CN103187330B - 晶圆制造过程中Hfe测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶圆制造过程中Hfe的测试方法。该方法包括待进行发射区扩散之前，腐蚀晶圆背面第一设定区的氧化层以露出集电区，腐蚀晶圆正面与第一设定区相对应的第二设定区的氧化层以露出基区和发射区；使测试设备的相应电性触部接触所述集电区，使测试设备的探针的两个针接触部分别接触基区和发射区，其中基区、发射区、集电区以及测试设备之间在两个针接触部分别接触基区和发射区且电性触部接触集电区时，形成电性回路；以及由电性回路获得测试数据。本发明所述的方法可在发射区扩散之前及时获得放大数据。

Description

晶圆制造过程中Hfe测试方法

技术领域

本发明涉及半导体器件制造，尤其涉及半导体制造过程中的Hfe测试。

背景技术

半导体器件的制造过程包括一系列的检查工艺，以判断形成在晶圆上的芯片优良与否。Hfe（HybridForwardCommonEmitter）测试便是检查工艺中较为重要的一个环节。Hfe测试的本质就是测试三极管的电流放大倍数。

现有技术中，对Hfe的测试是在流片到合金阶段后再进行，具体地说是在铝合金完成且烘培过后的特性曲线检查阶段进行。

如本领域技术人员所已知的，最终形成的芯片的Hfe的性能取决于发射区扩散阶段。从发射区扩散到合金阶段要经过退火、引线孔形成、光刻、腐蚀、测双结、铝蒸发、再次光刻、以及铝腐蚀等多个工艺工程，便使得在铝合金阶段之后进行Hfe测试从而获得Hfe参数不能及时地用于修正发射区扩散的放大参数，而且所获得的数据不及时也不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种晶圆制造过程中Hfe的测试方法。该方法包括待进行发射区扩散之前，腐蚀测试晶圆背面第一设定区的氧化层以露出集电区，腐蚀测试晶圆正面与第一设定区相对应的第二设定区的氧化层以露出基区和发射区；使测试设备的相应电性触部接触所述集电区，使测试设备的探针的两个针接触部分别接触所述基区和所述发射区，其中所述基区、发射区、集电区以及测试设备之间在所述两个针接触部分别接触所述基区和所述发射区且所述电性触部接触所述集电区时，形成电性回路；以及由所述电性回路获得测试数据。

本发明所述的方法，优选地，腐蚀测试晶圆背面第一设定区的氧化层包括将测试晶圆背面的其它区域与所述第一设定区隔离开，腐蚀测试晶圆正面与第一设定区相对应的第二设定区的氧化层包括将测试晶圆正面的其它区域与所述第二设定区隔离开。

本发明所述的方法，优选地，腐蚀测试晶圆背面第一设定区的氧化层以及腐蚀测试晶圆正面与第一设定区相对应的第二设定区的氧化层是通过氢氟酸进行腐蚀。

本发明所述的方法，优选地，腐蚀测试晶圆背面第一设定区的氧化层5-30秒，腐蚀测试晶圆正面与第一设定区相对应的第二设定区的氧化层1-5分钟。

本发明所述的方法，优选地，在腐蚀测试晶圆背面第一设定区的氧化层以及腐蚀测试晶圆正面与第一设定区相对应的第二设定区的氧化层之后，清洗测试晶圆，并在清洗之后干燥所述第一设定区和第二设定区。优选地，清洗所述晶圆包括将测试晶圆在水中漂洗，以及以水枪对测试晶圆的正面和背面进行冲洗；而干燥所述第一设定区和第二设定区是用氮气吹干所述第一设定区和第二设定区。

本发明还提供一种晶圆制造过程中发射区扩散的控制方法，其特征在于，所述方法包括通过如上所述的方法进行Hfe测试，以及根据所获得的测试数据控制发射区扩散。更具体地，根据所获得的测试数据来控制发射区扩散的放大参数。

通过本发明所述的方法，可在进行发射区扩散之前进行Hfe测试，从而及时且准确地得到了发射区扩散的放大数据。

附图说明

图1是根据本发明所述的晶圆制造过程中Hfe测试方法的流程示意。

图2是测试数据的一个示例。

图3是根据本发明的测试晶圆被腐蚀区域的示意图。

图4是在本发明的晶圆制造过程中可以使用的腐蚀夹具的一个示例的示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。本领域技术人员可以理解到，以下只是结合具体的实施方式来对本发明的主旨进行说明，并不就此限定本发明的实施。本发明所主张的范围由所附的权利要求确定，任何不脱离本发明精神的修改、变更都应由本发明的权利要求所涵盖。

根据本发明，Hfe测试是在待进行发射区扩散之前对测试用晶圆所进行的，在此测试用晶圆也被称作先行片，在下文描述中，为简洁起见，将“测试用晶圆”称作“测试晶圆”。作为示例，在进行发射区扩散之前，晶圆可能已经历衬底制备、一次氧化、隐埋层光刻、隐埋层扩散、外延淀积、热氧化、隔离光刻、隔离扩散、再氧化、基区光刻、基区扩散、再分布及氧化、发射区光刻、背面掺金等工艺过程，本领域技术人员可以理解到，上述工艺过程根据实际应用可以有所删减或变更。

图1是根据本发明所述的晶圆制造过程中Hfe测试方法的流程示意。如图1所示，在进行发射区扩散之前，首先对晶圆进行如步骤10所示意的腐蚀；在此，术语“发射区扩散之前”指的是在对非测试用晶圆，亦即不是先行片的晶圆进行发射区扩散，业界也将对这些晶圆的发射区扩散称为发射区扩散本番。

在步骤10，首先腐蚀测试晶圆背面第一设定区的氧化层以露出集电区，再腐蚀测试晶圆正面与第一设定区相对应的第二设定区的氧化层以露出基区和发射区。在此，术语“背面”指的是测试晶圆设置有集电区的面，而术语“正面”指的是测试晶圆设置有基区和发射区的面。第一设定区是包括与第二设定区的基区和发射区相对应的集电区的区域，本领域技术人员可以理解到，第一设定区和第二设定区系根据实际应用选择，并不要求其在测试晶圆的某一具体位置，且第一设定区只是测试晶圆背面包括集电区的一部分区域而第二设定区也只是晶圆正面包括基区和发射区的一小部分区域，经过腐蚀裸露出来的部分足以进行测试。

作为示例，对第一设定区和第二设定区的腐蚀可以通过氢氟酸进行，优选纯氢氟酸。在选用氢氟酸进行腐蚀的情况下，对第一设定区的持续时间可以持续5-30秒，而对第二设定区腐蚀的持续时间可以持续1-5分钟；腐蚀时间的选择是根据实际应用而定，并不以此处所给出的时间为限制，第一设定区的氧化层厚度较小，故腐蚀时间可短一些，而第二设定区的氧化层较厚，故腐蚀时间可相对长些；而腐蚀的持续时间还可以配合操作人员的观察，如果操作人员观察到第一设定区的氧化层基本被腐蚀完，则可以清洗掉第一设定区的腐蚀液，同样，如果操作人员观察到第二设定区的氧化层基本腐蚀完，则可以清洗掉第二设定区的腐蚀液。

对第一设定区的腐蚀要在第一设定区与测试晶圆背面的其它区域隔离的情况下进行，对第二设定区的腐蚀要在第二设定区与测试晶圆正面的其它区域隔离的情况下进行。腐蚀结束之后，优选在进入测试之前，对被腐蚀的测试晶圆进行清洗。可以首先将该测试晶圆放在水中清洗，然后以水枪对测试晶圆的正面和背面进行冲洗。冲洗结束之后，可利用氮气吹干测试晶圆。

随后，进入步骤12，使测试设备的相应电性触部接触集电区，使测试设备的探针的两个针接触部分别接触基区和发射区，其中基区、发射区、集电区以及测试设备之间在两个针接触部分别接触基区和发射区且电性触部接触集电区时，形成电性回路。在进入测试设备时，可以将测试晶圆水平推入测试设备的载片台，以避免待测测试晶圆因与测试设备的探针接触而划伤。在利用测试设备进行测试时，可通过调节其探针控制按钮和焦距来确定探针的合适位置，使两根针分别接触待测试晶圆的基区和发射区。

在步骤14，获得测试数据。测试数据例如为如图2所示意的电压－电流测试曲线。操作人员依据该测试数据便可确定出发射区扩散的Hfe参数，从而有效地控制后续的发射区扩散。

图3是根据本发明所述的测试晶圆被腐蚀区域的局部示意图。该图所示意的是晶圆的正面，亦即被腐蚀的区域为第二设定区的局部。在该例中，第二设定区的氧化层被HF溶液腐蚀从而裸露出基区301和发射区302。本领域技术人员可以理解到，基区301和发射区302的面积较小，且实际腐蚀出的区域可能比所示出的区域大，且包括若干个基区和发射区。虽未被示意，测试晶圆背面的第一设定区也将被腐蚀从而裸露出来，以待测试时使用。

在进行腐蚀的过程中，可以通过腐蚀夹来移动测试晶圆。作为示例，测试晶圆正面和背面要被腐蚀的区域需与正面和背面的其它区域隔离开，所使用腐蚀夹至少应包括可将要腐蚀区域与不腐蚀区域隔离开的隔离壁。

图4是在本发明所述的晶圆制造过程中可以使用的腐蚀夹具的一个示例的示意图。如图所示，该腐蚀夹包括手柄40，与手柄固定连接一起可以开合以将晶圆夹设在其间的夹板部42，设置在夹板部42中的开口44。夹板部42包括第一夹板和第二夹板，第一夹板和第二夹板通过枢转轴420连接，第一夹板和第二夹板分别与枢转轴420固定连接，例如以螺丝固定连接。手柄40包括与第一夹板相连接的第一手柄和与第二夹板相连接的第二手柄。通过将第一手柄和第二手柄向相反的方向开启，可以将第一夹板和第二夹板分开，通过闭合第一手柄和第二手柄可以将第一夹板和第二夹板闭合。开口44包括设置在第一夹板中的第一开口以及设置在第二夹板中的第二开口（未标示）。第一开口和第二开口的位置是相互对应的，在第一夹板和第二夹板闭合的时候，第一开口和第二开口基本在一条线上。第一夹板和第二夹板在闭合时，两者之间的空隙以刚好容纳一个晶圆为宜。在第一开口的周围设置有挡壁，该档壁面向第二夹板垂直设置在第一夹板，在第一夹板与第二夹板闭合时，该挡壁与第二夹板紧密结合，从而使得第一开口和第二开口被基本密闭在该档壁之中。该档壁由耐腐蚀的材料形成，可以例如是耐腐蚀材料形成的密封圈。

图4所给出的是在本发明所述的方法执行过程中可以使用的腐蚀夹具的一个示例，在实际应用中，也可实用其它形式的腐蚀夹具。

以下结合图4进一步阐述本发明的晶圆制造过程中Hfe测试方法。在进行发射区扩散之前，打开腐蚀夹的第一夹板和第二夹板，将测试晶圆放置到该腐蚀夹中。将要被腐蚀的第一设定区域中对准第一开口，而第二设定区域则对准第二开口。随后，首先通过第一开口滴几滴HF溶液在第一设定区（亦即测试晶圆背面的第一设定区），由于档壁的作用，HF溶液不会流到测试晶圆背面不需要腐蚀的区域。一定时间之后（大约5-30秒），当观察到第一开口中的氧化层已经腐蚀完毕，则将腐蚀夹放入水中进行清洗。然后，通过第二开口滴几滴HF溶液在第二设定区（亦即测试晶圆正面与第一设定区相对应的第二设定区），由于档壁的作用，HF溶液不会流到测试晶圆正面不需要腐蚀的区域。一定时间之后（大约1-5分钟），当观察到第二开口中的氧化层已经腐蚀完毕，则将腐蚀夹放入水中进行清洗例如10秒。然后，打开腐蚀夹，将测试晶圆取出放在水中漂洗30秒左右，放入清洗的片架中。可以进一步利用水枪将测试晶圆的正面和背面都冲洗一下，再利用氮气吹干被腐蚀的第一设定区和第二设定区。通过一系列的清洗，可去除晶圆表面残存的腐蚀液，防止Hfe测试的异常，例如由于受到残留腐蚀液存在而产生小电流等。将测试的晶圆从片架中取出，水平送入测试设备的载片台。将测试设备的相应触部电性连接到裸露出的集电区，将测试设备的探针的两个针接触部分别接触基区和发射区，以便形成电性回路，达成测试。结合图3，便是将两个针接触部分别接触基区301和发射区302。测试设备及时收集测试数据，以便对后续的发射区扩散进行控制。

在上述说明中，优选先腐蚀第一设定区再腐蚀第二设定区从而将少正面腐蚀结束后的等待时间。且在本发明实施例中，测试晶圆是先行片。

此外，根据本发明的各示例，HF溶液优选较高浓度的HF溶液。

通过本发明所述的方法，可在进行发射区扩散之前通过对测试晶圆的Hfe测试，及时而准确地得到在发射区扩散本番时的放大数据，从而精确地控制批量晶圆发射区扩散中的放大参数。

Claims (8)

1.一种晶圆制造过程中Hfe测试方法，其特征在于，所述方法包括：

待进行发射区扩散之前，腐蚀测试晶圆背面第一设定区的氧化层以露出集电区，腐蚀测试晶圆正面与第一设定区相对应的第二设定区的氧化层以露出基区和发射区；

使测试设备的相应电性触部接触所述集电区，使测试设备的探针的两个针接触部分别接触所述基区和所述发射区，其中所述基区、发射区、集电区以及测试设备之间在所述两个针接触部分别接触所述基区和所述发射区且所述电性触部接触所述集电区时，形成电性回路；以及

由所述电性回路获得测试数据。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，腐蚀所述测试晶圆背面第一设定区的氧化层包括将所述测试晶圆背面的其它区域与所述第一设定区隔离开，腐蚀所述测试晶圆正面与第一设定区相对应的第二设定区的氧化层包括将所述测试晶圆正面的其它区域与所述第二设定区隔离开。

3.根据权利要求1或2所述的测试方法，其特征在于，腐蚀所述测试晶圆背面第一设定区的氧化层以及腐蚀所述测试晶圆正面与第一设定区相对应的第二设定区的氧化层是通过氢氟酸进行腐蚀。

4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，腐蚀所述测试晶圆背面第一设定区的氧化层5-30秒，腐蚀所述测试晶圆正面与第一设定区相对应的第二设定区的氧化层1-5分钟。

5.根据权利要求1或2所述的测试方法，其特征在于，在腐蚀所述测试晶圆背面第一设定区的氧化层以及腐蚀所述测试晶圆正面与第一设定区相对应的第二设定区的氧化层之后，清洗所述测试晶圆，并在清洗之后干燥所述第一设定区和第二设定区。

6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，清洗所述测试晶圆包括将所述晶圆在水中漂洗，以及以水枪对所述晶圆的正面和背面进行冲洗。

7.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，干燥所述第一设定区和第二设定区是用氮气吹干所述第一设定区和第二设定区。

8.一种晶圆制造过程中发射区扩散的控制方法，其特征在于，所述方法包括通过如权利要求1－7中任意一项所述的方法进行Hfe测试，以及根据所获得的测试数据控制晶圆发射区扩散。