专利名称：检测外延硅缺陷的方法
技术领域：
本发明涉及半导体工艺，特别涉及一种检测外延硅缺陷的方法。
背景技术：
外延工艺在半导体中十分重要，各种高压器件、高频器件均需要用到外延工艺，作为掩埋层或者提高双极器件集电极的击穿电压等。由于外延层的广泛应用在众多器件关键的工艺中，因此外延层薄膜的质量十分重要。外延层薄膜的质量通常会遇到许多方面的问题，比如颗粒、缺陷等。其中对于缺陷的检测，由于是晶格级的反映，且与硅片衬底为同种物质，因此很难用普通的光学法量测手段来解决。通常对于缺陷的评价，主要是通过厚外延生长后酸法腐蚀，然后在显微镜下进行确认。这种方法虽然较为直观明了，但是仍然存在着一些无法避免的问题。首先，酸腐蚀法缺陷监测对于操作的技师要求较高，否则难以保证非常准确。其次，酸腐蚀法属于硅片破环性测量，完成后硅片将无法继续使用。另外，酸腐蚀法还要面临的一个问题就是不可以对少量缺陷的面分布情况进行检测。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种检测外延硅缺陷的方法，可以定性、定量判定硅片外延层缺陷产生的程度和位置，更准确、更全面。为解决上述技术问题，本发明的检测外延硅缺陷的方法，包括以下步骤—.在娃片外延层上生长热氧化层,娃片外延层与娃片衬底同型；二.对硅片表面注入电荷，然后通过测量表面电压得到硅片各位置的热氧化层与外延层界面的热氧化浅层缺陷寿命；在热氧化层表面产生感应电荷，同样通过测量表面电压得到硅片各位置的感应电荷复合寿命；三.如果该硅片各位置的热氧化浅层缺陷寿命大于设定值，则以该硅片上各位置的感应电荷复合寿命的长短表不各位置的娃片外延层的缺陷程度。所述热氧化层的厚度范围在400埃 2500埃，成膜温度范围为800°C 1200°C。所注入电荷范围为-15e_06 15e_06(C/CM2)。本发明的检测外延硅缺陷的方法，通过在硅片外延层上生长较厚并且膜质较好的热氧化层，使由于热氧化层所带来的浅层缺陷在最小范围内，当硅片各位置的热氧化浅层缺陷较小时，再以硅片各位置的感应电荷复合寿命的长短表示该硅片各位置的硅片外延层的缺陷程度。由于热氧化浅层缺陷主要取决于成熟的热氧化工艺，一般缺陷极少，从而硅片各位置的感应电荷复合寿命的长短可以表示该硅片各位置的硅片外延层的缺陷程度，本发明的检测外延硅缺陷的方法，能够分别检测硅片各位置的硅片外延层的缺陷程度，可以定性、定量判定硅片外延层缺陷产生的程度和位置，更准确、更全面。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图1是本发明的检测外延硅缺陷的方法一实施方式流程图；图2是在硅片外延层上生长热氧化层示意图；图3是硅片一位置的电压随时间的变化示意图。
具体实施例方式本发明的检测外延硅缺陷的方法一实施方式如图1以所示，包括以下步骤一.在硅片外延层2上生长热氧化层3，硅片外延层2与硅片衬底I同型(同为N型或同为P型)，如图2所示；二.对硅片表面注入电荷，然后通过测量表面电压得到硅片各位置的热氧化层与外延层界面的热氧化浅层缺陷寿命；在热氧化层表面产生感应电荷，同样通过测量表面电压得到硅片各位置的感应电荷复合寿命；三.如果该硅片各位置的热氧化浅层缺陷寿命大于设定值，则以该硅片上各位置的感应电荷复合寿命的长短表不各位置的娃片外延层的缺陷程度。一较佳实施例所述热氧化层的厚度范围在400埃 2500埃，成膜温度范围为800°C 1200°C ；利用Quantox机台的氙灯在热氧化层表面产生感应电荷；利用Quantox对硅片表面精确注入电荷，较佳的，所注入电荷范围为-15e_06 15e-06(C/CM2)；利用Quantox机台的开尔文探针(Kelvin Probe)感应测试来获得娃片表面各位置的电压随时间的变化；根据在热氧化层表面产生感应电荷后硅片表面各位置的电压随时间的变化，得到该硅片各位置的感应电荷复合寿命；硅片一位置的电压随时间的变化如图3所示，虚线内的电压剧烈变化的时间段即该硅片该位置的感应电荷复合寿命；根据对硅片表面注入电荷后硅片表面各位置的电压随时间的变化，得到该硅片各位置的热氧化层与外延层界面的热氧化浅层缺陷寿命，硅片表面一位置电压剧烈变化的时间段即该硅片该位置的热氧化层与外延层界面的热氧化浅层缺陷寿命。如果该硅片各位置的热氧化浅层缺陷寿命大于设定值(如500微秒)，则表示该硅片热氧化浅层缺陷较小，可以以硅片各位置的感应电荷复合寿命的长短表示该硅片各位置的硅片外延层的缺陷程度。如表I所不。3片娃片的各位置的最小热氧化浅层缺陷寿命均较长(大于500微秒)，从而可以判定3片硅片的热氧化层的膜质都较好、可靠性较高，可以以硅片上各位置的感应电荷复合寿命的长短表示各位置的硅片外延层的缺陷程度。并且标准片1、2与缺陷片3的最短感应电荷复合寿命的长短有较为明显的差别，缺陷片3的最短感应电荷复合寿命的很短(小于800微秒)，从而可以判定缺陷片3硅片外延层有明显缺陷。表I
权利要求
1.一种检测外延硅缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤 一.在娃片外延层上生长热氧化层，娃片外延层与娃片衬底同型； 二.对硅片表面注入电荷，然后通过测量表面电压得到硅片各位置的热氧化层与外延层界面的热氧化浅层缺陷寿命； 在热氧化层表面产生感应电荷，同样通过测量表面电压得到硅片各位置的感应电荷复合寿命； 三.如果该硅片各位置的热氧化浅层缺陷寿命大于设定值，则以该硅片上各位置的感应电荷复合寿命的长短表不各位置的娃片外延层的缺陷程度。
2.根据权利要求1所述的检测外延硅缺陷的方法，其特征在于，所述热氧化层的厚度范围在400埃 2500埃，成膜温度范围为800°C 1200°C。
3.根据权利要求1所述的检测外延硅缺陷的方法，其特征在于，所注入电荷范围为-15e-06 15e-06(C/CM2)。
4.根据权利要求1所述的检测外延硅缺陷的方法，其特征在于，所述设定值为500微秒。
5.根据权利要求1所述的检测外延硅缺陷的方法，其特征在于， 根据在热氧化层表面产生感应电荷后硅片表面各位置的电压随时间的变化，得到该硅片各位置的感应电荷复合寿命； 根据对硅片表面注入电荷后硅片表面各位置的电压随时间的变化，得到该硅片各位置的热氧化层与外延层界面的热氧化浅层缺陷寿命。
6.根据权利要求5所述的检测外延硅缺陷的方法，其特征在于，利用氙灯在热氧化层表面产生感应电荷。
7.根据权利要求5所述的检测外延硅缺陷的方法，其特征在于，利用开尔文探针感应测试来获得硅片表面各位置的电压变化。
全文摘要
本发明公开了一种检测外延硅缺陷的方法，在硅片外延层上生长热氧化层，硅片外延层与硅片衬底同型；对硅片表面注入电荷，通过表面电压测量，得到硅片各位置的热氧化层与外延层界面的热氧化浅层缺陷寿命；在热氧化层表面产生感应电荷，同理也可得到硅片各位置的感应电荷复合寿命；如果该硅片各位置的热氧化浅层缺陷寿命大于设定值，则以该硅片上各位置的感应电荷复合寿命的长短表示各位置的硅片外延层的缺陷程度。本发明的检测外延硅缺陷的方法，可以定性、定量判定硅片外延层缺陷产生的程度和位置，更准确、更全面。
文档编号G01N27/61GK103063729SQ20111032204
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者孙勤, 高杏, 钱志刚 申请人:上海华虹Nec电子有限公司