JP2002516486A - 抵抗率測定用のエピタキシャルウエハの製造方法 - Google Patents
抵抗率測定用のエピタキシャルウエハの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、ｎ型エピタキシャル層またはｐ型エピタキシャル層をその表面に有するシリコンウエハの評価方法に関する。第１の実施形態において、酸化物層が、酸素の存在下でウエハを紫外光に曝すことによってｎ型エピタキシャルウエハの表面に形成される。次いで、ウエハは、エピタキシャル層の特性を評価するために容量−電圧測定に付される。第２の実施形態において、酸化物層が、不活性キャリアガスおよびフッ化水素酸蒸気を含むガス状混合物をウエハの表面に通すことによってｐ型エピタキシャルウエハの表面から溶解される。次いで、ウエハは、エピタキシャル層の特性を評価するために容量−電圧測定に付される。
Description
【０００１】 （技術分野） 本発明は、一般的には、分析用エピタキシャルウエハの製造方法に関する。よ
り詳細には、容量（キャパシタンス）−電圧測定が行われるｐ型エピタキシャル
半導体ウエハまたはｎ型エピタキシャル半導体ウエハの表面を製造する方法に関
する。
り詳細には、容量（キャパシタンス）−電圧測定が行われるｐ型エピタキシャル
半導体ウエハまたはｎ型エピタキシャル半導体ウエハの表面を製造する方法に関
する。
【０００２】 （背景技術） 集積回路の製造に適する半導体ウエハは、単結晶のシリコンインゴットから薄
いウエハを切断することによって製造される。切断後、ウエハはラッピング処理
が施され、やや均一な厚さにされる。次いで、ウエハは、キズを除くためにエッ
チングされ、滑らかな表面にされる。従来のウエハ形成処理における最終工程は
、大きな反射能の無キズ表面がウエハの少なくとも一方の面に作製される研磨工
程である。電気的デバイスの製造が行われるのはこの研磨された面に対してであ
る。
いウエハを切断することによって製造される。切断後、ウエハはラッピング処理
が施され、やや均一な厚さにされる。次いで、ウエハは、キズを除くためにエッ
チングされ、滑らかな表面にされる。従来のウエハ形成処理における最終工程は
、大きな反射能の無キズ表面がウエハの少なくとも一方の面に作製される研磨工
程である。電気的デバイスの製造が行われるのはこの研磨された面に対してであ
る。
【０００３】 シリコンウエハから製造される電気的デバイスの性能は、エピタキシャル蒸着
によって高めることができる。エピタキシャル蒸着は、結晶基板上に薄い結晶層
を成長させるプロセスである。例えば、少量のドープ処理が行われたシリコンエ
ピタキシャル層を、大量のドープ処理が行われたシリコン基板ウエハの上に成長
させることができる。そのような構造によって、大きなデバイス処理速度が適度
な電流で可能になる。エピタキシの他の利点には、ドーパント濃度プロフィルの
正確な制御および不純物を含まないことが含まれる。
によって高めることができる。エピタキシャル蒸着は、結晶基板上に薄い結晶層
を成長させるプロセスである。例えば、少量のドープ処理が行われたシリコンエ
ピタキシャル層を、大量のドープ処理が行われたシリコン基板ウエハの上に成長
させることができる。そのような構造によって、大きなデバイス処理速度が適度
な電流で可能になる。エピタキシの他の利点には、ドーパント濃度プロフィルの
正確な制御および不純物を含まないことが含まれる。
【０００４】 エピタキシャル層は、基板ウエハをエピタキシャル反応装置に入れ、次いで、
水素などのキャリアガスによって、ＳｉＣｌ4、ＳｉＨＣｌ3またはＳｉＨ2Ｃｌ2 を含む多数のシリコン系化合物の１つをその反応装置に導入することによって蒸
着される。所望する操作条件が一旦達成されると、シリコンの蒸着が、塩化水素
酸および純粋なシリコンを生成させるシリコン系化合物と水素キャリアガスとの
反応の結果として生じる。生成したシリコンが、次いで、基板のウエハ表面に蒸
着される。蒸着は、所望する厚さのエピタキシャル層が成長するまで続けること
ができる。
水素などのキャリアガスによって、ＳｉＣｌ4、ＳｉＨＣｌ3またはＳｉＨ2Ｃｌ2 を含む多数のシリコン系化合物の１つをその反応装置に導入することによって蒸
着される。所望する操作条件が一旦達成されると、シリコンの蒸着が、塩化水素
酸および純粋なシリコンを生成させるシリコン系化合物と水素キャリアガスとの
反応の結果として生じる。生成したシリコンが、次いで、基板のウエハ表面に蒸
着される。蒸着は、所望する厚さのエピタキシャル層が成長するまで続けること
ができる。
【０００５】 エピタキシャル層の蒸着が完了した後、典型的には、ウエハのいくつかの特性
が、ウエハの目的とするデバイス領域あるいはその付近で評価される。ドーパン
ト濃度プロフィル、抵抗率、スロープ、フラット域などのエピタキシャル層の特
性は層の品質を示すものである。エピタキシャル層のこれらの特性は、最も一般
的には、ショットキーダイオードを最初に調製することを含む容量（キャパシタ
ンス）−電圧（「ＣＶ」）技術によって測定される。
が、ウエハの目的とするデバイス領域あるいはその付近で評価される。ドーパン
ト濃度プロフィル、抵抗率、スロープ、フラット域などのエピタキシャル層の特
性は層の品質を示すものである。エピタキシャル層のこれらの特性は、最も一般
的には、ショットキーダイオードを最初に調製することを含む容量（キャパシタ
ンス）−電圧（「ＣＶ」）技術によって測定される。
【０００６】 ショットキーダイオードの調製には、試験される材料の表面との２つの接触に
よって電気回路を形成することが含まれる。典型的には、ショットキーダイオー
ドは、シリコンウエハを、エピタキシャル層面で液体水銀カラムと接触させるこ
と、および非エピタキシャル面でスチールプレートなどの金属プレートと接触さ
せることを含む。このような接触は、「フロントサイドダウン」法（例えば、Ｍ
ＳＩから市販されているＭＳＩ装置を参照のこと）および「バックサイドダウン
」法（例えば、Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔから市販され
ているＳＳＭ装置を参照のこと）を含む従来の装置類および方法を使用して形成
させることができる。
よって電気回路を形成することが含まれる。典型的には、ショットキーダイオー
ドは、シリコンウエハを、エピタキシャル層面で液体水銀カラムと接触させるこ
と、および非エピタキシャル面でスチールプレートなどの金属プレートと接触さ
せることを含む。このような接触は、「フロントサイドダウン」法（例えば、Ｍ
ＳＩから市販されているＭＳＩ装置を参照のこと）および「バックサイドダウン
」法（例えば、Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔから市販され
ているＳＳＭ装置を参照のこと）を含む従来の装置類および方法を使用して形成
させることができる。
【０００７】 容量（キャパシタンス）−電圧測定は、ウエハ表面に対する印加電位を連続的
に変化させることによって行われる。経験により、試験されるウエハの表面状態
は、ＣＶ測定に使用されるショットキーダイオードの性質に大きく影響し得るこ
とが明らかにされている。この影響は、主として、ウエハに存在するキャリアの
大多数が、ダイオードの水銀−シリコン界面で形成された接合部を介して流れ得
ること、すなわちそのような接合物を通って移動し得るという事実のためである
。その結果、測定の信頼性が損なわれ得る。このような移動が生じないようにす
るために、接合部は整流状態で維持されなければならない。典型的には、この整
流状態は、この分野で汎用される手段でウエハ表面を化学処理することによって
達成される（例えば、ＡＳＴＭ勧告Ｆ１３９２を参照のこと）。
に変化させることによって行われる。経験により、試験されるウエハの表面状態
は、ＣＶ測定に使用されるショットキーダイオードの性質に大きく影響し得るこ
とが明らかにされている。この影響は、主として、ウエハに存在するキャリアの
大多数が、ダイオードの水銀−シリコン界面で形成された接合部を介して流れ得
ること、すなわちそのような接合物を通って移動し得るという事実のためである
。その結果、測定の信頼性が損なわれ得る。このような移動が生じないようにす
るために、接合部は整流状態で維持されなければならない。典型的には、この整
流状態は、この分野で汎用される手段でウエハ表面を化学処理することによって
達成される（例えば、ＡＳＴＭ勧告Ｆ１３９２を参照のこと）。
【０００８】 用いられる化学的な処理方法は、試験されるウエハのタイプに依存する。例え
ば、ｎ型ウエハの場合、化学的処理は、典型的には、薄い酸化物層をウエハ表面
に形成または成長させることを含む。酸化物層の成長は、典型的には、硝酸、熱
過酸化水素またはオゾン化水などの酸化剤を含有する溶液にウエハを数分間浸す
ことによって達成される。次いで、ウエハは脱イオン水で約１０分間洗浄され、
窒素雰囲気中で遠心乾燥される。
ば、ｎ型ウエハの場合、化学的処理は、典型的には、薄い酸化物層をウエハ表面
に形成または成長させることを含む。酸化物層の成長は、典型的には、硝酸、熱
過酸化水素またはオゾン化水などの酸化剤を含有する溶液にウエハを数分間浸す
ことによって達成される。次いで、ウエハは脱イオン水で約１０分間洗浄され、
窒素雰囲気中で遠心乾燥される。
【０００９】 ｐ型ウエハの場合、化学的処理は、典型的には、ウエハを濃ＨＦ溶液で約３０
秒間処理すること、あるいはウエハを希ＨＦ溶液（例えば、１０部の水に対して
１部のＨＦの溶液など）で約５分間処理することのいずれかを含む。次いで、ウ
エハは脱イオン水で約１０分間洗浄され、窒素雰囲気中で遠心乾燥される。
秒間処理すること、あるいはウエハを希ＨＦ溶液（例えば、１０部の水に対して
１部のＨＦの溶液など）で約５分間処理することのいずれかを含む。次いで、ウ
エハは脱イオン水で約１０分間洗浄され、窒素雰囲気中で遠心乾燥される。
【００１０】 ｎ型またはｐ型のエピタキシャルウエハの表面を調製するこれらの現行方法は
、多数の理由のために問題的である。第１に、強い酸性溶液の使用は、製造環境
の安全を脅かす原因となり、かつそのような溶液を加熱することから生じる蒸気
は周りの機器類に対して有害である。第２に、これらの方法は、主として、さら
なる処理が行われ得る前にウエハの乾燥を必要とする「湿式装置」方法であると
いう事実により時間がかかるために処理量が低い。第３に、高価な機器類が、こ
の種の溶液を取り扱うために、そして適切な表面を調製するために必要である。
最後に、ｐ型ウエハを調製する場合には、処理費用を著しく増大させる大量のフ
ッ化水素酸が消費される。
、多数の理由のために問題的である。第１に、強い酸性溶液の使用は、製造環境
の安全を脅かす原因となり、かつそのような溶液を加熱することから生じる蒸気
は周りの機器類に対して有害である。第２に、これらの方法は、主として、さら
なる処理が行われ得る前にウエハの乾燥を必要とする「湿式装置」方法であると
いう事実により時間がかかるために処理量が低い。第３に、高価な機器類が、こ
の種の溶液を取り扱うために、そして適切な表面を調製するために必要である。
最後に、ｐ型ウエハを調製する場合には、処理費用を著しく増大させる大量のフ
ッ化水素酸が消費される。
【００１１】 上記を考慮して、正確で一貫したＣＶ測定値を得ることができるように、ｎ型
ウエハまたはｐ型ウエハの表面が調製される効率的で費用のかからない方法が依
然として求められている。エピタキシャル反応装置の性能を連続的な様式で正確
かつ効率的にモニターできることは、エピタキシャルウエハの製造にとって特に
重要である。なぜなら、製造されているウエハが許容できないほどのドーパント
濃度プロフィルを有する場合、エピタキシャル反応装置は、そのような許容でき
ないウエハがさらに製造されないように調節され得るからである。
ウエハまたはｐ型ウエハの表面が調製される効率的で費用のかからない方法が依
然として求められている。エピタキシャル反応装置の性能を連続的な様式で正確
かつ効率的にモニターできることは、エピタキシャルウエハの製造にとって特に
重要である。なぜなら、製造されているウエハが許容できないほどのドーパント
濃度プロフィルを有する場合、エピタキシャル反応装置は、そのような許容でき
ないウエハがさらに製造されないように調節され得るからである。
【００１２】 （発明の概要） 従って、本発明の目的には下記が含まれる：ｎ型エピタキシャル層またはｐ型
エピタキシャル層をその表面に有するシリコンウエハの特性を評価するための改
善された方法を提供すること；評価されるウエハ表面が濡らされないそのような
方法を提供すること；および増大した安全性、効率性および費用効果を可能にす
る、容量−電圧測定に必要なｎ型エピタキシャルウエハまたはｐ型エピタキシャ
ルウエハを製造する方法を提供すること。
エピタキシャル層をその表面に有するシリコンウエハの特性を評価するための改
善された方法を提供すること；評価されるウエハ表面が濡らされないそのような
方法を提供すること；および増大した安全性、効率性および費用効果を可能にす
る、容量−電圧測定に必要なｎ型エピタキシャルウエハまたはｐ型エピタキシャ
ルウエハを製造する方法を提供すること。
【００１３】 従って、簡単に記載すると、本発明は、ｎ型エピタキシャル層またはｐ型エピ
タキシャル層をその表面に有するシリコンウエハの評価方法に関する。第１の実
施形態において、酸化物層が、酸素の存在下でウエハを紫外光に曝すことによっ
てｎ型エピタキシャルウエハの表面に形成される。次いで、ウエハは、エピタキ
シャル層の特性を評価するために容量（キャパシタンス）−電圧測定に付される
。
タキシャル層をその表面に有するシリコンウエハの評価方法に関する。第１の実
施形態において、酸化物層が、酸素の存在下でウエハを紫外光に曝すことによっ
てｎ型エピタキシャルウエハの表面に形成される。次いで、ウエハは、エピタキ
シャル層の特性を評価するために容量（キャパシタンス）−電圧測定に付される
。
【００１４】 本発明はさらに、ｎ型のエピタキシャル層をその表面に有するシリコンウエハ
の表面特性の評価方法に関する。オゾンおよび原子状酸素が、酸素含有雰囲気に
紫外光を照射することによって生じる。この場合、紫外光は約１８５ｎｍおよび
約２５４ｎｍの波長を有する。ｎ型エピタキシャルウエハは、シリコンの酸化物
層をウエハの表面に形成させるためにこのオゾンおよび原子状酸素に曝される。
次いで、ウエハは、エピタキシャル層の特性を評価するために容量−電圧測定に
付される。
の表面特性の評価方法に関する。オゾンおよび原子状酸素が、酸素含有雰囲気に
紫外光を照射することによって生じる。この場合、紫外光は約１８５ｎｍおよび
約２５４ｎｍの波長を有する。ｎ型エピタキシャルウエハは、シリコンの酸化物
層をウエハの表面に形成させるためにこのオゾンおよび原子状酸素に曝される。
次いで、ウエハは、エピタキシャル層の特性を評価するために容量−電圧測定に
付される。
【００１５】 本発明はさらに、ｎ型エピタキシャル層をその表面に有するシリコンウエハの
表面特性の評価方法に関する。この方法は、酸素の存在下でウエハを紫外光に曝
すことによってシリコンの酸化物層をエピタキシャル層の上部に形成させること
を含む。この場合、紫外光は約１８５ｎｍおよび約２５４ｎｍの波長を有する。
次いで、表面の特性が、シリコン酸化物と水銀との第１の接触、および金属とウ
エハの非エピタキシャル面との第２の接触が形成されるショットキーダイオード
を製造することによって評価される。
表面特性の評価方法に関する。この方法は、酸素の存在下でウエハを紫外光に曝
すことによってシリコンの酸化物層をエピタキシャル層の上部に形成させること
を含む。この場合、紫外光は約１８５ｎｍおよび約２５４ｎｍの波長を有する。
次いで、表面の特性が、シリコン酸化物と水銀との第１の接触、および金属とウ
エハの非エピタキシャル面との第２の接触が形成されるショットキーダイオード
を製造することによって評価される。
【００１６】 本発明はなおさらに、第２の実施形態において、ｐ型エピタキシャル層をその
表面に有するシリコンウエハの評価方法に関する。この方法は、ウエハを処理チ
ャンバー内に置くことを含む。不活性なキャリアガスが、フッ化水素酸水溶液を
含有する酸トラップに吹き込まれ、キャリアガスがフッ化水素酸蒸気で富化され
、キャリアガスおよびフッ化水素酸を含むガス状混合物が得られる。ガス状混合
物は処理チャンバーに送られ、ウエハ表面と接触させられ、シリコンの酸化物層
を溶解する。次いで、ウエハは、エピタキシャル層を評価するために容量−電圧
測定に付される。
表面に有するシリコンウエハの評価方法に関する。この方法は、ウエハを処理チ
ャンバー内に置くことを含む。不活性なキャリアガスが、フッ化水素酸水溶液を
含有する酸トラップに吹き込まれ、キャリアガスがフッ化水素酸蒸気で富化され
、キャリアガスおよびフッ化水素酸を含むガス状混合物が得られる。ガス状混合
物は処理チャンバーに送られ、ウエハ表面と接触させられ、シリコンの酸化物層
を溶解する。次いで、ウエハは、エピタキシャル層を評価するために容量−電圧
測定に付される。
【００１７】 本発明の他の目的および特徴は、本発明中下記において一部は明らかであり、
一部が指摘されている。
一部が指摘されている。
【００１８】 （発明の詳細） 本発明の方法により、ｎ型およびｐ型のエピタキシャル単結晶シリコンウエハ
が、容量−電圧（ＣＶ）測定によるエピタキシャル層の特性評価のために製造さ
れる。本明細書中で使用されている用語「ｐ型」は、ホール（正孔）が優勢なキ
ャリアである半導体を示すことが理解され得る。同様に、用語「ｎ型」は、電子
が優勢なキャリアである半導体を表すことが理解され得る。
が、容量−電圧（ＣＶ）測定によるエピタキシャル層の特性評価のために製造さ
れる。本明細書中で使用されている用語「ｐ型」は、ホール（正孔）が優勢なキ
ャリアである半導体を示すことが理解され得る。同様に、用語「ｎ型」は、電子
が優勢なキャリアである半導体を表すことが理解され得る。
【００１９】 エピタキシャル層の特性として、一般には、ドーパント濃度プロフィル、抵抗
率、スロープおよびフラット域が含まれる。これらはすべて、層の品質を示すも
のである。エピタキシャル層のこれらの特性は、最も一般的には、ショットキー
ダイオードが調製される容量−電圧（「ＣＶ」）技術によって測定される。本発
明の第１の実施形態において、ｎ型エピタキシャルウエハは、酸化物層をウエハ
の表面に成長させることによって評価のために調製される。本発明の第２の実施
形態において、ｐ型エピタキシャルウエハは、酸化物層をウエハ表面から溶解す
ることによって評価のために製造される。
率、スロープおよびフラット域が含まれる。これらはすべて、層の品質を示すも
のである。エピタキシャル層のこれらの特性は、最も一般的には、ショットキー
ダイオードが調製される容量−電圧（「ＣＶ」）技術によって測定される。本発
明の第１の実施形態において、ｎ型エピタキシャルウエハは、酸化物層をウエハ
の表面に成長させることによって評価のために調製される。本発明の第２の実施
形態において、ｐ型エピタキシャルウエハは、酸化物層をウエハ表面から溶解す
ることによって評価のために製造される。
【００２０】 第１の実施形態において、ｎ型エピタキシャルウエハは、ウエハを酸素含有雰
囲気下で紫外（ＵＶ）光に曝してウエハの表面を酸化することによって容量−電
圧（ＣＶ）測定のために製造される。何らかの特定の理論にとらわれるものでは
ないが、ＵＶ光に曝されたとき、酸素（Ｏ2）は、約１８５ｎｍの波長のＵＶ光
を吸収することによって、オゾン（Ｏ3）および原子状酸素（Ｏ）が生じるよう
に反応すると考えらる。オゾンが一旦生成すると、オゾンは、約２５４ｎｍの波
長のＵＶ光を吸収することによってさらなる分解を受け、さらなる原子状酸素を
生成し得る。生成した原子状酸素は、特に強い酸化剤として作用する。原子状酸
素およびオゾンはともに、ウエハの表面でシリコンと反応して、酸化物層を形成
し得る。
囲気下で紫外（ＵＶ）光に曝してウエハの表面を酸化することによって容量−電
圧（ＣＶ）測定のために製造される。何らかの特定の理論にとらわれるものでは
ないが、ＵＶ光に曝されたとき、酸素（Ｏ2）は、約１８５ｎｍの波長のＵＶ光
を吸収することによって、オゾン（Ｏ3）および原子状酸素（Ｏ）が生じるよう
に反応すると考えらる。オゾンが一旦生成すると、オゾンは、約２５４ｎｍの波
長のＵＶ光を吸収することによってさらなる分解を受け、さらなる原子状酸素を
生成し得る。生成した原子状酸素は、特に強い酸化剤として作用する。原子状酸
素およびオゾンはともに、ウエハの表面でシリコンと反応して、酸化物層を形成
し得る。
【００２１】 酸化物層がｎ型ウエハの表面で形成される速度は、少なくとも部分的には、ウ
エハ表面とＵＶ源との距離の関数であり、速度は距離の減少とともに増大する。
何らかの特定の理論にとらわれるものではないが、これは、主として、原子状酸
素またはオゾンと比較して、はるかにより大きな反応性を有する酸素ラジカルが
最初に生成するためであると考えられる。ＵＶ源とウエハ表面との距離が最少で
ある場合、ラジカルの電子は、オゾンを形成するように反応するか、またはより
低いエネルギーレベルに緩和して原子状酸素を形成することとは対照的に、ウエ
ハ表面と反応するのに十分な時間、励起されたエネルギーレベルに留まり得る。
その結果、ウエハの表面は、典型的には、ＵＶ源からの距離が約１ｍｍ〜約１０
ｍｍの範囲に置かれ、好ましくは約２ｍｍ〜約５ｍｍの範囲に置かれる。
エハ表面とＵＶ源との距離の関数であり、速度は距離の減少とともに増大する。
何らかの特定の理論にとらわれるものではないが、これは、主として、原子状酸
素またはオゾンと比較して、はるかにより大きな反応性を有する酸素ラジカルが
最初に生成するためであると考えられる。ＵＶ源とウエハ表面との距離が最少で
ある場合、ラジカルの電子は、オゾンを形成するように反応するか、またはより
低いエネルギーレベルに緩和して原子状酸素を形成することとは対照的に、ウエ
ハ表面と反応するのに十分な時間、励起されたエネルギーレベルに留まり得る。
その結果、ウエハの表面は、典型的には、ＵＶ源からの距離が約１ｍｍ〜約１０
ｍｍの範囲に置かれ、好ましくは約２ｍｍ〜約５ｍｍの範囲に置かれる。
【００２２】 記載されているように、原子状酸素は、シリコンウエハに対する特に良好な酸
化剤である。その結果、ＵＶ源は、典型的には、原子状酸素の生成が最も大きく
なる割合で必要な波長の光を放出するように調節される。従って、典型的には、
ＵＶ源は、そのＵＶエネルギーの約５０％を約１８５ｎｍで放出し、そのＵＶエ
ネルギーの約５０％を約２５４ｎｍで放出する。しかし、好ましくは、放出され
るＵＶエネルギーの約６５％は約１８５ｎｍの波長にあり、放出されるＵＶエネ
ルギーの約３５％は約２５４ｎｍの波長にある。
化剤である。その結果、ＵＶ源は、典型的には、原子状酸素の生成が最も大きく
なる割合で必要な波長の光を放出するように調節される。従って、典型的には、
ＵＶ源は、そのＵＶエネルギーの約５０％を約１８５ｎｍで放出し、そのＵＶエ
ネルギーの約５０％を約２５４ｎｍで放出する。しかし、好ましくは、放出され
るＵＶエネルギーの約６５％は約１８５ｎｍの波長にあり、放出されるＵＶエネ
ルギーの約３５％は約２５４ｎｍの波長にある。
【００２３】 酸素含有雰囲気にＵＶ照射されたとき、ｎ型エピタキシャルウエハは、典型的
には、生成した原子状酸素およびオゾンに約３０秒間〜約６０秒間曝される。し
かし、好ましくは、ウエハは、正確で一貫したＣＶ測定値を得るために妥当な酸
化物層が得られるのに十分な時間だけ曝される。この点に関して、ウエハは、は
るかにより長い時間にわたって曝され得ることに留意しなければならない。しか
し、より長時間にわたって曝すことは不必要であると考えられ、プロセスの処理
量を低下させるように作用し得るにすぎない。
には、生成した原子状酸素およびオゾンに約３０秒間〜約６０秒間曝される。し
かし、好ましくは、ウエハは、正確で一貫したＣＶ測定値を得るために妥当な酸
化物層が得られるのに十分な時間だけ曝される。この点に関して、ウエハは、は
るかにより長い時間にわたって曝され得ることに留意しなければならない。しか
し、より長時間にわたって曝すことは不必要であると考えられ、プロセスの処理
量を低下させるように作用し得るにすぎない。
【００２４】 必要な波長のＵＶ光をウエハの表面全体に均一に放出し得るこの分野で汎用さ
れるＵＶ源はどれも、本発明に使用することができる。しかし、好ましくは、約
２０，０００マイクロワット／ｃｍ2の出力を有する低圧水銀蒸気ランプが使用
される（Ｊｅｌｉｇｈｔ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．から市販されている）。
れるＵＶ源はどれも、本発明に使用することができる。しかし、好ましくは、約
２０，０００マイクロワット／ｃｍ2の出力を有する低圧水銀蒸気ランプが使用
される（Ｊｅｌｉｇｈｔ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．から市販されている）。
【００２５】 本発明の方法は、酸素含有雰囲気のＵＶ照射による妥当な酸化物層の形成が可
能な任意の温度で実施することができる。しかし、好ましくは、本発明の方法は
約２０℃〜約２５℃の範囲の室温で実施される。
能な任意の温度で実施することができる。しかし、好ましくは、本発明の方法は
約２０℃〜約２５℃の範囲の室温で実施される。
【００２６】 好ましくは、本発明の第１の実施形態は、Ｊｅｌｉｇｈｔ Ｃｏｍｐａｎｙ，
Ｉｎｃ．（所在地：Ｉｒｖｉｎｅ、ＣＡ：モデル番号１４４Ａ）から市販されて
いる紫外線酸化装置（「ＵＶＯ」装置）を使用して実施される。このＵＶＯ装置
は、ｎ型シリコンウエハの表面に酸化物層を形成させるために、一般にほとんど
変更することなく使用でき、そしてこの第１の実施形態に有利な多数の特徴を提
供するために好ましい。例えば、１つが最初のウエハ入口にあり、もう１つがＵ
Ｖ照射チャンバーにある２つのインターロックは、ウエハの処理中に作業者がＵ
Ｖエネルギーに曝されないように作用する。さらに、この装置は空気をプロセス
ガスとして使用し、従って、操作に必要な設備は電源および排気装置だけである
。排気装置によって、ウエハを取り出す前に、オゾンを反応チャンバーから排気
することができる。最後に、この装置は、典型的には、１枚のウエハのみを処理
するために構成されているが、処理量は、装置が一度に多数のウエハを処理でき
るように変更が施された従来の方法を使用して大きくすることができる。
Ｉｎｃ．（所在地：Ｉｒｖｉｎｅ、ＣＡ：モデル番号１４４Ａ）から市販されて
いる紫外線酸化装置（「ＵＶＯ」装置）を使用して実施される。このＵＶＯ装置
は、ｎ型シリコンウエハの表面に酸化物層を形成させるために、一般にほとんど
変更することなく使用でき、そしてこの第１の実施形態に有利な多数の特徴を提
供するために好ましい。例えば、１つが最初のウエハ入口にあり、もう１つがＵ
Ｖ照射チャンバーにある２つのインターロックは、ウエハの処理中に作業者がＵ
Ｖエネルギーに曝されないように作用する。さらに、この装置は空気をプロセス
ガスとして使用し、従って、操作に必要な設備は電源および排気装置だけである
。排気装置によって、ウエハを取り出す前に、オゾンを反応チャンバーから排気
することができる。最後に、この装置は、典型的には、１枚のウエハのみを処理
するために構成されているが、処理量は、装置が一度に多数のウエハを処理でき
るように変更が施された従来の方法を使用して大きくすることができる。
【００２７】 本発明の第２の実施形態において、容量−電圧（ＣＶ）測定されるｐ型エピタ
キシャルウエハの製造が、フッ化水素酸（ＨＦ）蒸気が富化されたキャリアガス
にウエハを曝すことにより酸化物層をウエハの表面から溶解することによって行
われる。この点に関して、理論的には、酸化物層は、ｐ型ウエハをエピタキシャ
ル反応装置から出した後にはｐ型ウエハの表面に存在していないことに留意しな
ければならない。しかし、ｐ型ウエハが直ちにＣＶ測定に付されない場合、自然
の酸化物層が形成され得る（すなわち、エピタキシャルチャンバーから出された
後、ウエハが空気中に存在する酸素に曝されただけの結果として形成される酸化
物層）。さらに、反応装置から取り出された直後にウエハが試験された場合でさ
え、ウエハの特性の一部またはすべてを測定できないことがあることが見出され
ている。このような状況のもとでは、本発明によるウエハの処理は、ＣＶ測定の
正確度および信頼性を改善するために好ましい。
キシャルウエハの製造が、フッ化水素酸（ＨＦ）蒸気が富化されたキャリアガス
にウエハを曝すことにより酸化物層をウエハの表面から溶解することによって行
われる。この点に関して、理論的には、酸化物層は、ｐ型ウエハをエピタキシャ
ル反応装置から出した後にはｐ型ウエハの表面に存在していないことに留意しな
ければならない。しかし、ｐ型ウエハが直ちにＣＶ測定に付されない場合、自然
の酸化物層が形成され得る（すなわち、エピタキシャルチャンバーから出された
後、ウエハが空気中に存在する酸素に曝されただけの結果として形成される酸化
物層）。さらに、反応装置から取り出された直後にウエハが試験された場合でさ
え、ウエハの特性の一部またはすべてを測定できないことがあることが見出され
ている。このような状況のもとでは、本発明によるウエハの処理は、ＣＶ測定の
正確度および信頼性を改善するために好ましい。
【００２８】 この第２の実施形態により、ｐ型エピタキシャルウエハは、制御された環境を
有し、かつＨＦ蒸気に曝されるのに適した材料から作製された処理チャンバー内
に置かれる。好ましくは、チャンバーは、存在し得る何らかの酸化剤を除くため
に、窒素などの不活性な非酸化性ガスで最初にパージされる。典型的には、チャ
ンバーは、流速が約５０〜約１５０標準立方フィート／時間（ＳＣＦＨ）の範囲
で窒素ガスを使用してパージされる。好ましくは、流速は約９０ＳＣＦＨ〜約１
１０ＳＣＦＨの範囲にある。窒素のパージ時間は、チャンバーの大きさ、パージ
される立方フィート数によって変化し得る。典型的には、パージは約５秒間〜約
１０秒間続けられる。しかし、好ましくは、パージは、存在する何らかの酸化剤
および他の不純物を除くために十分な時間にわたって行われるだけである。
有し、かつＨＦ蒸気に曝されるのに適した材料から作製された処理チャンバー内
に置かれる。好ましくは、チャンバーは、存在し得る何らかの酸化剤を除くため
に、窒素などの不活性な非酸化性ガスで最初にパージされる。典型的には、チャ
ンバーは、流速が約５０〜約１５０標準立方フィート／時間（ＳＣＦＨ）の範囲
で窒素ガスを使用してパージされる。好ましくは、流速は約９０ＳＣＦＨ〜約１
１０ＳＣＦＨの範囲にある。窒素のパージ時間は、チャンバーの大きさ、パージ
される立方フィート数によって変化し得る。典型的には、パージは約５秒間〜約
１０秒間続けられる。しかし、好ましくは、パージは、存在する何らかの酸化剤
および他の不純物を除くために十分な時間にわたって行われるだけである。
【００２９】 キャリアガス、典型的には窒素は、ＨＦの水溶液を含有する酸トラップに窒素
を通すか、または「吹き込む」ことによってＨＦ蒸気が加えられる。ガスが酸性
溶液に吹き込まれると、ＨＦ蒸気がガス流に移動するので、ＨＦおよびキャリア
ガスを含むガス状混合物が得られる。こうして、ＨＦ蒸気がガスにより処理チャ
ンバー内に運ばれる。
を通すか、または「吹き込む」ことによってＨＦ蒸気が加えられる。ガスが酸性
溶液に吹き込まれると、ＨＦ蒸気がガス流に移動するので、ＨＦおよびキャリア
ガスを含むガス状混合物が得られる。こうして、ＨＦ蒸気がガスにより処理チャ
ンバー内に運ばれる。
【００３０】 典型的には、トラップを通過するキャリアガスの流速は約５０ＳＣＦＨ〜約１
５０ＳＣＦＨの範囲である。好ましくは、流速は約９０ＳＣＦＨ〜約１１０ＳＣ
ＦＨの範囲である。この点に関して、流速が大きくなりすぎると、ＨＦ蒸気が凝
縮することがあり、ＨＦの液滴が処置チャンバーの内部で生成し得ることに留意
しなければならない。これは、このような液滴がウエハの表面に接触する場合に
は装置ならびにプロセス全体に対して有害であり得る。従って、このようなこと
は避けなければならない。
５０ＳＣＦＨの範囲である。好ましくは、流速は約９０ＳＣＦＨ〜約１１０ＳＣ
ＦＨの範囲である。この点に関して、流速が大きくなりすぎると、ＨＦ蒸気が凝
縮することがあり、ＨＦの液滴が処置チャンバーの内部で生成し得ることに留意
しなければならない。これは、このような液滴がウエハの表面に接触する場合に
は装置ならびにプロセス全体に対して有害であり得る。従って、このようなこと
は避けなければならない。
【００３１】 酸性溶液は、典型的には、少なくとも４０重量％のＨＦ濃度を有する。好まし
くは、ＨＦ濃度は約４０重量％〜約５０重量％の範囲である。最も好ましくは、
ＨＦ濃度は、安全性の問題および装置設計および材料によって許容されるのと同
じほど高い濃度である。しかし、本発明の方法は、約４０重量％未満のＨＦ濃度
を有する溶液を使用しても問題なく実施できることに留意しなければならない。
しかし、溶液がより薄くなるほど、酸化物層がウエハ表面から溶解される速度は
低下し得る。従って、より長い曝露時間が必要とされ得る。さらに、溶液が非常
に薄くなり得ると、ＨＦ蒸気を効率よく得ることができない。
くは、ＨＦ濃度は約４０重量％〜約５０重量％の範囲である。最も好ましくは、
ＨＦ濃度は、安全性の問題および装置設計および材料によって許容されるのと同
じほど高い濃度である。しかし、本発明の方法は、約４０重量％未満のＨＦ濃度
を有する溶液を使用しても問題なく実施できることに留意しなければならない。
しかし、溶液がより薄くなるほど、酸化物層がウエハ表面から溶解される速度は
低下し得る。従って、より長い曝露時間が必要とされ得る。さらに、溶液が非常
に薄くなり得ると、ＨＦ蒸気を効率よく得ることができない。
【００３２】 ｐ型エピタキシャルウエハがＨＦ富化ガスに典型的に曝される時間は、使用さ
れているＨＦ溶液の濃度ならびに除去する酸化物層の厚さの両方の関数である。
典型的には、約４０重量％〜約５０重量％のＨＦ濃度を有する溶液、および厚さ
が約２オングストローム〜約５０オングストロームの範囲にある自然の酸化物層
の場合、曝露時間は約２０秒〜約２５秒である。しかし、溶液の濃度が濃くなる
に従って、あるいは薄くなるに従って、曝露時間は、それぞれ、短くすることが
でき、あるいは長くすることができる。さらに、ある所与濃度の溶液の場合、酸
化物層の厚さが大きくなるに従って、あるいは小さくなるに従って、曝露時間も
また、それぞれ、長くすることができ、あるいは短くすることができる。
れているＨＦ溶液の濃度ならびに除去する酸化物層の厚さの両方の関数である。
典型的には、約４０重量％〜約５０重量％のＨＦ濃度を有する溶液、および厚さ
が約２オングストローム〜約５０オングストロームの範囲にある自然の酸化物層
の場合、曝露時間は約２０秒〜約２５秒である。しかし、溶液の濃度が濃くなる
に従って、あるいは薄くなるに従って、曝露時間は、それぞれ、短くすることが
でき、あるいは長くすることができる。さらに、ある所与濃度の溶液の場合、酸
化物層の厚さが大きくなるに従って、あるいは小さくなるに従って、曝露時間も
また、それぞれ、長くすることができ、あるいは短くすることができる。
【００３３】 ＨＦ富化ガスが処理チャンバーに入り、ウエハ表面を通過した後、ガスは排気
管を通してチャンバーから排出され得る。ウエハが所望する長さの時間にわたっ
てガスに曝された場合、処理チャンバーは、好ましくは、不活性なキャリアガス
でパージされる。この最終的なパージ工程は、好ましくは約２０秒間〜約３０秒
間続き、残留しているかもしれないＨＦ蒸気または残留物に作業者が接触しない
ようにする安全上の予防処置として行われる。その結果、処理チャンバーの大き
さまたは容量が大きくなるほど、パージ時間もまた長くなり得ることに留意しな
ければならない。
管を通してチャンバーから排出され得る。ウエハが所望する長さの時間にわたっ
てガスに曝された場合、処理チャンバーは、好ましくは、不活性なキャリアガス
でパージされる。この最終的なパージ工程は、好ましくは約２０秒間〜約３０秒
間続き、残留しているかもしれないＨＦ蒸気または残留物に作業者が接触しない
ようにする安全上の予防処置として行われる。その結果、処理チャンバーの大き
さまたは容量が大きくなるほど、パージ時間もまた長くなり得ることに留意しな
ければならない。
【００３４】 曝露時間が長くなるほど、ＨＦ蒸気は「使い果たされ」得ることに留意しなけ
ればならない。すなわち、蒸気は、ウエハ表面の酸化物層との反応によって完全
に消費され得る。従って、好ましい実施形態において、ウエハが約２５秒間より
も長く曝され得る場合、処理チャンバーは、使い果たされたＨＦ蒸気を除くため
に短時間パージされる。このようにして、新鮮なＨＦ蒸気がチャンバーに導入さ
れ、増大したプロセス効率が得られる。この中間のパージは、好ましくは約１０
秒間続き、２５秒毎のＨＦ曝露の後に行われる。従って、ＨＦの曝露時間に依存
して、１回を越える中間のパージ工程が必要であり得る。例えば、ＨＦ処理が約
５０秒間続く場合、１回の中間のパージ工程が約２５秒後に行われ、そしてＨＦ
処理が終了したときに、最終のパージ工程が行われる。
ればならない。すなわち、蒸気は、ウエハ表面の酸化物層との反応によって完全
に消費され得る。従って、好ましい実施形態において、ウエハが約２５秒間より
も長く曝され得る場合、処理チャンバーは、使い果たされたＨＦ蒸気を除くため
に短時間パージされる。このようにして、新鮮なＨＦ蒸気がチャンバーに導入さ
れ、増大したプロセス効率が得られる。この中間のパージは、好ましくは約１０
秒間続き、２５秒毎のＨＦ曝露の後に行われる。従って、ＨＦの曝露時間に依存
して、１回を越える中間のパージ工程が必要であり得る。例えば、ＨＦ処理が約
５０秒間続く場合、１回の中間のパージ工程が約２５秒後に行われ、そしてＨＦ
処理が終了したときに、最終のパージ工程が行われる。
【００３５】 第２の実施形態の方法は、所望する場合には、ウエハの前面（すなわち、エピ
タキシャル面）のみが処理され得るという必要に応じて行われる処理を有するこ
とに留意しなければならない。この処理は、処理時間が少なくなるために、ウエ
ハが溶液に浸される従来の技術よりも好都合である。しかし、ウエハの一面のみ
が処理される場合、ＣＶ測定の「バックサイドダウン」法が好ましくは使用され
る。なぜなら、金属接触の大きさのために、この方法は、ウエハ裏面上の酸化物
層の存在に対してほとんど感受性を有しないからである。その結果、寄生容量お
よび直列抵抗などの問題はＣＶ測定に有害な影響を及ぼさない。
タキシャル面）のみが処理され得るという必要に応じて行われる処理を有するこ
とに留意しなければならない。この処理は、処理時間が少なくなるために、ウエ
ハが溶液に浸される従来の技術よりも好都合である。しかし、ウエハの一面のみ
が処理される場合、ＣＶ測定の「バックサイドダウン」法が好ましくは使用され
る。なぜなら、金属接触の大きさのために、この方法は、ウエハ裏面上の酸化物
層の存在に対してほとんど感受性を有しないからである。その結果、寄生容量お
よび直列抵抗などの問題はＣＶ測定に有害な影響を及ぼさない。
【００３６】 好ましくは、第２の実施形態の方法は、ＳＥＺ社（所在地：Ｖｉｌｌａｃｈ、
オーストリア）から市販されているＦＵＭＥＲドライＨＦ装置を使用して行われ
る。このＦＵＭＥＲは、ｐ型エピタキシャルウエハの表面から酸化物層を溶解す
るために、製造者によって規定された標準的な操作条件のもとで、一般にほとん
ど変更することなく使用できるからである。
オーストリア）から市販されているＦＵＭＥＲドライＨＦ装置を使用して行われ
る。このＦＵＭＥＲは、ｐ型エピタキシャルウエハの表面から酸化物層を溶解す
るために、製造者によって規定された標準的な操作条件のもとで、一般にほとん
ど変更することなく使用できるからである。
【００３７】 第２の実施形態の方法は、プロセスの処理量を大きくするために、同時に多数
のウエハに対して行うことができる。処理されるウエハの正確な数は、ウエハホ
ルダーおよび処理チャンバーのサイズ、ならびに処理されるウエハの直径の関数
である。
のウエハに対して行うことができる。処理されるウエハの正確な数は、ウエハホ
ルダーおよび処理チャンバーのサイズ、ならびに処理されるウエハの直径の関数
である。
【００３８】 抵抗率が約３オーム・ｃｍ未満のエピタキシャル層を有するｐ型エピタキシャ
ルウエハの場合、ｐ型ウエハはＵＶで約２秒間〜約５秒間処理され得ることに留
意しなければならない。これは、測定の正確性を増大させるために行われる。何
らかの理論にとらわれるものではないが、この薄い酸化物層は、ウエハの表面に
存在する有機残留物および他の汚染物を除くことにおいて有用であると考えられ
る。酸化物層が成長したとき、ウエハを本発明の第１の実施形態の方法に従って
処理することが好ましい。従って、好ましくは、ｐ型ウエハは、酸素含有雰囲気
の存在下でＵＶランプの下に置かれ、表面が、生成させて得られたオゾンおよび
原子状酸素に表面を約２秒間〜約５秒間曝すことによって酸化される。
ルウエハの場合、ｐ型ウエハはＵＶで約２秒間〜約５秒間処理され得ることに留
意しなければならない。これは、測定の正確性を増大させるために行われる。何
らかの理論にとらわれるものではないが、この薄い酸化物層は、ウエハの表面に
存在する有機残留物および他の汚染物を除くことにおいて有用であると考えられ
る。酸化物層が成長したとき、ウエハを本発明の第１の実施形態の方法に従って
処理することが好ましい。従って、好ましくは、ｐ型ウエハは、酸素含有雰囲気
の存在下でＵＶランプの下に置かれ、表面が、生成させて得られたオゾンおよび
原子状酸素に表面を約２秒間〜約５秒間曝すことによって酸化される。
【００３９】 第１の実施形態に従って製造されたウエハは、ウエハ表面上の酸化物層の存在
を明らかにする従来の手段で評価することができる。例えば、接触角の測定は、
酸化物層の存在を検出するために使用されることが多く、ウエハの酸素末端表面
は親水性であるという原理に基づいている。接触角の測定には、水滴がウエハ表
面と接触したときに水滴がもたらす角度を測定することが含まれる。酸化物層が
ウエハ表面で成長するに従って、表面は疎水性が小さくなり、従って接触角が減
少する。
を明らかにする従来の手段で評価することができる。例えば、接触角の測定は、
酸化物層の存在を検出するために使用されることが多く、ウエハの酸素末端表面
は親水性であるという原理に基づいている。接触角の測定には、水滴がウエハ表
面と接触したときに水滴がもたらす角度を測定することが含まれる。酸化物層が
ウエハ表面で成長するに従って、表面は疎水性が小さくなり、従って接触角が減
少する。
【００４０】 本発明の実施形態は、ショットキーダイオードが形成されたときに、接合部が
整流状態で維持され得るようにｎ型エピタキシャルウエハおよびｐ型エピタキシ
ャルウエハの表面を調製するための改善された方法が可能になることによって正
確なＣＶ測定が得られる手段を提供する。本発明は、ウエハ表面の調製を、従来
の湿式装置方法と比較して、より効率的な乾燥環境で行うことを可能にし、そし
てエピタキシャルウエハを製造して評価するために、より大きな費用効率の方法
をもたらす。下記の実施例において開示されているように、本発明に従って製造
されたウエハが、従来の「バックサイドダウン」および「フロントサイドダウン
」によるＣＶ測定法および装置（例えば、それぞれ、ＳＳＭ装置およびＭＳＩ装
置を参照のこと）を使用して評価され、標準的な「湿式装置」方法で製造された
ウエハの品質よりも一般に良好な品質であることが見出された。
整流状態で維持され得るようにｎ型エピタキシャルウエハおよびｐ型エピタキシ
ャルウエハの表面を調製するための改善された方法が可能になることによって正
確なＣＶ測定が得られる手段を提供する。本発明は、ウエハ表面の調製を、従来
の湿式装置方法と比較して、より効率的な乾燥環境で行うことを可能にし、そし
てエピタキシャルウエハを製造して評価するために、より大きな費用効率の方法
をもたらす。下記の実施例において開示されているように、本発明に従って製造
されたウエハが、従来の「バックサイドダウン」および「フロントサイドダウン
」によるＣＶ測定法および装置（例えば、それぞれ、ＳＳＭ装置およびＭＳＩ装
置を参照のこと）を使用して評価され、標準的な「湿式装置」方法で製造された
ウエハの品質よりも一般に良好な品質であることが見出された。
【００４１】 本発明は下記の実施例によって例示される。下記の実施例は、例示するためだ
けであり、本発明の範囲、または本発明が実施され得る方法を限定するものとし
てみなしてはならない。
けであり、本発明の範囲、または本発明が実施され得る方法を限定するものとし
てみなしてはならない。
【００４２】 実施例１ ｎ型エピタキシャルウエハのＵＶ酸化 本発明の第１の実施形態の方法を、それぞれが疎水性の表面を有する３組のｎ
型エピタキシャル単結晶シリコンウエハについて行った。それぞれの組を異なる
方法で調製した。すなわち、エピタキシャル層を、ウエハのそれぞれの組につい
て異なる方法で成長させた。第１組のｎ型エピタキシャルウエハを、Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ社のエピタキシャル反応装置を使用して調製した。第２
のウエハを、ＡＳＭ社のエピタキシャル反応装置を使用して調製した。最後に、
第３組のウエハを、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ社のエピタキシャル反応
装置を使用して調製したが、ウエハを反応装置から取り出した後、ウエハをフッ
化水素酸で処理して、存在する何らかの酸化物層を溶解し、表面の完全な水素末
端を確実にした（すなわち、ウエハの表面は何らの自然の酸化物層を有していな
かった）。
型エピタキシャル単結晶シリコンウエハについて行った。それぞれの組を異なる
方法で調製した。すなわち、エピタキシャル層を、ウエハのそれぞれの組につい
て異なる方法で成長させた。第１組のｎ型エピタキシャルウエハを、Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ社のエピタキシャル反応装置を使用して調製した。第２
のウエハを、ＡＳＭ社のエピタキシャル反応装置を使用して調製した。最後に、
第３組のウエハを、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ社のエピタキシャル反応
装置を使用して調製したが、ウエハを反応装置から取り出した後、ウエハをフッ
化水素酸で処理して、存在する何らかの酸化物層を溶解し、表面の完全な水素末
端を確実にした（すなわち、ウエハの表面は何らの自然の酸化物層を有していな
かった）。
【００４３】 従来のＵＶＯ装置（Ｊｅｌｉｇｈｔ Ｃｏｍｐａｎｙから販売。モデル番号１
４４Ａ）を使用して、各組のウエハを、ＵＶランプとウエハ表面との距離が約１
０ｍｍであるようにウエハホルダーに配置した。電力をＵＶＯ装置内のＵＶラン
プに供給して、波長が約１８５ｎｍおよび２５４ｎｍのＵＶ光を、それぞれ、６
５％および３５％の割合で発生させた。周囲の空気を酸素含有雰囲気として利用
した。
４４Ａ）を使用して、各組のウエハを、ＵＶランプとウエハ表面との距離が約１
０ｍｍであるようにウエハホルダーに配置した。電力をＵＶＯ装置内のＵＶラン
プに供給して、波長が約１８５ｎｍおよび２５４ｎｍのＵＶ光を、それぞれ、６
５％および３５％の割合で発生させた。周囲の空気を酸素含有雰囲気として利用
した。
【００４４】 酸化物層の形成を曝露時間の関数として調べるために、曝露時間を、それぞれ
の組においてウエハ１枚毎に増大させた。次いで、これらのウエハを、ウエハの
厚さの変化を評価するために楕円偏光計によって、そしてウエハ表面の親水性を
評価するために接触角によって分析した。次に図１を参照すると、接触角を曝露
時間の関数としてプロットしてある。図１から理解され得るように、接触角は、
曝露時間の増大とともに減少している。このことは、酸化物層が成長しているこ
とを示している。接触角について得られた各データ点は、各ウエハの表面におけ
る種々の位置で得られた９測定の結果を平均した後で求められたことに留意しな
ければならない。これは、結果がウエハの表面全体を代表し得ることを保証する
ために行われた。
の組においてウエハ１枚毎に増大させた。次いで、これらのウエハを、ウエハの
厚さの変化を評価するために楕円偏光計によって、そしてウエハ表面の親水性を
評価するために接触角によって分析した。次に図１を参照すると、接触角を曝露
時間の関数としてプロットしてある。図１から理解され得るように、接触角は、
曝露時間の増大とともに減少している。このことは、酸化物層が成長しているこ
とを示している。接触角について得られた各データ点は、各ウエハの表面におけ
る種々の位置で得られた９測定の結果を平均した後で求められたことに留意しな
ければならない。これは、結果がウエハの表面全体を代表し得ることを保証する
ために行われた。
【００４５】 既に述べたように、酸化物層がウエハの表面で形成されるに従って（すなわち
、表面がより親水性になるに従って）、接触角は減少する。上記のプロットから
理解され得るように、本発明の方法に曝されたウエハの接触角は、最初の６０秒
間の曝露で大きく減少した。
、表面がより親水性になるに従って）、接触角は減少する。上記のプロットから
理解され得るように、本発明の方法に曝されたウエハの接触角は、最初の６０秒
間の曝露で大きく減少した。
【００４６】 約３０秒の曝露後に得られた接触角は、従来の「湿式装置」方法を使用して得
られた接触角にほぼ等しいことに留意しなければならない。この点に関して、さ
らに、そのような湿式装置方法は、典型的には、そのような酸化物層を得るのに
３分以上かかり、次いでＣＶ測定が行われる得る前にウエハを洗浄して乾燥する
ためにさらなる時間が必要であることに留意しなければならない。従って、処理
時間は、本発明によって大きく減少する。
られた接触角にほぼ等しいことに留意しなければならない。この点に関して、さ
らに、そのような湿式装置方法は、典型的には、そのような酸化物層を得るのに
３分以上かかり、次いでＣＶ測定が行われる得る前にウエハを洗浄して乾燥する
ためにさらなる時間が必要であることに留意しなければならない。従って、処理
時間は、本発明によって大きく減少する。
【００４７】 実施例２ ＨＦ蒸気を使用する酸化物層の溶解 ｐ型エピタキシャルシリコンウエハを、ＳＥＺ社（所在地：Ｖｉｌｌａｃｈ、
オーストリア）から市販されているＦＵＭＥＲドライＨＦ装置内に配置した。処
理チャンバーを、最初に、約１００ＳＣＦＨの速度の窒素ガスで５秒間パージし
た。
オーストリア）から市販されているＦＵＭＥＲドライＨＦ装置内に配置した。処
理チャンバーを、最初に、約１００ＳＣＦＨの速度の窒素ガスで５秒間パージし
た。
【００４８】 次いで、窒素ガス流を、フッ化水素酸（ＨＦ）の濃度が約４０重量％の水溶液
に約１００ＳＣＦＨの流速で通した（すなわち、「吹き込んだ」）。窒素ガスは
ＨＦ蒸気で富化され、次いでこのＨＦ富化されたガス流は処理チャンバーに導か
れ、ウエハ表面を通過した。
に約１００ＳＣＦＨの流速で通した（すなわち、「吹き込んだ」）。窒素ガスは
ＨＦ蒸気で富化され、次いでこのＨＦ富化されたガス流は処理チャンバーに導か
れ、ウエハ表面を通過した。
【００４９】 ウエハはＨＦ富化ガスに約２０秒間曝され、その間、ＨＦ蒸気は、ウエハの表
面に存在する自然の酸化物層を溶解するように作用した。処理が完了した後、窒
素ガス流をチャンバーに約２０秒間通じて、残留するＨＦ蒸気をチャンバーから
パージした。
面に存在する自然の酸化物層を溶解するように作用した。処理が完了した後、窒
素ガス流をチャンバーに約２０秒間通じて、残留するＨＦ蒸気をチャンバーから
パージした。
【００５０】 ＳＤＩ社から市販されている従来のＳＰＶ機（モデル番号ＣＭＳ４０２０）の
表面電荷の選択肢を使用して、処理されたウエハの周波数分散およびバリア高さ
を測定して、標準的な「湿式装置」ＨＦ溶液方法で表面処理された別のｐ型エピ
タキシャルシリコンウエハと比較した。
表面電荷の選択肢を使用して、処理されたウエハの周波数分散およびバリア高さ
を測定して、標準的な「湿式装置」ＨＦ溶液方法で表面処理された別のｐ型エピ
タキシャルシリコンウエハと比較した。
【００５１】 周波数分散は、レーザーのチョッピング周波数を１０Ｈｚ〜４００００Ｈｚの
範囲で変化させたときの表面電荷を測定することによって得られる曲線である。
この曲線の形状は、ウエハ表面における汚染物の存在を評価するために使用され
、ウエハ表面のエピタキシャル層の品質を評価するためにも使用することができ
る。
範囲で変化させたときの表面電荷を測定することによって得られる曲線である。
この曲線の形状は、ウエハ表面における汚染物の存在を評価するために使用され
、ウエハ表面のエピタキシャル層の品質を評価するためにも使用することができ
る。
【００５２】 曲線は、典型的には２つの異なる部分または領域を含む。第１の部分は、通常
的には、中周波数範囲（すなわち、約１０Ｈｚ〜約５０Ｈｚの範囲）まで平坦で
あり、次いで減少し始める。第２の部分は、通常的には大きな傾きで減少する曲
線であり、その傾きは、曲線の後半部分（すなわち、約５００Ｈｚから始まる曲
線の部分）の場合よりも大きい。典型的には約５００Ｈｚ〜約５０００Ｈｚ以上
の範囲である曲線のこの後半部分に大きな傾きが存在することは、典型的には「
スロー状態」の存在と関連している。これは、ウエハの表面が許容され得ないこ
との指標である。
的には、中周波数範囲（すなわち、約１０Ｈｚ〜約５０Ｈｚの範囲）まで平坦で
あり、次いで減少し始める。第２の部分は、通常的には大きな傾きで減少する曲
線であり、その傾きは、曲線の後半部分（すなわち、約５００Ｈｚから始まる曲
線の部分）の場合よりも大きい。典型的には約５００Ｈｚ〜約５０００Ｈｚ以上
の範囲である曲線のこの後半部分に大きな傾きが存在することは、典型的には「
スロー状態」の存在と関連している。これは、ウエハの表面が許容され得ないこ
との指標である。
【００５３】 次に図２を参照すると、２枚の表面処理されたウエハならびにもう１枚（第３
）の未処理ウエハについて得られた周波数分散曲線が示されている。
）の未処理ウエハについて得られた周波数分散曲線が示されている。
【００５４】 これらの結果から、最初に、ＨＦ蒸気処理は湿式装置のＨＦ方法と類似してい
ることが理解され得る。しかし、湿式装置の方法で製造されたウエハは、本発明
の方法に付されたウエハと比較した場合、明らかに、曲線の後半部分（すなわち
、約２０００Ｈｚ〜約４００００Ｈｚの範囲の部分）ではるかにより大きな傾き
を有している。従って、本発明の方法で製造されたウエハの表面はより高品質で
ある。
ることが理解され得る。しかし、湿式装置の方法で製造されたウエハは、本発明
の方法に付されたウエハと比較した場合、明らかに、曲線の後半部分（すなわち
、約２０００Ｈｚ〜約４００００Ｈｚの範囲の部分）ではるかにより大きな傾き
を有している。従って、本発明の方法で製造されたウエハの表面はより高品質で
ある。
【００５５】 次に図３を参照すると、２枚の表面処理されたウエハが、ショットキーダイオ
ードの破壊電圧についてもまた繰り返し評価された。値が大きいほど、高品質の
整流接合部に対応すること、従って、ウエハ表面の品質が高いことに対応するこ
とがこの分野で知られている。
ードの破壊電圧についてもまた繰り返し評価された。値が大きいほど、高品質の
整流接合部に対応すること、従って、ウエハ表面の品質が高いことに対応するこ
とがこの分野で知られている。
【００５６】 図３から理解される得るように、ＨＦ蒸気を使用して処理されたウエハの破壊
電圧は、従来の湿式装置方法を使用して処理されたウエハの場合よりもひときわ
大きい。本発明の方法で処理されたウエハに対する測定は、従来的に処理された
ウエハに対する測定と比較した場合、著しくより大きな再現性を有していること
もまた理解され得る。
電圧は、従来の湿式装置方法を使用して処理されたウエハの場合よりもひときわ
大きい。本発明の方法で処理されたウエハに対する測定は、従来的に処理された
ウエハに対する測定と比較した場合、著しくより大きな再現性を有していること
もまた理解され得る。
【００５７】 上記より、本発明のいくつかの目的が達成されていることが理解される。様々
な変化が、本発明の範囲から逸脱することなく上記の方法において可能であるの
で、上記の説明に含まれるすべての事項は、例示として理解されるものであり、
限定の意味で理解されないものとする。
な変化が、本発明の範囲から逸脱することなく上記の方法において可能であるの
で、上記の説明に含まれるすべての事項は、例示として理解されるものであり、
限定の意味で理解されないものとする。
【図１】 図１は、実施例１に記載されているように、酸化物層を表面に成
長させた種々のｎ型エピタキシャルシリコンウエハについて接触角と処理時間と
の関係を示すグラフである。
長させた種々のｎ型エピタキシャルシリコンウエハについて接触角と処理時間と
の関係を示すグラフである。
【図２】 図２は、実施例２に記載されているように、３つの異なるｐ型エ
ピタキシャルシリコンウエハの周波数分散曲線を示す。
ピタキシャルシリコンウエハの周波数分散曲線を示す。
【図３】 図３は、実施例２に記載されているように、２つの異なるｐ型エ
ピタキシャルシリコンウエハについてショットキーダイオードの破壊電圧の結果
を示すグラフである。
ピタキシャルシリコンウエハについてショットキーダイオードの破壊電圧の結果
を示すグラフである。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年７月２７日（２０００．７．２７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
Claims (16)
- 【請求項１】 ｎ型エピタキシャル層をその表面に有するシリコンウエハの
評価方法であって、 ウエハを酸素含有雰囲気中で紫外光に曝すことによってウエハの表面を酸化す
ること；および 酸化されたウエハを、ｎ型エピタキシャル層を評価するために容量−電圧測定
に付すこと を含んでなる方法。 - 【請求項２】 オゾンおよび原子状酸素が、酸素含有雰囲気に紫外光が照射
されることによって生じる、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 紫外光は約１８５ｎｍ〜約２５４ｎｍの波長を有する、請求
項２に記載の方法。 - 【請求項４】 ウエハは、本質的には、抵抗率、ドーパント濃度、スロープ
およびフラット域からなる群から選択されるｎ型エピタキシャル層の特性を評価
するために容量−電圧測定に付される、請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 ウエハは、紫外光源から約２ｍｍ〜約５ｍｍのところにウエ
ハを配置することによってオゾンおよび原子状酸素に曝される、請求項１に記載
の方法。 - 【請求項６】 紫外光源は、そのエネルギーの約６５％を約１８５ｎｍで放
出し、かつそのエネルギーの約３５％を約２５４ｎｍで放出する、請求項１に記
載の方法。 - 【請求項７】 エピタキシャル面および非エピタキシャル面を有するｎ型エ
ピタキシャルシリコンウエハの表面特性を容量−電圧測定によって評価する方法
であって、 酸素の存在下でウエハを紫外光に曝すことによってウエハのエピタキシャル面
に酸化物層を形成させること；および 酸化物層と水銀カラムとの第１の接触を形成し、かつ金属とウエハの非エピタ
キシャル面との第２の接触を形成することによってショットキーダイオードを調
製すること を含んでなる方法。 - 【請求項８】 オゾンおよび原子状酸素が、酸素含有雰囲気に紫外光が照射
されることによって生じる、請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 ウエハは、本質的には、抵抗率、ドーパント濃度、スロープ
およびフラット域からなる群から選択されるｎ型エピタキシャル層の特性を評価
するために容量−電圧測定に付される、請求項７に記載の方法。 - 【請求項１０】 ウエハは、紫外光源から約２ｍｍ〜約５ｍｍのところにウ
エハを配置することによってオゾンおよび原子状酸素に曝される、請求項７に記
載の方法。 - 【請求項１１】 紫外光源は、そのエネルギーの約６５％を約１８５ｎｍで
放出し、かつそのエネルギーの約３５％を約２５４ｎｍで放出する、請求項７に
記載の方法。 - 【請求項１２】 ｐ型エピタキシャル層をその表面に有し、エピタキシャル
面および非エピタキシャル面を有するシリコンウエハの評価方法であって、 ウエハを処理チャンバー内に置くこと； フッ化水素酸水溶液を含有する酸トラップに不活性キャリアガスを吹き込み、
キャリアガスをフッ化水素酸蒸気で富化して、キャリアガスおよびフッ化水素酸
を含んでなるガス状混合物を得ること； ガス状混合物を処理チャンバーに送り、ウエハを混合物に曝し、フッ化水素酸
の作用により、ウエハのエピタキシャル表面に存在する酸化物層を溶解すること
；および 曝されたウエハを、ｐ型エピタキシャル層を評価するために容量−電圧測定に
付すこと を含んでなる方法。 - 【請求項１３】 ウエハは、本質的には、抵抗率、ドーパント濃度、スロー
プおよびフラット域からなる群から選択されるｐ型エピタキシャル層の特性を評
価するために容量−電圧測定に付される、請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 ウエハのエピタキシャル面の表面に存在する酸化物層のみ
が溶解される、請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１５】 ウエハは約２０秒間〜約３０秒間にわたってガス状混合物
に曝される、請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１６】 ｐ型エピタキシャルウエハは約３オーム・ｃｍ未満の抵抗
率を有し、酸化物層がウエハ表面から溶解された後、表面は再酸化され、その後
、ウエハは容量−電圧測定に付される、請求項１２に記載の方法。
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| US09/082,933 US6168961B1 (en) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | Process for the preparation of epitaxial wafers for resistivity measurements |
| US09/082,933 | 1998-05-21 | ||
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