CN113721076A - 一种硅片电阻率的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种硅片电阻率的测量方法，所述测量方法包括：选取待测量的硅片；对所述硅片进行热处理，去除所述硅片中的热施主；对所述硅片进行氧化处理，以在所述硅片上形成氧化表面；测量所述硅片的电阻率。在所述方法中首先对硅片进行氧化处理，以在所述硅片上得到氧化表面，从而在后续的放置过程中其表面变化很小，因此硅片表面测量的电阻率变化很小。

Description

一种硅片电阻率的测量方法
技术领域
本申请涉及单晶硅制备领域，具体而言涉及一种硅片电阻率的测量方法。
背景技术
直拉法生长的单晶硅广泛用于制造半导体电子器件，通过掺杂可以生长出不同电阻率的硅晶体。对于某些器件要求如先进的无线通信应用、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和低功率、低泄漏器件，要求硅片有着很高电阻率(超过500ohm-cm)。高阻值的硅片有利于减小器件间寄生电容的影响，器件可以更密集地堆积在硅片表面，同时可以降低器件间的信号传输损耗。
高阻值单晶硅通过在多晶硅料中掺入少量掺杂剂或不掺杂获得，硅片阻值越高，电阻率的测量越困难。因此，在使用四探针法(4PP)测量高阻硅片时存在测量的电阻率随时间变化的现象。
因此需要进行改进，以解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本申请提供了一种硅片电阻率的测量方法，用来解决在测量高阻硅片时，由于电阻率随时间变化而导致的测量的电阻率达到稳定电阻率测量值的时间太长，以及不能快速的测量高阻硅片稳定的电阻率值的问题。所述测量方法包括：
选取待测量的硅片；
对所述硅片进行热处理，去除所述硅片中的热施主；
对所述硅片进行氧化处理，以在所述硅片上形成氧化表面；
测量所述硅片的电阻率。
可选地，所述热处理为快速热处理，所述快速热处理的温度范围为750℃-1250℃。
可选地，所述快速热处理的时间范围为30秒-50秒。
可选地，所述氧化处理包括对所述硅片进行短时间低温加热，以在所述硅片上形成氧化表面。
可选地，所述氧化处理的温度为50℃-300℃。
可选地，所述氧化处理的时间为5min-3h。
可选地，在对所述硅片进行氧化处理之后，所述方法还包括将所述硅片冷却至室温的步骤。
可选地，通过直排四探针测量所述硅片的电阻率。
可选地，所述硅片为单晶硅硅片。
可选地，所述待测量的硅片的电阻率超过500ohm-cm。
为了解决目前存在的技术问题，本申请提供了一种硅片电阻率的测量方法，在所述方法中首先对硅片进行短时间低温氧化处理，以在所述硅片上得到氧化表面，从而在后续的放置过程中其表面变化很小，因此硅片表面测量的电阻率变化很小。本发明极大的缩减了达到稳定电阻率测量值的时间，可以快速、准确的测量高阻硅片稳定的电阻率值。
附图说明
通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。在附图中，
图1为本申请一实施例中所述硅片电阻率的测量方法的流程示意图；
图2为本申请一实施例中所述硅片的电阻率随时间变化的曲线示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本申请能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本申请的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
这里参考作为本申请的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例。这样，可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此，本申请的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造导致的形状偏差。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本申请的范围。
本申请提供了一种硅片电阻率的测量方法，用来解决在测量高阻硅片时，由于电阻率随时间变化而导致的测量的电阻率达到稳定电阻率测量值的时间太长，以及不能快速的测量高阻硅片稳定的电阻率值的问题。如图1所示，所述方法包括：
步骤S1：选取待测量的硅片；
步骤S2：对所述硅片进行热处理，去除所述硅片中的热施主；
步骤S3：对所述硅片进行氧化处理，以在所述硅片上形成氧化表面；
步骤S4：测量所述硅片的电阻率。
为了解决目前存在的技术问题，本申请提供了一种硅片电阻率的测量方法，在所述方法中首先对硅片进行氧化处理，以在所述硅片上得到氧化表面，从而在后续的放置过程中其表面变化很小，因此硅片表面测量的电阻率变化很小。
下面结合附图对本申请进行详细的说明，其中，图1为本申请一实施例中所述硅片电阻率的测量方法的流程示意图。
在本申请中所述方法适用于单晶硅的硅片，但需要说明的是，所述方法还应用于其他类型的硅片，在此不做限定。
其中，本申请所述方法适用于电阻率高于500ohm-cm的硅片，相比于现有技术使用范围更加广泛。
在所述步骤S1中，制备并选取待测量的硅片。
在本申请的一示例中，通过直拉法生长单晶硅。具体地，半导体晶体生长装置包括炉体，炉体内设置有坩埚，坩埚外侧设置有对其进行加热的加热器，坩埚内容纳有硅熔体，坩埚由石墨坩埚和套设在石墨坩埚内的石英坩埚构成，石墨坩埚接收加热器的加热使石英坩埚内的多晶硅材料融化形成硅熔体，通过控制投入坩埚内的掺杂剂的量可以生长出高阻值的单晶硅。其中每一石英坩埚用于一个批次半导体生长工艺，而每一石墨坩埚用于多批次半导体生长工艺。
在炉体顶部设置有提拉装置，在提拉装置的带动下，籽晶从硅熔体液面提拉拉出硅晶棒。
在获得硅晶棒之后，将所述硅晶棒按照预定厚度切割为硅晶片，然后选取待测量的硅片。
在所述步骤S2中，对所述硅片进行热处理，去除所述硅片中的热施主。
其中，直拉单晶硅经籽晶引出在后续的冷却过程中会产生大量的热施主，使n型单晶硅的载流子浓度增加，电阻率下降，而使p型硅载流子浓度被复合而电阻率上升，最终能转换成n型硅。热施主效应是硅中的氧杂质在低温热处理过程中产生的，直拉硅单晶的氧主要来源于石英坩埚。为了去除所述施主效应，在选择硅片之后需要执行快速热处理的工艺，以去除所述热施主。
其中，所述热处理为快速热处理。
可选地，所述快速热处理的温度范围为750℃-1250℃。
可选地，所述快速热处理的时间范围为30秒-50秒。
在本申请的一实施例中，所述快速热处理的温度为750℃，时间为30秒。
在所述步骤S3中，对所述硅片进行氧化处理，以在所述硅片上获得氧化表面。
其中，所述氧化处理包括对所述硅片进行短时间低温加热，以在所述硅片上获得氧化表面。
可选地，所述氧化处理的温度为50℃-300℃，所述氧化处理的时间为5min-3h。
在本申请的一实施例中，将所述硅片置于加热台上，对所述硅片进行加热，以在所述硅片的表面上形成氧化层。
在本申请中将硅片经过短时间的加热处理，可以实现快速得到高阻硅片稳定的电阻率测量值的目的。
具体地，如图2所示，所述硅片在空气中经过短时间的低温热处理，可以获得稳定的氧化表面，从而在后续的放置过程中其表面变化很小，因此测量得到的电阻率变化很小。本申请所述方法可以快速得到高阻硅片稳定的电阻率测量值，操作简单，对设备要求低，成本低。
在所述步骤S4中，待硅片冷却至室温后，使用四探针测量硅片电阻率。
在该步骤中使用直排四探针测量所述硅片的电阻率。在本申请的一实施例中，可以按照标准GB/T 1552使用直排四探针测量硅片电阻率，以得到所述第一电阻率。
本申请提供了一种硅片电阻率的测量方法，在所述方法中首先对硅片进行氧化处理，以在所述硅片上得到氧化表面，从而在后续的放置过程中其表面变化很小，因此硅片表面测量的电阻率变化很小。所述测量方法可以实现快速得到高阻硅片稳定的电阻率测量值的目的。
尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本申请的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本申请的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本申请的范围之内。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本申请的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。
本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种硅片电阻率的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：
选取待测量的硅片；
对所述硅片进行热处理，去除所述硅片中的热施主；
对所述硅片进行氧化处理，以在所述硅片上形成氧化表面；
测量所述硅片的电阻率。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述热处理为快速热处理，所述快速热处理的温度范围为750℃-1250℃。
3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述快速热处理的时间范围为30秒-50秒。
4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述氧化处理包括对所述硅片进行短时间低温加热，以在所述硅片上形成氧化表面。
5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述氧化处理的温度为50℃-300℃。
6.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述氧化处理的时间为5min-3h。
7.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在对所述硅片进行氧化处理之后，所述方法还包括将所述硅片冷却至室温的步骤。
8.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，通过直排四探针测量所述硅片的电阻率。
9.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述硅片为单晶硅硅片。
10.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述待测量的硅片的电阻率超过500ohm-cm。
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