JP2807679B2 - シリコン基板の絶縁膜欠陥検出方法 - Google Patents
シリコン基板の絶縁膜欠陥検出方法Info
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- JP2807679B2 JP2807679B2 JP63171360A JP17136088A JP2807679B2 JP 2807679 B2 JP2807679 B2 JP 2807679B2 JP 63171360 A JP63171360 A JP 63171360A JP 17136088 A JP17136088 A JP 17136088A JP 2807679 B2 JP2807679 B2 JP 2807679B2
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、シリコン基板の絶縁膜欠陥を検出する方
法に関する。
法に関する。
従来の技術 シリコン基板への絶縁膜形成は、半導体素子の製造に
おいて、素子間や配線層間を電気的に絶縁する薄膜を形
成する根幹技術であり、絶縁膜の欠陥は半導体素子の特
性に直接影響を及ぼす。
おいて、素子間や配線層間を電気的に絶縁する薄膜を形
成する根幹技術であり、絶縁膜の欠陥は半導体素子の特
性に直接影響を及ぼす。
そのため、シリコン基板には欠陥のない絶縁膜を形成
させることが肝要であり、一般にシリコン基板上の絶縁
膜の欠陥検出が行われている。従来、この絶縁膜欠陥検
出法としては、銅めっき法、陽極酸化法、PAW（Pyvocat
echol Awin Water）法等がある。
させることが肝要であり、一般にシリコン基板上の絶縁
膜の欠陥検出が行われている。従来、この絶縁膜欠陥検
出法としては、銅めっき法、陽極酸化法、PAW（Pyvocat
echol Awin Water）法等がある。
前記銅めっき法は、白金板を陽極に、絶縁膜を形成し
たシリコン基板を陰極に用いて硫酸銅水溶液で電界を印
加することにより、ピンホール部分のみを銅めっきする
方法である。
たシリコン基板を陰極に用いて硫酸銅水溶液で電界を印
加することにより、ピンホール部分のみを銅めっきする
方法である。
しかし、この方法は、硫酸銅溶液の濃度の限定が難し
く、適当な条件に制御することが極めて困難である。
く、適当な条件に制御することが極めて困難である。
陽極酸化法は、絶縁膜を形成したシリコン基板上に不
純物をドープした多結晶シリコン（以下ポリSiという）
を成長させ、しかる後縞状にポリSiパターンを形成す
る。当該シリコン基板を陽極に、白金板を陰極に用いて
電界溶液中でポリSiパターンの陽極酸化を行うと、ピン
ホール存在部分のポリSiパターンのみが陽極酸化されて
SiO2に変化する。そして、弗硝酸でエッチングしてシリ
コンのみを除去すれば、SiO2部分、すなわちピンホール
存在部分のポリSiパターンのみが残り、これを欠陥とし
て検出する方法である。
純物をドープした多結晶シリコン（以下ポリSiという）
を成長させ、しかる後縞状にポリSiパターンを形成す
る。当該シリコン基板を陽極に、白金板を陰極に用いて
電界溶液中でポリSiパターンの陽極酸化を行うと、ピン
ホール存在部分のポリSiパターンのみが陽極酸化されて
SiO2に変化する。そして、弗硝酸でエッチングしてシリ
コンのみを除去すれば、SiO2部分、すなわちピンホール
存在部分のポリSiパターンのみが残り、これを欠陥とし
て検出する方法である。
しかし、この方法は操作が複雑で、かつピンホールを
間接観察により検出するという欠点がある。
間接観察により検出するという欠点がある。
PAW法は、SiO2とSiのエッチング速度の差を利用して
直接ピンホールを検出し、又エッチング液の異方性によ
りピットの形状から異物と区別することができる検出方
法である。
直接ピンホールを検出し、又エッチング液の異方性によ
りピットの形状から異物と区別することができる検出方
法である。
しかし、この方法はエッチング速度が極めて小さいた
め、検出するまでに長時間を要し、かつその間悪臭を発
生する欠点がある。
め、検出するまでに長時間を要し、かつその間悪臭を発
生する欠点がある。
一方、加工歪層の評価方法として、ラッピング後に加
工歪がほとんど発生しないケミカル研磨を行い加工歪層
の遮断面を露出させ、洗浄後に熱処理にて酸化膜を形成
し、その後酸化膜を除去し、さらに第２の酸化膜を形成
後にこれを除去し、エッチング後の単位あたりのエッチ
ピットをカウントする際に、ディスロケーションロゼッ
トの数をカウントして、基板の各深さにおける加工歪層
の状態を評価する方法が提案（特開昭53−91660号）さ
れている。
工歪がほとんど発生しないケミカル研磨を行い加工歪層
の遮断面を露出させ、洗浄後に熱処理にて酸化膜を形成
し、その後酸化膜を除去し、さらに第２の酸化膜を形成
後にこれを除去し、エッチング後の単位あたりのエッチ
ピットをカウントする際に、ディスロケーションロゼッ
トの数をカウントして、基板の各深さにおける加工歪層
の状態を評価する方法が提案（特開昭53−91660号）さ
れている。
しかし、上記評価方法で検出できるのは強い歪を伴う
場合のみであり、半導体素子の特性に直接影響する弱い
歪みなどの絶縁膜の欠陥を検出することはできない。
場合のみであり、半導体素子の特性に直接影響する弱い
歪みなどの絶縁膜の欠陥を検出することはできない。
また、結晶中の金属不純物の評価方法として、シリコ
ン基板に含まれる金属不純物が表面にゲッタリングされ
ている部分は酸化膜にピンホールを発生しやすいことを
利用して、基板表面に熱酸化膜（SiO2）を形成、熱酸化
膜の上にさらに窒化膜（Si3N4）を形成、その後この熱
酸化膜、窒化膜を全面除去し、さらに酸化膜形成を行
い、その上に電極形成して電極と基板裏面間に電圧印加
し、酸化膜にピンホールの発生有無で金属不純物の含ま
れ度合いを評価する方法が提案（特開昭54−22760号）
されている。
ン基板に含まれる金属不純物が表面にゲッタリングされ
ている部分は酸化膜にピンホールを発生しやすいことを
利用して、基板表面に熱酸化膜（SiO2）を形成、熱酸化
膜の上にさらに窒化膜（Si3N4）を形成、その後この熱
酸化膜、窒化膜を全面除去し、さらに酸化膜形成を行
い、その上に電極形成して電極と基板裏面間に電圧印加
し、酸化膜にピンホールの発生有無で金属不純物の含ま
れ度合いを評価する方法が提案（特開昭54−22760号）
されている。
この評価方法は、酸化、窒化によって液晶中の不純物
を析出物に成長させたものをその後の酸化膜の絶縁破壊
で評価するもので、表面析出物を作る高濃度の汚染のみ
の検出に有効で、半導体素子の特性に直接影響する低濃
度不純物などの絶縁膜の欠陥を検出することはできな
い。
を析出物に成長させたものをその後の酸化膜の絶縁破壊
で評価するもので、表面析出物を作る高濃度の汚染のみ
の検出に有効で、半導体素子の特性に直接影響する低濃
度不純物などの絶縁膜の欠陥を検出することはできな
い。
発明が解決しようとする課題 前記のごとく、従来のシリコン基板上の絶縁膜の欠陥
検査方法は、操作の複雑や操作制御の困難、あるいは検
査時間に長時間を要する等の欠点があった。
検査方法は、操作の複雑や操作制御の困難、あるいは検
査時間に長時間を要する等の欠点があった。
この発明は、従来の検査方法に見られる前記欠点を排
除し、短時間の操作により、半導体素子の特性に直接影
響するシリコン基板の絶縁膜の欠陥を直接観察にて検知
できる絶縁膜欠陥の検出方法を提供することを目的とす
る。
除し、短時間の操作により、半導体素子の特性に直接影
響するシリコン基板の絶縁膜の欠陥を直接観察にて検知
できる絶縁膜欠陥の検出方法を提供することを目的とす
る。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、この発明は、シリコン基板
に絶縁膜を形成した場合、基板表面の不純物、加工歪や
結晶欠陥部が存在する部位上の絶縁膜は部分的に膜質が
劣り、他の健全な部分の絶縁膜に比べエッチング速度が
速いことに着目し、その部分的エッチング速度差を利用
して欠陥検査を行う方法を提案するものである。
に絶縁膜を形成した場合、基板表面の不純物、加工歪や
結晶欠陥部が存在する部位上の絶縁膜は部分的に膜質が
劣り、他の健全な部分の絶縁膜に比べエッチング速度が
速いことに着目し、その部分的エッチング速度差を利用
して欠陥検査を行う方法を提案するものである。
すなわち、この発明は、シリコン基板の表面にSiO2膜
を形成させた試料をエッチング液に浸漬し、表面基板の
不純物、加工歪や結晶欠陥部が存在する部位上のSiO2膜
にピンホールができ、さらに基板表面にピットが現出し
た時点で引上げた後、検鏡するか又は投光器を使ってピ
ット分布状態を観察し欠陥として検出することを特徴と
するシリコン基板の絶縁膜欠陥検出方法である。
を形成させた試料をエッチング液に浸漬し、表面基板の
不純物、加工歪や結晶欠陥部が存在する部位上のSiO2膜
にピンホールができ、さらに基板表面にピットが現出し
た時点で引上げた後、検鏡するか又は投光器を使ってピ
ット分布状態を観察し欠陥として検出することを特徴と
するシリコン基板の絶縁膜欠陥検出方法である。
この発明における試料表面に形成させるSiO2膜は、一
般に行われている熱酸化法により任意の厚さで形成でき
る。その膜厚はエッチング条件によって変化するが、通
常その膜厚は100Å〜１μｍのものが使用できる。
般に行われている熱酸化法により任意の厚さで形成でき
る。その膜厚はエッチング条件によって変化するが、通
常その膜厚は100Å〜１μｍのものが使用できる。
エッチング液は、Siに対するエッチング速度とSiO2に
対するエッチング速度に適当な差があれば、どのような
エッチング液でも使用することができ、例えば通常SiO2
のエッチングに使用されているダッシュエッチ液（HF:H
NO3:CH3COOH＝1:1:1〜1:10:20）等を用いる。なお、こ
のエッチング液には反応促進剤等を添加することもでき
る。
対するエッチング速度に適当な差があれば、どのような
エッチング液でも使用することができ、例えば通常SiO2
のエッチングに使用されているダッシュエッチ液（HF:H
NO3:CH3COOH＝1:1:1〜1:10:20）等を用いる。なお、こ
のエッチング液には反応促進剤等を添加することもでき
る。
これらのエッチング液によるエッチング時間は、基板
表面の不純物、加工歪や結晶欠陥部が存在する部位上の
SiO2膜が溶解し、基板表面にピット状凹部が現出するの
に必要最小限の短時間で充分であるが、その時間はエッ
チング液及びSiO2膜の厚さ等試験条件により一定しな
い。
表面の不純物、加工歪や結晶欠陥部が存在する部位上の
SiO2膜が溶解し、基板表面にピット状凹部が現出するの
に必要最小限の短時間で充分であるが、その時間はエッ
チング液及びSiO2膜の厚さ等試験条件により一定しな
い。
又、シリコン基板は使用目的で要求される品質が異な
るため、欠陥として認知する基準は一定しないため、一
律に決めることはできない。
るため、欠陥として認知する基準は一定しないため、一
律に決めることはできない。
実施例 この発明の一実施例について説明する。
シリコン基板（１）に次の酸化条件で酸化を行い、基
板上に厚さ500ÅのSiO2膜（２）を形成した（第１
図）。
板上に厚さ500ÅのSiO2膜（２）を形成した（第１
図）。
酸化条件 温 度 1000℃ 雰囲気 乾燥酸素 圧 力 常 圧 なお、シリコン基板（１）の表面に不純物、加工歪や
結晶欠陥部等の欠陥部（３）（図面には不純物を黒点と
して示す）が存在すると、その欠陥部（３）上のSiO2膜
は膜質が劣る。
結晶欠陥部等の欠陥部（３）（図面には不純物を黒点と
して示す）が存在すると、その欠陥部（３）上のSiO2膜
は膜質が劣る。
前記SiO2膜を形成したシリコン基板から試料を採取
し、これをダッシュエッチ液（HF:HNO3:CH3COOH＝1:3:1
2）に４分間浸漬して選択エッチングを行った。
し、これをダッシュエッチ液（HF:HNO3:CH3COOH＝1:3:1
2）に４分間浸漬して選択エッチングを行った。
このダッシュエッチ液の室温におけるエッチング速度
はシリコンで約500Å/min、SiO2で約100Å/minであり、
４分間のエッチングにより、基板表面の健全部分には厚
さ約100ÅのSiO2膜が残り、欠陥部（３）上のSiO2膜は
消滅してピンホール（４）ができ、さらに基板表面には
ピット（５）が形成される。
はシリコンで約500Å/min、SiO2で約100Å/minであり、
４分間のエッチングにより、基板表面の健全部分には厚
さ約100ÅのSiO2膜が残り、欠陥部（３）上のSiO2膜は
消滅してピンホール（４）ができ、さらに基板表面には
ピット（５）が形成される。
なお、シリコンとSiO2に対するエッチング速度に充分
な差がある場合には、シリコン基板表面にSiO2膜を残さ
ずに、基板上のピットを充分な大きさにエッチングする
ことができる。
な差がある場合には、シリコン基板表面にSiO2膜を残さ
ずに、基板上のピットを充分な大きさにエッチングする
ことができる。
前記により形成されたピットの内小さい場合は検鏡に
より、大きい場合は投光器を使って、ピットの分布を観
察して欠陥としての判断をする。
より、大きい場合は投光器を使って、ピットの分布を観
察して欠陥としての判断をする。
その際のピットは、第３図に示すように、選択エッチ
ングの異方性により（100）シリコン基板ではＡ図に示
すピットが、（111）シリコン基板ではＢ図に示すピッ
トが形成され、他の異物とは十分に見分けることができ
る。
ングの異方性により（100）シリコン基板ではＡ図に示
すピットが、（111）シリコン基板ではＢ図に示すピッ
トが形成され、他の異物とは十分に見分けることができ
る。
発明の効果 この発明はシリコンとSiO2に対するエッチング速度の
差を利用して、短時間のエッチングによりシリコン基板
表面にピットを形成せしめ、これを直接に観察すること
によりシリコン基板の表面品質を絶縁膜欠陥として迅
速、かつ確実に検出することができる。
差を利用して、短時間のエッチングによりシリコン基板
表面にピットを形成せしめ、これを直接に観察すること
によりシリコン基板の表面品質を絶縁膜欠陥として迅
速、かつ確実に検出することができる。
第１図はこの発明を実施するための試料におけるシリコ
ン基板の絶縁膜欠陥を例示した説明図、第２図は同上試
料をエッチングした後のピンホールとピットの状態を示
す説明図、第３図はシリコン基板表面に形成されたピッ
トの形状を示す説明図で、Ａ図は（100）シリコン基板
の場合、Ｂ図は（111）シリコン基板の場合である。 １……シリコン基板、２……SiO2膜 ３……欠陥部、４……ピンホール ５……ピット
ン基板の絶縁膜欠陥を例示した説明図、第２図は同上試
料をエッチングした後のピンホールとピットの状態を示
す説明図、第３図はシリコン基板表面に形成されたピッ
トの形状を示す説明図で、Ａ図は（100）シリコン基板
の場合、Ｂ図は（111）シリコン基板の場合である。 １……シリコン基板、２……SiO2膜 ３……欠陥部、４……ピンホール ５……ピット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/91 H01L 21/66 G01N 1/32
Claims (1)
- 【請求項１】シリコン基板の表面にSiO2膜を形成させた
試料をエッチング液に浸漬し、基板表面の不純物、加工
歪や結晶欠陥部が存在する部位上のSiO2膜にピンホール
ができ、さらに基板表面にピットが現出した時点で引上
げた後、検鏡するか又は投光器を使ってピット分布状態
を観察し欠陥として検出することを特徴とするシリコン
基板の絶縁膜欠陥検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63171360A JP2807679B2 (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | シリコン基板の絶縁膜欠陥検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63171360A JP2807679B2 (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | シリコン基板の絶縁膜欠陥検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0221254A JPH0221254A (ja) | 1990-01-24 |
| JP2807679B2 true JP2807679B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=15921742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63171360A Expired - Lifetime JP2807679B2 (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | シリコン基板の絶縁膜欠陥検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2807679B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016514372A (ja) * | 2013-03-12 | 2016-05-19 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 金属酸化物半導体ｔｆｔ用誘電体膜のピンホール評価方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2776382B2 (ja) * | 1996-09-30 | 1998-07-16 | 日本電気株式会社 | 絶縁膜のピンホール検査方法及びその装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5391660A (en) * | 1977-01-24 | 1978-08-11 | Hitachi Ltd | Evaluating method for the semiconductor wafer for processing distortion lay er |
| JPS5422760A (en) * | 1977-07-22 | 1979-02-20 | Fujitsu Ltd | Evaluating method for si crystal |
-
1988
- 1988-07-08 JP JP63171360A patent/JP2807679B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016514372A (ja) * | 2013-03-12 | 2016-05-19 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 金属酸化物半導体ｔｆｔ用誘電体膜のピンホール評価方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0221254A (ja) | 1990-01-24 |
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