6英寸重?fù)絊b襯底外延后表面異常解決

1、6 英寸重?fù)?Sb 襯底外延后表面異常解決摘要：6英寸Sb （銻）基板是國內(nèi)半導(dǎo)體分立器件使用的主力 材料，此材料主要供客戶外延使用 .但近期某司的基板在外延 后出現(xiàn)表面類似氣泡狀的缺陷， 此缺陷異常， 無法拋光去除 文章主要研究此外延缺陷與硅晶體的關(guān)系，通過試驗(yàn)分析此 異常缺陷出現(xiàn)的原因，找到解決的方法 .關(guān)鍵詞：基板； 外延； 氣泡狀缺陷； 外延缺陷； 硅晶體 中圖分類號(hào)：TN 304.054文獻(xiàn)標(biāo)志碼： AAbstract ：The 6 inch Sb wafer is the dominating substrate for Discrete Device used for EPI.B

2、ubbleliked defects on this kind of substrate after EPI can not be removed by polishing.Through the experimental analysis of root cause of defects ， the paper aims to examine the relationship between EPI defects and silicon crystal so as to find the possible solution.Keywords：substrate ； epitaxy ； bu

3、bbleliked defects ； EPI defects；silicon crystal0 引言目前全球6英寸（15.24 cm）以下集成電路和分立器件 生產(chǎn)線快速向中國轉(zhuǎn)移，國外主要硅片供應(yīng)商減少或停止了 6 英寸及以下硅片的生產(chǎn) .在這一市場背景下，我國半導(dǎo)體硅 材料行業(yè)實(shí)現(xiàn)了從 4 英寸到 6 英寸的產(chǎn)業(yè)升級(jí)， 6 英寸重?fù)?Sb襯底也一躍成為主力材料.此產(chǎn)品外延后的缺陷的解決， 也關(guān)系著6英寸襯底技術(shù)能力的提升.6英寸重?fù)絊b襯底， 外延厚度約50卩m，外延爐臺(tái)：LPE 2061,外延后表面出現(xiàn) 類似氣泡異常，以邊緣居多，嚴(yán)重的硅片甚至為整片出現(xiàn)氣 泡，異常比例約 10%，如圖

4、1 所示.1 問題分析1.1 異常片分析（1）確認(rèn)此外延異常是否為表面金屬沾污 .分別采用電 感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀 1 （ ICP-MS， Agilent 7500CS） 和全反射X射線熒光光譜儀（TXRF S2 PICOFOX對異常外 延片表面進(jìn)行分析 .從圖 2的檢測數(shù)據(jù)判斷， 異常外延片表面 金屬檢測均符合規(guī)范（Spec: 5X 1010 atom/cm2 ）.（2）表面異常分析（顯微鏡及腐蝕分析） .圖 3為異常 外延片經(jīng)表面顆粒儀分析的結(jié)果 .從圖 3 中可以看出， 表面泡 泡異常，均連成線狀，與表面滑移線方向一致 .異常外延片去除外延層后，經(jīng) Wright 液腐蝕 5 mi

5、n ，硅 片表面仍可見滑移線， 如圖 4 所示.此異?，F(xiàn)象在硅片邊緣處 最嚴(yán)重，越往中心異常越少；異常圖形與滑移線相似，邊緣 嚴(yán)重，往中心逐漸減少；去除外延層后，經(jīng) Wright 液腐蝕 5 min 后，在滑移線位置可發(fā)現(xiàn)有明顯的位錯(cuò) .1.2 產(chǎn)品制備流程分析圖 5 為產(chǎn)品制備流程 . 從圖 5 可見，硅片加工過程產(chǎn)生的 缺陷可于后道目檢、 顯微鏡抽檢及機(jī)檢檢出 .但查此異常批次 過程檢驗(yàn)結(jié)果，未見有異常 .2 試驗(yàn)驗(yàn)證 取異常批次、同一晶棒的頭、中、尾做不同外延溫度的 驗(yàn)證，以驗(yàn)證外延后泡泡出現(xiàn)的原因 .外延爐臺(tái)： LPE2061， 試驗(yàn)條件見表 2.(1) 外延溫度為1 090C時(shí)，條件

6、1,異常拋 光片外延后仍可見明顯泡泡異常；條件 2 和 3，未 見泡泡異常； 條件 4，晶棒尾段部分， 仍可見泡泡異常，且泡泡伴隨滑移線在硅片表面 12 點(diǎn)位置清晰可見 .如圖 7 所 示.(2) 外延溫度為1 120C時(shí)，條件1，異常拋光片外延 后仍可見明顯泡泡異常，但有些微改善；條件 2 和 3，仍未 見泡泡異常；條件 4，晶棒尾段部分，仍可見泡泡異常，且泡泡伴隨滑移線在硅片表面1 2點(diǎn)位置可見 .如圖 8所示.(3) 外延溫度為1 150 C時(shí)，條件1，異常拋光片外延 后仍可見泡泡異常，但程度明顯改善；條件 2 和 3，仍未見 泡泡異常；條件 4，晶棒尾段部分，仍可見泡泡異常，且泡 泡伴

7、隨滑移線在硅片表面 1 2點(diǎn)位置輕微可見 .如圖 9所示.3 結(jié)論 從試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，晶棒尾段在外延后容易產(chǎn)生類似 泡泡異常， 且此泡泡沿著滑移線方向產(chǎn)生.氧含量可以增強(qiáng)晶片的強(qiáng)度3，但6英寸Sb襯底，因?yàn)楸旧砭О粞鹾枯^低， 晶棒尾段氧含量更低， 整片晶片中又以邊緣為最低 .結(jié)合此次 試驗(yàn)數(shù)據(jù)看， 外延后的泡泡應(yīng)該是晶棒尾段氧含量低造成的 .參考文獻(xiàn)：1闕端麟，陳修治 .硅材料科學(xué)與技術(shù) M. 杭州：浙江大 學(xué)出版社， 2000， 402.2 Baliga B J， ed.， Epitaxial Silicon TechnologyM.Orlando ： Academic Press， 1986.3 Smith F W， Ghidini G.Reaction of oxygen with Si ( 111 ) and( 1 00