[发明专利]一种提升硅片少子寿命精度的钝化方法以及钝化设备

说明书

本发明涉及一种提升硅片少子寿命精度的钝化方法以及钝化设备，包括以下具体步骤：步骤一：将待测硅片放入HF和HNO3的混合溶液中，去除表面的杂质和氧化层；步骤二：每次做硅片热氧化前，需打开炉门，打开N2进气开关吹扫炉腔，确保炉腔无细微颗粒存在；步骤三：关闭炉门，关闭N2进气开关，打开加温开关，以100℃/h的加温速率从室温加热到600‑700℃，炉腔温度达到设定温度后，稳定10‑15min；步骤四：将镜面抛光后的硅片装入片架，打开炉门推入炉腔，关闭炉门；步骤五：高温处理达到规定时间后，打开炉门取出样片采用冷却装置快速冷却到室温，对样片进行少子寿命测试。本发明具有操作简便、成本低、效率高等特点。

技术领域

本发明涉及硅片少子寿命检测技术领域，特别是涉及一种提升硅片少子寿命精度的钝化方法以及钝化设备。

背景技术

随着集成电路的集成度不断增大，对所需的衬底单晶硅片的质量要求也越来越高，人们常用非平衡态少数载流子寿命(少子寿命)来反映晶圆质量的好坏。目前，检测硅片少子寿命的方法主要是微波光电导衰退法(Microwave Photo-Conductance Decay，μ-PCD)。微波光电导衰退法是利用大于硅禁带宽度的脉冲激光对硅片表面进行照射，产生的空穴-电子能够增大其光电导率，随着激光的撤除，光电导率呈指数衰退，利用微波反射强度的变化探测光电导率的变化，从而得出少子的寿命。但是由于硅片表面存在的悬挂键会成为有效的复合中心，导致测得的少子寿命并不是真实的硅片少子寿命。为了消除表面复合的影响，需要对硅片表面进行钝化。常用的表面钝化技术有电荷沉积、化学钝化和热氧化法。对于半导体硅样品，可通过表面长热氧化层、碘酒等钝化方法消除硅片硅表面悬挂键碘液化学钝化水平依赖于操作者的熟练程度、其重复性较差，而现有的热氧化钝化过程操作较为复杂且效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提升硅片少子寿命精度的钝化方法以及钝化设备，具有操作简便、成本低、效率高等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种提升硅片少子寿命精度的钝化方法以及钝化设备，包括以下具体步骤：步骤一：将待测硅片放入HF和HNO3的混合溶液中，去除表面的杂质和氧化层；步骤二：每次做硅片热氧化前，需打开炉门，打开N2进气开关吹扫炉腔，确保炉腔无细微颗粒存在；步骤三：关闭炉门，关闭N2进气开关，打开加温开关，以100℃/h的加温速率从室温加热到600-700℃，炉腔温度达到设定温度后，稳定10-15min；步骤四：将镜面抛光后的硅片装入片架，打开炉门推入炉腔，关闭炉门；步骤五：高温处理达到规定时间后，打开炉门取出样片采用冷却装置快速冷却到室温，对样片进行少子寿命测试。

本技术方案中通过设置内腔石英件，确保在炉腔内形成一个干净的空间，通过设置可叠放的硅片装夹件，保证一次可以做多片硅片钝化，提升了热氧化的效率，通过冷却装置，提高硅片的冷却效率，该热氧化钝化方法的反应温度低且不通反应气体，避免高温下诱发晶体缺陷影响测量结果。

作为对本技术方案的一种补充，步骤一中，HF和HNO3的混合比例为1:3，处理的时间为5min。

作为对本技术方案的一种补充，步骤二中，N2进气开关吹扫炉腔的时间为5min。

作为对本技术方案的一种补充，步骤五中，高温处理的时间为40-60min。

一种用在提升硅片少子寿命精度的钝化方法的钝化设备，包括加热炉和冷却装置，所述的加热炉包括加热炉本体、内腔石英件和加热炉密封盖，所述的加热炉本体的前端下部安装有加热炉密封盖，所述的加热炉本体的内腔内安装有内腔石英件，所述的加热炉本体的前端两侧设置有与外部氮气气源连通的氮气输入管，所述的氮气输入管从内腔石英件两侧伸入到内腔，所述的内腔石英件的底部内安装有呈叠放的硅片装夹件，所述的冷却装置包括底座、主管通道和分支通道，所述的底座后侧对称安装有两根竖直支柱，所述的竖直支柱上端之间安装有主管通道，主管通道前侧安装有水平朝前伸出的分支通道，所述的主管通道的内部腔体与分支通道的内腔连通，所述的分支通道的下侧设置有若干输出口。