JP2935929B2 - Method and apparatus for measuring lifetime of semiconductor wafer - Google Patents
Method and apparatus for measuring lifetime of semiconductor waferInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェーハの結晶評
価に用いられる少数キャリアのライフタイムの測定方法
およびその測定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for measuring the lifetime of minority carriers used for evaluating the crystal quality of a semiconductor wafer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】シリコンウェーハのライフタイムの値
は、シリコンウェーハ内部の欠陥による再結合だけでな
く、シリコンウェーハの表面状態、例えば表面の欠陥、
汚染等によっても変化する。光パルスで注入されたキャ
リアのうちの一部は、ウェーハ表面でこれらの欠陥、汚
染との再結合によって消滅する。このウェーハ表面でキ
ャリアが再結合する速度を表面再結合速度という。2. Description of the Related Art The lifetime value of a silicon wafer is determined not only by recombination due to defects inside the silicon wafer, but also by the surface condition of the silicon wafer, for example, surface defects,
It also changes due to contamination and the like. Some of the carriers injected by the light pulse disappear on the wafer surface by recombination with these defects and contamination. The speed at which the carriers recombine on the wafer surface is called the surface recombination speed.
【０００３】したがって、シリコンウェーハの内部欠陥
量等のその品質を生ウェーハの状態で評価する場合、ラ
イフタイムの測定にあっては、表面再結合速度を抑制す
るための前処理を施していた。そして、この前処理後、
例えば反射マイクロ波法によりウェーハのライフタイム
を測定するものである。この前処理としては、従来、Ｎ
型の半導体ウェーハに対してその表面に正の電荷膜をつ
ける処理（ＰＣＣ法）を施し、または、Ｐ型の半導体ウ
ェーハに対してその表面に負の電荷膜をつける処理（Ｎ
ＣＣ法）を施し、この後、その半導体ウェーハの表面近
傍にポテンシャルバリヤを形成することによって半導体
ウェーハの表面再結合速度Ｓを減少させる方法や、希Ｈ
Ｆ溶液中に半導体ウェーハを浸し、表面の自然酸化膜を
除去する方法が採られていた。Therefore, when the quality of a silicon wafer, such as the amount of internal defects, is evaluated in the state of a raw wafer, a pretreatment for suppressing the surface recombination rate has been performed in measuring the lifetime. And after this pre-processing,
For example, the lifetime of a wafer is measured by a reflected microwave method. Conventionally, as this preprocessing, N
A process of applying a positive charge film to the surface of the semiconductor wafer (PCC method), or a process of applying a negative charge film to the surface of the P-type semiconductor wafer (N
CC method) and then forming a potential barrier near the surface of the semiconductor wafer to reduce the surface recombination speed S of the semiconductor wafer.
A method has been employed in which a semiconductor wafer is immersed in an F solution to remove a natural oxide film on the surface.
【０００４】しかしながら、上記電荷膜をつける方法に
あっては、ウェーハの表面が汚染されるので、ライフタ
イム測定後に洗浄する必要があり、特に、Ｐ型の場合の
ＮＣＣ法ではウェーハを重クロム酸ナトリウム１％溶液
で煮沸しなければならないため、表面に重クロム酸イオ
ンが付着する。クロムを含有した溶液を使用することは
処置を誤ると、他の洗浄ウェーハの汚染等の心配があり
望ましいものではなかった。また、希ＨＦ溶液を用いて
自然酸化膜を除去する方法にあっては、処理後時間と共
に成長する自然酸化膜の影響のため、同一場所のライフ
タイムの値が減少する。このため、ウェーハ表面の細か
い面内分布の測定は経時変化の影響がでるため困難なも
のであった。そこで、ウェーハ表面に紫外線を照射する
ことにより、非汚染、非接触、非損傷によりライフタイ
ムの測定を可能とする方法が考えられていた。例えば９
Ｗの水銀ランプにより１０分間照射するものである。[0004] However, in the method of forming a charge film, the surface of the wafer is contaminated, so that it is necessary to clean the wafer after measuring the lifetime. Since it must be boiled with a 1% sodium solution, dichromate ions adhere to the surface. The use of a solution containing chromium is not desirable because, if the treatment is wrong, there is a risk of contamination of other cleaning wafers. In addition, in the method of removing a natural oxide film using a dilute HF solution, the value of the lifetime at the same location decreases due to the influence of the natural oxide film growing with time after the treatment. For this reason, it is difficult to measure the fine in-plane distribution of the wafer surface because of the influence of a change with time. Therefore, there has been proposed a method of irradiating the wafer surface with ultraviolet rays to enable measurement of the lifetime by non-contamination, non-contact, and non-damage. For example, 9
Irradiation is performed for 10 minutes by a W mercury lamp.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の紫外線照射により表面再結合速度を抑制する
ための前処理は、その紫外線の照射後短時間、例えば数
十秒間で表面再結合速度抑制の効果がなくなってしまう
という問題があり、結局はウェーハ表面のライフタイム
の測定について面内での分布を測定することができない
という課題が生じていた。However, such a pretreatment for suppressing the surface recombination speed by the conventional ultraviolet irradiation is carried out in a short time, for example, several tens of seconds after the irradiation of the ultraviolet light. However, there is a problem that the effect of the above is lost, and in the end, the in-plane distribution cannot be measured for measuring the lifetime of the wafer surface.
【０００６】そこで、発明者は、紫外線を半導体ウェー
ハ表面に照射した場合でも窒素雰囲気では表面再結合の
抑制の効果が生じないことを見い出し、結局はオゾンの
影響で表面再結合速度が抑えられていることを知見し
た。Therefore, the inventor of the present invention has found that even when the semiconductor wafer surface is irradiated with ultraviolet rays, the effect of suppressing surface recombination does not occur in a nitrogen atmosphere, and eventually the surface recombination rate is suppressed by the influence of ozone. I found that.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の半導体
ウェーハのライフタイム測定方法においては、半導体ウ
ェーハにキャリアを注入する工程と、キャリア注入後の
半導体ウェーハのライフタイムをオゾン雰囲気中で測定
する工程と、を含んでいる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a lifetime of a semiconductor wafer, wherein a carrier is injected into the semiconductor wafer, and a lifetime of the semiconductor wafer after the carrier is injected is measured in an ozone atmosphere. Performing the steps.
【０００８】また、請求項２に記載の半導体ウェーハの
ライフタイム測定装置においては、半導体ウェーハが保
持されるチャンバと、この半導体ウェーハにキャリアを
注入するキャリア注入手段と、上記チャンバ内にオゾン
を供給するオゾン供給手段と、このチャンバ内で半導体
ウェーハのライフタイムを測定する測定手段と、を備え
ている。According to a second aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring a lifetime of a semiconductor wafer, a chamber for holding the semiconductor wafer, carrier injection means for injecting carriers into the semiconductor wafer, and supply of ozone into the chamber. And a measuring means for measuring a lifetime of the semiconductor wafer in the chamber.
【０００９】[0009]
【作用】請求項１に記載の発明に係る半導体ウェーハの
ライフタイム測定方法にあっては、オゾン雰囲気中で、
キャリア注入後、例えば反射マイクロ波法により当該半
導体ウェーハのライフタイムを測定する。この結果、オ
ゾンにより半導体ウェーハの表面での再結合速度が低減
され、半導体ウェーハのバルクライフタイムを測定する
ことができる。また、半導体ウェーハの表面内で複数位
置にてライフタイムの測定を行うことができ、当該半導
体ウェーハについてのライフタイムの面内分布測定を行
うことができる。なお、ライフタイムの測定は、反射マ
イクロ波法以外にも例えば容量プローブ法，同軸ケーブ
ル法，ストリップ線路法，相加渦電流法等によっても行
うことが可能である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a lifetime of a semiconductor wafer.
After the carrier injection, the lifetime of the semiconductor wafer is measured by, for example, a reflection microwave method. As a result, the recombination rate on the surface of the semiconductor wafer is reduced by the ozone, and the bulk lifetime of the semiconductor wafer can be measured. Further, the lifetime can be measured at a plurality of positions on the surface of the semiconductor wafer, and the in-plane distribution of the lifetime can be measured for the semiconductor wafer. The measurement of the lifetime can be performed by a capacitance probe method, a coaxial cable method, a strip line method, an additive eddy current method or the like in addition to the reflected microwave method.
【００１０】また、請求項２に記載の発明に係る半導体
ウェーハのライフタイム測定装置にあっては、チャンバ
内をオゾン雰囲気に保持することができ、半導体ウェー
ハのライフタイムの測定にあってその表面再結合速度を
抑制し続けることができる。[0010] In the semiconductor wafer lifetime measuring apparatus according to the second aspect of the present invention, the chamber can be kept in an ozone atmosphere, and the semiconductor wafer lifetime can be measured by measuring the surface of the semiconductor wafer. The recombination rate can be kept suppressed.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例に係る半導体ウェ
ーハのライフタイム測定装置の概略構成を示す平面図で
ある。図２は本発明の一実施例に係る半導体ウェーハの
ライフタイム測定装置を示すブロック図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a semiconductor wafer lifetime measuring apparatus according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a semiconductor wafer lifetime measuring apparatus according to one embodiment of the present invention.
【００１２】これらの図にあって、１１はシリコンウェ
ーハ１２が装入されて保持されるチャンバであり、この
チャンバ１１の内部密閉空間はシャッタ１３により測定
室１１Ａと装入室１１Ｂとに仕切られている。シリコン
ウェーハ１２は装入室１１Ｂ内の保持テーブル１４に例
えばチャック機構等により載置、保持されるものであ
る。そして、この保持テーブル１４は搬送機構１５によ
り測定室１１Ａに移動可能に構成されている。In these figures, reference numeral 11 denotes a chamber in which a silicon wafer 12 is loaded and held, and the internal sealed space of the chamber 11 is partitioned by a shutter 13 into a measurement chamber 11A and a loading chamber 11B. ing. The silicon wafer 12 is placed and held on a holding table 14 in the loading chamber 11B by, for example, a chuck mechanism. The holding table 14 is configured to be movable to the measurement chamber 11A by the transport mechanism 15.
【００１３】この測定室１１Ａにはこの保持テーブル１
４に対するステージコントローラ１６が配設されてい
る。また、この保持テーブル１４の上に載置されたシリ
コンウェーハ１２に対してキャリアを注入するためのレ
ーザ光照射手段１７が配設されている。とともに、この
シリコンウェーハ１２に対して導波管１８を介してガン
ダイオード１９からマイクロ波が照射されるように構成
されている。２０はマイクロ波用のサーキュレータ、２
１はマイクロ波の検出器である。さらに、この検出器２
１からの検出信号は、データ解析および表示部２２に送
出され、データ解析、表示後、このデータはホストコン
ピュータ２３に入力される。ホストコンピュータ２３は
上記ステージコントローラ１６等を制御して次の測定を
行うものである。The holding table 1 is provided in the measuring chamber 11A.
4 is provided with a stage controller 16. Further, a laser beam irradiation means 17 for injecting carriers into the silicon wafer 12 placed on the holding table 14 is provided. At the same time, the microwave is applied to the silicon wafer 12 from the gun diode 19 via the waveguide 18. 20 is a microwave circulator, 2
1 is a microwave detector. Further, this detector 2
The detection signal from 1 is sent to the data analysis and display unit 22, and after data analysis and display, this data is input to the host computer 23. The host computer 23 controls the stage controller 16 and the like to perform the next measurement.
【００１４】また、このように構成された測定装置にあ
っては、測定室１１Ａに対してオゾンを供給するための
オゾン発生器２４が取り付けられている。このオゾン発
生器２４は上記チャンバ１１内にオゾンを供給するオゾ
ン供給手段を構成するものである。Further, in the measuring apparatus thus configured, an ozone generator 24 for supplying ozone to the measuring chamber 11A is attached. The ozone generator 24 constitutes ozone supply means for supplying ozone into the chamber 11.
【００１５】以上の構成に係るライフタイム測定装置に
あっては、まず、測定対象であるシリコンウェーハ１２
を装入室１１Ｂにて保持テーブル１４上に載置する。そ
して、搬送機構１５により保持テーブル１４は測定室１
１Ａに移送される。なお、このとき、シャッタ１３の開
閉はチャンバ１１を密封した状態で行っている。ステー
ジコントローラ１６により所定の位置に位置決めされた
保持テーブル１４上のシリコンウェーハ１２に対して、
レーザ光照射手段１７は所定波長の例えば９０４ｎｍの
レーザ光を照射しキャリアを注入する。このとき、オゾ
ン発生器２４からオゾンＯ3が測定室１１Ａ内に供給さ
れている。したがって、測定中のシリコンウェーハ１２
表面はオゾン雰囲気に晒されていることとなる。そし
て、ガンダイオード１９を駆動して例えば９．６ＧＨｚ
のマイクロ波をシリコンウェーハ１２の表面に照射す
る。そして、その反射波を検出器２１により測定する。
このようにしてシリコンウェーハ１２のライフタイムを
オゾン雰囲気中で測定するものである。In the lifetime measuring apparatus according to the above configuration, first, the silicon wafer 12 to be measured is
Is placed on the holding table 14 in the loading room 11B. Then, the holding table 14 is moved by the transport mechanism 15 to the measurement chamber 1.
Transferred to 1A. At this time, the opening and closing of the shutter 13 is performed with the chamber 11 sealed. With respect to the silicon wafer 12 on the holding table 14 positioned at a predetermined position by the stage controller 16,
The laser light irradiating means 17 irradiates a laser beam of a predetermined wavelength, for example, 904 nm, to inject carriers. At this time, ozone O 3 is being supplied from the ozone generator 24 into the measurement chamber 11A. Therefore, the silicon wafer 12 under measurement is
The surface is exposed to the ozone atmosphere. Then, the gun diode 19 is driven to, for example,
Is irradiated on the surface of the silicon wafer 12. Then, the reflected wave is measured by the detector 21.
Thus, the lifetime of the silicon wafer 12 is measured in an ozone atmosphere.
【００１６】そして、このようにして１箇所での測定が
終了すると、その測定データをホストコンピュータ２４
は保持して、ステージコントローラ１６を介してシリコ
ンウェーハ１２を水平方向に移動させ、上記と同じ手順
を繰り返すことにより、その位置でのライフタイムの測
定を行う。このようにして測定点を変更しながら、測定
をオゾン雰囲気で繰り返すことにより、当該シリコンウ
ェーハ１２のライフタイムの面内分布を測定することが
できる。この面内分布は表示部２３によって表示するよ
うにしてもよい。When the measurement at one location is completed in this way, the measured data is transferred to the host computer 24.
Is held, the silicon wafer 12 is moved in the horizontal direction via the stage controller 16, and the same procedure as above is repeated to measure the lifetime at that position. By repeating the measurement in the ozone atmosphere while changing the measurement point in this manner, the in-plane distribution of the lifetime of the silicon wafer 12 can be measured. The in-plane distribution may be displayed by the display unit 23.
【００１７】[0017]
【発明の効果】本発明によれば、半導体ウェーハのバル
ク内部のライフタイムの測定を非破壊、非汚染で行うこ
とができる。また、半導体ウェーハのライフタイムの測
定についてその面内の分布を得ることができる。According to the present invention, the lifetime measurement inside the bulk of the semiconductor wafer can be performed without destruction and without contamination. In addition, the in-plane distribution of the measurement of the lifetime of the semiconductor wafer can be obtained.
【図１】本発明の一実施例に係る半導体ウェーハのライ
フタイム測定装置の概略構成を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a semiconductor wafer lifetime measuring apparatus according to one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例に係る半導体ウェーハのライ
フタイム測定装置を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a semiconductor wafer lifetime measuring apparatus according to one embodiment of the present invention.
１１ チャンバ １１Ａ 測定室 １２ シリコンウェーハ １７ レーザ光照射手段 １９ ガンダイオード ２１ 検出器 ２４ オゾン発生器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Chamber 11A Measurement chamber 12 Silicon wafer 17 Laser irradiation means 19 Gunn diode 21 Detector 24 Ozone generator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新行内 隆之 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三 菱マテリアル株式会社 中央研究所内 審査官 川端 修 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/66 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Takayuki Shinginai 1-297 Kitabukurocho, Omiya City, Saitama Prefecture Mitsubishi Materials Corporation Central Research Laboratory Examiner Osamu Kawabata (58) Fields surveyed (Int. Cl. 6 , (DB name) H01L 21/66
Claims (2)
程と、 キャリア注入後の半導体ウェーハのライフタイムをオゾ
ン雰囲気中で測定する工程と、を含むことを特徴とする
半導体ウェーハのライフタイム測定方法。1. A method for measuring a lifetime of a semiconductor wafer, comprising: injecting a carrier into a semiconductor wafer; and measuring a lifetime of the semiconductor wafer after the carrier injection in an ozone atmosphere.
と、 この半導体ウェーハにキャリアを注入するキャリア注入
手段と、 上記チャンバ内にオゾンを供給するオゾン供給手段と、 このチャンバ内で半導体ウェーハのライフタイムを測定
する測定手段と、を備えたことを特徴とする半導体ウェ
ーハのライフタイム測定装置。2. A chamber for holding a semiconductor wafer, carrier injection means for injecting a carrier into the semiconductor wafer, ozone supply means for supplying ozone into the chamber, and a life time of the semiconductor wafer in the chamber. A measuring device for measuring the lifetime of a semiconductor wafer, comprising: measuring means for measuring.
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| JP2714792A JP2935929B2 (en) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | Method and apparatus for measuring lifetime of semiconductor wafer |
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| JPH06283584A JPH06283584A (en) | 1994-10-07 |
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- 1992-01-17 JP JP2714792A patent/JP2935929B2/en not_active Expired - Fee Related
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