JP2020184584A - Method for evaluating epitaxial wafer - Google Patents

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Abstract

To provide a method for evaluating an epitaxial wafer, enabling an interface between an epitaxial layer and a semiconductor substrate to be evaluated with a high degree of accuracy.SOLUTION: The method for evaluating an epitaxial wafer is provided that comprises the steps of: preparing an epitaxial wafer including an epitaxial layer having the same conductivity type as a semiconductor substrate on the semiconductor substrate; diffusing a dopant having a conductivity type different from those of the semiconductor substrate and epitaxial layer into the epitaxial layer to form a diffusion layer and form pn junction; forming an electrode on the surface of the diffusion layer; and applying voltage to the pn junction so that the depth of a depletion layer to be formed is a depth including an interface between the epitaxial layer and the semiconductor substrate and measuring a junction leakage current flowing when applying the voltage.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、エピタキシャルウェーハの評価方法に関する。 The present invention relates to an evaluation method for an epitaxial wafer.

メモリ、CCD等の固体撮像素子等の半導体装置の微細化、高性能化に伴い、それらの製品歩留まりを向上させるために、材料としてのシリコンウェーハにも高品質化が要求され、これに対応した各種シリコンウェーハが開発されている。固体撮像素子においては、シリコン基板品質がその素子構造上からも非常に大きく影響し、特に、製品特性に直接影響を与えると推測されるPD(フォトダイオード)が形成される領域となるウェーハ表層部の結晶性は重要である。表層品質の改善策として、1)不活性ガス又は水素を含む雰囲気中での高温処理、2)引き上げ条件の改善によるグロウ・イン(Grown−in)欠陥の低減、3)エピタキシャルウェーハ、等の開発が行われている。 With the miniaturization and higher performance of semiconductor devices such as memory and solid-state image sensors such as CCDs, in order to improve the yield of these products, silicon wafers as materials are also required to have higher quality. Various silicon wafers have been developed. In a solid-state image sensor, the quality of the silicon substrate has a great influence on the element structure, and in particular, the wafer surface layer portion is a region where PDs (photodiodes), which are presumed to directly affect the product characteristics, are formed. Crystallinity is important. As measures to improve surface quality, 1) high temperature treatment in an atmosphere containing inert gas or hydrogen, 2) reduction of grow-in defects by improving pulling conditions, 3) development of epitaxial wafers, etc. Is being done.

特に固体撮像素子に関しては、光を電気信号に変換するため、PDにて光を半導体内部に侵入させ、発生する電気信号から画像を構築する。そのため、最表面品質はもちろんのこと、表面から数μm程度の深さの品質も非常に重要である。そのために、エピタキシャルウエーハ(以下、「EPW」ということがある)が使用されることが多い。EPWは、エピタキシャル層(以下、「EP層」ということがある)部分に結晶欠陥を持たないことや、酸素や炭素が低濃度であるなど、固体撮像素子を作製するうえでメリットがある。しかし、そのEPWであっても、影響がないわけではない。その一例として、非特許文献1には、シリコン基板とEP層界面の準位が影響するという指摘がなされている。EP層の成長界面であることや、また、基板とEP層のドーパント濃度に差があることから、ここに準位ができることで、主にPDの空乏層外からのいわゆる中性領域からのキャリア拡散に影響するとされているために、基板とEP層界面の評価方法が求められる。 In particular, for a solid-state image sensor, in order to convert light into an electric signal, the light is penetrated into the semiconductor by a PD, and an image is constructed from the generated electric signal. Therefore, not only the outermost surface quality but also the quality at a depth of about several μm from the surface is very important. For this purpose, epitaxial wafers (hereinafter sometimes referred to as "EPW") are often used. EPW has merits in manufacturing a solid-state image sensor, such as having no crystal defects in the epitaxial layer (hereinafter, may be referred to as "EP layer") and having a low concentration of oxygen and carbon. However, even the EPW is not without its influence. As an example, Non-Patent Document 1 points out that the level of the interface between the silicon substrate and the EP layer has an effect. Since it is the growth interface of the EP layer and there is a difference in the dopant concentration between the substrate and the EP layer, the level can be formed here, and the carriers from the so-called neutral region mainly from the outside of the depletion layer of PD are formed. Since it is said that it affects diffusion, a method for evaluating the interface between the substrate and the EP layer is required.

ここで、代表的な半導体基板であるシリコンウェーハの、特に表層近傍の電気的な評価法について述べる。シリコンウェーハの表面品質の電気的特性の評価法として、酸化膜耐圧評価(以下、「GOI評価」ということがある)がよく知られている。GOI評価では、シリコンウェーハの表面に熱酸化によりゲート酸化膜を形成し、この上に電極を形成することで絶縁体であるシリコン酸化膜に電気的ストレスを印加し、この絶縁度合いによりシリコンウェーハの表面の品質を評価するものである。すなわち、もとのシリコンウェーハの表面に欠陥や金属不純物が存在するとこれが熱酸化によりシリコン酸化膜に取り込まれ、不均一な絶縁体になる。つまり、欠陥や不純物が存在すると絶縁性が低下することから、その絶縁性の低下度合いを見ることでシリコンウェーハの表面品質を評価するものである。 Here, an electrical evaluation method for a silicon wafer, which is a typical semiconductor substrate, particularly near the surface layer will be described. As a method for evaluating the electrical characteristics of the surface quality of a silicon wafer, an oxide film withstand voltage evaluation (hereinafter, may be referred to as "GOI evaluation") is well known. In the GOI evaluation, a gate oxide film is formed on the surface of the silicon wafer by thermal oxidation, and an electrode is formed on the gate oxide film to apply electrical stress to the silicon oxide film which is an insulator. It evaluates the quality of the surface. That is, if defects or metal impurities are present on the surface of the original silicon wafer, they are incorporated into the silicon oxide film by thermal oxidation, resulting in a non-uniform insulator. That is, since the insulating property deteriorates in the presence of defects and impurities, the surface quality of the silicon wafer is evaluated by observing the degree of deterioration of the insulating property.

GOI評価は、実デバイスにおいては、MOSFETのゲート酸化膜信頼性に関係するため、GOI特性の改善に向けて様々なウェーハ開発が行われている。GOI評価に関連して、特にCOPに関連したGrown−in欠陥の研究が、ウェーハ、デバイスの改善に大きく寄与した。しかしながら、GOI評価で問題がなくても、デバイス歩留まりが低下するということは当然発生する。特に近年、デバイスの高集積化に伴い、このような事象が数多くなってきている。とりわけ固体撮像素子においては、空乏層外の中性領域からの拡散電流が影響するなど、その原理から考えて、ウェーハ起因のリーク電流を低減する必要性がある。 Since the GOI evaluation is related to the reliability of the gate oxide film of the MOSFET in an actual device, various wafers have been developed for improving the GOI characteristics. Studies of Green-in defects, especially those related to COP, in relation to GOI evaluation have contributed significantly to the improvement of wafers and devices. However, even if there is no problem in the GOI evaluation, it naturally occurs that the device yield is lowered. In particular, in recent years, with the increasing integration of devices, many such events have been increasing. In particular, in a solid-state image sensor, it is necessary to reduce the leakage current caused by the wafer in consideration of the principle, such as the influence of the diffusion current from the neutral region outside the depletion layer.

上記の問題を解決するシリコンウェーハの開発・改善を進めるにあたっては、実際に固体撮像素子などのデバイスを作製し評価してみないと効果の判別が出来ないという問題があった。そこで、従来、固体撮像素子の心臓部ともいえる受光部の構造に着目し、ウェーハ面内にpn接合を形成し、このリーク電流を測定することでウェーハ品質の評価が行われている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、ウェーハ内に形成されたpn接合のリーク電流を測定するセル構造として、ガードリング付きの構造が開示されている。この構造では、pn接合の周辺部分にガードリングを設け、そのガードリングによってリーク電流の面積成分(拡散電流及び発生電流からなる)と周辺成分(表面発生電流)とを分離している。つまり、この構造によれば、ガードリングに印加する電圧を調整することで、pn接合の周辺部分の空乏層幅を制御してその周辺部分からのリーク電流を抑えることができる。 In advancing the development and improvement of silicon wafers that solve the above problems, there is a problem that the effect cannot be determined unless a device such as a solid-state image sensor is actually manufactured and evaluated. Therefore, conventionally, focusing on the structure of the light receiving portion, which can be said to be the heart of the solid-state image sensor, the wafer quality is evaluated by forming a pn junction in the wafer surface and measuring this leak current (for example,). See Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a structure with a guard ring as a cell structure for measuring a leak current of a pn junction formed in a wafer. In this structure, a guard ring is provided in the peripheral portion of the pn junction, and the area component (consisting of the diffusion current and the generated current) of the leak current and the peripheral component (surface generated current) are separated by the guard ring. That is, according to this structure, by adjusting the voltage applied to the guard ring, the width of the depletion layer in the peripheral portion of the pn junction can be controlled and the leakage current from the peripheral portion can be suppressed.

特許文献2には、ヘテロエピタキシャル成長を行い、半導体基板とは異なる(反対の)導電性をもつエピタキシャル層を成長させて、空乏層を形成させ、また、エピタキシャル層中にも空乏層を形成させた2重構造とし、表面だけでなく、深い領域まで評価する方法が開示されている。2重構造とすることで、エピタキシャル層以外に、シリコンウェーハまで評価が可能である。 In Patent Document 2, heteroepitaxial growth is performed to grow an epitaxial layer having a conductivity different from (opposite) that of a semiconductor substrate to form a depletion layer, and a depletion layer is also formed in the epitaxial layer. A method of evaluating not only the surface but also a deep region with a double structure is disclosed. With the double structure, it is possible to evaluate not only the epitaxial layer but also the silicon wafer.

Janesick, James R.著 Scientific charge−coupled devices p.334 (2000)Janesick, James R. Written by Scientific charge-coupled devices p. 334 (2000)

特許第3250158号公報Japanese Patent No. 3250158 特許第5751531号公報Japanese Patent No. 5751531

以上、先行技術について述べてきたが、エピタキシャル層/半導体基板界面に特化した評価は大変困難を極めている。特許文献1の方法は、空乏層が表面近傍の1か所であり、この部分を選択的に評価可能であるが、エピタキシャル層/半導体基板界面のような深い場所の評価は想定されていない。特許文献2の方法は、深い領域まで評価可能であるが、空乏層が2つあることで、どこにリーク源があるかは、わからない。このように、非特許文献1に記載があるような、エピタキシャル層/半導体基板界面の評価は、界面が比較的深い位置にあることもあり評価が非常に困難であった。 Although the prior art has been described above, it is extremely difficult to make an evaluation specialized for the epitaxial layer / semiconductor substrate interface. In the method of Patent Document 1, the depletion layer is located at one place near the surface, and this part can be selectively evaluated, but evaluation of a deep place such as the epitaxial layer / semiconductor substrate interface is not assumed. The method of Patent Document 2 can evaluate deep regions, but since there are two depletion layers, it is unknown where the leak source is. As described above, the evaluation of the epitaxial layer / semiconductor substrate interface as described in Non-Patent Document 1 is very difficult because the interface is located at a relatively deep position.

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その課題は、CCD、CMOSセンサ等の高歩留まりが要求される製品に使用される高品質ウェーハのリーク電流特性、特にエピタキシャルウェーハにおいて、エピタキシャル層/半導体基板界面を高精度で評価することが可能なエピタキシャルウェーハの評価方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and the problem is that the leakage current characteristics of high-quality wafers used in products that require high yield such as CCDs and CMOS sensors, especially in epitaxial wafers. , An object of the present invention is to provide an evaluation method for an epitaxial wafer capable of evaluating the epitaxial layer / semiconductor substrate interface with high accuracy.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、半導体基板上に該半導体基板と同じ導電型のエピタキシャル層を有するエピタキシャルウェーハを準備する工程と、前記半導体基板及び前記エピタキシャル層と異なる導電型のドーパントを前記エピタキシャル層に拡散させて拡散層を形成し、pn接合を形成する工程と、前記拡散層の表面に電極を形成する工程と、形成される空乏層の深さが、前記エピタキシャル層と前記半導体基板の界面を含む深さとなるように前記pn接合に電圧を印加し、該電圧を印加した時の接合リーク電流を測定する工程とを有するエピタキシャルウェーハの評価方法を提供する。 The present invention has been made to achieve the above object, and is different from the step of preparing an epitaxial wafer having the same conductive type epitaxial layer as the semiconductor substrate on the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate and the epitaxial layer. The step of forming a pn junction by diffusing a conductive type dopant into the epitaxial layer to form a diffusion layer, the step of forming an electrode on the surface of the diffusion layer, and the depth of the formed depleted layer are described above. Provided is an evaluation method of an epitaxial wafer including a step of applying a voltage to the pn junction so as to have a depth including an interface between the epitaxial layer and the semiconductor substrate and measuring a junction leakage current when the voltage is applied.

このようなエピタキシャルウェーハの評価方法によれば、エピタキシャル層/半導体基板界面の評価を高精度で行うことが可能になる。 According to such an evaluation method of an epitaxial wafer, it is possible to evaluate the epitaxial layer / semiconductor substrate interface with high accuracy.

このとき、前記接合リーク電流を測定する工程において、前記形成される空乏層の深さが、前記エピタキシャル層と前記半導体基板の界面と等しい深さとなるように前記pn接合に電圧を印加することができる。 At this time, in the step of measuring the junction leakage current, a voltage may be applied to the pn junction so that the depth of the formed depletion layer is equal to the interface between the epitaxial layer and the semiconductor substrate. it can.

これにより、エピタキシャル層/半導体基板界面のより高精度な評価を行うことができる。 This makes it possible to evaluate the epitaxial layer / semiconductor substrate interface with higher accuracy.

このとき、前記pn接合を形成する工程の前に、前記半導体基板及び前記エピタキシャル層と同じ導電型を有するウェルを、前記エピタキシャル層と前記半導体基板の界面を含むように形成するとともに、前記ウェルの周囲にチャネルストップ層を形成する工程をさらに有するエピタキシャルウェーハの評価方法とすることができる。 At this time, before the step of forming the pn junction, a well having the same conductive type as the semiconductor substrate and the epitaxial layer is formed so as to include an interface between the epitaxial layer and the semiconductor substrate, and the well is formed. It can be used as an evaluation method for an epitaxial wafer having a step of forming a channel stop layer around it.

これにより、接合リーク電流測定時に、半導体基板の抵抗の影響を排除できるため、エピタキシャル層/半導体基板界面の品質評価がより容易にかつより高精度に行うことが可能となる。 As a result, the influence of the resistance of the semiconductor substrate can be eliminated at the time of measuring the junction leakage current, so that the quality evaluation of the epitaxial layer / semiconductor substrate interface can be performed more easily and with higher accuracy.

このとき、前記ウェル及び前記チャネルストップ層を形成する工程の前に、窓部を有する分離酸化膜を形成する工程をさらに有し、前記ウェル及び前記チャネルストップ層を形成する工程において、イオン注入を行うことにより、前記窓部の下部にウェルを、前記分離酸化膜の直下にチャネルストップ層を形成することができる。 At this time, before the step of forming the well and the channel stop layer, a step of forming a separation oxide film having a window portion is further provided, and in the step of forming the well and the channel stop layer, ion implantation is performed. By doing so, a well can be formed in the lower part of the window portion, and a channel stop layer can be formed directly under the separation oxide film.

これにより、ウェル周辺に寄生空乏容量が発生するのを効果的に防止でき、その結果、接合リーク電流の測定の際に、ウェル周辺からのリーク電流(周辺成分)も測定してしまうのを防止できるため、より高精度にエピタキシャル層/半導体基板界面の評価を行うことができる。 As a result, it is possible to effectively prevent the occurrence of parasitic depletion capacity around the well, and as a result, it is possible to prevent the leakage current (peripheral component) from around the well from being measured when measuring the junction leak current. Therefore, it is possible to evaluate the epitaxial layer / semiconductor substrate interface with higher accuracy.

このとき、前記ウェルを形成する工程において、酸化膜が形成されていない前記窓部に1×1016atoms/cm〜1×1017atoms/cmの注入量でイオンを注入することができる。 At this time, in the step of forming the well, ions can be injected into the window portion where the oxide film is not formed at an injection amount of 1 × 10 16 atoms / cm 3 to 1 × 10 17 atoms / cm 3. ..

これにより、イオン注入による転位の形成、ウェル中の欠陥の形成をより効果的に抑制でき、また、半導体基板の抵抗の影響が小さくなるため、より安定してリーク電流測定を行うことができる。 As a result, the formation of dislocations and the formation of defects in the wells due to ion implantation can be suppressed more effectively, and the influence of the resistance of the semiconductor substrate is reduced, so that the leakage current measurement can be performed more stably.

このとき、前記ウェルのドーパント濃度を1×1016atoms/cm〜1×1017atoms/cm、深さを2μm以下とし、前記チャネルストップ層のドーパント濃度を1×1016atoms/cm〜1×1017atoms/cm、深さを0.5μm以下とし、前記拡散層のドーパント濃度を1×1018atoms/cm〜5×1020atoms/cm、深さを1μm以下とすることができる。 At this time, the dopant concentration of the well is 1 × 10 16 atoms / cm 3 to 1 × 10 17 atoms / cm 3 , the depth is 2 μm or less, and the dopant concentration of the channel stop layer is 1 × 10 16 atoms / cm 3. ~ 1 × 10 17 atoms / cm 3 , depth is 0.5 μm or less, dopant concentration of the diffusion layer is 1 × 10 18 atoms / cm 3 ~ 5 × 10 20 atoms / cm 3 , depth is 1 μm or less. can do.

これにより、ウェル周辺に寄生空乏容量が発生するのを効果的に防止でき、接合リーク電流測定に好適な空乏層を設定することができ、より安定してリーク電流測定を行うことができる。 As a result, it is possible to effectively prevent the occurrence of parasitic depletion capacity around the well, it is possible to set a depletion layer suitable for the junction leak current measurement, and the leak current measurement can be performed more stably.

このとき、前記拡散層の表面に電極を形成する工程において、形成する前記電極の面積を4mm以下とすることができる。 At this time, in the step of forming the electrode on the surface of the diffusion layer, the area of the electrode to be formed can be set to 4 mm 2 or less.

これにより、接合リーク電流を測定するときの位置分解能を高く確保でき、リーク電流を測定したときの電流値が大きくなりすぎるのを効果的に防止することができる。 As a result, it is possible to secure a high position resolution when measuring the junction leak current, and it is possible to effectively prevent the current value when measuring the leak current from becoming too large.

以上のように、本発明によれば、エピタキシャル層/半導体基板界面の評価を高精度で行うことが可能になる。 As described above, according to the present invention, it is possible to evaluate the epitaxial layer / semiconductor substrate interface with high accuracy.

本発明に係るリーク電流測定用の接合構造体(断面構造)の一例を示す。An example of a junction structure (cross-sectional structure) for measuring leak current according to the present invention is shown. 接合構造の製造工程の一例を示したフロー図である。It is a flow chart which showed an example of the manufacturing process of a bonded structure. 実施例1のリーク電流測定結果を示す。The leak current measurement result of Example 1 is shown. 実施例2のリーク電流測定結果を示す。The leak current measurement result of Example 2 is shown.

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.

上述のように、エピタキシャル層/半導体基板界面を高精度で評価することが可能なエピタキシャルウェーハの評価方法が求められていた。 As described above, there has been a demand for an evaluation method for an epitaxial wafer capable of evaluating the epitaxial layer / semiconductor substrate interface with high accuracy.

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、半導体基板上に該半導体基板と同じ導電型のエピタキシャル層を有するエピタキシャルウェーハを準備する工程と、前記半導体基板及び前記エピタキシャル層と異なる導電型のドーパントを前記エピタキシャル層に拡散させて拡散層を形成し、pn接合を形成する工程と、前記拡散層の表面に電極を形成する工程と、形成される空乏層の深さが、前記エピタキシャル層と前記半導体基板の界面を含む深さとなるように前記pn接合に電圧を印加し、該電圧を印加した時の接合リーク電流を測定する工程とを有するエピタキシャルウェーハの評価方法により、エピタキシャル層/半導体基板界面の特性評価を正確にできることを見出し、本発明を完成した。 As a result of diligent studies on the above problems, the present inventors have prepared a step of preparing an epitaxial wafer having the same conductive type epitaxial layer as the semiconductor substrate on the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate and conductivity different from the epitaxial layer. The step of forming a diffusion layer by diffusing a mold dopant into the epitaxial layer to form a pn junction, the step of forming an electrode on the surface of the diffusion layer, and the depth of the formed depleted layer are the epitaxial. According to an epitaxial wafer evaluation method including a step of applying a voltage to the pn junction so as to include the interface between the layer and the semiconductor substrate and measuring the junction leakage current when the voltage is applied, the epitaxial layer / We have found that the characteristics of the semiconductor substrate interface can be evaluated accurately, and completed the present invention.

図1は、本発明に係るエピタキシャルウェーハの評価方法を実施するときの、接合リーク電流測定用の接合構造体100(断面構造)の一例を示している。この接合リーク電流測定用の接合構造体100は、半導体基板1と、その半導体基板1上に形成されたエピタキシャル層(以下、「EP層」ということがある)2と、そのEP層2を含むように、すなわちエピタキシャル層/半導体基板界面9を含むような深さまで形成されたウェル5と、そのウェル5中に形成された拡散層6とを有している。図1に示す例のように、ウェル5の接合周辺である分離酸化膜7と、その直下に形成されたチャネルストップ層8とをさらに形成することが可能である。この接合構造体100の特徴の一つは、ウェル5が、エピタキシャル層/半導体基板界面9を含むような深さまで形成されていることである。これにより、接合リーク電流測定時に、半導体基板の抵抗の影響を排除できるため、空乏層4をエピタキシャル層/半導体基板界面9にまでより容易に広げることができ、その結果、エピタキシャル層/半導体基板界面9の品質評価がより容易に、かつ、より高精度に行うことが可能となる。但し、後述するようにウェル5の形成は省略可能である。 FIG. 1 shows an example of a bonding structure 100 (cross-sectional structure) for measuring a bonding leak current when the evaluation method for an epitaxial wafer according to the present invention is carried out. The junction structure 100 for measuring the junction leakage current includes a semiconductor substrate 1, an epitaxial layer (hereinafter, may be referred to as “EP layer”) 2 formed on the semiconductor substrate 1, and the EP layer 2 thereof. That is, it has a well 5 formed to a depth including the epitaxial layer / semiconductor substrate interface 9, and a diffusion layer 6 formed in the well 5. As in the example shown in FIG. 1, it is possible to further form the separation oxide film 7 around the junction of the wells 5 and the channel stop layer 8 formed immediately below the separation oxide film 7. One of the features of the bonded structure 100 is that the well 5 is formed to a depth including the epitaxial layer / semiconductor substrate interface 9. As a result, the influence of the resistance of the semiconductor substrate can be eliminated when measuring the junction leakage current, so that the depletion layer 4 can be more easily expanded to the epitaxial layer / semiconductor substrate interface 9, and as a result, the epitaxial layer / semiconductor substrate interface can be expanded. The quality evaluation of 9 can be performed more easily and with higher accuracy. However, as will be described later, the formation of the well 5 can be omitted.

ウェル5は、分離酸化膜7の窓開けした部分の直下、すなわち、酸化膜が形成されていない窓部91に形成することができる。このウェル5は、EP層2と同じ導電型とされる。そして、ウェル5の濃度(ウェル濃度)は、1×1016atoms/cmから1×1017atoms/cmの範囲とすることが好ましい。例えばボロンをイオン注入し、上記のような範囲とすることで、イオン注入による転位の形成、ウェル5中の欠陥の形成をより効果的に抑制でき、また、半導体基板1の抵抗の影響が小さくなるため、より安定してリーク電流測定を行うことができる。 The well 5 can be formed directly under the window-opened portion of the separation oxide film 7, that is, in the window portion 91 in which the oxide film is not formed. The well 5 is of the same conductive type as the EP layer 2. The concentration of the well 5 (well concentration) is preferably in the range of 1 × 10 16 atoms / cm 3 to 1 × 10 17 atoms / cm 3 . For example, by ion-implanting boron and setting it within the above range, the formation of dislocations and defects in the well 5 due to ion implantation can be more effectively suppressed, and the influence of the resistance of the semiconductor substrate 1 is small. Therefore, the leakage current can be measured more stably.

なお、分離酸化膜7は、接合素子を絶縁分離するための酸化膜である。その分離酸化膜7の厚さは、後述するチャネルストップ層8の形成を考慮して設定することができる。拡散層6は、ウェル5中に、ウェル5の表面からウェル5内部のある深さの範囲に亘って形成された、ウェル5と異なる導電型のドーパントが拡散された層である。ウェル5(但し、拡散層6を除く部分)と拡散層6は互いに異なる導電型となっているので、ウェル5と拡散層6との界面はpn接合3となっている。そのため、電圧を印加すると、ウェル5内には、pn接合3による空乏層4(点線で囲まれた領域)が形成される。拡散層6のドーパント濃度は、1×1018atoms/cmから5×1020atoms/cmの範囲が好ましい。また、拡散層6の深さは1μm以下が好ましい。拡散層6のドーパント濃度や深さを上記範囲とすることで、接合リーク電流測定に好適な空乏層4を設定できる。 The separation oxide film 7 is an oxide film for insulatingly separating the bonding element. The thickness of the separated oxide film 7 can be set in consideration of the formation of the channel stop layer 8 described later. The diffusion layer 6 is a layer in which a conductive type dopant different from the well 5 is diffused in the well 5 from the surface of the well 5 to a certain depth inside the well 5. Since the well 5 (however, the portion excluding the diffusion layer 6) and the diffusion layer 6 have different conductive types, the interface between the well 5 and the diffusion layer 6 is a pn junction 3. Therefore, when a voltage is applied, a depletion layer 4 (a region surrounded by a dotted line) formed by the pn junction 3 is formed in the well 5. The dopant concentration of the diffusion layer 6 is preferably in the range of 1 × 10 18 atoms / cm 3 to 5 × 10 20 atoms / cm 3 . The depth of the diffusion layer 6 is preferably 1 μm or less. By setting the dopant concentration and depth of the diffusion layer 6 within the above ranges, the depletion layer 4 suitable for measuring the junction leakage current can be set.

チャネルストップ層8を、ウェル5の接合周辺に形成することができる。実施形態の一例では、チャネルストップ層8は、分離酸化膜7の直下に形成されている。そのチャネルストップ層8のドーパント濃度は1×1016atoms/cmから1×1017atoms/cmの範囲が好ましい。また、チャネルストップ層8の深さは0.5μm以下とするのが好ましい。チャネルストップ層8によって、分離酸化膜7や表面界面準位などの影響でウェル5周辺に寄生空乏容量が発生するのを効果的に防止できる。その結果、接合リーク電流の測定の際に、ウェル5周辺からのリーク電流(周辺成分)も測定してしまうのを防止できるため、より高精度にエピタキシャル層/半導体基板界面9の評価を行うことができる。また、チャネルストップ層8のドーパント濃度や深さを上記範囲とすることで、後述するチャネルストップ層8形成時のイオン注入でGOI(酸化膜耐圧)に影響する欠陥を生じないようにできる。 The channel stop layer 8 can be formed around the junction of the wells 5. In one example of the embodiment, the channel stop layer 8 is formed directly below the separation oxide film 7. The dopant concentration of the channel stop layer 8 is preferably in the range of 1 × 10 16 atoms / cm 3 to 1 × 10 17 atoms / cm 3 . Further, the depth of the channel stop layer 8 is preferably 0.5 μm or less. The channel stop layer 8 can effectively prevent the generation of parasitic depletion capacity around the well 5 due to the influence of the separation oxide film 7 and the surface interface state. As a result, when measuring the junction leakage current, it is possible to prevent the leakage current (peripheral component) from the periphery of the well 5 from being measured, so that the epitaxial layer / semiconductor substrate interface 9 should be evaluated with higher accuracy. Can be done. Further, by setting the dopant concentration and depth of the channel stop layer 8 within the above ranges, it is possible to prevent defects that affect GOI (oxide pressure resistance) from occurring due to ion implantation during the formation of the channel stop layer 8 described later.

以上説明した接合構造体100を用い、空乏層4がエピタキシャル層/半導体基板界面を含むように、電圧(逆バイアス)を印加する。そして、その時に流れる接合リーク電流(空乏層での発生再結合電流)としてモニタリングする。上記接合構造体100によれば、エピタキシャル層/半導体基板界面9の品質の高精度な測定が可能になり、よって、エピタキシャルウェーハの評価を精度良く行うことができる。 Using the bonded structure 100 described above, a voltage (reverse bias) is applied so that the depletion layer 4 includes the epitaxial layer / semiconductor substrate interface. Then, it is monitored as a junction leakage current (current generated and recombined in the depletion layer) flowing at that time. According to the bonded structure 100, it is possible to measure the quality of the epitaxial layer / semiconductor substrate interface 9 with high accuracy, and therefore, the epitaxial wafer can be evaluated with high accuracy.

また、空乏層4の深さ(下端)が、エピタキシャル層/半導体基板界面と等しい深さとなるように、電圧を印加することが好ましい。エピタキシャル層/半導体基板界面のより高精度な評価が可能となる。 Further, it is preferable to apply a voltage so that the depth (lower end) of the depletion layer 4 is equal to the depth of the epitaxial layer / semiconductor substrate interface. More accurate evaluation of the epitaxial layer / semiconductor substrate interface becomes possible.

次に、本発明に係るエピタキシャルウェーハの評価方法を説明する。まず、被評価基板として、半導体基板上に該半導体基板と同じ導電型のエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェーハを準備する。次に、半導体基板及びエピタキシャル層と異なる導電型のドーパントをエピタキシャル層に拡散させて拡散層を形成し、pn接合を形成する。さらに、拡散層の表面に電極を形成して、評価用の接合構造体を得ることができる。評価は、形成される空乏層の深さが、エピタキシャル層と半導体基板の界面を含む深さとなるようにpn接合に電圧を印加し、電圧を印加した時の接合リーク電流を測定して行う。 Next, an evaluation method for an epitaxial wafer according to the present invention will be described. First, as the substrate to be evaluated, an epitaxial wafer in which the same conductive type epitaxial layer as the semiconductor substrate is formed on the semiconductor substrate is prepared. Next, a conductive type dopant different from the semiconductor substrate and the epitaxial layer is diffused in the epitaxial layer to form a diffusion layer, and a pn junction is formed. Further, an electrode can be formed on the surface of the diffusion layer to obtain a bonded structure for evaluation. The evaluation is performed by applying a voltage to the pn junction so that the depth of the formed depletion layer includes the interface between the epitaxial layer and the semiconductor substrate, and measuring the junction leakage current when the voltage is applied.

図2は、接合構造体100の製造工程の具体例を示したフロー図である。先ず、図2(a)に示すように、準備したエピタキシャルウェーハの上にマスクとなるマスク酸化膜90を形成する。このマスク酸化膜90は熱酸化でもCVDでも良い。すなわち、このあとにウェルを形成する場合にはイオン注入を行うのであるが、このときのイオンがわずかにマスク酸化膜90を通過してチャネルストップ層8を形成するように、マスク酸化膜90の厚さを設定することが好ましい。この厚さは、イオンを構成する元素や、イオン注入条件(加速電圧等)に依存するため、工程、設備に適した値を設定することができる。次に、図2(b)に示すように、マスク酸化膜90にフォトリソグラフィを行い、マスク酸化膜90をドライエッチング又はウエットエッチングにより窓開け処理を行い、窓部91を形成する。このとき窓部91が、図1のpn接合3の接合面積(電極面積)に相当することになる。そのため、窓部91の面積は、好ましくは4mm以下を満たすように設定される。このようにすれば、接合リーク電流を測定するときの位置分解能を高く確保でき、リーク電流を測定したときの電流値が大きくなりすぎるのを効果的に防止することができる。なお、窓部91を除くマスク酸化膜90の部分が、分離酸化膜7となる。 FIG. 2 is a flow chart showing a specific example of the manufacturing process of the bonded structure 100. First, as shown in FIG. 2A, a mask oxide film 90 serving as a mask is formed on the prepared epitaxial wafer. The mask oxide film 90 may be thermally oxidized or CVD. That is, when forming a well after this, ion implantation is performed, but the mask oxide film 90 is formed so that the ions at this time slightly pass through the mask oxide film 90 to form the channel stop layer 8. It is preferable to set the thickness. Since this thickness depends on the elements constituting the ions and the ion implantation conditions (acceleration voltage, etc.), a value suitable for the process and equipment can be set. Next, as shown in FIG. 2B, photolithography is performed on the mask oxide film 90, and the mask oxide film 90 is subjected to window opening processing by dry etching or wet etching to form the window portion 91. At this time, the window portion 91 corresponds to the joint area (electrode area) of the pn junction 3 in FIG. Therefore, the area of the window portion 91 is preferably set so as to satisfy 4 mm 2 or less. By doing so, it is possible to secure a high position resolution when measuring the junction leak current, and it is possible to effectively prevent the current value when measuring the leak current from becoming too large. The portion of the mask oxide film 90 excluding the window portion 91 becomes the separation oxide film 7.

次に、図2(c)に示すように、イオン注入により、EP層2と同じ導電型のイオン13(ドーパント)をEP層2に注入する。このとき、窓部91の直下及び分離酸化膜7の直下には、イオン注入層12が形成される。このイオン注入層12のうち、窓部91の直下に形成された層がウェル5として機能し、分離酸化膜7の直下に形成された層がチャネルストップ層8として機能する。なお、このウェル5は、図2(d)の拡散層6が形成される前のウェルに該当する。また、チャネルストップ層8は、イオン13が分離酸化膜7を通過することで、つまりセルアラインを利用して形成される。またこの工程では、分離酸化膜7以外の酸化膜(例えば、スクリーン酸化膜のための熱酸化膜等)を形成しないで直接イオン注入を行う。これによって、接合構造体100の製造工程を簡素化できる。また、イオン注入におけるドーズ量は、GOI(酸化膜耐圧)特性に影響する欠陥が生じない範囲、つまり上述したウェル5のドーパント濃度の好適範囲(1×1016atoms/cmから1×1017atoms/cmの範囲)を満たすように設定される。さらに、イオン注入における加速電圧は、分離酸化膜7の厚さ等を考慮して、チャネルストップ層8が形成できるように設定することができる。イオン注入を行った後は、回復アニールを行うとよい。 Next, as shown in FIG. 2C, the same conductive type ion 13 (dopant) as the EP layer 2 is implanted into the EP layer 2 by ion implantation. At this time, the ion implantation layer 12 is formed directly below the window portion 91 and directly below the separation oxide film 7. Of the ion-implanted layers 12, the layer formed directly under the window portion 91 functions as a well 5, and the layer formed directly under the separation oxide film 7 functions as a channel stop layer 8. The well 5 corresponds to the well before the diffusion layer 6 of FIG. 2D is formed. Further, the channel stop layer 8 is formed by passing the ions 13 through the separation oxide film 7, that is, by utilizing cell alignment. Further, in this step, ion implantation is performed directly without forming an oxide film other than the separation oxide film 7 (for example, a thermal oxide film for a screen oxide film). This makes it possible to simplify the manufacturing process of the bonded structure 100. The dose amount in ion implantation is within a range in which defects that affect GOI (oxide pressure resistance) characteristics do not occur, that is, a preferable range of the dopant concentration of well 5 described above (1 × 10 16 atoms / cm 3 to 1 × 10 17). It is set to satisfy the range of atoms / cm 3). Further, the accelerating voltage in ion implantation can be set so that the channel stop layer 8 can be formed in consideration of the thickness of the separation oxide film 7 and the like. After ion implantation, recovery annealing should be performed.

次に、図2(d)に示すように、ウェル5内にpn接合3を形成するために、ウェル5とは異なる導電型の元素を拡散させて、拡散層6を形成する。このときの拡散は、イオン注入でも固定拡散でも良い。このとき、イオン注入で行った場合の回復熱処理はウェル形成のイオン注入による回復熱処理とを兼ねても良い。最後に、窓部91に露出した拡散層6の表面に、pn接合に電圧を印加し接合リーク電流を測定するときの電極部10を形成する。以上の各工程を経て、接合構造体100が完成する。このような接合構造体100を用いて、形成される空乏層4の深さが、EP層2と半導体基板1の界面を含む深さとなるように、好ましくは、形成される空乏層の深さが、EP層2と半導体基板1の界面と等しい深さとなるようにpn接合に電圧を印加し、電圧を印加した時の接合リーク電流を測定することで、エピタキシャルウェーハの、特に、エピタキシャル層/半導体基板界面の高精度な評価を行うことができる。 Next, as shown in FIG. 2D, in order to form the pn junction 3 in the well 5, a conductive element different from the well 5 is diffused to form the diffusion layer 6. The diffusion at this time may be ion implantation or fixed diffusion. At this time, the recovery heat treatment performed by ion implantation may also serve as the recovery heat treatment by ion implantation of well formation. Finally, on the surface of the diffusion layer 6 exposed to the window portion 91, an electrode portion 10 for measuring the junction leakage current by applying a voltage to the pn junction is formed. Through each of the above steps, the joint structure 100 is completed. The depth of the depletion layer formed by using such a junction structure 100 is preferably such that the depth of the depletion layer 4 is the depth including the interface between the EP layer 2 and the semiconductor substrate 1. However, by applying a voltage to the pn junction so that the depth is equal to the interface between the EP layer 2 and the semiconductor substrate 1 and measuring the junction leakage current when the voltage is applied, the epitaxial wafer, especially the epitaxial layer / Highly accurate evaluation of the semiconductor substrate interface can be performed.

上述の説明では、接合構造体100がウェル5を有する構造としたが、ウェル5のない構造を採用することも可能である。これはEP層2の厚さにかかわらず適用可能であるが、特に、EP層2が厚い場合などの評価に適する。例えば、イオン注入の深さがエピタキシャル層/半導体基板界面9に到達できないような場合でも、評価が可能である。この場合の接合構造体100の作製方法は、ウェル作製のためのイオン注入工程を省略するだけでよい。なお、この際、チャネルストップ層8は、拡散層6の拡散によって形成できる。この接合構造体100の場合は、EP層2の抵抗率と印加電圧によって空乏層4の深さを規定することができる。なお、ウェーハ間の比較を行う場合には、それぞれのウェーハのEP層2の抵抗率を合わせておくと、印加電圧が同じときに、空乏層幅も同じになり、容易にウェーハ間の比較を行うことができる。 In the above description, the joint structure 100 has a structure having wells 5, but a structure without wells 5 can also be adopted. This can be applied regardless of the thickness of the EP layer 2, but is particularly suitable for evaluation when the EP layer 2 is thick. For example, evaluation is possible even when the ion implantation depth cannot reach the epitaxial layer / semiconductor substrate interface 9. In this case, the method for producing the bonded structure 100 may simply omit the ion implantation step for producing the wells. At this time, the channel stop layer 8 can be formed by the diffusion of the diffusion layer 6. In the case of the bonded structure 100, the depth of the depletion layer 4 can be defined by the resistivity of the EP layer 2 and the applied voltage. When comparing between wafers, if the resistivity of EP layer 2 of each wafer is matched, the depletion layer width will be the same when the applied voltage is the same, and the comparison between wafers can be easily performed. It can be carried out.

以下、実施例を挙げて本発明について詳細に説明するが、これは本発明を限定するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but this does not limit the present invention.

(実施例1)
本発明の効果を確認するために次の実験を行った。被評価用半導体基板として、抵抗率10Ω・cmのボロンドープの200mmφシリコンウェーハを準備した。まず、被評価用半導体基板を、予め重金属汚染レベルの違いが調査されているリアクタ(汚染あり、汚染なし)を使用し、ボロンをドープしたEP層を成長させ、汚染レベルの異なるエピタキシャルウェーハを作製した。このときのEP層は厚さ1.5μm、抵抗率10Ω・cmとした。このエピタキシャルウェーハに、Pyro雰囲気1000℃、90分の処理を行い200nmの酸化膜を形成した。この後、レジストを塗布し、フォトリソグラフィを行った。本実施例ではネガレジストを選択した。このレジスト付きウェーハをバッファードHF溶液にて酸化膜エッチングし、硫酸過酸化水素混合液でレジストを除去後、RCA洗浄を実施した。このエピタキシャルウェーハに加速電圧200KeV、ドーズ量2×1012atoms/cmでボロンをイオン注入して、ウェル及びチャネルストップ層を形成した。ウェルの厚さ(深さ)は2μmであった。なお、このときのドーズ量2×1012atoms/cmは、ウェルのピーク濃度が1×1017atoms/cmとなるドーズ量である。1000℃、窒素雰囲気下で回復アニールを実施した後、リンガラスを塗布拡散し、リンを表面より拡散することで、ウェル内にpn接合を形成した。
(Example 1)
The following experiment was carried out to confirm the effect of the present invention. As a semiconductor substrate to be evaluated, a boron-doped 200 mmφ silicon wafer having a resistivity of 10 Ω · cm was prepared. First, for the semiconductor substrate to be evaluated, a reactor (with contamination and no contamination) whose difference in heavy metal contamination level has been investigated in advance is used to grow a boron-doped EP layer to produce epitaxial wafers with different contamination levels. did. The EP layer at this time had a thickness of 1.5 μm and a resistivity of 10 Ω · cm. The epitaxial wafer was treated with a Pyro atmosphere at 1000 ° C. for 90 minutes to form a 200 nm oxide film. After that, a resist was applied and photolithography was performed. In this example, a negative resist was selected. This resisted wafer was subjected to oxide film etching with a buffered HF solution, the resist was removed with a hydrogen peroxide mixed solution, and then RCA cleaning was performed. Boron was ion-implanted into this epitaxial wafer at an accelerating voltage of 200 KeV and a dose amount of 2 × 10 12 atoms / cm 2 to form a well and a channel stop layer. The thickness (depth) of the well was 2 μm. The dose amount of 2 × 10 12 atoms / cm 2 at this time is the dose amount at which the peak concentration of the well is 1 × 10 17 atoms / cm 3 . After performing recovery annealing at 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere, phosphorus glass was applied and diffused, and phosphorus was diffused from the surface to form a pn junction in the well.

本構造を用いてリーク電流を測定した結果を図3に示す。本構造では、上述のとおりウェルが2μmであり、この場合、印加電圧を2.5Vとすると空乏層がウェル下端に到達する。図3に示すように、汚染のあるリアクタを使用したエピタキシャルウェーハでは、リーク電流は、印加電圧が2.5V付近で急激に増加した。このように、エピタキシャル層/半導体基板界面に汚染が存在する場合には、空乏層がウェルすなわちエピタキシャル層/半導体基板界面に到達したときに(電圧約2.5V)、リーク電流が増加する現象が見られる。このように、実施例1の接合構造体用いてリーク電流評価を行うと、エピタキシャル層/半導体基板界面の評価が可能となることが分かる。 The result of measuring the leak current using this structure is shown in FIG. In this structure, the well is 2 μm as described above, and in this case, when the applied voltage is 2.5 V, the depletion layer reaches the lower end of the well. As shown in FIG. 3, in the epitaxial wafer using the contaminated reactor, the leakage current increased sharply when the applied voltage was around 2.5 V. In this way, when the epitaxial layer / semiconductor substrate interface is contaminated, the leakage current increases when the depletion layer reaches the well, that is, the epitaxial layer / semiconductor substrate interface (voltage about 2.5 V). Can be seen. As described above, it can be seen that the leakage current evaluation using the junction structure of Example 1 enables the evaluation of the epitaxial layer / semiconductor substrate interface.

(実施例2)
実施例2では、実施例1より厚いEP層をもつエピタキシャルウェーハを作製し、ウェルを形成せずに、リーク電流評価を行った。まず、被評価用半導体基板を、予め重金属汚染レベルの違いが調査されているリアクタ(汚染あり、汚染なし)を使用し、ボロンをドープしたEP層を成長させ、汚染レベルの異なるエピタキシャルウェーハを作製した。このときのEP層は厚さ4μm、抵抗率10Ω・cmとした。このエピタキシャルウェーハに、Pyro雰囲気1000℃、90分の処理を行い200nmの酸化膜を形成した。こののち、レジストを塗布し、フォトリソグラフィを行った。本実施例ではネガレジストを選択した。このレジスト付きウェーハをバッファードHF溶液にて酸化膜エッチングし、硫酸過酸化水素混合液にてレジストを除去後、RCA洗浄を実施した。このエピタキシャルウェーハに、加速電圧160KeV、ドーズ量2.5×1012atoms/cmでリンをイオン注入してpn接合を形成した。
(Example 2)
In Example 2, an epitaxial wafer having an EP layer thicker than that of Example 1 was produced, and leakage current was evaluated without forming wells. First, for the semiconductor substrate to be evaluated, a reactor (with contamination and no contamination) whose difference in heavy metal contamination level has been investigated in advance is used to grow a boron-doped EP layer to produce epitaxial wafers with different contamination levels. did. The EP layer at this time had a thickness of 4 μm and a resistivity of 10 Ω · cm. The epitaxial wafer was treated with a Pyro atmosphere at 1000 ° C. for 90 minutes to form a 200 nm oxide film. After that, a resist was applied and photolithography was performed. In this example, a negative resist was selected. This resisted wafer was subjected to oxide film etching with a buffered HF solution, the resist was removed with a hydrogen peroxide mixed solution, and then RCA cleaning was performed. Phosphorus was ion-implanted into this epitaxial wafer at an accelerating voltage of 160 KeV and a dose amount of 2.5 × 10 12 atoms / cm 2 to form a pn junction.

実施例2のリーク電流測定結果を図4に示す。実施例2では、ウェルがなく、空乏層幅はEP層の抵抗と印加電圧で決まる。印加電圧を9Vとすると、空乏層がエピタキシャル層/半導体基板界面に到達する。汚染のあるリアクタを使用したウェーハでは、リーク電流が9Vで急激に増加している。このように、エピタキシャル層/半導体基板界面に汚染が存在する場合には、空乏層がエピタキシャル層/半導体基板界面に到達したときに(電圧約9V)、リーク電流が増加する現象が見られる。このように、実施例2の接合構造体を評価することで、エピタキシャル層/半導体基板界面の接合リーク電流の測定が可能となっているのが分かる。 The leakage current measurement result of Example 2 is shown in FIG. In Example 2, there are no wells and the depletion layer width is determined by the resistance of the EP layer and the applied voltage. When the applied voltage is 9V, the depletion layer reaches the epitaxial layer / semiconductor substrate interface. For wafers using contaminated reactors, the leakage current increases sharply at 9V. As described above, when the epitaxial layer / semiconductor substrate interface is contaminated, the leakage current increases when the depletion layer reaches the epitaxial layer / semiconductor substrate interface (voltage of about 9 V). In this way, by evaluating the bonding structure of Example 2, it can be seen that the bonding leakage current at the epitaxial layer / semiconductor substrate interface can be measured.

実施例1、実施例2の結果からわかるように、本発明の評価方法によれば、単純な構造の接合構造体を使用して、従来評価することのできなかったエピタキシャル層/半導体基板界面の接合リーク電流の高精度な測定が可能となった。 As can be seen from the results of Examples 1 and 2, according to the evaluation method of the present invention, an epitaxial layer / semiconductor substrate interface that could not be evaluated conventionally by using a bonded structure having a simple structure is used. Highly accurate measurement of junction leakage current has become possible.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an example, and any object having substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibiting the same effect and effect is the present invention. Is included in the technical scope of.

1…半導体基板、 2…エピタキシャル(EP)層、 3…pn接合、
4…空乏層、 5…ウェル、 6…拡散層、 7…分離酸化膜、
8…チャネルストップ層、 9…エピタキシャル層/半導体基板界面、
10…電極部、 12…イオン注入層、 13…イオン、
90…マスク酸化膜、 91…窓部、 100…接合構造体。
1 ... semiconductor substrate, 2 ... epitaxial (EP) layer, 3 ... pn junction,
4 ... depletion layer, 5 ... well, 6 ... diffusion layer, 7 ... separation oxide film,
8 ... channel stop layer, 9 ... epitaxial layer / semiconductor substrate interface,
10 ... Electrode part, 12 ... Ion implantation layer, 13 ... Ions,
90 ... Mask oxide film, 91 ... Window part, 100 ... Bonded structure.

Claims (7)

エピタキシャルウェーハの評価方法であって、
半導体基板上に該半導体基板と同じ導電型のエピタキシャル層を有するエピタキシャルウェーハを準備する工程と、
前記半導体基板及び前記エピタキシャル層と異なる導電型のドーパントを前記エピタキシャル層に拡散させて拡散層を形成し、pn接合を形成する工程と、
前記拡散層の表面に電極を形成する工程と、
形成される空乏層の深さが、前記エピタキシャル層と前記半導体基板の界面を含む深さとなるように前記pn接合に電圧を印加し、該電圧を印加した時の接合リーク電流を測定する工程とを有することを特徴とするエピタキシャルウェーハの評価方法。
This is an evaluation method for epitaxial wafers.
A process of preparing an epitaxial wafer having the same conductive type epitaxial layer as the semiconductor substrate on the semiconductor substrate, and
A step of diffusing the semiconductor substrate and a conductive type dopant different from the epitaxial layer into the epitaxial layer to form a diffusion layer and forming a pn junction.
The step of forming an electrode on the surface of the diffusion layer and
A step of applying a voltage to the pn junction so that the depth of the formed depletion layer includes the interface between the epitaxial layer and the semiconductor substrate, and measuring the junction leakage current when the voltage is applied. A method for evaluating an epitaxial wafer, which comprises.
前記接合リーク電流を測定する工程において、前記形成される空乏層の深さが、前記エピタキシャル層と前記半導体基板の界面と等しい深さとなるように前記pn接合に電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載のエピタキシャルウェーハの評価方法。 In the step of measuring the junction leakage current, a voltage is applied to the pn junction so that the depth of the formed depletion layer is equal to the interface between the epitaxial layer and the semiconductor substrate. The evaluation method for an epitaxial wafer according to claim 1. 前記pn接合を形成する工程の前に、前記半導体基板及び前記エピタキシャル層と同じ導電型を有するウェルを、前記エピタキシャル層と前記半導体基板の界面を含むように形成するとともに、前記ウェルの周囲にチャネルストップ層を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエピタキシャルウェーハの評価方法。 Prior to the step of forming the pn junction, a well having the same conductive type as the semiconductor substrate and the epitaxial layer is formed so as to include an interface between the epitaxial layer and the semiconductor substrate, and a channel is formed around the well. The method for evaluating an epitaxial wafer according to claim 1 or 2, further comprising a step of forming a stop layer. 前記ウェル及び前記チャネルストップ層を形成する工程の前に、窓部を有する分離酸化膜を形成する工程をさらに有し、
前記ウェル及び前記チャネルストップ層を形成する工程において、イオン注入を行うことにより、前記窓部の下部にウェルを、前記分離酸化膜の直下にチャネルストップ層を形成することを特徴とする請求項3に記載のエピタキシャルウェーハの評価方法。
Prior to the step of forming the well and the channel stop layer, a step of forming a separation oxide film having a window portion is further included.
3. The third aspect of the present invention is that in the step of forming the well and the channel stop layer, a well is formed in the lower part of the window portion and a channel stop layer is formed directly under the separation oxide film by performing ion implantation. The method for evaluating an epitaxial wafer according to.
前記ウェルを形成する工程において、酸化膜が形成されていない前記窓部に1×1016atoms/cm〜1×1017atoms/cmの注入量でイオンを注入することを特徴とする請求項4に記載のエピタキシャルウェーハの評価方法。 A claim characterized in that in the step of forming the well, ions are injected into the window portion where the oxide film is not formed at an injection amount of 1 × 10 16 atoms / cm 3 to 1 × 10 17 atoms / cm 3. Item 4. The method for evaluating an epitaxial wafer according to Item 4. 前記ウェルのドーパント濃度を1×1016atoms/cm〜1×1017atoms/cm、深さを2μm以下とし、
前記チャネルストップ層のドーパント濃度を1×1016atoms/cm〜1×1017atoms/cm、深さを0.5μm以下とし、
前記拡散層のドーパント濃度を1×1018atoms/cm〜5×1020atoms/cm、深さを1μm以下とすることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のエピタキシャルウェーハの評価方法。
The dopant concentration of the well was 1 × 10 16 atoms / cm 3 to 1 × 10 17 atoms / cm 3 , and the depth was 2 μm or less.
The dopant concentration of the channel stop layer was 1 × 10 16 atoms / cm 3 to 1 × 10 17 atoms / cm 3 , and the depth was 0.5 μm or less.
The epitaxial wafer according to claim 4 or 5, wherein the dopant concentration of the diffusion layer is 1 × 10 18 atoms / cm 3 to 5 × 10 20 atoms / cm 3 , and the depth is 1 μm or less. Evaluation methods.
前記拡散層の表面に電極を形成する工程において、形成する前記電極の面積を4mm以下とすることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のエピタキシャルウェーハの評価方法。 The method for evaluating an epitaxial wafer according to any one of claims 1 to 6, wherein the area of the electrode to be formed is 4 mm 2 or less in the step of forming the electrode on the surface of the diffusion layer. ..
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