CN109360793A - 半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法 - Google Patents

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华佑南
李兵海
李晓旻
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    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions

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Abstract

本发明公开了一种半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，包括：切割半导体晶圆制备测试样品；将所述测试样品浸泡入氢氟酸溶液中，以剥离基片上除多晶硅以外的所有材料层；使用混合酸溶液刻蚀去除基片上的多晶硅；将所述基片浸泡入“帅刻”溶液以刻划基片上的硅晶体缺陷；检查基片上的硅晶体缺陷并拍摄光学显微镜或扫描电子显微镜照片。本发明建立了一套完整的测试样品处理方法，特别是在用“帅刻”溶液刻划基片上的硅晶体缺陷之前，将硅基片上层的所有材料进行彻底地剥离，让基片处于全裸状态，再进行“帅刻”刻蚀，从而获得较好的刻蚀效果，避免由于基片上层材料剥离不干净而造成的人工缺陷假象，确保取得准确和重复性好的刻划结果。

Description

半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法。
背景技术
在半导体晶片圆盘制造中，基片上硅晶体缺陷直接影响到晶圆的产率。所以在失效分析中，失效分析工程师需要发现基片上的硅晶体缺陷并找出它的诱发原因，从而改进生产制程，以提升良率。
但在实际生产中，目前使用传统的方法是在没有去除基片上层的材料及多晶硅的基础上，直接进行刻蚀，但是该方式很难获得重复性好的刻划结果，并且还会产生一些新的缺陷，导致后续得到假的缺陷，进而影响对缺陷导因的判断。
发明内容
本发明提供一种半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，包括：切割半导体晶圆制备测试样品；将所述测试样品浸泡入氢氟酸溶液中，以剥离基片上除多晶硅以外的所有材料层；使用混合酸溶液刻蚀去除基片上的多晶硅；将所述基片浸泡入“帅刻”溶液以刻划基片上的硅晶体缺陷；检查基片上的硅晶体缺陷并拍摄光学显微镜或扫描电子显微镜照片。
作为优选，所述氢氟酸溶液的浓度为49％，测试样品在该氢氟酸溶液中的浸泡时间为10-15分钟。
作为优选，所述混合酸溶液采用硝酸溶液与缓冲氧化物刻蚀液的混合液。
作为优选，所述硝酸溶液与缓冲氧化物刻蚀液的体积比为(9～8):(1～2)，其中，所述硝酸溶液的浓度为69.5％，所述缓冲氧化物刻蚀液中的NH4和HF的体积比为7:1。
作为优选，所述多晶硅的玻璃时间为5秒～8秒。
作为优选，所述“帅刻”溶液为氢氟酸溶液与重铬酸钾水溶液的混合液。
作为优选，所述氢氟酸溶液的浓度为49％，所述重铬酸钾水溶液的浓度为0.1～0.2摩尔浓度。
作为优选，所述氢氟酸溶液的体积占比为60％-75％，所述重铬酸钾水溶液的体积占比为25％-40％。
作为优选，所述基片在“帅刻”溶液中的时间为1-3分钟。
作为优选，还包括适用扫描电子显微镜观察和测量硅晶体缺陷的形状和大小，以判断硅晶体缺陷的导因。
与现有技术相比，本发明的半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，建立了ー套完整的测试样品处理方法，特别是在用“帅刻”溶液刻划基片上的硅晶体缺陷之前，将硅基片上层的所有材料进行彻底地剥离，特别是多晶硅，让基片处于全裸状态，再进行“帅刻”刻蚀，从而获得较好的刻蚀效果，避免由于基片上层材料剥离不干净而造成的人工缺陷假象，确保取得准确和重复性好的刻划结果。
附图说明
图1为本发明中半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，本发明提供一种半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，包括：
切割半导体晶圆制备所需测试样品，一般测试样品的长宽选取为2x2厘米大小；
将所述测试样品浸泡入氢氟酸溶液中，以剥离测试样品中除基片和多晶硅层以外的所有材料层。其中，氢氟酸溶液中的氢氟酸浓度为49％，浸泡时间由测试样品上的材料层的多少和厚度决定，通常为10-15分钟。
接着，使用硝酸溶液与缓冲氧化物刻蚀液(BOE，Buffered Oxide Etch)的混合酸溶液刻蚀去除基片上的多晶硅，确保基片全裸。具体地，所述硝酸溶液与缓冲氧化物刻蚀液的体积比为9:1或者8:2，且所述硝酸溶液的浓度为69.5％，所述缓冲氧化物刻蚀液为NH4和HF的混合溶液，且NH4和HF的体积比为7:1。其中，HF为主要的蚀刻液，NH4则作为缓冲剂使用，利用NH4可以固定氢离子的浓度，使之保持一定的蚀刻率。通常，所述多晶硅的剥离时间为5秒～8秒，速度较快。
接着，将剥离掉多晶硅后的所述基片浸泡入“帅刻”溶液中，以刻划基片上的硅晶体缺陷，通常刻划硅晶体缺陷的刻蚀时间为1-3分钟，优选为2分钟。具体地，所述“帅刻”溶液用于针对基片上的缺陷进行刻蚀，其具体为氢氟酸溶液与重铬酸钾水溶液的混合液。
作为优选，所述氢氟酸溶液的浓度为49％，所述重铬酸钾水溶液的浓度为0.1～0.2摩尔浓度，优选为0.15摩尔浓度。所述氢氟酸溶液的体积占比为60％-75％，优选为67％。所述重铬酸钾水溶液的体积占比为25％-40％，优选为33％。
接着，检查基片上的硅晶体缺陷并拍摄光学显微镜照片，必要时，可以使用扫描电子显微镜观察和测量硅晶体缺陷的形状和大小，以判断硅晶体缺陷的导因。
综上，本发明的半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，建立了ー套完整的测试样品处理方法，特别是在用“帅刻”溶液刻划基片上的硅晶体缺陷之前，将硅基片上层的所有材料进行彻底地剥离，特别是多晶硅，让基片处于全裸状态，再进行“帅刻”刻蚀，从而获得较好的刻蚀效果，避免由于基片上层材料剥离不干净而造成的人工缺陷假象，确保取得准确和重复性好的刻划结果。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，其特征在于，包括：
切割半导体晶圆制备测试样品；
将所述测试样品浸泡入氢氟酸溶液中，以剥离基片上除多晶硅以外的所有材料层；
使用混合酸溶液刻蚀去除基片上的多晶硅；
将所述基片浸泡入“帅刻”溶液以刻划基片上的硅晶体缺陷；
检查基片上的硅晶体缺陷并拍摄光学显微镜或扫描电子显微镜照片。
2.如权利要求1所述的半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，其特征在于，所述氢氟酸溶液的浓度为49％，测试样品在该氢氟酸溶液中的浸泡时间为10-15分钟。
3.如权利要求1所述的半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，其特征在于，所述混合酸溶液采用硝酸溶液与缓冲氧化物刻蚀液的混合液。
4.如权利要求3所述的半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，其特征在于，所述硝酸溶液与缓冲氧化物刻蚀液的体积比为(9～8):(1～2)，其中，所述硝酸溶液的浓度为69.5％，所述缓冲氧化物刻蚀液中的NH4和HF的体积比为7:1。
5.如权利要求1或3所述的半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，其特征在于，所述多晶硅的玻璃时间为5秒～8秒。
6.如权利要求1所述的半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，其特征在于，所述“帅刻”溶液为氢氟酸溶液与重铬酸钾水溶液的混合液。
7.如权利要求6所述的半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，其特征在于，所述氢氟酸溶液的浓度为49％，所述重铬酸钾水溶液的浓度为0.1～0.2摩尔浓度。
8.如权利要求6所述的半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，其特征在于，所述氢氟酸溶液的体积占比为60％-75％，所述重铬酸钾水溶液的体积占比为25％-40％。
9.如权利要求1或6所述的半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，其特征在于，所述基片在“帅刻”溶液中的时间为1-3分钟。
10.如权利要求1所述的半导体晶圆基片上硅晶体缺陷的快速检测方法，其特征在于，还包括适用扫描电子显微镜观察和测量硅晶体缺陷的形状和大小，以判断硅晶体缺陷的导因。
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