[發明專利]用于校正汞探針電阻率量測儀的標準片及校正汞探針電阻率量測儀的方法

有效

• 申請號: 201310239592.8
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103412272A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 王浩;鄒崇生
• 申請（專利權）人: 上海晶盟硅材料有限公司
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 上海脫穎律師事務所 31259
• 代理人: 李強

技術領域

本發明涉及一種用于校正汞探針電阻率量測儀的標準片及校正汞探針電阻率量測儀的方法。

背景技術

外延即在硅單晶襯底上沿原來的晶向再生長一層硅單晶薄膜的工藝。硅外延片是制作半導體分立器件的主要材料，因為它既能保證PN結的高擊穿電壓，又能降低器件的正向壓降。硅外延片能讓雙極性電路（IC）的器件做在有重摻埋層的輕摻外延層上，形成生長的PN結，解決IC的隔離問題，因此它也是IC器件的主要原材料。

衡量外延品質有三項重要參數，分別是厚度、電阻率、表面缺陷，其中厚度和電阻率直接影響后道工藝的崩潰電壓測試即決定了終端產品的電性。

測試外延的電阻率和電阻率均勻性的方法由很多，其中被業界廣泛使用的就是汞探針電阻率量測儀，簡稱Hg-CV，或Hg-CV機臺。以本發明中針對N型摻雜外延來說明，其原理為：經過處理后的外延層，外延層表面經化學反應生長一層氧化膜，形成絕緣層，相當于一個PN結。量測時在氧化膜的上方直接接觸金屬汞，這樣在PN結的交界面就形成空間電荷區。這時在金屬汞和外延片背面上施加外加變化的電壓時，則PN結空間電荷也隨著發生變化，即電容效應，稱作勢壘電容，再通過計算空間電荷的數量（也稱載流子的濃度）換算成電阻率，從而達到測量外延層電阻率的目的。

而在使用Hg-CV量測正式產品的電阻率前，需要一種標準片來校準和監控Hg-CV機臺本身的準確性和穩定性，傳統的校正方式是通過已確認離子濃度的標準離子注入晶片來調節Hg-CV，使機臺量測此標準片的值落在標定的范圍內，但此標準片有易沾污，壽命短、成本高，穩定性差，沒有國際標準等缺點，不適宜長時間穩定有效的監控和校驗Hg-CV。因此，要想長時間穩定有效的校準和監控Hg-CV，需要提供一種新的可以與國際標準接軌，壽命長或可重復生長，成本低、并可長時間使用的標準片。

四探針電阻率測試儀，簡稱4PP、或4PP機臺；是另一種應用較為普遍的外延電阻率量測儀，其要求所測試的外延層摻雜與基板摻雜形態相反，即N/P或P/N型結構外延片，其量測原理是將位于同一直線上的4個探針置于一平坦的樣品上，并施加直流電流I于外側的兩個探針上，然后在中間兩個探針上用高精度數字電壓表測量電壓V，則檢測位置的電阻率ρΩ·cm，根據ρ=C*V/I計算，其中C為四探針的探針系數（cm），它的大小取決于四根探針的排列方法和針距。且有可以校準4PP的VLSI國際標準片。但4PP在量測外延時尤其是薄外延和高阻外延，穩定性較差，且對測試樣品的結構嚴格，不適合批量式外延爐使用，在實際生產中有很大的局限性。

發明內容

本發明的目的之一是為了克服現有技術中的不足，提供一種用于校正汞探針電阻率量測儀的標準片。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案實現：

用于校正汞探針電阻率量測儀的標準片，其特征在于，通過以下步驟確定：

1）、在同樣的參數下連續生產N/P結構外延片和N/N結構外延片；所述N/P結構外延片包括P型襯底和N型摻雜外延層；所述N/N結構外延片包括N型襯底和N型摻雜外延層；兩種外延片的外延層厚度均為15μm以上；

2）、使用四探針電阻率量測儀測量N/P結構外延片外延層的電阻率值，記為X；使用汞探針電阻率量測儀測量N/N結構外延片外延層的電阻率值，記為Y；

3）、重復步驟1）、2）多次，根據測量的多個Y值與多個X值，得出兩者的線性對應公式Y=aX+b中a的值和b的值；

4）、在同樣參數下連續生產多片N/P結構外延片和多片N/N結構外延片，并使用四探針電阻率量測儀測量N/P結構外延片外延層的電阻率，記為X₁、X₂…X_n；計算其平均值得到X_a；根據公式Y=aX+b計算與X_a對應的Y_a值；使用汞探針電阻率量測儀測量N/N結構外延片的外延層電阻率值，挑選電阻率值為Y_a±10%Y_a內的作為標準片。

優選地是，所述的N型襯底摻雜有砷、磷或銻；所述的P型襯底摻雜有硼。

優選地是，所述的N型外延層摻雜有砷、磷或銻；所述的P型外延層摻雜有硼。

優選地是，所述步驟4）中，挑選外延層電阻率為Y_a±1.5%Y_a范圍內的外延片作為標準片。