一种检测硅衬底质量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体生产技术领域，尤其涉及一种检验硅衬底质量的方法。
【背景技术】
[0002] 在娃衬底的单晶制备过程中，外圆滚磨、定位面研磨、切片等磨削工序是金属杂质 沾污的一个重要来源，磨削过程中可能带入钠、镁、钙、铁等金属离子，其会藏在磨削产生的 损伤层和沾污层里，给后道工序带来沾污源，如单道或后道不能将其有效去除，将严重影响 硅衬底金属质量。
[0003] 硅衬底在磨削工序中产生的加工损伤层和沾污层，一般通过化学腐蚀来初步去 除。硅片化学腐蚀液通常分为酸性和碱性两种。由于碱性腐蚀液具有成本低、腐蚀过程控 制容易、环保处理相对容易等优点，因而硅衬底供应商更倾向于使用碱性腐蚀液。但是，碱 性腐蚀液的纯度比较差，同时碱腐蚀工艺为吸热反应，加工温度高，在去除加工损伤层的同 时，容易引入金属沾污，与酸腐蚀相比，其表面金属沾污浓度一般高一个数量级。另外，硅衬 底完成化学腐蚀后，需要通过化学机械抛光工艺对表面进行精细加工，化学机械抛光工艺 常用的抛光液含有碱及其它金属成分，这也会带来金属沾污，若不能有效去除这些金属沾 污势必会影响娃衬底的质量。
[0004] 业界一般通过背面吸杂工艺来改善硅衬底金属沾污问题。背面吸杂工艺包括本征 吸除和非本征吸除两类。本征吸除是指通过硅片体内产生的氧沉淀诱生位错或其它晶格缺 陷，进而吸除硅片上的杂质或缺陷。非本征吸除是指在硅片背面建立应力或背面损伤（背 损层），进而吸除硅片上的杂质或缺陷。应力可通过淀积薄膜材料如氮化硅或多晶硅产生。 背面损伤可通过机械的方法引入，如喷砂、刷洗、氩离子注入等。硅衬底的背面损伤可吸附 硅衬底加工过程中产生的部分金属沾污，在外延过程中还可吸附外延系统及外延炉基座上 的杂质沾污，在第一步氧化退火过程中可吸附炉管及石英舟的杂质沾污。考虑成本及控制 难易程度，目前国内供应商一般使用喷砂工艺在硅片背面建立损伤，其可带来稳定的背面 损伤效果，但如控制不好会带来金属沾污。也有部分供应商采用刷洗工艺在硅片背面建立 损伤，但其对工艺控制要求很高，如控制不好往往带来不稳定的背面损伤效果，导致在后续 外延、氧化、退火等工艺过程中，硅片背面的损伤不能有效吸除硅片正面的沾污，严重影响 器件质量。若背损层本身损伤效果不够不能有效吸除硅片上的杂质或缺陷，或吸附过多衬 底加工过程中带来的沾污，均会对器件加工带来隐患，如不能提早发现，将导致批量报废及 定单损失。
[0005] 目前，娃衬底厂家一般使用全反射X射线焚光光谱（TotalX-rayFluorescence， TXRF)元素分析仪来测试硅衬底中金属离子（金属沾污），但是其只能达到I.OEWatoms/cn^ 的精度，这就出现TXRF元素分析仪检测显示没有金属离子超标，但实际有金属沾污存在的 情况。尽管对于一般产品及工艺来说，I. 〇?5.OEWatoms/cn^的金属沾污影响不大，但对于 敏感的器件或制程而言，则会导致外延微缺陷、MOS短沟道漏电大、肖特级势皇针孔等问题， 严重危害器件的良率和可靠性。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种检验硅衬底质量的方法，以在硅衬底来料时提早检测硅 衬底中沾污情况。
[0007] 为了解决上述问题，本发明提供一种检测硅衬底质量的方法，包括：
[0008] 对硅衬底进行升温及降温处理；
[0009] 在所述硅衬底上生长外延层；以及
[0010] 对所述外延层进行腐蚀，并采用金相显微镜对所述硅衬底进行表面缺陷检测，通 过表面缺陷的数量判断所述硅衬底的质量。
[0011] 进一步的，采用外延炉对所述硅衬底进行升温及降温处理。更进一步的，所述外延 炉是采用射频加热方式的外延炉。
[0012] 进一步的，对硅衬底进行升温处理过程中，在10-24分钟内将硅衬底温度升至 IKKTC以上。更进一步的，所述升温处理过程具体包括：在氢气气氛中，在6-15分钟内将 硅衬底温度从l〇〇°C升至850-900°C;以及在氢气气氛中，在4-9分钟内将硅衬底温度从 850-900°C升至 1100°C以上。
[0013] 进一步的，对硅衬底进行降温处理过程中，在18-35分钟内将硅衬底温度降至 150°C以下。更进一步的，所述降温处理过程具体包括：在氢气气氛中，在6-10分钟内将硅 衬底温度降至700-850°C;以及关闭氢气充氮气，在12-25分钟内将硅衬底温度降至100°C。
[0014] 进一步的，所述升温处理之前，还包括：将放置有硅衬底的外延炉基座传入外延炉 中，充氮气将外延腔体里的空气赶出；以及保持外延腔体原来的温度，充氢气将外延腔体里 的氮气赶出。
[0015] 进一步的，采用外延炉对硅衬底进行升温及降温处理。更进一步的，所述外延炉是 采用射频加热方式的外延炉。
[0016] 进一步的，采用铬酸对所述外延层进行腐蚀。
[0017] 本发明提供一种检验硅衬底质量的方法，先对硅衬底进行升温及降温处理，当衬 底背面损伤层吸杂效果不佳或硅衬底来料存在沾污时，硅衬底背面及边沿的沾污或升降温 设备中的沾污会溢出转移到衬底正面，再在硅衬底上生长外延层，这样硅衬底上存在沾污 的位置外延生长晶格完整性将受到破坏产生外延生长缺陷，对硅衬底上的外延层进行腐蚀 时外延生长缺陷将被暴露出来，采用金相显微镜进行外延层表面缺陷检测便可判断硅衬底 的质量，不需增加昂贵的检测设备，即可在硅衬底来料时提早检测硅衬底中的金属沾污的 情况，避免敏感的器件流片批量报废，预防定单交付延迟。
【附图说明】
[0018] 参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明。为了清楚起见，图 中各个层的相对厚度以及特定区的相对尺寸并没有按比例绘制。在附图中：
[0019] 图1是本发明一实施例中检测硅衬底质量的方法的流程示意图；
[0020] 图2是本发明一实施例中娃衬底上的缺陷分布不意图；
[0021] 图3是本发明一实施例中硅衬底上的缺陷形貌示意图。
【具体实施方式】
[0022] 本申请发明人发现，在硅衬底的制作过程中可能引入各种金属沾污，这些金属沾 污的存在将严重危害器件的良率和可靠性，虽可采用背面吸杂工艺来改善硅衬底金属沾污 情况，但是背面吸杂工艺并不能完全解决