[发明专利]用于监视在晶片处理期间赋给半导体晶片的污染物的量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定或监视在处理期间赋给半导体晶片的金属污染物的量的方法，特别地，涉及用于监视通过对绝缘体上硅结构实施半导体工艺，在该结构中沉淀金属污染物并描绘（delineate）金属污染物来监视在诸如抛光、清洁、氧化物剥离等等的晶片处理操作期间赋予的金属污染物的量。

背景技术

半导体晶片中的金属污染物是有害的，这是由于污染物会导致所产生的集成电路的产率损失。鉴于朝向更小器件、具有更快速操作速度和更低制造成本的器件的趋势，金属污染物日益成为关注点。在包括晶片抛光、清洁、接合强度增强热处理、外延、氧化物剥离、等离子体激活、湿法化学蚀刻、气相化学蚀刻、高温退火、离子注入、氧化等等的众多处理步骤中，金属污染物会被引入到半导体晶片中。

用于表征表面金属污染物的当前方法涉及使晶片与诸如水或含水HF的提取流体（extraction fluid）接触。典型地，使流体滴与晶片表面接触。在接触期间，金属溶解到提取流体中。可以通过适当的方式，例如，其中使用等离子体来产生可被质谱仪检测到的离子的感应耦合等离子质量谱（ICP-MS），来分析流体。该检测方法的限制在于，其通常不能检测浓度小于10⁸原子/cm²的污染物。此外，常规表面金属检测方法不能提供关于在晶片表面上的污染物的空间分布信息。体金属检测方法（例如，体硅浸提（digestion）加ICP-MS和SIMS深度分布方法）的特征同样在于低灵敏度。

对于用于表征在包括例如抛光、清洁、蚀刻等等的各种晶片制造步骤期间引起的金属污染物的方法以及用于检测低于10⁸原子/cm²的污染物和/或能够提供关于晶片表面上的污染物的空间分布信息的方法存在持续的需求。

发明内容

本公开的一个方面涉及一种用于确定或监视在工艺中金属污染物的量的方法。将绝缘体上硅结构暴露到处理步骤。所述绝缘体上硅结构包括处理晶片（handle wafer）、硅层以及在所述处理晶片与所述硅层之间的介电层。所述结构具有在所述硅层上的前表面。所述处理步骤将金属污染物赋给所述硅层。对所述绝缘体上硅结构进行热退火以使所述硅层中的金属污染物溶解。对所述绝缘体上硅结构进行冷却以在所述硅层中形成金属沉淀物。在所述硅层中描绘所述金属沉淀物。

本公开的另一方面涉及一种用于检测具有前表面的半导体晶片中的金属沉淀物的方法。使所述晶片与HF水溶液接触以在位于所述晶片的所述前表面处的金属沉淀物的位置处或附近在所述晶片的所述前表面上产生坑、孔和/或腔。检查所述晶片的所述前表面是否有坑、孔和/或腔的存在。

本公开的又一方面涉及一种用于监视在半导体工艺期间赋给晶片的金属污染物的量的方法。将至少一个绝缘体上硅结构暴露到所述半导体工艺。所述绝缘体上硅结构包括处理晶片、硅层以及在所述处理晶片与所述硅层之间的介电层。评估所述绝缘体上硅结构的金属污染指示物（indicator），并验证（verify）赋给半导体晶片的金属污染物的量是否可接受。

存在关于本公开的上述方面描述的特征的各种细化。其他的特征同样可以并入到本公开的上述方面中。这些细化和附加特征可以单独存在或组合地存在。例如，下面关于本公开的任一示例性实施例讨论的各种特征可单独地或以任意组合并入到本公开的任一上述方面中。

附图说明

图1为根据本公开的实施例的适合使用的SOI结构；

图2为具有在硅层中的沉淀物的SOI结构；

图3为具有在蚀刻之后形成的孔或坑的SOI结构；

图4为具有在进一步的蚀刻之后的掏蚀的（undercut）沉淀物的SOI结构；

图5为具有在介电层的蚀刻之后形成的腔或凹陷（divot）的SOI结构；

图6为根据实例1的在受污染的晶片清洁浴液（bath）中浸泡后的SOI结构的缺陷图；以及

图7为根据实例1的在清洁的晶片清洁浴液中浸泡后的SOI结构的缺陷图。

在所有附图中，相应的参考标号指示相应的部分。

具体实施方式