[发明专利]一种检测硅片表面氧化膜内金属离子含量的方法

说明书

技术领域

本发明创造属于半导体硅抛光片检测技术领域，尤其是涉及一种检测硅 片表面氧化膜内金属离子含量的方法。

背景技术

在半导体制造业中，金属杂质的存在会影响产品的性能，因此在硅片的 整个生产过程中引入硅片表面杂质元素可能使后期制作电子元器件芯片的 合格率降低。特定的污染问题可导致半导体器件不同的缺陷，例如碱金属与 碱土金属(Na,K,Ca,Mg,Ba等)污染可导致元件击穿电压的降低；过渡金 属与重金属(Fe,Cr,Ni,Cu,Mn,Pb等)污染可使元件的寿命缩短，或者 使元件工作时的暗电流增大。作为加工器件的原材料，抛光硅片表面的金属 离子将直接影响器件加工的合格率。抛光硅片包括硅衬底和覆盖有硅衬底上 的二氧化硅膜层，现有技术中一般只检测硅片表面的金属含量作为二氧化硅 膜层的金属含量，而实际上，此部分还包括了硅衬底表面的金属含量，这就 导致实际检测到的数值并不准确。

发明内容

有鉴于此，为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种能够准确检测 硅片表面氧化膜内金属离子含量的方法，来实现晶体硅片表面氧化膜内金属 离子全元素、超微量的测试，从而为降低整个生产过程中金属元素杂质的引 入工艺技术提供科学的检测数据，以满足半导体制造期间厂商的需求。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种检测硅片表面氧化膜内金属离子含量的方法，所述方法是通过选取 两片相同的测试样片，对其中一个样片表面做氧化处理得到表面覆盖有氧化 膜的样片，检测两个样片表面金属离子的含量，通过两片样片的数据差得到 氧化膜内金属离子含量。

进一步的，所述氧化膜为SiO₂膜

进一步的，采用VPD法对两个样片表面进行前处理，再配合ICPMS法检 测两个样片表面金属离子的含量。

进一步的，对所述覆盖有氧化膜的样片表面进行VPD前处理的过程，包 括如下步骤：(1)将所述覆盖有氧化膜的样片送入全自动VPD前处理设备 的指定位置，通入O₃和HF气雾对其进行VPD前处理，处理后等待扫描；(2) 标准扫描液扫描过经VPD前处理的所述覆盖有氧化膜的样片表面；(3)收 集扫描后的标准扫描液。

进一步的，对未做氧化处理的样片表面进行VPD前处理的过程，包括如 下步骤：(1)将所述未做氧化处理的样片送入全自动VPD前处理设备的指 定位置，通入HF气雾对其进行VPD前处理，处理后等待扫描；(2)标准扫 描液扫描过经VPD前处理的所述未做氧化处理的样片表面；(3)收集扫描 后的标准扫描液。

进一步的，将扫描过两个样片的标准扫描液分别进行ICPMS测试，得到 的两个样片表面金属离子含量的数据。

进一步的，所述标准扫描液由质量百分浓度分别为0.264％的HF、 11.42％的H₂O₂及88.316％的H₂O组成。

相对于现有技术，本发明创造所述的一种检测硅片表面氧化膜内金属离 子含量的方法具有以下优势：

(1)本发明所述的检测方法中，其中一个样片的表面做氧化处理，另 一个样片未做，分别对两个样片进行表面金属离子的检测，覆盖有氧化膜的 样片的金属含量数据包括氧化膜金属含量数据和硅衬底表面金属含量数据， 而由于两个样片选自同一批次，经过相同处理方式处理过的硅片，因此测得 的未氧化处理的样片的金属含量数据与经过氧化处理的样片硅衬底表面数 据相同，将经过氧化处理的样片得到的数据减去未经氧化处理的样片得到的 数据即可得到氧化膜内金属离子的含量，方法准确、有效，真正实现了氧化 膜内金属离子全元素、超微量的精准测量，为降低整个生产过程中金属元素 杂质的引入工艺技术提供科学的检测数据，满足了半导体制造期间厂商的需 求，对提高产品出厂合格率，节约半导体元器件制造商的成本起到了积极作 用。

(2)本发明所述的检测方法采用全自动VPD前处理设备配合电感耦合 等离子体质谱仪(ICPMS)来实现对测试样片表面金属含量的检测，减少了 人为因素的影响，在无污染的环境下进行高精度的检测，提高了检测数据的 准确度。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中 的特征可以相互组合。