CN117233242A - 一种检测再生晶圆内部Cu离子含量的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测再生晶圆内部Cu离子含量的工艺方法，本发明研究公开了一种检测再生晶圆内部Cu离子含量的工艺方法，该方法在常规的ICP‑MS金属检测方法的基础上，通过延长检测前的取样腐蚀时间，达到监控晶圆内部Cu离子含量的目的。

Description

一种检测再生晶圆内部Cu离子含量的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种检测再生晶圆内部Cu离子含量的工艺方法。

背景技术

随着半导体行业的飞速发展，硅片需求日益增长，Fab厂对于晶圆的消耗也越来越高。而12寸晶圆的单片成本价格非常高，为了节约成本，晶圆再生项目应运而生。非Cu晶圆的再生相对简单，只需控制硅片表面的面状态、颗粒以及金属情况，而含Cu晶圆的再生难度就要高很多，不仅需要对表面状态做到和非Cu片一致，还需监控降低晶圆内部的Cu离子含量。因为再生项目针对的是从客户端回收的用于监控测试的挡控硅片，通过再生后需要达到再次具备测试和稳定机台功能的目的，实现循环再生，一旦晶圆内部的Cu离子含量高于客户端要求，投入产线使用后，将会导致客户端设备甚至整条生产线被污染的严重后果。

铜是一种重要的金属材料，广泛应用于各个领域，包括建筑、电子、通信、交通等，而12寸晶圆是半导体制造中常用的基础材料，其中Cu离子的存在可能对其性能和可靠性产生重要影响，包括电迁移效应、晶圆损伤以及氧化问题。首先，电迁移效应是指Cu离子在12寸晶圆中的迁移可能导致电子迁移速率的变化，这可能导致电子在晶体中的不均匀分布，从而影响晶圆的电性能。特别是在高电流密度下，Cu离子的迁移可能导致电子迁移速率的非均匀性增加，从而影响晶圆的电子流动和电导率。而晶圆损伤是指Cu离子的存在可能导致12寸晶圆的物理损伤，当Cu离子与晶圆中的其他元素相互作用时，可能引起晶格缺陷和位错的形成，从而降低晶圆的结构完整性和可靠性。这可能导致晶圆的机械强度下降，容易发生断裂和损坏。最后， Cu离子在12寸晶圆中的存在可能导致氧化问题，Cu离子与氧气反应，形成Cu氧化物，这可能导致晶圆表面的氧化层增厚，影响晶圆的电性能和可靠性。特别是在高温环境下，Cu离子的氧化反应可能更加剧烈，导致晶圆的氧化速率增加

发明内容

本发明研究公开了一种检测再生晶圆内部Cu离子含量的工艺方法，该方法在常规的ICP-MS金属检测方法的基础上，通过延长检测前的取样腐蚀时间，达到监控晶圆内部Cu离子含量的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：。

一种检测再生晶圆内部Cu离子含量的工艺方法，其特征是：包括以下步骤，

S1、去除晶圆表面杂质污染源，

通过SP机台测量硅片表面颗粒情况，选择颗粒满足客户SPEC要求的产品进行金属检测，检测前再次进行最终洗净，确保表面无其他杂质和污染物;

S2、调整ICP-MS测量取样药液配比，

ICP-MS测量金属颗粒取样药液为HF/HNO₃的混合溶液质量比为7:3，通过该药液对硅片表面进行0.1um去除量的腐蚀后，收集腐蚀后的药液进行药液中金属含量测定;

数据收集时是将混合药液滴到硅片表面，通过转动使得药液经过晶圆表面，为了避免晃动过程中，药液经过时间短，硅片未被完全腐蚀，因此将药液浓度提高，确保药液经过晶圆表面每一处时，都及时腐蚀硅片，提高检测数据的准确性和可靠性;

S3、延长取样腐蚀时间，

由于Cu在硅片中极易扩散的特性，需要检测硅片内部一定深度位置的Cu含量，确保晶圆内部也无Cu污染，在经过客户端加工时，不会有Cu离子析出。因此，将取样的腐蚀时间延长，从原先的硅片腐蚀0.1um提高至0.3um以上，然后测量药液中的金属离子含量;

S4、产品退火验证晶圆内部Cu离子含量，

为确保腐蚀0.3um以上的数据可靠性，利用Cu在硅片中扩散的原理，模拟客户端制程，将检测合格的产品经过退火工艺。如若晶圆内部仍有Cu离子未去除干净的话，经过退火的硅片Cu会析出到晶圆表面。而此时重新检测晶圆表面的金属含量，未发现Cu离子超标情况，证明检测结果可靠。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的目的在于检测含Cu晶圆内部金属含量，确保产品流入客户端再次使用过程中，不会有Cu离子析出污染设备、产品或生产线。该工艺方法首先需确保晶圆表面的平坦度和颗粒满足客户要求，然后对晶圆表面进行彻底清洗，避免任何可能影响测量结果的杂质和污染物，然后再将硅片置于ICP-MS测试机台进行取样，对取样药液进行金属检测，确保满足客户端的金属要求。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：

一种检测再生晶圆内部Cu离子含量的工艺方法，包括以下步骤，

S1、去除晶圆表面杂质污染源，

通过SP机台测量硅片表面颗粒情况，选择颗粒满足客户SPEC要求的产品进行金属检测，检测前再次进行最终洗净，确保表面无其他杂质和污染物;

S2、调整ICP-MS测量取样药液配比，

ICP-MS测量金属颗粒取样药液为HF/HNO₃的混合溶液质量比为7:3，通过该药液对硅片表面进行0.1um去除量的腐蚀后，收集腐蚀后的药液进行药液中金属含量测定;

数据收集时是将混合药液滴到硅片表面，通过转动使得药液经过晶圆表面，为了避免晃动过程中，药液经过时间短，硅片未被完全腐蚀，因此将药液浓度提高，确保药液经过晶圆表面每一处时，都及时腐蚀硅片，提高检测数据的准确性和可靠性;

S3、延长取样腐蚀时间，

由于Cu在硅片中极易扩散的特性，需要检测硅片内部一定深度位置的Cu含量，确保晶圆内部也无Cu污染，在经过客户端加工时，不会有Cu离子析出。因此，将取样的腐蚀时间延长，从原先的硅片腐蚀0.1um提高至0.3um以上，然后测量药液中的金属离子含量;

S4、产品退火验证晶圆内部Cu离子含量，

为确保腐蚀0.3um以上的数据可靠性，利用Cu在硅片中扩散的原理，模拟客户端制程，将检测合格的产品经过退火工艺。如若晶圆内部仍有Cu离子未去除干净的话，经过退火的硅片Cu会析出到晶圆表面。而此时重新检测晶圆表面的金属含量，未发现Cu离子超标情况，证明检测结果可靠。

本项目产品针对12寸含Cu晶圆使用下线后，通过对表面薄膜去除、面状态抛光以及颗粒、金属洗净，然后利用ICP-MS机台检测晶圆金属离子的含量，尤其是Cu离子含量，确保能够达到客户端要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种检测再生晶圆内部Cu离子含量的工艺方法，其特征是：包括以下步骤，

S1、去除晶圆表面杂质污染源，

通过SP机台测量硅片表面颗粒情况，选择颗粒满足客户SPEC要求的产品进行金属检测，检测前再次进行最终洗净，确保表面无其他杂质和污染物;

S2、调整ICP-MS测量取样药液配比，

ICP-MS测量金属颗粒取样药液为HF/HNO₃的混合溶液质量比为7:3，通过该药液对硅片表面进行0.1um去除量的腐蚀后，收集腐蚀后的药液进行药液中金属含量测定;

数据收集时是将混合药液滴到硅片表面，通过转动使得药液经过晶圆表面，为了避免晃动过程中，药液经过时间短，硅片未被完全腐蚀，因此将药液浓度提高，确保药液经过晶圆表面每一处时，都及时腐蚀硅片，提高检测数据的准确性和可靠性;

S3、延长取样腐蚀时间，

由于Cu在硅片中极易扩散的特性，需要检测硅片内部一定深度位置的Cu含量，确保晶圆内部也无Cu污染，在经过客户端加工时，不会有Cu离子析出。因此，将取样的腐蚀时间延长，从原先的硅片腐蚀0.1um提高至0.3um以上，然后测量药液中的金属离子含量;

S4、产品退火验证晶圆内部Cu离子含量，

为确保腐蚀0.3um以上的数据可靠性，利用Cu在硅片中扩散的原理，模拟客户端制程，将检测合格的产品经过退火工艺。如若晶圆内部仍有Cu离子未去除干净的话，经过退火的硅片Cu会析出到晶圆表面。而此时重新检测晶圆表面的金属含量，未发现Cu离子超标情况，证明检测结果可靠。