CN118130200A - 一种提高检测硅单晶间隙氧含量的校准设备精度的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高检测硅单晶间隙氧含量的校准设备精度的方法，具体为：将硅单晶拉制成指定尺寸的单晶棒，单晶棒的头尾氧含量范围控制为8‑16ppma；将单晶棒按照头部、中部和尾部进行切割，其中头、中、尾均切割为厚样块和两片薄样块，两片薄样块分别为厚样块的两边相邻部分；将切割后的厚样块和薄样块处理后采用常规方法加工，加工后的厚样块和薄样块分别通过单晶第一设备和洁净间第二设备进行氧含量检测并取均值，根据均值得到单晶第一设备和洁净间第二设备的校准曲线和校准系数，根据校准曲线对洁净间第二设备校准。通过相同切割方法将不同含氧量区域的晶棒切割成薄样块和厚样块，进行多次检测后提高设备之间曲线校准的精确性。
Description
技术领域
本发明属于单晶硅生产技术领域，具体涉及一种提高检测硅单晶间隙氧含量的校准设备精度的方法。
背景技术
半导体单晶硅生长采用的是直拉法，其间隙氧主要来源于石英坩埚和多晶的化学反应，氧浓度是决定硅片质量的一个重要的影响因素，氧在硅中的分凝系数约在1.25，按分凝机制以及氧含量形成机理，氧在单晶硅棒中的分布是从单晶硅棒顶部到底部逐渐减小的趋势。
半导体级轻掺硅片间隙氧含量测试采用的是傅里叶红外方法，傅里叶红外吸收(FTIR)法作为一种非破坏性、准确的间隙氧测量技术在半导体领域得到广泛应用，FTIR通过测量硅片在1107mm-1处室温下Si-O键的非对称振动红外吸收峰强度得到间隙氧含量。
目前测试轻掺间隙氧含量的设备很多，原理基本一致，本技术应用以QS300设备为例。目前标准方法测试氧含量的技术要求很高，其中一点是要求硅片的厚度为2um，表面平整光亮，实际应用测量中硅片的厚薄对测试结果影响较大。
单晶拉制的晶棒先经过金刚线进行预切割，为了避免翘曲过大，对测试造成影响，片厚切割往往在2um左右，经过表面处理后，单晶第一设备对该切割后晶锭的头尾的厚片进行测试，如氧含量测试结果合格，往后道设备加工，但是在实际生产中，客户对硅抛光片的厚度要求往往在600-700mm左右，因硅片厚度对测试间隙氧含量影响较大，可能存在晶锭头尾和最终抛光片对应批次之间氧含量存在差异。根据氧含量测试原理，薄片氧含量测试相比厚片存在不稳定情况，另随着时间的推移，洁净间第二设备测试薄片的设备往往会出现氧含量偏差，造成前后设备不一致，从而影响对氧含量的精确控制。
氧含量标准片的制作要求极高，获得需要极高的代价，使用过程中因各种原因的损坏会严重影响QS300设备的日常校准，另外标准片如果保存不当、沾污或者随时间其数值发生变化同样影响校准过程，对产品质量造成一定的影响。
发明内容
为了克服以上不足，本发明提供一种提高检测硅单晶间隙氧含量的校准设备精度的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种提高检测硅单晶间隙氧含量的校准设备精度的方法，具体步骤如下：
步骤一、将硅单晶拉制成指定尺寸的单晶棒，单晶棒的氧含量范围控制为8-16ppma；
步骤二、将步骤一中的单晶棒按照头部、中部和尾部进行切割，其中头部、中部和尾部分别切割为厚样块和两片薄样块，两片所述薄样块分别为所述厚样块的两边相邻部分；
步骤三、将切割后的厚样块和薄样块处理后采用常规方法进行加工，加工后的厚样块和薄样块分别通过单晶第一设备和洁净间第二设备进行氧含量检测并取均值，根据上述均值得到单晶第一设备和洁净间第二设备的校准曲线和校准系数，根据校准曲线对洁净间第二设备进行校准。
进一步优化，所述步骤二中单晶棒的头部、中部和尾部分别为高氧段、中氧段和低氧段。
进一步优化，所述厚样块的厚度为1.95-2.05 um，薄样块的厚度为600-800mm。
进一步优化，所述步骤三中厚样块和薄样块的处理为激光打标、激光切割样块边缘、进行双面研磨、退火、腐蚀清洗、倒角、磨片、再次腐蚀、双面抛光清洗处理后进行常规加工。
进一步优化，所述步骤三中厚样块的均值采取方法为：厚样块多次通过单晶第一设备进行氧含量检测并且取均值，且该均值为第一设备的氧含量数值；薄样块的均值采取方法为：两片薄样块分别多次通过洁净间第二设备进行氧含量检测并取均值，将两个薄片测试的均值再次取均值，且该均值为第二设备的氧含量数值。
本发明的有益效果为：
1、将单晶棒分为高氧、中氧和低氧三部分分别进行切割和含氧量的检测，与传统方法相比该检测方法可以覆盖不同的氧含量范围，即校准范围可涉及高氧和低氧，提高校准精度；
2、不同含氧量部分分别包括两个薄样块和厚样块，且薄样块是厚样块两侧紧邻部分，即在同一个位置，标准片氧含量溯源具有确定性，两个薄样块通过多次检测且取均值，从而使得前后设备之间校准结果更加精确。
附图说明
图1为单晶棒不同氧含量部分的示意图；
图2为单晶棒头部、中部、尾部的切割示意图；
图3为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，以下实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但是本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此本发明的保护范围不限于下述实施例。
一种提高检测硅单晶间隙氧含量的校准设备精度的方法，具体步骤如下：
步骤一、将硅单晶拉制成指定尺寸的单晶棒，单晶棒的头尾氧含量范围控制为8-16ppma；
步骤二、将步骤一中任意一支单晶棒按照头部、中部和尾部进行切割，单晶棒的头部、中部和尾部分别为高氧段、中氧段和低氧段，头部、中部和尾部分别切割为厚样块和两片薄样块，两片所述薄样块分别为所述厚样块的两边相邻部分，厚样块的厚度为2um，薄样块的厚度为600-800mm；
步骤三、将切割后的厚样块和薄样块进行激光打标、激光切割样块边缘、双面研磨、退火、腐蚀清洗、倒角、磨片、再次腐蚀、双面抛光清洗处理后进行常规加工，加工后的厚样块和薄样块分别通过单晶第一设备和洁净间第二设备进行氧含量检测并取均值，其中厚样块多次通过单晶第一设备进行氧含量检测并且取均值，且该均值为单晶第一设备的氧含量数值，两片薄样块分别多次通过洁净间第二设备进行氧含量检测并取均值，将两个薄片测试的均值再次取均值，且该均值为第二设备的氧含量数值，将单晶第一设备测试的氧含量数据标记为Yn，n为测试的次数，且n=1,2,3……，将洁净间第二设备测试的氧含量数据为Xn，n为测试的次数，且n=1,2,3……，高氧、中氧和低氧部分均按照上述方式检测，根据均值得到单晶第一设备和洁净间第二设备的校准曲线Y=aX+b，其中a为斜率，b为截距，根据校准曲线可以对洁净间第二设备进行校准。
表1第一、第二设备检测的氧含量
单晶第一设备和洁净间第二设备中不同氧含量的每个样块测试三次得到均值，同时第一设备和第二设备之间可以得到线性曲线，以上述数据为例，曲线为y = 1.01x +0.35，其中n值个数≥3，具体测试数据如表2所示。
表2第一、第二设备检测的氧含量的具体数据
以上显示和描述了本发明的主要特征、使用方法、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种提高检测硅单晶间隙氧含量的校准设备精度的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、将硅单晶拉制成指定尺寸的单晶棒，单晶棒的氧含量范围控制为8-16ppma；
步骤二、将步骤一中的单晶棒按照头部、中部和尾部进行切割，其中头部、中部和尾部分别切割为厚样块和两片薄样块，两片所述薄样块分别为所述厚样块的两边相邻部分；
步骤三、将切割后的厚样块和薄样块处理后采用常规方法进行加工，加工后的厚样块和薄样块分别通过单晶第一设备和洁净间第二设备进行氧含量检测并取均值，根据上述均值得到单晶第一设备和洁净间第二设备的校准曲线和校准系数，根据校准曲线对洁净间第二设备进行校准。
2.如权利要求1所述的一种提高检测硅单晶间隙氧含量的校准设备精度的方法，其特征在于，所述步骤二中单晶棒的头部、中部和尾部分别为高氧段、中氧段和低氧段。
3.如权利要求2所述的一种提高检测硅单晶间隙氧含量的校准设备精度的方法，其特征在于，所述厚样块的厚度为1.95-2.05 um，薄样块的厚度为600-800mm。
4.如权利要求1所述的一种提高检测硅单晶间隙氧含量的校准设备精度的方法，其特征在于，所述步骤三中厚样块和薄样块的处理为激光打标、激光切割样块边缘、进行双面研磨、退火、腐蚀清洗、倒角、磨片、再次腐蚀、双面抛光清洗处理后进行常规加工。
5.如权利要求1所述的一种提高检测硅单晶间隙氧含量的校准设备精度的方法，其特征在于，所述步骤三中厚样块的均值采取方法为：厚样块多次通过单晶第一设备进行氧含量检测并且取均值，且该均值为第一设备的氧含量数值；薄样块的均值采取方法为：两片薄样块分别多次通过洁净间第二设备进行氧含量检测并取均值，将两个薄片测试的均值再次取均值，且该均值为第二设备的氧含量数值。
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