DE60202049T2 - Verfahren zur dosierung von elementen aus einem substrat für optik, elektronik oder optoelektronik - Google Patents

Verfahren zur dosierung von elementen aus einem substrat für optik, elektronik oder optoelektronik Download PDF

Info

Publication number
DE60202049T2
DE60202049T2 DE60202049T DE60202049T DE60202049T2 DE 60202049 T2 DE60202049 T2 DE 60202049T2 DE 60202049 T DE60202049 T DE 60202049T DE 60202049 T DE60202049 T DE 60202049T DE 60202049 T2 DE60202049 T2 DE 60202049T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solution
silicon
analyzed
analysis
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60202049T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60202049D1 (de
Inventor
Laurent Viravaux
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soitec SA
Original Assignee
S O I TEC SILICON ON INSULATOR TECHNOLOGIES BERNIN
Soitec SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by S O I TEC SILICON ON INSULATOR TECHNOLOGIES BERNIN, Soitec SA filed Critical S O I TEC SILICON ON INSULATOR TECHNOLOGIES BERNIN
Application granted granted Critical
Publication of DE60202049D1 publication Critical patent/DE60202049D1/de
Publication of DE60202049T2 publication Critical patent/DE60202049T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/32Polishing; Etching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08Compounds containing halogen
    • C01B33/107Halogenated silanes
    • C01B33/10705Tetrafluoride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B7/00Halogens; Halogen acids
    • C01B7/19Fluorine; Hydrogen fluoride
    • C01B7/191Hydrogen fluoride
    • C01B7/193Preparation from silicon tetrafluoride, fluosilicic acid or fluosilicates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0095Semiconductive materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • G01N1/4044Concentrating samples by chemical techniques; Digestion; Chemical decomposition
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • G01N1/4022Concentrating samples by thermal techniques; Phase changes
    • G01N2001/4027Concentrating samples by thermal techniques; Phase changes evaporation leaving a concentrated sample

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse eines Elements in einem Material, das Silizium enthält, wobei dieses Material insbesondere für die Herstellung von optischen, elektronischen oder optoelektronischen Komponenten bestimmt ist. Zum Beispiel betrifft die Erfindung die Analyse von metallischen Elementen, die Siliziumsubstrate verunreinigen können.
  • In der Siliziumtechnologie ist das Hauptteil der Mikroelektronik der MOS-Kondensator (MOS: Metall-Oxid-Halbleiter). Der Aufbau eines MOS-Kondensators besteht aus zwei Elektroden (zum Beispiel einer aus Metall oder aus polykristallinem Silizium und einer weiteren aus monokristallinem Silizium), die durch eine dünne Isolierschicht aus Siliziumoxid (SiO2), genannt Sperrschicht oder Gate-Oxidschicht, getrennt sind. Die Gate-Oxidschicht wird durch thermische Oxidation gewonnen, das Wachstum erfolgt an der Oberfläche und in die Tiefe. Die thermischen Oxide sind glasartige (oder amorphe) Materialien, die keine kristallographische Fernordnung, sondern lediglich eine chemische Homogenität und eine Nahordnung aufweisen. Nur 43% des Raums des Kristallgitters sind belegt, wodurch Einfang- und Diffusionsmechanismen begünstigt werden. Das Vorliegen von Verunreinigungen führt Fremdstoffe ein, die substitutionelle oder interstitielle Gitterplätze einnehmen. Diese Verunreinigungen sind hauptsächlich Alkali-Ionen (Kalzium, Kalium, Natrium) und Metallionen (Eisen, Aluminium, Zink, Kupfer, Nickel, ...).
  • Wenn ein Substrat, das derartige Verunreinigungen auf Ebene der aktiven Siliziumschicht aufweist, auf eine hohe Temperatur gebracht wird, so können sich diese Verunreinigungen ablagern und so zur Bildung von Kristallfehlern führen.
  • Die Diffusion der Verunreinigungen bewirkt eine Segregation der Stoffe und lokal hohe Konzentrationen. Diese wirken wie Ladungsträgerfallen, indem sie Energieniveaus bereitstellen, welche die Elektron-Loch-Rekombinationen begünstigen. Diese Verunreinigungen verschlechtern die elektrischen Leistungen oder bewirken den Durchschlag der späteren Schaltkreise. Die Gate-Oxide können derzeit nur eine Dicke von einigen Dutzend Angström erreichen. Eine 50 Å dicke Schicht zum Beispiel entspricht etwa zwanzig Atomschichten. Diese geringe Dicke verschlimmert die Wirkung der Defekte. Die Qualität dieser Schicht ist somit unmittelbar mit dem Oxidationsverfahren aber auch mit der Qualität des Substrats verbunden, auf dem sie wachsen wird. Für bestimmte Anwendungen in der Mikroelektronik bildet man eine Oxidschicht unter einer Halbleiterschicht. Man nennt eine solche Oxidschicht ein vergrabenes Oxid.
  • Man verwendet vergrabene Oxide zum Beispiel wenn man SOI-Substrate gewinnt (SOI ist das Akronym des angelsächsischen Ausdrucks "Silicon On Insulator", auf Deutsch: "Silizium auf Isolatoren").
  • Diese Art Substrat kann verwendet werden, um einen elektronischen Schaltkreis auf Silizium zu bauen, der durch einen Isolator, hier das vergrabene Oxid, von einem mechanischen Träger getrennt ist.
  • In einem vergrabenen Oxid verschlechtert die Gegenwart von Verunreinigungen die elektrische Isolation zwischen dem Schaltkreis und dem mechanischen Träger. Es ist somit wichtig, diese Verunreinigungen zu analysieren.
  • Außerdem werden viele Instrumente, die aus einem Material bestehen, das eine hohe Konzentration an Silizium enthält, wie Glas, Quarz, usw., in Verfahren zur Herstellung von Substraten und Komponenten für die Mikroelektronik, Optik oder Optoelektronik verwendet. Die Leistungen dieser Substrate und Komponenten sind insbesondere von den Verunreinigungen abhängig, die sie enthalten. Nun können aber die Substrate und Komponenten durch die Instrumente, mit denen sie manipuliert werden (wie etwa Quarzschiffchen für Substrate), verunreinigt werden. Es kann hier also auch erwünscht sein, die Verunreinigungen der Instrumente zu analysieren.
  • Es sind bereits zahlreiche Techniken zur Analyse von Elementen, wie etwa Verunreinigungen, in einem Material bekannt.
  • Einige dieser Techniken erfordern kein Vorbereiten der Probe. Dies sind zum Beispiel die Sekundärionen-Massenspektrometrie (dem Fachmann unter dem Akronym SIMS von dem angelsächsischen Ausdruck "Secondary Ion Mass Spectrometry" bekannt) und die Totalreflexions-Röntgenfluoreszenzanalyse (dem Fachmann unter dem Akronym TXRF von dem angelsächsischen Ausdruck "Total X Ray Fluorescence" bekannt).
  • Andere Techniken erfordern ein Vorbereiten der Probe, zum Beispiel in Form eines einfachen in Lösung bringen. Dies ist unter anderem der Fall für die Atomabsorptionsspektrometrie (dem Fachmann unter dem Akronym AAS von dem angelsächsischen Ausdruck "Atomic Absorption Spectometry" bekannt), sowie manchmal für die TXRF.
  • Bereitet man Proben vor, die zur Analyse bestimmt sind, so ist zu verhindern, daß Verunreinigungen hinzugefügt (operative Verunreinigung) oder entzogen (Präzipitation, Adsorption, usw.) werden.
  • Bekannte Techniken zum Vorbereiten der Proben für derartige Analysen bestehen darin, die Oberfläche eines Substrates chemisch zu ätzen.
  • Eine dieser Techniken ist dem Fachmann unter dem Akronym VPD von dem angelsächsischen Ausdruck "Vapor Phase Decomposition" bekannt. Eine andere dieser Techniken ist dem Fachmann unter dem Akronym LPD von dem angelsächsischen Ausdruck "Liquid Phase Decomposition" bekannt.
  • Die VPD-Technik besteht darin, Siliziumoxid mit Fluorwasserstoffsäuredämpfen zu ätzen. Diese Reaktion erfolgt gewöhnlich bei Raumtemperatur und kann durch ein Abkühlen des Ätzmaterials erleichtert werden, um die Kondensation der Fluorwasserstoffsäuredämpfe auf diesem Material zu fördern.
  • Das Ätzen erfolgt nach der folgenden Reaktion: SiO2(s) + 6HF(aq) ? H2SiF6(aq) + 2H2O(l)
  • Diese Technik kann außerdem dafür verwendet werden, natives Oxid von typischerweise mehreren Dutzend Angström auf Silizium oder dickere Oxidschichten (zum Beispiel von mehreren hundert Angström), die beispielsweise im Verlauf einer thermischen Oxidation gebildet werden, zu zersetzen.
  • Die LPD-Technik besteht in einem Ätzen in Flüssigphase.
  • Diese Technik kann dazu verwendet werden, sowohl Silizium als auch Siliziumoxid zu ätzen.
  • Um mittels dieser Technik dicke Oxide von typischerweise einigen tausend Angström bis einigen Mikrometern oder sogar einigen Dutzend Mikrometern zu ätzen, die beispielsweise durch Oxidabscheidung erhalten wurden, kann man eine Fluorwasserstoffsäurelösung (HF) verwenden.
  • Um, weiterhin mit dieser Technik, beispielsweise nicht oxidiertes Silizium zu ätzen, verwendet man eine Mischung aus Salpetersäure (HNO3) und Fluorwasserstoffsäure (HF). Die Reaktion auf dem Silizium ist dann folgende: Si + HNO3 + 6HF ? H2SiF6 + NO2 + H2O + H2
  • Im Verlauf dieses Ätzens treten mehrere gleichzeitige Reaktionen ein: das Silizium wird durch die Salpetersäure oxidiert und das Siliziumoxid wird durch die Fluorwasserstoffsäure geätzt.
  • Gemäß dieser beiden Ätztechniken in Dampfphase und in Flüssigphase werden die verschiedenen Elemente, die ursprünglich im Siliziumoxid oder Silizium vorlagen, auch in Lösung gebracht.
  • Andere Analysetechniken als die AAS und/oder die TXRF können sich nicht allein mit diesen Zersetzungstechniken begnügen. Dies ist zum Beispiel der Fall für eine Analyse mittels Massenspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma (dem Fachmann unter dem Akronym ICPMS von dem angelsächsischen Ausdruck "Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry" bekannt), die insbesondere eine gesteigerte Schnelligkeit im Vergleich zu den oben genannten Techniken bietet. Die Lösung, die, wenn die zu ätzende Dicke bedeutend ist, am Ende dieser Vorbereitungen in Flüssigphase ebenso wie in Dampfphase erhalten wird weist eine Siliziumkonzentration von typischerweise einigen Gramm pro Liter auf, was einer für derzeitige ICPMS-Anlagen zu hohen Konzentration entspricht (Sättigung des Analysengeräts, insbesondere was die Ionisierung der Elemente betrifft). Die Viskosität der erhaltenen Lösung ist ebenfalls mit den derzeitigen ICPMS-Anlagen unvereinbar. In diesem Fall sind höherentwickelte Techniken zum Vorbereiten der Proben erforderlich.
  • US6164133 beschreibt ein Verfahren zur Analyse mindestens eines Elements in einem Silizium enthaltenden Material, das die Zersetzung mindestens eines Teils des Materials mit einem Angriffsmittel umfaßt, wie etwa einer Mischung aus Salpetersäure und Fluorwasserstoffsäure (HF), um eine Lösung zu bilden, welche die zu analysierenden Elemente enthält, sowie das Erhitzen dieser Lösung, um eine Lösung zu erhalten, in welcher die Menge jedes zu analysierenden Elements erhalten bleibt, das Verdampfen der Lösung und das erneute in Lösung bringen des trockenen Rückstandes vor der Analyse mittels ICPMS. Der Zersetzungsschritt schließt die Bildung von Hexafluorokieselsäure mit ein, und das Erhitzen sowie das Verdampfen der erhaltenen Lösung schließen die Bildung von gasförmigem Siliziumtetrafluorid mit ein.
  • Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Analysetechnik zu erzielen, die es erlaubt, die Nachteile der oben genannten Verfahren zu vermeiden und andererseits eine hohe Präzision bei der Analyse der in geringer Konzentration vorliegenden Elemente zu bewahren, oder sogar die Präzision der Analysen zu verbessern.
  • Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dank eines Verfahrens zur Analyse mindestens eines Elements in einem Material, das Silizium enthält, und zur Herstellung von Substraten oder Komponenten für Optik, Elektronik oder Optoelektronik erreicht, das folgende Schritte umfaßt:
    • (a) Zersetzen mindestens eines Teils des Materials mit einem Angriffsmittel, um eine Lösung zu bilden, die Hexafluorokieselsäure und die zu analysierenden Elemente enthält,
    • (b) Erhitzen dieser Lösung bis auf eine Temperatur unter der Siedetemperatur der Hexafluorokieselsäure, so daß mindestens ein wesentlicher Teil der Hexafluorokieselsäure in Siliziumtetrafluorid umgesetzt wird und ein wesentlicher Teil des Siliziumtetrafluorids verdampft, um eine Analyselösung zu erhalten, in welcher der Siliziumgehalt deutlich verringert ist, wobei die Menge jedes zu analysierenden Elements erhalten bleibt, und
    • (c) Analysieren mindestens eines in der Analyselösung enthaltenen Elements.
  • Der Schritt (b) des Verfahrens erfolgt nach der folgenden Reaktion: H2SiF6(l) ? SiF4(g) + 2HF
  • Dank dieser Reaktion wird ein Großteil des Siliziums eliminiert, das in der Lösung enthalten ist, die bei der Zersetzung des siliziumhaltigen Materials gebildet wird, um die Lösung zu bilden, welche Hexafluorokieselsäure enthält.
  • Die Erfindung beruht auf einer selektiven Verdampfung der in der Probe vorhandenen Arten, durch die Silizium eliminiert wird und die zu analysierenden Elemente beibehalten werden. Das Silizium kann auf eine Konzentration gebracht werden, die mit anderen Analysetechniken als der AAS vereinbar sind. Es ist somit möglich, schnellere Analysetechniken zu verwenden, wie etwa die ICPMS. Es wurde außerdem nachgewiesen, daß die Verarmung an Silizium, die durch die Verdampfung von Siliziumtetrafluorid mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt wird, geschehen kann, ohne daß eine merkbare Menge der zu analysierenden Elemente eingebüßt wird. In Kombination mit der ICPMS bleibt das erfindungsgemäße Analyseverfahren somit sehr präzise, zuverlässig und sehr schnell. Außerdem bietet dieses Verfahren, zum Beispiel in Kombination mit einer RAS-Technik, eine Verbesserung der Detektionsgrenzen.
  • Bevorzugte aber nicht einschränkende Gesichtspunkte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die folgenden:
    • – der Zersetzungsschritt umfaßt einen Angriff des Materials mit dem Angriffsmittel in Flüssigphase, wobei das Angriffsmittel vorteilhafterweise eine Mischung aus Salpetersäure und Fluorwasserstoffsäure enthält; in diesem Fall ist die Zersetzungsreaktion die folgende: Si + HNO3 + 6HF ? H2SiF6 + NO2 + H2O
    • – alternativ umfaßt der Zersetzungsschritt einen Angriff des Materials mit dem Angriffsmittel in Gasphase.
    • – der Analyseschritt wird mittels Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma durchgeführt.
    • – mindestens ein zu analysierendes Element ist aus der Gruppe bestehend aus Natrium, Kalzium, Kalium, Aluminium, Eisen, Kupfer, Nickel, Zink, Mangan, Magnesium, Chrom, Kobalt, Titan, Molybdän, Wolfram, Bor und Phosphor ausgewählt.
    • – die im Erhitzungsschritt erzielte Temperatur liegt zwischen 70 und 100°C und bevorzugt etwa um 80°C.
    • – das Verfahren umfaßt außerdem zwischen dem Erhitzungsschritt und dem Analyseschritt einen Schritt der Eintrocknung eines Volumens der Analyselösung und ein erneutes in Lösung bringen des trockenen Rückstands. Die Wahl der Lösung für das erneute in Lösung bringen ist von der vom Benutzer angestrebten Anwendung und insbesondere von den Verbindungen und Komplexen abhängig, die er aus den zu analysierenden Elementen herstellen will, damit diese Verbindungen und Komplexe löslich und nach dem erneuten in Lösung bringen stabil sind. Um Eisen, Chrom oder Natrium zu analysieren, wird das erneute in Lösung bringen vorteilhafterweise mit einer Salpetersäurelösung vorgenommen, typischerweise in einer Konzentration von etwa 0,1%. Um Bor oder Phosphor zu analysieren verwendet man vorteilhafterweise eine Fluorwasserstoffsäurelösung, typischerweise in einer Konzentration von etwa 1%. Um andere Elemente zu analysieren, können sich andere Lösungen als angemessener erweisen.
  • Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung werden anhand der ausführlichen Beschreibung der nachfolgend dargestellten Ausführungsform besser verständlich. Die Erfindung wird auch anhand der einzigen 1 besser verständlich. Diese Figur stellt verschiedene Arbeitsgänge eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dar.
  • Dieses Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird untenstehend beschrieben.
  • Diese Ausführungsform entspricht einer Analyse verunreinigender Elemente in einem Siliziumsubstrat 1.
  • Wie in 1 dargestellt, ist das Substrat 1 zwischen zwei Teflon®-Teilen 2 eingefügt, um ein Sammelbecken 4 zu bilden. Dieses Sammelbecken kann eine Ätzlösung 6 enthalten. Diese Ätzlösung 6 entspricht typischerweise einem Volumen von 5 ml für ein Substrat 1 von 125 mm Durchmesser.
  • Diese Ätzlösung 6 ist eine Mischung aus Salpetersäure (HNO3) und Fluorwasserstoffsäure (HF). Die Konzentration der Salpetersäure in dieser Ätzlösung 6 beträgt einige Dutzend Prozent. Die Konzentration der Fluorwasserstoffsäure in dieser Ätzlösung 6 beträgt einige Dutzend Prozent.
  • Nach Auflösen einer bestimmten Dicke des Siliziums des Substrats 1 wird die so durch Zersetzung in Flüssigphase erhaltene Lösung 7 in einen Behälter 8 aus Teflon® oder einem beliebigen entsprechenden Material, das mit den angestrebten Verunreinigungsgraden kompatibel ist (Polyäthylen, PTFE, usw.), überführt.
  • Vorteilhafterweise wird das Ätzen nur auf eine Dicke von etwa einem Mikrometer ausgehend von der angegriffenen Fläche angewandt.
  • Der Behälter 8 wird dann, auf einem Heizelement 10, auf eine Temperatur unter 100°C gebracht, um die Bildung von SiF4 9 zu ermöglichen und somit die Verdampfung des Siliziums nach der Reaktionsgleichung H2SiF6(l) ? SiF4(g) + 2HF.
  • Es darf jedoch nicht zu stark erhitzt werden, um:
    • – eine Temperatur aufrecht zu halten, die unter der Siedetemperatur der zu analysierenden Elemente und derjenigen der Komponenten oder Komplexe liegt, die diese Elemente nach Zersetzung und in Lösung bringen bilden; und
    • – das Absondern von Mikrotropfen zu vermeiden, das der Präzision der Analyse schaden würde, insbesondere durch den unkontrollierten Verlust einer bestimmten Menge der zu analysierenden Elemente.
  • Da die Siedetemperatur der Fluorwasserstoffsäure unter normalen Druckbedingungen 112°C beträgt, muß die Verdampfung des SiF4 9 unter dieser Temperatur von 112°C erfolgen.
  • Vorteilhafterweise liegt die verwendete Verdampfungstemperatur zwischen 70 und 100°C und bevorzugt etwa um 80°C.
  • Typischerweise sind die zu analysierenden Elemente Natrium, Kalzium, Kalium, Aluminium, Eisen, Kupfer, Nickel, Zink, Mangan, Magnesium, Chrom, Kobalt, Titan, Molybdän, Wolfram, Bor und Phosphor.
  • Für diese Bedingungen wurde nachgewiesen, daß die Verdampfung des Siliziums ohne Verluste der zu analysierenden Verunreinigungen vorgenommen werden kann.
  • Die durch Zersetzung in Flüssigphase erhaltene Lösung 7 wird auf diese Weise bis zur Eintrocknung verdampft und dann erneut in Lösung gebracht, indem dem trockenen Rückstand 2 ml 0,1%ige Salpetersäure zugesetzt werden, um eine zu analysierende Lösung 11 zu erhalten.
  • Bei einem Volumen von 5 ml der durch Zersetzung in Flüssigphase erhaltenen Lösung 7 und einem erneuten in Lösung bringen mit 1 ml Salpetersäure, liegt die Siliziumkonzentration in der zu analysierenden Lösung unter einem ppm. Außerdem werden die zu analysierenden Verunreinigungen im Verlauf der oben beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu der Lösung, die durch die Techniken des Standes der Technik, das heißt ohne den erfindungsgemäßen selektiven Verdampfungsschritt, erhalten worden wäre, um einen Faktor 5 konzentriert.
  • Ein Volumen von 1 ml der zu analysierenden Lösung 11 wird dann in einem Röhrchen 12 entnommen, um es einer Analyse durch ICPMS 13 zu unterziehen. Die Analyse durch ICPMS 13 ist schnell (typische Dauer der Analyse 5 min) und präzise (Detektionsgrenze 100 ppt).
  • Obenstehend wurde ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, mit dessen Hilfe man eine Analyse von verunreinigenden Elementen in einem Siliziumsubstrat vornimmt. Man kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch auf gleiche Weise verwenden, um eine Analyse von Elementen in Silicon-On-Insulator-Substraten, in Siliziumsubstraten, die an der Oberfläche oxidiert sind, in Quarz, in Quarzelementen, die für Öfen zur thermischen Behandlung bestimmt sind, usw. vorzunehmen.
  • Man kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Elemente analysieren, die in Siliziumoxid, das mittels VPD geätzt wurde, enthalten sind.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch verwendet werden, um indirekt Elemente in einem anderen Material als Silizium zu analysieren. Man kann zum Beispiel, um die Verunreinigungen eines Ofens zu analysieren, ein Stück aus einem siliziumhaltigen Material in diesen Ofen geben. Die Verunreinigungen des Ofens oder dieses in der Nähe befindlichen anderen Materials wandern ins Silizium und können dann mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung analysiert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur verwendet werden, um Verunreinigungen, zum Beispiel metallischer Art, zu analysieren, sondern auch, um Dotierungsstoffe eines Materials, wie etwa Bor oder Phosphor, zu analysieren.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Analyse mindestens eines Elements in einem Material (2), das Silizium enthält und bei der Herstellung von Substraten oder Komponenten für Optik, Elektronik oder Optoelektronik verwendet wird, das folgende Schritte umfaßt – Zersetzen mindestens eines Teils des Materials (2) mit einem Angriffsmittel (6), um eine Lösung zu bilden, die Hexafluorokieselsäure (7) und die zu analysierenden Elemente enthält, – Erhitzen dieser Lösung bis auf eine Temperatur unter der Siedetemperatur der Hexafluorokieselsäure, so daß mindestens ein wesentlicher Teil der Hexafluorokieselsäure (7) in Siliziumtetrafluorid (9) umgesetzt wird und ein wesentlicher Teil des Siliziumtetrafluorids verdampft, um eine Analyselösung zu erhalten, in welcher der Siliziumgehalt deutlich verringert ist, wobei die Menge jedes zu analysierenden Elements erhalten bleibt, und – Analysieren mindestens eines in der Analyselösung enthaltenen Elements.
  2. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Erhitzungsschritt erzielte Temperatur zwischen 70 und 100°C und bevorzugt etwa um 80°C liegt.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zersetzungsschritt einen Angriff des Materials mit dem Angriffsmittel in flüssiger Phase umfaßt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Angriffsmittel eine Mischung aus Salpetersäure und Fluorwasserstoffsäure enthält.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zersetzungsschritt einen Angriff des Materials mit dem Angriffsmittel in Gasphase umfaßt.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Analyseschritt mittels Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zu analysierendes Element ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Natrium, Kalzium, Kalium, Aluminium, Eisen, Kupfer, Nickel, Zink, Mangan, Magnesium, Chrom, Kobalt, Titan, Molybdän, Wolfram, Bor und Phosphor.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen dem Erhitzungsschritt und dem Analyseschritt außerdem einen Schritt der Eintrocknung eines Volumens der Analyselösung und ein erneutes in Lösung bringen des trockenen Rückstands umfaßt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erneute in Lösung bringen mit einer Salpetersäure-Lösung vorgenommen wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erneute in Lösung bringen mit einer Fluorwasserstoffsäure-Lösung vorgenommen wird.
DE60202049T 2001-02-13 2002-02-12 Verfahren zur dosierung von elementen aus einem substrat für optik, elektronik oder optoelektronik Expired - Lifetime DE60202049T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0101926 2001-02-13
FR0101926A FR2820821B1 (fr) 2001-02-13 2001-02-13 Procede de dosage d'elements dans un substrat pour l'optique, l'electronique ou l'optoelectronique
PCT/FR2002/000521 WO2002065097A1 (fr) 2001-02-13 2002-02-12 Procede de dosage d'elements dans un substrat pour l'optique, l'electronique ou l'optoelectronique

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60202049D1 DE60202049D1 (de) 2004-12-30
DE60202049T2 true DE60202049T2 (de) 2005-11-10

Family

ID=8859944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60202049T Expired - Lifetime DE60202049T2 (de) 2001-02-13 2002-02-12 Verfahren zur dosierung von elementen aus einem substrat für optik, elektronik oder optoelektronik

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7163897B2 (de)
EP (1) EP1360469B1 (de)
JP (1) JP4064819B2 (de)
KR (1) KR100772280B1 (de)
AT (1) ATE283474T1 (de)
DE (1) DE60202049T2 (de)
FR (1) FR2820821B1 (de)
TW (1) TWI241401B (de)
WO (1) WO2002065097A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080121932A1 (en) 2006-09-18 2008-05-29 Pushkar Ranade Active regions with compatible dielectric layers
DE102005060211B4 (de) * 2005-12-14 2007-09-13 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Bestimmung der Oberflächenbelegung eines Quarzglasbauteils
CN102305824B (zh) * 2011-05-24 2013-05-01 首都医科大学附属北京朝阳医院 一种准确测定血清钾的方法
JP6403525B2 (ja) * 2014-10-01 2018-10-10 信越化学工業株式会社 多結晶シリコンの表面清浄度評価方法および品質保証方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3273963A (en) * 1963-01-17 1966-09-20 Columbian Carbon Process for generating silicon tetrafluoride
US4990459A (en) * 1988-04-25 1991-02-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Impurity measuring method
JPH04147651A (ja) 1990-04-02 1992-05-21 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
US5849597A (en) * 1996-12-18 1998-12-15 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Treatment apparatus for high-precision analysis of impurities in silicic material
JP3116871B2 (ja) * 1997-09-03 2000-12-11 日本電気株式会社 半導体基板表面分析の前処理方法及びその装置
US6053984A (en) * 1997-11-17 2000-04-25 Petvai; Steve I. Method and apparatus for decomposition of silicon oxide layers for impurity analysis of silicon wafers
JP3487334B2 (ja) * 1998-07-17 2004-01-19 三菱住友シリコン株式会社 シリコン基板中の不純物分析方法

Also Published As

Publication number Publication date
US7163897B2 (en) 2007-01-16
KR100772280B1 (ko) 2007-11-01
US20040029387A1 (en) 2004-02-12
TWI241401B (en) 2005-10-11
JP2004526145A (ja) 2004-08-26
KR20030087630A (ko) 2003-11-14
FR2820821B1 (fr) 2003-08-29
ATE283474T1 (de) 2004-12-15
EP1360469A1 (de) 2003-11-12
JP4064819B2 (ja) 2008-03-19
WO2002065097A1 (fr) 2002-08-22
FR2820821A1 (fr) 2002-08-16
EP1360469B1 (de) 2004-11-24
DE60202049D1 (de) 2004-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19713090B4 (de) Verfahren und Apparatur zum Ätzen von Silicium-Materialien
DE68929525T2 (de) Verfahren zur Messung von Verunreinigungen
DE69634194T2 (de) Verfahren zur bearbeitung einer oberfläche
DE1614540B2 (de) Halbleiteranordnung sowie verfahren zu seiner herstellung
DE1564963C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines stabilisierten Halbleiterbauelements
DE2845460A1 (de) Verfahren zur herstellung einer halbleitervorrichtung
DE19718401A1 (de) Verfahren zur Entfernung von Metalloberflächen-Verunreinigungen von Silizium
DE1956964A1 (de) Halbleiter und deren Herstellungsmethode
DE1961634B2 (de) Verfahren zum herstellen eines metall isolator halbleiter feldeffekttransistors
DE1913718C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
DE60202049T2 (de) Verfahren zur dosierung von elementen aus einem substrat für optik, elektronik oder optoelektronik
DE2023936A1 (de) Halbleitereinrichtung und Verfahren zu seiner Herstellung
Karandashev et al. Analysis of high-purity materials by inductively coupled plasma mass spectrometry
DE19856082C1 (de) Verfahren zum Strukturieren einer metallhaltigen Schicht
WO2009156415A2 (de) Verfahren zur herstellung von metalloxidschichten
DE19602767A1 (de) Monokristalliner Silizium-Wafer und Verfahren zum thermischen Oxidieren einer Oberflächen desselben
DE102005060211B4 (de) Verfahren zur Bestimmung der Oberflächenbelegung eines Quarzglasbauteils
US6723578B2 (en) Method for the sulphidation treatment of III-V compound semiconductor surfaces
DE112018002034T5 (de) Verfahren zur Analyse der Metallkontamination eines Siliciumwafers sowie Verfahren zur Herstellung eines Siliciumwafers
DE2028422A1 (de) Verfahren zum Passivieren von Halbleiterbauelementen, insbesondere von Feldeffekttransistoren
JP2002184828A (ja) 半導体基板の金属不純物の分析方法
JP2002267634A (ja) 珪素材料中の不純物分析方法
Danel et al. Contribution for the optimization of the vapor phase decomposition technique
JPH05149847A (ja) 黒鉛中の不純物分析方法
US20050170524A1 (en) Impurity measuring method for Ge substrates

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Ref document number: 1360469

Country of ref document: EP

Representative=s name: SAMSON & PARTNER, PATENTANWAELTE, DE

R081 Change of applicant/patentee

Ref document number: 1360469

Country of ref document: EP

Owner name: SOITEC, FR

Free format text: FORMER OWNER: S.O.I.TEC SILICON ON INSULATOR TECHNOLOGIES, BERNIN, FR

Effective date: 20120905

R082 Change of representative

Ref document number: 1360469

Country of ref document: EP

Representative=s name: SAMSON & PARTNER, PATENTANWAELTE, DE

Effective date: 20120905