引言 隨著半導(dǎo)體需求的增加,，特別是消費(fèi)電 子產(chǎn)品,、汽車以及日益增長的太陽能發(fā) 電行業(yè)中硅器件的使用，硅晶圓的產(chǎn)量 預(yù)計(jì)在未來幾年將出現(xiàn)高速增長,。 硅晶圓的生產(chǎn)目前采用了多種工藝,，最常見的兩種是 Float Zone（FZ）和 Czochralski （CZ）工藝。FZ 工藝可以生產(chǎn)高純度硅晶圓,，而 CZ 工藝生產(chǎn)的晶圓相對(duì)來說含有更多 的元素雜質(zhì)（特別是碳和氧）,。然而，與 FZ 工藝相比,，CZ 工藝具有一些重要優(yōu)勢(shì),，如更 好的熱應(yīng)力特性、制造速度更快,、成本更低等,。此外，氧雜質(zhì)的存在有一個(gè)好處,，可起 到吸氣劑的作用,，可以去除微量金屬雜質(zhì)。因此,，在硅晶圓制造行業(yè)中,，CZ 工藝的使用 范圍廣。 我們需要測(cè)定硅晶圓中的碳和氧雜質(zhì)水平,，避免雜質(zhì)水平過高,，導(dǎo)致電活性缺陷和產(chǎn)品 故障/報(bào)廢。根據(jù)全球標(biāo)準(zhǔn)方法,，紅外光譜提供了快速和簡易的測(cè)量方法,，用于測(cè)定這些 雜質(zhì)水平 1,2,3,4。
材料和方法 測(cè)量系統(tǒng)由配備 MappIR 晶圓支架以及安裝有自動(dòng)化 軟件的 PerkinElmer Spectrum 3™ FT-IR 紅外光譜儀組成,， 如圖 1 所示,。
該系統(tǒng)能夠在透射或反射模式下分析從 2 英寸到 8 英寸 （MappIR）或 12 英寸（Mapp300）尺寸范圍的晶圓。 自動(dòng)化軟件可實(shí)現(xiàn)在無人值守情況下自動(dòng)繪制晶圓圖 譜,，根據(jù)預(yù)先設(shè)置或用戶定義的圖譜繪制安排,，采集整 個(gè)晶圓的光譜。數(shù)據(jù)采集完成后,，根據(jù)規(guī)定的分析方法 進(jìn)行計(jì)算,。 在透射模式下采集直徑為 6 英寸的硅晶圓光譜，光譜分 辨率為 4 cm-1,，使用 32 次掃描進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,。Spectrum 3 和 MappIR 使用干燥氮?dú)膺B續(xù)吹掃,，以從光譜中去除 大氣光譜干擾。 500 微米厚 Float Zone 工藝硅晶圓的光譜如圖 2 所示,。
紅外光譜顯示在 1500 cm-1 以下存在多個(gè)硅晶格振動(dòng)的 吸收帶,。圖 3 顯示了相同的 FZ 晶圓和 CZ 晶圓在 1500 cm-1 以下光譜范圍放大的疊加光譜圖。
從光譜可以看出,，兩個(gè)晶圓的光譜之間存在差異,，特別是 CZ 光譜中 1100cm-1 附近的吸收峰。為了更清楚地查看光譜差異 并對(duì)光譜進(jìn)行計(jì)算,，標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定從待分析的 CZ 工藝樣品中 扣減高純度 FZ 參考晶圓的光譜,。這將生成如圖 4 所示的光譜 圖。
1107 和 513 cm-1 處的譜帶是由于存在間隙氧,，而 605 cm-1 處 的譜帶則是由于存在替代碳,。這些譜帶允許對(duì)光譜進(jìn)行定量分 析。具有不同氧濃度范圍的晶圓光譜如圖 5 所示,。 此計(jì)算方法允許使用一系列校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)品做線性回歸或使用標(biāo) 準(zhǔn)校準(zhǔn)因子,。以前可從 NIST 機(jī)構(gòu)獲取硅晶圓中的氧標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) 用于校準(zhǔn)工作，由于 NIST 已不銷售此系列標(biāo)樣,，此方法已不 再可行,，因此絕大多數(shù)分析都直接使用標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)因子。
可以清楚地看到,，在不同測(cè)量中,，氧的峰具有不同強(qiáng)度。計(jì) 算每個(gè)點(diǎn)的氧和碳濃度,，如表 2 所示,。
結(jié)果顯示，氧在整個(gè)晶圓上存在顯著變化,，而碳的測(cè)量結(jié)果 更加一致,。理想的晶圓應(yīng)當(dāng)在整個(gè)晶圓上具有一致的測(cè)量結(jié) 果，以避免在晶圓被切割成較小的單片時(shí)出現(xiàn)不一致,。
摘要 配備 MappIR 晶圓分析系統(tǒng)的珀金埃爾默 Spectrum 3 證明 能夠測(cè)量硅晶圓中存在的雜質(zhì)水平,，這是一個(gè)對(duì)晶圓性能非 常重要的參數(shù)?？梢酝ㄟ^使用軟件中的“宏程序"實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 化數(shù)據(jù)采集和計(jì)算,，計(jì)算方法可以根據(jù)監(jiān)管實(shí)體要求的方法 進(jìn)行定制。還可以執(zhí)行其他半導(dǎo)體應(yīng)用,，如涂層,、電介質(zhì)以 及外延膜的測(cè)量。 Spectrum 3 還可用于半導(dǎo)體行業(yè)中的原材料鑒定,，并可整合 至 Spotlight FT-IR 顯微鏡用于缺陷分析
(空格分隔,最多3個(gè),單個(gè)標(biāo)簽最多10個(gè)字符)
會(huì)員.png)
17
立即詢價(jià)
您提交后,，專屬客服將第一時(shí)間為您服務(wù)