[实用新型]基于伪测量值法的薄层硅片电阻率检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及薄层硅片电阻率的无接触测量技术，具体涉及一种基于伪测量值法的薄层硅片电阻率检测方法及系统，该方法能对硅片整片电阻率均匀性进行检测，能够得出硅片电阻率的分布图，应用于单晶硅工业生产领域。

背景技术

电阻率是硅片的一个重要参数，其大小直接反映了硅片的导电能力。硅片按晶体结构分为单晶硅和多晶硅，不同结构的硅片其电阻率相差极大。其中单晶硅纯硅的电阻率为2.5*10⁵Ω·cm，而每一百万个硅原子中有一个被其他原子替代，则电阻率降低0.2Ω·cm。在生产硅片的过程中，可以通过控制杂质原子的浓度来改变纯硅的导电性。

对于硅片这类半导体电阻率的测试，常规的方法主要分为接触式测量和无接触式测量。接触式测量技术有两探针法、直线四探针法、三探针法、扩展电阻法等，详细内容见文献《半导体测试技术原理及应用》(刘新福杜占平李为民.半导体测试技术原理与应用[J].2007.)目前最常用的是直线四探针法。直线四探针法的工作原理将四根探针等距呈直线式排列放置在硅片某一区域上，在两侧的探针上注入电流I，然后用高精度的电压表测量中间两个探针间的电压V，利用欧姆定律可得该区域内平均电阻率。直线四探针法的优点在于原理简单，计算方便，便于应用。但是随着科技的发展，直线四探针法逐渐难以满足工业制造的需求。受限于工作原理，直线四探针法必须用四根探针接触硅片表面，会使硅片受到污损；测量范围也受限于探针的间距，测量区域较大，难以检查硅片电阻率是否均匀，只能测量硅片整片平均的电阻率。由于测量时需要逐点测量，因此会消耗大量的时间。

无接触式测量主要有交流测试法、电容耦合法、电感耦合法、涡流法、离子共振红外线法以及微波扫描显微镜探头测试法。详细内容见文献《半导体材料测试与分析》(杨德仁.半导体材料测试与分析[M].科学出版社,2010.)目前常用的是涡流法。其工作原理是在硅片上方悬置一个带有线圈的探头，当线圈注入电流后会形成涡流产生磁场，硅片电阻率不同时，穿过硅片的磁场也会不同，通过检测硅片下方的磁通量便可得到硅片的电阻率。然而线圈形成涡流时会产生热量，使硅片的电阻率受到影响，因此所测得数据并不准确。

现有的薄层硅片电阻率测量技术无论是直线四探针法还是涡流法，都存在一定的不足，在工业生产中让无法做到大量产品的测量。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种基于伪测量值法的薄层硅片电阻率检测方法及系统，该方法可以解决现有技术无法满足的要求，能够实时快速地检测出薄层硅片的电阻率，得到硅片电阻率的整体分布图，从而甄别工业生产中出现的残次品。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种基于伪测量值法的薄层硅片电阻率检测方法，该方法的步骤是：

1)确定标准硅片的基本参数，包括直径、P/N型、厚度、晶向，测试样片和标准硅片的直径、P/N型、厚度和晶向参数相同；

2)根据标准硅片的基本参数建立数学模型；

3)根据数学模型选择激励方式和电极数量，设定硅片内各微区节点坐标；

4)应用伪测量值法测量电阻率：

a.在标准硅片，即电阻率已知且分布均匀的硅片，边缘位置等距放置电极，并选择两个电极施加激励，测得标准硅片各节点位置及边缘电极位置的电位；

b.将步骤a)测得的边缘电极位置的电位进行数值计算，应用回归分析的方法拟合出标准硅片边界电位分布函数方程；

c.根据步骤b)得到的标准硅片边界电位分布函数方程及步骤a)中得到的标准硅片内各节点位置的电位，依据等位对应关系计算各节点在边界处的电位映射位置；

d.在测试样片，即电阻率未知且分布不均匀的硅片，边缘位置等距放置电极，电极个数与标准硅片上电极个数一致，并施加相同激励，测得测试样片边缘电极位置的电位；

e.将步骤d)测得的边缘电极位置的电位进行数值计算，应用回归分析的方法拟合出测试样片边界电位分布函数方程；

f.将步骤c)得到的各节点在边界处的电位映射位置带入步骤e)得到的测试样片边界电位分布函数方程计算出测试样片各节点位置的电位；

g.将步骤f)得到的测试样片各节点位置的电位与步骤a)中的标准硅片各节点位置的电位进行比较，根据标准硅片各节点与测试样片各节点的电位变化值计算得出各节点位置的阻抗变化值；