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摘要
金属污染是设备故障的主要原因。在外延(Epi)晶片的情况下，痕量金属很可能存在于本体和表面中。一般来说，我们可以使用表面光电压(SPV)或微光电导衰减(-PCD)对其进行批量分析，但是在重掺杂衬底上的外延晶片中的金属污染，例如p/p+，不能通过这些方法来测量。我们可以使用光致发光(PL)和局部蚀刻电感耦合等离子体质谱(LE/ICP-MS)来分析块体中的金属污染。应用室温光致发光技术对外延层和外延衬底中的金属污染进行了评估，并且利用电感耦合等离子体质谱法可以对极小的金属污染提供定性和定量的结果。利用这些方法还可以得到外延片(p/p+)中微量金属的深度分布。本文解释了外延衬底上的微量金属对器件的影响。
介绍
晶体缺陷和金属污染都被认为是器件失效的原因。金属污染比晶体缺陷更能对外延(epi)晶片上微电子器件的性能产生不利影响。因此，评估溶解度或分离诱导的吸杂机制是否能够描述痕量金属在硅中的反应路径是非常重要的。在这篇文章中，我们报告了一种新的技术，室温下的光致发光技术，它被设计用来评估外延晶片中的金属污染。
实验
根据实验方案，对65Cu污染组中的一些样品进行了大块金属污染分析(图。1). 室温光致发光强度通过使用硅光增强复合来测量。角度抛光光致发光测量提供了来自体层中金属污染的光致发光强度的深度分布。D-SIMS测量是在CAMECA IMS-6F光谱仪上使用13 keV O+2一次离子进行的，但是，它没有检测到任何痕量金属，包括65Cu，因为它的检测限很高，所以进行了局部蚀刻(le)程序被利用。用电感耦合等离子体质谱分析了用乐程序制备的样品。其他样品(铁、镍和63Cu)进行了击穿电压测试。
结果和讨论
在外延层生长后，我们测量了所有样品的表面金属污染情况。采用D-SIMS、表面PL、APPL和LE/ICP-MS对65个Cu污染样品进行整体金属污染分析。测量到的污染与初始污染之间的关系呈线性关系。测量的污染与初始污染之比恒定为10%。这是从表面到24µm的4个6µm步骤的和。采用LE/ICP-MS法从表面到24µm每6步测量铜浓度。这两个图。5和表2显示了外延晶片中相同深度的APPL强度和大块铜浓度的NPLs。
外延生长后，用VPD/ICP-MS测定表面金属杂质的浓度。结果如图所示8
图 5.使用表面PL法（10µm）计算的归一化PL依赖于从表面到12µm（LE/ICP-MS）的大块金属污染
结论
我们研究了外延晶片中无穷小的金属污染。表面金属分析比大块金属分析更容易。我们使用了两种新的方法，APPL和LE/ICP-MS。应用室温下的PL技术来评价外延层和衬底中的金属污染。LE/ICP-MS可以提供无限小金属污染的定性和定量结果。利用这两种方法，我们可以得到外延晶片中微量金属的深度轮廓(p/p+)。通过这些方法，得出了无穷小体积金属污染的精度分析结果。在铜的情况下，在初始污染时，外延层表面略有增加。在生长过程中，基质表面的铜污染随外延层表面很少上升，但在界面比表面和整体更多。采用表面金属分析和BV试验，研究了基底表面故意污染的金属杂质。在表面未检测到Fe，也不影响BV失效率。Cu在表面检测到的量很小，不影响BV失效率，但Ni的检测率与初始污染成比例，影响BV失效率，这意味着epi衬底表面的临界金属为Ni。在Cu和Fe中，无论5×1011原子/cm2的污染如何，对BV失效的影响很小。
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