一种测试切割后导电型碳化硅晶圆的电阻率的方法与流程

本技术涉及一种测试切割后导电型碳化硅晶圆的电阻率的方法，属于碳化硅晶圆。

背景技术：

1、导电型碳化硅晶圆的电阻率是一个重要的参数，无论是对于表征晶圆本身以及半导体器件的物理性质。对于晶圆来说，电阻率表征了晶圆的生长以及掺杂的均一性；对于下游的器件，它直接影响器件的串联电阻、电容、阈值电压、mos器件的热载流子退化等其他相关参数。因此，导电型碳化硅晶圆的电阻率数据是必须测试的重点参数之一。

2、测试导电型碳化硅晶圆电阻率的方法有很多，比如四探针法、范德堡法以及涡流法等。在工业上，人们普遍更倾向于使用涡流法，因为它属于一种无损检测。涡流法的测试原理是：一定频率的交变电流流过导电线圈，形成交变磁场，同时在晶圆上诱导形成涡流，涡流产生磁场变化可以被传感器探测到，于是可以计算出衬底的方块电阻。同时根据测试所得的晶圆厚度，可以直接得出晶圆电阻率。由于涡流密度在表面是最高的，因此表面状态的良好与否，直接影响测试精度。对于导电型的碳化硅晶圆，一般的表面状态衡量参数包括表面沾污、表面粗糙度、平整度、翘曲度以及表面缺陷等物理参数。这些参数都会影响表面涡流变化，一般来说，这些缺陷都会导致涡流变小，进而使测试得到的电阻率数据偏大。为了解决这些问题，工业上通常会对晶圆进行晶圆加工，加工流程为：晶棒切割→研磨→机械抛光→化学机械抛光。经过不断加工的晶圆，平整度变好，表面沾污也会被清洗干净，更便于电阻率测试。通常电阻率测试是在研磨工序后。

3、如果能在切割晶圆以后，就得到电阻率数据，将不合格的晶圆筛选出来，这样就会节省相当一部分研磨以及清洗的产能。并且，在晶圆加工初期（切割完毕后）就进行电阻率测试，会在成品晶圆减少不必要的划痕引入，提高良率。综上所述，在切割得到晶圆后立即测试电阻率能够节约成本、并且减少不必要的晶圆破坏，因此我们在这里提出了电阻率测试的方案。

4、目前的导电型碳化硅晶圆电阻率测试是在研磨工序以后，并不是在切割获得晶圆后就进行电阻率测试。在切割后，需要经过后续研磨和清洗才能进行电阻率测试。这样部分电阻率不合格的晶圆，也会被下传到研磨以及研磨后的清洗工序，挤压了研磨以及清洗产能。并且在切割后，也会对这些不合格的晶圆进行倒角处理，这些都是不必要的浪费，加大了生产成本。而且电阻率测试时，晶圆要直接和测试仪器的金属底座接触，在接触过程中，极容易引入额外的划痕，不利于进一步下传及加工。因此，在碳化硅晶圆加工早期就进行电阻率测试是十分必要的。

5、中国专利cn111320982a-一种晶圆硅片表面微蚀刻粗糙处理剂及其处理方法中公开了利用微蚀刻粗糙处理剂对化学抛光研磨后的晶圆硅片表面进行微蚀刻粗糙处理，使晶圆硅片的表面形成均匀倒余旋结构，提高了后道工序中金属布线良率，其中使用了混合酸等溶液，但其最终是为了后期布线，其未关注晶圆前期电阻率的问题，且其是处理的为普通硅圆，若处理碳化硅晶圆会影响表面形貌，影响测量结果。

6、现有技术中目前普遍没有在切割后就进行晶圆电阻率测试的主要原因是切割后晶圆的表面状态较差，直接测试得到的电阻率结果与真实值相比偏大，这样部分合格的晶圆也容易被判定为不合格，对良率造成影响，但若进行处理又容易影响测量结果的准确性。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，提供了一种测试切割后导电型碳化硅晶圆的电阻率的方法，通过使用限定种类的溶液清洗，将晶圆的粗糙度降低，可以把电阻率测试工艺提前到研磨以前，节约加工成本；同时匹配特定的点位分布，能够获得整个碳化硅晶圆的电阻率数据，可以全面评价晶圆各区域的电阻率分布与均匀性,为判断晶圆质量提供更加准确的依据。

2、根据本技术的一个方面，提供了一种测试切割后导电型碳化硅晶圆的电阻率的方法，包括以下步骤：

3、a.分段清洗：将切割后的碳化硅晶圆放在花篮中，依次经过放置有机溶剂、酸液或碱液、水的酸碱槽浸泡，清洗后在装有机溶剂的超声机中超声，干燥；

4、b.使用frt面型测试仪，测试晶圆表面多个点的厚度，最后取得到厚度数据的平均值；

5、c.使用非接触式的电阻率测试仪，输入晶圆的平均厚度，按点位分布设置测试点，测试时令探测头在每个点位上测试两次，最后画出整个晶圆表面的电阻率分布图，并统计最大值、最小值以及平均值。

6、可选地，步骤a中使用四个酸碱槽，分别装入无水乙醇、氢氟酸、盐酸和超纯水，装载晶圆的花篮依次经过四个酸碱槽，最后在装有无水乙醇的超声机中超声。

7、可选地，步骤a中使用的为质量百分比浓度2-5%的氢氟酸以及质量百分比浓度85-88%的盐酸，超纯水的电导率在2μs/cm以下。

8、可选地，步骤a中使用三个酸碱槽，分别装入无水乙醇、氢氧化钾或氢氧化钠溶液和超纯水，装载晶圆的花篮依次经过三个酸碱槽，最后在装有无水乙醇的超声机中超声。

9、可选地，步骤a中使用的为质量百分比浓度45-50%的氢氧化钾或氢氧化钠溶液，超纯水的电导率在2μs/cm以下。

10、可选地，每个酸碱槽内溶液的温度为70-80℃，花篮在每个酸碱槽内停留至少5min。

11、可选地，超声功率为140-160w，超声频率是10-50khz，超声时间为3-5min；干燥方法为使用干净的无纺布将晶圆表面擦拭干净或用氮气枪吹干，放入超净间中待测。

12、优选地，超声功率为150w，超声频率是30khz，超声时间为4min。

13、可选地，步骤c中将电阻率测试的样片操作台表面用酒精擦拭干净，放置晶圆时必须硅面朝上，放置后，输入晶圆的平均厚度，单位为μm，精确到小数点后一位。

14、可选地，步骤c中采用73点测试法进行测量电阻率，以晶圆中心为圆心，向外形成半径依次为8mm、16mm、24mm、32mm、40mm、48mm、56mm和64mm的8个同心圆，同时圆心向外形成依次间隔20°的辐射线与各同心圆相交。

15、可选地，以圆心为第一位点，在最小同心圆上依次间隔一条辐射线选取一个交点作为测量位点，每个同心圆上选取9个交点作为测量位点，相邻同心圆的测量位点不在同一条辐射线上。

16、本技术的有益效果包括但不限于：

17、1．根据本技术的测试切割后导电型碳化硅晶圆的电阻率的方法，通过限定清洗溶液及顺序，清除表面沾污，降低表面粗糙度，改变表面状态，降低表面对涡流大小的影响，提高测试精度；同时匹配特定的分布点位，能够获得精确的电阻率数据，并且操作过程简单、能够改善晶圆表面状态，适用于不同尺寸、不同厚度的导电型碳化硅晶圆的电阻率测试。

18、2．根据本技术的测试切割后导电型碳化硅晶圆的电阻率的方法，通过限定以酸液为主的溶液清洗顺序和浓度，先使用无水乙醇为初始清洗溶液，可以去除晶圆表面的有机残留物和粉尘，净化表面，再使用限定浓度的氢氟酸可以有效清除晶圆表面的氧化物和氧化层，减少表面污染而不会严重腐蚀晶圆表面，避免造成损伤，使用限定浓度的盐酸可以去除晶圆表面的金属离子和其他杂质，提高进一步晶圆的纯净度，使用限定电导率的超纯水可以降低水分对晶圆的影响，避免水分残留和离子污染，提高测试的准确性；最后经过多段化学清洗后，再使用超声波对晶圆进行清洗，可以进一步除去表面的难以清除的微小污染，清洗效果更加彻底，无水乙醇作为超声介质，也不会对晶圆造成损害；

19、若使用限定浓度的碱液进行清洗，可以有效螯合表面的金属离子而不会严重腐蚀晶圆表面，避免造成损伤。

20、3．根据本技术的测试切割后导电型碳化硅晶圆的电阻率的方法，通过限定特定温度和时间，匹配限定浓度的清洗溶液可以加速化学反应速率，加快污染物与清洗液的反应，提高清洗效率，在无损伤前提下清洗效果最大化。

21、4．根据本技术的测试切割后导电型碳化硅晶圆的电阻率的方法，通过创新布设73点测试法，一方面可以更好的反映极轴和极角方向上的电阻率大小，能够准确的表征晶圆整面的电阻率大小，全面地测试晶圆各区域的电阻率，并根据测试结果评价晶圆电阻率的均一性与分布，为判断晶圆质量提供准确的依据；另一方面能够消除局部表面条件对测试结果的影响，得到更加准确的晶圆平均电阻率值，提供更丰富和详细的电阻率信息，揭示晶圆表面电阻率的变化趋势和局部差异，最终为判断晶圆质量提供更加准确的依据。