一种SiC外延片表面的台阶聚集缺陷的检测方法技术

本发明专利技术公开一种SiC外延片表面的台阶聚集缺陷的检测方法，包括如下步骤：S1，待检的SiC外延片置于检测台面上，采用光线照射SiC外延片表面；S2，按照平面反射光栅模型的原理，调整好光线与SiC外延片的相对位置，定义光线与SiC外延片的法线的夹角为光线的入射角α，检测过程中，光线的入射角α在0

【技术实现步骤摘要】
一种SiC外延片表面的台阶聚集缺陷的检测方法


[0001]本专利技术涉及晶片制造
，具体涉及一种SiC外延片表面的台阶聚集缺陷的检测方法。

技术介绍

[0002]目前行业内标准的4H
‑
SiC同质外延生长模式是在4度斜切的衬底上采用台阶流生长模式进行外延生长，该外延生长模式下，极易造成外延表面台阶聚集(step bunching)，特别是若所用的衬底表面存在因化学机械抛光(CMP)工艺异常导致划伤或压损伤时，外延后对应位置表面则极易出现宏观台阶聚集(即macro
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step bunching，本专利技术中称其为台阶聚集缺陷)。SiC外延表面台阶聚集到一定程度即形成台阶聚集缺陷，造成表面粗糙，从而对电力电子器件的性能造成较为严重的影响。据目前行业内各器件厂家的研究分析结果表明，SiC外延片表面台阶聚集缺陷会增加MOSFET器件的表面态，降低沟道载流子的迁移率，大幅降低器件的性能，甚至造成器件直接失效。因此SiC外延表面台阶聚集缺陷缺陷作为MOSFET器件的致命缺陷，需要被有效且快速地检测出。目前行业内检测SiC外延表面macro
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step bunching缺陷，通常采用光学显微镜法(如徕卡公司金相显微镜LEICA DM8000M)和激光扫描信号拟合成像法(如KLA公司的Candela 8520机台)两种方法来进行检测，这两种方法均需借助设备机台进行检测，检测成本较高，且检测效率较低。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种SiC外延片表面的台阶聚集缺陷的检测方法，其主要解决的是现有SiC外延片表面的台阶聚集缺陷检测成本高的技术问题。
[0004]本申请人经研究发现，由于SiC晶棒在切割时与晶面成一定角度，行业内普遍采用4度斜切，这一切割方法使得衬底表面出现了高密度的原子级台阶。在外延生长时，气相分子沉积于衬底表面并迁移到原子台阶处。随着生长时间的延长，表面原子台阶不断得到延伸，因此衬底晶型在外延过程中得以重复。这种被表面原子台阶所控制的外延生长过程被称作“台阶流外延生长模式”，该生长模式下原子级台阶间距约为3.61nm。基于以上原理，SiC同质外延片采用4度斜切衬底，标准外延生长模式采用台阶流生长模式，理论上在外延片表面正常区域会形成一个个固定大小的台阶，但在实际生长过程中受衬底斜切工艺、外延生长温度、生长速度、生长炉内微粒掉落等因素的影响，其形成台阶大小会有所偏差(或有微观聚集)，其正常区域的AFM检测形貌如附图1所示，其台阶高度约0.1
‑
0.2nm、台阶间距(即光栅常数d)约为5
‑
20nm；在相同外延生长工艺条件下，因衬底表面CMP工艺异常导致外延后表面出现的台阶聚集缺陷，其台阶聚集缺陷异常区域的AFM检测形貌如附图2所示，其聚集台阶高度约2
‑
3nm、聚集台阶宽度约0.5
‑
1um，聚集台阶间距(即光栅常数d)约3
‑
8um，可以理解的是，台阶聚集缺陷处的台阶间距由正常区域的纳米级别转为微米级别，其正好形成了在合适光线照射条件下能够有效产生衍射带的平面反射光栅模型结构，这也形成了本专利技术的检测方法的必要基础。本专利技术中，所使用的SiC外延片样片优选为我司在LPE外延炉
上采用台阶流生长模式及化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)技术进行外延生长的4H
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SiC外延片样片。
[0005]为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种SiC外延片表面的台阶聚集缺陷的检测方法，包括如下步骤：S1，待检的SiC外延片置于检测台面上，采用光线照射SiC外延片表面；S2，按照平面反射光栅模型的原理，调整好光线与SiC外延片的相对位置，定义光线与SiC外延片的法线的夹角为光线的入射角α，检测过程中，光线的入射角α在0
°
～90
°
范围内逐渐改变；S3，在改变光线的入射角α的同时，从与光线入射方向相反的一侧观察在SiC外延片光照区域的相应表面处是否出现衍射带；若在SiC外延片光照区域的相应表面处能够观察到衍射带，则判定衍射带处所对应的SiC外延片表面存在台阶聚集缺陷；若在SiC外延片光照区域的相应表面处未观察到衍射带，则判定SiC外延片光照区域的相应表面处不存在台阶聚集缺陷。
[0006]进一步，若SiC外延片表面存在台阶聚集缺陷，该台阶聚集缺陷处的台阶间距等于3～8um，该SiC外延片表面的台阶聚集缺陷处能够形成平面反射光栅模型，且该平面反射光栅模型的光栅公式满足mλ＝d(sinα+sinβ)，其中，d为光栅常数,且d值大小等于台阶聚集缺陷处的台阶间距，m为衍射带级次，λ为入射光线的光波波长，α为入射光线的入射角，β为衍射光线的衍射角。
[0007]进一步，d＝4um，入射角α＝54
°
～59
°
或61
°
～66
°
。
[0008]进一步，当入射角α＝61
°
～66
°
时，在d＝4um的SiC外延片的台阶聚集缺陷表面处观察到蓝紫色衍射带。
[0009]进一步，当入射角α＝54
°
～59
°
时，在d＝4um的SiC外延片的台阶聚集缺陷表面处观察到红黄色衍射带。
[0010]进一步，S2中，根据SiC外延片上预留的参考边来调整光线与SiC外延片的相对位置以便该SiC外延片表面的台阶聚集缺陷处满足平面反射光栅模型的形成条件。
[0011]进一步，照射在SiC外延片表面的光线为平行光线，且光线的光照强度大于等于1000勒克斯。
[0012]进一步，光线的光照强度大于等于1500勒克斯。
[0013]上述技术方案具有如下优点或有益效果：
[0014]本专利技术所述的SiC外延片表面的台阶聚集缺陷的检测方法中，在目检条件下利用光线照射来检测SiC外延片表面的台阶聚集缺陷，可实现快捷方便准确的缺陷检测目的，且该检测方法相比于目前行业内通用的光学显微镜法(Candela 8520)或激光扫描信号拟合成像法(LEICA DM8000M)，不仅检测成本大大降低，无需借助复杂的设备即可实现台阶聚集缺陷检测。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的SiC外延片样片正常区域处的AFM检测形貌。
[0016]图2是本专利技术的SiC外延片样片异常区域处的AFM检测形貌。
[0017]图3是本专利技术的暗场白光条件下目检SiC外延片样片并在其台阶聚集缺陷表面处形成蓝紫色衍射带的检测结果示意图。
[0018]图4是图3中蓝紫色衍射带部分的局部放大图。
[0019]图5是本专利技术的SiC外延片样片通过光学显微镜法(Candela 8520)检测得到的分布图。
[0020]图6是本专利技术的SiC外延片样片通过光学显微镜法(Candela 8520本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiC外延片表面的台阶聚集缺陷的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，待检的SiC外延片置于检测台面上，采用光线照射SiC外延片表面；S2，按照平面反射光栅模型的原理，调整好光线与SiC外延片的相对位置，定义光线与SiC外延片的法线的夹角为光线的入射角α，检测过程中，光线的入射角α在0
°
～90
°
范围内逐渐改变；S3，在改变光线的入射角α的同时，从与光线入射方向相反的一侧观察在SiC外延片光照区域的相应表面处是否出现衍射带；若在SiC外延片光照区域的相应表面处能够观察到衍射带，则判定衍射带处所对应的SiC外延片表面存在台阶聚集缺陷；若在SiC外延片光照区域的相应表面处未观察到衍射带，则判定SiC外延片光照区域的相应表面处不存在台阶聚集缺陷。2.根据权利要求1所述的SiC外延片表面的台阶聚集缺陷的检测方法，其特征在于：若SiC外延片表面存在台阶聚集缺陷，该台阶聚集缺陷处的台阶间距等于3～8um，该SiC外延片表面的台阶聚集缺陷处能够形成平面反射光栅模型，且该平面反射光栅模型的光栅公式满足mλ＝d(sinα+sinβ)，其中，d为光栅常数,且d值大小等于台阶聚集缺陷处的台阶间距，m为衍射带级次，λ为入射光线的光波波长，α为入射光线的入射角，β为衍射光线的衍射角。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志霞，陈能珠，陈夏丽，马长明，冯淦，赵建辉，
申请(专利权)人：瀚天天成电子科技厦门有限公司，
类型：发明
国别省市：