JP2010177269A - Method of measuring resistivity of n type semiconductor wafer - Google Patents

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尚哉 後藤
Kenichi Nakajima
健一 中嶋
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耕治 粒崎
Kazuhiko Hino
和彦 日野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of measuring the resistivity of an n type semiconductor wafer, capable of stabilizing the measurement of the in-plane resistivity of the n type semiconductor wafer and improving reliability by the measurement. <P>SOLUTION: A wafer is irradiated with ultraviolet rays to form an oxide film whose thickness is 1 nm or greater on the surface of the wafer. Then, corona discharge is executed to the wafer where the oxide film is formed. Then, the wafer which is turned to a thermally balanced state by the corona discharge is irradiated with light from a light source. Next, by a measuring probe, ΔV<SB>s</SB>which is made detectable by a depletion layer formed near the surface of the wafer is detected. Then, the width of the depletion layer is calculated from the ΔV<SB>s</SB>, a carrier density is calculated from the width of the depletion layer, and the carrier density is converted to the resistivity further. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、Ｎ型半導体ウェハの抵抗率測定方法に関する。   The present invention relates to a method for measuring resistivity of an N-type semiconductor wafer.

従来、半導体ウェハの抵抗率を測定する方法として、表面光電圧（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｈｏｔｏ Ｖｏｌｔａｇｅ、ＳＰＶ）法が知られている（例えば、特許文献１および２）。ＳＰＶ法は、ウェハに対して非接触の状態で測定できるため、ウェハを汚染や破壊することなくその特性を測定することができることから、優れた測定方法として期待されている。
例えば、Ｎ型半導体ウェハの抵抗率をＳＰＶ法により測定する場合、まず、ウェハの表面に紫外線を所定時間照射することによりウェハの表面に酸化膜を形成させる。そして、コロナ放電により酸化膜上にマイナスイオンを堆積させて最大空乏層を形成し、これによりウェハの表面が反転状態となる。反転状態となると、最大空乏層の幅を測定することができ、この最大空乏層の幅からキャリア濃度が得られ、このキャリア濃度から抵抗率へ換算することができる。 Conventionally, a surface photovoltage (SPV) method is known as a method for measuring the resistivity of a semiconductor wafer (for example, Patent Documents 1 and 2). Since the SPV method can be measured in a non-contact state with respect to the wafer, its characteristics can be measured without contaminating or destroying the wafer. Therefore, the SPV method is expected as an excellent measurement method.
For example, when the resistivity of an N-type semiconductor wafer is measured by the SPV method, first, an oxide film is formed on the surface of the wafer by irradiating the surface of the wafer with ultraviolet rays for a predetermined time. Then, negative ions are deposited on the oxide film by corona discharge to form a maximum depletion layer, whereby the wafer surface is inverted. In the inverted state, the width of the maximum depletion layer can be measured, the carrier concentration can be obtained from the width of the maximum depletion layer, and the carrier concentration can be converted into the resistivity.

特開２００３−１７９１１４号公報JP 2003-179114 A 特開２００３−４５９２６号公報JP 2003-45926 A

しかしながら、特許文献１および２では、Ｐ型半導体ウェハについて記載されており、Ｎ型半導体ウェハに適用したとしても、安定した抵抗率を得ることはできない。
また、前述のようにＮ型半導体ウェハの抵抗率をＳＰＶ法で測定した場合、Ｎ型半導体ウェハの全面において均一な抵抗率分布を得ることができず、測定結果の信頼度が低下するという問題がある。 However, Patent Documents 1 and 2 describe a P-type semiconductor wafer, and even when applied to an N-type semiconductor wafer, a stable resistivity cannot be obtained.
Further, when the resistivity of the N-type semiconductor wafer is measured by the SPV method as described above, a uniform resistivity distribution cannot be obtained on the entire surface of the N-type semiconductor wafer, and the reliability of the measurement result is lowered. There is.

本発明の目的は、Ｎ型半導体ウェハの面内抵抗率の測定を安定させ、この測定による信頼性を向上させることができるＮ型半導体ウェハの抵抗率測定方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a method for measuring the resistivity of an N-type semiconductor wafer that can stabilize the measurement of the in-plane resistivity of the N-type semiconductor wafer and improve the reliability of the measurement.

本発明のＮ型半導体ウェハの抵抗率測定方法は、Ｎ型半導体ウェハの抵抗率を表面光電圧法によって測定するＮ型半導体ウェハの抵抗率測定方法であって、前記Ｎ型半導体ウェハの表面に、１ｎｍ以上の厚みの酸化膜を形成した後、コロナ放電により前記酸化膜の表面に電界を印加し、前記酸化膜の表面近傍に形成される空乏層の幅を測定することにより抵抗率を得ることを特徴とする。   An N-type semiconductor wafer resistivity measuring method according to the present invention is an N-type semiconductor wafer resistivity measuring method for measuring the resistivity of an N-type semiconductor wafer by a surface photovoltage method, on the surface of the N-type semiconductor wafer, After forming an oxide film having a thickness of 1 nm or more, an electric field is applied to the surface of the oxide film by corona discharge, and the resistivity is obtained by measuring the width of a depletion layer formed near the surface of the oxide film. It is characterized by.

この発明では、Ｎ型半導体ウェハの抵抗率を測定する際に、Ｎ型半導体ウェハの表面に１ｎｍ以上の酸化膜を形成した後、この酸化膜の表面にコロナ放電による電界を印加する。これにより、Ｎ型半導体ウェハの表面近傍には空乏層が形成され、ウェハの表面の電位障壁高さを変化させる。この電位障壁高さの変化を検出することで空乏層の幅を得ることができ、この空乏層の幅から抵抗率を得ることができる。
このように、コロナ放電処理の前に形成する酸化膜の厚みを１ｎｍ以上とすることにより、Ｎ型半導体ウェハの各点の抵抗率のばらつきを小さくすることができ、安定した面内抵抗率を得ることができる。したがって、測定結果の信頼性を向上させることができる。
特に、ＳＰＶ法では、Ｎ型半導体ウェハに非接触の状態で抵抗率を測定できるため、ウェハを汚染や破壊することなく、信頼性の高い測定を行うことができる。 In the present invention, when measuring the resistivity of an N-type semiconductor wafer, an oxide film of 1 nm or more is formed on the surface of the N-type semiconductor wafer, and then an electric field by corona discharge is applied to the surface of the oxide film. Thereby, a depletion layer is formed near the surface of the N-type semiconductor wafer, and the potential barrier height on the surface of the wafer is changed. By detecting this change in potential barrier height, the width of the depletion layer can be obtained, and the resistivity can be obtained from the width of the depletion layer.
Thus, by setting the thickness of the oxide film formed before the corona discharge treatment to 1 nm or more, variation in resistivity at each point of the N-type semiconductor wafer can be reduced, and stable in-plane resistivity can be obtained. Obtainable. Therefore, the reliability of the measurement result can be improved.
In particular, in the SPV method, since the resistivity can be measured in a non-contact state with the N-type semiconductor wafer, highly reliable measurement can be performed without contaminating or destroying the wafer.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる紫外線照射装置の模式図である。図２は、抵抗率測定装置の模式図である。図３は、コロナ放電処理の状態を示す概念図である。図４は、ウェハの抵抗率の測定方法を示すフローチャートである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram of an ultraviolet irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a resistivity measuring apparatus. FIG. 3 is a conceptual diagram showing the state of the corona discharge treatment. FIG. 4 is a flowchart showing a method for measuring the resistivity of a wafer.

（１．紫外線照射）
まず、Ｎ型半導体ウェハ１（以下、ウェハ１と称す）に紫外線を照射するための紫外線照射装置１０を、図１を用いて説明する。
図１に示されるように、紫外線照射装置１０は、ウェハ１を内部に収納するチャンバ１１を有している。チャンバ１１は、ウェハ１をチャンバ１１内部に出し入れするためのドア１１１と、ウェハ１を支持する載置用ピン１１２と、紫外線ランプ１１３と、チャンバ１１の内部と外部にガスを流通させるガス流通路１１４と、を有している。 (1. UV irradiation)
First, an ultraviolet irradiation apparatus 10 for irradiating an N-type semiconductor wafer 1 (hereinafter referred to as wafer 1) with ultraviolet rays will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the ultraviolet irradiation device 10 has a chamber 11 in which the wafer 1 is accommodated. The chamber 11 includes a door 111 for taking the wafer 1 in and out of the chamber 11, a mounting pin 112 for supporting the wafer 1, an ultraviolet lamp 113, and a gas flow passage for allowing gas to flow inside and outside the chamber 11. 114.

載置用ピン１１２は、チャンバ１１の底面から鉛直方向に延びて複数配置され、これらの先端にはウェハ１が載置される。
紫外線ランプ１１３は、殺菌用ＵＶランプ、ブラックライト等種々のランプを採用することができるが、ピーク波長が２００ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。 A plurality of mounting pins 112 are arranged extending in the vertical direction from the bottom surface of the chamber 11, and the wafer 1 is mounted on the tips of these pins.
As the ultraviolet lamp 113, various lamps such as a sterilizing UV lamp and a black light can be adopted, but the peak wavelength is preferably in the range of 200 nm or more and 300 nm or less.

このような紫外線照射装置１０を用いて、ウェハ１の表面に紫外線を照射することにより、チャンバ１１内の大気がイオン化され、ウェハ１の表面に酸化膜が形成される。
本実施形態では、ウェハ１に厚みが１ｎｍ以上の酸化膜を形成する。酸化膜の厚みが１ｎｍ未満であると、ウェハ１の面内抵抗率にばらつきが生じ、測定結果の信頼性が低下するおそれがある。なお、酸化膜の厚みのより好ましい範囲は１．０３ｎｍ以上である。
酸化膜の厚みは、光を照射し、屈折率や吸収係数を求めることによって検出するエリプソメータを用いて測定することができる。 By using such an ultraviolet irradiation device 10 to irradiate the surface of the wafer 1 with ultraviolet rays, the atmosphere in the chamber 11 is ionized and an oxide film is formed on the surface of the wafer 1.
In this embodiment, an oxide film having a thickness of 1 nm or more is formed on the wafer 1. If the thickness of the oxide film is less than 1 nm, the in-plane resistivity of the wafer 1 varies, and the reliability of the measurement result may be reduced. A more preferable range of the thickness of the oxide film is 1.03 nm or more.
The thickness of the oxide film can be measured using an ellipsometer that detects light by irradiating light and obtaining a refractive index and an absorption coefficient.

（２．コロナ放電および抵抗率の測定）
次に、酸化膜が形成されたウェハ１に対するコロナ放電処理およびＳＰＶ法による抵抗率測定の方法を、図２および図３を用いて説明する。
（２−１．抵抗率測定装置の構成）
図２に示す抵抗率測定装置２０は、ウェハ１を載置するための円板形状のステージ２１と、ステージ２１の上部に配置された長軸形状のコロナバー２２と、コロナ放電により形成される空乏層の幅を測定可能な測定プローブ２３と、このプローブ２３に内蔵され、ウェハ１に対して光を照射する光源２４（図３参照）と、を有している。 (2. Corona discharge and resistivity measurement)
Next, a method of corona discharge treatment and resistivity measurement by the SPV method for the wafer 1 on which the oxide film is formed will be described with reference to FIGS.
(2-1. Configuration of resistivity measuring device)
A resistivity measuring apparatus 20 shown in FIG. 2 includes a disk-shaped stage 21 on which the wafer 1 is placed, a long-axis corona bar 22 disposed on the stage 21, and a depletion formed by corona discharge. A measurement probe 23 capable of measuring the width of the layer and a light source 24 (see FIG. 3) that is built in the probe 23 and irradiates the wafer 1 with light.

ステージ２１は、ウェハ１を載置した状態で、図示しない駆動装置により回転しながら左右に動作する。
コロナバー２２は、ステージ２１の直径以上の長さの長軸形状を有し、ステージ２１のほぼ中心部上方に配置される。コロナバー２２は、コロナバー２２が負極となるように該コロナバー２２とステージ２１間に高電圧を印加し、ウェハ１上でコロナ放電を発生させる。これにより、正にチャージしたウェハ１の表面に負イオンが降り注がれる。このとき、ステージ２１が回転しながら左右に動作することにより、ウェハ１の全面に均一に負イオンが降り注がれる。 The stage 21 moves to the left and right while being rotated by a driving device (not shown) with the wafer 1 placed thereon.
The corona bar 22 has a long axis shape that is longer than the diameter of the stage 21, and is disposed substantially above the center of the stage 21. The corona bar 22 applies a high voltage between the corona bar 22 and the stage 21 so that the corona bar 22 becomes a negative electrode, and generates a corona discharge on the wafer 1. As a result, negative ions are poured onto the surface of the positively charged wafer 1. At this time, by moving the stage 21 from side to side while rotating, negative ions are uniformly poured over the entire surface of the wafer 1.

測定プローブ２３は、ウェハ１の面内の各点を測定できるように、ウェハ１の上部に配置されている。測定プローブ２３は、コロナバー２２によりコロナ放電が発生されることにより発生するＳＰＶ信号を測定する。そして、このＳＰＶ信号の測定結果からウェハ１の表面近傍に形成された空乏層１０１の幅Ｗｄが得られ、この空乏層１０１の幅Ｗｄからキャリア濃度および抵抗率を算出することができる。   The measurement probe 23 is arranged on the upper part of the wafer 1 so that each point in the surface of the wafer 1 can be measured. The measurement probe 23 measures an SPV signal generated when a corona discharge is generated by the corona bar 22. Then, the width Wd of the depletion layer 101 formed in the vicinity of the surface of the wafer 1 is obtained from the measurement result of the SPV signal, and the carrier concentration and the resistivity can be calculated from the width Wd of the depletion layer 101.

光源２４は、ウェハ１の全面に光を照射する。ウェハ１への入射光としては例えば、ウェハ１を構成するシリコン（Ｓｉ）のエネルギーギャップに対応する波長よりも短波長の光が用いられることが好ましい。これによれば、ウェハ１への入射光が空乏層１０１内で全て吸収されるため、入射光によってウェハ１中で励起される過剰キャリアは空乏層１０１のみで発生する。これらの過剰キャリアはウェハ１の内部電界によってのみ電荷分離されるため、ウェハ１のキャリア拡散長や裏面での表面再結合速度などの基板特性の影響を考慮する必要がない。したがって、信頼性の高い測定を行うことができる。
なお、負イオンの移動をコントロールするために、図３に示すように、コロナバー２２とウェハ１との間にコントロールグリッド２５を配置してもよい。 The light source 24 irradiates the entire surface of the wafer 1 with light. For example, light having a shorter wavelength than the wavelength corresponding to the energy gap of silicon (Si) constituting the wafer 1 is preferably used as the incident light on the wafer 1. According to this, since all the incident light on the wafer 1 is absorbed in the depletion layer 101, excess carriers excited in the wafer 1 by the incident light are generated only in the depletion layer 101. Since these excess carriers are separated only by the internal electric field of the wafer 1, it is not necessary to consider the influence of the substrate characteristics such as the carrier diffusion length of the wafer 1 and the surface recombination speed on the back surface. Therefore, highly reliable measurement can be performed.
In order to control the movement of negative ions, a control grid 25 may be disposed between the corona bar 22 and the wafer 1 as shown in FIG.

（２−２．ＳＰＶ法の原理）
Ｎ型半導体ウェハであるウェハ１に電界が印加されて光が照射されると、図３に示すように、ウェハ１の表面近傍には電子が存在しない空乏層１０１が形成される。測定プローブ２３（図２参照）は、この空乏層１０１の形成により発生するＳＰＶ信号を測定する。そして、この測定結果から空乏層１０１の幅Ｗｄが得られ、ウェハ１のキャリア濃度を得ることができる。以下にＳＰＶ法の測定原理を説明する。
ウェハ１に電界が印加されると、ウェハ１の表面は熱平衡状態となる。そして、ウェハ１を形成するシリコン（Ｓｉ）のバンドギャップエネルギー以上の光を光源２４からウェハ１の表面に照射すると、照射した光の波長に対応した侵入深さで過剰キャリアが発生する。発生したキャリアのうち正孔はウェハ１の表面側へ移動し、電子は空乏層１０１の端へ移動する。ウェハ１の表面に移動した正孔はウェハ１の表面の電位障壁高さをΔＶｓだけ変化させる。このΔＶｓはＳＰＶ信号として測定プローブ２３で検出され、このΔＶｓから空乏層１０１の幅Ｗｄが以下の式（１）より得られる。 (2-2. Principle of SPV method)
When an electric field is applied to the wafer 1 which is an N-type semiconductor wafer and irradiated with light, a depletion layer 101 in which no electrons exist is formed near the surface of the wafer 1 as shown in FIG. The measurement probe 23 (see FIG. 2) measures the SPV signal generated by the formation of the depletion layer 101. From this measurement result, the width Wd of the depletion layer 101 is obtained, and the carrier concentration of the wafer 1 can be obtained. The measurement principle of the SPV method will be described below.
When an electric field is applied to the wafer 1, the surface of the wafer 1 is in a thermal equilibrium state. When the surface of the wafer 1 is irradiated with light having a band gap energy of silicon (Si) or more forming the wafer 1 from the light source 24, excess carriers are generated with a penetration depth corresponding to the wavelength of the irradiated light. Of the generated carriers, holes move to the surface side of the wafer 1, and electrons move to the end of the depletion layer 101. The holes that have moved to the surface of the wafer 1 change the potential barrier height on the surface of the wafer 1 by ΔV s . This ΔV s is detected by the measurement probe 23 as an SPV signal, and the width W d of the depletion layer 101 is obtained from the following equation (1) from this ΔV s .

ΔＶｓ＝−ｊ（Δφ／ω）（１−Ｒ）ｑ（Ｗｄ／εｓ） …（１）
ここで、ｊは虚数単位、φは励起光強度、ωは励起光の角周波数、Ｒはウェハ表面の反射率、ｑは単位電荷量、εｓは半導体の誘電率である。 ΔV s = −j (Δφ / ω) (1-R) q (W d / ε s ) (1)
Here, j is the imaginary unit, φ is the excitation light intensity, ω is the angular frequency of the excitation light, R is the reflectance of the wafer surface, q is the unit charge amount, and ε s is the dielectric constant of the semiconductor.

そして、空乏層１０１の幅Ｗｄを最大空乏層Ｗmaxとすると、以下の式（２）によりキャリア濃度Ｎｓが得られる。 Then, assuming that the width W d of the depletion layer 101 is the maximum depletion layer W max , the carrier concentration N s is obtained by the following equation (2).

Ｗmax＝［２εｓｋＴｌｎ（Ｎｓ／ｎｉ）／ｑ２Ｎｓ］１／２ …（２）
ここで、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｎｉは真性自由キャリア濃度である。 W max = [2ε s kTln (N s / n i ) / q 2 N s ] 1/2 (2)
Here, k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, and ni is the intrinsic free carrier concentration.

そして、上記式により得られたキャリア濃度Ｎｓから抵抗率への換算は、例えば、ＡＳＴＭ（７２３−８１）によって行うことができる。 The conversion from the carrier concentration N s obtained by the above equation to resistivity, for example, can be carried out by ASTM (723-81).

（３．抵抗率測定方法）
次に、ウェハ１の抵抗率を測定する方法を、図４を用いて説明する。
まず、ウェハ１を紫外線照射装置１０の載置用ピン１１２に載置し、紫外線照射を行い、ウェハ１の表面に厚みが１ｎｍ以上の酸化膜を形成する（ステップＳ１）。このときの紫外線照射時間は１５分である。
次に、酸化膜が形成されたウェハ１を抵抗率測定装置２０のステージ２１上に載置し、コロナ放電を行う（ステップＳ２）。そして、コロナ放電により熱平衡状態となったウェハ１に対して光源２４から光を照射する（ステップＳ３）。これにより、ウェハ１の表面付近に空乏層１０１が形成される。 (3. Resistivity measurement method)
Next, a method for measuring the resistivity of the wafer 1 will be described with reference to FIG.
First, the wafer 1 is placed on the mounting pins 112 of the ultraviolet irradiation device 10, and ultraviolet irradiation is performed to form an oxide film having a thickness of 1 nm or more on the surface of the wafer 1 (step S1). The ultraviolet irradiation time at this time is 15 minutes.
Next, the wafer 1 on which the oxide film is formed is placed on the stage 21 of the resistivity measuring device 20, and corona discharge is performed (step S2). Then, light is irradiated from the light source 24 to the wafer 1 that is in a thermal equilibrium state by corona discharge (step S3). Thereby, a depletion layer 101 is formed near the surface of the wafer 1.

次に、測定プローブ２３により、空乏層１０１の形成によって検出可能となったΔＶｓを検出する（ステップＳ４）。そして、このΔＶｓから前述の式（１）および（２）に基づいて空乏層１０１の幅Ｗｄを算出し（ステップＳ５）、空乏層１０１の幅Ｗｄからキャリア濃度を算出する（ステップＳ６）。そして、算出されたキャリア濃度から抵抗率へ換算する（ステップＳ７）。 Next, ΔV s that can be detected by forming the depletion layer 101 is detected by the measurement probe 23 (step S4). Then, from this ΔV s, the width W d of the depletion layer 101 is calculated based on the aforementioned equations (1) and (2) (step S5), and the carrier concentration is calculated from the width W d of the depletion layer 101 (step S6). ). Then, the calculated carrier concentration is converted into resistivity (step S7).

上述の方法でウェハ１の面内の９点の抵抗率を測定し、これらの中から最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）、平均値（ＡＶＥ）を求め、以下の式を用いて、ウェハ１の面内における抵抗率のばらつきΔρを算出することができる。
Δρ（％）＝（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥ×５０（％） The resistivity of nine points in the surface of the wafer 1 is measured by the above-described method, and the maximum value (MAX), the minimum value (MIN), and the average value (AVE) are obtained from these, and the following formula is used. It is possible to calculate the resistivity variation Δρ in the plane of the wafer 1.
Δρ (%) = (MAX−MIN) / AVE × 50 (%)

Δρは、４％以下であることが好ましい。Δρが４％を超えると、ウェハ１の面内抵抗率のばらつきが大きくなり測定結果の信頼性が低下してしまう。なお、Δρのより好ましい範囲は３．５％以下である。
ここで、Ｎ型半導体ウェハであるウェハ１の抵抗率は、０．１Ωｃｍ以上かつ８００Ωｃｍ以下の範囲である。 Δρ is preferably 4% or less. If Δρ exceeds 4%, the variation in the in-plane resistivity of the wafer 1 becomes large, and the reliability of the measurement result decreases. A more preferable range of Δρ is 3.5% or less.
Here, the resistivity of the wafer 1 which is an N-type semiconductor wafer is in the range of 0.1 Ωcm to 800 Ωcm.

（４．本実施形態の作用効果）
以上のような本実施形態では、以下の作用効果を奏することができる。
Ｎ型半導体ウェハの抵抗率を測定する際の前処理として紫外線照射を行う際に、ウェハの表面に形成する酸化膜の厚みを１ｎｍ以上とした。このため、ウェハの抵抗率を測定する際、面内抵抗率のばらつきΔρが小さくなり、安定した面内抵抗率を得ることができる。したがって、本発明の抵抗率の測定方法における信頼度を向上させることができる。 (4. Effects of this embodiment)
In the present embodiment as described above, the following operational effects can be obtained.
When performing ultraviolet irradiation as a pretreatment when measuring the resistivity of an N-type semiconductor wafer, the thickness of the oxide film formed on the surface of the wafer was set to 1 nm or more. For this reason, when measuring the resistivity of the wafer, the variation Δρ of the in-plane resistivity is reduced, and a stable in-plane resistivity can be obtained. Therefore, the reliability in the resistivity measuring method of the present invention can be improved.

（５．変形例）
なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述の抵抗率測定装置２０において、電極として長軸形状のコロナバー２２を用いたが、電極の形状はどのような形状でも良く、例えば針状（ロッド）あるいは線状（ワイヤー）等、種々の形態のものを用いることができる。 (5. Modifications)
The aspect described above shows one aspect of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment.
For example, in the above-described resistivity measuring apparatus 20, the long-axis corona bar 22 is used as the electrode, but the electrode may have any shape, for example, various shapes such as a needle (rod) or a wire (wire). Can be used.

次に、実施例を挙げて本実施形態をさらに詳しく説明する。
まず、実施例１〜３および比較例１の条件でウェハの表面に酸化膜を形成した。なお、本実施例で用いた装置は、ＱＣＳ社製の「ＳＵＲＦＡＣＥ ＣＨＡＲＧＥ ＰＲＯＦＩＬＥＲ ＱＣＳ７２００」（ＳＣＰ）であり、上述の紫外線照射装置と抵抗率測定装置とが一体化されたものである。
［実施例１］
まず、結晶軸が（１００）のＮ型半導体ウェハ１を上述のチャンバ１１内に導入し、紫外線照射によりウェハ１の表面に酸化膜を形成した。このときの紫外線照射時間は１０分であり、１．００ｎｍの酸化膜が形成された。 Next, the present embodiment will be described in more detail with reference to examples.
First, an oxide film was formed on the surface of the wafer under the conditions of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. Note that the apparatus used in this example is “SURFACE CHARGE PROFILER QCS7200” (SCP) manufactured by QCS, and the above-described ultraviolet irradiation apparatus and resistivity measuring apparatus are integrated.
[Example 1]
First, an N-type semiconductor wafer 1 having a crystal axis of (100) was introduced into the chamber 11 and an oxide film was formed on the surface of the wafer 1 by ultraviolet irradiation. The ultraviolet irradiation time at this time was 10 minutes, and an oxide film of 1.00 nm was formed.

［実施例２］
実施例１と同じ装置を用いてウェハ１の表面に酸化膜を形成した。
このときの紫外線照射時間は１５分であり、１．０２ｎｍの酸化膜が形成された。 [Example 2]
Using the same apparatus as in Example 1, an oxide film was formed on the surface of the wafer 1.
The ultraviolet irradiation time at this time was 15 minutes, and an oxide film having a thickness of 1.02 nm was formed.

［実施例３］
実施例１と同じ装置を用いてウェハ１の表面に酸化膜を形成した。
このときの紫外線照射時間は２０分であり、１．０４ｎｍの酸化膜が形成された。 [Example 3]
Using the same apparatus as in Example 1, an oxide film was formed on the surface of the wafer 1.
The ultraviolet irradiation time at this time was 20 minutes, and an oxide film of 1.04 nm was formed.

［比較例１］
実施例１と同じ装置を用いてウェハ１の表面に酸化膜を形成した。
このときの紫外線照射時間は５分であり、０．９２ｎｍの酸化膜が形成された。 [Comparative Example 1]
Using the same apparatus as in Example 1, an oxide film was formed on the surface of the wafer 1.
The ultraviolet irradiation time at this time was 5 minutes, and an oxide film of 0.92 nm was formed.

実施例１〜３および比較例１の紫外線照射時間と酸化膜の厚みとの関係を図５に示す。図５に示されるように、紫外線の照射時間が長いほど酸化膜の厚みが大きくなる。このように、酸化膜の厚みは紫外線照射時間に応じて変化するため、予め紫外線照射時間と酸化膜の厚みとの関係をグラフ化することで、所望の厚みの酸化膜を形成することができる。なお、より多くのデータを用いてグラフ化することで、より信頼性が向上する。   The relationship between the ultraviolet irradiation time of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 and the thickness of the oxide film is shown in FIG. As shown in FIG. 5, the longer the ultraviolet irradiation time, the greater the thickness of the oxide film. Thus, since the thickness of the oxide film changes according to the ultraviolet irradiation time, an oxide film having a desired thickness can be formed by graphing the relationship between the ultraviolet irradiation time and the thickness of the oxide film in advance. . In addition, reliability is improved more by graphing using more data.

次に、実施例１〜３および比較例１で酸化膜を形成したウェハを上述の抵抗率測定装置を用いてコロナ放電によりウェハの表面近傍に空乏層を形成させ、これにより発生したＳＰＶ信号を検出し、キャリア濃度および抵抗率を得た。測定はウェハ全面の任意の各点で行われ、面内抵抗率のばらつきΔρを算出した。   Next, a depletion layer is formed in the vicinity of the surface of the wafer by corona discharge using the above-described resistivity measuring apparatus on the wafer on which the oxide film is formed in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, and an SPV signal generated thereby is generated. The carrier concentration and resistivity were detected. The measurement was performed at arbitrary points on the entire surface of the wafer, and the variation Δρ of in-plane resistivity was calculated.

Δρと酸化膜の厚みとの関係を図６に示す。図６に示すように、酸化膜の厚みが厚いほど、面内抵抗率のばらつきが小さいことがわかる。また、Δρと紫外線照射時間との関係を図７に示す。図７に示すように、紫外線照射時間が長いほど面内抵抗率のばらつきが小さいことがわかる。すなわち、酸化膜が１．００ｎｍ以上であれば、面内抵抗率のばらつきΔρが４％以下となり、抵抗率の測定値が安定する。   The relationship between Δρ and the thickness of the oxide film is shown in FIG. As shown in FIG. 6, it can be seen that the variation in the in-plane resistivity is smaller as the thickness of the oxide film is larger. FIG. 7 shows the relationship between Δρ and the ultraviolet irradiation time. As shown in FIG. 7, it can be seen that the variation in the in-plane resistivity is smaller as the ultraviolet irradiation time is longer. That is, when the oxide film is 1.00 nm or more, the in-plane resistivity variation Δρ is 4% or less, and the measured resistivity value is stabilized.

本発明は、Ｎ型半導体ウェハの抵抗率測定に利用することができる。   The present invention can be used for measuring the resistivity of an N-type semiconductor wafer.

本発明の実施形態にかかる紫外線照射装置の模式図。The schematic diagram of the ultraviolet irradiation device concerning the embodiment of the present invention. 前記実施形態における抵抗率測定装置の模式図。The schematic diagram of the resistivity measuring apparatus in the said embodiment. 前記実施形態におけるコロナ放電処理を示す概念図。The conceptual diagram which shows the corona discharge process in the said embodiment. 前記実施形態におけるウェハの抵抗率測定方法を示すフローチャート。6 is a flowchart showing a wafer resistivity measurement method according to the embodiment. 前記実施形態における紫外線照射時間と酸化膜の厚みの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the ultraviolet irradiation time in the said embodiment, and the thickness of an oxide film. 前記実施形態における酸化膜の厚みと抵抗率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the thickness of the oxide film in the said embodiment, and a resistivity. 前記実施形態における紫外線照射時間と抵抗率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the ultraviolet irradiation time in the said embodiment, and a resistivity.

１…ウェハ
１０１…空乏層 1 ... wafer 101 ... depletion layer

Claims (1)

Ｎ型半導体ウェハの抵抗率を表面光電圧法によって測定するＮ型半導体ウェハの抵抗率測定方法であって、
前記Ｎ型半導体ウェハの表面に、１ｎｍ以上の厚みの酸化膜を形成した後、
コロナ放電により前記酸化膜の表面に電界を印加し、
前記酸化膜の表面近傍に形成される空乏層の幅を測定することにより抵抗率を得る
ことを特徴とするＮ型半導体ウェハの抵抗率測定方法。 A method for measuring the resistivity of an N-type semiconductor wafer, wherein the resistivity of the N-type semiconductor wafer is measured by a surface photovoltage method,
After forming an oxide film having a thickness of 1 nm or more on the surface of the N-type semiconductor wafer,
An electric field is applied to the surface of the oxide film by corona discharge,
Resistivity is obtained by measuring the width of a depletion layer formed in the vicinity of the surface of the oxide film.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014116488A (en) * 2012-12-11 2014-06-26 Shin Etsu Handotai Co Ltd Resistivity measurement method of n type silicon epitaxial layer
JP2015233040A (en) * 2014-06-09 2015-12-24 信越半導体株式会社 Evaluation method of substrate accommodation container
CN115346889A (en) * 2022-10-17 2022-11-15 广州粤芯半导体技术有限公司 Monitoring method of epitaxial process

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