原標(biāo)題：用于檢測(cè)裸硅圓片上少量金屬污染物的互補(bǔ)性測(cè)量技術(shù)

在半導(dǎo)體制造過(guò)程中，裸硅圓片上的金屬污染物對(duì)芯片的性能和可靠性有著至關(guān)重要的影響。為了準(zhǔn)確檢測(cè)這些少量金屬污染物并找出其根源，通常需要采用多種互補(bǔ)性測(cè)量技術(shù)。以下是一些常用的檢測(cè)裸硅圓片上少量金屬污染物的互補(bǔ)性測(cè)量技術(shù)：

一、全反射X射線熒光（TXRF）分析儀

• 原理：利用角度極小的X射線激勵(lì)拋光晶圓片表面，以獲得表面上的金屬污染物含量的映射圖。

• 應(yīng)用：能夠精確測(cè)量晶圓片表面的金屬污染物含量，并生成清晰的映射圖，有助于確定污染物的分布和濃度。

二、氣相分解電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（VPD-ICPMS）

• 原理：通過(guò)電離使樣品離子化，并使用質(zhì)譜儀分離離子，進(jìn)行量化分析，以檢測(cè)含量極低的金屬和幾種非金屬。

• 應(yīng)用：能夠檢測(cè)晶圓片上極低含量的金屬污染物，并確定其種類(lèi)和含量。在熱處理后，該技術(shù)可用于進(jìn)一步驗(yàn)證污染物的存在和分布。

三、表面光電壓（SPV）方法

• 原理：一種非接觸式技術(shù)，其原理是分析在表面電壓中照明引起的電荷。表面電荷和照明都可以測(cè)量表面電壓、氧化物厚度、界面陷阱密度、移動(dòng)電荷、少數(shù)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度和產(chǎn)生壽命。

• 應(yīng)用：可用于檢測(cè)晶圓片表面的金屬污染物對(duì)表面電壓和少數(shù)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度等參數(shù)的影響。在熱處理后，該技術(shù)可用于觀察污染物的擴(kuò)散和分布情況。

四、微波檢測(cè)光電導(dǎo)衰減（μ-PCD）載流子壽命測(cè)量法

• 原理：一種非接觸式方法，在芯片制造過(guò)程中，用于晶圓來(lái)料檢查、質(zhì)量控制和過(guò)程監(jiān)測(cè)。該方法用激光脈沖照射硅氧化層，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，以此表征載流子復(fù)合壽命。使用微波信號(hào)可以監(jiān)測(cè)衰減載流子的濃度瞬變。

• 應(yīng)用：可用于評(píng)估晶圓片上的金屬污染物對(duì)載流子復(fù)合壽命的影響，從而間接反映污染物的存在和分布情況。

五、動(dòng)態(tài)二次離子質(zhì)譜（DSIMS）

• 原理：可以分析材料從表面到100微米深度或更深的元素組成。該方法使用連續(xù)聚焦的一次離子束濺射樣品表面，從被濺射脫落的離子化材料中提取部分樣品，放到雙聚焦質(zhì)譜儀中，使用靜電和磁場(chǎng)根據(jù)離子的質(zhì)荷比分離離子。

• 應(yīng)用：能夠分析晶圓片從表面到深層的元素組成，包括金屬污染物的分布和深度信息。這對(duì)于確定污染物的來(lái)源和擴(kuò)散路徑具有重要意義。

六、其他技術(shù)

• KLA 2367檢查工具：用于掃描缺陷后的特征，顯示缺陷程度和映射圖，檢測(cè)尺寸限制在0.16μm以上。該缺陷檢測(cè)工具目前使用的是裸片對(duì)裸片比較方法。

• 橢偏法：一種無(wú)損測(cè)試方法，主要用于確定Bulk體區(qū)材料的光學(xué)指標(biāo)和襯底上沉積或生長(zhǎng)的薄層（小于或等于5nm）的厚度均勻性。

• 光致發(fā)光（PL）光譜技術(shù)：是研究半導(dǎo)體和半絕緣材料的本征和非本征電子結(jié)構(gòu)的技術(shù)，有助于確定雜質(zhì)含量，識(shí)別缺陷復(fù)合物，測(cè)量半導(dǎo)體的帶隙。

七、互補(bǔ)性測(cè)量的重要性

在實(shí)際應(yīng)用中，由于金屬污染物的種類(lèi)、含量和分布可能因工藝條件、設(shè)備狀態(tài)和原材料質(zhì)量等多種因素而異，因此單一測(cè)量技術(shù)往往難以全面準(zhǔn)確地反映污染情況。因此，需要采用多種互補(bǔ)性測(cè)量技術(shù)進(jìn)行綜合分析和判斷。

例如，在檢測(cè)鎳擴(kuò)散污染時(shí)，可以先使用缺陷檢測(cè)設(shè)備發(fā)現(xiàn)晶圓片上的缺陷特征，然后通過(guò)快速熱氧化（RTO）處理和SPV測(cè)量方法確定污染區(qū)域，最后使用VPD-ICPMS測(cè)量技術(shù)確定污染物的種類(lèi)和含量。在檢測(cè)鉻污染時(shí)，則可以結(jié)合TXRF、VPD-ICPMS和DSIMS等多種技術(shù)進(jìn)行分析和驗(yàn)證。

綜上所述，用于檢測(cè)裸硅圓片上少量金屬污染物的互補(bǔ)性測(cè)量技術(shù)包括TXRF、VPD-ICPMS、SPV、μ-PCD、DSIMS等多種方法。這些技術(shù)各具特點(diǎn)，相互補(bǔ)充，能夠全面準(zhǔn)確地反映晶圓片上的金屬污染情況，為半導(dǎo)體制造過(guò)程中的質(zhì)量控制和工藝改進(jìn)提供有力支持。