半導體晶片的金屬污染評價方法和半導體晶片的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的相互參照
[0002] 本申請主張在2013年1月24日提出申請的日本專利申請第2013-011446號的優(yōu) 先權(quán)，并在此引用上述專利申請的所有內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及一種半導體晶片的金屬污染評價方法，詳細地說，本發(fā)明涉及一種能 夠評價半導體晶片是否具有局部金屬污染的金屬污染評價方法。
[0004] 另外，本發(fā)明涉及一種半導體晶片的制造方法，基于上述方法的評價結(jié)果而實施 的質(zhì)量管理，該制造方法可提供出成品晶片。
【背景技術(shù)】
[0005] 半導體晶片的金屬污染對成品的設(shè)備特性具有惡劣影響。可引起金屬污染的工序 是晶片制造工序中的各種熱處理，例如晶片氧化、擴散、外延生長等。例如，如果Fe、Ni等重 金屬因熱處理而污染進入硅晶片中，則在帶隙中形成深電平而作為載體捕獲中心或再結(jié)合 中心運作，在設(shè)備中產(chǎn)生p-n結(jié)漏泄以及縮減壽命。因此，為了提供金屬污染少、高質(zhì)量的 半導體晶片，需要在熱處理后進行一種評價半導體晶片的金屬污染的高可靠性方法。
[0006] 與此相關(guān)聯(lián)，日本特開2009-302337號公報的所有內(nèi)容在此被引用，該公報提出 一種在熱處理工序中使用監(jiān)控污染的監(jiān)控芯片，來對半導體晶片制造工序中的熱處理工序 進行管理的方式。
[0007] 因熱處理工序而產(chǎn)生的金屬污染大致可劃分為因從熱處理環(huán)境氣體混入的金屬 雜質(zhì)而導致的金屬污染，以及因在熱處理工序之前和熱處理工序中與污染源（例如包含金 屬成分的顆粒、諸如熱處理舟、基座、三點支撐銷等晶片保持工具以及各種金屬制夾具）接 觸，通過附著在半導體晶片上的金屬雜質(zhì)而在熱處理工序中以在接觸部分附近擴散的形式 而導致的金屬污染。后者的金屬污染會以局部形式發(fā)生在接觸部分附近。
[0008] 日本特開2009-302337號公報雖然可基于壽命測量值來判斷是否具有來自熱處 理環(huán)境氣體的金屬污染，但通過該方法難以對后者的局部金屬污染做出評價。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009] 本發(fā)明一方面提供了一種用于評價熱處理后半導體晶片是否具有局部金屬污染 的措施。
[0010] 日本特開2009-302337號公報公開的壽命測量方法是一種對半導體晶片的金屬 污染的評價方法。除此之外，擴散長度測量方法也是眾所周知的。因此，基于在被預料為可 能發(fā)生局部污染的被評價的半導體晶片區(qū)域（也稱作"污染預料區(qū)域"）中的擴散長度或壽 命的測量值，來判斷是否具有局部污染。
[0011] 然而，近些年來，在作為半導體基板而被使用的晶片中，由于強化固有吸雜功能， 內(nèi)部氧析出物（BMD:BulkMicroDefect:微體缺陷）和成為成長核的微小缺陷逐步加強。 雖然半導體晶片的金屬污染減少了壽命和擴散長度的測量值，但上述BMD和微小缺陷也減 少了壽命和擴散長度的測量值。因此，如果忽視半導體晶片內(nèi)的BMD和微小缺陷的密度和 大小，僅著眼于污染預料區(qū)域的壽命和擴散長度的測量值的大小，則存在基于因金屬污染 之外的因素使測量值減小而對存在局部金屬污染做出誤判的危險。這不僅適于上述那樣金 屬污染量越多則測量值越小的分析方法，也適于諸如基于擴散長度計算金屬污染濃度分析 那樣，金屬污染量越多則測量值越大的分析方法。也就是說，使用受金屬污染之外因素的影 響的分析值難以對被評價的半導體晶片是否具有局部污染做出高可靠性地評價。
[0012] 另一方面，也可進行半導體晶片的壽命或擴散長度的映像測量，通過目視觀察所 獲得的圖像，基于是否具有低壽命區(qū)域或擴散長度小的區(qū)域來判斷是否具有局部金屬污 染。然而，該方法不能進行定量評價。
[0013] 針對上述，本發(fā)明人進行大量研宄，發(fā)現(xiàn)通過在多個分析值中檢測是否存在局部 且極端異常的值可來判斷是否具有局部金屬污染。由此設(shè)計出了本發(fā)明。
[0014] 本發(fā)明一方面涉及一種對實施熱處理后的半導體晶片的金屬污染進行評價的方 法，包括下述步驟：
[0015] 通過分析方法1或分析方法2對半導體晶片表面的多個分析部位進行分析來獲 得分析值，其中，分析方法1是指因評價對象金屬元素造成的污染量越多則用于評價的分 析值越小，分析方法2是指因評價對象金屬元素造成的污染量越多則用于評價的分析值越 大；和
[0016] 在多個分析部位中，估算出因與污染源接觸而附著在半導體晶片上的評價對象污 染金屬元素因熱處理而將要擴散的分析部位的數(shù)量P;其中：
[0017] 當通過分析方法1獲得分析值時，所有分析部位的分析值按升序排列，從最小值 數(shù)到第P個部位時的分析值Vp若小于或等于由概率分布函數(shù)規(guī)定的正常值的下限值，則做 出評價對象金屬元素導致的局部污染存在的結(jié)論，若分析值Vp超過下限值，則做出評價對 象金屬元素導致的局部污染不存在的結(jié)論；以及
[0018] 當通過分析方法2獲得分析值時，所有分析部位的分析值按升序排列，從最大值 數(shù)到第P個部位時的分析值Vp若大于或等于由概率分布函數(shù)規(guī)定的正常值的上限值，則做 出評價對象金屬元素導致的局部污染存在的結(jié)論，若分析值Vp小于上限值，則做出評價對 象金屬元素導致的局部污染不存在的結(jié)論。
[0019] 在一實施例中，概率分布函數(shù)是正態(tài)分布，
[0020] 在通過分析方法1獲得分析值的情況下，由概率分布函數(shù)規(guī)定的正常值的下限值 是Avg. -Y* 0
[0021] 其中，Avg.表示所有分析部位的分析值的平均值，〇表示標準偏差，Y為介于2~ 3范圍內(nèi)的數(shù)值，以及
[0022] 在通過分析方法2獲得分析值的情況下，由概率分布函數(shù)規(guī)定的正常值的上限值 是Avg. +Y* 〇
[0023] 其中，Avg.表示所有分析部位的分析值的平均值，〇表示標準偏差，Y為介于2~ 3范圍內(nèi)的數(shù)值。
[0024] 在一實施例中，將所有分析部位的數(shù)量設(shè)為Pall，根據(jù)通過X= (P/Pall)*100計算 出的累積頻率X%來決定Y的值。
[0025] 在一實施例中，為獲得分析值而使用的分析方法是y -P⑶法或SPV法。
[0026] 本發(fā)明的另一方面是提供了一種制造半導體晶片的方法，包括下述步驟：
[0027] 通過包括熱處理的制造工序準備出包括多個半導體晶片的晶片批次；
[0028] 從晶片批次中抽出至少一個半導體晶片作為評價用晶片；
[0029] 利用所述金屬污染評價方法對抽出的評價用晶片進行評價；以及
[0030] 將包含在同一批次內(nèi)作為評價用晶片，由上述評價判斷為無局部金屬污染的半導 體晶片作為成品晶片出廠。
[0031] 本發(fā)明能夠?qū)崽幚砗蟮陌雽w晶片因在熱處理工序之前或熱處理工序中與污 染源的接觸而是否存在局部污染進行評價。另外，通過基于評價結(jié)果進行的質(zhì)量管理，能夠 將沒有局部金屬污染或局部金屬污染極少的高質(zhì)量半導體晶片作為成品晶片出廠。
【附圖說明】
[0032] 圖1 (a)是實施例1中被測量的高污染級別組中的晶片的壽命圖。
[0033] 圖1 (b)是被測量的低污染級別組中的晶片的壽命圖。
[0034] 圖2是下述如何獲得數(shù)值P的一實例說明圖。
[0035] 圖3是實施例2中通過SPV法測量得到的兩個晶片的Fe污染濃度圖。
【具體實施方式】
[0036] 本發(fā)明一方面提供了一種對實施熱處理后的半導體晶片的金屬污染進行評價的 方法，包括