CN102538732A - 一种硅外延层过渡区的无损检测方法 - Google Patents

一种硅外延层过渡区的无损检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硅外延层过渡区的无损检测方法，属于硅外延生长技术领域。本发明的方法包括下述步骤：（1）生长前利用电容位移传感器的方法先测量硅衬底片总厚度Tsub；（2）将硅衬底片外延生长，取片后利用红外膜厚测试仪测量硅外延层厚度Tepi，测量位置和外延前测量硅衬底片厚度的位置相对应；（3）然后利用电容位移传感器测量外延后的硅片的总厚度Ttot，其测量位置和硅衬底片测量厚度的位置相对应；（4）利用公式:(硅衬底片总厚度Tsub+硅外延层厚度Tepi)–外延后硅片的总厚度Ttot，得到过渡区长度。本发明的方法具有无损、准确率高、检测速度快的优点。

Description

一种硅外延层过渡区的无损检测方法
技术领域
本发明涉及硅外延生长技术领域，尤其涉及一种硅外延层过渡区的无损检测方法。
背景技术
硅外延片是一种广泛应用于各种半导体器件及模块的半导体材料，在被视为“信息工业的粮食”的集成电路制造链条中，处于前端基础地位，被广泛应用于风能、太阳能、汽车、手机、家电等高档电子消费产品中。
硅外延产品一般是以重掺砷、重掺磷、重掺锑、重掺硼硅抛光片作为衬底加工而成。硅外延片具有结晶完美无晶体原生缺陷、外延层电阻率和厚度精确可控、过渡区可调等优良的特性，其外延层被广泛用于集成电路及分立器件等制作中，可以满足生产功率场效应器件、绝缘栅双极晶体管、肖特基二极管、微处理器、 电荷藕合器件和快闪存储器等的要求。而硅外延层过渡区的长短、有效厚度的大小直接影响到了最终产品的击穿电压、正向压降、反向压降、反向恢复时间等关键参数。
而目前测量过渡区的方法是利用扩展电阻法测量纵向分布曲线来获得，该方法是破坏性测量，一般只能做定性测量很难做到定量，测量区域小，测量时需从硅外延片上切下一小方块区域，粘贴在有固定角度的磨块上，研磨得到倾斜的剖面，然后对这个剖面纵向以固定的间隔进行测量，通过计算得到厚度和电阻率的分布。因此开发一种无损、快捷、高效的检测方法势在必行。
发明内容
本发明提供一种硅外延层过渡区的无损检测方法，具有无损、准确率高、检测速度快的优点。
本发明所采取的技术方案是：
一种硅外延层过渡区的无损检测方法，包括下述步骤：
（1）生长前利用电容位移传感器的方法先测量硅衬底片总厚度Tsub；
（2）将此片外延生长，取片后利用红外膜厚测试仪测量硅外延层厚度Tepi，测量位置和外延前测量硅衬底片厚度的位置相对应；
（3）然后利用电容位移传感器的方法再测量此片的总厚度Ttot，其测量位置和衬底片测量厚度的位置相对应；
（4）利用公式: (硅衬底片总厚度Tsub+硅外延层厚度Tepi) –外延后硅片的总厚度Ttot，得到过渡区长度。
如果该值为负, 即衬底片总厚度Tsub+硅外延层厚度Tepi <外延后硅片的总厚度Ttot,即表示为外延层向衬底外扩。
该值为正时, 即：衬底片总厚度Tsub+硅外延层厚度Tepi >外延后硅片的总厚度Ttot,则是由衬底扩至外延层。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1.因为本方法不具破坏性，对检测部位无损伤,因此可以外延片上多个位置的100%检验。
2.本发明的检测方法准确率高，检测速度快，提高了检验效率。
具体实施方式
实施例中所用红外膜厚测试仪型号：ACCENT STRATUS；电容位移传感器型号：ADE ULTRASCAN 9600。
实施例1
本实施例中，衬底电阻率为0.012 ohm.cm,外延层电阻率为14.2 ohm.cm。
取中心点及其他部位的四个点按照下述步骤进行检测：
（1）生长前利用电容位移传感器的方法先测量硅衬底片总厚度Tsub；
（2）将此片外延生长，取片后利用红外膜厚测试仪测量硅外延层厚度Tepi，测量位置和外延前测量硅衬底片厚度的位置相对应；
（3）然后利用电容位移传感器的方法再测量此片的总厚度Ttot，其测量位置和衬底片测量厚度的位置相对应；
（4）利用公式: (硅衬底片总厚度Tsub+硅外延层厚度Tepi) –外延后硅片的总厚度Ttot，得到过渡区长度，检测数据及结果统计如表1。
表1 检测数据及结果统计（单位：μm）
  中心点厚度 第二点厚度 第三点厚度 第四点厚度 第五点厚度
Tsub 724.925 724.084 725.503 725.872 724.711
Ttot 780.543 777.426 780.029 779.019 778.627
Tepi 55.395 53.956 55.240 53.997 54.297
Tepi+Tsub-Ttot -0.223 0.614 0.714 0.850 0.381
实施例2
本实施例中，衬底电阻率为0.0036 ohm.cm,外延层电阻率为14.2 ohm.cm。
本实施例的检测方法同实施例1，检测数据及结果统计如表2。
表2  检测数据及结果统计（单位：μm）
  中心点厚度 第二点厚度 第三点厚度 第四点厚度 第五点厚度
Tsub 681.066 679.624 680.658 681.178 681.122
Ttot 736.297 733.659 735.164 735.290 735.508
Tepi 55.558 55.923 56.146 55.102 54.73
Tepi+Tsub-Ttot 0.327 1.888 1.64 0.99 0.344
实施例3
本实施例中，衬底电阻率为0.0023 ohm.cm,外延层电阻率为14.2 ohm.cm。
本实施例的检测方法同实施例1，检测数据及结果统计如表3。
表3 检测数据及结果统计（单位：μm）
  中心点厚度 第二点厚度 第三点厚度 第四点厚度 第五点厚度
Tsub 728.248 728.361 728.036 728.101 728.133
Ttot 783.329 781.931 781.551 782.629 782.017
Tepi 56.619 55.61 55.941 55.588 55.146
Tepi+Tsub-Ttot 1.538 2.04 2.426 1.06 1.262

Claims (1)

1.一种硅外延层过渡区的无损检测方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）生长前利用电容位移传感器的方法先测量硅衬底片总厚度Tsub；
（2）将硅衬底片外延生长，取片后利用红外膜厚测试仪测量硅外延层厚度Tepi，测量位置和外延前测量硅衬底片厚度的位置相对应；
（3）然后利用电容位移传感器测量外延后的硅片的总厚度Ttot，其测量位置和硅衬底片测量厚度的位置相对应；
（4）利用公式: (硅衬底片总厚度Tsub+硅外延层厚度Tepi) -外延后硅片的总厚度Ttot，得到过渡区长度。
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