一种宽禁带半导体亚表面损伤层厚度的检测方法、装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及半导体技术领域，公开了一种宽禁带半导体亚表面损伤层厚度的检测方法、装置，通过将包含截面的宽禁带半导体晶圆片结构检测片作为工作电极连接作为对电极的金属催化剂，并浸泡入刻蚀液，再采用特定波长的入射光照射到截面上，在所述截面上产生光生空穴

【技术实现步骤摘要】
一种宽禁带半导体亚表面损伤层厚度的检测方法、装置


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体为一种宽禁带半导体亚表面损伤层厚度的检测方法、装置。

技术介绍

[0002]目前，宽禁带半导体晶圆片如SiC、GaN晶圆片的加工工序主要包括线切割、减薄、研磨和化学机械抛光。由于宽禁带半导体硬度高的特点，宽禁带半导体晶圆片在线切割、减薄和研磨工序中采用的切削及研磨材料均是金刚石材料。而高硬度的金刚石切削及研磨材料在线切割、减薄及研磨工序中，均会造成晶圆片亚表面出现应力损伤层。不同的工序造成的应力损伤层的厚度存在差异，其中，线切割造成的亚表面损伤层最厚，减薄次之，研磨最小。而每道工序产生的亚表面损伤层厚度会直接影响下道工序中晶圆片表面材料去除量的多少。因此，如何精确定量出宽禁带半导体晶圆片在每道工序中产生的亚表面损伤层厚度，这对降低宽禁带半导体材料的加工损失及加工成本至关重要。
[0003]在现有技术中，关于宽禁带半导体晶圆片亚表面损伤层厚度的测定，目前主要包括非破坏性和破坏性两种检测方法；其中，非破坏性检测法包括X射线衍射法、激光散射法和声波探测等方法，破坏性检测法包括锥面抛光法、横截面电子显微镜法和化学腐蚀等方法；非破坏性检测法虽然能够快速分析出亚表面损伤在晶圆片二维表面上的分布，但不能精确定量损伤层的厚度。而破坏性检测法能够精确定量损伤层的厚度，但这只是局部损伤层的厚度，并且测试成本高，操作复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术不能精确检测损伤层的厚度的问题，提供了一种宽禁带半导体亚表面损伤层厚度的检测方法、装置。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种宽禁带半导体亚表面损伤层厚度的检测方法，包括以下步骤：
[0006]提供宽禁带半导体晶圆片，在所述宽禁带半导体晶圆片两侧表面形成导电层，得到包含导电层和宽禁带半导体晶圆片的宽禁带半导体晶圆片结构；
[0007]将所述宽禁带半导体晶圆片结构断开，得到包含截面的宽禁带半导体晶圆片结构检测片，其中，所述截面为解理面，且所述截面包含损伤层侧面区域和非损伤层侧面区域；
[0008]将所述宽禁带半导体晶圆片结构检测片中作为工作电极的导电层连接作为对电极的金属催化剂，并将所述宽禁带半导体晶圆片结构检测片和所述金属催化剂都浸泡入刻蚀液中，其中，所述刻蚀液包含氧化剂和腐蚀液；
[0009]采用波长小于宽禁带半导体晶圆片对应的吸收光波长临界值的入射光照射到所述宽禁带半导体晶圆片结构检测片的截面上，在所述截面上产生光生空穴
‑
电子对；
[0010]在照射的过程中，所述非损伤层侧面区域的光生电子沿电路富集于所述金属催化剂上与所述氧化剂发生反应，所述腐蚀液对具有光生空穴的所述非损伤层侧面区域进行刻
蚀，而所述损伤层侧面区域不发生刻蚀，从而在刻蚀完成后根据所述截面的形态得到所述损伤层的厚度。
[0011]作为一种可实施方式，所述宽禁带半导体晶圆片为碳化硅晶圆片或者氮化镓晶圆片，所述碳化硅晶圆片为4H型碳化硅晶圆片或者6H型碳化硅晶圆片：当所述宽禁带半导体晶圆片为氮化镓晶圆片时，对应的吸收光波长临界值为365nm，当所述宽禁带半导体晶圆片为4H型碳化硅晶圆片时，对应的吸收光波长临界值为380nm；当所述宽禁带半导体晶圆片为6H型碳化硅晶圆片时，对应的吸收光波长临界值为410nm。
[0012]作为一种可实施方式，当所述宽禁带半导体晶圆片为碳化硅晶圆片时，所述碳化硅晶圆片中氮的掺杂浓度范围是5
×
10
14
～3
×
10
19
/cm3，当所述宽禁带半导体晶圆片为氮化镓晶圆片时，所述氮化镓晶圆片中硅的掺杂浓度范围是5
×
10
14
～3
×
10
19
/cm3。
[0013]作为一种可实施方式，所述导电层为金属层，所述金属层为镍层、钛层和铝层其中的一种，所述金属层的厚度为100～300nm。
[0014]作为一种可实施方式，将所述宽禁带半导体晶圆片结构断开的步骤具体包括：将所述宽禁带半导体晶圆片结构沿[11
‑
20]方向破裂，得到包含截面的宽禁带半导体晶圆片结构检测片。
[0015]作为一种可实施方式，所述金属催化剂为铂网。
[0016]作为一种可实施方式，所述腐蚀液为碱溶液，所述碱溶液为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液，所述氧化剂为所述刻蚀液中包含的氧气，其中，所述碱溶液的浓度范围为0.01～0.5mol/L。
[0017]相应的，本专利技术还提供一种宽禁带半导体亚表面损伤层厚度的检测装置，包括电解槽和光源；
[0018]所述电解槽用于容纳刻蚀液，所述刻蚀液内设有包含截面的宽禁带半导体晶圆片结构检测片和金属催化剂，其中，所述刻蚀液包含氧化剂和腐蚀液，所述宽禁带半导体晶圆片结构检测片包含宽禁带半导体晶圆片和位于所述宽禁带半导体晶圆片两侧表面的导电层，所述宽禁带半导体晶圆片结构检测片中作为工作电极的导电层连接作为对电极的金属催化剂，所述截面为解理面且所述截面包含损伤层侧面区域和非损伤层侧面区域；
[0019]所述光源设于所述刻蚀液表面上方的预定位置处，所述光源发射的波长小于宽禁带半导体晶圆片对应的吸收光波长临界值的入射光照射到所述宽禁带半导体晶圆片结构检测片的截面上，使得在所述截面上产生光生空穴
‑
电子对；在照射的过程中，所述非损伤层侧面区域的光生电子沿电路富集于所述金属催化剂上与所述氧化剂发生反应，所述腐蚀液对具有光生空穴的所述非损伤层侧面区域进行刻蚀，而所述损伤层侧面区域不发生刻蚀，从而在刻蚀完成后根据所述截面的形态得到所述损伤层的厚度。
[0020]作为一种可实施方式，所述光源为氙灯、汞灯和LED灯其中的一种。
[0021]作为一种可实施方式，所述刻蚀液中还设有搅拌子，所述搅拌子的转速范围为300～500r/min。
[0022]本专利技术的有益效果：本专利技术公开了一种宽禁带半导体亚表面损伤层厚度的检测方法、装置，通过将包含截面的宽禁带半导体晶圆片结构检测片作为工作电极连接作为对电极的金属催化剂，并浸泡入刻蚀液，再采用特定波长的入射光照射到截面上，在所述截面上产生形成光生空穴
‑
电子对；再通过腐蚀液对所述非损伤层侧面区域进行刻蚀，而所述损伤
层侧面区域不发生刻蚀，从而在刻蚀完成后根据所述截面的形态得到所述损伤层的厚度；本专利技术通过直接观测反应后晶圆片截面的形态，便可精确定量出宽禁带半导体晶圆片在不同加工过程中产生的损伤层厚度，从而降低宽禁带半导体材料的加工损失及加工成本。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例宽禁带半导体亚表面损伤层厚度的检测方法步骤示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例宽禁带半导体亚表面损伤层厚度的检测方法中宽禁带半导体晶圆片结构检测片结构示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例宽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽禁带半导体亚表面损伤层厚度的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：提供宽禁带半导体晶圆片，在所述宽禁带半导体晶圆片两侧表面形成导电层，得到包含导电层和宽禁带半导体晶圆片的宽禁带半导体晶圆片结构；将所述宽禁带半导体晶圆片结构断开，得到包含截面的宽禁带半导体晶圆片结构检测片，其中，所述截面为解理面，且所述截面包含损伤层侧面区域和非损伤层侧面区域；将所述宽禁带半导体晶圆片结构检测片中作为工作电极的导电层连接作为对电极的金属催化剂，并将所述宽禁带半导体晶圆片结构检测片和所述金属催化剂都浸泡入刻蚀液中，其中，所述刻蚀液包含氧化剂和腐蚀液；采用波长小于宽禁带半导体晶圆片对应的吸收光波长临界值的入射光照射到所述宽禁带半导体晶圆片结构检测片的截面上，在所述截面上产生光生空穴
‑
电子对；在照射的过程中，所述非损伤层侧面区域的光生电子沿电路富集于所述金属催化剂上与所述氧化剂发生反应，所述腐蚀液对具有光生空穴的所述非损伤层侧面区域进行刻蚀，而所述损伤层侧面区域不发生刻蚀，从而在刻蚀完成后根据所述截面的形态得到所述损伤层的厚度。2.根据权利要求1所述的宽禁带半导体亚表面损伤层厚度的检测方法，其特征在于，所述宽禁带半导体晶圆片为碳化硅晶圆片或者氮化镓晶圆片，所述碳化硅晶圆片为4H型碳化硅晶圆片或者6H型碳化硅晶圆片：当所述宽禁带半导体晶圆片为氮化镓晶圆片时，对应的吸收光波长临界值为365nm，当所述宽禁带半导体晶圆片为4H型碳化硅晶圆片时，对应的吸收光波长临界值为380nm；当所述宽禁带半导体晶圆片为6H型碳化硅晶圆片时，对应的吸收光波长临界值为410nm。3.根据权利要求1所述的宽禁带半导体亚表面损伤层厚度的检测方法，其特征在于，当所述宽禁带半导体晶圆片为碳化硅晶圆片时，所述碳化硅晶圆片中氮的掺杂浓度范围是5
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～3
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/cm3，当所述宽禁带半导体晶圆片为氮化镓晶圆片时，所述氮化镓晶圆片中硅的掺杂浓度范围是5
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～3
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/cm3。4.根据权利要求1所述的宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿文浩，王蓉，邵秦秦，皮孝东，杨德仁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：