專利名稱：電阻率測量用外延晶片的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及分析用外延晶片的制備工藝，特別是涉及用于電容-電壓測量的p-型或n-型外延半導(dǎo)體晶片表面的制備工藝。
適用于制造集成電路的半導(dǎo)體晶片是通過從單晶硅錠切割薄晶片來制造的。切割之后，對晶片進(jìn)行研磨處理，使其具有均勻的厚度。然后腐蝕晶片去除損傷，制造平滑表面。傳統(tǒng)的晶片整形工藝中的最終工序是拋光工序，制成至少在晶片一面為高反射和無損傷的表面。在這種拋光表面上制造電器件。
通過外延淀積可以提高由硅晶片制造的電器件的性能。外延淀積是在結(jié)晶襯底上生長薄結(jié)晶層的工藝。例如，可以在重?fù)诫s硅襯底晶片上生長輕摻雜硅外延層。這種結(jié)構(gòu)可以在中等電流下獲得高的器件工作速度。外延的其他優(yōu)點包括對摻雜劑濃度分布的精確控制和雜質(zhì)自由度。
把襯底晶片放入外延反應(yīng)器，然后把載體氣體引入反應(yīng)器，例如氫氣、多種硅基化合物之一，包括SiCl4、SiHCl3或SiH2Cl3，由此淀積外延層。一旦達(dá)到了要求的操作條件，硅基化合物與氫氣載體氣體之間的反應(yīng)產(chǎn)生鹽酸和純硅，結(jié)果發(fā)生硅淀積。產(chǎn)生的硅被淀積在襯底晶片表面。持續(xù)淀積直至外延層生長到要求的厚度。
完成外延層淀積之后，在晶片的預(yù)定器件區(qū)域或其附近，評價晶片的某些典型性能。外延層性能，例如摻雜劑濃度分布、電阻率、斜率、平面區(qū)域等是表示層質(zhì)量的因素。這些外延層性能大多數(shù)是通過電容-電壓(“CV”)技術(shù)測量的，該技術(shù)首先涉及制備肖特基二極管。
肖特基二極管的制備涉及利用與待測材料表面接觸的兩個觸點，形成電路。一般，肖特基二極管包括用外延層側(cè)上的液態(tài)汞柱和非外延側(cè)上的金屬片例如鋼片與硅晶片接觸?？梢圆捎脗鹘y(tǒng)的儀器和方法形成這些接觸，包括“前側(cè)下(front side down)”方法(例如MSI儀器，由MSI市售的)，和“后側(cè)下(back side down)”方法(例如SSM儀器，由Solid State Measurement市售的)。
電容-電壓測量是通過連續(xù)改變施加于晶片表面的電位來進(jìn)行的。實驗表明，待測晶片表面狀態(tài)可以強(qiáng)烈影響用于CV測量的肖特基二極管的性能。這種影響主要是起因于如下因素，晶片存在的多數(shù)載流子可能流過或遷移穿過二極管的汞-硅界面形成的結(jié)。結(jié)果，可能損害測量的可靠性。為了防止發(fā)生這種遷移，結(jié)必須保持在整流狀態(tài)。一般，通過采用已有技術(shù)的方式對晶片化學(xué)處理，實現(xiàn)這種整流狀態(tài)(例如可見ASTM Recommendation F1392)。
采用的化學(xué)處理方法取決于待處理晶片的類型。例如，對于n-型晶片，化學(xué)處理一般包括在晶片表面上形成或生長薄氧化層。氧化層生長一般是通過在含氧化劑的溶液中浸漬晶片幾分鐘來實現(xiàn)的，氧化劑例如是硝酸、熱過氧化氫或臭氧水。然后在去離子水中清洗晶片約10分鐘，在氮?dú)鈿夥罩须x心干燥。
對于p-型晶片，化學(xué)處理一般包括在HF濃溶液中處理晶片約30秒，或者在稀釋HF溶液中處理晶片約5分鐘(例如10份水中含1份HF的溶液)。然后用去離子水清洗晶片約10分鐘，在氮?dú)鈿夥罩须x心干燥。
這些制備n-型或p-型外延晶片表面的現(xiàn)行方法存在幾種原因的問題。第一，使用強(qiáng)酸溶液給生產(chǎn)環(huán)境造成安全危害，加熱這種溶液所產(chǎn)生的蒸汽對周圍設(shè)備有害。第二，由于這些方法耗時，所以生產(chǎn)率降低，主要是由于這些是“濕法作業(yè)”方法，在能夠進(jìn)行下一步處理之前需要干燥晶片。第三，處理這種溶液獲得足夠的表面制備需要昂貴的設(shè)備。最后，在制備n-型晶片的情形，消耗大量的氫氟酸，明顯增加了工藝花費(fèi)。
從上述來看，仍舊需要一種制備n-型或p-型晶片表面的有效和成本經(jīng)濟(jì)的方法，以便能夠獲得精確可靠的CV測量。按連續(xù)方式精確有效地監(jiān)視外延反應(yīng)器性能的能力，對于外延晶片的生產(chǎn)是關(guān)鍵的，因為如果生產(chǎn)的晶片具有不可接受的摻雜劑濃度分布，外延反應(yīng)器可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，防止再產(chǎn)生這種不可接受的晶片。
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種對其表面上具有n-型或p-型外延層的硅晶片性能進(jìn)行評價的改進(jìn)方法；提供一種待評價晶片表面不被弄濕的方法；提供一種用于電容-電壓測量的n-型或p-型外延晶片的制備方法，可以提高安全性、有效性和成本效益。
概括地講，本發(fā)明提供一種對其表面上具有n-型或p-型外延層的硅晶片進(jìn)行評價的方法。在第一實施例中，在有氧條件下使晶片暴露在紫外線中，由此在n-型外延晶片上形成氧化層。然后對晶片進(jìn)行電容-電壓測量，評價外延層的性能。
本發(fā)明還提供一種對其表面上具有n-型外延層的硅晶片表面性能進(jìn)行評價的方法。通過用紫外線照射含氧氣氛，形成臭氧和原子氧，紫外線的波長約為185nm和254nm。n-型外延晶片暴露在臭氧和原子氧中，以在晶片表面形成氧化硅層。然后對晶片進(jìn)行電容-電壓測量，評價外延層的性能。
本發(fā)明還提供一種對其表面上具有n-型外延層的硅晶片表面性能進(jìn)行評價的方法。該方法包括在有氧條件下把晶片暴露于紫外線中，在外延層上部形成氧化硅層，紫外線的波長約為185nm和254nm。然后通過制備肖特基二極管評價表面性能，其中形成氧化硅與汞之間的第一接觸、和金屬與晶片非外延側(cè)之間的第二接觸。
本發(fā)明在第二實施例中還提供一種對其表面上具有p-型外延層的硅晶片進(jìn)行評價的方法。該方法包括將晶片放入處理室。惰性載體氣體通過含氫氟酸水溶液的酸阱起泡，使載體氣體富集氫氟酸蒸汽，形成包含載體氣體和氫氟酸的氣態(tài)混合物。把氣態(tài)混合物輸送到處理室，與晶片表面接觸以溶解氧化硅層。然后對晶片進(jìn)行電容-電壓測量，評價外延層的性能。
以下將部分指出并明了本發(fā)明的其他目的和特征。


圖1是不同n-型外延硅晶片的接觸角變化與處理時間的曲線圖，晶片表面生長有實施例1所述的氧化層。
圖2展示了如實施例2所述的三種不同p-型外延硅晶片的頻率分散曲線。
圖3是展示如實施例2所述的兩種不同p-型外延硅晶片的肖特基二極管擊穿電壓結(jié)果的曲線。
根據(jù)本發(fā)明的方法，制備n-型或p-型外延單晶硅晶片，用于通過電容-電壓(CV)測量來評價外延層性能。應(yīng)該知道，這里所用的術(shù)語“p-型”是指空穴為主要載流子的半導(dǎo)體。同樣，術(shù)語“n-型”是指電子為主要載流子的半導(dǎo)體。
外延層性能一般包括摻雜劑濃度分布、電阻率、斜率和平面區(qū)域，所有這些均代表層的質(zhì)量。這些外延層性能大多數(shù)是采用制備了肖特基二極管的電容-電壓(“CV”)技術(shù)測量的。在本發(fā)明的第一實施例中，通過在晶片表面上生長氧化層來制備用于評價的n-型外延晶片。在本發(fā)明的第二實施例中，通過從晶片表面溶解氧化層來制備用于評價的p-型外延晶片。
在第一實施例中，通過在含氧氣氛中把晶片暴露在紫外線(UV)下以使晶片表面氧化，制備用于電容-電壓(CV)測量的n-型外延晶片。無需任何特殊的理論即可確信，在暴露于UV光的條件下，通過吸收波長約為185nm的UV光，氧(O2)反應(yīng)生成臭氧(O3)和原子氧(O)。一旦形成了臭氧，則通過吸收波長約為254nm的UV光，進(jìn)一步分解形成額外的原子氧。產(chǎn)生的原子氧起到特別強(qiáng)的氧化劑的作用。原子氧和臭氧兩者可以與晶片表面上的硅反應(yīng)以形成氧化層。
在n-型晶片表面上形成氧化層的速率至少部分是晶片表面與UV光源之間距離的函數(shù)，該速率隨該距離的減小而提高。無需任何特殊的理論即可確信，這主要是由于初始形成氧基團(tuán)，與原子氧或臭氧相比其更易于反應(yīng)。如果UV光源與晶片表面的距離最小，則基團(tuán)的電子可能在激發(fā)能級保持足以與晶片表面反應(yīng)的時間，這與反應(yīng)生成臭氧或者衰減到較低能級形成原子氧的情況不同。結(jié)果，一般使晶片表面放置在距UV光源約在1mm-10mm的位置，約在2mm-5mm更好。
注意，原子氧對于硅晶片是特別好的氧化劑。結(jié)果，一般調(diào)節(jié)UV光源使其在與優(yōu)化原子氧產(chǎn)生成比例的所需波長發(fā)光。一般，UV光源在約185nm的波長發(fā)射約50％的UV能量，在約254nm波長發(fā)射約50％的能量。但是，較佳地，約65％的UV能量在約185nm的波長發(fā)射，而約35％的UV能量在約254nm的波長發(fā)射。
通過含氧氣氛的UV照射，n-型外延晶片一般將在形成的原子氧和臭氧中暴露約30秒-60秒。但是，晶片暴露的持續(xù)時間，最好是足以產(chǎn)生獲得精確可靠CV測量所能接受的氧化層即可。在這方面應(yīng)注意，晶片可以暴露更長時間。但是，確信更長時間的暴露并不必需，可以簡化過程縮短工藝時間。
本發(fā)明的方法可以采用已有技術(shù)的任何UV光源，能夠在所需波長發(fā)射UV光，均勻地越過晶片的整個表面。但是，最好采用輸出約為20000毫瓦/cm2的低壓汞柵極燈(Jelight Company Inc.市售)。
可以在任何溫度實施本發(fā)明的方法，只要通過含氧氣氛的UV照射能夠形成可接受的氧化層即可。但是，最好在約20℃-25℃范圍的室溫實施該方法。
最好采用紫外線氧化設(shè)備(“UVO設(shè)備”)實施本發(fā)明的第一實施例，該設(shè)備是由Jelight Company,Inc.市售的(位于Irvine,CA；型號#144A)。優(yōu)選UVP設(shè)備的原因是幾乎無需改變即可用于在n-型硅晶片表面形成氧化層，其具有的多種特點有利于第一實施例。例如，兩個聯(lián)鎖裝置，一個位于初始晶片入口，第二個位于UV照射室，用于防止操作者在晶片處理過程中暴露于UV能量。此外，該設(shè)備使用空氣作為處理氣體，因此只有操作所需的設(shè)備才供電和抽真空，這樣可以在取出晶片之前從反應(yīng)室中清除臭氧。最后，雖然該設(shè)備一般設(shè)計成處理僅一個晶片，但是采用傳統(tǒng)的改進(jìn)方法，使該設(shè)備能夠同時處理多個晶片，從而提高生產(chǎn)率。
在本發(fā)明方法的第二實施例中，通過把晶片暴露在富集氫氟酸(HF)蒸汽的載體氣體中，從晶片表面溶解氧化層，實現(xiàn)用于電容-電壓(CV)測量的p-型外延晶片的制備。在這方面應(yīng)注意，理論上晶片離開外延反應(yīng)室之后，p-型晶片表面上不應(yīng)存在氧化層。但是，如果p-型晶片不是立即進(jìn)行CV測量，則形成自然氧化層(即離開外延反應(yīng)室之后，晶片僅暴露在空氣中存在的氧中所形成氧化層)。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使從反應(yīng)室取出晶片之后立即測試，也不可能確定晶片的某些或全部性能。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明處理的晶片有利于CV測量的精確度和可靠性的改進(jìn)。
根據(jù)此第二實施例，把p-型外延晶片放入具有可控環(huán)境和適用于暴露在HF蒸汽的制備材料的處理室中。最好首先用惰性非氧化氣體例如氮?dú)馇宕翟撎幚硎?，清除可能存在的任何氧化劑。一般，采用流量范圍約在每小時50-150標(biāo)準(zhǔn)立方英尺(SCFH)的氮?dú)馇宕捣磻?yīng)室。流量范圍最好在約90-110SCFH?？梢愿鶕?jù)反應(yīng)室的尺寸和清吹立方英尺改變氮?dú)馇宕党掷m(xù)時間。一般持續(xù)約5-10秒的清吹。但是，清吹最好僅持續(xù)足以去除任何可能存在的氧化劑和其他雜質(zhì)的時間。
通過使氮?dú)饨?jīng)過或“起泡”含HF水溶液的酸阱，使一般是氮?dú)獾妮d體氣體富集HF蒸汽。隨著氣泡經(jīng)過酸性溶液，HF蒸汽被夾帶在氣流中，形成包括HF和載體氣體的氣態(tài)混合物。于是HF蒸汽被氣體輸送進(jìn)入處理室。
經(jīng)過酸阱的載體氣體流速一般在約50-150SCFH。流速最好在約90-110SCFH。在這方面應(yīng)注意，如果流速過大，HF蒸汽將濃縮，在處理室內(nèi)部可能形成HF液滴。如果這些液滴接觸晶片表面，則將對設(shè)備以及整個方法有害，因此應(yīng)予避免。
酸性溶液一般具有至少約40％的HF按重量計算濃度。HF按重量計算濃度范圍最好在約40％-50％。按安全關(guān)系和設(shè)備設(shè)計以及材料可允許的條件確定HF溶液濃度更好。但是，應(yīng)注意采用HF按重量計算濃度小于約40％的溶液可以成功地實施該方法。但是，隨著溶液變得更為稀釋，從晶片表面溶解氧化層的速率將降低，因此需要更長的暴露時間。此外，溶液可能變得如此稀釋，以致于不能有效地獲得HF蒸汽。
p-型外延晶片暴露在HF富集氣體的持續(xù)時間，是所用HF溶液濃度和待去除氧化層厚度的函數(shù)。一般，對于HF按重量計算濃度范圍在約40％-50％的溶液，和厚度范圍在約2埃-50埃的自然氧化層，暴露時間將是約20-25秒。但是，當(dāng)溶液濃度變得更大或更小時，暴露時間分別可以減少或增多。此外，對于一定濃度的溶液，當(dāng)氧化層厚度增大或減小時，暴露時間也可以分別增多或減少。
HF富集氣體進(jìn)入處理室并且經(jīng)過晶片表面之后，可以通過排氣管離開處理室。當(dāng)晶片已在氣體中暴露要求的時間長度時，最好用惰性載體氣體清吹處理室。這種最終的清吹工序最好持續(xù)約20-30秒，并按安全防護(hù)進(jìn)行，以便防止操作者接觸任何HF蒸汽或可能留下的殘余物。結(jié)果，應(yīng)注意當(dāng)處理室的尺寸或體積增大時，清吹時間也增加。
應(yīng)注意暴露時間增加時，HF蒸汽可能成為“廢棄的”，即蒸汽可能被與晶片表面的氧化層的反應(yīng)完全消耗了。于是，在優(yōu)選實施例中，如果晶片準(zhǔn)備暴露的時間多于約25秒，則處理室應(yīng)有較短時間的清吹用于去除廢棄的HF蒸汽。按此方式，在處理室內(nèi)引入新鮮的HF蒸汽，由此提高工藝效率。這種中間清吹最好持續(xù)約10秒，并且在每25秒的HF暴露之后進(jìn)行。這樣，根據(jù)HF暴露的持續(xù)時間，可能需要一次以上的中間清吹工序。例如，如果HF處理持續(xù)約50秒，則在約25秒之后進(jìn)行中間清吹工序，當(dāng)HF處理結(jié)束時進(jìn)行最終的清吹工序。
應(yīng)注意第二實施例的方法可以根據(jù)要求進(jìn)行選擇，可以僅處理晶片的前側(cè)，即外延側(cè)。相對于晶片浸入溶液的傳統(tǒng)技術(shù)，該方法由于縮短了時間而具有優(yōu)點。但是，如果僅處理晶片一側(cè)，最好使用CV測量的“后側(cè)下”方法，原因是由于金屬接觸的尺寸，該方法對晶片后側(cè)存在氧化層較不敏感。結(jié)果，例如寄生電容和串聯(lián)電阻等問題不會對CV測量有不利影響。
最好采用FUMER干式HF設(shè)備實施第二實施例的方法，該設(shè)備是SEZ市售的(位于奧地利Villach)。優(yōu)選FUMER是因為在制造者規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工作條件下，一般幾乎無需改變即可使用，用于從p-型外延晶片表面溶解氧化層。
第二實施例的方法可以同時對多個晶片進(jìn)行處理，提高工藝生產(chǎn)率。處理的晶片準(zhǔn)確數(shù)量取決于晶片托盤的尺寸和處理室的尺寸，以及待處理晶片的直徑。
應(yīng)注意，對于具有電阻率小于約3歐姆-cm的外延層的p-型外延晶片，可以用UV對p-型晶片處理約2-5秒。這是為了改善測量的精確度。無需任何特殊的理論即可確信，這種薄氧化層有助于去除晶片表面上存在的有機(jī)殘留物和其他沾染物。生長氧化層時，最好根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的方法處理晶片。因此，最好在含氧氣氛中把p-型晶片放在UV燈下，通過暴露在產(chǎn)生的所得臭氧和原子氧中約2-5秒之間，使該表面氧化。
采用傳統(tǒng)方法評價根據(jù)第一實施例制備的晶片，確定晶片表面上存在的氧化層。例如，常常采用接觸角測量來檢測氧化層的存在，并且其依據(jù)的原理是氧終結(jié)的晶片表面是親水的。接觸角測量涉及測量水滴與晶片表面接觸時所產(chǎn)生角度。氧化層生長在晶片表面時，表面的疏水性降低，接觸角變小。
本發(fā)明的實施例提供一種獲得精確CV測量的方式，這是通過一種改進(jìn)工藝制備n-型和p-型外延晶片表面，其方式是通過形成肖特基二極管，使結(jié)保持在整流狀態(tài)。本發(fā)明可在干法環(huán)境進(jìn)行晶片表面的制備，與傳統(tǒng)的濕法臺方法相比更為有效，并且產(chǎn)生成本更為經(jīng)濟(jì)的制造和評價外延晶片的方法。正如以下實例所示，采用傳統(tǒng)的“后側(cè)下”和“前側(cè)下”CV測量方法和儀器(例如分別是SSM儀器和MSI儀器)，評價根據(jù)本發(fā)明制備的晶片，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量優(yōu)于采用標(biāo)準(zhǔn)的“濕法臺”方法制備的晶片。
通過以下實例介紹本發(fā)明，這些實例僅是示例性的，并不意味著限制本發(fā)明的范圍或者其實施的方式。
實例
n型外延晶片的UV氧化對三組n-型外延單晶硅晶片進(jìn)行本發(fā)明第一實施例的方法，每個晶片具有疏水表面。按不同方式制備每組晶片；即，按不同方式在每組晶片生長外延層。第一組n-型外延晶片使用外加材料外延反應(yīng)室制備。第二組晶片使用ASM外延反應(yīng)室制備。最后，第三組晶片使用外加材料反應(yīng)室制備，但是從反應(yīng)室取出晶片之后，用氫氟酸處理晶片，溶解存在的氧化層，保證表面的氫終結(jié)(即晶片表面沒有自然氧化層)。
采用傳統(tǒng)的UVO設(shè)備(Jelight Company市售，model#44)，每組的晶片定位在晶片托盤，使得UV燈與晶片表面的距離約是10mm。UVO設(shè)備的UV燈供電，產(chǎn)生波長在約185nm和約254nm的UV光，兩種光的比例分別是65％和35％。環(huán)境氣體用作含氧氣氛。
每組晶片的一個到下一個增加暴露時間，考察氧化層的形成與暴露時間的關(guān)系。使用橢圓儀分析這些晶片，評價晶片厚度的變化，利用接觸角評價晶片表面的親水性。參見圖1，把接觸角標(biāo)繪成暴露時間的函數(shù)。如圖1可見，隨著暴露時間的增加接觸角下降，表明生成了氧化層。應(yīng)注意，對于接觸角給出的每個數(shù)據(jù)點，是在對每個晶片表面上的不同位置所進(jìn)行的9次測量結(jié)果平均之后確定的。這是為了保證結(jié)果對整個晶片表面有代表性。
如上所述，當(dāng)晶片表面上形成氧化層時(即表面變成更為親水時)，接觸角減小。正如從上述曲線可見，經(jīng)過本工藝的晶片的接觸角在前60秒的暴露期間呈現(xiàn)下降。
應(yīng)注意，大約30秒暴露之后獲得的接觸角約等于采用傳統(tǒng)“濕法臺”方法所獲得的。在這方面應(yīng)注意，這種濕法臺方法形成這種氧化層一般需要3分鐘以上，然后在進(jìn)行CV測量之前需要另外的時間清洗和干燥晶片。結(jié)果，本發(fā)明大幅度減少了處理時間。
實例2采用HF蒸汽溶解氧化層把p-型外延硅晶片放入FUMER干式HF設(shè)備，這是SEZ(位于Villach，奧地利)市售的。首先用流速約為100SCFH的氮?dú)鈱μ幚硎仪宕导s5秒。
然后在具有約40％的氫氟酸(HF)按重量計算濃度的水溶液中，按約100SCFH的流量通過氮?dú)鈿饬骰蛘摺捌鹋荨?。氮?dú)飧患疕F蒸汽，然后把這種富集HF的氣流引向處理室，并且通過晶片表面。
晶片暴露在HF富集氣約20秒，在此期間HF蒸汽溶解晶片表面存在的自然氧化層。完成處理之后，處理室通入約20秒的氮?dú)鈿饬?，清吹處理室殘留的HF蒸汽。
采用由SDI市售的(型號＃CMS4020)傳統(tǒng)的SPV工具的表面電荷選擇，確定處理后的晶片的頻率分散和阻擋層高度，與已采用標(biāo)準(zhǔn)“濕法臺”HF溶液方法處理表面的另一個p-型外延硅晶片對比。
頻率分散曲線是在激光斬波頻率在10-40000Hz范圍變化時通過測量表面電荷獲得的。此曲線的形狀用于評價晶片表面存在的沾染物，也能夠用于評價晶片表面上的外延層質(zhì)量。
該曲線一般包括兩個不同部分或段。第一部分通常是達(dá)到中間頻率范圍(即約10-50Hz的范圍)的平坦部分，然后開始下降。第二部分通常是大斜率的下降曲線，該斜率大于曲線的后一部分(即從約500Hz開始的部分)。在曲線后一部分存在大斜率，一般是在約500-5000Hz以上的范圍，這通常與“慢狀態(tài)”的存在相關(guān)，這表明晶片表面是不能接受的。
參見圖2，其中標(biāo)繪了在兩個表面處理后的晶片以及第三個未處理的晶片上獲得的頻率分散曲線。
從這些結(jié)果可見，HF蒸汽處理開始類似于濕法臺HF方法。但是，采用濕法臺工藝制備的晶片，與本發(fā)明方法處理的晶片相比，在曲線的后一部分(即約2000-40000Hz范圍的部分)具有的斜率更為明顯。于是，采用本發(fā)明方法制備的晶片表面是高質(zhì)量的。
參見圖3，對兩個表面處理后的晶片再次評價肖特基二極管的擊穿電壓。已有技術(shù)中公知，對應(yīng)于高質(zhì)量整流結(jié)的值越高，晶片表面的質(zhì)量就越高。
正如從圖3可見，采用HF蒸汽處理的晶片的擊穿電壓明顯高于采用傳統(tǒng)的濕法臺方法處理的晶片。還可見對采用本發(fā)明方法處理的晶片的測量，與對傳統(tǒng)處理的晶片的測量相比，明顯更為可以再現(xiàn)。
從上述可見， 實現(xiàn)了本發(fā)明的幾個目的。在不脫離本發(fā)明范圍的條件下，上述工藝可以作出各種變化，上述說明所包含的所有內(nèi)容均應(yīng)解釋為示例性的，沒有限制含義。
權(quán)利要求
1．一種對其表面上具有n-型外延層的硅晶片進(jìn)行評價的方法，該方法包括通過在含氧氣氛中把晶片暴露于紫外線，氧化晶片表面；以及對氧化的晶片進(jìn)行電容-電壓測量以評價n-型外延層。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，通過用紫外線照射含氧氣氛，形成臭氧和原子氧。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，紫外線的波長約為185nm和約為254nm。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，對晶片進(jìn)行所述電容-電壓測量以評價n-型外延層的性能，性能選自基本上包含電阻率、摻雜劑濃度、斜率和平坦區(qū)域的組。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，通過把晶片定位在距紫外線光源約2mm-5mm，使晶片暴露在臭氧和原子氧中。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，紫外線光源在約185nm波長發(fā)射其能量的約65％，在約254nm波長發(fā)射其能量的約35％。
7．一種通過電容-電壓測量對n-型外延硅晶片表面性能進(jìn)行評價的方法，該晶片具有外延側(cè)和非外延側(cè)，該方法包括通過在有氧條件下把晶片暴露于紫外線而在晶片外延層上形成氧化層；以及通過形成氧化層與汞柱之間的第一接觸、和金屬與晶片非外延側(cè)之間的第二接觸，制備肖特基二極管。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，通過用紫外線照射含氧氣氛，形成臭氧和原子氧。
9．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，對晶片進(jìn)行所述電容-電壓測量以評價n-型外延層的性能，性能選自基本上包含電阻率、摻雜劑濃度、斜率和平坦區(qū)域的組。
10．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，通過把晶片定位在距紫外線光源約2mm-5mm，使晶片暴露在臭氧和原子氧中。
11．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，紫外線光源在約185nm波長發(fā)射其能量的約65％，在約254nm波長發(fā)射其能量的約35％。
12．一種對其表面上具有p-型外延層的硅晶片進(jìn)行評價的方法，該晶片具有外延側(cè)和非外延側(cè)，該方法包括將晶片放入處理室；通過含氫氟酸水溶液的酸阱使惰性載體氣體起泡，使載體氣體富集氫氟酸蒸汽，形成包含載體氣體和氫氟酸的氣態(tài)混合物；把氣態(tài)混合物輸送到處理室，使晶片暴露于該混合物，氫氟酸溶解晶片表面存在的氧化層；以及對暴露晶片進(jìn)行電容-電壓測量以評價p-型外延層。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，對晶片進(jìn)行所述電容-電壓測量以評價p-型外延晶片的性能，性能選自基本上包含電阻率、摻雜劑濃度、斜率和平坦區(qū)域的組。
14．根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，僅溶解晶片外延側(cè)表面上存在的氧化層。
15．根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，晶片在氣態(tài)混合物中暴露約20-30秒。
16．根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，p-型外延晶片具有的電阻率小于約3歐姆*cm，其中從晶片表面溶解氧化層之后，在晶片進(jìn)行電容-電壓測量之前表面被再氧化。
全文摘要
本發(fā)明涉及對其表面上具有n－型或p－型外延層的硅晶片進(jìn)行評價的方法,在第一實施例中,通過在有氧條件下把晶片暴露于紫外線,在n－型外延晶片表面上形成氧化層。然后對晶片進(jìn)行電容－電壓測量,評價外延層性能。在第二實施例中,通過在晶片表面上經(jīng)過包含惰性載體氣體和氫氟酸蒸汽的氣態(tài)混合物,從p－型外延晶片表面溶解氧化層。然后對晶片進(jìn)行電容－電壓測量,評價外延層性能。
文檔編號G01N27/00GK1302454SQ99806464
公開日2001年7月4日 申請日期1999年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月21日
發(fā)明者吉奧瓦尼·瓦卡里 申請人:Memc電子材料有限公司