專利名稱：硅晶片的評價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅晶片的評價(jià)方法，具體上是涉及一種方法，是通過先
在硅晶片上制造金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS(Metal Oxide Semiconductor))電容 器，并測定該氧化膜(絕緣膜)的絕緣破壞特性，來評價(jià)硅晶片。
背景技術(shù)：
柵極氧化層完整性(GOI(Gate Oxide Integrity))評價(jià)，作為以硅為首的半導(dǎo) 體晶片的評價(jià)方法，是非常有效的(例如參照M.Tamatsuka等人，"Medium Field Breakdown Origin on Metal Oxide Semiconductor Capacitor Containing Grown-in Czochralski Silicon Crystal Defects;源自含有切克勞斯基法成長硅 晶缺陷的金屬氧化物半導(dǎo)體電容器的中電場擊穿"，Jpn. J. Appl. Phys.,第 37巻(1998年)，第1236-1239頁)，而被廣泛地使用。依照本方法，能夠非常 高敏感度地檢測出因硅晶片中的晶體原生顆粒缺陷(COP(Crystal Originated Particles))或金屬污染所造成的影響。
該柵極氧化層完整性(GOI)評價(jià)是例如先將硅晶片表面氧化，形成硅氧 化膜(柵極氧化膜)來作為絕緣膜，并在其上面形成多晶硅膜等電極，來制造 具有金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體電容器后，對電極施 加電應(yīng)力來使柵極氧化膜破壞，并根據(jù)該絕緣破壞電場強(qiáng)度來評價(jià)硅晶片的 品質(zhì)。
例如，COP等的缺陷若存在于硅晶片的主表面時(shí)，在硅晶片的主表面形 成氧化膜時(shí)，在COP的空穴部內(nèi)壁也會形成硅氧化膜。該COP的內(nèi)壁氧化 膜，在八面體結(jié)構(gòu)的角部分(corner部分)，其氧化膜厚度變薄。因此，通過 對隨后在氧化膜上所形成的電極施加電場，因?yàn)殡姂?yīng)力會集中在該氧化膜厚 度變薄的部分，所以被認(rèn)為即便施加低電場強(qiáng)度也會產(chǎn)生擊穿。因此，利用 此種現(xiàn)象能夠檢測在硅晶片所存在的COP等，來進(jìn)行評價(jià)硅晶片的品質(zhì)。
上述電應(yīng)力的施加，能夠通過零時(shí)介電擊穿(TZDB(Time Zero DielectricBreakdown))法或時(shí)間相依介電擊穿(TDDB(Time Dependence Dielectric Breakdown))法來進(jìn)行。
TZDB法時(shí)，是一邊使電場強(qiáng)度在0 15MV/cm左右階段狀地變化，一 邊監(jiān)控流至MOS電容器的電流值，測定當(dāng)MOS電容器的柵極氧化膜被破壞 時(shí)，也即擊穿時(shí)的電場強(qiáng)度。將該絕緣破壞電場強(qiáng)度在規(guī)定值以上，例如 8MV/cm以上的絕緣膜，評價(jià)為良好，未達(dá)到該值時(shí)為不良，并基于相對于 已施加電壓過的MOS電容器總數(shù)，良好的MOS電容器數(shù)目的比率，來評價(jià) 絕緣膜的品質(zhì)。
另一方面，TDDB法是連續(xù)地對絕緣膜繼續(xù)施加一定的電應(yīng)力至絕緣破 壞，依據(jù)所需要的時(shí)間來評價(jià)絕緣膜耐用期限(絕緣膜壽命)。例如施加一定 電流的TDDB法時(shí)，連續(xù)地對絕緣膜繼續(xù)施加一定的電流，并以規(guī)定時(shí)間間 隔檢測電場強(qiáng)度求取經(jīng)時(shí)變化，來評價(jià)達(dá)到絕緣破壞為止的時(shí)間。
又，除了此等TDDB法或TZDB法以外，也有能夠測定硅晶片的缺陷的 其他方法，可舉出例如直接表面氧化層缺陷(DSOD(Direct Surface Oxide Defect))法這樣的測定方法。
敘述該方法時(shí)，首先，例如在要進(jìn)行評價(jià)的硅晶片上成長薄氧化膜(25-50 納米)，并在已溶解Cu離子而成的醇(alcohol)中施加電荷。如此進(jìn)行時(shí)，含 有缺陷的氧化膜會被破壞，且利用在該破壞位置的附近，醇中的012+離子與 電子鍵結(jié)而成為金屬銅析出，能夠特定較弱氧化膜的位置。
該方法也能夠檢測微小尺寸的缺陷(大小10-20納米)，而且，即便要進(jìn) 行評價(jià)的硅晶片中的缺陷密度極低，也能夠高精確度地檢測缺陷。
在這些評價(jià)方法之中，以改善TDDB特性、TZDB特性作為目的，已能 夠制造出通常結(jié)晶、徐冷結(jié)晶、高速成長結(jié)晶、無缺陷結(jié)晶(N區(qū)域結(jié)晶)及 摻雜氮的結(jié)晶等的各種結(jié)晶。
特別是N區(qū)域，是在空位較多(V-rich)區(qū)域及自填隙較多(I-rich)區(qū)域的中 間的氧化感應(yīng)疊層缺陷(OSF)區(qū)域的外側(cè)，沒有存在起因于空穴的流體圖案 缺陷(FPD)、激光散射X光斷層攝影缺陷(LSTD)、晶體原生顆粒缺陷(COP)， 也沒有存在起因于位錯環(huán)的LSEPD、 LFPD(giant dislocation cluster)的區(qū)域， 此種N區(qū)域結(jié)晶，能夠通過調(diào)節(jié)拉起速度V與固液界面附近的拉起軸方向 的爐內(nèi)溫度分布G的比值也就是V/G值來制造(參照日本特開平8-330316號公報(bào))。
而且，以往每次是通過如上述能夠簡單地實(shí)施的先前的TDDB法、TZDB 法來進(jìn)行評價(jià)此等的結(jié)晶。其結(jié)果，無缺陷結(jié)晶(N區(qū)域結(jié)晶)等缺陷密度極 低者，在GOI的最后目標(biāo)也即TDDB特性、TZDB特性的合格率是設(shè)定為
100%。
但是，因?yàn)镹區(qū)域結(jié)晶的制造余裕度非常狹窄，即便利用N區(qū)域結(jié)晶 的制造條件來制造，也未必能夠確實(shí)地得到N區(qū)域結(jié)晶。例如，將直徑為 200毫米以上的直徑比較大的N區(qū)域硅晶片等作為被評價(jià)晶片來進(jìn)行先前的 GOI評價(jià)，即便TDDB特性、TZDB特性的合格率是得到100%的結(jié)果，若 使用通過上述DSOD法等的更高精確度的缺陷測定方法來評價(jià)同樣的硅晶 片時(shí)，會有發(fā)現(xiàn)存在有缺陷的情況的問題。因此，必須更提高精確度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種評價(jià)方法，能夠通過TDDB 法等簡單的方法，而且與DSOD法同程度且高精確度地進(jìn)行檢測硅晶片的缺 陷。本發(fā)明的目的特別是提供一種方法，即便以N區(qū)域硅晶片等缺陷密度極 低的硅晶片作為對象，也能夠正確地進(jìn)行評價(jià)。
為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種硅晶片的評價(jià)方法，是通過在硅晶 片上依照順序形成絕緣膜和1個(gè)以上的電極來制作金屬氧化物半導(dǎo)體電容器 (MOS Capacitor)后，從上述所形成的電極對絕緣膜施加電場而測定該絕緣膜 的絕緣破壞特性，來評價(jià)硅晶片的方法，其特征為至少在形成上述l個(gè)以 上的電極時(shí)，使該形成的電極的全部占有面積為上述硅晶片表面面積的5% 以上，來評價(jià)該硅晶片。
如此，因?yàn)楸景l(fā)明在測定絕緣膜的絕緣破壞特性時(shí)，是首先在硅晶片上 依照順序形成絕緣膜和1個(gè)以上的電極來制作MOS電容器，且在形成上述1 個(gè)以上的電極時(shí)，是使該形成的電極的全部占有面積為上述硅晶片表面(主表 面)面積的5%以上。先前的GOI評價(jià)方法時(shí)，形成的電極的全部占有面積， 通常為1%左右，或是頂多為2%左右，但是因?yàn)楸景l(fā)明是使電極的占有總面 積為5%以上，能夠使絕緣破壞特性的測定范圍比先前大幅度地?cái)U(kuò)大，其結(jié) 果，能夠顯著地提高缺陷的檢測精確度，可檢測出在先前的使用MOS電容
5器的GOI評價(jià)方法中所無法檢測出來的缺陷。而且，因?yàn)槌藢㈦姌O的總面
積擴(kuò)大以外，也能夠與先前同樣地進(jìn)行GOI評價(jià)，所以實(shí)際上能夠簡單且價(jià) 廉地實(shí)施。
此時(shí)，上述要進(jìn)行評價(jià)的硅晶片可以是N區(qū)域硅晶片。
如上述，本發(fā)明能夠提升缺陷的檢測精確度，即便缺陷密度極低的N區(qū)
域硅晶片，也能夠高精確度地評價(jià)硅晶片的缺陷。
又，上述要進(jìn)行評價(jià)的硅晶片可以是直徑200毫米以上的硅晶片。 如此，即便硅晶片是直徑200毫米以上的大尺寸硅晶片，因?yàn)殡姌O的占
有總面積的比例為5%以上，能夠在廣闊范圍測定絕緣破壞特性，所以能夠
高精確度地評價(jià)硅晶片的缺陷。
而且，上述絕緣膜的絕緣破壞特性以測定TDDB特性為佳。
如此，若測定作為絕緣膜的絕緣破壞特性的TDDB特性時(shí)，因?yàn)槟軌蜻M(jìn)
行一次同時(shí)多點(diǎn)測定，所以能夠簡單地進(jìn)行評價(jià)。又，因?yàn)檫m合用以評價(jià)缺
陷密度低且缺陷尺寸小的結(jié)晶，當(dāng)將低缺陷密度的硅晶片作為評價(jià)對象時(shí)特
別有效。
又，上述1個(gè)以上的電極的各個(gè)電極面積可設(shè)為20 40平方毫米。 如此，若使各電極的面積為20毫米以上時(shí)，能夠抑制為了使全部電極
的總面積為5%以上而必須形成的電極數(shù)目，能夠防止評價(jià)所費(fèi)時(shí)間增長。
又，通過將各電極的面積設(shè)為40平方毫米以下，能夠?qū)㈦妷菏┘又辆?br> 末端，能夠精確度良好地進(jìn)行評價(jià)。
依照本發(fā)明，能夠以簡單且如DSOD法般的高精確度的方式，來評價(jià)硅
晶片、特別是N區(qū)域硅晶片等的缺陷密度極低的硅晶片的缺陷。


圖1是表示本發(fā)明的硅晶片的評價(jià)方法的步驟的一個(gè)例子的流程圖。 圖2是表示要進(jìn)行評價(jià)的硅晶片中的缺陷密度與在G0I測定中的全部電
極所占有面積的關(guān)系的圖表。
圖3是表示比較例1-3、實(shí)施例1-2的測定結(jié)果的測定圖。
圖4是表示比較例1、實(shí)施例2的通過DSOD法的測定結(jié)果的測定圖。
具體實(shí)施例方式
以下，說明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)，但是本發(fā)明未限定于此等實(shí)施形態(tài)。
如上述，先前是通過使用TDDB法或TZDB法等的GOI評價(jià)，來進(jìn)行 評價(jià)硅晶片。但是，此等使用TDDB法等來進(jìn)行評價(jià)，即便得到合格率為 100%的結(jié)果，實(shí)際上仍存在有缺陷，例如通過DSOD法等更高精確度的缺 陷測定方法時(shí)，會有判斷為不良的情形。
又，GOI特性的檢測出1、 2點(diǎn)不良，會有起因于裝置而產(chǎn)生的情形， 特別是直徑為200毫米以上且在晶片上只產(chǎn)生數(shù)個(gè)空洞缺陷的極低缺陷密度 晶片的不良，經(jīng)常會有無法判斷是真正的晶片本身不良、或是起因于裝置的 不良的情形。
因此，本發(fā)明者等對于即便通過TDDB法等比較簡單的GOI評價(jià)方法， 也能夠高精確度地檢測出硅晶片中的缺陷的方法，進(jìn)行專心研究。
首先，對于通過先前的TDDB法等，在絕緣膜上所形成的電極進(jìn)行調(diào)查， 例如要進(jìn)行評價(jià)的硅晶片是直徑為200毫米時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)測定中，是在晶片上 制造出100點(diǎn)電極面積為4平方毫米的電極；又，直徑為300毫米時(shí)，在標(biāo) 準(zhǔn)測定中，是在晶片上制造出300點(diǎn)電極面積為4平方毫米的電極。也即， 在先前的GOI評價(jià)中，相對于所評價(jià)的硅晶片表面的面積，直徑為200毫米 時(shí)只有測定1.3%((100X4)/(100X 100X3.14》、直徑為300毫米時(shí)只有測定 1.7%((300X4)/(150X 150X3.14))左右的范圍而已。
相對于此，通過DSOD法的測定，是對晶片全面進(jìn)行缺陷評價(jià)。
本發(fā)明者等認(rèn)為此等測定范圍的差異，會對于通過先前的GOI評價(jià)方法 與DSOD法能夠檢測出的缺陷數(shù)目造成影響。
因此，認(rèn)為通過將全部形成的電極的總占有面積(也即，合計(jì)各電極的電 極面積而成的總面積)，比先前顯著地?cái)U(kuò)大，來擴(kuò)大測定范圍時(shí)，也能夠檢測 出先前所無法檢測出的缺陷。更具體地，發(fā)現(xiàn)使上述全部形成的電極的總占 有面積，為要進(jìn)行評價(jià)的硅晶片表面的面積的5%以上時(shí)，即使是通過GOI 評價(jià)，也能夠進(jìn)行與DSOD法相同程度的高精確度缺陷檢測，來正確地評價(jià) 硅晶片，而完成了本發(fā)明。
以下， 一邊參照圖示， 一邊詳細(xì)地說明本發(fā)明的硅晶片的評價(jià)方法，但 是本發(fā)明并未被限定于這些實(shí)施例。
7圖1是表示本發(fā)明的硅晶片的評價(jià)方法的一個(gè)例子的流程圖。 (MOS電容器的制造)
首先，敘述能夠使用于本發(fā)明的評價(jià)方法的MOS電容器的制造方法。
首先，準(zhǔn)備評價(jià)對象的硅晶片。該要進(jìn)行評價(jià)的硅晶片沒有特別限定， 特別是以N區(qū)域硅晶片等缺陷密度低的晶片作為評價(jià)對象時(shí)，能夠使本發(fā)明 更有效地使用。也即，以盡管實(shí)際上存在有缺陷(通過DSOD法能夠檢測出 不良的缺陷)，但是通過先前的GOI評價(jià)方法則無法檢測出缺限的晶片作為 評價(jià)對象為特佳。從低缺陷、無缺陷或N區(qū)域硅晶片所切取的晶片，通過先 前的方法是難以區(qū)別化，但是通過本發(fā)明，因?yàn)榫_度提高而能夠、或極容 易地加以差別化，能夠更詳細(xì)地進(jìn)行硅晶片的評價(jià)。
又，晶片的直徑也沒有特別限定，例如可以是200毫米以上、進(jìn)而300 毫米以上的較大尺寸者。具有如此的廣面積的硅晶片，也能夠通過本發(fā)明精 確度良好地進(jìn)行測定。
然后，將所準(zhǔn)備的硅晶片進(jìn)行氧化，形成氧化膜(柵極氧化膜)來作為絕 緣膜。該氧化膜的形成，例如能夠通過將硅晶片載置于晶舟(boat)而投入 橫型熱處理爐或縱型熱處理爐中，并在氧氣環(huán)境下進(jìn)行熱處理而容易地形 成。形成方法沒有特別限定，也可以通過化學(xué)氣相沉積(CVD)法等來形成。
接著，在已形成于硅晶片上的氧化膜上形成電極。在此，首先是例如使 多晶硅膜(多結(jié)晶硅膜)成長，該多晶硅膜能夠通過將由熱處理爐取出的硅晶 片投入CVD(化學(xué)氣相沉積；Chemical Vapor Deposition)裝置，并在減壓下或 常壓下將甲硅烷等成長氣體導(dǎo)入裝置的反應(yīng)容器內(nèi)，來使其成長。而且，在 如上述地堆積多晶硅層后，使用熱擴(kuò)散法或離子注入法將磷等的不純物摻雜 至多晶硅層中，來形成電阻率低的多晶硅層。又，也可以在堆積多晶硅層時(shí)， 以同時(shí)摻雜不純物的方式來形成低電阻率的多晶硅層。
隨后，通過在上述所形成的低電阻率的多晶硅層上，施行例如光致抗蝕 劑涂布、曝光、顯影的一系列的光微影工藝后，進(jìn)行蝕刻工藝，能夠在氧化 膜上的所希望的位置，形成多晶硅電極。
又，電極未限定使用多晶硅，能夠每次決定使用金屬等材料。又，以電 阻較低者為佳，用以精確度良好地進(jìn)行測定。
而且，本發(fā)明是在上述MOS電容器的工藝中，以合計(jì)各電極的電極面
8積而成的占有面積是硅晶片表面面積的5%以上的方式來形成電極。也即， 通過增加電極的總面積來增加測定面積。
在此，為了顯示增加上述電極的總面積的效果，敘述在要進(jìn)行評價(jià)的硅 晶片中的缺陷密度與在GOI測定中的全部電極所占有面積的關(guān)系。
圖2所示的圖表是對從各種結(jié)晶所切取的硅晶片，改變?nèi)侩姌O的總占 有面積的比率來進(jìn)行GOI評價(jià)而得到者。圖的右上方是表示能夠檢測出缺陷 的范圍(能夠測定區(qū)域)，左下方則是無法檢測出的范圍(無法測定區(qū)域)。
又，參考圖表，顯示從普通的結(jié)晶(Normal結(jié)晶)切取的硅晶片的缺陷密 度(0.41個(gè)/平方厘米)，從低缺陷結(jié)晶切取的硅晶片的缺陷密度(0.25個(gè)/平方 厘米)，從N區(qū)域結(jié)晶切取的硅晶片的缺陷密度(0.031)個(gè)/平方厘米)。
舉出代表例來說明全部電極的總占有面積的比率。
(A) 硅晶片的直徑200毫米、全部電極數(shù)100個(gè)
每個(gè)電極的電極面積20平方毫米、全部電極的占有面積6.3%
(B) 硅晶片的直徑300毫米、全部電極數(shù)300個(gè)
每個(gè)電極的電極面積40平方毫米、全部電極的占有面積17%
(C) 硅晶片的直徑200毫米、全部電極數(shù)100個(gè)
每個(gè)電極的電極面積4平方毫米、全部電極的占有面積1.3%
(D) 硅晶片的直徑300毫米、全部電極數(shù)100個(gè)
每個(gè)電極的電極面積4平方毫米、全部電極的占有面積0.57%
(E) 硅晶片的直徑300毫米、全部電極數(shù)300個(gè)
每個(gè)電極的電極面積4平方毫米、全部電極的占有面積1.7% 如本發(fā)明，全部電極的占有面積是要進(jìn)行評價(jià)的硅晶片表面的面積的
5。/。以上時(shí)((A)、 (B))，從圖2能夠得知，例如缺陷密度為0.075個(gè)/平方厘米、 進(jìn)而0.031個(gè)/平方厘米以下時(shí)，也是能夠測定的區(qū)域，即便如此的極低缺陷 密度也能夠檢測出缺陷。
另一方面，如先前方法，此時(shí)全部電極的占有面積是要進(jìn)行評價(jià)的硅晶 片表面面積的1.7n/。以下時(shí)((C卜(E))，從圖2能夠得知，若缺陷密度低于0.075 個(gè)Z平方厘米，則會進(jìn)入無法測定的區(qū)域，即便實(shí)際上存在有缺陷也無法檢測 出。因此，如上述所示，會產(chǎn)生即便通過先前方法的TDDB特性等的結(jié)果為 合格率100%，但是通過DSOD法等較高精確度的缺陷測定方法時(shí)也能夠檢
9測出缺陷的情形。
但是，例如圖2所示，即便通過先前方法無法檢測出的缺陷密度比0.075 個(gè)/平方厘米低的情況，通過本發(fā)明也能夠檢測出缺陷(圖2的區(qū)域R)。如此， 通過本發(fā)明時(shí)，能夠以與DSOD法相同程度的高精確度來測定硅晶片中的缺 陷，例如能夠進(jìn)行判定是否真正地是N區(qū)域硅晶片。
又，因?yàn)槟軌驕y定更低密度的缺陷密度，能夠更詳細(xì)地評價(jià)硅晶片的品質(zhì)。
而且，如上述，在以使全部電極的占有面積為硅晶片表面面積的5%以 上的方式來形成MOS電容器時(shí)，用以增加實(shí)際上電極整體的面積(增加整體 的測定面積)，可舉出以下二種方式，包含"增加每個(gè)電極的電極面積"、 及"每個(gè)電極的電極面積是維持與先前相同，而增加電極數(shù)目"。
(增加每個(gè)電極的電極面積的情況)
首先，敘述增加每個(gè)電極的電極面積的情況(也即，增加每一個(gè)測定點(diǎn)的 面積時(shí))。只要通過例如使預(yù)先使用光微影工藝或蝕刻工藝所形成的各自的電 極，形成其面積比先前更廣闊的圖案，并使全部電極的占有面積為硅晶片表 面面積的5%以上即可。
又，各電極中的具體的電極面積，只要按照硅晶片表面面積或電極的電 阻等而適當(dāng)?shù)貨Q定即可，沒有特別限定。每次進(jìn)行調(diào)整，并以能夠得到全部 電極的適當(dāng)?shù)目偯娣e的方式，來適當(dāng)?shù)販?zhǔn)備在光微影工藝中所使用的光掩模 等而進(jìn)行制造即可。
例如，先前在SEMI(與半導(dǎo)體制造設(shè)備和材料相關(guān)的業(yè)內(nèi)團(tuán)體)規(guī)格中， 通常GOI的電極面積的設(shè)定值多半為5平方毫米以下。直徑為200毫米的硅 晶片時(shí)，電極數(shù)目100個(gè)的全部電極的占有面積為1.6%;又，其他情況的占 有面積也為2%左右。
但是，在本發(fā)明中，要形成的電極數(shù)目即便與先前同樣為100個(gè)，但是 每個(gè)的電極面積為例如200平方毫米以上，能夠使全部電極的總面積大于 5%(具體上為6.3%)。由此，先前方法無法測定而漏掉的缺陷也能夠檢測出來， 能夠更高精確度地進(jìn)行評價(jià)。
又，如前述，雖然每個(gè)電極的電極面積沒有特別限定，但是該電極面積 太大時(shí)，由于電極的電阻致使電壓無法到達(dá)晶片的末端，因?yàn)闀袑?shí)質(zhì)上增 加每個(gè)電極的面積的效果變小的情形，以例如40平方毫米左右作為上限為
10佳。若能夠抑制在該程度時(shí)，施加的電壓能夠確實(shí)地到達(dá)晶片的末端，在測 定上沒有問題。;如此，各電極每個(gè)的電極面積能夠考慮要形成的電極的電阻 等而決定。
又，如此地?cái)U(kuò)大測定面積時(shí)，因?yàn)閘個(gè)晶片中含有2個(gè)以上的缺陷的機(jī) 率增加，必須加以換算。例如，將每個(gè)電極的電極面積從先前的4平方毫米
擴(kuò)大為40平方毫米時(shí)，不良數(shù)目在低密度時(shí)為約10倍。密度高時(shí)因?yàn)?個(gè) 晶片會產(chǎn)生存在有2個(gè)以上的缺陷的情形，所以并非單純的10倍。
因此，以使用表示缺陷密度與測定面積的關(guān)系的下述示來進(jìn)行換算為佳。
l-LN(良品率。/。)/100
缺陷密度(/(^2)=-
電極面積(cm2)
(增加電極數(shù)目的情況)
接著，敘述每個(gè)電極的電極面積是維持與先前相同而增加電極數(shù)目的情 況(也即，測定點(diǎn)的面積是原來狀態(tài)而增加測定點(diǎn)數(shù))。此時(shí)，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào) 整在光微影工藝時(shí)的光掩模圖案，制造出比先前更多的電極數(shù)目，來使電極 的總面積為硅晶片表面面積的5%以上即可。
先前，是如前述，例如若是直徑為200毫米的硅晶片，通常是形成電極 面積為5平方毫米以下的電極100-120點(diǎn)而進(jìn)行GOI測定。此時(shí)全部電極的 占有面積為1.6%左右。而且，若是直徑為300毫米的硅晶片，通常是形成 300點(diǎn)，此時(shí)全部電極的占有面積最多不過1~2%左右，難以正確地對特別是 如N區(qū)域硅晶片的缺陷少的硅晶片進(jìn)行評價(jià)。
但是，在本發(fā)明中，即便各自電極的電極面積與先前同樣地為5平方毫 米以下，若是直徑200毫米的硅晶片，使電極數(shù)目為例如320點(diǎn)，若是直徑 300毫米的硅晶片，使電極數(shù)目為710點(diǎn)左右，則能夠使全部電極的占有面 積為要進(jìn)行評價(jià)的硅晶片的5%以上，結(jié)果能夠進(jìn)行更高精確度地評價(jià)。
而且，此時(shí)，因?yàn)楦骶拿娣e是與先前所使用者相同，所以不必考慮 因電極面積的不同所導(dǎo)致的電極電阻的差異、或換算TDDB、 TZDB的數(shù)值 等，能夠簡單地實(shí)施評價(jià)。
如上述，按照各種條件等，使各電極的電極面積增大、或是使各電極的電極面積與先前相同而增加電極數(shù)目、或是使各電極的電極面積增大同時(shí)增 加電極數(shù)目，而適當(dāng)?shù)卣{(diào)整在光微影工藝中的光致抗蝕劑圖案等，使得全部 電極的占有面積為要進(jìn)行評價(jià)的硅晶片的5%以上，來形成具有5%以上的所 希望的占有面積的電極。
(絕緣破壞特性的測定)
如上述進(jìn)行，在制造能夠使用于本發(fā)明的評價(jià)方法的MOS電容器后，
使探測針接觸電極，并從可變電源對氧化膜施加一定的電流或電壓來進(jìn)行絕 緣破壞特性測定步驟。
此時(shí)的測定方法沒有特別限定，能夠與先前同樣地進(jìn)行測定。所使用的 測定裝置等也沒有特別限定。
又，如上述，GOI評價(jià)有TZDB法及TDDB法，其中設(shè)定比TZDB法更 嚴(yán)格的測定條件的TDDB法，能夠評價(jià)如N區(qū)域硅晶片般的缺陷密度極低、 且缺陷尺寸也較小的結(jié)晶，乃是較佳。又，相對于TZDB法是各自測定一個(gè) 一個(gè)的電極，TDDB法是能夠一次同時(shí)多點(diǎn)測定。例如增加電極數(shù)目而進(jìn)行 測定的情況時(shí)，因?yàn)橐勒涨闆r會有每片存在有300點(diǎn)或其以上的測定點(diǎn)，通 過TDDB法能夠簡單地測定晶片整體。
當(dāng)然，本發(fā)明的評價(jià)方法未限定于TDDB法，本發(fā)明能夠使用TDDB 法及TZDB法的任一者的測定方法。能夠每次依照目的或測定條件來決定。
以下，顯示實(shí)施例及比較例，來更具體地說明本發(fā)明，但是本發(fā)明未限 定于此等實(shí)施例。
(實(shí)施例1-2、比較例1-3)
首先，準(zhǔn)備直徑300毫米的硅晶片來作為評價(jià)對象的試料，接著，將該 等硅晶片載置于晶舟而投入熱氧化爐，并以卯(TC進(jìn)行熱處理而在硅晶片的 主表面上形成25.5納米的氧化膜。隨后，將該形成有氧化膜的硅晶片投入 CVD裝置，并一邊摻雜磷一邊在氧化膜上使多晶硅層成長。此時(shí)，成長后的 多晶硅層的厚度為300納米，薄片電阻時(shí)，電阻值為約25Q/sq.。
接著，對該多晶硅層通過光微影工藝進(jìn)行圖案化后，在蝕刻工藝中，通 過氟硝酸的濕式蝕刻來進(jìn)行除去多晶硅層，而在晶片面內(nèi)制造300個(gè)以多晶 硅層作為電極的MOS電容器。
隨后，在硅晶片的表面?zhèn)韧坎脊庵驴刮g劑，并進(jìn)行通過稀氟酸的濕式蝕刻，用以除去在硅晶片背面所形成的硅氧化膜。
又，上述電極是按照所準(zhǔn)備的硅晶片，改變各電極的電極面積而形成。 也即，將每個(gè)電極面積設(shè)為
(比較例1)各電極的電極面積4平方毫米(全部電極的占有面積為1.7%)
(比較例2)各電極的電極面積8平方毫米(全部電極的占有面積為3.4%) (比較例3)各電極的電極面積IO平方毫米(全部電極的占有面積為4.2%) (實(shí)施例l)各電極的電極面積20平方毫米(全部電極的占有面積為8.5%) (實(shí)施例2)各電極的電極面積40平方毫米(全部電極的占有面積為17%)。 接著，使探測針接觸以如此方式制造出來的MOS電容器的電極，并對 氧化膜連續(xù)地施加一定的電流，通過監(jiān)控施加于氧化膜上的電壓的經(jīng)時(shí)變 化，來測定氧化膜的絕緣破壞特性。在該測定步驟中，對氧化膜施加的電流 應(yīng)力為0.01A/cm2 (換算電場強(qiáng)度時(shí)為大約12MV/cm)。又，施加電流時(shí)，為 了縮短測定時(shí)間，進(jìn)行加熱，使得氧化膜的溫度成為IO(TC。
因此，將如此進(jìn)行所得到的TDDB特性的y模式良品率(絕緣破壞時(shí)的 電荷量為5C/cm2以上)成為95%的程度，作為判斷為合格或是不合格的基準(zhǔn)， 來評價(jià)硅晶片。
此等結(jié)果，如比較例l-3，各電極的電極面積為4-10平方毫米，全部電 極的占有面積為小于5%時(shí)，其GOI特性的合格率是平均大約為100%，試 樣被判斷為N區(qū)域硅晶片。
另一方面，如實(shí)施例1-2，各電極的電極面積為20平方毫米、40平方毫 米，全部電極的占有面積為5%以上，評價(jià)從與比較例1-3同一結(jié)晶所切取 的硅晶片時(shí)，GOI特性是在硅晶片的中心部產(chǎn)生不合格，其平均的合格率， 在實(shí)施例1只達(dá)到92%，在實(shí)施例2只達(dá)到89%。也即，能夠觀察到缺陷密 度比較高且有許多不良，判斷為不是N區(qū)域硅晶片。
又，通過DSOD法來評價(jià)從與實(shí)施例1-2、比較例1-3同一結(jié)晶所切取 的硅晶片時(shí)，在結(jié)晶中心部會被檢測出結(jié)晶缺陷。
又，該DSOD法的實(shí)施條件如以下所示。
氧化條件高溫氧化900°C、氧化膜厚度50納米。
測定條件在溶解銅離子而成的甲醇中，浸漬具有氧化膜的晶片，并以 晶片為陰極、以銅電極為陽極，以電場強(qiáng)度為5MV/cm的條件，施加電壓IO
13分鐘。
圖3是表示比較例1-3、實(shí)施例1-2的試樣的缺陷分布情況的例子。又，
在圖3(及后述的圖4)中，
區(qū)域a是在0.01C/cm2以下時(shí)氧化膜被破壞而成為不良位置。
區(qū)域p是在0.01至小于5C/cn^時(shí)氧化膜被破壞，此等也被認(rèn)定為不良位置。
區(qū)域Y是在5C/ci^以上時(shí)氧化膜被破壞的區(qū)域，是良品。
如此，在比較例1-3,幾乎無法檢測出缺陷。先前的評價(jià)方法時(shí)，如上 述，會判斷成為N區(qū)域硅晶片。又，實(shí)際上，此種不良的檢測數(shù)目為1 2點(diǎn) 左右時(shí)，是難以判斷是硅晶片的缺陷、或是起因于測定裝置的檢測結(jié)果。
相對于此，在實(shí)施例1-2，得知以試樣的中心附近為主，與比較例1-3 比較時(shí)，能夠檢測出更多的缺陷。因此，得知實(shí)際上在硅晶片存在有某種程 度并非起因于測定裝置的缺陷，如此程度的缺陷并非低至能夠?qū)⑵渑袛酁镹 區(qū)域硅晶片的程度。進(jìn)而，在實(shí)施例l-2中，得知比實(shí)施例1更增加電極面 積而進(jìn)行測定的實(shí)施例2，能夠檢測出更多的缺陷。也即，得知通過增加電 極面積(測定面積)，能夠得到更高精確度的結(jié)果。
又，圖4是表示比較例1、實(shí)施例2的通過上述DSOD法的試樣中的缺 陷分布的情形的一個(gè)例子。
與通過高精確度的DSOD法的檢測結(jié)果(得知在圖4上段及下段的觀察 圖中，在晶片面內(nèi)能夠觀察到缺陷，特別是在下段的觀察圖的中心部，能夠 顯著地觀察到缺陷)同樣地，實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例2能夠精確度良好地檢測出 缺陷。另一方面，實(shí)施先前的TDDB法的比較例1，則幾乎無法檢測出缺陷。
如上述，通過本發(fā)明的硅晶片的評價(jià)方法，能夠通過使用MOS電容器 的TDDB法等比較簡單的測定方法，而且能夠以與DSOD法相同程度的高精 確度來進(jìn)行缺陷的檢測，可更正確地評價(jià)試樣。特別是評價(jià)通過先前的GOI 法所無法檢測出來的程度的低缺陷密度的硅晶片時(shí)，本發(fā)明是特別有效。
又，本發(fā)明未限定于上述實(shí)施形態(tài)。上述實(shí)施形態(tài)是例示性，凡是具有 與本發(fā)明的權(quán)利要求所記載的技術(shù)思想實(shí)質(zhì)上相同構(gòu)成、且達(dá)成相同作用效 果者，無論如何都包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種硅晶片的評價(jià)方法，是通過在硅晶片上依照順序形成絕緣膜和1個(gè)以上的電極來制作金屬氧化物半導(dǎo)體電容器后，從上述所形成的電極對絕緣膜施加電場而測定該絕緣膜的絕緣破壞特性，來評價(jià)硅晶片的方法，其特征在于至少在形成上述1個(gè)以上的電極時(shí)，使該形成的電極的全部占有面積為上述硅晶片表面面積的5％以上，來評價(jià)該硅晶片。
2. 如權(quán)利要求1所述的硅晶片的評價(jià)方法，其中上述要進(jìn)行評價(jià)的硅晶 片是N區(qū)域硅晶片。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的硅晶片的評價(jià)方法，其中上述要進(jìn)行評價(jià)的 硅晶片是直徑200毫米以上的硅晶片。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的硅晶片的評價(jià)方法，其中通過測定 作為上述絕緣膜的絕緣破壞特性的時(shí)間相依介電擊穿特性，來評價(jià)上述硅晶 片。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的硅晶片的評價(jià)方法，其中將上述l 個(gè)以上的電極的各個(gè)電極面積設(shè)為20 40平方毫米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種硅晶片的評價(jià)方法，是通過在硅晶片上依照順序形成絕緣膜和1個(gè)以上的電極來制作金屬氧化物半導(dǎo)體電容器后，從上述所形成的電極對絕緣膜施加電場而測定該絕緣膜的絕緣破壞特性，來評價(jià)硅晶片的方法，其特征為至少在形成上述1個(gè)以上的電極時(shí)，使該形成的電極的全部占有面積為上述硅晶片表面面積的5％以上，來評價(jià)該硅晶片。由此，能夠提供一種硅晶片的評價(jià)方法，能夠通過時(shí)間相依介電擊穿(TDDB)法等簡單的方法，且以與直接表面氧化層缺陷(DSOD)法相同程度，高精確度地進(jìn)行檢測硅晶片的缺陷。
文檔編號H01L21/66GK101606239SQ20078004922
公開日2009年12月16日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月5日
發(fā)明者齊藤久之 申請人:信越半導(dǎo)體股份有限公司