硅单晶晶片、其制造方法以及检测缺陷的方法
【技术领域】
[0001]实施方式涉及硅单晶晶片。
[0002]实施方式涉及制造硅单晶晶片的方法。
[0003]实施方式涉及检测硅单晶晶片中缺陷的方法。
【背景技术】
[0004]硅单晶晶片被广泛地用于需要大规模集成的半导体装置中。
[0005]为了增加这种半导体装置的产率，需要硅单晶晶片具有优良的膜质量。
[0006]在通常利用丘克拉斯基晶体生长方法(下文中，称为CZ方法)来生长硅晶锭之后，通过切割该硅晶锭而得到的多个片材之一便是硅单晶晶片。
[0007]通过控制提拉速度V和温度梯度G之间的关系来使硅晶锭生长。提拉速度表示硅晶锭生长的速度。温度梯度G表示靠近晶体的固-液界面的温度。
[0008]为了得到大量的半导体装置，需要较大直径的硅单晶晶片，并且为此，需要很大直径的娃晶锭。
[0009]然而，由于硅晶锭的直径变大，所以难以控制提拉速度V/温度梯度G。因此，硅晶锭具有多种缺陷，诸如FPD、LSTD, COP等，并且由于这些缺陷，半导体的产率可能变差。
[0010]在描述这些缺陷之前，现将描述分别用于确定包含在硅单晶晶片上的被称为空位的空位-点缺陷(下文中，称为V)的夹杂物浓度和被称为间隙的间隙硅点缺陷(下文中，称为I)的夹杂物浓度的因素。
[0011]对于硅单晶晶片，富V区域表示由于硅原子缺失而产生空位密集缺陷区域。富I区域表示由于多余的硅原子而产生间隙硅密集缺陷区域。
[0012]在富V区域和富I区域存在中性区域，例如N区域。N区域中无缺失原子、无多余原子、存在极少量缺失原子或存在极少量多余原子。
[0013]当空位V硅或间隙I硅超饱和时，产生诸如FPD、LSTD、COP等上述缺陷，并且甚至存在有相当的原子偏差时，在还未超饱和时，也不会发生这些缺陷。
[0014]由空位V硅产生的点缺陷的浓度，以及由间隙I硅产生的点缺陷的浓度由提拉速度V和温度梯度G之间的关系确定。当相对于晶体的生长轴线从垂直截面上看时，在富V区域和富1-集区域之间的边界附近的环形形状(在下文中，称为OSF环)中分布有被称为氧化诱生层错(OSF)的缺陷。在例如日本公开专利2002-211093中已经详细描述了由于晶体生长而导致的缺陷。
[0015]根据日本公开专利2002-211093，N区域被再划分为空位V硅占主导的Nv区域和间隙I硅占主导的Ni区域。
[0016]当在Nv区域中进行热处理时，出现氧沉淀物(下文中，称为体微缺陷(BMD))，但是在Ni区域中，鲜少出现氧沉淀物。在该情况下，即使在Ni区域中进行热处理，仍然鲜少出现氧沉淀物，并且换句话说，BMD的密度是低的，并且存在这样的限制:当在装置加工中发生污染时，也不容易发生吸杂污染(getter pollut1n)。
【发明内容】
[0017]技术问题
[0018]实施方式提供了具有零缺陷的硅单晶晶片。
[0019]实施方式提供了制造硅单晶晶片的方法。
[0020]实施方式提供了检测硅单晶晶片中缺陷的方法，该方法能够提高检测缺陷的能力。
[0021 ] 实施方式提供了检测硅单晶晶片中缺陷的方法，该方法能够检测通常难以检测缺陷的硅单晶晶片区域中的缺陷。
[0022]实施方式提供了检测硅单晶晶片中缺陷的方法，该方法可实现零缺陷硅单晶晶片。
[0023]解决问题的方案
[0024]根据本发明的实施方式，硅单晶晶片包括被分成NiG区域和NIDP区域的IDP区域，其中，在所述IDP区域中，未检测到Cu基缺陷；在所述NiG区域中，检测到Ni基缺陷；以及在所述NIDP区域中，未检测到Ni基缺陷。
[0025]根据本发明的另一实施方式，硅单晶晶片包括具有第一提拉速度的第一区域；具有第二提拉速度的第二区域，其中，所述第二提拉速度大于所述第一提拉速度；具有第三提拉速度的第三区域，其中，所述第三提拉速度大于所述第二提拉速度。所述第二区域为检测到Ni基缺陷但未检测到Cu基缺陷的区域。
[0026]根据本发明的另一实施方式，硅单晶晶片包括在其中检测到Cu基缺陷的VDP区域；与所述VDP区域相邻的NIDP区域，并且在所述NIDP区域中，既未检测到Cu基缺陷又未检测到Ni基缺陷；以及位于所述VDP区域和所述NIDP区域之间的NiG区域，其中，所述NiG区域为未检测到Cu基缺陷但检测到Ni基缺陷的区域。
[0027]根据本发明的另一实施方式，提供了一种制造硅单晶晶片的方法，在所述硅单晶晶片中，未检测到Ni基缺陷。
[0028]根据本发明的另一实施方式，检测硅单晶晶片的方法包括:对所述硅单晶晶片进行Ni污染；进行第一热处理，从而在所述硅单晶晶片上形成金属沉淀物的核；进行第二热处理以使所述金属沉淀物的核生长；以及确定所述硅单晶晶片中的缺陷。
【附图说明】
[0029]图1为根据一种实施方式的检测硅单晶晶片中缺陷的方法的流程图；
[0030]图2示出了两步热处理；
[0031]图3示出了金属沉淀物；
[0032]图4示出了通过蚀刻形成的突起；
[0033]图5示出了随Ni污染浓度变化的雾度(haze)；
[0034]图6A示出了当使用Cu污染时，硅单晶晶片的表面状态；
[0035]图6B示出了当使用Ni污染时，硅单晶晶片的表面状态；
[0036]图7在两步热处理的最佳条件下的实验结果；
[0037]图8A至图8C示出了随氧浓度变化的Cu基缺陷的分布；
[0038]图9A至图9C示出了随氧浓度变化的Ni基缺陷的分布；
[0039]图1OA示出了通过检测Cu基缺陷在硅单晶晶片中限定的区域；
[0040]图1OB示出了通过检测Ni基缺陷在硅单晶晶片中限定的区域；
[0041]图11示出了根据一种实施方式，根据硅晶锭的生长方向的区域。
【具体实施方式】
[0042]以下将参照所附附图来描述实施方式。在附图中，为了描述的方便和清晰，各个层的厚度或尺寸被放大、省略或示意性示出。同时，每个元件的尺寸并不完全反映真实尺寸。
[0043]在描述实施方式之前，将简单描述Cu沉积。在韩国专利10-0838350中已经公开了 Cu沉积。
[0044]根据Cu沉积，在晶片的表面上形成电介质，并且有意破坏靠近晶片表面的缺陷部分上的电介质膜以使得用于Cu的电解质沉淀至该缺陷部分。因此，通过Cu沉积能够发现通常不容易发现的缺陷。也就是说，通过Cu沉积能够发现甚至通常在热处理下不容易发现的缺陷。
[0045]然而，Cu沉积仅可发现Nv区域中缺陷。也就是说，尽管Ni区域可能具有通过现有技术未发现的缺陷，该缺陷通过现有检测技术(诸如Cu沉积)也可能无法被发现。
[0046]一种实施方式提供了一种检测缺陷的新方法，该方法可检测硅单晶晶片的IDP (对应于Cu沉积中的Ni)中的缺陷。
[0047]如何检测缺陷
[0048]图1为根据一种实施方式的检测硅单晶晶片中缺陷的方法的流程图。
[0049]在该实施方式中使用的硅单晶晶片可以是从利用CZ技术生长的硅晶锭中切割的，但本发明并不限于此。
[0050]在步骤SlOl中，可利用诸如Ni溶液的金属溶液来涂覆硅单晶晶片。该涂覆技术可包括旋涂技术或浸渍技术，但本发明并不限于此。
[0051]如果Ni溶液被涂覆在硅单晶晶片上，则其可能渗透至硅单晶晶片中，并且与氧沉淀物反应或与氧沉淀物结合来形成金属沉淀物。
[0052]尽管Ni的浓度可等于或大于至少约1E13原子/cm2，但本发明并不限于此。
[0053]由于Cu未吸附的存在的细小沉淀物可通过Ni吸附，所以在检测缺陷中，Ni可更优于Cu。
[0054]例如，如果通过Ni未在硅单晶晶片中发现缺陷，则可认为与通过Cu检测方法相比，该硅单晶晶片具有较少缺陷。因此，利用根据本实施方式的检测方法能够发现更细小的