关于N型硅片测试寿命、样品厚度与体寿命之间对应关系的方法与流程

关于n型硅片测试寿命、样品厚度与体寿命之间对应关系的方法
技术领域
1.本发明属于硅片检测技术领域，具体涉及一种关于n型硅片测试寿命、样品厚度与体寿命之间对应关系的方法。


背景技术：

2.少子寿命是半导体材料和器件的重要参数。它直接反映了材料的质量和器件特性,能够准确的得到这个参数，对于半导体器件制造具有重要意义；
3.微波光电导衰退法是测量半导体材料的一种标准方法，微波光电导衰退法(microwave photoconductivity decay)测试少子寿命，主要包括激光注入产生电子
‑
空穴对和微波探测信号的变化这两个过程，904nm的激光注入(对于硅，注入深度大约为30um)产生电子
‑
空穴对，导致样品电导率的增加，当撤去外界光注入时，电导率随时间指数衰减，这一趋势间接反映少数载流子的衰减趋势，从而通过微波探测电导率随时间变化的趋势就可以得到少数载流子的测试寿命；
4.但是现有在测试不同厚度的硅片样品时，往往出现测试寿命的值与硅片样品的真实体寿命的值偏差较大，即，针对不同厚度的硅片样品进行测试时，通过现有技术手段测量得到的测试寿命而无法精准的推算出其真实体寿命；
5.鉴于以上，我们提供一种关于n型硅片测试寿命、样品厚度与体寿命之间对应关系的方法用于解决上述问题。


技术实现要素：

6.针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提关于n型硅片测试寿命、样品厚度与体寿命之间对应关系的方法，该方法得出了针对不同厚度硅片在获知其体寿命的过程中通过本方案得出的测试寿命、样品厚度与体寿命之间的对应关系可精准的推算出在任意厚度的硅片样品的体寿命，从而能够更好的管控硅片的少子寿命。
7.关于n型硅片测试寿命、样品厚度与体寿命之间对应关系的方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.s1：在n型单晶硅棒的一端用内圆切断机连续取样，切割成厚度不同的硅片，厚度在0.8
‑
2.8mm不等，共20个试验片：
9.s2：将这20片硅片经过碱腐蚀，纯水清洗10分钟，再混合酸腐蚀成镜面，腐蚀厚度大于200μm，再纯水冲洗10分钟；
10.s3：将这20硅片从纯水槽中拿出用氮气吹干水渍，再测量厚度，用聚丙烯袋装好；
11.s4：将这20片硅片用2.5～5％碘酒钝化后分别测量相应硅片的少子寿命；
12.s5：根据测试寿命及样块厚度的测试数据，利用数学统计工具，回归分析出厚度和测试寿命与体寿命的对应关系。
13.优选的，所述s5中样品厚度、测试寿命与体寿命之间的对应关系为：
14.1)d≥2.5mm时，
15.τ
bulk
＝τ
meas
ꢀꢀ
公式(1)
16.2)当d＜2.5mm时，
17.τ
bulk
＝τ
meas
y，而y可以通过d推算，其计算公式如下：
18.y＝51.96 522.6x
ꢀꢀ
公式(2)
19.x＝2.5
‑
d
20.其中：y表示补偿寿命，d为样品厚度，x表示样品厚度与2.5mm的差值；
21.τ
bulk
＝τ
meas
51.96 522.6(2.5
‑
d)
ꢀꢀ
公式(3)
22.其中：τ
bulk
表示体寿命，τ
meas
表示测试寿命，d表示样品厚度。
23.优选的，所述s1中的n型单晶硅棒电阻率＞1ω.cm，长200～300mm。
24.优选的，所述s4中不同硅片的测试寿命经少子寿命测试仪测试得到。
25.上述技术方案有益效果在于：
26.(1)本发明通过试验n型硅片测试寿命、样品厚度与体寿命之间对应关系进而得出测试寿命、样品厚度与体寿命之间的对应关系式，通过本方案，可以通过测量任一厚度的硅片的测试寿命，进而精准的推算出样品的体寿命，从而实现了更好的管控硅抛光片少子寿命的效果；
27.(2)由于在实际生产中硅片的厚度通常＜2.5mm，而成品抛光片的厚度更小，即往往＜1.0mm，而通过本方案得出的测试寿命、样品厚度与体寿命之间的对应关系式可较好的解决在实际生产过程中因硅片厚度小于2.5mm而导致所得到的其体寿命与真实数值偏差较大的的问题。
附图说明
28.图1为本发明利用数学统计工具得出补偿寿命与厚度偏差回归汇总报告示意图；
29.图2为本发明寿命补偿与厚度偏差的回归模型选择报告示意图；
30.图3为本发明寿命补偿与厚度偏差的回归诊断报表示意图；
31.图4为本发明寿命补偿与厚度偏差的回归预测报告示意图；
32.图5为本发明混合酸腐蚀完成的硅片的表面腐蚀效果示意图；
33.图6为本发明硅腐蚀片经过2.5～5％的碘酒钝化的效果示意图。
具体实施方式
34.有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至6对实施例进行详细说明。
35.在现有对硅片少子寿命的测试方法中，通常采用微波光电导衰退法，即，主要包括激光注入产生电子
‑
空穴对和微波探测信号的变化这两个过程，904nm的激光注入(对于硅，注入深度大约为30um)产生电子
‑
空穴对，导致样品电导率的增加，当撤去外界光注入时，电导率随时间指数衰减，这一趋势间接反映少数载流子的衰减趋势，从而通过微波探测电导率随时间变化的趋势就可以得到少数载流子的寿命；
36.但是上述测试过程中受到两个因素的影响：体寿命和表面寿命，测试的少子寿命可由以下公式表示：
[0037][0038]
式中：
[0039]
τ
diff
为少子从样品体内扩散到表面所需时间；τ
surf
为由于样品表面复合产生的表面寿命；τ
meas
为样品的测试寿命；d为样品厚度；d
n
、d
p
分别为电子和空穴的扩散系数；s为表面复合速度；τ
bulk
表示体寿命；
[0040]
由公式(1)可知，样品厚度对测试寿命有很大影响，在样品复合速度一定的情况下，通过试验证明当样品厚度d≥2.5mm,测试寿命接近体寿命，如果样品厚度d＜2.5mm时，测试寿命值与体寿命值偏差就会很大，试验过程如下：
[0041]
步骤一：在n型硅单晶棒一端用内圆切断机连续取样，切割成厚度不同的硅片，厚度在0.8
‑
2.8mm不等，共20个试验片，由于这20个试验片来自同一单晶棒的相邻位置(不同单晶硅棒其体寿命不同，同一单晶硅棒不相邻位置其体寿命也不同)，其体寿命可视为相同；
[0042]
步骤二：将步骤一中的20片硅片经过碱腐蚀，纯水清洗10分钟，在混合酸腐蚀成镜面，腐蚀厚度大于200μm，然后用纯水冲洗10分钟(如附图5所示)；
[0043]
步骤三：将步骤二中且用冲水清洗过的硅片从纯水槽中取出并且用氮气吹干水渍，然后测量每个硅片的厚度，之后用聚丙烯袋装好；
[0044]
步骤四：将步骤三中的硅片用2.5～5％碘酒钝化(如附图6所示)，然后通过少子寿命测试仪测试相应硅片的少子寿命(即，测试寿命)，其结果如下表：
[0045]
[0046][0047]
注：各个样品的补偿寿命为：样品厚度为2.5mm的测试寿命减去其余相应厚度样品的测试寿命得出；
[0048]
步骤五：据测试寿命及样块厚度的测试数据，利用数学统计工具(如附图1所示)，回归分析出厚度和测试寿命与体寿命的对应关系；
[0049]
(1)当d≥2.5mm时，
[0050]
τ
bulk
＝τ
meas
ꢀꢀ
公式(1)
[0051]
(2)当d＜2.5mm时，
[0052]
τ
bulk
＝τ
meas
y。而y可以通过d推算，其计算公式如下：
[0053]
y＝51.96 522.6x
ꢀꢀ
公式(2)
[0054]
x＝2.5
‑
d
[0055]
其中：y表示补偿寿命，d为样品厚度，x表示样品厚度与2.5mm的差值。
[0056]
τ
bulk
＝τ
meas
51.96 522.6(2.5
‑
d)
ꢀꢀ
公式(3)
[0057]
其中：τ
bulk
表示体寿命，τ
meas
表示测试寿命，d表示样品厚度。
[0058]
关于利用数学统计工具回归分析而得出的厚度、测试寿命与体寿命之间的对应关系的公式是否正确，需要进一步的对公式(3)进行验证，分为两组试验进行验证；
[0059]
第一组试验验证步骤如下：
[0060]
验证步骤一：将n型硅片，电阻率＞1ω.cm，用内圆切断机切割成厚度不同的硅片，厚度在0.7
‑
2.8mm不等，共20片；
[0061]
验证步骤二：将验证步骤一中的硅片经过碱腐蚀，然后纯水清洗10分钟，在混合酸腐蚀成镜面，腐蚀厚度大于200μm，然后用纯水冲洗10分钟；
[0062]
验证步骤三：将验证步骤二中的硅片从纯水槽中拿出并且用氮气进行吹干水渍，然后测量每个样品的厚度，随后用聚丙烯袋装好；
[0063]
验证步骤四：将验证步骤三中的硅片用2.5～5％碘酒钝化，然后通过少子寿命测试仪测试相应硅片的少子寿命，随后将相应硅片的测试寿命，以及样品的厚度通过公式(3)，计算出体寿命，具体结果如下表一所示：
[0064]
序号厚度(mm)样品厚度(mm)x(厚度偏差)(mm)测试寿命(μs)y体寿命(μs)12.50.761.7492.671053.95222.50.841.66206.851126.32232.50.981.52248.661094.9742.51.081.42349.701143.7552.51.131.37348.371116.2962.51.181.32356.891098.6872.51.291.21370.091054.482.51.351.15386.871039.82292.51.301.20380.761059.844102.51.381.12350.42987.694112.51.640.86532.671034.066
122.51.700.80567.461037.5132.51.800.70596.861014.64142.51.900.60655.971021.486152.51.950.55655.29994.68162.52.000.50671.51984.77172.52.260.24833.171010.556182.52.380.12872.24986.916192.52.470.031057.331124.97202.52.500.001066.331066.33212.52.60
‑
0.101065.341065.34
[0065]
表一
[0066]
通过上述表格可以得出每个不同厚度的样品的体寿命经过公式(3)计算得出，然后将其与理论体寿命进行对比，如下表二所示：
[0067][0068]
表二
[0069]
根据上述表格中的结果，可以清楚的看出：
[0070]
(1)当d≥2.5mm时，
[0071]
τ
bulk
＝τ
meas
公式(1)进行了进一步的验证。
[0072]
(2)当d＜2.5mm时，通过τ
meas
，d,根据公式(3)计算出τ
bulk
[0073]
τ
bulk
与d≥2.5mm时的τ
meas
相比数值偏差在10％以内，验证了公式(3)的准确性。
[0074]
第二组试验验证步骤如下：
[0075]
验证步骤一：实验采用的硅片样品10片(通过内圆切断机从同一单晶棒相邻位置进行切割)；
[0076]
验证步骤二：将这10片硅片经过碱腐蚀，纯水清洗10分钟，再混合酸腐蚀成镜面，腐蚀厚度大于200μm，再纯水冲洗10分钟；
[0077]
验证步骤三：将这10硅片从纯水槽中拿出用氮气吹干水渍，再分别测量其厚度，分别为：1.23mm、1.35mm、1.41mm、1.51mm、1.60mm、1.81mm，1.92mm、2.03mm、2.50mm、2.62mm，然后用聚丙烯袋装好；
[0078]
验证步骤四：将这10片硅片用2.5～5％碘酒进行钝化处理，然后通过少子寿命测试仪测试相应钝化后硅片的寿命，测试结果如下：
[0079][0080]
验证步骤五：根据测试寿命、样品厚度与体寿命之间的对应关系式，利用公式(3)计算出样品1～8的体寿命，结果如下：
[0081][0082]
将样品1～8的体寿命与样品9的体寿命做对比：
[0083][0084]
通过此次试验可以看出：
[0085]
当d≥2.5mm时，
[0086]
τ
bulk
＝τ
meas
……
公式(1)成立
[0087]
当d＜2.5mm时，
[0088]
τ
bulk
＝τ
meas
51.96 522.6(2.5
‑
d)
……………………
公式(3)
[0089]
其中：τ
bulk
表示体寿命，τ
meas
表示测试寿命，d表示样品厚度。
[0090]
τ
bulk
与d≥2.5mm时的τ
meas
相比数值偏差在10％以内，进一步验证了公式(3)的准确性。
[0091]
通过上述试验证明，在样品复合速率一定的情况下，当d≥2.5mm,测试寿命接近体寿命，如果样品厚度＜2.5mm，则在测试薄样品时，测试寿命值与体寿命值就会偏差很大(即使，这些样品来自同一单晶棒的相邻位置)，进而如果采用现有的技术手段在进行硅片的寿命测量时，如果针对硅片厚度在2.5mm以上的样品进行测量时，所测得的寿命与其真实的体寿命相接近，但是针对硅片厚度在2.5mm以下的样品进行测量时，所测得的寿命与其真实的体寿命数值偏差较大，进而无法精准的得出厚度较小硅片样品的真实体寿命，从而无法对厚度较小的硅片的少子寿命进行更好的把控；
[0092]
本方案通过试验得出硅片测试寿命、样品厚度与体寿命的对应关系，进而能够针对不同厚度的硅片样品的寿命进行测试时，使得测试的结果与其真实的体寿命数值偏差稳定在10％以内，从而能够比较精准的得出不同硅片厚度的体寿命，能够实现对硅片少子寿命进行更好的把控。
[0093]
上面所述只是为了说明本发明，应该理解为本发明并不局限于以上实施例，符合本发明思想的各种变通形式均在本发明的保护范围之内。