一种硅片表面处理方法与流程

本发明涉及一种硅片表面处理方法，属于硅片加工技术领域。

背景技术：

近年来，半导体用硅片使用率越来越高，用量也越来越大，硅片的尺寸也逐渐增大，到12英寸，甚至是18英寸，但是半导体集成电路中使用的硅片集成度加大，线宽减小，也就对硅片质量的要求越来越严格，硅片的质量参数主要包括表面颗粒或者缺陷、表面金属含量、体内金属(fe)含量，、少子寿命、扩散长度等参数，在生产加工硅片过程中，要严格对这些参数性能的监控和分析。

半导体晶圆厂硅片经过加工，清洗检测，表面金属满足要求，装入片盒，厂区传递或者出厂运输到外延厂家以及器件厂家。硅片表面的表面金属会影响集成电路中电学性能，表面金属包括轻金属(na、mg、al、k、ca等)，重金属(cr、mn、fe、ni、cu、zn等)，硅片在后续加工外延，或者器件过程中，表面金属含量过多会导致器件寿命降低或者器件失效，进而导致产品质量损失，造成产品成品率降低。这就需要严格控制硅片表面金属含量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种硅片表面处理方法，以快速、高效、批量的进行硅片表面处理，及时测试分析硅片表面金属的含量，达到监控硅片表面金属水平的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种硅片表面处理方法，该方法包括以下步骤：

(1)选取洁净的抛光硅片或者外延硅片；

(2)对硅片表面进行高温氧化，生长氧化膜层；

(3)使用取样液进行表面处理取样，通过对取样液进行分析测试，获得硅片表面金属含量，评估硅片表面金属沾污情况。

其中，所述氧化膜层的厚度10～5000埃。

所述取样液由质量百分比浓度为35％的双氧水和质量百分比浓度38％的氢氟酸溶液配制而成，其中双氧水的体积分数为90～98％。其中，所述双氧水和氢氟酸溶液中杂质含量小于10ppt。

本发明的优点在于：

采用本发明的硅片表面处理方法，可以快速、高效、批量的进行硅片表面处理，及时的测试分析硅片表面金属的含量，达到监控硅片表面金属水平的目的。

附图说明

图1为硅片表面处理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

如图1所示为本发明硅片表面处理方法的示意图。具体步骤为：

1、需要准备洁净的抛光片或外延片，确保表面没有大面积颗粒污染。对抛光片或外延片的表面进行高温氧化，生长氧化膜层，可根据测试需要，膜层厚度控制在10～5000埃的范围内。高温氧化的设备需要洁净，不会带来额外沾污，或者有沾污量级监控。

2、配制取样液，使用h2o2(35％)和hf(38％)溶液来配制，取样液中h2o2(35％)的体积分数在90～98％，可根据氧化膜层厚度变化调节，厚度越厚，h2o2体积分数越小。

3、吸取取样液，将其滴至氧化后硅片表面中心，使用取样机自动取样或者手动按照图1所示流程进行取样。

4、取样过程需要将液滴移动覆盖整个硅片表面，最后将液滴吸取到测试瓶中，进行表面金属测试。

实施例

本实施例以12英寸抛光硅片和外延硅片为例说明。

1、取同批次抛光片6片，取3片外延生长，后将剩余3片12英寸抛光硅片和3片12英寸外延硅片进行金属分析测试；

2、利用表面颗粒测试仪klatencorsp1测试6片12英寸硅片表面颗粒，确保表面没有大面积颗粒沾污；

3、分别将3片12英寸抛光硅片和3片12英寸外延片装入高温氧化炉中，通入高纯氧气和氩气，进行1100℃高温氧化，表面生长氧化膜1000埃。

4、配制取样液，使用tama-aa10-h2o2规格，35％h2o2(杂质含量小于10ppt)90ml，ama-aa10-hf规格，38％hf10ml。整个配制过程需要在十级环境中进行，避免外部带来沾污。

5、按照图1所示说明，使用移液枪吸取200μl化学液，滴入氧化硅片中间，进行表面处理，处理时移动痕迹不限，但需要将化学液移动接触整个硅片表面，制备表面处理化学溶液，制备完成后，回收溶液，滴定到1ml，利用icpms测试溶液中的金属量级，评估表面金属含量，结果如表1所示。

表1

通过上述测试结果，抛光片表面金属基本满足1e10atoms/cm²水平，经过高温外延后部分硅片出现金属cu和ni出现沾污状况，此两种金属通过传统的spv(表面光电压测试)无法监控，但是采用本发明的方法可以对多种金属进行测试和识别。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种硅片表面处理方法，该方法包括以下步骤：(1)选取洁净的抛光硅片或者外延硅片；(2)对硅片表面进行高温氧化，生长氧化膜层；(3)使用取样液进行表面处理取样，通过对取样液进行分析测试，获得硅片表面金属含量，评估硅片表面金属沾污情况。采用本发明的硅片表面处理方法，可以快速、高效、批量的进行硅片表面处理，及时的测试分析硅片表面金属的含量，达到监控硅片表面金属水平的目的。

技术研发人员：赵而敬;曹孜;王永涛;刘建涛;韩晨华;郑捷;张静;张建;张岩
受保护的技术使用者：有研半导体材料有限公司
技术研发日：2017.12.15
技术公布日：2019.06.25