[发明专利]测量超级结深沟槽内硅外延电阻率横向分布的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别是涉及超级结深沟槽内硅外延电阻率横向分布的测量方法。

背景技术

超级结(SJ)MOSFET通常采用交替排列的P型和N型硅外延柱层，使器件在截止状态下，P型区和N型区相互耗尽，从而使器件可以承受较高的击穿电压。

对于P型和N型柱的制造工艺，目前比较流行的做法是，在硅外延层上刻蚀深沟槽，再向沟槽内填入反型硅外延。在硅外延层填入沟槽的过程中，由于沟槽的宽度逐渐变小，气体进入沟槽会越来越困难，从而导致沟槽内的硅外延层的电阻率有可能是不均匀的。

SJ产品沟槽内硅外延电阻率的分布情况对产品的BV(击穿电压)等参数具有很大的影响。但是，由于沟槽的宽度是微米级的，因此，用常规的方法(例如，四探针法、汞探针法和扩展电阻法等)均无法有效测定出SJ沟槽内硅外延电阻率的分布。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种测量超级结深沟槽内硅外延电阻率横向分布的方法，它可以有效测定出SJ深沟槽内硅外延电阻率的横向分布情况，保证SJ产品的性能。

为解决上述技术问题，本发明的测量超级结深沟槽内硅外延电阻率横向分布的方法，包括步骤：

1)在所述沟槽内分层填充外延，且每填充一层外延，测定一次已填充外延的电阻值，直到沟槽被完全填满；

2)根据步骤1)测得的电阻值，分别计算各外延层的电阻值和电阻率。

本发明通过在深沟槽内分步填充硅外延，同时分步测量沟槽内已填充外延层的电阻值，实现了SJ深沟槽内硅外延电阻率分布的有效测定，从而确保了SJ产品的性能。

附图说明

图1是本实施例的方法流程图。

图2是本实施例中，用开尔文法测定P型外延层电阻值的方法示意图。

图中附图标记说明如下：

1：硅衬底

2：沟槽

3：N型外延层

4：P型外延层

具体实施方式

为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合图示的实施方式，详述如下：

本实施例采用分步填充沟槽和分步测量沟槽内外延层的电阻值的方法来测定沟槽内电阻率的分布，具体测试步骤为：

步骤1，在N型外延层3上刻蚀出深沟槽2，如图1(1)所示。沟槽2的宽度w为1～8μm，深度h为10～50μm。

步骤2，在沟槽2内生长第1层厚度为d的P型外延层4，如图1(2)所示。测定该P型外延层4的电阻值R₁。

步骤3，第1层P型外延层4上，继续生长第2层厚度为d的P型外延层4，如图1(3)所示。测定此时的P型外延层4(厚度为2d)的电阻值R₁₊₂。

步骤4，重复进行P型外延层4的生长，并且每生长一层厚度为d的P型外延层4，就测定一次P型外延层4的电阻值R_{1+2+。。。+k}(k为生长P型外延层4的次数)，直至沟槽2被完全填满，如图1(n-1)、(n)所示，测定最终P型外延层4的电阻值R_1+2+…n。

步骤5，利用并联电阻的计算方法，计算出每一层P型外延层4的电阻值R₂，R₃，…，R_n-1，R_n。计算公式为：

R_k＝(R_1+2+…+k-1×R_1+2+…+k)/(R_1+2+…+k-1-R_1+2+…+k)，其中，2≤k≤n。

例如，R₁₊₂的电阻值等于第1层P型外延层电阻值R₁和第2层P型外延层电阻值R₂并联的电阻值，因此，第2层P型外延层的电阻值R₂＝(R₁×R₁₊₂)/(R₁-R₁₊₂)。

步骤6，根据电阻值计算公式：R＝(ρ×L)/S，其中，ρ为电阻率，L为待测区域的长度(本实施例中，L为50～100000μm)，S为待测区域的截面积，推算出每层P型外延层4的电阻率ρ。计算公式为：

ρ_k＝R_k×S/L＝R_k×(2h+w)×d/L

例如，第1层P型外延层的电阻率为：

ρ₁＝R₁×(2h+w)×d/L