外延缺陷分析結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)提供一種外延缺陷分析結(jié)構(gòu)，包括：半導(dǎo)體襯底，半導(dǎo)體襯底的一部分表面形成有外延生長區(qū)域，暴露出阻擋層保護(hù)區(qū)域保護(hù)的半導(dǎo)體襯底的另一部分表面；外延層，形成于外延生長區(qū)域上。本實用新型專利技術(shù)對外延缺陷分析結(jié)構(gòu)中的阻擋層保護(hù)區(qū)域所保護(hù)的半導(dǎo)體襯底和外延生長區(qū)域中形成的外延層進(jìn)行缺陷相關(guān)性分析對比，判斷形成外延層中的外延缺陷來自于外延工藝、外延前半導(dǎo)體制造工藝、還是半導(dǎo)體襯底，避免進(jìn)行缺陷相關(guān)性分析對比時，形成有外延的半導(dǎo)體襯底與未做外延的半導(dǎo)體襯底不是同一半導(dǎo)體襯底，導(dǎo)致在材料選取和外延加工過程中所選取樣品存在不完全一致的問題。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于半導(dǎo)體制造工藝
，具體涉及一種外延缺陷分析結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
集成電路制造中外延工藝是在具有一定晶向的襯底上，在一定的條件下采用化學(xué)氣相沉積生長等方法，沿著襯底原來的結(jié)晶軸方向，生長出導(dǎo)電類型、電阻率、厚度、晶格結(jié)構(gòu)、完整性等參數(shù)都符合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求的新單晶體層的過程，這層單晶層叫做外延層。外延淀積過程中，受襯底和外延工藝的影響，在外延層中會出現(xiàn)外延缺陷(Epitaxy Defect)。從外延缺陷在外延中的位置可分為兩大類:一類是在表面的外延缺陷，一般都可以通過金相顯微鏡可以觀察到，如角體錐，圓錐體、月牙、魚尾、橘皮，云霧狀表面等；另一類是存在外延層內(nèi)部的晶格結(jié)構(gòu)缺陷，如層錯、滑移位錯、析出雜質(zhì)等。外延缺陷的存在，使嚴(yán)格按晶體排列規(guī)律結(jié)合的單晶體發(fā)生改變，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制作在具有缺陷的硅片上會出現(xiàn)漏電、良率失效、功能失效等異常。外延缺陷產(chǎn)生的原因，一般都是由襯底材料、襯底表面、外延前工藝、外延生長過程中引入的。在實際中，有些外延缺陷起源于外延層內(nèi)部，而有些外延缺陷卻起源于襯底內(nèi)部甚至襯底表面，但由外延生長規(guī)律和特性，在非晶體鍵位銜接的位置不會生長晶體，起源于襯底內(nèi)部甚至襯底表面的缺陷進(jìn)行外延后會被放大延伸到外延表面，更復(fù)雜的情況還有可能在襯底和外延層中都會引起相同的缺陷，因此在實際的生產(chǎn)中，如何判定外延缺陷是從襯底引入的還是從外延加工過程中導(dǎo)致的是我們所要解決的問題。圖1所示為常見的外延缺陷示意圖。其中10為襯底，11為外延層。圖1所示的襯底10中，會存在不同種類和程度的缺陷，如IOa為襯底中的月牙或魚尾狀的堆垛層錯導(dǎo)致的缺陷，這類缺陷表現(xiàn)為從一端開始并沿著一定方向伸長的凹坑；10b為常見的氧化誘生缺陷，通常表現(xiàn)為桿狀，但一般都會和IOa的同時出現(xiàn)。同時，在所述外延層11中，Ila為較為常見的堆垛層錯，一般由所述襯底10析出物或表面殘留的氧化層、碳?xì)湮飳?dǎo)致；llb為存在所述襯底10中并連續(xù)延伸到所述外延層11中的線位錯；llc為表面工藝相關(guān)的錐體缺陷，在所述外延層11中表現(xiàn)為小尖峰突起，如角錐體、圓丘體等其他生長體，外延工藝中溫度較低、源氣體濃度太高、生長系統(tǒng)氣氛沾污，以及襯底表面質(zhì)量差、襯底晶向異常等都會導(dǎo)致椎體缺陷；lld為外延工藝中引起的外延析出物質(zhì)；lle為所述襯底10或襯底表面大面積堆垛延伸到所述外延層11形成的堆垛層錯。從以上示例中可以看出，當(dāng)所述襯底10的缺陷靠近所述外延層11時，所述襯底10的缺陷會在外延過程中變成源頭，外延后缺陷會被放大。所以在所述襯底10加工過程中，除了非常嚴(yán)格的單晶制備流程外，還有一步吸雜的過程，使這些缺陷的誘因如氧離子、金屬離子等遠(yuǎn)離硅片正面，遠(yuǎn)離外延層，形成稱為“安全區(qū)”或“過渡區(qū)”層次，所述“安全區(qū)”或“過渡區(qū)”的厚度H通常為50um左右。在傳統(tǒng)的外延缺陷分析方法中，通常是對外延后有異常的硅片進(jìn)行顯微鏡觀察，確認(rèn)外延表面情況后，再通過對缺陷位置的正面或側(cè)面的鉻酸腐蝕后確認(rèn)所述外延層11、襯底10、襯底到外延這一過渡區(qū)的缺陷種類、數(shù)量、密度、形狀、大小、距離等數(shù)據(jù)，以及現(xiàn)場工藝數(shù)據(jù)如外延溫度、氣體流量、生長速率、腔體壓力、爐體完好程度檢查等內(nèi)容，綜合判定外延缺陷的原因，然而這種方法過程復(fù)雜，通常都需要找相關(guān)的未做外延的襯底做模擬實驗，當(dāng)懷疑襯底問題時，更需要做足夠的實驗以提供更多數(shù)據(jù)，造成物料、產(chǎn)能、人力的浪費，由于形成有一外延層11的襯底10與用于進(jìn)行缺陷分析對比的未做外延的襯底容易在材料選取和外延加工過程中存在不完全一致，特別對于外延工藝能力有限、工藝波動較大的生產(chǎn)加工企業(yè)，往往異常的重復(fù)性無法保證再次重現(xiàn)，從而使外延缺陷的調(diào)查分析存在很多變數(shù)。因此，本技術(shù)需要提供一種外延結(jié)構(gòu)，可以避免形成有外延的襯底與用于找尋相關(guān)數(shù)據(jù)的未做外延的襯底在材料選取和外延加工過程中存在不完全一致的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于提供一種外延缺陷分析結(jié)構(gòu)，使外延后在同一襯底上具有生長外延和不生長外延的圖形，通過對比生長有外延的襯底和未生長外延的襯底的缺陷相關(guān)性，分析判斷外延缺陷來自于外延工藝、外延前半導(dǎo)體制造工藝還是半導(dǎo)體襯底。為了解決上述問題，本技術(shù)提供一種外延缺陷分析結(jié)構(gòu)，包括:一半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底的一部分表面形成有一外延生長區(qū)域，暴露出一阻擋層保護(hù)區(qū)域保護(hù)的所述半導(dǎo)體襯底的另一部分表面；一外延層，形成于所述外延生長區(qū)域上。進(jìn)一步的，外延缺陷分析結(jié)構(gòu)還包括一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，分別形成于所述外延生長區(qū)域中以及部分所述阻擋層保護(hù)區(qū)域中。進(jìn)一步的，對于雙極型電路所用的半導(dǎo)體襯底為〈111〉晶向的P型半導(dǎo)體襯底。進(jìn)一步的,所述外延層的厚度為I lOOum。進(jìn)一步的，所述阻擋層保護(hù)區(qū)域的圖形的橫向和縱向的最小尺寸均大于外延層厚度。由上述技術(shù)方案可見，本技術(shù)提供一種外延缺陷分析結(jié)構(gòu)，包括一半導(dǎo)體襯底和外延層，所述半導(dǎo)體襯底的一部分表面形成有一外延生長區(qū)域，暴露出一阻擋層保護(hù)區(qū)域保護(hù)的所述半導(dǎo)體襯底的另一部分表面；所述外延層形成于所述外延生長區(qū)域上。利用本技術(shù)提供的外延缺陷分析結(jié)構(gòu)形成的外延缺陷分析方法，和現(xiàn)有的外延缺陷分析結(jié)構(gòu)相比，本技術(shù)的外延缺陷分析結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點:1.在同一個樣品上制作外延并保留半導(dǎo)體襯底的一致性，將半導(dǎo)體襯底材料的差異、外延工藝的波動以及設(shè)備爐次間的差異等因素規(guī)避；2.外延缺陷分析采樣過程中可以對同一樣品上制作的半導(dǎo)體襯底和外延層一次性完成或取樣個數(shù)較少，排除了進(jìn)行鉻酸腐蝕工藝時，由于鉻酸腐蝕液濃度、腐蝕時間等因素對不在同一樣品上制造的半導(dǎo)體襯底和外延層造成的波動，保證外延缺陷分析的準(zhǔn)確性；3.采樣時使用半導(dǎo)體襯底數(shù)量、產(chǎn)能占用、人力時間成本明顯低于現(xiàn)有的方法；4.方法簡單快捷，具備很強(qiáng)的操作性，可以用于監(jiān)控樣片，甚至還可作為正常的產(chǎn)品片進(jìn)行后續(xù)工藝加工，形成新的產(chǎn)品。附圖說明圖1是傳統(tǒng)常見的外延缺陷示意圖；圖2是本技術(shù)外延缺陷分析結(jié)構(gòu)的制造方法的流程示意圖；圖3a至圖3e是本技術(shù)外延缺陷分析結(jié)構(gòu)的制造方法示意圖；圖4是本技術(shù)外延缺陷的分析方法的流程示意圖；圖5a是本技術(shù)外延缺陷的分析方法中外延缺陷的側(cè)面示意圖；圖5b是本技術(shù)外延缺陷的分析方法中外延缺陷的正面示意圖。具體實施方式為使本技術(shù)的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本技術(shù)的具體實施方式做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本技術(shù)。但是本技術(shù)能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本技術(shù)內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本技術(shù)不受下面公開的具體實施的限制。下面結(jié)合具體實施例和附圖對本技術(shù)作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本技術(shù)的保護(hù)范圍。參見圖2，本技術(shù)提供一種外延缺陷分析結(jié)構(gòu)的制造方法流程為:SlO:提供一半導(dǎo)體襯底；Sll:在所述半導(dǎo)體襯底上形成一阻擋層；S12:去除部分阻擋層，形成一阻擋層保護(hù)區(qū)域以及在暴露出的所述半導(dǎo)體襯底上形成一外延生長區(qū)域；S13:進(jìn)行外延工藝，所述阻擋層保護(hù)區(qū)域上不生長外延，所述外延生長區(qū)域生長外延，形成一外延層；S14:去除所述阻擋層，形成一外延缺陷分析結(jié)構(gòu)。以圖2所示的方法流程為例，結(jié)合附圖3a至3e，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種外延缺陷分析結(jié)構(gòu)，包括：一半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底的一部分表面形成有一外延生長區(qū)域，暴露出一阻擋層保護(hù)區(qū)域保護(hù)的所述半導(dǎo)體襯底的另一部分表面；一外延層，形成于所述外延生長區(qū)域上。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種外延缺陷分析結(jié)構(gòu)，包括: 一半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底的一部分表面形成有一外延生長區(qū)域，暴露出一阻擋層保護(hù)區(qū)域保護(hù)的所述半導(dǎo)體襯底的另一部分表面； 一外延層，形成于所述外延生長區(qū)域上。2.如權(quán)利要求1所述的外延缺陷分析結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，分別形成于所述外延生長區(qū)域中以及部分所述阻擋層保護(hù)區(qū)域...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊彥濤，趙仲鏞，蔣敏，蔣墨染，謝波，
申請(專利權(quán))人：杭州士蘭集成電路有限公司，成都士蘭半導(dǎo)體制造有限公司，
類型：實用新型
國別省市：