專利名稱：檢測外延硅缺陷的方法
技術領域：
本發明涉及半導體工藝，特別涉及一種檢測外延硅缺陷的方法。
背景技術：
外延工藝在半導體中十分重要，各種高壓器件、高頻器件均需要用到外延工藝，作為掩埋層或者提高雙極器件集電極的擊穿電壓等。由于外延層的廣泛應用在眾多器件關鍵的工藝中，因此外延層薄膜的質量十分重要。外延層薄膜的質量通常會遇到許多方面的問題，比如顆粒、缺陷等。其中對于缺陷的檢測，由于是晶格級的反映，且與硅片襯底為同種物質，因此很難用普通的光學法量測手段來解決。通常對于缺陷的評價，主要是通過厚外延生長后酸法腐蝕，然后在顯微鏡下進行確認。這種方法雖然較為直觀明了，但是仍然存在著一些無法避免的問題。首先，酸腐蝕法缺陷監測對于操作的技師要求較高，否則難以保證非常準確。其次，酸腐蝕法屬于硅片破環性測量，完成后硅片將無法繼續使用。另外，酸腐蝕法還要面臨的一個問題就是不可以對少量缺陷的面分布情況進行檢測。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種檢測外延硅缺陷的方法，可以定性、定量判定硅片外延層缺陷產生的程度和位置，更準確、更全面。為解決上述技術問題，本發明的檢測外延硅缺陷的方法，包括以下步驟—.在娃片外延層上生長熱氧化層,娃片外延層與娃片襯底同型；二.對硅片表面注入電荷，然后通過測量表面電壓得到硅片各位置的熱氧化層與外延層界面的熱氧化淺層缺陷壽命；在熱氧化層表面產生感應電荷，同樣通過測量表面電壓得到硅片各位置的感應電荷復合壽命；三.如果該硅片各位置的熱氧化淺層缺陷壽命大于設定值，則以該硅片上各位置的感應電荷復合壽命的長短表不各位置的娃片外延層的缺陷程度。所述熱氧化層的厚度范圍在400埃 2500埃，成膜溫度范圍為800°C 1200°C。所注入電荷范圍為-15e_06 15e_06(C/CM2)。本發明的檢測外延硅缺陷的方法，通過在硅片外延層上生長較厚并且膜質較好的熱氧化層，使由于熱氧化層所帶來的淺層缺陷在最小范圍內，當硅片各位置的熱氧化淺層缺陷較小時，再以硅片各位置的感應電荷復合壽命的長短表示該硅片各位置的硅片外延層的缺陷程度。由于熱氧化淺層缺陷主要取決于成熟的熱氧化工藝，一般缺陷極少，從而硅片各位置的感應電荷復合壽命的長短可以表示該硅片各位置的硅片外延層的缺陷程度，本發明的檢測外延硅缺陷的方法，能夠分別檢測硅片各位置的硅片外延層的缺陷程度，可以定性、定量判定硅片外延層缺陷產生的程度和位置，更準確、更全面。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。圖1是本發明的檢測外延硅缺陷的方法一實施方式流程圖；圖2是在硅片外延層上生長熱氧化層示意圖；圖3是硅片一位置的電壓隨時間的變化示意圖。
具體實施例方式本發明的檢測外延硅缺陷的方法一實施方式如圖1以所示，包括以下步驟一.在硅片外延層2上生長熱氧化層3，硅片外延層2與硅片襯底I同型(同為N型或同為P型)，如圖2所示；二.對硅片表面注入電荷，然后通過測量表面電壓得到硅片各位置的熱氧化層與外延層界面的熱氧化淺層缺陷壽命；在熱氧化層表面產生感應電荷，同樣通過測量表面電壓得到硅片各位置的感應電荷復合壽命；三.如果該硅片各位置的熱氧化淺層缺陷壽命大于設定值，則以該硅片上各位置的感應電荷復合壽命的長短表不各位置的娃片外延層的缺陷程度。一較佳實施例所述熱氧化層的厚度范圍在400埃 2500埃，成膜溫度范圍為800°C 1200°C ；利用Quantox機臺的氙燈在熱氧化層表面產生感應電荷；利用Quantox對硅片表面精確注入電荷，較佳的，所注入電荷范圍為-15e_06 15e-06(C/CM2)；利用Quantox機臺的開爾文探針(Kelvin Probe)感應測試來獲得娃片表面各位置的電壓隨時間的變化；根據在熱氧化層表面產生感應電荷后硅片表面各位置的電壓隨時間的變化，得到該硅片各位置的感應電荷復合壽命；硅片一位置的電壓隨時間的變化如圖3所示，虛線內的電壓劇烈變化的時間段即該硅片該位置的感應電荷復合壽命；根據對硅片表面注入電荷后硅片表面各位置的電壓隨時間的變化，得到該硅片各位置的熱氧化層與外延層界面的熱氧化淺層缺陷壽命，硅片表面一位置電壓劇烈變化的時間段即該硅片該位置的熱氧化層與外延層界面的熱氧化淺層缺陷壽命。如果該硅片各位置的熱氧化淺層缺陷壽命大于設定值(如500微秒)，則表示該硅片熱氧化淺層缺陷較小，可以以硅片各位置的感應電荷復合壽命的長短表示該硅片各位置的硅片外延層的缺陷程度。如表I所不。3片娃片的各位置的最小熱氧化淺層缺陷壽命均較長(大于500微秒)，從而可以判定3片硅片的熱氧化層的膜質都較好、可靠性較高，可以以硅片上各位置的感應電荷復合壽命的長短表示各位置的硅片外延層的缺陷程度。并且標準片1、2與缺陷片3的最短感應電荷復合壽命的長短有較為明顯的差別，缺陷片3的最短感應電荷復合壽命的很短(小于800微秒)，從而可以判定缺陷片3硅片外延層有明顯缺陷。表I
權利要求
1.一種檢測外延硅缺陷的方法，其特征在于，包括以下步驟 一.在娃片外延層上生長熱氧化層，娃片外延層與娃片襯底同型； 二.對硅片表面注入電荷，然后通過測量表面電壓得到硅片各位置的熱氧化層與外延層界面的熱氧化淺層缺陷壽命； 在熱氧化層表面產生感應電荷，同樣通過測量表面電壓得到硅片各位置的感應電荷復合壽命； 三.如果該硅片各位置的熱氧化淺層缺陷壽命大于設定值，則以該硅片上各位置的感應電荷復合壽命的長短表不各位置的娃片外延層的缺陷程度。
2.根據權利要求1所述的檢測外延硅缺陷的方法，其特征在于，所述熱氧化層的厚度范圍在400埃 2500埃，成膜溫度范圍為800°C 1200°C。
3.根據權利要求1所述的檢測外延硅缺陷的方法，其特征在于，所注入電荷范圍為-15e-06 15e-06(C/CM2)。
4.根據權利要求1所述的檢測外延硅缺陷的方法，其特征在于，所述設定值為500微秒。
5.根據權利要求1所述的檢測外延硅缺陷的方法，其特征在于， 根據在熱氧化層表面產生感應電荷后硅片表面各位置的電壓隨時間的變化，得到該硅片各位置的感應電荷復合壽命； 根據對硅片表面注入電荷后硅片表面各位置的電壓隨時間的變化，得到該硅片各位置的熱氧化層與外延層界面的熱氧化淺層缺陷壽命。
6.根據權利要求5所述的檢測外延硅缺陷的方法，其特征在于，利用氙燈在熱氧化層表面產生感應電荷。
7.根據權利要求5所述的檢測外延硅缺陷的方法，其特征在于，利用開爾文探針感應測試來獲得硅片表面各位置的電壓變化。
全文摘要
本發明公開了一種檢測外延硅缺陷的方法，在硅片外延層上生長熱氧化層，硅片外延層與硅片襯底同型；對硅片表面注入電荷，通過表面電壓測量，得到硅片各位置的熱氧化層與外延層界面的熱氧化淺層缺陷壽命；在熱氧化層表面產生感應電荷，同理也可得到硅片各位置的感應電荷復合壽命；如果該硅片各位置的熱氧化淺層缺陷壽命大于設定值，則以該硅片上各位置的感應電荷復合壽命的長短表示各位置的硅片外延層的缺陷程度。本發明的檢測外延硅缺陷的方法，可以定性、定量判定硅片外延層缺陷產生的程度和位置，更準確、更全面。
文檔編號G01N27/61GK103063729SQ20111032204
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月21日 優先權日2011年10月21日
發明者孫勤, 高杏, 錢志剛 申請人:上海華虹Nec電子有限公司