本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造，特別是涉及一種硅片缺陷態(tài)檢測(cè)方法及缺陷態(tài)檢測(cè)樣品。

背景技術(shù)：

1、硅是集成電路的主體材料，隨著半導(dǎo)體制程的不斷縮小，對(duì)硅的質(zhì)量和尺寸提出了愈來(lái)愈高的要求。硅片的尺寸(直徑)越大，每一個(gè)硅片上可制造的芯片數(shù)量就越多，單位芯片的成本就降低。而硅在拉晶過(guò)程中不可避免地會(huì)引入一些雜質(zhì)或缺陷，這些雜質(zhì)缺陷會(huì)在禁帶中形成深能級(jí)缺陷態(tài)。這些深能級(jí)缺陷態(tài)對(duì)材料和器件的性能有著重要的影響，例如，位于禁帶中的深能級(jí)缺陷態(tài)俘獲電子后不能及時(shí)釋放，將嚴(yán)重影響硅器件的可靠性。

2、但是，目前對(duì)于直徑為300毫米及以上的大尺寸硅片的深能級(jí)缺陷態(tài)的能級(jí)位置和濃度的檢測(cè)仍然具有一定困難，由于大尺寸硅片需要采用與小尺寸硅片不同的工藝方法來(lái)實(shí)現(xiàn)更大尺寸的晶面，因此會(huì)引入更多的深能級(jí)缺陷和新的缺陷類型，如硅體缺陷中的氧沉淀、間隙氧原子、位錯(cuò)環(huán)、微缺陷等類型的缺陷，這些新類型的缺陷還可能與深能級(jí)缺陷態(tài)之間相互影響，導(dǎo)致深能級(jí)缺陷態(tài)可能引發(fā)部分常規(guī)表征手段無(wú)法探測(cè)到的缺陷類型，從而無(wú)法有效、精確地對(duì)深能級(jí)缺陷態(tài)進(jìn)行表征。

3、目前針對(duì)直徑為300毫米及以上的大尺寸硅片的缺陷表征手段主要有：鹽酸刻蝕后的sem(scanning?electron?microscope，掃描電子顯微鏡)檢測(cè)、銅修飾后蝕刻顯影表征和熱氧化后形貌表征等方法。然而，由于深能級(jí)缺陷能級(jí)位置較深，這些傳統(tǒng)的表征方法并無(wú)法準(zhǔn)確探測(cè)到能級(jí)較深的缺陷態(tài)，也很難準(zhǔn)確測(cè)得深能級(jí)缺陷態(tài)的濃度和能級(jí)位置；同時(shí)由于這些傳統(tǒng)方法需要對(duì)硅片進(jìn)行額外的升降溫或刻蝕處理，方法復(fù)雜繁瑣，且容易在過(guò)程中使硅片的原生缺陷發(fā)生變化，從而無(wú)法對(duì)硅片的原生缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確表征。

4、因此，如何通過(guò)有效快捷的測(cè)量方法精確地探測(cè)硅片原生的深能級(jí)缺陷的能級(jí)位置和濃度，在研究深能級(jí)缺陷態(tài)對(duì)大尺寸硅片材料和器件的影響方面具有重要意義。

5、應(yīng)該注意，上面對(duì)技術(shù)背景的介紹只是為了方便對(duì)本技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的說(shuō)明，并方便本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解而闡述的，不能僅僅因?yàn)檫@些方案在本技術(shù)的背景技術(shù)部分進(jìn)行了闡述而認(rèn)為上述技術(shù)方案為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種硅片缺陷態(tài)檢測(cè)方法及缺陷態(tài)檢測(cè)樣品，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中大尺寸硅片原生的深能級(jí)缺陷態(tài)的檢測(cè)表征精度低及檢測(cè)效率差的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種硅片缺陷態(tài)檢測(cè)方法，所述硅片缺陷態(tài)檢測(cè)方法包括：提供一待檢測(cè)硅片；于所述待檢測(cè)硅片的預(yù)設(shè)位置的上表面設(shè)置第一肖特基接觸電極和第二肖特基接觸電極，形成串聯(lián)的第一肖特基二極管和第二肖特基二極管構(gòu)成的肖特基器件，得到待檢測(cè)樣品；

3、對(duì)所述第一肖特基接觸電極施加第一掃描電壓，對(duì)所述第二肖特基接觸電極施加第二掃描電壓，所述第一掃描電壓和所述第二掃描電壓為正負(fù)相反、絕對(duì)值相同的兩個(gè)掃描電壓；在預(yù)設(shè)頻率范圍內(nèi)的不同頻率下施加不同的第一掃描電壓和第二掃描電壓，測(cè)量所述肖特基器件對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)，得到不同頻率下的電導(dǎo)-電壓特性曲線；

4、選擇在不同頻率下得到的電導(dǎo)變化最大的第一掃描電壓和第二掃描電壓為特征電壓；在預(yù)設(shè)頻率范圍內(nèi)對(duì)所述第一肖特基接觸電極和所述第二肖特基接觸電極施加特征電壓進(jìn)行連續(xù)頻率掃描，測(cè)量所述肖特基器件的電導(dǎo)得到電導(dǎo)-頻率響應(yīng)特性曲線；所述電導(dǎo)-頻率響應(yīng)特性曲線中的電導(dǎo)突變峰對(duì)應(yīng)的頻率為特征頻率，通過(guò)所述特征頻率對(duì)應(yīng)得到待檢測(cè)樣品在所述預(yù)設(shè)位置的缺陷類型。

5、可選地，在所述待檢測(cè)硅片的不同預(yù)設(shè)位置分別測(cè)量得到所述肖特基器件的電導(dǎo)-頻率響應(yīng)特性曲線，根據(jù)預(yù)設(shè)位置的電導(dǎo)突變峰對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)突變峰值與對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)位置的缺陷密度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，以得到不同預(yù)設(shè)位置的缺陷密度之間的大小關(guān)系。

6、可選地，通過(guò)x射線光電子能譜譜圖分析方法得到所述待檢測(cè)樣品在不同的預(yù)設(shè)位置的缺陷密度和電導(dǎo)-頻率響應(yīng)特性曲線中的電導(dǎo)突變峰值的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)所述電導(dǎo)-頻率響應(yīng)特性曲線得到的電導(dǎo)突變峰的對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)突變峰值從所述對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中找到對(duì)應(yīng)的缺陷密度，得到對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)位置的缺陷密度。

7、可選地，所述待檢測(cè)樣品的所述預(yù)設(shè)位置的下表面設(shè)置有歐姆接觸電極，得到電導(dǎo)-電壓特性曲線前，對(duì)所述第一肖特基接觸電極施加第一掃描電壓，對(duì)所述歐姆接觸電極施加第二掃描電壓，測(cè)量得到所述肖特基器件的電流-電壓特性曲線，從電流-電壓特性曲線中得到所述肖特基器件的反向電流j01，根據(jù)得到所述第一肖特基二極管的第一勢(shì)壘高度對(duì)所述第二肖特基接觸電極施加第二掃描電壓，對(duì)所述歐姆接觸電極施加第一掃描電壓，測(cè)量得到所述肖特基器件的電流-電壓特性曲線，從電流-電壓特性曲線中得到所述肖特基器件的反向電流j02，根據(jù)得到所述第二肖特基二極管的第二勢(shì)壘高度k為玻爾茲曼常數(shù)，t為熱力學(xué)溫度，q為電子的電荷量，a**為有效理查遜常數(shù)。

8、可選地，建立所述特征頻率與對(duì)應(yīng)缺陷類型的載流子發(fā)射率的對(duì)應(yīng)關(guān)系模型；根據(jù)所述電導(dǎo)-頻率響應(yīng)特性曲線中得到的特征頻率代入所述對(duì)應(yīng)關(guān)系模型得到載流子發(fā)射率et；根據(jù)et＝ncσnvthexp[(et-ec)/kt]，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)缺陷類型的能級(jí)位置(et-ec)，nc是所述待檢測(cè)硅片導(dǎo)帶中電子的有效密度，σn是電子俘獲截面，νth是電子熱速率，k為玻爾茲曼常數(shù)，t為熱力學(xué)溫度。

9、可選地，所述硅片缺陷態(tài)檢測(cè)方法還包括：對(duì)所述第一肖特基接觸電極施加第一掃描電壓，對(duì)所述第二肖特基接觸電極施加第二掃描電壓，在預(yù)設(shè)頻率范圍內(nèi)的不同頻率下測(cè)量得到所述肖特基器件的電容c-電壓v特性曲線，將電容c-電壓v特性曲線轉(zhuǎn)換為1/cd2-v的關(guān)系曲線，計(jì)算1/cd2-v的關(guān)系曲線中線性分布的曲線斜率a；根據(jù)計(jì)算所述待檢測(cè)樣品在所述預(yù)設(shè)位置的摻雜濃度nd，q為電子的電荷量，εs為所述待檢測(cè)硅片的介電常數(shù)。

10、可選地，所述第一掃描電壓的范圍包括正壓范圍和負(fù)壓范圍，所述第一掃描電壓的負(fù)壓范圍和正壓范圍的絕對(duì)值均小于等于3v；所述第二掃描電壓的范圍包括正壓范圍和負(fù)壓范圍，所述第二掃描電壓的負(fù)壓范圍和正壓范圍的絕對(duì)值均小于等于3v。

11、可選地，所述待檢測(cè)硅片的直徑大于等于300毫米。

12、可選地，所述第一肖特基接觸電極平行于所述硅片的截面面積小于等于所述第二肖特基接觸電極平行于所述硅片的截面面積的1/5。

13、本發(fā)明還提供一種缺陷態(tài)檢測(cè)樣品，所述缺陷態(tài)檢測(cè)樣品采用上述任意一種所述硅片缺陷態(tài)檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，所述缺陷態(tài)檢測(cè)樣品包括：待檢測(cè)硅片、第一肖特基接觸電極、第二肖特基接觸電極和歐姆接觸電極；

14、所述待檢測(cè)硅片包括相對(duì)設(shè)置的上表面和下表面，所述第一肖特基接觸電極和所述第二肖特基接觸電極位于所述待檢測(cè)硅片預(yù)設(shè)位置的所述上表面，所述歐姆接觸電極位于所述待檢測(cè)硅片預(yù)設(shè)位置的所述下表面。

15、如上，本發(fā)明的硅片缺陷態(tài)檢測(cè)方法及缺陷態(tài)檢測(cè)樣品，具有以下有益效果：

16、本發(fā)明通過(guò)在硅片正面設(shè)置雙肖特基接觸電極、背面設(shè)置歐姆接觸電極，常溫下得到深能級(jí)缺陷的物理特征，無(wú)需對(duì)硅片進(jìn)行變溫處理或改變硅片內(nèi)部結(jié)構(gòu)，測(cè)試條件簡(jiǎn)捷，且可精確得到深能級(jí)的原生缺陷類型、濃度、能級(jí)位置等關(guān)鍵參數(shù)，有利于大尺寸硅片的可靠性測(cè)量。