通过光学滤波的微光致发光成像制造技术

一种方法包括：用激发光照射晶片，所述激发光具有足以在所述晶片中诱导光致发光的波长和强度；对响应于所述照射从所述晶片的一部分发射的光致发光滤波；将被滤波的光致发光引导到检测器上，以便以1μm×1μm或更小的空间分辨率在所述检测器上对所述晶片的所述部分成像；以及基于所检测到的被滤波的光致发光来识别所述晶片中的一个或多个晶体缺陷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过光学滤波的微光致发光成像
本公开涉及识别集成电路装置(例如互补金属氧化物半导体成像传感器)中的缺陷。
技术介绍
半导体材料广泛用于电子器件和光电子器件中。晶体半导体材料容易出现晶体缺陷，这可能不利于利用该材料的装置的性能。晶体缺陷可以导致可用于识别缺陷的相关联的光致发光。利用晶体半导体材料的光电子装置的示例是互补金属氧化物半导体(CMOS)成像传感器(CIS)，其是集成电路(IC)装置。CIS装置用于将光强度图案转换为电数字信号。在一些情况下，CIS是一种二维光电二极管阵列，其具有伴随的用于信号处理的CMOS逻辑。具有处理的CMOS逻辑的每个单个的光电二极管被称为像素。在一些情况下，CIS具有1,000,000个或更多个像素。CIS通常制造在n/n++或p/p++晶片上。例如，在一些情况下，薄的轻掺杂n型或p型外延层(例如，每个具有1×1014至1×1015cm-3的掺杂剂浓度的3-5μm层)生长在高度掺杂的n++或p++衬底(例如，具有1×1018至1×1020cm-3的掺杂剂浓度的衬底)。CIS形成在外延层上(通常被称为装置有源区域的区域)。CIS的性能至少部分受该有源区域的性质影响。高度掺杂的衬底(通常称为handle)在CIS制造过程期间为有源区域提供机械支撑。在一些情况下，衬底还减少了CIS中串扰的发生。例如，衬底可以减少在响应于红光在一个像素下产生的少数载流子到达CIS的相邻像素时导致的串扰。可以根据各种不同的配置来布置CIS。例如，CIS可以布置成前侧照明(FSI)CIS，或者背侧照明(BSI)CIS。这里，“前”侧指的是在其上制造IC像素结构的晶片的侧面。在一些情况下，为了制造BSICIS，CIS晶片首先在其前侧经历CIS处理。然后，CIS晶片沿着其前侧结合到晶片载体，并且其背侧被减薄(例如，几微米)直到其所有的n++或p++衬底被移除。然后将CIS晶片的表面钝化并用抗反射涂层覆盖，并在其背侧制造滤色器。在使用期间，将光图像投影在CIS晶片的背侧，并且CIS将光图像转换为电数字信号。具有比硅带隙更大的光子能量的来自投影在CIS上的图像的光主要被吸收在CIS有源区域中。这种吸收产生电子和空穴对，导致光电流。然后这些光生少数载流子在此位置被p-n结收集。光生少数载流子的数量与在CIS有源区域中吸收的光子数量成比例，并且根据光的强度而变化。因此，基于所产生的光电流的大小可以推断入射到CIS有源区域上的光的强度。实际上，通常可以希望CIS的每个像素响应均匀的、低水平照度而产生相同或基本相似的光电流。否则，具有较低或较高光电流的像素(例如，“有缺陷”的像素)可能导致所得图像中的亮点或暗点(即，比无缺陷区域更高的图像强度)。在一些情况下，局部晶体缺陷和重金属污染物可以增加或减少来自给定像素的光电流，导致在低照度水平下具有亮点或暗点的图像。当存在于p-n结的空间电荷区域中时，这些缺陷作用为少数载流子的产生中心。这导致这些像素的暗电流增加，并且如果缺陷足够严重，将导致所得图像中的白色或亮点。当存在于p-n结的空间电荷区域之外时，这些缺陷作用为少数载流子的复合中心。这导致由接合点收集的光电流量的减少，并且如果缺陷足够严重，将在低照度水平下导致所得图像中的暗点。局部晶体缺陷或重金属污染物可能在CIS的制造过程期间的任何步骤处被引入。因此，为了改进和控制CIS的制造过程，重要的是快速识别引入这些缺陷的处理步骤。
技术实现思路
本文描述了用于识别半导体材料中的缺陷(包括在集成电路装置中发现的缺陷)的系统和技术。更具体的，该系统和技术用于识别在半导体材料中的呈现光致发光的局部单个晶体缺陷，特别地，其中，缺陷PL与带到带PL相比处于不同的能量。这样的晶体缺陷可以在材料或装置制造(诸如CIS制造)的不同阶段被引入到半导体材料中。通常，在第一方面，本专利技术以一种方法为特征，该方法包括：用激发光照射晶片，所述激发光具有足以在所述晶片中诱导光致发光的波长和强度；对响应于所述照射从所述晶片的一部分发射的光致发光滤波；将被滤波的光致发光引导到检测器上，以1μm×1μm或更小的空间分辨率在所述检测器上对所述晶片的所述部分成像；以及基于所检测到的被滤波的光致发光来识别所述晶片中的一个或多个晶体缺陷。所述方法的实施方式可以包括以下特征和或其他方面的特征中的一个或多个。例如，所检测到的被滤波的光致发光可以对应于所述晶片中的来自晶体缺陷的光致发光。所述滤波可以基本上从所述被滤波的光致发光中移除所述晶片中的来自带到带的跃迁的光致发光。所检测到的被滤波的光致发光可以包括具有在约0.7eV至约0.9eV范围内的能量的光。所述晶片可以是硅晶片。所述滤波可以基本上阻挡具有大于约1.0eV的能量的光被检测到。在一些实施方式中，所述滤波还包括过滤从所述晶片的所述部分反射的激发光。一些实施方式还包括检测从所述晶片的所述部分反射的激发光。所述方法还可以包括将所检测到的光致发光与所检测到的激发光比较，并且基于所述比较来识别在所述晶片中的一个或多个缺陷。所述晶片可以是用于互补金属氧化物半导体(CMOS)成像传感器的晶片。所述晶片的所述部分可以对应于所述CMOS成像传感器的一个或多个像素。识别所述晶片中的一个或多个缺陷可以包括识别所述CMOS成像传感器的一个或多个缺陷像素。在一些实施方式中，识别所述晶片中的一个或多个缺陷包括识别具有1μm或更小的尺寸的一个或多个缺陷。所述方法还可以包括：基于从所述晶片的所述部分发射的光致发光来形成所述晶片的所述部分的光致发光强度图；以及基于从所述晶片的所述部分反射的激发光来形成所述晶片的所述部分的反射强度图。比较来自所述晶片的所述部分的所检测到的光致发光与来自所述晶片的区域的所检测到的反射的激发光可以包括：确定所述光致发光强度图包括所述晶片的第一位置处的强度的第一变化；在确定所述光致发光强度图包括所述晶片的所述第一位置处的强度的所述第一变化时，确定所述反射强度图是否包括所述晶片的所述第一位置处的强度的第二变化；在确定所述反射强度图不包括所述晶片的所述第一位置处的强度的所述第二变化时，确定所述晶片的所述第一位置处存在缺陷。比较来自所述晶片的所述部分的所检测到的光致发光与来自所述晶片的区域的所检测到的反射的激发光还可以包括：在确定所述反射强度图包括所述晶片的所述第一位置处的强度的所述第二变化时，确定所述晶片的所述第一位置处不存在缺陷。在一些实施方式中，所述方法还包括调节所述激发光的特性。调节所述激发光的特性可以包括调节所述激发光的波长。可以调节所述激发光的波长以增加从所述晶片的第二部分发射的光致发光。所述晶片的所述第二部分位于所述晶片中与第一部分不同的深度处。所述激发光可以具有在200nm至1100nm的范围内的波长。所述晶片是硅晶片或化合物半导体晶片。所述方法还可以包括在所述晶片上执行处理步骤。所述处理步骤可以选自由离子注入步骤、退火步骤、层沉积步骤、氧化步骤、和抛光步骤组成的组。所述处理步骤可以在识别所述晶体缺陷之后执行。所述方法还可以包括用所述激发光照射所被处理的晶片，并基于来自所被处理的晶片的光致发光来识别在所被处理的晶片中的一个或多个附加缺陷。所述方法还可以包括将在所述晶片中识别的所述晶体缺陷与所述附加缺陷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：用激发光照射晶片，所述激发光具有足以在所述晶片中诱导光致发光的波长和强度；对响应于所述照射从所述晶片的一部分发射的光致发光进行滤波；将被滤波的光致发光引导到检测器上，以便以1μm×1μm或更小的空间分辨率在所述检测器上对所述晶片的所述部分成像；以及基于所检测到的被滤波的光致发光来识别所述晶片中的一个或多个晶体缺陷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.04 US 14/703,692;2015.10.09 US 14/879,5221.一种方法，包括：用激发光照射晶片，所述激发光具有足以在所述晶片中诱导光致发光的波长和强度；对响应于所述照射从所述晶片的一部分发射的光致发光进行滤波；将被滤波的光致发光引导到检测器上，以便以1μm×1μm或更小的空间分辨率在所述检测器上对所述晶片的所述部分成像；以及基于所检测到的被滤波的光致发光来识别所述晶片中的一个或多个晶体缺陷。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所检测到的被滤波的光致发光对应于所述晶片中的来自晶体缺陷的光致发光。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述滤波基本上从所述被滤波的光致发光中移除所述晶片中的来自带到带的跃迁的光致发光。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所检测到的被滤波的光致发光包括具有在约0.7eV至约0.9eV范围内的能量的光。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述晶片是硅晶片。6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述滤波基本上阻挡具有大于约1.0eV的能量的光被检测到。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述滤波还包括对从所述晶片的所述部分反射的激发光进行滤波。8.根据权利要求1所述的方法，还包括检测从所述晶片的所述部分反射的激发光。9.根据权利要求8所述的方法，还包括：将所检测到的光致发光与所检测到的激发光进行比较，并且基于该比较来识别所述晶片中的一个或多个缺陷。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述晶片是用于互补金属氧化物半导体(CMOS)成像传感器的晶片。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述晶片的所述部分对应于所述互补金属氧化物半导体成像传感器的一个或多个像素。12.根据权利要求11所述的方法，其中，识别所述晶片中的一个或多个缺陷包括识别所述互补金属氧化物半导体成像传感器的一个或多个缺陷像素。13.根据权利要求11所述的方法，其中，识别所述晶片中的一个或多个缺陷包括识别具有1微米或更小的尺寸的一个或多个缺陷。14.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于从所述晶片的所述部分发射的光致发光来形成所述晶片的所述部分的光致发光强度图；以及基于从所述晶片的所述部分反射的激发光来形成所述晶片的所述部分的反射强度图。15.根据权利要求14所述的方法，其中，比较来自所述晶片的所述部分的所检测到的光致发光与来自所述晶片的区域的所检测到的反射的激发光包括：确定所述光致发光强度图包括在所述晶片的第一位置处的强度的第一变化；在确定所述光致发光强度图包括在所述晶片的所述第一位置处的强度的所述第一变化时，确定所述反射强度图是否包括在所述晶片的所述第一位置处的强度的第二变化；在确定所述反射强度图不包括在所述晶片的所述第一位置处的强度的所述第二变化时，确定在所述晶片的所述第一位置处存在缺陷。16.根据权利要求15所述的方法，其中，比较来自所述晶片的所述部分的所检测到的光致发光与来自所述晶片的区域的所检测到的反射的激发光还包括：在确定所述反射强度图包括在所述晶片的所述第一位置处的强度的所述第二变化时，确定在所述晶片的所述第一位置处不存在缺陷。17.根据权利要求1所述的方法，还包括调节所述激发光的特性。18.根据权利要求17所述的方法，其中，调节所述激发光的特性包括调节所述激发光的波长。19.根据权利要求18所述的方法，其中，调节所述激发光的波长以增加从所述晶片的第二部分发射的光致发光。20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述晶片的所述第二部分位于所述晶片中与第一部分不同的深度处。21.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激发光具有在200纳米至1100纳米的范围内的波长。22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述晶片是硅晶片或化合物半导体晶片。23.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述晶片上执行处理步骤。24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述处理步骤选自由离子注入步骤、退火步骤、层沉积步骤、氧化步骤、和抛光步骤组成的组。25.根据权利要求23所述的方法，其中，在识别所述晶体缺陷之后执行所述处理步骤。26.根据权利要求25所述的方法，还包括用所述激发光照射所被处理的晶片，并基于来自所被处理的晶片的光致发光来识别在所被处理的晶片中的一个或多个附加缺陷。27.根据权利要求26所述的方法，还包括将在所述晶片中识别的所述晶体缺陷与所述附加缺陷比较。28.根据权利要求1所述的方法，其中，所述晶体缺陷对应于所述晶片的一部分的图像中的亮部分。29.一种系统，包括：照明模块，该照明模块配置为用激发光照射晶片，所述激发光具有足以在所述晶片中诱导光致发光的波长和强度；检测模块，该检测模块配置为检测响应于所述照射从所述晶片的一部分发射的光致发光；成像光学器件，该成像光学器件配置为以1μm×1μm或更小的空间分辨率将所述晶片的所述部分成像到所述检测模块上；光学滤波器，该光学滤波器布置为在所述检测模块检测之前，对从所述晶片的所述部分发射的光致发光进行滤波；以及处理模块，该处理模块配置为基于所检测到的被滤波的光致发光来识别所述晶片中的一个或多个晶体缺陷。30.根据权利要求29所述的系统，其中，所述光学滤波器将对应于所述晶片中的来自晶体缺陷的光致发光透射到所述检测模块。31.根据权利要求30所述的系统，其中，所述光学滤波器基本上阻挡所述晶片中的来自带到带的跃迁的光致发光到所述检测模块。32.根据权利要求29所述的系统，其中，所述光学滤波器将具有在约0.7eV至约1.0eV范围内的能量的光透射到所述检测模块。33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述光学滤波器基本上阻挡具有大于约1.0eV的能量的光到所述检测模块。34.根据权利要求29所述的方法，其中，所述光学滤波器阻挡从所述晶片朝向所述检测模块反射的激发光的至少一些到所述检测模块。35.根据权利要求29所述的系统，其中，所述激发光具有在200纳米至1100纳米的范围内的波长。36.根据权利要求29所述的系统，其中，所述照明组件布置为沿着非法向于所述晶片的被照射表面的光轴将所述激发光照射到所述晶片。37.根据权利要求36所述的系统，其中，照明光学器件具有名义上法向于所述晶片的被照射表面的光轴。38.一种方法，包括：用激发光照射晶片，所述激发光具有足以在所述晶片中诱导光致发光的波长和强度；检测响应于所述照射从所述晶片的一部分发射的光致发光；检测从所述晶片的所述部分反射的激发光；将从所述晶片的所述部分发射的光致发光与从所述晶片的所述部分反射的激发光进行比较；以及基于所述比较识别所述晶片中的一个或多个缺陷。39.根据权利要求38所述的方法，其中，所述晶片包括互补金属氧化物半导体(CMOS)成像传感器。40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述晶片的所述部分包括所述互补金属氧化物半导体成像传感器的一个或多个像素。41.根据权利要求40所述的方法，其中，识别所述晶片中的一个或多个缺陷包括识别所述互补金属氧化物半...

【专利技术属性】
技术研发人员：ZT基斯，L杜达斯，Z科瓦奇，I拉吉托斯，G纳杜德瓦里，N劳伦，LL贾斯特泽布斯基，
申请(专利权)人：塞米拉布半导体物理实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：匈牙利,HU