CN117825483A - 检测硅片体内铜含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种检测硅片体内铜含量的方法，所属硅片加工技术领域，包括如下操作步骤：第一步：用超纯水清洗各类容器和配置混合溶液。第二步：清洗待测硅片表面。第三步：将待测硅片置于电热板上加热。第四步：停止加热，待温度冷却至室温后，硅片表面进行萃取，萃取过程中通过氮气枪吹扫萃取液。第五步：使用ICP‑MS测试空白样品，以确认仪器状态正常，最后使用ICP‑MS测试样品溶液中的Cu含量。方便管控硅片生产和加工过程中的Cu污染，促进良率的提高。通过酸混合溶液除去样品表明的金属杂质和氧化膜，避免了不必要的金属污染引入，更真实准确的测定硅片样品体内的金属含量。
Description
技术领域
本发明涉及硅片加工技术领域，具体涉及一种检测硅片体内铜含量的方法。
背景技术
集成电路正向着集成度不断提高和器件尺寸不断缩小的方向发展，对工艺技术和原材料的要求也越来越高，硅片是集成电路制造过程中的重要原材料之一，硅片中的金属杂质对元器件良率以及集成电路性能具有显著影响，因此对硅片中各种金属杂质的管控极其重要。
过渡族金属元素普遍存在于硅片加工过程中，因此很难避免污染，Cu是典型的过渡族金属元素，其在硅片中的化学行为需要重点关注。Cu会影响器件的性能和可靠性，损害元器件的电学性能，甚至导致集成电路失效。Cu在硅中的扩散系数很大，Cu主要是在硅晶格的格点间隙移动，其需要的激活能比较小，在硅中扩散并不需要克服很大的势垒。
Cu会在单晶拉制、切片、研磨、腐蚀和抛光等各工艺加工时引入，在硅片加工过程中需要高温处理时，沾污的Cu会很容易地进入硅片内部，从而以多种方式影响材料和器件的性能。传统的测试方法主要是使用SPV检测，或者使用混酸对硅片进行溶解，并用ICP-MS检测。
传统测试方法存在以下缺点：溶解法前处理时间较长，操作步骤繁杂，操作过程中容易引入外部杂质；SPV对硅片表面的粗糙度和光泽度要求较高，而且测试时间较长。
发明内容
本发明主要解决现有技术中存在的不足，提供了一种检测硅片体内铜含量的方法，其检测硅片内部Cu含量的方法，方便管控硅片生产和加工过程中的Cu污染，促进良率的提高。通过酸混合溶液除去样品表明的金属杂质和氧化膜，避免了不必要的金属污染引入，更真实准确的测定硅片样品体内的金属含量。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种检测硅片体内铜含量的方法，包括如下操作步骤：
第一步：用超纯水清洗各类容器，其电阻率≥18MΩ.cm；并且采用超纯水、HF和H2O2配置3%HF+4%H2O的混合溶液。
自然环境下水中含有各种矿物质及金属离子，因此其可以导电。纯净的水为绝缘体避免或者减少外部杂质对测试结果的干扰，提高测试结果的准确性和可信性。
第二步：移液枪移取3%HF+4%H2O2混合溶液清洗待测硅片表面2遍，以除去硅片表面的自然氧化膜和污物。
第三步：将待测硅片置于电热板上加热，温度设置为300摄氏度，加热时间为3小时，加热板温度应均匀，避免硅片局部温差过大。
第四步：停止加热，待温度冷却至室温后，硅片表面用2ml2%HF+2%H2O2 进行萃取，萃取过程中通过氮气枪吹扫萃取液。
第五步：使用ICP-MS测试空白样品，以确认仪器状态正常，最后使用ICP-MS测试样品溶液中的Cu含量。
涉及到酸的操作必须在通风橱中进行，穿戴好防护用具。涉及到加热的操作，要避免烫伤。
作为优选，所述的移液枪移取3%HF+4%H2O2混合溶液的量为4ml。
作为优选，所述的HF溶液采用UPSSS级38～49%HF，要求金属元素≤10ppt。
作为优选，所述的H2O2溶液采用UPSSS级30～35% H2O2，最佳采用多摩化学35%H2O2。
本发明能够达到如下效果：
本发明提供了一种检测硅片体内铜含量的方法，与现有技术相比较，检测硅片内部Cu含量的方法，方便管控硅片生产和加工过程中的Cu污染，促进良率的提高。通过酸混合溶液除去样品表明的金属杂质和氧化膜，避免了不必要的金属污染引入，更真实准确的测定硅片样品体内的金属含量。
具体实施方式
下面通过实施例，对发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：一种检测硅片体内铜含量的方法，包括如下操作步骤：
第一步：用超纯水清洗各类容器，其电阻率≥18MΩ.cm；并且采用超纯水、HF和H2O2配置3%HF+4%H2O的混合溶液。HF溶液采用UPSSS级38～49%HF，要求金属元素≤10ppt。H2O2溶液采用UPSSS级30～35% H2O2，最佳采用多摩化学35% H2O2。
第二步：移液枪移取3%HF+4%H2O2混合溶液清洗待测硅片表面2遍，以除去硅片表面的自然氧化膜和污物。移液枪移取3%HF+4%H2O2混合溶液的量为4ml。
第三步：将待测硅片置于电热板上加热，温度设置为300摄氏度，加热时间为3小时，加热板温度应均匀，避免硅片局部温差过大。
第四步：停止加热，待温度冷却至室温后，硅片表面用2ml2%HF+2%H2O2 进行萃取，萃取过程中通过氮气枪吹扫萃取液。
第五步：使用ICP-MS测试空白样品，以确认仪器状态正常，最后使用ICP-MS测试样品溶液中的Cu含量。
综上所述，该检测硅片体内铜含量的方法，检测硅片内部Cu含量的方法，方便管控硅片生产和加工过程中的Cu污染，促进良率的提高。通过酸混合溶液除去样品表明的金属杂质和氧化膜，避免了不必要的金属污染引入，更真实准确的测定硅片样品体内的金属含量。对于测试硅片尺寸和种类无要求，实现大规模批量测试，作为生产加工过程的日常监控手段。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (4)
1.一种检测硅片体内铜含量的方法，其特征在于包括如下操作步骤：
第一步：用超纯水清洗各类容器，其电阻率≥18MΩ.cm；并且采用超纯水、HF和H2O2配置3%HF+4%H2O的混合溶液；
第二步：移液枪移取3%HF+4%H2O2混合溶液清洗待测硅片表面2遍，以除去硅片表面的自然氧化膜和污物；
第三步：将待测硅片置于电热板上加热，温度设置为300摄氏度，加热时间为3小时，加热板温度应均匀，避免硅片局部温差过大；
第四步：停止加热，待温度冷却至室温后，硅片表面用2ml2%HF+2%H2O2 进行萃取，萃取过程中通过氮气枪吹扫萃取液；
第五步：使用ICP-MS测试空白样品，以确认仪器状态正常，最后使用ICP-MS测试样品溶液中的Cu含量。
2.根据权利要求1所述的检测硅片体内铜含量的方法，其特征在于：所述的移液枪移取3%HF+4%H2O2混合溶液的量为4ml。
3.根据权利要求1所述的检测硅片体内铜含量的方法，其特征在于：所述的HF溶液采用UPSSS级38～49%HF，要求金属元素≤10ppt。
4.根据权利要求1所述的检测硅片体内铜含量的方法，其特征在于：所述的H2O2溶液采用UPSSS级30～35% H2O2，最佳采用多摩化学35% H2O2。
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