JP2008311597A - Method for analyzing impurity in depth direction of silicon wafer - Google Patents

Method for analyzing impurity in depth direction of silicon wafer Download PDF

Info

Publication number
JP2008311597A
JP2008311597A JP2007179011A JP2007179011A JP2008311597A JP 2008311597 A JP2008311597 A JP 2008311597A JP 2007179011 A JP2007179011 A JP 2007179011A JP 2007179011 A JP2007179011 A JP 2007179011A JP 2008311597 A JP2008311597 A JP 2008311597A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon wafer
solution
mass spectrometry
hydrofluoric acid
depth direction
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.)
Pending
Application number
JP2007179011A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michio Matsumura
道雄 松村
Seiichi Inagaki
精一 稲垣
Fumio Tokutake
文夫 徳岳
Shigenori Imai
繁規 今井
Karyu Ri
佳龍 李
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.)
Osaka University NUC
Purex Corp
Original Assignee
Osaka University NUC
Purex 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 Osaka University NUC, Purex Corp filed Critical Osaka University NUC
Priority to JP2007179011A priority Critical patent/JP2008311597A/en
Publication of JP2008311597A publication Critical patent/JP2008311597A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for analyzing metal impurities of a silicon wafer, analyzing impurities in the silicon wafer of one sheet, without any introduction of contamination from the outside with excellently high sensitivity and in a short time, which is a pre-treatment method for measuring metal impurities at an arbitrary depth at an arbitrary place of the silicon wafer surface of one sheet. <P>SOLUTION: In the method for analyzing impurities, the impurities are analyzed by measuring a volume of sucked recovered solution with a hydrofluoric acid applied from pores of the silicon wafer of one sheet treated by a pre-treatment technology in which homogeneous pores are formed to the depth direction of the silicon wafer by using a wet chemical etching solution method called as an electroless deposition method, and by analyzing by an inductive coupled plasma mass spectrometry or an ICP mass spectrometry. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコンウェーハの表層分析法に関するものである。特に、シリコンウェーハ表面及び表面の任意の点での深さ方向における微量不純物の濃度分布を測定するために好適なシリコンウェーハの不純物濃度分布測定方法に関する。  The present invention relates to a method for analyzing a surface layer of a silicon wafer. In particular, the present invention relates to a method for measuring the impurity concentration distribution of a silicon wafer suitable for measuring the concentration distribution of trace impurities in the depth direction at a silicon wafer surface and at any point on the surface.

半導体デバイスの高集積化が進み、シリコンウェーハ中の金属不純物の低減が更に重要な課題になってきている。
これは、シリコンウェーハの金属不純物汚染が、接合リーク、酸化誘起積層欠陥、酸化膜絶縁耐圧等に悪影響を及ぼすためで、半導体デバイスの製造工程での歩留まり低下の大きな要因となっている。
それに伴い、シリコンウェーハの金属不純物の測定方法の進歩がこれら製造工程での歩留まり向上に必要不可欠と言われている。
As semiconductor devices have been highly integrated, reduction of metal impurities in silicon wafers has become an even more important issue.
This is because the metal impurity contamination of the silicon wafer adversely affects junction leakage, oxidation-induced stacking faults, oxide dielectric breakdown voltage, and the like, and is a major factor in yield reduction in the semiconductor device manufacturing process.
Along with this, it is said that progress in the measurement method of metal impurities in silicon wafers is indispensable for improving the yield in these manufacturing processes.

シリコンウェーハの表層分析法としては表面分析法、バルク分析法、シリコンウェーハ深さ方向の不純物元素濃度を分析する深さ方向分析法と呼ばれる方法が知られている。表面分析法には、液滴分解法と呼ばれる硝酸とフッ化水素酸の混酸をエッチング溶液とし、シリコンウェーハの表面を直接溶解し、エッチング溶液に含まれる金属不純物を測定する方法と、気相分解法と呼ばれるフッ酸と硝酸の蒸気を用いてシリコンウェーハの表面をエッチングし、表面に凝縮した液中の金属不純物を測定する方法が知られている。
また、バルク分析法には、酸蒸気分解法と呼ばれる硝酸とフッ酸との分解液をテフロン容器の低部に入れ、その上にすのこを設け超純水中にシリコンウェーハ試料を入れたビーカーをセットし密閉する。その容器をホットプレート上で加熱し、硝酸とフッ酸の蒸気を発生させ、この蒸気をビーカー内の超純水に吸収させ試料を分解後、目的金属不純物を原子吸光法により測定する。この方法は、試薬からの不純物汚染が低減できる測定方法と、気相昇華法と呼ばれる硝酸とフッ酸との加熱蒸留による試薬の純化とシリコンウェーハ試料の昇華分解を同時に進行させる前処理技術でICP質量分析装置と組み合わせて利用されている。
さらに、半導体デバイスの集積度の進歩に伴いシリコンウェーハの深さ方向の分析法・分析装置が報告されている。ステップエッチング法と呼ばれる測定方法はシリコンウェーハのテフロン冶具を取付け、エッチング液によりウェーハの表面から繰り返し溶解し、金属不純物を原子吸光法で測定する。この方法は、数分でエッチグが可能なため、研磨工程や熱処理における深さ方向のデータが敏速に得られる。気相エッチング法と呼ばれる測定方法は、テフロン容器の底部に硝酸とフッ酸とのエッチング液を入れ、その上にウェーハの分析面とエッチング液を向かい合わせに設置する。そして、ウェーハの上部からヒーターにより加熱し、硝酸とフッ酸の蒸気を発生させ、ウェーハの表面から繰り返し気相エッチングした後、金属不純物をICP質量分析法で測定する。この方法では、ウェーハを加熱しているため、分解液の凝縮や試薬からの汚染が防止され、高度な深さ分析が行えることが報告されている。
しかし、この気相エッチング法においても、ウェーハのある任意の深さでの平均的金属不純物量が測定されるのみである。
1枚のシリコンウェーハでは、従来の分析方法でもその表層の金属不純物はシリコンウェーハの外周に行くほど多いと言われ、外周部汚染などと言われている。また、外周部ほど製造工程での歩留まりが悪いと言われている。
そのための前処理方法として、シリコンウェーハ表面に微細細孔をあけたテフロンシートを貼り付けて、硝酸とフッ酸とのエッチッグ液での深さ方向のエッチングが試みられているが、深くなるに従って孔径が大きくなり正確な測定には課題を持っている。更に、先に述べた気相エッチング法を応用した細孔形成方法が試みられているが、エッチッグ液による課題と同様の課題が指摘されている。
このように、デバイス集積度の高い半導体デバイスの製造プロセスでの歩留まりを向上させるために、シリコンウェーハのどの位置であって、その位置での深さ方向での金属不純物の新しい測定方法所謂深さ方向での局所分析方法が要求されている。即ち金属不純物の三次元マップが求められているのである。
As a surface analysis method of a silicon wafer, methods called a surface analysis method, a bulk analysis method, and a depth direction analysis method for analyzing the impurity element concentration in the depth direction of the silicon wafer are known. In the surface analysis method, a mixed acid of nitric acid and hydrofluoric acid, called a droplet decomposition method, is used as an etching solution, the surface of the silicon wafer is directly dissolved, and metal impurities contained in the etching solution are measured. A method is known in which the surface of a silicon wafer is etched using a vapor of hydrofluoric acid and nitric acid, which is called a method, and metal impurities in the liquid condensed on the surface are measured.
For bulk analysis, a beaker in which a decomposition solution of nitric acid and hydrofluoric acid, called acid vapor decomposition, is placed in the lower part of a Teflon container and a silicon wafer sample is placed in ultrapure water on top of it. Set and seal. The container is heated on a hot plate to generate vapors of nitric acid and hydrofluoric acid, the vapor is absorbed in ultrapure water in a beaker, the sample is decomposed, and the target metal impurity is measured by atomic absorption spectrometry. This method consists of a measurement method that can reduce the contamination of impurities from the reagent, and a pretreatment technique called vapor phase sublimation method that simultaneously purifies the reagent by heating distillation of nitric acid and hydrofluoric acid and sublimation decomposition of the silicon wafer sample. It is used in combination with a mass spectrometer.
Furthermore, along with the progress of integration of semiconductor devices, analysis methods and analyzers in the depth direction of silicon wafers have been reported. In a measurement method called a step etching method, a Teflon jig for a silicon wafer is attached, dissolved repeatedly from the surface of the wafer with an etching solution, and metal impurities are measured by an atomic absorption method. Since this method can be etched in several minutes, data in the depth direction in the polishing process and heat treatment can be obtained quickly. In a measurement method called a vapor phase etching method, an etching solution of nitric acid and hydrofluoric acid is placed at the bottom of a Teflon container, and an analysis surface of the wafer and the etching solution are placed facing each other. Then, heating is performed from above the wafer by a heater to generate vapors of nitric acid and hydrofluoric acid, and after repeated gas phase etching from the surface of the wafer, metal impurities are measured by ICP mass spectrometry. In this method, since the wafer is heated, it is reported that condensation of the decomposition solution and contamination from the reagent are prevented, and advanced depth analysis can be performed.
However, even in this vapor phase etching method, the average amount of metal impurities at an arbitrary depth of the wafer is only measured.
In one silicon wafer, it is said that the metal impurities on the surface layer of the silicon wafer are increased as it goes to the outer periphery of the silicon wafer even in the conventional analysis method, and it is said that the outer peripheral portion is contaminated. Moreover, it is said that the yield in a manufacturing process is bad as the outer peripheral part.
As a pretreatment method for that purpose, a teflon sheet with fine pores is attached to the surface of a silicon wafer, and etching in the depth direction with an etch solution of nitric acid and hydrofluoric acid has been attempted. There is a problem with accurate measurement. Furthermore, attempts have been made to form pores by applying the above-described vapor phase etching method, but the same problems as those caused by the etch solution have been pointed out.
In this way, in order to improve the yield in the manufacturing process of a semiconductor device having a high degree of device integration, a new measurement method of metal impurities in the depth direction at any position of the silicon wafer, that is, the so-called depth. A local analysis method in the direction is required. That is, a three-dimensional map of metal impurities is required.

本発明は、1枚のシリコンウェーハ中の不純物を外部からの汚染を招来することなく、極めて高感度、且つ短時間に分析しうるシリコンウェーハの金属不純物の分析方法であって、1枚のシリコンウェーハ表面での任意の箇所で、任意の深さにおける金属不純物を測定する為の前処理方法を提供することを主課題とする。  The present invention relates to a method for analyzing metal impurities in a silicon wafer, which can analyze impurities in a single silicon wafer with extremely high sensitivity and in a short time without causing external contamination. The main object is to provide a pretreatment method for measuring metal impurities at an arbitrary depth at an arbitrary position on the wafer surface.

本発明者は長年シリコンウェーハの表層における金属不純物の測定方法の研究開発に携っており、その結果としてシリコンウェーハ表面の任意の箇所での深さ方向での任意の箇所での新しい不純物分析方法をシリコンウェーハを銀、白金などの貴金属を触媒として利用して湿式化学エッチングすることによりシリコンウェーハ内に垂直に微細な円筒形の孔をあけることによりシリコンウェーハの局所の任意の箇所での任意の深さでの不純物分析を行うことを特徴としている。  The present inventor has been engaged in research and development of a method for measuring metal impurities on the surface layer of a silicon wafer for many years. As a result, a new impurity analysis method at an arbitrary position in the depth direction at an arbitrary position on the surface of the silicon wafer. A silicon wafer is wet-chemically etched using a noble metal such as silver or platinum as a catalyst to make a fine cylindrical hole vertically in the silicon wafer, and at any local location on the silicon wafer. It is characterized by impurity analysis at depth.

1枚でのシリコンウェーハの深さ方向の不純物分析方法において、洗浄済みシリコンウェーハ表面に、任意の測定箇所のみに過酸化水素、フッ酸及び貴金属含有水溶液等を含む混合液を滴下してまたは浸漬して細孔部に貴金属を析出させる湿式化学エッチング・溶解工程と、該溶解液にフッ酸を加えながら細孔部より吸引回収する溶解液回収工程ととからなる前処理工程と、該回収溶解液を定容して誘導結合プラズマ質量分析法またはICP質量分析法により分析することを特徴とする。  In the impurity analysis method in the depth direction of a single silicon wafer, a liquid mixture containing hydrogen peroxide, hydrofluoric acid, a noble metal-containing aqueous solution, etc. is dropped or immersed on the surface of a cleaned silicon wafer only at an arbitrary measurement location. A pretreatment process comprising a wet chemical etching / dissolution process for precipitating a noble metal in the pores, and a solution recovery process for sucking and collecting from the pores while adding hydrofluoric acid to the solution; It is characterized in that the liquid is fixed and analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry or ICP mass spectrometry.

前記、シリコンウェーハの前処理工程において、湿式化学エッチング・溶解工程でのエッチング液が過酸化水素及びフッ酸に硝酸銀、塩化白金酸、硝酸パラジウム、塩化金酸など貴金属塩を加えることと、該溶解液にフッ酸を加えながら細孔部より吸引回収する溶解液回収工程とからなる前処理工程と、該回収溶解液を定容して誘導結合プラズマ質量分析法またはICP質量分析法により分析することを特徴とする。  In the silicon wafer pretreatment step, the wet chemical etching / dissolution step includes adding a noble metal salt such as silver nitrate, chloroplatinic acid, palladium nitrate, and chloroauric acid to hydrogen peroxide and hydrofluoric acid, and the dissolution. A pre-treatment step consisting of a solution recovery step of sucking and collecting from the pores while adding hydrofluoric acid to the solution, and measuring the recovered solution by inductively coupled plasma mass spectrometry or ICP mass spectrometry It is characterized by.

前記、シリコンウェーハの前処理工程において、湿式化学エッチング・溶解工程でのエッチング液が過酸化水素及びフッ酸に粒子径100ミクロン〜0.1ミクロンである銀粒子、白金粒子、パラジウム粒子、金粒子など貴金属粒子含有溶液を加えることと、該溶解液にフッ酸を加えながら細孔部より吸引回収する溶解液回収工程とからなる前処理工程と、該回収溶解液を定容して誘導結合プラズマ質量分析法またはICP質量分析法により分析することを特徴とする。  In the silicon wafer pretreatment step, the etching solution in the wet chemical etching / dissolution step is hydrogen particles, hydrofluoric acid, silver particles, platinum particles, palladium particles, gold particles having a particle diameter of 100 to 0.1 microns. A pretreatment step comprising adding a noble metal particle-containing solution and a solution recovery step of sucking and recovering from the pores while adding hydrofluoric acid to the solution, and inductively coupled plasma with a constant volume of the recovered solution Analysis is performed by mass spectrometry or ICP mass spectrometry.

前記、シリコンウェーハの前処理工程において、前記湿式化学エッチング・溶解工程において、溶解箇所以外にマスキングを施し隠蔽した後、溶解個所を処理することと、該回収溶解液を定容して誘導結合プラズマ質量分析法またはICP質量分析法により分析することを特徴とする。  In the silicon wafer pretreatment step, in the wet chemical etching / dissolution step, after masking and concealing other than the dissolution portion, the dissolution portion is treated, and the recovered solution is made constant and inductively coupled plasma is obtained. Analysis is performed by mass spectrometry or ICP mass spectrometry.

前記、該溶解液にフッ酸を加えて細孔部より吸引回収する前に、フッ酸と硝酸の混合液で細孔部内での細柱状のシリコンも含めて溶解したのちに、フッ酸を加えながら吸引回収する溶解液回収工程とからなる前処理工程と、該回収溶解液を定容して誘導結合プラズマ質量分析法またはICP質量分析法により分析することを特徴とする。  Before adding hydrofluoric acid to the solution and sucking and recovering it from the pores, after dissolving the fine columnar silicon in the pores with a mixture of hydrofluoric acid and nitric acid, add hydrofluoric acid. A pretreatment process comprising a lysate recovery process for suction and recovery, and a volume of the recovered lysate is analyzed and analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry or ICP mass spectrometry.

本発明の前処理工程は、従来ドライエッチング法が主流であった孔形成方法が湿式化学エッチングで処理できるため低コストが計れることと、従来のドライエッチング法では得られなかったシリコンウェーハに垂直方向に孔径が広がらない微細加工技術は、シリコンウェーハ以外のアルミニュムなど軽金属の微細孔空加工技術にも応用発展する。  The pre-treatment process of the present invention can reduce the cost because the hole forming method, which has been the mainstream of the conventional dry etching method, can be processed by wet chemical etching, and is perpendicular to the silicon wafer that could not be obtained by the conventional dry etching method. The micromachining technology that does not increase the hole diameter is also applied and developed to the microhole machining technology for light metals such as aluminum other than silicon wafers.

本発明は、シリコン表面の一部に貴金属微粒子を密集して堆積し、それを触媒として利用した湿式化学エッチング法により孔空を形成する。その時のエッチング時間とエッチングにより形成される孔空の深さとの関係を求めておき、シリコンウェーハ表面の任意の位置での孔空の深さをエッチング時間で測定できるように、その相関を求める。
使用するシリコンウェーハの種類は:
P−Type Si(100)ウェーハ(Bドープ、抵抗率7−13Ωcm、厚み625mmμm):略称P−Type
S−Type Si(100)ウェーハ(Pドープ、抵抗率8−12Ωcm、厚み625mmμm):略称S−Type
上記、2種類のシリコンウェーハを用いた。
In the present invention, noble metal fine particles are densely deposited on a part of a silicon surface, and pores are formed by a wet chemical etching method using the same as a catalyst. The relationship between the etching time at that time and the depth of the hole formed by the etching is obtained, and the correlation is obtained so that the depth of the hole at an arbitrary position on the surface of the silicon wafer can be measured by the etching time.
The types of silicon wafers used are:
P-Type Si (100) wafer (B-doped, resistivity 7-13 Ωcm, thickness 625 mm μm): Abbreviation P-Type
S-Type Si (100) wafer (P-doped, resistivity 8-12 Ωcm, thickness 625 mm μm): abbreviation S-Type
The above two types of silicon wafers were used.

前記、2種類のシリコンウェーハより10×10mm2□程度に切り取り、裏面は全面マスキングテープを貼り付ける。表面は図1.に示すようにマスキングテープに5mmφ(径)の孔をあけて貼り付ける。この孔の部分が露出した部分となり、この部分を浸漬方法により湿式化学エッチングを行った。作業手順としては、
▲1▼シリコンウェーハ試料の洗浄工程:
・過酸化水素水(30%)/濃硫酸(96%)=1/4(容量比)に10分間浸漬する。
・超純水(比抵抗値:15MΩ・cm以上のものを云う)に10分間浸漬する。
・1%フッ酸に1分間浸漬する。
・超純水に10分間浸漬する。
▲2▼露出した部分への銀粒子の堆積工程(無電解めっき工程):
・4.6Mフッ酸、0.01M硝酸銀を含む水溶液に3分間浸漬する。
・超純水に10分間浸漬する。
▲3▼露出した部分の溶解工程(エッチング工程):
・5.3Mフッ酸、0.18M過酸化水素水を含む水溶液に浸漬する。
・浸漬時間は、5分、10分、20分、60分、120分、240分、360分とする。
▲4▼洗浄・乾燥工程:
・超純水に10秒間浸漬する。
・エタノールに3分間浸漬する。
・ペンタンに3分間浸漬して取り出し検査用試料とする。
The two types of silicon wafers are cut out to about 10 × 10 mm 2 □ , and the entire surface is attached with masking tape. The surface is shown in FIG. As shown in Fig. 5, a 5mmφ (diameter) hole is made in the masking tape and pasted. This hole portion was exposed, and this portion was subjected to wet chemical etching by a dipping method. As a work procedure,
(1) Silicon wafer sample cleaning process:
-Immerse in hydrogen peroxide solution (30%) / concentrated sulfuric acid (96%) = 1/4 (volume ratio) for 10 minutes.
・ Immerse in ultrapure water (specific resistance value: 15 MΩ · cm or more) for 10 minutes.
・ Immerse in 1% hydrofluoric acid for 1 minute.
・ Immerse in ultrapure water for 10 minutes.
(2) Silver particle deposition process on the exposed part (electroless plating process):
-Immerse in an aqueous solution containing 4.6M hydrofluoric acid and 0.01M silver nitrate for 3 minutes.
・ Immerse in ultrapure water for 10 minutes.
(3) Melting process (etching process) of the exposed part:
・ Immerse in an aqueous solution containing 5.3M hydrofluoric acid and 0.18M hydrogen peroxide.
-Immersion time shall be 5 minutes, 10 minutes, 20 minutes, 60 minutes, 120 minutes, 240 minutes, 360 minutes.
(4) Cleaning / drying process:
・ Immerse in ultrapure water for 10 seconds.
・ Immerse in ethanol for 3 minutes.
・ Immerse in pentane for 3 minutes and take it as a sample for inspection.

ここで、▲2▼ 露出した部分への銀粒子の堆積工程(無電解めっき工程):処理の試料を▲4▼洗浄・乾燥工程で処理して、走査型電子顕微鏡を用いて銀粒子の堆積状態を観察した。図2に銀を堆積したSi表面(a)p型、(b)n型の写真で示した。この結果、P−Typeの方がN−Typeよりも密集して銀が堆積していることが判った。  Here, (2) Silver particle deposition process (electroless plating process) on the exposed portion: (4) Cleaning and drying process of the processed sample, and silver particle deposition using a scanning electron microscope The condition was observed. FIG. 2 is a photograph of the Si surface on which silver is deposited (a) p-type and (b) n-type. As a result, it was found that silver was deposited more densely in P-Type than in N-Type.

次に、前記作業手順で作成した試料を割って、その断面を走査型電子顕微鏡で観察した。代表例としてエッチング時間が20分と240分の断面写真として、図3 P−Type、図4 N−Typeのエッチングにより形成された孔の写真を示した。いずれの場合も図2に示した如く、堆積した銀粒子が時間と共にシリコンウェーハを侵食エッチングして細孔を柱状の孔を形成していることを示している。これらのエッチング時間とエッチングの深さの関係を表1及び図5に示した。
これらの結果から、エッチング時間とエッチング深さはほぼ比例関係にあることが判った。
Next, the sample prepared in the above procedure was broken and the cross section was observed with a scanning electron microscope. As typical examples, photographs of holes formed by etching of FIG. 3 P-Type and FIG. 4 N-Type are shown as cross-sectional photographs of etching times of 20 minutes and 240 minutes. In any case, as shown in FIG. 2, it is shown that the deposited silver particles eroded and etched the silicon wafer with time to form pores as columnar holes. The relationship between the etching time and the etching depth is shown in Table 1 and FIG.
From these results, it was found that the etching time and the etching depth are substantially proportional.

次に、P−TypeおよびN−Typeの300mmφを用意して、裏面は全面テフロン製マスキングテープを貼り付ける。表面に張るテフロン製マスキングテープの中心(0mmφ)、120mmφ円周上、270mmφ円周上に5mmφ(径)の孔をあけて貼り付ける。この孔の部分が露出した部分となり、この部分を浸漬方法により湿式化学エッチングを行った。
作業手順としては、
▲1▼シリコンウェーハ試料の洗浄工程:
・過酸化水素水(30%)/濃硫酸(96%)=1/4(容量比)に10分間浸漬する。
・超純水に10分間浸漬する。
・1%フッ酸に1分間浸漬する。
・超純水に10分間浸漬する。
▲2▼露出した部分への銀粒子の堆積工程(無電解めっき工程):
・4.6Mフッ酸、0.01M硝酸銀を含む水溶液に3分間浸漬する。
・超純水に10分間浸漬する。
▲3▼露出した部分の溶解工程(エッチング工程):
・5.3Mフッ酸、0.18M過酸化水素水を含む水溶液に浸漬する。
・浸漬時間は、5分、10分、20分、60分、120分、240分、360分とする。
▲4▼分析用回収溶液サンプリング工程:
・5.3Mフッ酸を定容して、細孔部(5mmφ)に滴下する。
・細孔部(5mmφ)よりマイクロピペットによりサンプル10μLを採取する。
上記、採取したサンプルをICP質量分析装置を用いて不純物量を分析する。表2に本法による不純物分析方法の定量限界の調査結果を示し、表3に測定番号と孔(5mmφ)位置およびエッチング浸漬時間を示し、表4にこれら測定試料No.毎の測定結果を示した。
Next, P-Type and N-Type 300 mmφ are prepared, and a Teflon masking tape is applied to the entire back surface. A hole of 5 mmφ (diameter) is pasted on the center (0 mmφ), 120 mmφ circumference, and 270 mmφ circumference of the Teflon masking tape stretched on the surface. This hole portion was exposed, and this portion was subjected to wet chemical etching by a dipping method.
As a work procedure,
(1) Silicon wafer sample cleaning process:
-Immerse in hydrogen peroxide solution (30%) / concentrated sulfuric acid (96%) = 1/4 (volume ratio) for 10 minutes.
・ Immerse in ultrapure water for 10 minutes.
・ Immerse in 1% hydrofluoric acid for 1 minute.
・ Immerse in ultrapure water for 10 minutes.
(2) Silver particle deposition process on the exposed part (electroless plating process):
-Immerse in an aqueous solution containing 4.6M hydrofluoric acid and 0.01M silver nitrate for 3 minutes.
・ Immerse in ultrapure water for 10 minutes.
(3) Melting process (etching process) of the exposed part:
・ Immerse in an aqueous solution containing 5.3M hydrofluoric acid and 0.18M hydrogen peroxide.
-Immersion time shall be 5 minutes, 10 minutes, 20 minutes, 60 minutes, 120 minutes, 240 minutes, 360 minutes.
(4) Recovery solution sampling process for analysis:
・ Constant volume of 5.3M hydrofluoric acid and drop it into the pores (5mmφ).
-Collect 10 μL of sample with a micropipette from the pore (5 mmφ).
The collected sample is analyzed for the amount of impurities using an ICP mass spectrometer. Table 2 shows the results of investigating the limit of quantification of the impurity analysis method according to this method, Table 3 shows the measurement number, hole (5 mmφ) position, and etching immersion time. Each measurement result was shown.

このように、シリコンウェーハ表面の任意の点での深さ方向の任意の箇所での不純物総量の増減を知ることが出来るようになった。  Thus, it became possible to know the increase or decrease in the total amount of impurities at any point in the depth direction at any point on the surface of the silicon wafer.

本実施例で使用したフッ酸(HF)、過酸化水素(H)、硝酸銀(AgNO)等の濃度はこの値に限定するものでなく、また▲2▼露出した部分への銀粒子の堆積工程(無電解めっき工程)で、硝酸銀(AgNO)の変わりに塩化白金酸(HPtCl)、塩化金酸(HAuCl)、硝酸パラジウム(Pd(NO)などの貴金属塩および銀粒子、白金粒子、金粒子、パラジウム粒子等の貴金属微粒子を用いても同等の堆積・エッチングが確認された。The concentration of hydrofluoric acid (HF), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), silver nitrate (AgNO 3 ), etc. used in this example is not limited to this value, and ( 2 ) silver on exposed portions In the particle deposition process (electroless plating process), instead of silver nitrate (AgNO 3 ), chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 ), chloroauric acid (H 2 AuCl 6 ), palladium nitrate (Pd (NO 3 ) 2 ) Equivalent deposition / etching was confirmed using noble metal salts such as silver particles, platinum particles, gold particles, and palladium particles.

シリコンウェーハの深さ方向での不純物分析方法での試料作成方法として、エッチング液として用いられている溶解液をシリコンウェーハ表面に滴下して、測定用回収溶液としての前処理工程について記載する。  As a sample preparation method in the impurity analysis method in the depth direction of the silicon wafer, a pretreatment process as a measurement recovery solution by dropping a solution used as an etching solution onto the silicon wafer surface will be described.

次に、P−TypeおよびN−Typeの300mmφを用意して、下記の作業手順で処理した。
▲1▼シリコンウェーハ試料の洗浄工程:
・過酸化水素水(30%)/濃硫酸(96%)=1/4(容量比)に10分間浸漬する。
・超純水に10分間浸漬する。
・1%フッ酸に1分間浸漬する。
・超純水に10分間浸漬する。
・クリーンブース内で自然乾燥する。
▲2▼銀粒子の堆積工程(無電解めっき工程):
洗浄・乾燥したシリコンウェーハ上に、準備した4.6Mフッ酸、0.01M硝酸銀を含む水溶液をマイクロ・ピペットで3μL採取して、あらかじめ設定しておいたシリコンウェーハの位置に滴下する。
▲3▼溶解工程(エッチング工程):
前記シリコンウェーハの滴下位置に、5.3Mフッ酸、0.18M過酸化水素水を含む水溶液をマイクロ・ピペットで3μL採取して、滴下する。溶解時間は、5分、10分、20分、60分、120分、240分、360分とする。
▲4▼分析用回収溶液サンプリング工程:
前記シリコンウェーハの滴下位置に、5.3Mフッ酸をマイクロ・ピペットで10μL採取して、滴下する。各滴下位置よりマイクロピペットによりサンプル10μLを採取する。
上記、採取したサンプルをICP質量分析装置を用いて不純物量を分析する。
表5測定番号と滴下位置およびエッチング浸漬時間を示し、表6にこれら測定試料No.毎の測定結果を示した。
Next, 300 mmφ of P-Type and N-Type were prepared and processed according to the following work procedure.
(1) Silicon wafer sample cleaning process:
-Immerse in hydrogen peroxide solution (30%) / concentrated sulfuric acid (96%) = 1/4 (volume ratio) for 10 minutes.
・ Immerse in ultrapure water for 10 minutes.
・ Immerse in 1% hydrofluoric acid for 1 minute.
・ Immerse in ultrapure water for 10 minutes.
・ Naturally dry in the clean booth.
(2) Silver particle deposition process (electroless plating process):
3 μL of the prepared aqueous solution containing 4.6 M hydrofluoric acid and 0.01 M silver nitrate is collected with a micropipette on the cleaned and dried silicon wafer, and dropped onto a predetermined position of the silicon wafer.
(3) Dissolution process (etching process):
3 μL of an aqueous solution containing 5.3 M hydrofluoric acid and 0.18 M hydrogen peroxide is sampled and dropped at the dropping position of the silicon wafer. The dissolution time is 5 minutes, 10 minutes, 20 minutes, 60 minutes, 120 minutes, 240 minutes, and 360 minutes.
(4) Recovery solution sampling process for analysis:
At the dropping position of the silicon wafer, 10 μL of 5.3 M hydrofluoric acid is collected with a micro pipette and dropped. 10 μL of sample is collected from each dropping position with a micropipette.
The collected sample is analyzed for the amount of impurities using an ICP mass spectrometer.
Table 5 shows the measurement number, the dropping position, and the etching immersion time. Each measurement result was shown.

実施例1同様に、シリコンウェーハ表面の任意の点での深さ方向の任意の箇所での不純物総量の増減を知ることが出来るようになった。  As in Example 1, the increase / decrease in the total amount of impurities at any point in the depth direction at any point on the surface of the silicon wafer can be known.

尚、前記の▲4▼分析用回収溶液サンプリング工程における、前記シリコンウェーハの滴下位置に、5.3Mフッ酸と5.3M硝酸とを1:3で混合した混合液をマイクロピペットで10μL採取して、滴下した後、3分放置後、各滴下位置よりマイクロピペットによりサンプル10μLを採取する。上記、採取したサンプルをICP質量分析装置を用いて不純物量を分析した結果も上記、表6に記載した分析結果と類似した結果を得た。  In addition, 10 μL of a mixed solution in which 5.3 M hydrofluoric acid and 5.3 M nitric acid were mixed at a ratio of 1: 3 was sampled with a micropipette at the dropping position of the silicon wafer in the recovery solution sampling step (4). After dropping, the sample is allowed to stand for 3 minutes, and 10 μL of sample is collected from each dropping position with a micropipette. The result of analyzing the amount of impurities for the collected sample using an ICP mass spectrometer was also similar to the analysis result described in Table 6 above.

本実施例で使用したフッ酸(HF)、過酸化水素(H)、硝酸銀(AgNO)等の濃度はこの値に限定するものでなく、また▲2▼露出した部分への銀粒子の堆積工程(無電解めっき工程)で、硝酸銀の変わりに塩化白金酸(HPtCl)、塩化金酸(HAuCl)、硝酸パラジウム(PdNO)などの貴金属塩および銀粒子、白金粒子、金粒子、パラジウム粒子等の貴金属微粒子を用いても同等の堆積・エッチングが確認された。The concentration of hydrofluoric acid (HF), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), silver nitrate (AgNO 3 ), etc. used in this example is not limited to this value, and ( 2 ) silver on exposed portions In the particle deposition step (electroless plating step), noble metal salts such as chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 ), chloroauric acid (H 2 AuCl 6 ), palladium nitrate (PdNO 3 ) and silver particles instead of silver nitrate, The same deposition / etching was confirmed even when noble metal fine particles such as platinum particles, gold particles, and palladium particles were used.

シリコンウェーハをマスキングテープで加工した露出部分を示す図である。It is a figure which shows the exposed part which processed the silicon wafer with the masking tape. 銀粒子が堆積したシリコンウェーハ表面の写真です。(a)P−Type(b)N−TypeThis is a photo of the silicon wafer surface on which silver particles are deposited. (A) P-Type (b) N-Type エッチングにより形成された孔空の写真です。(P−Typeシリコンウェーハ) (a)(b)はエッチング時間が20分の断面写真 (b)は(a)の一部を拡大した写真。 (c)(d)はエッチング時間が240分の断面写真 (d)は(c)の一部を拡大した写真。This is a photo of the hole formed by etching. (P-Type silicon wafer) (a) and (b) are cross-sectional photographs of an etching time of 20 minutes. (B) is a photograph of a part of (a) enlarged. (C) (d) is a cross-sectional photograph of an etching time of 240 minutes. (D) is a photograph of a part of (c) enlarged. エッチングにより形成された孔空の写真です。(N−Typeシリコンウェーハ) (a)(b)はエッチング時間が20分の断面写真 (b)は(a)の一部を拡大した写真。 (c)(d)はエッチング時間が240分の断面写真 (d)は(c)の一部を拡大した写真。This is a photo of the hole formed by etching. (N-Type silicon wafer) (a) and (b) are cross-sectional photographs of an etching time of 20 minutes. (B) is a photograph of a part of (a) enlarged. (C) (d) is a cross-sectional photograph of an etching time of 240 minutes. (D) is a photograph of a part of (c) enlarged. エッチング時間とエッチング深さとの関係を示す図です。This figure shows the relationship between etching time and etching depth.

Claims (5)

1枚のシリコンウェーハの深さ方向の不純物分析方法において、
洗浄済みシリコンウェーハ表面に、任意の測定箇所のみに過酸化水素、フッ酸及び貴金属含有水溶液等を含む混合液を滴下してまたは浸漬して細孔部に貴金属を析出させる湿式化学エッチング・溶解工程と、
該溶解液にフッ酸を加えながら細孔部より吸引回収する溶解液回収工程と
とからなる前処理工程と、
該回収溶解液を定容して誘導結合プラズマ質量分析法またはICP質量分析法により分析することを特徴とするシリコンウェーハの深さ方向の不純物分析方法。
In the impurity analysis method in the depth direction of one silicon wafer,
Wet chemical etching / dissolution process in which noble metal is deposited on the pores by dripping or immersing a mixture containing hydrogen peroxide, hydrofluoric acid and a noble metal-containing aqueous solution on the surface of a cleaned silicon wafer. When,
A pretreatment step consisting of a solution recovery step of sucking and collecting from the pores while adding hydrofluoric acid to the solution,
A method for analyzing impurities in a depth direction of a silicon wafer, wherein the volume of the recovered lysate is measured by inductively coupled plasma mass spectrometry or ICP mass spectrometry.
前記、シリコンウェーハの前処理工程において、
湿式化学エッチング・溶解工程でのエッチング液が過酸化水素及びフッ酸に硝酸銀、塩化白金酸、硝酸パラジウム、塩化金酸など貴金属塩を加えることと、
該溶解液にフッ酸を加えながら細孔部より吸引回収する溶解液回収工程と
とからなる前処理工程と、
該回収溶解液を定容して誘導結合プラズマ質量分析法またはICP質量分析法により分析することを特徴とする請求項1に記載のシリコンウェーハの深さ方向の不純物分析方法。
In the silicon wafer pretreatment step,
Etching solution in wet chemical etching / dissolution process adds noble metal salts such as silver nitrate, chloroplatinic acid, palladium nitrate, chloroauric acid to hydrogen peroxide and hydrofluoric acid,
A pretreatment step consisting of a solution recovery step of sucking and collecting from the pores while adding hydrofluoric acid to the solution,
2. The method for analyzing impurities in a depth direction of a silicon wafer according to claim 1, wherein the volume of the recovered solution is measured by inductively coupled plasma mass spectrometry or ICP mass spectrometry.
前記、シリコンウェーハの前処理工程において、
湿式化学エッチング・溶解工程でのエッチング液が過酸化水素及びフッ酸に粒子径100ミクロン〜0.1ミクロンである銀粒子、白金粒子、パラジウム粒子、金粒子など貴金属粒子含有溶液を加えることと、
該溶解液にフッ酸を加えながら細孔部より吸引回収する溶解液回収工程とからなる前処理工程と、
該回収溶解液を定容して誘導結合プラズマ質量分析法またはICP質量分析法により分析することを特徴とする請求項1に記載のシリコンウェーハの深さ方向の不純物分析方法。
In the silicon wafer pretreatment step,
Adding a solution containing noble metal particles such as silver particles, platinum particles, palladium particles, and gold particles having a particle diameter of 100 to 0.1 microns to hydrogen peroxide and hydrofluoric acid as an etchant in the wet chemical etching / dissolution process;
A pretreatment step comprising a solution recovery step of sucking and collecting from the pores while adding hydrofluoric acid to the solution,
2. The method for analyzing impurities in a depth direction of a silicon wafer according to claim 1, wherein the volume of the recovered solution is measured by inductively coupled plasma mass spectrometry or ICP mass spectrometry.
前記、シリコンウェーハの前処理工程において、
前記湿式化学エッチング・溶解工程のおいて、溶解箇所以外にマスキングを施し隠蔽した後、溶解個所を処理することと、
該回収溶解液を定容して誘導結合プラズマ質量分析法またはICP質量分析法により分析することを特徴とする請求項1、2、3に記載のシリコンウェーハの深さ方向の不純物分析方法。
In the silicon wafer pretreatment step,
In the wet chemical etching / dissolution step, after masking and concealing other than the dissolution location, processing the dissolution location;
The method for analyzing impurities in the depth direction of a silicon wafer according to claim 1, 2 or 3, wherein the volume of the recovered solution is measured by inductively coupled plasma mass spectrometry or ICP mass spectrometry.
前記、該溶解液にフッ酸を加えて細孔部より吸引回収する前に、フッ酸と硝酸の混合液で細孔部内での細柱状のシリコンも含めて溶解したのちに、フッ酸を加えながら吸引回収する溶解液回収工程とからなる前処理工程と、該回収溶解液を定容して誘導結合プラズマ質量分析法またはICP質量分析法により分析することを特徴とする請求項1に記載のシリコンウェーハの深さ方向の不純物分析方法。  Before adding hydrofluoric acid to the solution and sucking and recovering it from the pores, after dissolving the fine columnar silicon in the pores with a mixture of hydrofluoric acid and nitric acid, add hydrofluoric acid. The pretreatment step comprising a lysate recovery step that is suction-recovered while collecting, and the recovered lysate is measured at a constant volume and analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry or ICP mass spectrometry. Impurity analysis method in the depth direction of silicon wafer.
JP2007179011A 2007-06-12 2007-06-12 Method for analyzing impurity in depth direction of silicon wafer Pending JP2008311597A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007179011A JP2008311597A (en) 2007-06-12 2007-06-12 Method for analyzing impurity in depth direction of silicon wafer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007179011A JP2008311597A (en) 2007-06-12 2007-06-12 Method for analyzing impurity in depth direction of silicon wafer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008311597A true JP2008311597A (en) 2008-12-25

Family

ID=40238911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007179011A Pending JP2008311597A (en) 2007-06-12 2007-06-12 Method for analyzing impurity in depth direction of silicon wafer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008311597A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014218417A (en) * 2013-05-10 2014-11-20 信越石英株式会社 Molding method of synthetic quartz glass, and synthetic quartz glass
WO2017110132A1 (en) * 2015-12-22 2017-06-29 株式会社 イアス Silicon substrate analyzing device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014218417A (en) * 2013-05-10 2014-11-20 信越石英株式会社 Molding method of synthetic quartz glass, and synthetic quartz glass
WO2017110132A1 (en) * 2015-12-22 2017-06-29 株式会社 イアス Silicon substrate analyzing device
JP2017116313A (en) * 2015-12-22 2017-06-29 株式会社 イアス Analysis device for silicon substrate
CN107850569A (en) * 2015-12-22 2018-03-27 埃耶士株式会社 Silicon substrate analytical equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6047551B2 (en) Wafer contamination measuring apparatus and wafer contamination measuring method
JP3494102B2 (en) Evaluation method of metal impurity concentration in silicon wafer
TWI634329B (en) Raman detecting chip with thin layer chromatography and method for separating and detecting an analyte
JP2013108759A (en) Impurity analysis method of hydrofluoric acid solution for semiconductor wafer process, and management method of replacement time of hydrofluoric acid solution
CN106770162A (en) A kind of substrate of SERS for detecting sweetener and its preparation method and application
JP2008311597A (en) Method for analyzing impurity in depth direction of silicon wafer
WO2016039032A1 (en) Silicon substrate analysis method
KR20080093124A (en) Liquid-particle analysis of metal materials
JP3933090B2 (en) Method for recovering metal impurities from silicon substrate
JP2002368052A (en) Method for desorbing silicon and method for analyzing impurities in silicon wafer
JP4450117B2 (en) Water quality evaluation method for silicon substrate cleaning ultrapure water
JPH09145564A (en) Method for analyzing contamination of inside of hole
JP2004335955A (en) METHOD FOR DETECTING CONCENTRATION OF Cu ON SILICON SUBSTRATE
JP2012069855A (en) Etching method of silicon wafer surface layer part and metal pollution analytical method of silicon wafer
JP2005249546A (en) Analysis method for metal element on wafer surface
JP2001077158A (en) Analyzing method of metallic contamination on surface of silicon wafer
JPH06230002A (en) Concentrating determination method of metal ion
JP4761179B2 (en) Method for measuring concentration of boron adsorbed on wafer surface and method for evaluating boron level in environmental atmosphere
JP4232457B2 (en) Method for analyzing metal impurities in surface oxide film on silicon substrate surface
JP2009294091A (en) Analyzing method of contaminant in silicon wafer
JP2013115261A (en) Recovery method of impurity on semiconductor substrate surface and quantitative analysis method for impurity
JPH10332554A (en) Method for measuring surface impurities
JP4000027B2 (en) Semiconductor sample impurity analysis method and semiconductor sample impurity concentration apparatus
JP2010010636A (en) Impurity analysis method in depth direction of semiconductor wafer by electrochemical method
JPH10339691A (en) Method for measuring surface impurities