用于定位鑄塊中的晶片的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片的特征技術(shù)，更具體地說(shuō)，涉及用于確定鑄塊(晶片源于該 鑄塊)中的晶片的原始位置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體鑄塊已經(jīng)被晶化之后，它被切成多個(gè)晶片或基底。這些晶片然后被成批 地被銷售以用在集成電路或太陽(yáng)能電池的制造。
[0003] 這些組件的制造商提出了用于監(jiān)控整個(gè)制造過(guò)程中的晶片的識(shí)別方案。這些方案 與適合的管理軟件工具一起使得他們能夠記錄與晶片或相應(yīng)的批相關(guān)的信息，例如制造步 驟的歷史報(bào)告。
[0004]通常，集成電路或太陽(yáng)能電池制造商不具有他們的鑄塊中的晶片的原始位置的任 何知識(shí)。這個(gè)信息也沒(méi)有由鑄塊制造商所告知，本質(zhì)上是由于經(jīng)濟(jì)原因和可追溯原因。然 而，這個(gè)信息對(duì)于晶片使用者而言是極其重要的，因?yàn)槿毕莺碗s質(zhì)沒(méi)有均勻地分布在半導(dǎo) 體鑄塊中。例如，當(dāng)鑄塊被牽引時(shí)，首先凝固的鑄塊的上部包含大量氧。最后凝固的鑄塊的 底部富含金屬雜質(zhì)。這導(dǎo)致晶片的電和機(jī)械性能從鑄塊的一個(gè)部分到另一個(gè)部分顯著地變 化。
[0005] 目前，在沒(méi)有來(lái)自鑄塊制造商的指示的情況下，鑄塊中晶片的初始位置不能被確 定。即使當(dāng)這些信息可得到時(shí)，后者可能是局部的或者甚至錯(cuò)誤的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此，存在一種要求以提供一種用于隨后確定由半導(dǎo)體材料制作的鑄塊中晶片的 原始位置的方法。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)要求傾向于通過(guò)提供如下步驟而被滿足：
[0008] -測(cè)量晶片的一個(gè)區(qū)域中的間隙氧濃度（interstitial oxygen concentration);
[0009] -測(cè)量在鑄塊的之前凝固期間晶片的所述區(qū)域中形成的熱施主（thermal donor) 的濃度；
[0010] -根據(jù)熱施主濃度和間隙氧濃度，確定當(dāng)發(fā)生鑄塊的凝固時(shí)晶片所經(jīng)歷的熱施主 形成退火（thermal donor formation anneal)的有效時(shí)間；
[0011] -根據(jù)有效時(shí)間確定鑄塊中晶片的原始位置。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的發(fā)展，在為了破壞熱施主而執(zhí)行的熱處理之前和之后，根據(jù)在晶片 的所述區(qū)域中測(cè)量的兩個(gè)電阻率值，確定熱施主濃度。
[0013] 根據(jù)另外的發(fā)展，其與之前的發(fā)展相容，在附加熱施主形成退火之前和之后，根據(jù) 晶片的所述區(qū)域中測(cè)量的兩個(gè)電阻率值，確定間隙氧濃度。
[0014] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在附加熱施主形成退火之后，熱施主破壞熱處理被執(zhí) 行。
[0015] 根據(jù)如下步驟通過(guò)建立的列線圖(abacus)能夠確定晶片的原始位置：
[0016] -選擇源于相同鑄塊的多個(gè)晶片；
[0017] -確定對(duì)于每個(gè)晶片的有效時(shí)間的值；
[0018] -根據(jù)列線圖上的之前確定的有效時(shí)間的值的集，放置與有效時(shí)間的最小和最大 值相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)點(diǎn)；以及
[0019]-在兩個(gè)點(diǎn)之間繪制直線。
[0020]最小和最大有效時(shí)間值最好與等于鑄塊的總高度的5%和85%的原始位置相關(guān) 聯(lián)。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 通過(guò)結(jié)合【附圖說(shuō)明】的并且僅僅為了非限制性示例的目的給出的特定實(shí)施例的如 下描述，其他優(yōu)點(diǎn)和特性將會(huì)變得更加清楚，其中：
[0022] 圖1描述了當(dāng)鑄塊的凝固發(fā)生時(shí)，在鑄塊的頭部的部分和鑄塊的底部的部分的溫 度的變化；
[0023]圖2描述了用于確定在它的母體鑄塊中半導(dǎo)體晶片的原始位置的方法的步驟；
[0024]圖3是給出在它的鑄塊中晶片的相對(duì)位置對(duì)在圖2的步驟F3中計(jì)算的等效退火時(shí) 間的列線圖；
[0025]圖4描述了圖2中步驟F1的優(yōu)選實(shí)施例；以及 [0026]圖5描述了圖2的步驟F2的優(yōu)選實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0027]通過(guò)傳統(tǒng)的結(jié)晶技術(shù)獲得的硅鑄塊(Silicon ingots)，例如通過(guò)用于單晶硅的直 拉法(Czochralski process)和用于多晶娃的布里奇曼法(Bridgman process)，包含氧。氧 原子特別占據(jù)(多個(gè))晶體點(diǎn)陣中的節(jié)點(diǎn)間隙（interstitial position)。
[0028] 在硅的結(jié)晶期間，鑄塊的溫度緩慢地減少，從1414°C(硅的熔化溫度)下降到環(huán)境 溫度(大約25°C)。然而，在350°C和500°C之間，節(jié)點(diǎn)間隙中的氧形成被稱作熱施主(thermal donors，TD)的簇(clusters)。熱施主具有生成自由電子的特性。因此，它們具有摻雜性質(zhì)并 影響硅的電性質(zhì)。
[0029] 因此，在完成鑄塊的凝固時(shí)熱施主存在于鑄塊中，并且它們從而存在于晶片中，該 晶片源于這個(gè)鑄塊。然而，熱施主濃度在鑄塊的高度的范圍內(nèi)不是均勻的。這是由于如下事 實(shí):鑄塊的不同部分不是以相同的比率被冷卻，并且它們不包含相同的間隙氧含量。
[0030] 圖1描繪了當(dāng)通過(guò)直拉法執(zhí)行牽引時(shí)硅鑄塊的頂端和底端的溫度曲線圖。鑄塊的 被稱為頭部的頂端的溫度曲線由虛線表示，而鑄塊的被稱為底部的末端的溫度曲線由直線 表不。
[0031] 如圖1所示，與鑄塊的底部的溫度相比，鑄塊的頭部的溫度隨著時(shí)間更緩慢地下 降。實(shí)際上，在鑄塊的頂部的凝固之后，經(jīng)由在形成期間的鑄塊的本體，貫穿牽引的持續(xù)時(shí) 間，鑄塊保持與恪化的娃溶液(molten silicon bath)的熱交換。另一方面，在牽引的結(jié)束 時(shí)，底部凝固并且鑄塊然后從溶液中移開(kāi)，這解釋了為什么鑄塊的底部的溫度更為快速地 下降。
[0032] 由于這些不同的冷卻動(dòng)力學(xué)，在與熱施主的形成相對(duì)應(yīng)的溫度范圍中鑄塊的頭部 比鑄塊的底部花費(fèi)更多的時(shí)間。在圖1的鑄塊的例子中，在350°c-500°c范圍中（由點(diǎn)虛線表 示），鑄塊的頭部多花費(fèi)600分鐘，而鑄塊的底部在這個(gè)范圍中僅保持了80分鐘。
[0033] 硅鑄塊的中間部分，即，位于在頭部和底部之間的那些，它們的溫度以包括在兩條 曲線之間的比率下降。因此，這些部分具有包括在350°C_500°C范圍中的溫度的期間的時(shí)間 位于80分鐘和600分鐘之間。
[0034] 因此，在鑄塊的部分的凝固期間的熱施主的有效形成時(shí)間teff取決于這個(gè)部分在 鑄塊的位置h。進(jìn)一步觀察到取決于是末端還是頭部被認(rèn)為是鑄塊的位置的起源，函數(shù) (h)嚴(yán)格地增加或降低。換言之，雙射關(guān)系存在于時(shí)間和鑄塊中的位置h之間：存在與鑄 塊的每個(gè)部分相對(duì)應(yīng)的單個(gè)時(shí)間trff。
[0035] 這個(gè)觀察被放入如下的應(yīng)用以確定鑄塊中硅晶片的起源。根據(jù)最初存在于晶片中 的間隙氧濃度和熱施主濃度的讀數(shù)，熱施主的有效形成時(shí)間t eff (在350°C和500°C之間）被 確定。
[0036] 圖2描繪了這個(gè)硅晶片定位方法的步驟F1到F4。
[0037] 在F1，間隙氧濃度，由[0J標(biāo)記，在晶片的至少一個(gè)區(qū)域中被確定。濃度[0J特別地 由次級(jí)離子質(zhì)譜法(SIMS)或者由傅里葉變換紅外光譜法(FTIR)來(lái)測(cè)量。后一個(gè)技術(shù)使得半 導(dǎo)體材料中的紅外輻射的吸收對(duì)輻射的波長(zhǎng)被測(cè)量。由于間隙氧促成這個(gè)吸收，可能根據(jù) 吸收測(cè)量推導(dǎo)出濃度[Od。
[0038] 步驟F2包括確定晶片的相同區(qū)域或多個(gè)區(qū)域中的初始熱施主濃度[TD ] i。如之前 所指示的，在鑄塊的冷卻期間出現(xiàn)的這些熱施主在350°C和500°C之間。
[0039] 再者，F(xiàn)TIR技術(shù)可以被用于測(cè)量濃度[TD]i，因?yàn)闊崾┲饕矊?duì)紅外輻射的吸收具有 影響。與氧類似，熱施主使得特性峰值出現(xiàn)在吸收譜。熱施主的族對(duì)應(yīng)于每個(gè)峰值(識(shí)別的 總共16個(gè)族，所有族具有相同的施主習(xí)性）。通過(guò)轉(zhuǎn)換吸收峰值的幅度并且將獲得的值相 加，計(jì)算熱施主濃度[TD]i。
[0040] 因此，一旦完成步驟F2，一對(duì)或多對(duì)的值[Oi ]和[TD ]:已經(jīng)被定義。
[0041] 在步驟F3,根據(jù)氧含量[Oi]，確定使得形成具有濃度[TD]i的熱施主的、在350°C和 500°C之間的熱處理的有效時(shí)間t ef f。
[0042] 優(yōu)選地，依靠從文章 [''Formation kinetics of oxygen thermal donors in silicon"，Wijaranakula C.A. et al ·，Appl ·Phys ·Lett · 59( 13)，pp · 1608，1991 ]獲得的關(guān) 系，根據(jù)在步驟FI和F2測(cè)量的值[OiWPtTDl·，計(jì)算有效時(shí)間teff。這個(gè)文章描述了在450°C通 過(guò)退火在娃中熱施主的形成動(dòng)力學(xué)。