JP2658863B2 - シリコン薄膜中の不純物分析方法 - Google Patents
シリコン薄膜中の不純物分析方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン薄膜中の不純
物分析方法に係り、特に大規模集積回路のシリコン基板
の薄膜中に含まれる微量の不純物を分析する方法に関す
る。
物分析方法に係り、特に大規模集積回路のシリコン基板
の薄膜中に含まれる微量の不純物を分析する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ポリシリコン膜等のシリコン薄膜は、Ｍ
ＯＳ型トランジスタのゲート電極材料、或はシリコンと
金属の接合部（コンタクト）の埋め込み材料等に用いら
れ、又はシリコン酸化膜上に堆積してデバイスの能動領
域を形成するのに用いられている。従って、シリコン薄
膜の形成技術はデバイスの電気的動作を決める重要な技
術であり、その形成工程中のシリコン薄膜に不要なＦ
ｅ、Ｎａ等の不純物が含まれると、半導体デバイスの特
性が極めて劣化するという問題がある。このため、近
年、シリコン薄膜中に含有する不純物の正確な分析技術
が極めて重要とされている。
ＯＳ型トランジスタのゲート電極材料、或はシリコンと
金属の接合部（コンタクト）の埋め込み材料等に用いら
れ、又はシリコン酸化膜上に堆積してデバイスの能動領
域を形成するのに用いられている。従って、シリコン薄
膜の形成技術はデバイスの電気的動作を決める重要な技
術であり、その形成工程中のシリコン薄膜に不要なＦ
ｅ、Ｎａ等の不純物が含まれると、半導体デバイスの特
性が極めて劣化するという問題がある。このため、近
年、シリコン薄膜中に含有する不純物の正確な分析技術
が極めて重要とされている。
【０００３】従来、シリコン薄膜中における不純物の含
有量を分析するには、通常、半導体基板の上面のシリコ
ン酸化膜等の上に堆積したシリコン薄膜に一定容積のフ
ッ酸と硝酸の混合液を滴下して溶解した後、この回収液
中の不純物の含有量を測定している。また、シリコン薄
膜を熱酸化した後に、このシリコン酸化膜をフッ酸で溶
解した後、この回収液中の不純物の含有量を測定してい
る。
有量を分析するには、通常、半導体基板の上面のシリコ
ン酸化膜等の上に堆積したシリコン薄膜に一定容積のフ
ッ酸と硝酸の混合液を滴下して溶解した後、この回収液
中の不純物の含有量を測定している。また、シリコン薄
膜を熱酸化した後に、このシリコン酸化膜をフッ酸で溶
解した後、この回収液中の不純物の含有量を測定してい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のシリコン薄膜中の不純物分析方法では、以下の
問題点がある。フッ酸と硝酸の混合液によりシリコン薄
膜を溶解して溶解液を分析する方法では、シリコン薄膜
の下層にあるシリコン酸化膜等も溶解するので、シリコ
ン酸化膜中に含まれる不純物の影響が測定結果に現れ、
分析精度を低下させるという問題がある。これに対し
て、シリコン薄膜を熱酸化した後に、このシリコン酸化
膜をフッ酸で溶解する方法では、シリコン薄膜中の不純
物が下層のシリコン酸化膜中に熱拡散するので、不純物
の分析精度が低下するという問題がある。
た従来のシリコン薄膜中の不純物分析方法では、以下の
問題点がある。フッ酸と硝酸の混合液によりシリコン薄
膜を溶解して溶解液を分析する方法では、シリコン薄膜
の下層にあるシリコン酸化膜等も溶解するので、シリコ
ン酸化膜中に含まれる不純物の影響が測定結果に現れ、
分析精度を低下させるという問題がある。これに対し
て、シリコン薄膜を熱酸化した後に、このシリコン酸化
膜をフッ酸で溶解する方法では、シリコン薄膜中の不純
物が下層のシリコン酸化膜中に熱拡散するので、不純物
の分析精度が低下するという問題がある。
【０００５】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、シリコン薄膜における不純物の含有量を極
めて高い精度で分析できるシリコン薄膜中の不純物分析
方法を提供することを目的とする。
れたもので、シリコン薄膜における不純物の含有量を極
めて高い精度で分析できるシリコン薄膜中の不純物分析
方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のシリコン薄膜中の不純物分析方法は、シリ
コン薄膜を溶液に溶解して、回収液中の不純物の含有量
を分析する不純物分析方法において、半導体基板の上面
に形成されたシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜上に堆
積したシリコン薄膜にアルカリ水溶液を滴下して、シリ
コン薄膜をエッチングする工程を有することを特徴とす
る。
め、本発明のシリコン薄膜中の不純物分析方法は、シリ
コン薄膜を溶液に溶解して、回収液中の不純物の含有量
を分析する不純物分析方法において、半導体基板の上面
に形成されたシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜上に堆
積したシリコン薄膜にアルカリ水溶液を滴下して、シリ
コン薄膜をエッチングする工程を有することを特徴とす
る。
【０００７】本発明の実施態様としては、シリコン薄膜
をアルカリ水溶液でエッチングする場合、前記半導体基
板を加熱しながら行うことが望ましい。なお、シリコン
薄膜をアルカリ水溶液で溶解した後に、この溶解液を分
析する方法としては、例えば、黒鉛炉原子吸光法、又は
誘導結合プラズマ質量分析法等を用いることが望まし
い。
をアルカリ水溶液でエッチングする場合、前記半導体基
板を加熱しながら行うことが望ましい。なお、シリコン
薄膜をアルカリ水溶液で溶解した後に、この溶解液を分
析する方法としては、例えば、黒鉛炉原子吸光法、又は
誘導結合プラズマ質量分析法等を用いることが望まし
い。
【０００８】
【作用】本発明では、シリコン薄膜をエッチングして溶
解する場合にアルカリ水溶液を使用しているので、シリ
コン薄膜の下層に形成されたシリコン酸化膜又はシリコ
ン窒化膜がエッチングストッパーとして作用する。この
結果、シリコン薄膜だけがアルカリ水溶液に溶解して回
収される。
解する場合にアルカリ水溶液を使用しているので、シリ
コン薄膜の下層に形成されたシリコン酸化膜又はシリコ
ン窒化膜がエッチングストッパーとして作用する。この
結果、シリコン薄膜だけがアルカリ水溶液に溶解して回
収される。
【０００９】本発明においてシリコン薄膜のエッチング
を行う場合、半導体基板を加熱しながら行う方法を採用
すれば、エッチング速度を極めて速めることができる。
を行う場合、半導体基板を加熱しながら行う方法を採用
すれば、エッチング速度を極めて速めることができる。
【００１０】
【実施例】次に、本発明のシリコン薄膜中の不純物分析
方法について図面を参照して説明する。図１はアルカリ
水溶液でシリコン薄膜を溶解する手順を示す工程図であ
る。
方法について図面を参照して説明する。図１はアルカリ
水溶液でシリコン薄膜を溶解する手順を示す工程図であ
る。
【００１１】本実施例のシリコン薄膜中の不純物分析方
法は、シリコン薄膜をアルカリ水溶液に溶解して、回収
液中の不純物の含有量を測定するものである。本実施例
では、シリコン薄膜としてポリシリコン薄膜１を、アル
カリ水溶液としてアンモニア水溶液２を、エッチングス
トッパーとしてシリコン酸化膜３を用いているが、これ
に限定するものではない。例えば、アルカリ水溶液とし
てアミン等を、エッチングストッパーとしてシリコン窒
化膜を用いても良い。
法は、シリコン薄膜をアルカリ水溶液に溶解して、回収
液中の不純物の含有量を測定するものである。本実施例
では、シリコン薄膜としてポリシリコン薄膜１を、アル
カリ水溶液としてアンモニア水溶液２を、エッチングス
トッパーとしてシリコン酸化膜３を用いているが、これ
に限定するものではない。例えば、アルカリ水溶液とし
てアミン等を、エッチングストッパーとしてシリコン窒
化膜を用いても良い。
【００１２】図１において、不純物分析のために溶解す
るポリシリコン薄膜１は、シリコン基板５の上面に形成
されたシリコン酸化膜３の上に堆積されている。先ず、
シリコン基板５を密封容器中のホットプレート４に載置
し、この密封容器内にフッ酸蒸気を供給してポリシリコ
ン薄膜１の表面にフッ酸蒸気を当て、ポリシリコン薄膜
１の表面の自然酸化膜を除去する（図１中の（ａ））。
るポリシリコン薄膜１は、シリコン基板５の上面に形成
されたシリコン酸化膜３の上に堆積されている。先ず、
シリコン基板５を密封容器中のホットプレート４に載置
し、この密封容器内にフッ酸蒸気を供給してポリシリコ
ン薄膜１の表面にフッ酸蒸気を当て、ポリシリコン薄膜
１の表面の自然酸化膜を除去する（図１中の（ａ））。
【００１３】次に、アンモニア水溶液２をポリシリコン
薄膜１の上面に２００μｌ滴下する（同図中の
（ｂ））。続いて、このアンモニア水溶液２の液滴をポ
リシリコン薄膜１の上面で走査することにより、ポリシ
リコン薄膜１を十分に溶解する（同図中の（ｃ））。こ
のとき、シリコン基板５の裏面をホットプレート４で加
熱することにより溶解速度を高める。このようにポリシ
リコン薄膜１の溶解が終わると下層のシリコン酸化膜３
の表面でエッチングが止まる（同図中（ｄ））。
薄膜１の上面に２００μｌ滴下する（同図中の
（ｂ））。続いて、このアンモニア水溶液２の液滴をポ
リシリコン薄膜１の上面で走査することにより、ポリシ
リコン薄膜１を十分に溶解する（同図中の（ｃ））。こ
のとき、シリコン基板５の裏面をホットプレート４で加
熱することにより溶解速度を高める。このようにポリシ
リコン薄膜１の溶解が終わると下層のシリコン酸化膜３
の表面でエッチングが止まる（同図中（ｄ））。
【００１４】上記工程で得られたポリシリコン薄膜１の
溶解液はマイクロピペットによって採取された後に、黒
鉛炉原子吸光装置、又は誘導結合プラズマ質量分析装置
によって回収液中の不純物の成分を定量し、ポリシリコ
ン薄膜中の不純物含有量を分析する。
溶解液はマイクロピペットによって採取された後に、黒
鉛炉原子吸光装置、又は誘導結合プラズマ質量分析装置
によって回収液中の不純物の成分を定量し、ポリシリコ
ン薄膜中の不純物含有量を分析する。
【００１５】次に、アンモニア水溶液によるシリコンと
シリコン酸化膜のエッチング反応について説明する。反
応式１はアンモニア水溶液中でのシリコンのエッチング
反応を、反応式２はアンモニア水溶液中でのシリコン酸
化膜のエッチング反応を示す。 Ｓi＋２ＯＨ-＋Ｈ2Ｏ→ＳiＯ3 2-＋２Ｈ2 ・・・（反応式１） ＳiＯ2＋２ＯＨ-→ＳiＯ3 2-＋Ｈ2 ・・・（反応式２）
シリコン酸化膜のエッチング反応について説明する。反
応式１はアンモニア水溶液中でのシリコンのエッチング
反応を、反応式２はアンモニア水溶液中でのシリコン酸
化膜のエッチング反応を示す。 Ｓi＋２ＯＨ-＋Ｈ2Ｏ→ＳiＯ3 2-＋２Ｈ2 ・・・（反応式１） ＳiＯ2＋２ＯＨ-→ＳiＯ3 2-＋Ｈ2 ・・・（反応式２）
【００１６】上記反応式１及び反応式２から理解できる
ように、シリコンがシリコン酸化膜と比べて余剰にエッ
チングされ、シリコンとシリコン酸化膜とのエッチング
選択比は極めて高い。従って、４％のアンモニア水溶液
によって不純物がドープされていないポリシリコンをエ
ッチングした場合では、ポリシリコンとシリコン酸化膜
とのエッチング選択比は約１４００倍となる。また、同
濃度のアンモニア水溶液を用いて、シート抵抗が２０Ω
／□のリンがドープされたポリシリコンをエッチングし
た場合では、同ポリシリコンとシリコン酸化膜とのエッ
チング選択比は約１３００倍となる。この結果、シリコ
ン酸化膜等をエッチングストッパにすれば、分析対象で
あるポリシリコン等のシリコン薄膜だけを高選択比でエ
ッチングでき、極めて高精度の分析が可能となる。
ように、シリコンがシリコン酸化膜と比べて余剰にエッ
チングされ、シリコンとシリコン酸化膜とのエッチング
選択比は極めて高い。従って、４％のアンモニア水溶液
によって不純物がドープされていないポリシリコンをエ
ッチングした場合では、ポリシリコンとシリコン酸化膜
とのエッチング選択比は約１４００倍となる。また、同
濃度のアンモニア水溶液を用いて、シート抵抗が２０Ω
／□のリンがドープされたポリシリコンをエッチングし
た場合では、同ポリシリコンとシリコン酸化膜とのエッ
チング選択比は約１３００倍となる。この結果、シリコ
ン酸化膜等をエッチングストッパにすれば、分析対象で
あるポリシリコン等のシリコン薄膜だけを高選択比でエ
ッチングでき、極めて高精度の分析が可能となる。
【００１７】
【発明の効果】以上、説明したように本発明のシリコン
薄膜中の不純物分析方法によれば、エッチングストッパ
としてシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を用い、シリ
コン薄膜をアルカリ水溶液でエッチングするので、分析
の対象となるシリコン薄膜だけがエッチングされ、シリ
コン薄膜中の不純物分析が極めて高精度で行えるという
効果を奏する。
薄膜中の不純物分析方法によれば、エッチングストッパ
としてシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を用い、シリ
コン薄膜をアルカリ水溶液でエッチングするので、分析
の対象となるシリコン薄膜だけがエッチングされ、シリ
コン薄膜中の不純物分析が極めて高精度で行えるという
効果を奏する。
【図１】本発明のシリコン薄膜中の不純物分析方法の一
実施例で、アルカリ水溶液によってシリコン薄膜を溶解
する手順を示した工程図である。
実施例で、アルカリ水溶液によってシリコン薄膜を溶解
する手順を示した工程図である。
１ ポリシリコン薄膜 ２ アンモニア水溶液 ３ シリコン酸化膜 ４ ホットプレート ５ シリコン基板
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコン薄膜を溶液に溶解して、回収液
中の不純物の含有量を分析する不純物分析方法におい
て、 半導体基板の上面に形成されたシリコン酸化膜又はシリ
コン窒化膜上に堆積したシリコン薄膜にアルカリ水溶液
を滴下して、シリコン薄膜をエッチングする工程を有す
ることを特徴とするシリコン薄膜中の不純物分析方法。 - 【請求項２】 シリコン薄膜の前記エッチング工程の際
に半導体基板を加熱することを特徴とする、請求項１に
記載のシリコン薄膜中の不純物分析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35316693A JP2658863B2 (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | シリコン薄膜中の不純物分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35316693A JP2658863B2 (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | シリコン薄膜中の不純物分析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07201940A JPH07201940A (ja) | 1995-08-04 |
| JP2658863B2 true JP2658863B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=18429010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35316693A Expired - Fee Related JP2658863B2 (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | シリコン薄膜中の不純物分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2658863B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101685048B (zh) * | 2008-09-25 | 2012-10-24 | 华南师范大学 | 一种多晶硅的纯度检测方法及装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1580803A4 (en) * | 2003-02-20 | 2007-01-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ETCHING METHOD AND APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR DEVICE |
| JP5087839B2 (ja) * | 2005-12-19 | 2012-12-05 | 栗田工業株式会社 | 水質評価方法、該方法を用いる超純水評価装置及び超純水製造システム |
| JP2013135029A (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Elpida Memory Inc | 半導体装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-12-29 JP JP35316693A patent/JP2658863B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101685048B (zh) * | 2008-09-25 | 2012-10-24 | 华南师范大学 | 一种多晶硅的纯度检测方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07201940A (ja) | 1995-08-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |