JP2008218612A - Heat treatment temperature measuring method of semiconductor substrate - Google Patents

Heat treatment temperature measuring method of semiconductor substrate Download PDF

Info

Publication number
JP2008218612A
JP2008218612A JP2007052412A JP2007052412A JP2008218612A JP 2008218612 A JP2008218612 A JP 2008218612A JP 2007052412 A JP2007052412 A JP 2007052412A JP 2007052412 A JP2007052412 A JP 2007052412A JP 2008218612 A JP2008218612 A JP 2008218612A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat treatment
resistance
temperature
post
treatment temperature
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.)
Granted
Application number
JP2007052412A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5007582B2 (en
Inventor
Atsushi Tanida
篤志 谷田
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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 Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007052412A priority Critical patent/JP5007582B2/en
Publication of JP2008218612A publication Critical patent/JP2008218612A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5007582B2 publication Critical patent/JP5007582B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a versatile measuring method of heat treatment temperature capable of measuring in a wider temperature range. <P>SOLUTION: The method of measuring heat treatment temperature of a semiconductor substrate includes an impurity implanting process in which a dopant impurity is implanted into a surface part of a semiconductor substrate, a low resistive region formation process in which a low resistive region is formed at the surface part of the semiconductor substrate by heat treatment to the substrate, a crystal defect formation process in which an ion is implanted in the low resistive region to form a crystal defect therein so that the resistance of the low resistive region is increased, a heat treatment process in which, after the crystal defect formation process, the semiconductor substrate is put in a heat treatment device being held at a constant heat treatment temperature for a specified heat treatment period t1, a post-heat-treatment resistance measuring process in which post-heat-treatment resistance R1 of the low resistive region is measured after the heat treatment process, and a heat treatment temperature specifying process in which the heat treatment temperature in the heat treatment process is specified based on the relationship among heat treatment temperature, heat treatment period, and post-heat-treatment resistance, as well as the heat treatment period t1 and the post-heat-treatment resistance R1. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体基板の熱処理温度を測定する方法に関する。なお、本明細書において熱処理とは、半導体基板を常温以上の温度に加熱して保持することをいう。半導体基板に加工等(例えば、成膜、エッチング等)をする際に半導体基板を加熱して保持することも、熱処理に含まれる。   The present invention relates to a method for measuring a heat treatment temperature of a semiconductor substrate. Note that heat treatment in this specification refers to heating and holding a semiconductor substrate at a temperature equal to or higher than normal temperature. The heat treatment includes heating and holding the semiconductor substrate when processing the semiconductor substrate (for example, film formation, etching, etc.).

半導体装置の製造時には、種々の処理が半導体基板に施される。所望の特性の半導体装置を製造するためには、各処理を正確な条件で実施する必要がある。特に、各処理において半導体基板を保持する温度(以下では、熱処理温度という)は、製造する半導体装置の特性に大きく影響する。したがって、熱処理温度を正確に制御することが必要である。そのためには、熱処理時の半導体基板の実際の温度を正確に測定することが重要となる。   At the time of manufacturing a semiconductor device, various processes are performed on the semiconductor substrate. In order to manufacture a semiconductor device having desired characteristics, it is necessary to perform each process under accurate conditions. In particular, the temperature at which the semiconductor substrate is held in each process (hereinafter referred to as heat treatment temperature) greatly affects the characteristics of the semiconductor device to be manufactured. Therefore, it is necessary to accurately control the heat treatment temperature. For this purpose, it is important to accurately measure the actual temperature of the semiconductor substrate during the heat treatment.

特許文献1に、電子線の照射によって結晶欠陥を形成した半導体基板を用いて、熱処理炉内の熱処理温度を測定する技術が開示されている。この技術では、結晶欠陥を形成した半導体基板を熱処理炉で熱処理する。半導体基板を高温に保持すると、半導体基板中の結晶欠陥の数が減少して半導体基板の抵抗が低下する。この抵抗の低下率から、熱処理炉内で半導体基板が保持された温度を特定する。
特許文献2には、AlとTiの積層膜を形成した半導体基板を用いて、半導体熱処理装置の熱処理温度を測定する技術が開示されている。この技術では、Al−Ti積層膜を形成した半導体基板を半導体熱処理装置で熱処理する。半導体基板を高温に保持すると、Al−Ti積層膜の組成が変化してAl−Ti積層膜の抵抗が上昇する。この抵抗の上昇量から、半導体熱処理装置内で半導体基板が保持された温度を特定する。
特許文献3には、イオンの注入によってアモルファス層を形成した半導体基板を用いて、半導体熱処理装置の熱処理温度を測定する技術が開示されている。この技術では、アモルファス層を形成した半導体基板を半導体熱処理装置で熱処理する。半導体基板が高温に保持されると、アモルファス層が再結晶化してアモルファス層の抵抗が低下する。この抵抗の低下量から、半導体熱処理装置内で半導体基板が保持された温度を特定する。
Patent Document 1 discloses a technique for measuring a heat treatment temperature in a heat treatment furnace using a semiconductor substrate in which crystal defects are formed by electron beam irradiation. In this technique, a semiconductor substrate on which crystal defects are formed is heat-treated in a heat treatment furnace. When the semiconductor substrate is held at a high temperature, the number of crystal defects in the semiconductor substrate is reduced and the resistance of the semiconductor substrate is lowered. From the resistance reduction rate, the temperature at which the semiconductor substrate is held in the heat treatment furnace is specified.
Patent Document 2 discloses a technique for measuring a heat treatment temperature of a semiconductor heat treatment apparatus using a semiconductor substrate on which a laminated film of Al and Ti is formed. In this technique, a semiconductor substrate on which an Al—Ti laminated film is formed is heat-treated with a semiconductor heat treatment apparatus. When the semiconductor substrate is held at a high temperature, the composition of the Al—Ti laminated film changes and the resistance of the Al—Ti laminated film increases. From the increase in resistance, the temperature at which the semiconductor substrate is held in the semiconductor heat treatment apparatus is specified.
Patent Document 3 discloses a technique for measuring a heat treatment temperature of a semiconductor heat treatment apparatus using a semiconductor substrate on which an amorphous layer is formed by ion implantation. In this technique, a semiconductor substrate on which an amorphous layer is formed is heat-treated with a semiconductor heat treatment apparatus. When the semiconductor substrate is held at a high temperature, the amorphous layer is recrystallized and the resistance of the amorphous layer is reduced. The temperature at which the semiconductor substrate is held in the semiconductor heat treatment apparatus is specified from the decrease in resistance.

特開平8−22963号公報JP-A-8-22963 特開平9−292285号公報JP-A-9-292285 特開2000−208524号公報JP 2000-208524 A

特許文献1の技術では、電子線の照射によって結晶欠陥を形成した半導体基板を利用する。電子線照射装置は、通常の半導体装置の製造工程では用いられない特殊な装置である。したがって、特許文献1の技術は、汎用性が低かった。また、200℃以下の温度では、半導体基板に形成した結晶欠陥の数が減少し難く、半導体基板の抵抗がほとんど変化しない。500℃以上の温度では結晶欠陥が急激に減少してしまう。したがって、特許文献1の技術では、測定可能な温度が200℃〜500℃に限定されてしまう。
特許文献2の技術では、AlとTiの積層膜を形成した半導体基板を利用する。この半導体基板を熱処理すると、半導体熱処理装置内にAlとTiが拡散する。したがって、熱処理後に、半導体熱処理装置内が汚染されてしまう。したがって、この方法は、半導体熱処理装置内にAlとTiが残留しても問題がない場合にしか使用することができず、汎用性が低かった。また、AlとTiの組成変化が起きる温度は400℃〜550℃であるため、この方法によって測定可能な温度は400℃〜550℃に限定されてしまう。
特許文献3の技術では、アモルファス層を形成した半導体基板を利用する。アモルファスが再結晶化する温度は530℃〜720℃であるため、この方法によって測定可能な温度は530℃〜720℃に限定されてしまう。特許文献3の技術は、比較的低い温度を測定することができないという問題があった。
In the technique of Patent Document 1, a semiconductor substrate in which crystal defects are formed by electron beam irradiation is used. The electron beam irradiation apparatus is a special apparatus that is not used in the manufacturing process of a normal semiconductor device. Therefore, the technique of Patent Document 1 has low versatility. At a temperature of 200 ° C. or lower, the number of crystal defects formed on the semiconductor substrate is difficult to decrease, and the resistance of the semiconductor substrate hardly changes. At a temperature of 500 ° C. or higher, crystal defects are rapidly reduced. Therefore, in the technique of Patent Document 1, the measurable temperature is limited to 200 ° C to 500 ° C.
In the technique of Patent Document 2, a semiconductor substrate on which a laminated film of Al and Ti is formed is used. When this semiconductor substrate is heat-treated, Al and Ti diffuse in the semiconductor heat treatment apparatus. Therefore, after the heat treatment, the inside of the semiconductor heat treatment apparatus is contaminated. Therefore, this method can be used only when there is no problem even if Al and Ti remain in the semiconductor heat treatment apparatus, and the versatility is low. Moreover, since the temperature at which the composition change between Al and Ti occurs is 400 ° C. to 550 ° C., the temperature that can be measured by this method is limited to 400 ° C. to 550 ° C.
In the technique of Patent Document 3, a semiconductor substrate on which an amorphous layer is formed is used. Since the temperature at which the amorphous recrystallizes is 530 ° C. to 720 ° C., the temperature that can be measured by this method is limited to 530 ° C. to 720 ° C. The technique of Patent Document 3 has a problem that a relatively low temperature cannot be measured.

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、汎用性が高く、より広い温度範囲を測定可能な熱処理温度の測定方法を提供する。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method for measuring a heat treatment temperature that is highly versatile and capable of measuring a wider temperature range.

本発明の半導体基板の熱処理温度測定方法は、半導体基板の表面部分にドーパント不純物を注入する不純物注入工程と、半導体基板を熱処理することによって不純物注入工程で注入した不純物を活性化させ、半導体基板の表面部分に低抵抗領域を形成する低抵抗領域形成工程と、低抵抗領域にイオンを注入することによって低抵抗領域に結晶欠陥を形成し、低抵抗領域の抵抗を所定抵抗まで上昇させる結晶欠陥形成工程と、結晶欠陥形成工程後に、一定の熱処理温度に保持されている半導体熱処理装置に半導体基板を所定熱処理時間t1だけ投入する熱処理工程と、熱処理工程後に、低抵抗領域の熱処理後抵抗R1を測定する熱処理後抵抗測定工程と、熱処理温度と熱処理時間と熱処理後抵抗との相関関係と、熱処理時間t1と、熱処理後抵抗R1から、熱処理工程における熱処理温度を特定する熱処理温度特定工程を有している。
低抵抗領域に結晶欠陥を形成した半導体基板を熱処理すると、熱処理温度及び熱処理時間t1に応じて低抵抗領域の結晶欠陥の数が減少し、低抵抗領域の抵抗が低下する。したがって、低抵抗領域の熱処理後抵抗R1は、熱処理温度及び熱処理時間t1に応じた抵抗となる。したがって、熱処理温度特定工程において、熱処理温度と熱処理時間と熱処理後抵抗との相関関係と、熱処理時間t1と、熱処理後抵抗R1から、熱処理工程における熱処理温度を特定することができる。
低抵抗領域の結晶欠陥の数は、常温においても減少する。したがって、この熱処理温度測定方法によれば、常温以上の温度を測定することができる。また、この半導体基板は、通常の半導体装置の製造に用いられる装置だけを利用して実施することができる。また、この半導体基板は、通常の半導体装置の製造に用いられる物質のみで構成することができる。したがって、この熱処理温度測定方法は、汎用性が非常に高い。
The method for measuring a heat treatment temperature of a semiconductor substrate according to the present invention includes an impurity implantation step of implanting a dopant impurity into a surface portion of the semiconductor substrate, and activating the impurities implanted in the impurity implantation step by heat treating the semiconductor substrate. Low-resistance region formation process that forms a low-resistance region on the surface, and crystal defect formation that raises the resistance of the low-resistance region to a predetermined resistance by forming ions in the low-resistance region by implanting ions into the low-resistance region A heat treatment step in which the semiconductor substrate is put into a semiconductor heat treatment apparatus maintained at a constant heat treatment temperature after the crystal defect formation step and a predetermined heat treatment time t1, and a post-heat treatment resistance R1 in the low resistance region is measured after the heat treatment step. Post-heat treatment resistance measurement step, correlation between heat treatment temperature, heat treatment time and post-heat treatment resistance, heat treatment time t1, and post-heat treatment resistance From R1, it has a heat treatment temperature specifying step of specifying the heat treatment temperature in the heat treatment step.
When a semiconductor substrate in which crystal defects are formed in the low resistance region is heat-treated, the number of crystal defects in the low resistance region is reduced according to the heat treatment temperature and the heat treatment time t1, and the resistance of the low resistance region is lowered. Therefore, the post-heat treatment resistance R1 in the low resistance region is a resistance corresponding to the heat treatment temperature and the heat treatment time t1. Therefore, in the heat treatment temperature specifying step, the heat treatment temperature in the heat treatment step can be specified from the correlation between the heat treatment temperature, the heat treatment time, and the post heat treatment resistance, the heat treatment time t1, and the post heat treatment resistance R1.
The number of crystal defects in the low resistance region decreases even at room temperature. Therefore, according to this heat treatment temperature measurement method, a temperature equal to or higher than normal temperature can be measured. Moreover, this semiconductor substrate can be implemented using only an apparatus used for manufacturing a normal semiconductor device. Moreover, this semiconductor substrate can be comprised only with the substance used for manufacture of a normal semiconductor device. Therefore, this heat treatment temperature measurement method is very versatile.

上述した熱処理温度測定方法では、低抵抗領域の結晶欠陥の数が常温においても減少する。したがって、結晶欠陥を形成してから熱処理工程を開始するまでの間にも結晶欠陥の数が減少し、低抵抗領域の抵抗が低下する。この間の抵抗の低下によって熱処理後抵抗が異なる値となる場合がある。
このような場合には、上述した熱処理温度測定方法は、結晶欠陥形成工程を実施してから熱処理工程を開始するまでの欠陥形成後経過時間t2を計測する欠陥形成後経過時間計測工程をさらに有し、熱処理温度特定工程では、熱処理温度と熱処理時間と熱処理後抵抗と欠陥形成後経過時間との相関関係と、熱処理時間t1と、熱処理後抵抗R1と、欠陥形成後経過時間t2から、熱処理工程における熱処理温度を特定することが好ましい。
このような構成によれば、結晶欠陥形成工程を実施してから熱処理工程を開始するまでの間の欠陥形成後経過時間によって熱処理後抵抗が異なる値となる場合にも、熱処理温度を正確に測定することができる。
In the heat treatment temperature measurement method described above, the number of crystal defects in the low resistance region is reduced even at room temperature. Therefore, the number of crystal defects is reduced between the formation of crystal defects and the start of the heat treatment process, and the resistance of the low resistance region is reduced. In some cases, the resistance decreases after the heat treatment due to the decrease in resistance.
In such a case, the above-described heat treatment temperature measurement method further includes a post-defect formation elapsed time measurement step of measuring a post-defect formation elapsed time t2 from the execution of the crystal defect formation step to the start of the heat treatment step. In the heat treatment temperature specifying step, the heat treatment step is calculated from the correlation between the heat treatment temperature, the heat treatment time, the post-heat treatment resistance and the elapsed time after defect formation, the heat treatment time t1, the post-heat treatment resistance R1, and the elapsed time after defect formation t2. It is preferable to specify the heat treatment temperature in.
According to such a configuration, the heat treatment temperature can be accurately measured even when the post-heat treatment resistance has a different value depending on the elapsed time after the defect formation after the crystal defect formation step until the heat treatment step is started. can do.

上述した熱処理温度測定方法は、熱処理温度測定方法不純物注入工程で第1導電型の半導体基板に第2導電型のドーパント不純物を注入することが好ましい。
このような構成によれば、低抵抗領域の抵抗を測定するときに、低抵抗領域と低抵抗領域外の半導体領域の間を電流が流れることが防止されるので、低抵抗領域の抵抗を正確に測定することができる。
In the heat treatment temperature measurement method described above, it is preferable that the second conductivity type dopant impurity is implanted into the first conductivity type semiconductor substrate in the impurity implantation step.
According to such a configuration, when the resistance in the low resistance region is measured, current is prevented from flowing between the low resistance region and the semiconductor region outside the low resistance region, so that the resistance in the low resistance region can be accurately measured. Can be measured.

上述した熱処理温度測定方法は、熱処理後抵抗測定工程では熱処理後抵抗R1を低抵抗領域の複数の測定点で測定し、熱処理温度特定工程では各測定点の熱処理後抵抗R1から熱処理工程における各測定点での熱処理温度を特定することが好ましい。
このような構成によれば、半導体基板内における熱処理温度の分布を測定することができる。
In the heat treatment temperature measurement method described above, in the post-heat treatment resistance measurement step, the post-heat treatment resistance R1 is measured at a plurality of measurement points in the low resistance region, and in the heat treatment temperature specifying step, each measurement in the heat treatment step is performed from the post-heat treatment resistance R1 at each measurement point. It is preferable to specify the heat treatment temperature at a point.
According to such a configuration, the distribution of the heat treatment temperature in the semiconductor substrate can be measured.

上述した熱処理温度測定方法は、結晶欠陥形成工程より前に実施する分離層形成工程と、熱処理工程と熱処理後抵抗測定工程の間に実施する分離層除去工程とをさらに有し、分離層形成工程では半導体基板の表面上に分離層を形成し、結晶欠陥形成工程ではイオンを分離層を貫通させて半導体基板の表面部分に注入し、熱処理工程では分離層上に絶縁層を形成し、分離層除去工程では半導体基板を常温に保持した状態で絶縁層と分離層を除去することが好ましい。
この熱処理温度測定方法では、分離層形成工程で半導体基板の表面上に分離層を形成し、熱処理工程で分離層上に絶縁層を形成する。したがって、低抵抗領域の熱処理温度が絶縁層の形成による熱影響を受けた温度となる。絶縁層を形成したら、分離層除去工程で絶縁層と分離層を除去し、熱処理後抵抗測定工程で低抵抗領域の熱処理後抵抗R1を測定し、熱処理温度特定工程で熱処理温度を特定する。したがって、この熱処理温度測定方法によれば、絶縁層を形成するときの半導体基板の温度(熱処理温度)を測定することができる。結晶欠陥形成工程より前に分離層を形成することから、分離層形成工程によって熱処理温度の測定が阻害されることがない。また、分離層は常温で除去するので、分離層除去工程によって熱処理温度の測定が阻害されることもない。
The heat treatment temperature measurement method described above further includes a separation layer formation step that is performed before the crystal defect formation step, and a separation layer removal step that is performed between the heat treatment step and the post-heat treatment resistance measurement step. In the step of forming a separation layer on the surface of the semiconductor substrate, in the crystal defect forming step, ions are penetrated through the separation layer and implanted into the surface portion of the semiconductor substrate, and in the heat treatment step, an insulating layer is formed on the separation layer. In the removing step, it is preferable to remove the insulating layer and the separation layer while keeping the semiconductor substrate at room temperature.
In this heat treatment temperature measurement method, the separation layer is formed on the surface of the semiconductor substrate in the separation layer forming step, and the insulating layer is formed on the separation layer in the heat treatment step. Therefore, the heat treatment temperature in the low resistance region is a temperature affected by the formation of the insulating layer. After the insulating layer is formed, the insulating layer and the separating layer are removed in the separation layer removing step, the post-heat treatment resistance measurement step is followed by measuring the post-heat treatment resistance R1 in the low resistance region, and the heat treatment temperature specifying step is specified. Therefore, according to this heat treatment temperature measurement method, the temperature (heat treatment temperature) of the semiconductor substrate when forming the insulating layer can be measured. Since the separation layer is formed before the crystal defect formation step, the measurement of the heat treatment temperature is not hindered by the separation layer formation step. Further, since the separation layer is removed at room temperature, the measurement of the heat treatment temperature is not hindered by the separation layer removal step.

上述した熱処理温度測定方法は、熱処理工程を実施する直前に低抵抗領域の熱処理前抵抗R2を測定する熱処理前抵抗測定工程をさらに有し、温度特定工程では、熱処理温度と熱処理時間と熱処理後抵抗と熱処理前抵抗との相関関係と、熱処理時間t1と、熱処理後抵抗R1と、熱処理前抵抗R2から、熱処理工程における熱処理温度を特定してもよい。
このような構成によっても、結晶欠陥形成工程を実施してから熱処理工程を開始するまでの間の欠陥形成後経過時間によって熱処理後抵抗が異なる値となる場合にも、熱処理温度を正確に測定することができる。
The heat treatment temperature measuring method described above further includes a pre-heat treatment resistance measurement step of measuring the pre-heat treatment resistance R2 in the low resistance region immediately before performing the heat treatment step, and in the temperature specifying step, the heat treatment temperature, the heat treatment time, and the post-heat treatment resistance. The heat treatment temperature in the heat treatment step may be specified from the correlation between the heat treatment resistance and the pre-heat treatment resistance, the heat treatment time t1, the post-heat treatment resistance R1, and the pre-heat treatment resistance R2.
Even with such a configuration, the heat treatment temperature is accurately measured even when the post-heat treatment resistance becomes different depending on the elapsed time after the defect formation after the crystal defect formation step is performed until the heat treatment step is started. be able to.

下記に詳細に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
まず、第1実施例の半導体基板製造方法の特徴を列記する。
(特徴1)不純物注入工程と結晶欠陥形成工程では、同種のイオンを注入する。
(特徴2)結晶欠陥形成工程では、不純物注入工程よりも少量のイオンを注入する。
(特徴3)不純物注入工程では、1×1015ions/cm以上のイオンを注入する。
(特徴4)結晶欠陥形成工程では、1×1013ions/cm以下のイオンを注入する。
The main features of the embodiments described in detail below are listed first.
First, the features of the semiconductor substrate manufacturing method of the first embodiment will be listed.
(Feature 1) In the impurity implantation step and the crystal defect formation step, ions of the same type are implanted.
(Feature 2) In the crystal defect formation step, a smaller amount of ions is implanted than in the impurity implantation step.
(Feature 3) In the impurity implantation step, ions of 1 × 10 15 ions / cm 2 or more are implanted.
(Feature 4) In the crystal defect forming step, ions of 1 × 10 13 ions / cm 2 or less are implanted.

(第1実施例)
以下に、本発明の好ましい実施例について、図面を参照しながら説明する。第1実施例では、電気炉によるシリコン基板の熱処理温度を測定する。図1は、本発明の熱処理温度測定方法のフローチャートを示している。図2は、図1の熱処理温度測定方法で使用するシリコン基板10の概略断面図を示している。シリコン基板10は、p型のシリコン基板である。
(First embodiment)
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the first embodiment, the heat treatment temperature of the silicon substrate in the electric furnace is measured. FIG. 1 shows a flowchart of the heat treatment temperature measuring method of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the silicon substrate 10 used in the heat treatment temperature measurement method of FIG. The silicon substrate 10 is a p-type silicon substrate.

ステップS2では、上面12側からシリコン基板10にリンイオン(n型不純物)を注入する。リンイオンは、上面12の表面部分で留まるエネルギーで注入する。リンイオンは、1×1015ions/cm以上の濃度で注入する。これによって、上面12の表面部分に多数のリンが存在する領域が形成される。
なお、リンイオンを注入するときには、上面12の表面部分に結晶欠陥が形成される。結晶欠陥には、リンイオンの注入によりシリコン結晶中に生成される格子間シリコン(格子間位置にあるシリコン原子)、空孔(格子点に原子が無い状態)等がある。
In step S2, phosphorus ions (n-type impurities) are implanted into the silicon substrate 10 from the upper surface 12 side. Phosphorus ions are implanted with energy remaining at the surface portion of the upper surface 12. Phosphorus ions are implanted at a concentration of 1 × 10 15 ions / cm 2 or more. As a result, a region in which a large number of phosphorus exists in the surface portion of the upper surface 12 is formed.
When phosphorus ions are implanted, crystal defects are formed on the surface portion of the upper surface 12. Crystal defects include interstitial silicon (silicon atoms at interstitial positions) generated in a silicon crystal by phosphorous ion implantation, vacancies (state where there are no atoms at lattice points), and the like.

ステップS4では、シリコン基板10を熱処理する。これによって、ステップS2でシリコン基板10に注入したリンが活性化し、リンを注入した領域に多数のキャリア(電子)が生成される。すなわち、リンを注入した領域がn型化する。また、熱処理によって、ステップS2で形成された結晶欠陥(リンが注入された領域に形成された結晶欠陥)の略全部が消滅する。これによって、ステップS2でリンを注入した領域が、n型の低抵抗領域20となる。ステップS2ではリンを上面12の表面部分に注入しているので、図3に示すようにシリコン基板10の上面12の表面部分に低抵抗領域20が形成される。
ステップS2でリンイオンを注入する条件とステップS4の熱処理条件を制御することによって、低抵抗領域20のシート抵抗と低抵抗領域20の厚さを正確に制御することができる。本実施例では、ステップS4実施後の低抵抗領域20のシート抵抗を約50Ω/sqに制御する。また、本実施例では、低抵抗領域20の厚さを約5μmに制御する。なお、低抵抗領域20の厚さは、5μm以下にすることが好ましい。
In step S4, the silicon substrate 10 is heat treated. As a result, the phosphorus injected into the silicon substrate 10 in step S2 is activated, and a large number of carriers (electrons) are generated in the region where phosphorus is injected. That is, the region into which phosphorus is implanted becomes n-type. In addition, substantially all of the crystal defects formed in step S2 (crystal defects formed in the region implanted with phosphorus) are eliminated by the heat treatment. As a result, the region implanted with phosphorus in step S2 becomes the n-type low-resistance region 20. Since phosphorus is implanted into the surface portion of the upper surface 12 in step S2, the low resistance region 20 is formed in the surface portion of the upper surface 12 of the silicon substrate 10 as shown in FIG.
By controlling the conditions for implanting phosphorus ions in step S2 and the heat treatment conditions in step S4, the sheet resistance of the low resistance region 20 and the thickness of the low resistance region 20 can be accurately controlled. In this embodiment, the sheet resistance of the low resistance region 20 after step S4 is controlled to about 50Ω / sq. In the present embodiment, the thickness of the low resistance region 20 is controlled to about 5 μm. The thickness of the low resistance region 20 is preferably 5 μm or less.

ステップS6では、上面12側からシリコン基板10にリンイオンを注入する。リンイオンは、低抵抗領域20内に留まるエネルギーで注入する。ステップS6では、ステップS2に比べて少量(低濃度)のリンイオンを注入する。本実施例では、1×1013ions/cm程度の濃度でリンイオンを注入する。リンイオンを注入すると、ステップS2と同様にして、低抵抗領域20に結晶欠陥が形成される。結晶欠陥が形成されると、低抵抗領域20のシート抵抗が上昇する。以下では、ステップS6実施後のシート抵抗をシート抵抗R0という。
ステップS6でリンイオンを注入する条件を制御することによって、低抵抗領域20のシート抵抗R0は正確に制御することができる。本実施例では、シート抵抗R0を約300Ω/sqに調整する。
In step S6, phosphorus ions are implanted into the silicon substrate 10 from the upper surface 12 side. Phosphorus ions are implanted with energy remaining in the low resistance region 20. In step S6, a smaller amount (low concentration) of phosphorus ions is implanted than in step S2. In this embodiment, phosphorus ions are implanted at a concentration of about 1 × 10 13 ions / cm 2 . When phosphorus ions are implanted, crystal defects are formed in the low resistance region 20 as in step S2. When crystal defects are formed, the sheet resistance of the low resistance region 20 increases. Hereinafter, the sheet resistance after step S6 is referred to as sheet resistance R0.
By controlling the conditions for implanting phosphorus ions in step S6, the sheet resistance R0 of the low resistance region 20 can be accurately controlled. In this embodiment, the sheet resistance R0 is adjusted to about 300Ω / sq.

低抵抗領域20に形成した結晶欠陥は、常温下(すなわち、約25℃)においても所定の確率で消滅する。したがって、ステップS6実施後は、低抵抗領域20に存在している結晶欠陥の数が徐々に減少する。すなわち、図4に示すように、低抵抗領域20のシート抵抗(シート抵抗Rt)は、時間の経過とともにシート抵抗R0から低下していく。   Crystal defects formed in the low resistance region 20 disappear with a predetermined probability even at room temperature (that is, about 25 ° C.). Therefore, after step S6, the number of crystal defects existing in the low resistance region 20 gradually decreases. That is, as shown in FIG. 4, the sheet resistance (sheet resistance Rt) of the low resistance region 20 decreases from the sheet resistance R0 with time.

ステップS8では、ステップS6を実施してから、後述するステップS10を実施するまでの経過時間t2を計測する。本実施例では、ステップS6を実施してから3時間後にステップS10を実施するので、経過時間t2は3時間となる。   In step S8, an elapsed time t2 from the execution of step S6 to the execution of step S10 described later is measured. In the present embodiment, since step S10 is performed 3 hours after performing step S6, the elapsed time t2 is 3 hours.

ステップS10では、熱処理温度を測定する対象の電気炉によって、シリコン基板10を熱処理する。ステップS10では、所定の設定温度Ts(本実施例では100℃)に電気炉の熱処理温度を設定し、時間t1(本実施例では30秒)だけシリコン基板10を電気炉に投入する。これによって、シリコン基板10が温度Tsに対応する温度Tx(測定対象の温度)に略時間t1だけ保持される。シリコン基板10を熱処理すると、低抵抗領域20に存在している結晶欠陥の数が大きく減少する。したがって、低抵抗領域20のシート抵抗が大きく低下する。以下では、ステップS10の実施後の低抵抗領域20のシート抵抗を熱処理後シート抵抗R1という。熱処理後シート抵抗R1は、熱処理温度Txと、熱処理時間t1と、経過時間t2に応じたシート抵抗となる。   In step S10, the silicon substrate 10 is heat-treated by an electric furnace whose heat treatment temperature is to be measured. In step S10, the heat treatment temperature of the electric furnace is set to a predetermined set temperature Ts (100 ° C. in this embodiment), and the silicon substrate 10 is put into the electric furnace for a time t1 (30 seconds in this embodiment). As a result, the silicon substrate 10 is held at a temperature Tx (temperature to be measured) corresponding to the temperature Ts for approximately time t1. When the silicon substrate 10 is heat-treated, the number of crystal defects existing in the low resistance region 20 is greatly reduced. Therefore, the sheet resistance of the low resistance region 20 is greatly reduced. Hereinafter, the sheet resistance of the low resistance region 20 after execution of step S10 is referred to as post-heat treatment sheet resistance R1. The post-heat treatment sheet resistance R1 is a sheet resistance corresponding to the heat treatment temperature Tx, the heat treatment time t1, and the elapsed time t2.

ステップS12では、低抵抗領域20の表面(上面12)上の所定の測定点で、低抵抗領域20の熱処理後シート抵抗R1を測定する。   In step S12, the post-heat treatment sheet resistance R1 of the low resistance region 20 is measured at a predetermined measurement point on the surface (upper surface 12) of the low resistance region 20.

ステップS14では、熱処理温度Txと熱処理時間t1と熱処理後シート抵抗R1と経過時間t2との相関関係を示す検量線群を用意する。そして、検量線群と、ステップS8で計測した経過時間t2の実測値ta2と、ステップS10で実施した熱処理の熱処理時間t1の実際値ta1と、ステップS12で測定した熱処理後シート抵抗R1の実測値Ra1から、ステップS10の熱処理工程における熱処理温度を特定する。   In step S14, a calibration curve group showing the correlation among the heat treatment temperature Tx, the heat treatment time t1, the post-heat treatment sheet resistance R1, and the elapsed time t2 is prepared. The calibration curve group, the actual value ta2 of the elapsed time t2 measured in step S8, the actual value ta1 of the heat treatment time t1 of the heat treatment performed in step S10, and the actual value of the post-heat treatment sheet resistance R1 measured in step S12. From Ra1, the heat treatment temperature in the heat treatment step of Step S10 is specified.

図5は、検量線群のうちの一部の検量線A〜Dを例示している。検量線A〜Dは、いずれも、シート抵抗R0が300Ωであるシリコン基板10を30秒間熱処理したときの検量線(すなわち、熱処理時間t1が30秒のときの検量線)である。検量線Aは、経過時間t2が5分のときの検量線である。検量線Bは、経過時間t2が3時間のときの検量線である。検量線Cは、経過時間t2が48時間のときの検量線である。検量線Dは、経過時間が96時間のときの検量線である。例えば、検量線Dの点Hは、シート抵抗R0が300Ωであるシリコン基板10を、ステップS6を実施してから96時間後に80℃で30秒間熱処理すると、熱処理後シート抵抗R1が200Ω/sqになることを示している。各検量線は、熱処理温度Txが既知である電気炉を用いて実施された実験に基づいて作成されている。なお、検量線A〜Dは一例であり、検量線群は熱処理時間t1ごと、経過時間t2ごとに作成された多数の検量線を有している。   FIG. 5 illustrates some calibration curves A to D in the calibration curve group. Each of the calibration curves A to D is a calibration curve when the silicon substrate 10 having the sheet resistance R0 of 300Ω is heat-treated for 30 seconds (that is, a calibration curve when the heat treatment time t1 is 30 seconds). The calibration curve A is a calibration curve when the elapsed time t2 is 5 minutes. The calibration curve B is a calibration curve when the elapsed time t2 is 3 hours. The calibration curve C is a calibration curve when the elapsed time t2 is 48 hours. The calibration curve D is a calibration curve when the elapsed time is 96 hours. For example, the point H of the calibration curve D indicates that when the silicon substrate 10 having a sheet resistance R0 of 300Ω is heat-treated at 80 ° C. for 30 seconds 96 hours after the execution of step S6, the post-heat treatment sheet resistance R1 becomes 200Ω / sq. It shows that it becomes. Each calibration curve is created based on experiments conducted using an electric furnace having a known heat treatment temperature Tx. Note that the calibration curves A to D are examples, and the calibration curve group has a large number of calibration curves created every heat treatment time t1 and every elapsed time t2.

ステップS14では、検量線群の中から条件が一致する検量線を選択する。すなわち、熱処理時間t1が熱処理時間ta1と一致し、経過時間t2が経過時間ta2一致する検量線を選択する。本実施例では、熱処理時間ta1が30秒であり、経過時間ta2が3時間であるので、検量線Bを選択する。次に、選択した検量線と、熱処理後シート抵抗Ra1から、熱処理温度Txを特定する。例えば熱処理後シート抵抗Ra1が205Ω/sqである場合、図6に示すように熱処理温度Txが105℃と特定される。これによって、ステップS10で使用した電気炉は、設定温度Tsを100℃に設定するとシリコン基板の実際の熱処理温度Txが105℃となることが分かる。   In step S14, a calibration curve with matching conditions is selected from the calibration curve group. That is, a calibration curve in which the heat treatment time t1 coincides with the heat treatment time ta1 and the elapsed time t2 coincides with the elapsed time ta2 is selected. In this embodiment, the heat treatment time ta1 is 30 seconds and the elapsed time ta2 is 3 hours, so the calibration curve B is selected. Next, the heat treatment temperature Tx is specified from the selected calibration curve and the post-heat treatment sheet resistance Ra1. For example, when the post-heat treatment sheet resistance Ra1 is 205Ω / sq, the heat treatment temperature Tx is specified as 105 ° C. as shown in FIG. Accordingly, it can be understood that the actual heat treatment temperature Tx of the silicon substrate becomes 105 ° C. when the set temperature Ts is set to 100 ° C. in the electric furnace used in step S10.

以上に説明したように、第1実施例の熱処理温度測定方法では、シリコン基板10の表面部分に低抵抗領域20を形成し、その低抵抗領域20に結晶欠陥を形成する。低抵抗領域20の結晶欠陥の数は、時間の経過とともに減少する。また、低抵抗領域20の結晶欠陥の数の減少率は、シリコン基板10が保持されている温度によって異なる。すなわち、低抵抗領域20のシート抵抗の低下率は、シリコン基板10が保持されている温度によって異なる。したがって、シリコン基板10の熱処理後シート抵抗R1を測定することで、シリコン基板の熱処理温度を特定することができる。
低抵抗領域20に形成されている結晶欠陥の数は常温下でも減少する(すなわち、常温下でも低抵抗領域20のシート抵抗が低下する)ので、この熱処理温度測定方法によれば、常温以上の温度を測定することができる。
また、低抵抗領域20に形成されている結晶欠陥の数は、シリコン基板10が800度以上の温度となると急速に減少する。したがって、この熱処理温度測定方法によれば、800℃未満の温度を測定することができる。
As described above, in the heat treatment temperature measurement method of the first embodiment, the low resistance region 20 is formed on the surface portion of the silicon substrate 10 and crystal defects are formed in the low resistance region 20. The number of crystal defects in the low resistance region 20 decreases with time. Further, the rate of decrease in the number of crystal defects in the low resistance region 20 varies depending on the temperature at which the silicon substrate 10 is held. That is, the reduction rate of the sheet resistance in the low resistance region 20 varies depending on the temperature at which the silicon substrate 10 is held. Therefore, by measuring the post-heat treatment sheet resistance R1 of the silicon substrate 10, the heat treatment temperature of the silicon substrate can be specified.
Since the number of crystal defects formed in the low resistance region 20 decreases even at room temperature (that is, the sheet resistance of the low resistance region 20 decreases even at room temperature), according to this heat treatment temperature measurement method, The temperature can be measured.
In addition, the number of crystal defects formed in the low resistance region 20 rapidly decreases when the temperature of the silicon substrate 10 reaches 800 ° C. or more. Therefore, according to this heat treatment temperature measurement method, a temperature of less than 800 ° C. can be measured.

また、第1実施例の熱処理温度測定方法では、低抵抗領域20をシリコン基板10の表面部分に薄く形成する。このため、結晶欠陥の数の減少によるシート抵抗の低下量が非常に大きい。したがって、より正確な温度測定が可能となっている。   Further, in the heat treatment temperature measuring method of the first embodiment, the low resistance region 20 is thinly formed on the surface portion of the silicon substrate 10. For this reason, the amount of decrease in sheet resistance due to a decrease in the number of crystal defects is very large. Therefore, more accurate temperature measurement is possible.

また、シリコン基板10は、通常のシリコン半導体の製造に用いられる物質のみで構成されている。したがって、熱処理後に、半導体装置の製造を阻害する物質が残留することが無い。   Further, the silicon substrate 10 is composed only of a substance used for manufacturing a normal silicon semiconductor. Accordingly, there is no possibility that a substance that hinders the manufacture of the semiconductor device remains after the heat treatment.

また、第1実施例の熱処理温度測定方法は、シリコン基板10にイオンを打ち込む装置があれば実施することができる。すなわち、半導体装置の製造に一般的に用いられる装置のみを使用して実施することができる。   Further, the heat treatment temperature measuring method of the first embodiment can be implemented if there is an apparatus for implanting ions into the silicon substrate 10. In other words, it can be carried out using only an apparatus generally used for manufacturing a semiconductor device.

また、第1実施例の熱処理温度測定方法では、p型のシリコン基板10の表面部分にn型の低抵抗領域20を形成した。このように低抵抗領域20を形成すると、低抵抗領域20(すなわち、n型領域)とシリコン基板10のp型領域との間に電流が流れることが防止される。したがって、低抵抗領域20のシート抵抗をより正確に測定することができる。すなわち、熱処理温度Txをより正確に測定することができる。
なお、n型のシリコン基板10の表面部分にp型の低抵抗領域20を形成するようにしてもよい。
In the heat treatment temperature measurement method of the first embodiment, the n-type low resistance region 20 is formed on the surface portion of the p-type silicon substrate 10. When the low resistance region 20 is formed in this way, current is prevented from flowing between the low resistance region 20 (that is, the n-type region) and the p-type region of the silicon substrate 10. Therefore, the sheet resistance of the low resistance region 20 can be measured more accurately. That is, the heat treatment temperature Tx can be measured more accurately.
Note that the p-type low resistance region 20 may be formed on the surface portion of the n-type silicon substrate 10.

なお、上述した実施例では、ステップS6を実施してからステップS10を実施するまでの経過時間t2を計測した。しかし、経過時間t2の代わりに、ステップS10の熱処理の直前に低抵抗領域20のシート抵抗(熱処理前シート抵抗R2)を測定してもよい。熱処理前シート抵抗R2を用いても、経過時間t2を用いる場合と同様に、検量線から熱処理温度を特定することができる。例えば、熱処理時間t1が30秒である場合、熱処理時間t1が30秒である各検量線の常温時の熱処理後シート抵抗R1(シリコン基板を常温に30秒間保持した後のシート抵抗)を確認する。シリコン基板を常温で30秒間保持した後の熱処理後シート抵抗R1は、熱処理前シート抵抗R2と略変わらない。したがって、熱処理前シート抵抗R2から検量線を特定することができる。例えば、熱処理前シート抵抗R2が265Ω/sqである場合、図5の検量線Bを特定することができる。したがって、検量線Bから熱処理温度Txを特定する。このように、熱処理前シート抵抗R2を測定することによっても、正確に熱処理温度Txを測定することができる。すなわち、図5の検量線は、熱処理温度Txと熱処理時間t1と熱処理後シート抵抗R1と熱処理前シート抵抗R2との相関関係を示しているということもできる。   In the above-described embodiment, the elapsed time t2 from the execution of step S6 to the execution of step S10 is measured. However, instead of the elapsed time t2, the sheet resistance (sheet resistance R2 before heat treatment) of the low resistance region 20 may be measured immediately before the heat treatment in step S10. Even when the pre-heat treatment sheet resistance R2 is used, the heat treatment temperature can be specified from the calibration curve as in the case of using the elapsed time t2. For example, when the heat treatment time t1 is 30 seconds, the post-heat treatment sheet resistance R1 (sheet resistance after holding the silicon substrate at room temperature for 30 seconds) of each calibration curve with each heat treatment time t1 being 30 seconds is confirmed. . The post-heat treatment sheet resistance R1 after holding the silicon substrate at room temperature for 30 seconds is not substantially different from the pre-heat treatment sheet resistance R2. Therefore, a calibration curve can be specified from the sheet resistance R2 before heat treatment. For example, when the sheet resistance R2 before heat treatment is 265Ω / sq, the calibration curve B in FIG. 5 can be specified. Therefore, the heat treatment temperature Tx is specified from the calibration curve B. Thus, the heat treatment temperature Tx can be accurately measured also by measuring the pre-heat treatment sheet resistance R2. That is, it can also be said that the calibration curve in FIG. 5 shows the correlation among the heat treatment temperature Tx, the heat treatment time t1, the post-heat treatment sheet resistance R1, and the pre-heat treatment sheet resistance R2.

また、図5に示すように、熱処理時間t1が30秒であり、熱処理温度Txが150℃以上である場合には、検量線A〜Dは略一致する。すなわち、経過時間t2が異なるシリコン基板10であっても、熱処理後シート抵抗R1が略一致する。熱処理時間t1が長くなるほど、経過時間t2の違いによる熱処理後シート抵抗R1の違いは少なくなる。すなわち、熱処理時間t1が30秒以上であって熱処理温度Txが150℃以上である場合は、熱処理後シート抵抗R1は、経過時間t2によって変動しない。したがって、予想される熱処理温度Txが150℃以上である場合(例えば、電気炉の設定温度Tsを150℃より十分に高い温度に設定する場合等)であって熱処理時間t1を30秒以上で熱処理する場合には、経過時間t2を計測する必要はない。検量線群と、熱処理後シート抵抗R1と、熱処理時間t1から、熱処理温度Txを特定することができる。   Further, as shown in FIG. 5, when the heat treatment time t1 is 30 seconds and the heat treatment temperature Tx is 150 ° C. or higher, the calibration curves A to D substantially coincide. That is, even if the silicon substrate 10 has a different elapsed time t2, the post-heat treatment sheet resistances R1 substantially match. The longer the heat treatment time t1, the smaller the difference in post-heat treatment sheet resistance R1 due to the difference in elapsed time t2. That is, when the heat treatment time t1 is 30 seconds or more and the heat treatment temperature Tx is 150 ° C. or more, the post-heat treatment sheet resistance R1 does not vary with the elapsed time t2. Therefore, when the expected heat treatment temperature Tx is 150 ° C. or higher (for example, when the set temperature Ts of the electric furnace is set to a temperature sufficiently higher than 150 ° C.), the heat treatment time t1 is 30 seconds or longer. When doing so, it is not necessary to measure the elapsed time t2. The heat treatment temperature Tx can be specified from the calibration curve group, the post-heat treatment sheet resistance R1, and the heat treatment time t1.

また、第1実施例では、ステップS12で低抵抗領域20の熱処理後シート抵抗R1を一つの測定点で測定したが、熱処理後シート抵抗R1を低抵抗領域20上の多数の測定点で測定してもよい。熱処理後シート抵抗R1を多数の測定点で測定すると、各測定点における熱処理温度Txを測定することができる。すなわち、シリコン基板内における熱処理温度の分布を測定することができる。   In the first embodiment, the post-heat treatment sheet resistance R1 of the low resistance region 20 is measured at one measurement point in step S12. May be. When the sheet resistance R1 after heat treatment is measured at a number of measurement points, the heat treatment temperature Tx at each measurement point can be measured. That is, the distribution of the heat treatment temperature in the silicon substrate can be measured.

(第2実施例)
次に、第2実施例の熱処理温度(成膜処理温度)の測定方法について説明する。第2実施例の熱処理温度測定方法では、CVD装置によってシリコン基板上に絶縁膜を形成するときに、シリコン基板が保持される温度を測定する。
(Second embodiment)
Next, a method for measuring the heat treatment temperature (film formation treatment temperature) of the second embodiment will be described. In the heat treatment temperature measurement method of the second embodiment, the temperature at which the silicon substrate is held is measured when the insulating film is formed on the silicon substrate by the CVD apparatus.

図7は、第2実施例の熱処理温度測定方法のフローチャートを示している。第2実施例においても、第1実施例と同様に、p型のシリコン基板30を使用する。   FIG. 7 shows a flowchart of the heat treatment temperature measuring method of the second embodiment. Also in the second embodiment, a p-type silicon substrate 30 is used as in the first embodiment.

ステップS20では、図8に示すように、シリコン基板30の上面32上に酸化シリコン膜42を形成する。酸化シリコン膜42は、従来公知の技術を用いて形成することができる。酸化シリコン膜42は、非常に薄く形成する。   In step S20, a silicon oxide film 42 is formed on the upper surface 32 of the silicon substrate 30 as shown in FIG. The silicon oxide film 42 can be formed using a conventionally known technique. The silicon oxide film 42 is formed very thin.

ステップS22では、上面32側からシリコン基板30にリンイオンを注入する。このとき、酸化シリコン膜42を貫通してシリコン基板30の表面部分に留まるエネルギーでリンイオンを注入する。リンイオンは、1×1015ions/cm程度の濃度で注入する。 In step S22, phosphorus ions are implanted into the silicon substrate 30 from the upper surface 32 side. At this time, phosphorus ions are implanted with energy that penetrates the silicon oxide film 42 and remains on the surface portion of the silicon substrate 30. Phosphorus ions are implanted at a concentration of about 1 × 10 15 ions / cm 2 .

ステップS24では、シリコン基板30を酸化シリコン膜42とともに熱処理する。これによって、図9に示すように、シリコン基板30の上面32側の表面部分に低抵抗領域40が形成される。   In step S24, the silicon substrate 30 is heat-treated together with the silicon oxide film. As a result, as shown in FIG. 9, the low resistance region 40 is formed on the surface portion of the silicon substrate 30 on the upper surface 32 side.

ステップS26では、上面32側からシリコン基板30にリンイオンを注入する。このとき、酸化シリコン膜42を貫通してシリコン基板30の表面部分に留まるエネルギーでリンイオンを注入する。リンイオンは、1×1013ions/cm程度の濃度で注入する。これによって、低抵抗領域40のシート抵抗がシート抵抗R0に上昇する。 In step S26, phosphorus ions are implanted into the silicon substrate 30 from the upper surface 32 side. At this time, phosphorus ions are implanted with energy that penetrates the silicon oxide film 42 and remains on the surface portion of the silicon substrate 30. Phosphorus ions are implanted at a concentration of about 1 × 10 13 ions / cm 2 . As a result, the sheet resistance of the low resistance region 40 increases to the sheet resistance R0.

ステップS28では、温度を測定する対象であるCVD装置によって、酸化シリコン膜42上に絶縁膜を成長させる。CVD装置によって絶縁膜を成長させるときには、シリコン基板30が略一定の成膜温度Txに保持される。ステップS30では、時間t1(成膜処理時間t1)だけ成膜処理を実施する。ステップS28を実施することによって、図10に示すように酸化シリコン膜42上に絶縁膜44が形成される。   In step S28, an insulating film is grown on the silicon oxide film 42 by a CVD apparatus whose temperature is to be measured. When the insulating film is grown by the CVD apparatus, the silicon substrate 30 is maintained at a substantially constant film formation temperature Tx. In step S30, the film forming process is performed only for time t1 (film forming process time t1). By performing step S28, an insulating film 44 is formed on the silicon oxide film 42 as shown in FIG.

ステップS30では、弗酸等によって、常温下で酸化シリコン膜42を選択的にエッチングする。これによって、酸化シリコン膜42と絶縁膜44を除去し、シリコン基板30の上面32を露出させる。   In step S30, the silicon oxide film 42 is selectively etched at room temperature with hydrofluoric acid or the like. As a result, the silicon oxide film 42 and the insulating film 44 are removed, and the upper surface 32 of the silicon substrate 30 is exposed.

ステップS32では、シリコン基板30の低抵抗領域40の表面(上面32)上の所定の測定点で、シート抵抗(成膜処理後シート抵抗R1)を測定する。   In step S32, the sheet resistance (sheet resistance R1 after film formation) is measured at a predetermined measurement point on the surface (upper surface 32) of the low resistance region 40 of the silicon substrate 30.

ステップS34では、検量線と、成膜処理後シート抵抗R1と、成膜処理時間t1から、成膜温度Txを特定する。なお、第2実施例では、成膜処理時間t1が30秒以上である。また、成膜処理時の成膜温度Txが150℃よりはるかに高いことが予め分かっている。したがって、経過時間t2を計測することなく、成膜温度Txを特定することができる。   In step S34, the film forming temperature Tx is specified from the calibration curve, the sheet resistance R1 after the film forming process, and the film forming process time t1. In the second embodiment, the film forming process time t1 is 30 seconds or more. It is also known in advance that the film formation temperature Tx during the film formation process is much higher than 150 ° C. Therefore, the film forming temperature Tx can be specified without measuring the elapsed time t2.

以上に説明したように、第2実施例の熱処理温度測定方法によれば、CVD装置によって絶縁膜を成長させるときの成膜温度Txを測定することができる。この熱処理温度測定方法によれば、半導体装置の製造時と略同じ状態にシリコン基板30を保持することができるので、実際に半導体装置を製造する時のシリコン基板の成膜温度を正確に測定することができる。なお、上述した第2実施例の熱処理温度測定方法では、ステップS20(酸化シリコン膜形成工程)をステップS22(不純物注入工程)の前に実施した。しかしながら、ステップS22は、ステップS26(結晶欠陥形成工程)の前であれば何れのタイミングで実施してもよい。例えば、ステップS22を、ステップS24とステップS26の間に実施してもよい。   As described above, according to the heat treatment temperature measurement method of the second embodiment, the film formation temperature Tx when the insulating film is grown by the CVD apparatus can be measured. According to this heat treatment temperature measurement method, since the silicon substrate 30 can be held in substantially the same state as when the semiconductor device is manufactured, the film formation temperature of the silicon substrate when actually manufacturing the semiconductor device is accurately measured. be able to. In the heat treatment temperature measurement method of the second embodiment described above, step S20 (silicon oxide film forming step) was performed before step S22 (impurity implantation step). However, step S22 may be performed at any timing as long as it is before step S26 (crystal defect formation step). For example, step S22 may be performed between step S24 and step S26.

なお、上述した第1及び第2実施例では、シリコン基板を使用して温度を測定したが、他の物質の基板を使用して温度を測定してもよい。例えば、ガリウム砒素基板を熱処理する温度を測定するときには、ガリウム砒素基板を使用して温度を測定してもよい。   In the first and second embodiments described above, the temperature is measured using a silicon substrate, but the temperature may be measured using a substrate of another substance. For example, when measuring the temperature at which the gallium arsenide substrate is heat-treated, the temperature may be measured using a gallium arsenide substrate.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

第1実施例の熱処理温度測定方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the heat processing temperature measuring method of 1st Example. シリコン基板10の概略断面図。1 is a schematic sectional view of a silicon substrate 10. FIG. シリコン基板10の概略断面図。1 is a schematic sectional view of a silicon substrate 10. FIG. ステップS6実施後の低抵抗領域20のシート抵抗Rの経過時間t2に対する変化を示すグラフ。The graph which shows the change with respect to the elapsed time t2 of the sheet resistance R of the low resistance area | region 20 after step S6 implementation. シリコン基板10の検量線の例を示すグラフ。The graph which shows the example of the calibration curve of the silicon substrate. 図5の検量線Bの熱処理温度Txが200℃以下の範囲をより詳細に示したグラフ。The graph which showed in more detail the range whose heat processing temperature Tx of the calibration curve B of FIG. 5 is 200 degrees C or less. 第2実施例の熱処理温度測定方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the heat processing temperature measuring method of 2nd Example. シリコン基板30の概略断面図。2 is a schematic cross-sectional view of a silicon substrate 30. FIG. シリコン基板30の概略断面図。2 is a schematic cross-sectional view of a silicon substrate 30. FIG. シリコン基板30の概略断面図。2 is a schematic cross-sectional view of a silicon substrate 30. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10:シリコン基板
20:低抵抗領域
30:シリコン基板
40:低抵抗領域
42:酸化シリコン膜
44:絶縁膜

10: silicon substrate 20: low resistance region 30: silicon substrate 40: low resistance region 42: silicon oxide film 44: insulating film

Claims (6)

半導体基板の熱処理温度を測定する方法であって、
半導体基板の表面部分にドーパント不純物を注入する不純物注入工程と、
半導体基板を熱処理することによって不純物注入工程で注入した不純物を活性化させ、半導体基板の表面部分に低抵抗領域を形成する低抵抗領域形成工程と、
低抵抗領域にイオンを注入することによって低抵抗領域に結晶欠陥を形成し、低抵抗領域の抵抗を所定抵抗まで上昇させる結晶欠陥形成工程と、
結晶欠陥形成工程後に、一定の熱処理温度に保持されている熱処理装置に半導体基板を所定熱処理時間t1だけ投入する熱処理工程と、
熱処理工程後に、低抵抗領域の熱処理後抵抗R1を測定する熱処理後抵抗測定工程と、
熱処理温度と熱処理時間と熱処理後抵抗との相関関係と、熱処理時間t1と、熱処理後抵抗R1から、熱処理工程における熱処理温度を特定する熱処理温度特定工程、
を有する半導体基板の熱処理温度測定方法。
A method for measuring a heat treatment temperature of a semiconductor substrate,
An impurity implantation step of implanting dopant impurities into the surface portion of the semiconductor substrate;
A low resistance region forming step of activating the impurities implanted in the impurity implantation step by heat treating the semiconductor substrate and forming a low resistance region on a surface portion of the semiconductor substrate;
Forming a crystal defect in the low resistance region by implanting ions into the low resistance region, and increasing the resistance of the low resistance region to a predetermined resistance; and
A heat treatment step of placing the semiconductor substrate for a predetermined heat treatment time t1 in a heat treatment apparatus held at a constant heat treatment temperature after the crystal defect formation step;
After the heat treatment step, a post-heat treatment resistance measurement step for measuring the post-heat treatment resistance R1 in the low resistance region;
A heat treatment temperature specifying step of specifying a heat treatment temperature in the heat treatment step from the correlation between the heat treatment temperature, the heat treatment time and the resistance after heat treatment, the heat treatment time t1, and the resistance after heat treatment R1;
A method for measuring a heat treatment temperature of a semiconductor substrate having
結晶欠陥形成工程を実施してから熱処理工程を開始するまでの欠陥形成後経過時間t2を計測する欠陥形成後経過時間計測工程をさらに有し、
熱処理温度特定工程では、熱処理温度と熱処理時間と熱処理後抵抗と欠陥形成後経過時間との相関関係と、熱処理時間t1と、熱処理後抵抗R1と、欠陥形成後経過時間t2から、熱処理工程における熱処理温度を特定することを特徴とする請求項1に記載の熱処理温度測定方法。
It further has a post-defect formation elapsed time measuring step of measuring a post-defect formation elapsed time t2 from the implementation of the crystal defect formation step to the start of the heat treatment step,
In the heat treatment temperature specifying step, the heat treatment temperature, the heat treatment time, the post-heat treatment resistance and the elapsed time after defect formation, the heat treatment time t1, the post-heat treatment resistance R1, and the post-defect formation elapsed time t2 are used. 2. The heat treatment temperature measuring method according to claim 1, wherein the temperature is specified.
不純物注入工程では、第1導電型の半導体基板に、第2導電型のドーパント不純物を注入することを特徴とする請求項1または2に記載の熱処理温度測定方法。   3. The heat treatment temperature measuring method according to claim 1, wherein in the impurity implantation step, a second conductivity type dopant impurity is implanted into the first conductivity type semiconductor substrate. 熱処理後抵抗測定工程では、熱処理後抵抗R1を低抵抗領域の複数の測定点で測定し、
熱処理温度特定工程では、各測定点の熱処理後抵抗R1から、熱処理工程における各測定点での熱処理温度を特定することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の熱処理温度測定方法。
In the post-heat treatment resistance measurement step, the post-heat treatment resistance R1 is measured at a plurality of measurement points in the low resistance region,
The heat treatment temperature measuring method according to any one of claims 1 to 3, wherein in the heat treatment temperature specifying step, the heat treatment temperature at each measurement point in the heat treatment step is specified from the post-heat treatment resistance R1 at each measurement point.
結晶欠陥形成工程より前に実施する分離層形成工程と、熱処理工程と熱処理後抵抗測定工程の間に実施する分離層除去工程とをさらに有し、
分離層形成工程では、半導体基板の表面上に分離層を形成し、
結晶欠陥形成工程では、前記イオンを分離層を貫通させて半導体基板の表面部分に注入し、
熱処理工程では、分離層上に絶縁層を形成し、
分離層除去工程では、半導体基板を常温に保持した状態で絶縁層と分離層を除去することを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の熱処理温度測定方法。
A separation layer forming step to be performed before the crystal defect forming step, and a separation layer removing step to be performed between the heat treatment step and the post-heat treatment resistance measurement step,
In the separation layer forming step, a separation layer is formed on the surface of the semiconductor substrate,
In the crystal defect forming step, the ions are implanted into the surface portion of the semiconductor substrate through the separation layer,
In the heat treatment step, an insulating layer is formed on the separation layer,
5. The heat treatment temperature measuring method according to claim 1, wherein in the separation layer removing step, the insulating layer and the separation layer are removed in a state where the semiconductor substrate is kept at room temperature.
熱処理工程を実施する直前に、低抵抗領域の熱処理前抵抗R2を測定する熱処理前抵抗測定工程をさらに有し、
熱処理温度特定工程では、熱処理温度と熱処理時間と熱処理後抵抗と熱処理前抵抗との相関関係と、熱処理時間t1と、熱処理後抵抗R1と、熱処理前抵抗R2から、熱処理工程における熱処理温度を特定する請求項1に記載の熱処理温度測定方法。
Immediately before carrying out the heat treatment step, it further comprises a pre-heat treatment resistance measurement step for measuring the pre-heat treatment resistance R2 in the low resistance region,
In the heat treatment temperature specifying step, the heat treatment temperature in the heat treatment step is specified from the correlation between the heat treatment temperature, the heat treatment time, the post-heat treatment resistance and the pre-heat treatment resistance, the heat treatment time t1, the post-heat treatment resistance R1, and the pre-heat treatment resistance R2. The heat treatment temperature measuring method according to claim 1.
JP2007052412A 2007-03-02 2007-03-02 Method for measuring heat treatment temperature of semiconductor substrate Expired - Fee Related JP5007582B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007052412A JP5007582B2 (en) 2007-03-02 2007-03-02 Method for measuring heat treatment temperature of semiconductor substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007052412A JP5007582B2 (en) 2007-03-02 2007-03-02 Method for measuring heat treatment temperature of semiconductor substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008218612A true JP2008218612A (en) 2008-09-18
JP5007582B2 JP5007582B2 (en) 2012-08-22

Family

ID=39838317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007052412A Expired - Fee Related JP5007582B2 (en) 2007-03-02 2007-03-02 Method for measuring heat treatment temperature of semiconductor substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5007582B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102479690A (en) * 2010-11-23 2012-05-30 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Method for improving uniformity of working current on wafer during source drain annealing

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01181436A (en) * 1988-01-09 1989-07-19 Sharp Corp Temperature measurement of semiconductor manufacturing device
JPH03142948A (en) * 1989-10-30 1991-06-18 Shin Etsu Handotai Co Ltd Wafer surface temperature measuring method
JPH0729954A (en) * 1993-07-14 1995-01-31 Sony Corp Crystal defect measuring method
JPH07248264A (en) * 1993-11-09 1995-09-26 Hughes Aircraft Co Method and equipment for thermometry using ion implantation wafer
JP2000208524A (en) * 1999-01-13 2000-07-28 Tokyo Electron Ltd Method for measuring temperature of semiconductor wafer for temperature monitor
JP2004039776A (en) * 2002-07-02 2004-02-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Measuring method of temperature and control method of equipment temperature
JP2005056986A (en) * 2003-08-01 2005-03-03 Komatsu Electronic Metals Co Ltd Method for measuring surface temperature of semiconductor wafer in heat treatment furnace and temperature monitoring wafer used therein

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01181436A (en) * 1988-01-09 1989-07-19 Sharp Corp Temperature measurement of semiconductor manufacturing device
JPH03142948A (en) * 1989-10-30 1991-06-18 Shin Etsu Handotai Co Ltd Wafer surface temperature measuring method
JPH0729954A (en) * 1993-07-14 1995-01-31 Sony Corp Crystal defect measuring method
JPH07248264A (en) * 1993-11-09 1995-09-26 Hughes Aircraft Co Method and equipment for thermometry using ion implantation wafer
JP2000208524A (en) * 1999-01-13 2000-07-28 Tokyo Electron Ltd Method for measuring temperature of semiconductor wafer for temperature monitor
JP2004039776A (en) * 2002-07-02 2004-02-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Measuring method of temperature and control method of equipment temperature
JP2005056986A (en) * 2003-08-01 2005-03-03 Komatsu Electronic Metals Co Ltd Method for measuring surface temperature of semiconductor wafer in heat treatment furnace and temperature monitoring wafer used therein

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102479690A (en) * 2010-11-23 2012-05-30 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Method for improving uniformity of working current on wafer during source drain annealing

Also Published As

Publication number Publication date
JP5007582B2 (en) 2012-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6876148B2 (en) Stabilized High Dope Silicon Carbide
KR20100029778A (en) Diffusion control in heavily doped substrates
CN105637646A (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method for same
JP2010532584A5 (en)
JP4876442B2 (en) SIMOX wafer manufacturing method and SIMOX wafer
TWI534306B (en) Manufacturing method for epitaxial wafer and epitaxial wafer
EP2755231A1 (en) Method for controlling concentration of donor in ga2o3-based single crystal
US20060170078A1 (en) Silicon member and method of manufacturing the same
JP2005123351A (en) High resistance silicon wafer and its manufacturing method
JP5099023B2 (en) Epitaxial wafer manufacturing method and solid-state imaging device manufacturing method
JP2007207876A (en) High-frequency diode and manufacturing method thereof
JP2010027959A (en) Method for manufacturing high-resistance simox wafer
JP5007582B2 (en) Method for measuring heat treatment temperature of semiconductor substrate
JP6303321B2 (en) Bonded wafer manufacturing method and bonded wafer
JP6176593B2 (en) Silicon wafer manufacturing method
JP2010062291A (en) Semiconductor substrate and its manufacturing method
CN112885716B (en) Method for forming semiconductor structure
JP2011054656A (en) High resistivity silicon wafer and manufacturing method thereof
WO2001086710A1 (en) Method of producing silicon epitaxial wafers
KR101616467B1 (en) A method of measuring a resistivity of a semiconductor substrate
JP2011054655A (en) Silicon wafer for high-frequency device and manufacturing method thereof
JP6819174B2 (en) How to make a diode
JP5922858B2 (en) Manufacturing method of high resistance silicon wafer
JP2943369B2 (en) Semiconductor substrate manufacturing method
JP5737202B2 (en) Semiconductor device and method for forming the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090922

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120501

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120502

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120514

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150608

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees