JP2000188313A - Evaluation method for silicon substrate and manufacture of semiconductor device - Google Patents

Evaluation method for silicon substrate and manufacture of semiconductor device

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JP2000188313A
JP2000188313A JP36330998A JP36330998A JP2000188313A JP 2000188313 A JP2000188313 A JP 2000188313A JP 36330998 A JP36330998 A JP 36330998A JP 36330998 A JP36330998 A JP 36330998A JP 2000188313 A JP2000188313 A JP 2000188313A
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JP
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silicon substrate
lithium
infrared absorption
oxygen
absorption peak
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JP36330998A
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Japanese (ja)
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Chihoko Kaneda
千穂子 金田
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an evaluation method for a silicon substrate, which can easily and quantitatively evaluate the gettering capability of even a silicon substrate having a low specific resistance value and the manufacture of a semiconductor device using a silicon substrate similar to a sample substrate evaluated by the evaluating method. SOLUTION: A lithium-oxygen complex is formed by introducing lithium into a silicon substrate containing acceptor impurities of 1017 cm-3 and oxygen of 1016 cm-3 and the half-value width (w) of an infrared absorption peak characteristic of the lithium-oxygen complex is measured so as to evaluate the gettering capability of the silicon substrate. Then the half-value width of an infrared absorption peak in a wave-number area of 1083±5 cm-1 is measured. Furthermore, the half-value width W of an absorption peak is measured, while the temperature of the silicon substrate is held below 40 K.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板の評
価方法及び半導体装置の製造方法に係り、特に不純物の
ゲッタリング能力を簡便に評価することができるシリコ
ン基板の評価方法、及びその評価方法を用いて評価され
た試料基板と同様のシリコン基板を用いる半導体装置の
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for evaluating a silicon substrate and a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for evaluating a silicon substrate which can easily evaluate the gettering ability of impurities, and a method for evaluating the same. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device using a silicon substrate similar to a sample substrate evaluated using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン基板に半導体素子を形成するプ
ロセスにおいて、シリコン基板中に重金属元素等の不純
物が混入する場合がある。かかる重金属元素等の不純物
は、半導体素子の電気的特性に重大な影響を及ぼす。そ
こで、予めシリコン基板の表面から深い領域に酸素析出
物を生成しておくことにより、重金属元素等の不純物を
シリコン基板中に捕獲する技術が知られている。シリコ
ン基板中に酸素析出物が生成されていると、酸素析出物
の周囲に結晶構造に歪み場が生じ、この歪み場により不
純物を捕獲することができる。
2. Description of the Related Art In a process of forming a semiconductor element on a silicon substrate, impurities such as heavy metal elements may be mixed into the silicon substrate. Such impurities such as heavy metal elements have a significant effect on the electrical characteristics of the semiconductor device. Therefore, a technique has been known in which impurities such as heavy metal elements are captured in a silicon substrate by generating oxygen precipitates in a deep region from the surface of the silicon substrate in advance. If oxygen precipitates are generated in the silicon substrate, a strain field is generated in the crystal structure around the oxygen precipitates, and impurities can be captured by the strain fields.

【0003】重金属元素等の不純物がシリコン基板中に
捕獲されれば、シリコン基板の表面近傍領域、即ち半導
体素子が形成される領域がクリーンな状態となる。半導
体素子が形成される領域をできるだけクリーンな状態に
するためには、高いゲッタリング能力を有するシリコン
基板を用いることが重要である。高いゲッタリング能力
を有するシリコン基板を用いて半導体素子を形成すれ
ば、高い歩留りで半導体装置を製造することができる。
[0003] If impurities such as heavy metal elements are captured in the silicon substrate, a region near the surface of the silicon substrate, that is, a region where a semiconductor element is formed is brought into a clean state. In order to make a region where a semiconductor element is formed as clean as possible, it is important to use a silicon substrate having high gettering ability. When a semiconductor element is formed using a silicon substrate having high gettering ability, a semiconductor device can be manufactured with high yield.

【0004】シリコン基板のゲッタリング能力を評価す
る方法として、下記のような評価方法が提案されてい
る。第1の評価方法は、エッチピットの生成密度によ
り、シリコン基板のゲッタリング能力を評価する方法で
ある。即ち、まず、酸素析出物が内部に生成されたシリ
コン基板を不純物で故意に汚染する。この後、汚染され
たシリコン基板に熱処理を加えることにより、不純物を
捕獲させる。そして、シリコン基板の表面をエッチング
する。シリコン基板中に捕獲されなかった不純物はシリ
コン基板の表面に析出されているため、SECCOエッ
チング等の面異方性を有するエッチングを行うと析出不
純物に応じてシリコン基板表面にエッチピットが生じ
る。ゲッタリング能力の高いシリコン基板では、不純物
がシリコン基板中に捕獲されているため、シリコン基板
表面におけるエッチピットの生成密度は低い。これに対
し、ゲッタリング能力の低いシリコン基板では、不純物
がシリコン基板中に捕獲されにくいため、シリコン基板
表面におけるエッチピットの生成密度は高い。従って、
シリコン基板表面におけるエッチピットの生成密度を測
定することにより、シリコン基板のゲッタリング能力を
評価することができる。
As a method for evaluating the gettering ability of a silicon substrate, the following evaluation method has been proposed. The first evaluation method is a method for evaluating the gettering ability of a silicon substrate based on the density of etch pits generated. That is, first, oxygen precipitates intentionally contaminate the silicon substrate formed therein with impurities. Then, impurities are captured by applying heat treatment to the contaminated silicon substrate. Then, the surface of the silicon substrate is etched. Since the impurities not captured in the silicon substrate are deposited on the surface of the silicon substrate, etching pits are generated on the surface of the silicon substrate in accordance with the precipitated impurities when etching having plane anisotropy such as SECCO etching is performed. In a silicon substrate having a high gettering ability, since impurities are captured in the silicon substrate, the generation density of etch pits on the surface of the silicon substrate is low. On the other hand, in a silicon substrate having a low gettering ability, impurities are less likely to be trapped in the silicon substrate, so that the density of etch pits formed on the surface of the silicon substrate is high. Therefore,
The gettering ability of the silicon substrate can be evaluated by measuring the generation density of the etch pits on the surface of the silicon substrate.

【0005】第2の評価方法は、光学顕微鏡を用いてシ
リコン基板中の酸素析出物の大きさや密度を観察するこ
とにより、シリコン基板のゲッタリング能力を評価する
方法である。即ち、シリコン基板中に生成された酸素析
出物の周囲には結晶の歪み場が生じており、この歪み場
に応じてシリコン基板中に不純物が捕獲される。従っ
て、シリコン基板中に生成された酸素析出物の大きさや
密度を光学顕微鏡で観測すれば、シリコン基板のゲッタ
リング能力を評価することができる。
The second evaluation method is a method for evaluating the gettering ability of a silicon substrate by observing the size and density of oxygen precipitates in the silicon substrate using an optical microscope. That is, a crystal strain field is generated around the oxygen precipitate generated in the silicon substrate, and impurities are captured in the silicon substrate according to the strain field. Therefore, by observing the size and density of the oxygen precipitate generated in the silicon substrate with an optical microscope, the gettering ability of the silicon substrate can be evaluated.

【0006】第3の評価方法は、赤外線吸収スペクトル
のピーク値の低下により、シリコン基板のゲッタリング
能力を評価する方法である。孤立格子間型酸素、即ち酸
素析出物として析出されていないシリコン基板中の酸素
は、固有の振動数で振動し、赤外線を吸収する。例えば
室温においては、波数約1106cm-1に赤外吸収ピー
クが存在する。シリコン基板のゲッタリング能力を向上
するために熱処理を行うと、孤立格子間型酸素が酸素析
出物としてシリコン基板中に析出されるため、シリコン
基板中の孤立格子間型酸素の濃度が低くなり、孤立格子
間型酸素による赤外線吸収スペクトルのピーク値が低く
なる。従って、赤外線吸収スペクトルのピーク値の低下
を測定すれば、酸素析出物の生成量を推定することがで
き、これによりシリコン基板のゲッタリング能力を評価
することができる。
The third evaluation method is a method for evaluating the gettering ability of a silicon substrate by reducing the peak value of an infrared absorption spectrum. Isolated interstitial oxygen, that is, oxygen in a silicon substrate that is not precipitated as oxygen precipitates, vibrates at a specific frequency and absorbs infrared rays. For example, at room temperature, an infrared absorption peak exists at a wave number of about 1106 cm -1 . When heat treatment is performed to improve the gettering ability of the silicon substrate, the concentration of isolated interstitial oxygen in the silicon substrate becomes low because isolated interstitial oxygen is precipitated in the silicon substrate as oxygen precipitates. The peak value of the infrared absorption spectrum by isolated interstitial oxygen becomes low. Therefore, by measuring the decrease in the peak value of the infrared absorption spectrum, it is possible to estimate the generation amount of oxygen precipitates, and thereby to evaluate the gettering ability of the silicon substrate.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
第1の評価方法では、高濃度に汚染されたシリコン基板
の場合にはゲッタリング能力を評価することは可能であ
るが、低濃度に汚染されたシリコン基板についてはゲッ
タリング能力を評価することが困難であった。また、エ
ッチングの際の温度条件やエッチングに用いる薬液の種
類などによってもエッチピットの生成密度が異なり、定
量的にシリコン基板のゲッタリング能力を評価すること
が困難であった。
However, in the above-mentioned first evaluation method, it is possible to evaluate the gettering ability in the case of a silicon substrate contaminated with a high concentration, but it is possible to evaluate the gettering ability with a silicon substrate contaminated with a high concentration. It was difficult to evaluate the gettering ability of the silicon substrate. Further, the generation density of the etch pits varies depending on the temperature conditions at the time of etching, the type of chemical solution used for etching, and the like, and it has been difficult to quantitatively evaluate the gettering ability of the silicon substrate.

【0008】また、上記の第2の評価方法は、光学顕微
鏡で見える程度の大きい酸素析出物しか観測することが
できず、小さくてもゲッタリング能力を有する酸素析出
物については観測することができなかった。従って、シ
リコン基板のゲッタリング能力を定量的に評価すること
は困難であった。また、上記の第3の評価方法は、例え
ば比抵抗値1Ω・cm以下の低抵抗のシリコン基板で
は、ゲッタリング能力を評価することができなかった。
即ち、低抵抗のシリコン基板では、比抵抗値を低くする
ためにアクセプタ不純物が高濃度に導入されており、か
かるアクセプタ不純物から生じるキャリア電子により赤
外線が吸収されてしまう。しかも、かかるキャリア電子
による赤外吸収ピークは、孤立格子間型酸素による赤外
吸収ピークと同様の約1106cm-1である。従って、
第3の評価方法では、低抵抗のシリコン基板のゲッタリ
ング能力を評価することができなかった。
In the second evaluation method, only a large amount of oxygen precipitate that can be seen with an optical microscope can be observed, and even a small amount of oxygen precipitate having gettering ability can be observed. Did not. Therefore, it has been difficult to quantitatively evaluate the gettering ability of the silicon substrate. Further, the third evaluation method described above cannot evaluate the gettering ability of a low-resistance silicon substrate having a specific resistance of 1 Ω · cm or less, for example.
That is, in a low-resistance silicon substrate, acceptor impurities are introduced at a high concentration in order to lower the specific resistance value, and infrared rays are absorbed by carrier electrons generated from the acceptor impurities. Moreover, the infrared absorption peak due to such carrier electrons is about 1106 cm −1, which is similar to the infrared absorption peak due to isolated interstitial oxygen. Therefore,
In the third evaluation method, the gettering ability of the low-resistance silicon substrate could not be evaluated.

【0009】本発明の目的は、比抵抗値の低いシリコン
基板であってもゲッタリング能力を簡便かつ定量的に評
価することができるシリコン基板の評価方法、及びその
評価方法を用いて評価された試料基板と同様のシリコン
基板を用いる半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a method for evaluating a silicon substrate which can easily and quantitatively evaluate gettering ability even with a silicon substrate having a low specific resistance value, and an evaluation method using the evaluation method. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device using a silicon substrate similar to a sample substrate.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的は、1017cm
-3以上のアクセプタ不純物と1016cm-3以上の酸素と
を含むシリコン基板にリチウムを導入して前記シリコン
基板中にリチウム−酸素複合体を形成し、前記リチウム
−酸素複合体に固有の赤外吸収ピークの半値幅を測定す
ることにより前記シリコン基板のゲッタリング能力を評
価することを特徴とするシリコン基板の評価方法により
達成される。これにより、シリコン基板にリチウムを導
入するので、リチウムによりアクセプタ不純物が補償さ
れ、アクセプタ不純物からキャリア電子が発生するのを
抑制することができる。ゲッタリング熱処理後における
赤外吸収ピークの半値幅が大きいシリコン基板ほどゲッ
タリング能力が高い傾向があるので、ゲッタリング熱処
理後における赤外吸収ピークの半値幅を測定することに
より、簡便かつ定量的にシリコン基板のゲッタリング能
力を評価することができる。しかも、リチウム−酸素複
合体は、リチウムと酸素とが同時に振動し、赤外線吸収
スペクトルのピーク値が高くなるので、高い感度でシリ
コン基板のゲッタリング能力を評価することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned object is to achieve the object of 10 17 cm.
Lithium is introduced into a silicon substrate containing -3 or more acceptor impurities and 10 16 cm -3 or more oxygen to form a lithium-oxygen complex in the silicon substrate, and a red color unique to the lithium-oxygen complex is formed. This is achieved by a method for evaluating a silicon substrate, wherein the gettering ability of the silicon substrate is evaluated by measuring a half width of an external absorption peak. Thereby, since lithium is introduced into the silicon substrate, the acceptor impurity is compensated by the lithium, and generation of carrier electrons from the acceptor impurity can be suppressed. Since the silicon substrate having a larger half-width of the infrared absorption peak after the gettering heat treatment tends to have higher gettering ability, the half-width of the infrared absorption peak after the gettering heat treatment is measured simply and quantitatively. The gettering ability of the silicon substrate can be evaluated. Moreover, in the lithium-oxygen composite, since lithium and oxygen simultaneously vibrate and the peak value of the infrared absorption spectrum becomes high, the gettering ability of the silicon substrate can be evaluated with high sensitivity.

【0011】また、上記のシリコン基板の評価方法にお
いて、波数域約1083±5cm-1における前記赤外吸
収ピークの前記半値幅を測定することが望ましい。ま
た、上記のシリコン基板の評価方法において、前記シリ
コン基板の温度を40K以下として前記赤外吸収ピーク
の前記半値幅を測定することが望ましい。また、上記の
シリコン基板の評価方法において、前記シリコン基板を
熱処理して前記シリコン基板中に酸素析出物を生成し、
熱処理後における前記シリコン基板の前記赤外吸収ピー
クの前記半値幅が2.1cm-1以上である場合に、前記
シリコン基板を良品と判定することが望ましい。
In the above-described method for evaluating a silicon substrate, it is desirable to measure the half-width of the infrared absorption peak in a wavenumber range of about 1083 ± 5 cm −1 . In the above-described method for evaluating a silicon substrate, it is preferable to measure the half-value width of the infrared absorption peak by setting the temperature of the silicon substrate to 40 K or less. In the method for evaluating a silicon substrate, the silicon substrate is heat-treated to generate oxygen precipitates in the silicon substrate.
When the half-width of the infrared absorption peak of the silicon substrate after the heat treatment is 2.1 cm −1 or more, it is desirable that the silicon substrate be determined to be non-defective.

【0012】また、上記目的は、p形のシリコン基板を
複数用意し、前記複数のシリコン基板から一のシリコン
基板を抜き出して、前記一のシリコン基板にリチウムを
導入して前記一のシリコン基板中の酸素に前記リチウム
を結合し、前記酸素と前記リチウムとの結合に対応した
赤外線吸収スペクトルの半値幅を測定することにより前
記一のシリコン基板のゲッタリング能力を評価し、評価
結果が良好である場合に前記一のシリコン基板を除く他
のシリコン基板を用いて前記他のシリコン基板に半導体
素子を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法
により達成される。これにより、ほぼ同様の工程で製造
された複数のシリコン基板の中から一のシリコン基板を
抜き出して、そのシリコン基板を評価し、評価結果が良
好であった場合に、評価で用いたシリコン基板を除くシ
リコン基板を用いて半導体素子を形成すれば、高い歩留
りで半導体装置を製造することができる。
[0012] Further, the object is to prepare a plurality of p-type silicon substrates, extract one silicon substrate from the plurality of silicon substrates, introduce lithium into the one silicon substrate, and add lithium to the one silicon substrate. The gettering ability of the one silicon substrate was evaluated by binding the lithium to the oxygen and measuring the half width of an infrared absorption spectrum corresponding to the bond between the oxygen and the lithium, and the evaluation result was good. In this case, the present invention is achieved by a method for manufacturing a semiconductor device, wherein a semiconductor element is formed on another silicon substrate using another silicon substrate except the one silicon substrate. Thus, one silicon substrate is extracted from a plurality of silicon substrates manufactured in substantially the same process, and the silicon substrate is evaluated.If the evaluation result is good, the silicon substrate used in the evaluation is evaluated. If a semiconductor element is formed using a silicon substrate excepted, a semiconductor device can be manufactured with high yield.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】(フーリエ変換型赤外分光系測定
装置)まず、本発明の一実施形態によるシリコン基板の
評価方法で用いるフーリエ変換型赤外分光系測定装置を
図1を用いて説明する。図1は、フーリエ変換型赤外分
光系測定装置を示すブロック図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Fourier Transform Infrared Spectroscopy Measuring Apparatus) First, a Fourier transform infrared spectroscopy measuring apparatus used in a silicon substrate evaluation method according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. I do. FIG. 1 is a block diagram showing a Fourier transform infrared spectroscopy measuring apparatus.

【0014】図1に示すように、試料基板であるシリコ
ン基板10は、ホルダ(図示せず)により固定され、光
源12から発射された赤外線14はビームスプリッタ1
6に入射する。ビームスプリッタ16の材料としては、
例えば臭化カリウム(KBr)が用いられる。光源12
から発射され、ビームスプリッタ16を透過した赤外線
は、固定ミラー18に入射し、固定ミラー18により反
射される。固定ミラー18により反射された赤外線は、
ビームスプリッタ16に再び入射し、ビームスプリッタ
16により反射されてシリコン基板10に入射する。ま
た、光源から発射され、ビームスプリッタ16により反
射された赤外線は、可動ミラー20により反射される。
可動ミラー20により反射された赤外線は、ビームスプ
リッタ16に再び入射し、ビームスプリッタ16を透過
してシリコン基板10に入射する。このように赤外線は
ビームスプリッタ16により重ね合わせられて、シリコ
ン基板10に入射する。
As shown in FIG. 1, a silicon substrate 10 as a sample substrate is fixed by a holder (not shown), and infrared rays 14 emitted from a light source 12 are irradiated with a beam splitter 1.
6 is incident. As a material of the beam splitter 16,
For example, potassium bromide (KBr) is used. Light source 12
The infrared light emitted from the optical system and transmitted through the beam splitter 16 enters a fixed mirror 18 and is reflected by the fixed mirror 18. The infrared light reflected by the fixed mirror 18 is
The light again enters the beam splitter 16, is reflected by the beam splitter 16, and enters the silicon substrate 10. The infrared light emitted from the light source and reflected by the beam splitter 16 is reflected by the movable mirror 20.
The infrared light reflected by the movable mirror 20 enters the beam splitter 16 again, passes through the beam splitter 16 and enters the silicon substrate 10. As described above, the infrared rays are superposed by the beam splitter 16 and enter the silicon substrate 10.

【0015】シリコン基板10に入射された赤外線の一
部は、シリコン基板10を透過する。シリコン基板10
を透過した赤外線は、ビームスプリッタ16で重ね合わ
されるまでの光路差に応じて、干渉パターンを生ずる。
この干渉パターンは赤外線検出器22で測定され、赤外
線検出器22による検出結果のデータは計算機24に出
力される。計算機24は、赤外線検出器22から入力さ
れたデータをフーリエ変換する。計算機24でフーリエ
変換された結果は、記録計26から赤外線吸収スペクト
ルを示すのグラフとして出力される。
A part of the infrared light incident on the silicon substrate 10 passes through the silicon substrate 10. Silicon substrate 10
The infrared rays that have passed through generate an interference pattern in accordance with the optical path difference until they are superposed by the beam splitter 16.
This interference pattern is measured by the infrared detector 22, and the data of the detection result by the infrared detector 22 is output to the computer 24. The computer 24 performs a Fourier transform on the data input from the infrared detector 22. The result of the Fourier transform performed by the computer 24 is output from the recorder 26 as a graph showing an infrared absorption spectrum.

【0016】記録計26から出力される赤外線吸収スペ
クトルのグラフの具体例を図2を用いて説明する。図2
は、図1のようなフーリエ変換型赤外分光系測定装置を
用いて測定される赤外線吸収スペクトルの具体例を示す
グラフである。図2の横軸には波数が示されており、縦
軸には赤外線吸収強度が示されている。このように、図
1に示すようなフーリエ変換型赤外分光系測定装置を用
いれば、シリコン基板10の赤外線吸収スペクトルを測
定することができる。
A specific example of a graph of an infrared absorption spectrum output from the recorder 26 will be described with reference to FIG. FIG.
3 is a graph showing a specific example of an infrared absorption spectrum measured using a Fourier transform infrared spectroscopy measuring apparatus as shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 2 shows the wave number, and the vertical axis shows the infrared absorption intensity. As described above, the infrared absorption spectrum of the silicon substrate 10 can be measured by using a Fourier transform infrared spectroscopy measuring apparatus as shown in FIG.

【0017】(シリコン基板の評価方法)次に、本実施
形態によるシリコン基板の評価方法について図3乃至図
5を用いて説明する。図3は、シリコン基板中の孤立格
子間型酸素の結合状態を示す概念図である。図4は、シ
リコン基板の赤外線吸収スペクトルを示すグラフであ
る。図5は、赤外吸収ピークの半値幅とシリコン基板の
ゲッタリング能力との関係を示すグラフである。
(Method of Evaluating Silicon Substrate) Next, the method of evaluating the silicon substrate according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. FIG. 3 is a conceptual diagram showing a bonding state of isolated interstitial oxygen in a silicon substrate. FIG. 4 is a graph showing an infrared absorption spectrum of the silicon substrate. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the half width of the infrared absorption peak and the gettering ability of the silicon substrate.

【0018】まず、試料基板となる低抵抗のCZ製のシ
リコン基板を用意する。シリコン基板の導電型はp形、
厚さは例えば500μm、比抵抗値は例えば0.1Ω・
cm以下、シリコン基板に導入されているアクセプタ不
純物は例えばボロン、アクセプタ不純物の濃度は例えば
1017cm-3以上とすることができる。CZ製のシリコ
ン基板として、例えば1016cm-3以上の濃度で孤立格
子間型酸素が含まれたシリコン基板を用いることができ
る。なお、シリコン基板の厚さ、比抵抗値、アクセプタ
不純物等は上記に限定されるものではなく、本実施形態
によるシリコン基板の評価方法はあらゆるシリコン基板
に適用することができる。 次に、Sn−Li溶液にシ
リコン基板を浸すことにより、シリコン基板中にリチウ
ムを導入する。Sn−Li溶液の温度は例えば温度90
0℃、Sn−Li溶液に用いるリチウムとしてはLi7
又はLi6とすることができる。なお、Sn−Li溶液
に用いるリチウムとして、Li6とLi7の両方を用いて
もよい。
First, a low resistance CZ silicon substrate serving as a sample substrate is prepared. The conductivity type of the silicon substrate is p-type,
The thickness is, for example, 500 μm, and the specific resistance is, for example, 0.1 Ω ·
cm or less, the acceptor impurity introduced into the silicon substrate may be, for example, boron, and the concentration of the acceptor impurity may be, for example, 10 17 cm −3 or more. As the silicon substrate made of CZ, for example, a silicon substrate containing isolated interstitial oxygen at a concentration of 10 16 cm −3 or more can be used. The thickness, specific resistance, acceptor impurities, and the like of the silicon substrate are not limited to those described above, and the evaluation method of the silicon substrate according to the present embodiment can be applied to any silicon substrate. Next, lithium is introduced into the silicon substrate by immersing the silicon substrate in the Sn-Li solution. The temperature of the Sn—Li solution is, for example, 90
At 0 ° C., the lithium used for the Sn—Li solution is Li 7
Alternatively, it can be Li 6 . Note that both Li 6 and Li 7 may be used as lithium used in the Sn—Li solution.

【0019】シリコン基板にリチウムを導入することに
より、リチウムがアクセプタ不純物を補償し、アクセプ
タ不純物からキャリア電子が発生するのを抑制すること
ができる。比抵抗値が例えば0.1Ω・cm以下のシリ
コン基板にリチウムを導入する場合には、シリコン基板
の比抵抗値が0.1Ω・cm以上で、かつ、できるだけ
シリコン基板の比抵抗値が高くなるように、シリコン基
板をSn−Li溶液に浸す。シリコン基板の比抵抗値
は、四探針法により測定することができる。
By introducing lithium into the silicon substrate, the lithium compensates for the acceptor impurity, and the generation of carrier electrons from the acceptor impurity can be suppressed. When lithium is introduced into a silicon substrate having a specific resistance of, for example, 0.1 Ω · cm or less, the specific resistance of the silicon substrate is 0.1 Ω · cm or more, and the specific resistance of the silicon substrate is as high as possible. Thus, the silicon substrate is immersed in the Sn-Li solution. The specific resistance of the silicon substrate can be measured by a four-probe method.

【0020】p形のシリコン基板をSn−Li溶液に長
時間浸すと、リチウムによりアクセプタ不純物が補償さ
れてシリコン基板の導電型がn形に近づいていき、比抵
抗値が低くなってしまうため、留意することが必要であ
る。また、シリコン基板に導入されているアクセプタ不
純物の濃度等によって、所望の比抵抗値になるまでの時
間も異なるため、シリコン基板をSn−Li溶液に浸す
時間は、アクセプタ不純物の濃度をも考慮して適宜調整
する必要がある。例えば、シリコン基板に導入されてい
るアクセプタ不純物がボロンであり、ボロン濃度が10
19cm-3程度である場合には、Sn−Li溶液に浸す時
間は例えば30秒程度とすることができる。なお、リチ
ウムを導入する際にシリコン基板中から外部に拡散する
孤立格子間型酸素の量は、十分に少ないため、無視しう
る。
If the p-type silicon substrate is immersed in the Sn-Li solution for a long time, the acceptor impurities are compensated by lithium, and the conductivity type of the silicon substrate approaches the n-type, and the specific resistance decreases. It is necessary to keep in mind. Also, the time required to reach a desired specific resistance value varies depending on the concentration of the acceptor impurity introduced into the silicon substrate and the like. Therefore, the time for immersing the silicon substrate in the Sn-Li solution also takes into account the concentration of the acceptor impurity. It is necessary to adjust accordingly. For example, the acceptor impurity introduced into the silicon substrate is boron, and the boron concentration is 10%.
When it is about 19 cm -3 , the time of immersion in the Sn-Li solution can be, for example, about 30 seconds. The amount of isolated interstitial oxygen that diffuses out of the silicon substrate when introducing lithium is sufficiently small and can be ignored.

【0021】本実施形態によるシリコン基板の評価方法
は、シリコン基板にリチウムを導入してゲッタリング能
力を評価することに主な特徴がある。リチウムが導入さ
れていないシリコン基板では、孤立格子間型酸素は図3
(a)に示すようにシリコンと結合している。図3
(a)は、リチウムが導入されていないシリコン基板に
おけるシリコンと孤立格子間型酸素との結合状態を示す
概念図である。なお、図3(a)において、シリコン基
板中のアクセプタ不純物や酸素析出物は省略されてい
る。
The main feature of the method for evaluating a silicon substrate according to this embodiment is to evaluate the gettering ability by introducing lithium into the silicon substrate. On a silicon substrate into which lithium has not been introduced, isolated interstitial oxygen is shown in FIG.
It is bonded to silicon as shown in FIG. FIG.
(A) is a conceptual diagram showing a bonding state between silicon and isolated interstitial oxygen in a silicon substrate into which lithium has not been introduced. In FIG. 3A, acceptor impurities and oxygen precipitates in the silicon substrate are omitted.

【0022】図3(a)に示すように、リチウムが導入
されていないシリコン基板では、孤立格子間型酸素とシ
リコンとはSi−O−Si構造の結合状態となってい
る。このようなシリコン基板に赤外線を照射すると、ア
クセプタ不純物からキャリア電子が発生する。キャリア
電子による赤外吸収ピークの波数は孤立格子間型酸素に
よる赤外吸収ピークの波数とほぼ同様であるため、孤立
格子間型酸素のみによる赤外線吸収スペクトルを測定す
ることは困難である。
As shown in FIG. 3A, in a silicon substrate into which lithium has not been introduced, isolated interstitial oxygen and silicon are in a bonded state of a Si--O--Si structure. When such a silicon substrate is irradiated with infrared rays, carrier electrons are generated from acceptor impurities. Since the wave number of the infrared absorption peak due to carrier electrons is substantially the same as the wave number of the infrared absorption peak due to isolated interstitial oxygen, it is difficult to measure the infrared absorption spectrum solely by isolated interstitial oxygen.

【0023】一方、本実施形態のようにリチウムが導入
されたシリコン基板では、図3(b)に示すようにリチ
ウムが孤立格子間型酸素と結合している。図3(b)
は、リチウムが導入されているシリコン基板におけるシ
リコンと孤立格子間型酸素とリチウムとの結合状態を示
す概念図である。シリコン基板に導入されたリチウム
は、90%以上の確率で孤立格子間型酸素と結合してい
る。なお、図3(b)において、シリコン基板中のアク
セプタ不純物と酸素析出物とは省略されている。
On the other hand, in the silicon substrate into which lithium has been introduced as in this embodiment, lithium is bonded to isolated interstitial oxygen as shown in FIG. 3B. FIG. 3 (b)
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a bonding state between silicon, isolated interstitial oxygen, and lithium in a silicon substrate into which lithium is introduced. Lithium introduced into the silicon substrate is bonded to isolated interstitial oxygen with a probability of 90% or more. In FIG. 3B, the acceptor impurities and oxygen precipitates in the silicon substrate are omitted.

【0024】リチウムが導入されたシリコン基板では、
リチウムがアクセプタ不純物を補償するので、アクセプ
タ不純物からキャリア電子が発生するのが抑制される。
リチウムが導入されたシリコン基板では、図3(b)に
示すようなLi−O複合体が生じている。Li−O複合
体は固有の振動エネルギーを有しているため、リチウム
が導入されていないシリコン基板において波数域120
3±5cm-1に現れていた赤外吸収ピークは、リチウム
が導入されたシリコン基板では波数域1083±5cm
-1にシフトする。従って、リチウムが導入されたシリコ
ン基板では、波数域1083±5cm-1における赤外線
吸収スペクトルを測定すればよい。
In a silicon substrate into which lithium has been introduced,
Since lithium compensates for the acceptor impurity, generation of carrier electrons from the acceptor impurity is suppressed.
On the silicon substrate into which lithium has been introduced, a Li-O complex as shown in FIG. Since the Li—O composite has an inherent vibration energy, a wavenumber region of 120 in a silicon substrate into which lithium is not introduced.
The infrared absorption peak appearing at 3 ± 5 cm −1 is in a wavenumber region of 1083 ± 5 cm on a silicon substrate into which lithium is introduced.
Shift to -1 . Therefore, for a silicon substrate into which lithium is introduced, an infrared absorption spectrum in a wavenumber range of 1083 ± 5 cm −1 may be measured.

【0025】また、本実施形態ではシリコン基板にリチ
ウムを導入するため、酸素とリチウムとが同時に振動
し、波数域1083±5cm-1の領域において大きな双
極子モーメントを生じる。赤外吸収ピークは双極子モー
メントの2乗に比例するため、リチウムが導入されたシ
リコン基板ではリチウムが導入されていないシリコン基
板に比べて赤外線吸収スペクトルのピーク値が約5倍と
なる。従って、リチウムが導入されているシリコン基板
では、リチウムが導入されていないシリコン基板の約5
倍の感度で、ゲッタリング能力を評価することが可能と
なる。
In this embodiment, since lithium is introduced into the silicon substrate, oxygen and lithium simultaneously oscillate and generate a large dipole moment in a wave number region of 1083 ± 5 cm -1 . Since the infrared absorption peak is proportional to the square of the dipole moment, the peak value of the infrared absorption spectrum of a silicon substrate into which lithium is introduced is about five times that of a silicon substrate into which lithium is not introduced. Therefore, the silicon substrate into which lithium is introduced is about 5 times the silicon substrate into which lithium is not introduced.
The gettering ability can be evaluated with twice the sensitivity.

【0026】次に、シリコン基板の温度を例えば40K
以下とし、フーリエ変換型赤外分光系測定装置を用い
て、波数域1083±5cm-1における赤外線吸収スペ
クトルを測定する。図4(a)は、波数域1083±5
cm-1におけるシリコン基板の赤外線吸収スペクトルを
示すグラフである。
Next, the temperature of the silicon substrate is set to, for example, 40K.
Hereinafter, an infrared absorption spectrum in a wavenumber range of 1083 ± 5 cm −1 is measured using a Fourier transform infrared spectrometer. FIG. 4A shows a wave number range of 1083 ± 5.
4 is a graph showing an infrared absorption spectrum of a silicon substrate at cm −1 .

【0027】図4(a)に示すように、ゲッタリング熱
処理、即ちゲッタリング能力を高めるための熱処理を行
う前には、赤外吸収ピークの半値幅wは、例えば2.0
cm -1となっている。なお、一般に、低抵抗のp形のシ
リコン基板では、波数域1083±5cm-1における赤
外吸収ピークの半値幅は2.0cm-1以下となっている
場合が多い。
As shown in FIG. 4A, the gettering heat
Treatment, that is, heat treatment to enhance the gettering ability.
Before the measurement, the half width w of the infrared absorption peak is, for example, 2.0
cm -1It has become. Generally, a low-resistance p-type capacitor is used.
Wave number range 1083 ± 5cm-1Red in
The half width of the external absorption peak is 2.0 cm-1Is below
Often.

【0028】赤外線吸収スペクトルを測定する際にシリ
コン基板の温度を40K以下とするのは、以下の理由に
よるものである。即ち、40K以上の高温では、波数域
1083±5cm-1において多数の振動モードが生じる
ため、赤外吸収ピークの半値幅が広くなり、赤外線吸収
スペクトルのピーク値が低下する。このため、安定した
赤外線吸収スペクトルを得ることが困難となる。これに
対し、基板温度を40K以下とすれば、多数の振動モー
ドが生じるのが抑制され、赤外吸収ピークの半値幅が狭
くなり、赤外線吸収スペクトルのピーク値が高くなる。
従って、シリコン基板の温度を40K以下とすることに
より、安定した赤外線吸収スペクトルを測定することが
できる。
The reason why the temperature of the silicon substrate is set to 40 K or lower when measuring the infrared absorption spectrum is as follows. That is, at a high temperature of 40 K or more, since a large number of vibration modes occur in the wavenumber range of 1083 ± 5 cm −1 , the half width of the infrared absorption peak is widened, and the peak value of the infrared absorption spectrum is reduced. For this reason, it is difficult to obtain a stable infrared absorption spectrum. On the other hand, when the substrate temperature is set to 40 K or lower, the occurrence of many vibration modes is suppressed, the half-width of the infrared absorption peak is reduced, and the peak value of the infrared absorption spectrum is increased.
Therefore, by setting the temperature of the silicon substrate to 40 K or less, a stable infrared absorption spectrum can be measured.

【0029】波数域1083±5cm-1における赤外吸
収ピークの半値幅は、歪み場領域の大きさに対応してい
る。従って、酸素析出物の周囲の歪み場の大きさを評価
する場合には、赤外線吸収スペクトルのピーク値により
評価するのではなく、赤外吸収ピークの半値幅により評
価する。換言すれば、赤外吸収ピークの半値幅を測定す
れば、シリコン基板中における酸素析出物の歪みの大き
さを評価することができ、これによりシリコン基板のゲ
ッタリング能力を評価することができる。
The half width of the infrared absorption peak in the wavenumber range of 1083 ± 5 cm -1 corresponds to the size of the strain field region. Therefore, when evaluating the magnitude of the strain field around the oxygen precipitate, the evaluation is made not by the peak value of the infrared absorption spectrum but by the half width of the infrared absorption peak. In other words, by measuring the half width of the infrared absorption peak, the magnitude of the strain of the oxygen precipitate in the silicon substrate can be evaluated, and thereby the gettering ability of the silicon substrate can be evaluated.

【0030】次に、シリコン基板にゲッタリング熱処
理、即ちゲッタリング能力を高めるための熱処理を行
う。熱処理条件は、例えば700℃、128時間とする
ことができる。このような熱処理を行うことによりシリ
コン基板中に酸素析出物が生成される。図4(b)は、
酸素析出物が生成されたシリコン基板の波数域1083
±5cm-1における赤外線吸収スペクトルを示すグラフ
である。図4(b)から、赤外吸収ピークの半値幅を測
定すると、例えば半値幅wは3.1cm-1となってい
る。
Next, the silicon substrate is subjected to a gettering heat treatment, that is, a heat treatment for improving the gettering ability. The heat treatment conditions can be, for example, 700 ° C. and 128 hours. By performing such a heat treatment, oxygen precipitates are generated in the silicon substrate. FIG. 4 (b)
Wave number region 1083 of the silicon substrate on which oxygen precipitates are generated
4 is a graph showing an infrared absorption spectrum at ± 5 cm −1 . From FIG. 4B, when the half width of the infrared absorption peak is measured, for example, the half width w is 3.1 cm −1 .

【0031】シリコン基板のゲッタリング能力は、波数
域1083±5cm-1における赤外吸収ピークの半値幅
が大きいほど高くなる傾向にある。波数域1083±5
cm -1における赤外吸収ピークの半値幅とシリコン基板
のゲッタリング能力との関係を図5を用いて説明する。
図5は、波数域1083±5cm-1における赤外吸収ピ
ークの半値幅とシリコン基板のゲッタリング能力との関
係を示すグラフである。図5において横軸は波数域10
83±5cm-1における赤外吸収ピークの半値幅を示し
ており、縦軸はシリコン基板の表面のFe濃度を示して
いる。
The gettering ability of the silicon substrate is determined by the wave number
Area 1083 ± 5cm-1Half width of infrared absorption peak in
Tend to be higher as is larger. Wave number range 1083 ± 5
cm -1Width of infrared absorption peak in silicon and silicon substrate
The relationship with the gettering ability will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows a wave number range of 1083 ± 5 cm.-1Infrared absorption
The relationship between the half-width of the
It is a graph which shows a relationship. In FIG. 5, the horizontal axis is the wave number range 10
83 ± 5cm-1Indicates the half width of the infrared absorption peak at
The vertical axis shows the Fe concentration on the surface of the silicon substrate.
I have.

【0032】図5に示すグラフは下記にようにして求め
ることができる。即ち、まず、シリコン基板の表面を、
重金属元素であるFeにより故意に汚染する。シリコン
基板の表面をFeで汚染するためには、例えばFe
(鉄)を含むアンモニア過酸化水素溶液にシリコン基板
を浸せばよい。このような溶液にシリコン基板を5分間
浸した場合には、シリコン基板表面は例えば1014at
oms/cm3の濃度で汚染される。なお、図5におい
ては、初期汚染濃度として示されている。
The graph shown in FIG. 5 can be obtained as follows. That is, first, the surface of the silicon substrate is
Deliberately polluted by Fe, a heavy metal element. To contaminate the surface of the silicon substrate with Fe, for example, Fe
What is necessary is just to immerse the silicon substrate in an ammonia hydrogen peroxide solution containing (iron). When the silicon substrate is immersed in such a solution for 5 minutes, the surface of the silicon substrate becomes, for example, 10 14 at.
Contaminated at a concentration of oms / cm 3 . In FIG. 5, it is shown as the initial contamination concentration.

【0033】この後、シリコン基板にゲッタリング熱処
理を行う。これにより不純物がシリコン基板中に捕獲さ
れ、シリコン基板表面における不純物濃度が低下する。
熱処理条件は、例えば1000℃、1時間とすることが
できる。そして、ゲッタリング熱処理後にシリコン基板
表面の不純物濃度、具体的にはFe濃度を測定すると、
シリコン基板表面のFe濃度は図5に示すようになる。
なお、シリコン基板表面のFe濃度は、例えばDLTS
(Deep Level TrasientSpectroscopy)法により測定す
ることができる。
After that, gettering heat treatment is performed on the silicon substrate. As a result, impurities are captured in the silicon substrate, and the impurity concentration on the silicon substrate surface decreases.
The heat treatment condition can be, for example, 1000 ° C. for one hour. Then, when the impurity concentration on the surface of the silicon substrate, specifically, the Fe concentration is measured after the gettering heat treatment,
The Fe concentration on the silicon substrate surface is as shown in FIG.
The Fe concentration on the silicon substrate surface is, for example, DLTS
(Deep Level Trasient Spectroscopy) method.

【0034】図5に示すように、赤外吸収ピークの半値
幅が大きいシリコン基板ほどFe濃度は低くなってい
る。即ち、波数域1083±5cm-1における赤外吸収
ピークの半値幅の大きいシリコン基板を用いるほど、ゲ
ッタリング熱処理後のシリコン基板表面の不純物濃度が
低くなる傾向がある。従って、赤外吸収ピークの半値幅
の大きいシリコン基板を用いれば、半導体素子が形成さ
れる領域の近傍での重金属等の不純物濃度を低くするこ
とができ、高い歩留りで半導体装置を製造することが可
能となる。
As shown in FIG. 5, a silicon substrate having a larger half-width of the infrared absorption peak has a lower Fe concentration. That is, as the silicon substrate having a larger half width of the infrared absorption peak in the wavenumber range of 1083 ± 5 cm −1 is used, the impurity concentration on the silicon substrate surface after the gettering heat treatment tends to be lower. Therefore, when a silicon substrate having a large half-width of the infrared absorption peak is used, the concentration of impurities such as heavy metals in the vicinity of the region where the semiconductor element is formed can be reduced, and a semiconductor device can be manufactured with high yield. It becomes possible.

【0035】このように、本実施形態によれば、シリコ
ン基板にリチウムを導入するので、リチウムによりアク
セプタ不純物が補償され、アクセプタ不純物からキャリ
ア電子が発生するのを抑制することができる。ゲッタリ
ング熱処理後における赤外吸収ピークの半値幅が大きい
シリコン基板ほどゲッタリング能力が高い傾向があるの
で、ゲッタリング熱処理後における赤外吸収ピークの半
値幅を測定することにより、簡便かつ定量的にシリコン
基板のゲッタリング能力を評価することができる。しか
も、シリコン基板に導入されたリチウムは孤立格子間型
酸素と結合するので、リチウムと孤立格子間型酸素とが
同時に振動し、大きな双極子モーメントを発生するため
赤外線吸収スペクトルのピーク値が高くなる。従って、
高い感度でシリコン基板のゲッタリング能力を評価する
ことができる。
As described above, according to the present embodiment, since lithium is introduced into the silicon substrate, the acceptor impurity is compensated for by the lithium, and generation of carrier electrons from the acceptor impurity can be suppressed. Since the silicon substrate having a larger half-width of the infrared absorption peak after the gettering heat treatment tends to have higher gettering ability, the half-width of the infrared absorption peak after the gettering heat treatment is measured simply and quantitatively. The gettering ability of the silicon substrate can be evaluated. In addition, since lithium introduced into the silicon substrate is bonded to isolated interstitial oxygen, lithium and the isolated interstitial oxygen simultaneously vibrate, generating a large dipole moment, thereby increasing the peak value of the infrared absorption spectrum. . Therefore,
The gettering ability of the silicon substrate can be evaluated with high sensitivity.

【0036】また、互いに同様の工程で製造された複数
のシリコン基板の中から一のシリコン基板を抜き出し
て、本実施形態によるシリコン基板の評価方法を用いて
評価し、評価結果が良好であった場合に、評価で用いた
シリコン基板を除くシリコン基板を用いて半導体素子を
形成すれば、高い歩留りで半導体装置を製造することが
できる。例えば、ゲッタリング熱処理後の半値幅が2.
1cm-1以上である場合を、良品と判断することができ
る。なお、良否判断の基準となる半値幅は2.1cm-1
以上に限定されるものではなく、適宜基準を設ければよ
い。
Further, one silicon substrate was extracted from a plurality of silicon substrates manufactured in the same process, and evaluated using the silicon substrate evaluation method according to the present embodiment. The evaluation result was good. In this case, when a semiconductor element is formed using a silicon substrate other than the silicon substrate used in the evaluation, a semiconductor device can be manufactured with high yield. For example, the half width after the gettering heat treatment is 2.
A case of 1 cm −1 or more can be determined as a good product. In addition, the half-value width serving as a criterion for quality determination is 2.1 cm -1.
The invention is not limited to the above, and a standard may be appropriately set.

【0037】[変形実施形態]本発明は上記実施形態に
限らず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態
では、比抵抗値0.1Ω・cm以下のシリコン基板を用
いたが、比抵抗値0.1Ω・cm以下のシリコン基板に
限定されるものではなく、比抵抗値0.1Ω・cm以上
のシリコン基板にも適用することができる。
[Modified Embodiment] The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, a silicon substrate having a specific resistance of 0.1 Ω · cm or less was used. However, the present invention is not limited to a silicon substrate having a specific resistance of 0.1 Ω · cm or less. -It can be applied to a silicon substrate of cm or more.

【0038】また、上記実施形態ではアクセプタ不純物
としてボロンが導入されたシリコン基板を用いたが、シ
リコン基板のアクセプタ不純物はボロンに限定されるも
のではなく、例えば、Al、Ga、In、Tlがアクセ
プタ不純物として導入されたシリコン基板を用いてもよ
い。また、Geが導入されたシリコン基板を用いてもよ
い。
In the above embodiment, a silicon substrate into which boron is introduced as an acceptor impurity is used. However, the acceptor impurity of the silicon substrate is not limited to boron. For example, Al, Ga, In, and Tl are acceptable. A silicon substrate introduced as an impurity may be used. Further, a silicon substrate into which Ge is introduced may be used.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、シリコン
基板にリチウムを導入するので、リチウムによりアクセ
プタ不純物が補償され、アクセプタ不純物からキャリア
電子が発生するのを抑制することができる。ゲッタリン
グ熱処理後における赤外吸収ピークの半値幅が大きいシ
リコン基板ほどゲッタリング能力が高い傾向があるの
で、ゲッタリング熱処理後における赤外吸収ピークの半
値幅を測定することにより、簡便かつ定量的にシリコン
基板のゲッタリング能力を評価することができる。しか
も、シリコン基板に導入されたリチウムは孤立格子間型
酸素と結合するので、リチウムと孤立格子間型酸素とが
同時に振動し、大きな双極子モーメントを発生すること
により赤外線吸収スペクトルのピーク値が高くなる。従
って、高い感度でシリコン基板のゲッタリング能力を評
価することができる。
As described above, according to the present invention, since lithium is introduced into the silicon substrate, the acceptor impurity is compensated by the lithium, and the generation of carrier electrons from the acceptor impurity can be suppressed. Since the silicon substrate having a larger half-width of the infrared absorption peak after the gettering heat treatment tends to have higher gettering ability, the half-width of the infrared absorption peak after the gettering heat treatment is measured simply and quantitatively. The gettering ability of the silicon substrate can be evaluated. In addition, since lithium introduced into the silicon substrate bonds with isolated interstitial oxygen, the lithium and the isolated interstitial oxygen vibrate simultaneously, generating a large dipole moment, thereby increasing the peak value of the infrared absorption spectrum. Become. Therefore, the gettering ability of the silicon substrate can be evaluated with high sensitivity.

【0040】また、本発明によれば、互いに同様の工程
で製造された複数のシリコン基板の中から一のシリコン
基板を抜き出して、本実施形態によるシリコン基板の評
価方法を用いて評価し、評価結果が良好であった場合
に、評価で用いたシリコン基板を除くシリコン基板を用
いて半導体素子を形成すれば、高い歩留りで半導体装置
を製造することができる。
Further, according to the present invention, one silicon substrate is extracted from a plurality of silicon substrates manufactured in the same process and evaluated using the silicon substrate evaluation method according to the present embodiment. If the result is good, a semiconductor device can be manufactured with a high yield by forming a semiconductor element using a silicon substrate other than the silicon substrate used in the evaluation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】フーリエ変換型赤外分光系測定装置を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a Fourier transform infrared spectroscopy system measuring apparatus.

【図2】赤外線吸収スペクトルの具体例を示すグラフで
ある。
FIG. 2 is a graph showing a specific example of an infrared absorption spectrum.

【図3】シリコン基板中の孤立格子間型酸素の結合状態
を示す概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a bonding state of isolated interstitial oxygen in a silicon substrate.

【図4】シリコン基板の赤外線吸収スペクトルを示すグ
ラフである。
FIG. 4 is a graph showing an infrared absorption spectrum of a silicon substrate.

【図5】赤外吸収ピークの半値幅とシリコン基板のゲッ
タリング能力との関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the half width of an infrared absorption peak and the gettering ability of a silicon substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…シリコン基板 12…光源 14…赤外線 16…ビームスプリッタ 18…固定ミラー 20…可動ミラー 22…赤外線検出器 24…計算機 26…記録計 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Silicon substrate 12 ... Light source 14 ... Infrared 16 ... Beam splitter 18 ... Fixed mirror 20 ... Movable mirror 22 ... Infrared detector 24 ... Computer 26 ... Recorder

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1017cm-3以上のアクセプタ不純物と
1016cm-3以上の酸素とを含むシリコン基板にリチウ
ムを導入して前記シリコン基板中にリチウム−酸素複合
体を形成し、前記リチウム−酸素複合体に固有の赤外吸
収ピークの半値幅を測定することにより前記シリコン基
板のゲッタリング能力を評価することを特徴とするシリ
コン基板の評価方法。
1. A method according to claim 1, wherein lithium is introduced into a silicon substrate containing an acceptor impurity of 10 17 cm −3 or more and oxygen of 10 16 cm −3 or more to form a lithium-oxygen complex in the silicon substrate. -A method for evaluating a silicon substrate, wherein a gettering ability of the silicon substrate is evaluated by measuring a half width of an infrared absorption peak specific to the oxygen complex.
【請求項2】 請求項1記載のシリコン基板の評価方法
において、 波数域約1083±5cm-1における前記赤外吸収ピー
クの前記半値幅を測定することを特徴とするシリコン基
板の評価方法。
2. The method for evaluating a silicon substrate according to claim 1, wherein the half width of the infrared absorption peak in a wavenumber range of about 1083 ± 5 cm −1 is measured.
【請求項3】 請求項1又は2記載のシリコン基板の評
価方法において、 前記シリコン基板の温度を40K以下として前記赤外吸
収ピークの前記半値幅を測定することを特徴とするシリ
コン基板の評価方法。
3. The method for evaluating a silicon substrate according to claim 1, wherein the half-width of the infrared absorption peak is measured by setting the temperature of the silicon substrate to 40 K or less. .
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
シリコン基板の評価方法において、 前記シリコン基板を熱処理して前記シリコン基板中に酸
素析出物を生成し、熱処理後における前記シリコン基板
の前記赤外吸収ピークの前記半値幅が2.1cm-1以上
である場合に、前記シリコン基板を良品と判定すること
を特徴とするシリコン基板の評価方法。
4. The method for evaluating a silicon substrate according to claim 1, wherein the silicon substrate is heat-treated to generate an oxygen precipitate in the silicon substrate, and the silicon substrate after the heat treatment is formed. The method for evaluating a silicon substrate, wherein the silicon substrate is determined to be non-defective when the half width of the infrared absorption peak is 2.1 cm -1 or more.
【請求項5】 p形のシリコン基板を複数用意し、前記
複数のシリコン基板から一のシリコン基板を抜き出し
て、前記一のシリコン基板にリチウムを導入して前記一
のシリコン基板中の酸素に前記リチウムを結合し、前記
酸素と前記リチウムとの結合に対応した赤外線吸収スペ
クトルの半値幅を測定することにより前記一のシリコン
基板のゲッタリング能力を評価し、評価結果が良好であ
る場合に前記一のシリコン基板を除く他のシリコン基板
を用いて前記他のシリコン基板に半導体素子を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A method for preparing a plurality of p-type silicon substrates, extracting one silicon substrate from the plurality of silicon substrates, introducing lithium into the one silicon substrate, and converting oxygen into the one silicon substrate into oxygen. The gettering ability of the one silicon substrate was evaluated by binding lithium and measuring the half width of an infrared absorption spectrum corresponding to the bond between the oxygen and the lithium. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a semiconductor element on another silicon substrate by using another silicon substrate other than the silicon substrate.
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JP2019160874A (en) * 2018-03-08 2019-09-19 株式会社Sumco Gettering capability evaluation method for semiconductor wafer

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JP7043899B2 (en) 2018-03-08 2022-03-30 株式会社Sumco How to evaluate gettering ability of semiconductor wafers

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