最後更新:2026年10月8日晶圓製造・基板加工矽晶圓製造(長晶・切片・研磨)中國大陸:COP(晶体原生颗粒缺陷)

COP(晶體原生凹坑)是什麼

COP (Crystal Originated Particle/Pit)

COP(晶體原生凹坑)是 CZ 晶體中過剩空位聚集而成、尺寸數十~200nm 的八面體狀空洞。若位於閘極氧化層正下方,電場會集中而降低耐壓(GOI),在微縮世代中成為致命缺陷。對策為控制拉晶速度與溫度梯度比(V/G)的無缺陷晶體、氫/Ar 退火、或成長磊晶層三者之一。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

COP(Crystal Originated Particle/Pit:晶體原生缺陷)是在以 CZ 法成長的矽晶體中產生、尺寸約數十~200nm 的八面體狀空位聚集體(空洞)。在晶體成長過程中,過剩的空位(原子缺失的缺陷)聚集而成,出現在晶圓表面時會被觀察為凹陷(凹坑)。由於在清洗後的微粒檢測中會被計為「微粒」,因而有了這個容易混淆的名稱。

COP 成為問題的最大原因,是會降低閘極絕緣膜的耐壓(GOI:Gate Oxide Integrity)。若 COP 位於閘極氧化層正下方,只有該部分的有效膜厚變薄或電場集中,會成為初期不良或可靠度不良的原因。在閘極絕緣膜薄到只有數nm 的世代,即使是數十nm 的空洞也是致命的。

COP 的產生由晶體成長時「拉晶速度 V/固液界面溫度梯度 G」的比值決定。V/G 大(拉得快)時空位過剩而產生 COP,V/G 小時晶格間隙矽過剩而產生差排團。瞄準兩者都不發生的狹窄條件帶所成長的晶圓,稱為「無缺陷晶體(Perfect Silicon、完美晶體)」,被視為高階規格。

消除 COP 的方法主要有 3 種:①以 V/G 控制成長無缺陷晶體;②在氫或氬氣氛中進行高溫退火(使表面附近的空洞閉合=退火晶圓);③成長磊晶層(以磊晶層覆蓋 COP 使表面無缺陷=磊晶晶圓)。①可提升整片晶圓的品質,但會犧牲成長速度;②③則會增加成本。

評估方法包括反覆進行 SC-1 清洗使 COP 顯現後再以微粒計數器計數、雷射散射式表面檢測設備,以及紅外散射斷層掃描。針對元件廠商要求的 GOI 水準,要使用以哪種方式抑制 COP 的晶圓,是在晶圓成本與元件良率之間權衡判斷。

COP(晶體原生凹坑)的常見問題

COP 是「微粒」嗎?
不是。COP 是晶體中產生的空位聚集體(空洞),並非從外部附著的異物。但它在晶圓表面會以凹陷形式出現,雷射散射式檢測設備無法將其與微粒區分而計入,因此才有 Crystal Originated Particle 這個容易混淆的名稱。
COP 為什麼會降低閘極氧化層的耐壓?
因為閘極氧化層正下方若有空洞,只有該部分的有效膜厚變薄或電場集中。在閘極絕緣膜薄到只有數nm 的世代,即使是數十nm 的空洞也會成為初期不良或可靠度不良的原因。
要如何減少 COP?
主要有 3 種方法:①控制拉晶速度與溫度梯度比(V/G)以成長無缺陷晶體;②在氫或氬氣氛中進行高溫退火,使表層空洞閉合(退火晶圓);③以磊晶層覆蓋表面(磊晶晶圓)。各自都有與成長速度或成本之間的取捨。

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