度的氧析出。因此,根据实施例的晶片缺陷分析方法是使用特征温度TC区分缺陷区域。
根据上述实施例的晶片缺陷分析方法可以通过使用特征温度TC区分晶片的缺陷区域。因此,不需要诸如反应性离子蚀刻(RIE)以及传统的金属污染或热处理的的附加的工艺,并且可以可靠第区分晶片的缺陷区域并保证产品,由此提高晶片的可靠性。
尽管已参照多个说明性实施例描述了诸实施例,但是应理解,本领域技术人员可以设计众多其他修改和实施例且其将落在本发明的原理的固有方面内。例如,在实施例的具体组成元件中可以进行各种变化和修改。另外,应理解,与所属变化和修改有关的差异落入所附权利要求限定的本公开的精神和范围内。
用于实施例的形态
本发明的实施方式在上述“最佳实施方式”中充分说明。
工业实用性
根据实施例的晶片以及晶片缺陷分析方法可以用于生成外延晶片。

Claims (18)

1.一种晶片,包括缺陷区域,所述缺陷区域具有各自不同的特征温度,在所述特征温度下,氧析出指数被最大化,
其中,所述缺陷区域包括小空隙区域、O带区域、缺位优势无缺陷区域、过渡区域或者间质优势无缺陷区域中至少一个,
其中,所述氧析出指数包括在对所述晶片实施热处理之前和之后的所述晶片中包含的氧的变化量、所述晶片中包含的氧析出物的密度、氧析出核的生成量、或所述氧析出核的生成速率中至少一个,并且
其中,在所述缺陷区域中,
所述小空隙区域的特征温度是870℃以上,
所述O带区域的特征温度是840℃以上并低于870℃,
所述缺位优势无缺陷区域的特征温度是810℃以上并低于840℃,
所述过渡区域的特征温度是800℃以上并低于810℃,并且
所述间质优势无缺陷区域的特征温度低于800℃。
2.根据权利要求1所述的晶片,其中,所述缺陷区域中不包括空隙缺位缺陷区域。
3.一种用于确定晶片的缺陷区域的方法,所述方法包括:
(a)对所述晶片以不同温度进行热处理;
(b)测量对应于在步骤(a)中被热处理的所述晶片的经热处理的晶片的氧析出指数;
(c)确定使所述氧析出指数最大化的特征温度;以及
(d)根据所述确定的特征温度,来分辨所述晶片中的所述缺陷区域的类型。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,步骤(a)包括:
(a1)通过在第一温度下对所述晶片进行第一时间段的热处理来在所述晶片中包含的每个所述缺陷区域中生成氧析出核。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,步骤(a)还包括:
(a2)对所述经热处理的晶片以第二温度进行第二时间段的热处理,使所述生成的氧析出核生长成氧析出物,所述第二温度高于所述第一温度。
6.根据权利要求4所述的方法,其中,所述第一温度是450℃以上并低于1000℃,所述第一时间段是在1小时至20小时范围内。
7.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第二温度的最小值是950℃,所述第二时间段是在1小时至20小时范围内。
8.根据权利要求5所述的方法,其中,步骤(a2)被执行直到所述氧析出物达到可观察大小。
9.根据权利要求5所述的方法,其中,所述氧析出指数包括执行步骤(a1)之前所述晶片中包含的氧量与在执行步骤(a2)之后所述晶片中包含的氧量之间的变化量、所述氧析出物的密度、所述氧析出核的生成量、或所述氧析出核的生成速率中至少一个。
10.根据权利要求3所述的方法,其中,所述步骤(b)沿着所述晶片的半径方向执行。
11.根据权利要求4所述的方法,其中,在所述步骤(c)中确定的所述特征温度对应于最大化地生成所述氧析出核的温度。
12.根据权利要求4所述的方法,其中,在所述步骤(c),在所述第一温度范围内不能确定所述特征温度时,使用最小二乘拟合法来确定所述特征温度。
13.根据权利要求3所述的方法,其中,在所述步骤(d)中:
当所述特征温度是870℃以上时,所述缺陷区域的所述类型被确定为小空隙区域,
当所述特征温度是840℃以上并低于870℃时,所述缺陷区域的所述类型被确定为O带区域,
当所述特征温度是810℃以上并低于840℃时,所述缺陷区域的所述类型被确定为缺位优势无缺陷区域,
当所述特征温度是800℃以上并低于810℃时,所述缺陷区域的所述类型被确定为过渡区域,以及
当所述特征温度低于800℃时,所述缺陷区域的所述类型被确定为间质优势无缺陷区域。
14.如权利要求3至13中任一项所述的方法,还包括:
根据所述确定的特征温度,来确定包含在所述晶片中的点缺陷的浓度,
其中,所述缺陷区域基于所述晶片的表面中的所述点缺陷的分布来确定。
15.根据权利要求3至13中任一项所述的方法,其中,在步骤(a)中,所述晶片在进行热处理之前是裸晶片。
16.根据权利要求3至13中任一项所述的方法,其中,步骤(c)包括使用氧变化量估计所述特征温度。
17.根据权利要求3至13中任一项所述的方法,其中在步骤(d)中确定的所述缺陷区域中不包括空隙缺位缺陷区域。
18.根据权利要求9中所述的方法,其中,将所述氧析出密度测定为所述氧析出指数时,使用激光散射法和蚀刻法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6569613B2 (ja) * 2016-07-11 2019-09-04 株式会社Sumco シリコンウェーハの評価方法及び製造方法
KR102037748B1 (ko) * 2017-12-06 2019-11-29 에스케이실트론 주식회사 웨이퍼의 결함 영역을 평가하는 방법
KR102060085B1 (ko) * 2018-08-20 2019-12-27 에스케이실트론 주식회사 웨이퍼의 결함 영역을 평가하는 방법
CN111380830A (zh) * 2020-04-30 2020-07-07 西安奕斯伟硅片技术有限公司 一种单晶晶圆缺陷类型及分布区域的检测方法
CN113109363B (zh) * 2021-03-10 2022-09-20 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种表征硅晶体中缺陷的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08111444A (ja) * 1994-10-11 1996-04-30 Kawasaki Steel Corp 半導体基板用シリコンウェハの原子空孔分布評価法
US6337219B1 (en) * 1998-02-04 2002-01-08 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Method of producing silicon single and single crystal silicon wafer
CN1345986A (zh) * 2000-09-29 2002-04-24 三星电子株式会社 具有受控缺陷分布的硅晶片、其制法及丘克拉斯基提拉机
US6544490B1 (en) * 1999-11-12 2003-04-08 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Silicon wafer and production method thereof and evaluation method for silicon wafer
KR20030040952A (ko) * 2001-11-17 2003-05-23 주식회사 실트론 산소적층결함 영역을 측정하는 방법
CN1689148A (zh) * 2002-10-08 2005-10-26 信越半导体株式会社 退火晶片及退火晶片的制造方法
CN105247113A (zh) * 2013-05-21 2016-01-13 Lg矽得荣株式会社 用于半导体的单晶硅锭和晶片

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100378184B1 (ko) 1999-11-13 2003-03-29 삼성전자주식회사 제어된 결함 분포를 갖는 실리콘 웨이퍼, 그의 제조공정및 단결정 실리콘 잉곳의 제조를 위한 초크랄스키 풀러
JP4082394B2 (ja) 2004-07-12 2008-04-30 信越半導体株式会社 シリコンウエーハの評価方法
JP5515406B2 (ja) 2009-05-15 2014-06-11 株式会社Sumco シリコンウェーハおよびその製造方法
FR2977974B1 (fr) 2011-07-13 2014-03-07 Soitec Silicon On Insulator Procede de mesure de defauts dans un substrat de silicium
US20130192303A1 (en) 2012-01-27 2013-08-01 Memc Qualitative crystal defect evaluation method
US9634098B2 (en) * 2013-06-11 2017-04-25 SunEdison Semiconductor Ltd. (UEN201334164H) Oxygen precipitation in heavily doped silicon wafers sliced from ingots grown by the Czochralski method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08111444A (ja) * 1994-10-11 1996-04-30 Kawasaki Steel Corp 半導体基板用シリコンウェハの原子空孔分布評価法
US6337219B1 (en) * 1998-02-04 2002-01-08 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Method of producing silicon single and single crystal silicon wafer
US6544490B1 (en) * 1999-11-12 2003-04-08 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Silicon wafer and production method thereof and evaluation method for silicon wafer
CN1345986A (zh) * 2000-09-29 2002-04-24 三星电子株式会社 具有受控缺陷分布的硅晶片、其制法及丘克拉斯基提拉机
KR20030040952A (ko) * 2001-11-17 2003-05-23 주식회사 실트론 산소적층결함 영역을 측정하는 방법
CN1689148A (zh) * 2002-10-08 2005-10-26 信越半导体株式会社 退火晶片及退火晶片的制造方法
CN105247113A (zh) * 2013-05-21 2016-01-13 Lg矽得荣株式会社 用于半导体的单晶硅锭和晶片

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