CN101957324B - 一种检测锗硅外延缺陷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测锗硅外延缺陷的方法，包括如下步骤：(1)在光硅片上生长完锗硅外延后，利用低温外延工艺在锗硅表面再生长一层厚的单晶硅外延，将缺陷放大；(2)将硅片浸入怀特刻蚀腐蚀液，利用怀特刻蚀腐蚀液对缺陷区域和非缺陷区域的腐蚀速率不同将缺陷区域区分出来；(3)将硅片处理干净后直接用光学显微镜找出缺陷。采用该方法可以在锗硅外延开发和生产过程中及时发现工艺产生的缺陷，并进行具体有效的观察。

Description

一种检测锗硅外延缺陷的方法
技术领域
本发明属于半导体器件制造的检测方法，尤其涉及一种检测锗硅外延缺陷的方法。
背景技术
在SiGe-HBT(锗硅异质结双极晶体管)所用SiGe Epi(锗硅外延)生长过程中由于各种原因会导致薄膜中有缺陷产生，由于这层SiGe膜厚度比较薄(一般低于700埃)，导致这种缺陷尺寸很小，很难被现有的各种测量方法发现。
目前通用的检测锗硅外延缺陷的方法仍然是利用光学反射原理对硅片表面粗糙程度不一样的点进行测量，可是这种方法无法区分实际缺陷与表面粗糙的差异，并且由于实际缺陷尺寸已经与表面粗糙程度相仿，导致大多数测出来的都是表面粗糙，不能有效地对缺陷进行观察。另外一种方法是利用TEM(透射电子显微镜)对所生长的SiGe(锗硅)薄膜进行分析，可是由于TEM所分析的样品尺寸很小，相对抓住缺陷的几率也很小。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种检测锗硅外延缺陷的方法，采用该方法可以在锗硅外延开发和生产过程中及时发现工艺产生的缺陷，并进行具体有效的观察。
为解决上述技术问题，本发明提供一种检测锗硅外延缺陷的方法，包括如下步骤：
(1)在光硅片上生长完锗硅外延后，利用低温外延工艺在锗硅表面再生长一层厚的单晶硅外延，将缺陷放大；
(2)将硅片浸入怀特刻蚀腐蚀液，利用怀特刻蚀腐蚀液对缺陷区域和非缺陷区域的腐蚀速率不同将缺陷区域区分出来；
(3)将硅片处理干净后直接用光学显微镜找出缺陷。
步骤(1)中所述单晶硅外延的生长采用低温外延工艺，其温度范围为450℃-850℃。
步骤(1)中所述单晶硅外延的厚度范围为2000埃-20000埃。
步骤(2)中所述怀特刻蚀腐蚀液对缺陷区域和非缺陷区域腐蚀速率的不同表现为：缺陷区域的腐蚀速率比非缺陷区域的腐蚀速率快。
步骤(2)中所述怀特刻蚀腐蚀液由氢氟酸HF(300ml)+硝酸HNO3(150ml)+铬酸锰MCrO3(75g)+硝酸铜Cu(NO3)2(10g)+去离子水H2O(300ml)+醋酸HAc(300ml)组成，也可以使用其它刻硅腐蚀液。
步骤(2)中通过控制腐蚀时间来控制腐蚀掉的单晶硅外延的厚度，保留器件生长所需的锗硅膜不受影响。
步骤(3)中所述将硅片处理干净采用冲水后用氮气吹干。
和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：利用低温外延工艺在SiGe表面生长一层厚的单晶Si后，再利用怀特刻蚀(Wright etch)腐蚀液对缺陷区域和非缺陷区域的腐蚀速率不同，可将缺陷显现，利用光学显微镜可非常容易的发现缺陷的所在。同时可通过控制腐蚀时间控制腐蚀单晶Si的厚度，使器件所需SiGe Epi不受影响。这样既可及时发现缺陷，又可利用TEM观察具体的缺陷。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种检测锗硅外延缺陷的方法，包括如下步骤：
(1)在光硅片上生长完锗硅外延后，利用低温外延工艺(温度范围为450℃-850℃)在SiGe表面再生长一层厚的单晶硅外延，将缺陷放大；该单晶硅外延的厚度范围为2000埃-20000埃；利用低温外延工艺而不采用高温外延工艺，是因为SiGe薄膜中Ge不是很稳定，若利用高温外延方法生长，会由于Ge的扩散引入新的缺陷。
(2)然后再将硅片浸入怀特刻蚀(Wright etch)腐蚀液，利用腐蚀液对缺陷区域和非缺陷区域的腐蚀速率不同(缺陷区域的腐蚀速率比非缺陷区域的腐蚀速率快)将缺陷区域区分出来。采用的怀特刻蚀腐蚀液为：氢氟酸HF(300ml)+硝酸HNO3(150ml)+铬酸锰MCrO3(75g)+硝酸铜Cu(NO3)2(10g)+去离子水H2O(300ml)+醋酸HAc(300ml)，也可以使用其它刻硅腐蚀液。
(3)将硅片处理干净(冲水后用氮气吹干)后可直接用光学显微镜找出缺陷。
有必要的话可通过控制腐蚀时间来控制腐蚀掉的单晶硅外延的厚度，保留器件生长所需的SiGe膜不受影响。这样既可以找出缺陷位置，又可以用TEM观察具体的缺陷。

Claims (6)

1.一种检测锗硅外延缺陷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在光硅片上生长完锗硅外延后，利用低温外延工艺在锗硅外延表面再生长一层厚的单晶硅外延，将缺陷放大；所述单晶硅外延的厚度范围为2000埃-20000埃；
(2)将步骤(1)完成后的硅片浸入怀特刻蚀腐蚀液，利用怀特刻蚀腐蚀液对缺陷区域和非缺陷区域的腐蚀速率不同将缺陷区域区分出来；
(3)将步骤(2)完成后的硅片处理干净后直接用光学显微镜找出缺陷。
2.如权利要求1所述的检测锗硅外延缺陷的方法，其特征在于，步骤(1)中所述单晶硅外延的生长采用低温外延工艺，其温度范围为450℃-850℃。
3.如权利要求1所述的检测锗硅外延缺陷的方法，其特征在于，步骤(2)中所述怀特刻蚀腐蚀液对缺陷区域和非缺陷区域腐蚀速率的不同表现为：缺陷区域的腐蚀速率比非缺陷区域的腐蚀速率快。
4.如权利要求1所述的检测锗硅外延缺陷的方法，其特征在于，步骤(2)中所述怀特刻蚀腐蚀液由300ml氢氟酸、150ml硝酸、75g铬酸锰、10g硝酸铜、300ml去离子水和300ml醋酸组成。
5.如权利要求1所述的检测锗硅外延缺陷的方法，其特征在于，步骤(2)中通过控制腐蚀时间来控制腐蚀掉的单晶硅外延的厚度，保留器件生长所需的锗硅外延不受影响。
6.如权利要求1所述的检测锗硅外延缺陷的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述将步骤(2)完成后的硅片处理干净采用冲水后用氮气吹干。
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