JP5477697B2 - シリコンウェーハの表面または表層評価方法 - Google Patents
シリコンウェーハの表面または表層評価方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5477697B2 JP5477697B2 JP2009200843A JP2009200843A JP5477697B2 JP 5477697 B2 JP5477697 B2 JP 5477697B2 JP 2009200843 A JP2009200843 A JP 2009200843A JP 2009200843 A JP2009200843 A JP 2009200843A JP 5477697 B2 JP5477697 B2 JP 5477697B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon wafer
- oxide film
- natural oxide
- surface layer
- defect
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 85
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 85
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 85
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 title claims description 33
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims description 21
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 52
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 22
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 claims description 4
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 87
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- 238000009279 wet oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000861 blow drying Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008214 highly purified water Substances 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000004452 microanalysis Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Description
従来、シリコンウェーハの表面において、微小な領域でのフォトルミネセンスの発光強度分布を得ることで、電気的に活性な欠陥や局所的な汚染を検出し、それを評価する方法は知られていた(例えば、特許文献1)。
すなわち、自然酸化膜にはシリコンの表面準位が局在しており、この表面準位が過剰キャリアの濃度分布の測定精度に悪影響をおよぼす。そのため、従来法では、濃度分布の測定視野内での無欠陥領域の発光強度と、欠陥領域の発光強度との差は小さく、濃度分布のコントラストが明瞭でなかった。その結果、濃度分布から得られた電気的に活性な欠陥の検出結果および局所的な汚染の検出結果も信頼性が低かった。
この発明は、シリコンウェーハの表面または表層の欠陥および汚染を高感度に測定し、評価結果の信頼性を高めることができるシリコンウェーハの表面または表層評価方法を提供することを目的としている。
一般に、結晶中に欠陥または汚染が存在すれば、それらに対応した電子準位がバンドギャップ中に形成される。これらの電子準位がバンドギャップ中に存在すれば、励起された過剰キャリアがこの電子準位を介して再結合する。そのため、相対的に、バンド間での直接再結合によるバンド端発光の割合が低下する。これにより、欠陥または汚染が存在した場合には、これらが存在しない場合に比べて、バンド端発光強度が下がることになる。
その後、シリコンウェーハの表面に新たに自然酸化膜が形成されるまでの間に、光励起によりシリコンウェーハの表面近傍に過剰キャリアを発生させ、シリコンウェーハの表面または表層の微小な領域内での過剰キャリアの濃度分布を測定する。その結果、シリコンウェーハの表面または表層での電気的に活性な欠陥、局所的な汚染を評価することができる。
シリコンウェーハの口径としては、例えば200mm、300mm、450mmが挙げられる。
欠陥、汚染を評価可能な領域は、シリコンウェーハの表面またはシリコンウェーハの表層である。
ここでいう「シリコンウェーハの表層」とは、シリコンウェーハの表面から1μm程度の深さ領域をいう。
自然酸化膜の場合の厚さは、0.2〜1nmである。
自然酸化膜を含む酸化膜の除去方法としては、例えば、フッ酸などによるHF処理を採用することができる。フッ酸には、フッ酸水蒸気が含まれる。
ここでいう「電気的に活性な欠陥」としては、例えば、結晶欠陥を採用することができる。
ここでいう「局所的な汚染」としては、例えば、金属汚染を採用することができる。
評価されるのは、電気的に活性な欠陥と、局所的な汚染とのうち、少なくとも1つである。
フォトルミネセンス法による過剰キャリアの濃度分布の測定条件は任意である。
また、フォトルミネセンス測定装置の装置構成も任意である。一般的には、励起光源、半導体ウェーハがセッティングされるクライオスタット、収束レンズ、分光器、光検出器を備えている。励起光源としては、各種のレーザ(アルゴンレーザ、ヘリウム・ネオンレーザ、クリプトンレーザなど)を採用することができる。その他の励起光源として、キセノンアークランプ、タングステンランプなどでもよい。
フッ酸中のフッ化水素の濃度は任意である。例えばHF:H2O=1〜20:100のものを採用することができる。
フッ酸洗浄(フッ酸によるエッチング)の時間は、自然酸化膜を含む酸化膜の厚さに応じて変更される。
純水によるリンス時間は、例えば浸漬法の場合で5分程度である。純水リンス後は、半導体ウェーハを例えばスピン乾燥、窒素ブローなどで乾燥させる。
シリコンウェーハは、CZ法により引き上げられたシリコン単結晶を加工して得られた直径が300mm、ボロンドープによる比抵抗が1.0Ω・cmのもので、その露出面全域に厚さ1nm前後のシリコン酸化膜が形成されている。
次に、シリコンウェーハを洗浄槽に貯液されたフッ酸(25℃)に1分間だけ浸漬し、自然酸化膜を除去(フッ酸洗浄)する。フッ酸中のHF濃度は1%である。
その後、純水リンス後のシリコンウェーハをスピン乾燥機の回転テーブルに固定し、所定の回転速度で所定時間だけスピン乾燥し、シリコンウェーハの表面に水滴が残らないようにする。スピン乾燥に代えて、窒素ブロー乾燥でもよい。
まず、図2を参照して、フォトルミネセンス測定装置を具体的に説明する。このフォトルミネセンス測定装置は、強励起顕微フォトルミネッセンス法に基づく欠陥検出装置である。具体的にはnanometrics社製の商品名SiPHERを採用している。フォトルミネセンス測定装置10は、シリコンウェーハ11の表面にレーザ光を照射するレーザ光源12,13と、ハーフミラー14,15と、出力計16と、表面散乱光用検出器17と、オートフォーカス用検出器18と、可動ミラー19と、白色光源20と、CCDカメラ21と、顕微鏡対物レンズ22と、長波パスフィルタ23と、フォトルミネセンス光用検出器24と、オートフォーカス用のミラー25とを備えている。
図3に示すように、自然酸化膜を除去する前は微小であった欠陥が、自然酸化膜の除去後は明瞭なコントラストで高感度に検出できた。これを、図5のグラフを用いて検出信号の強度差で表示すれば、自然酸化膜を除去する前の欠陥は、幅が10nm程度、ウェーハ表面の平坦領域の検出信号を基準強度1.00とした場合、欠陥の信号強度が0.99程度であった。これに対して、自然酸化膜除去後の欠陥は、幅が10nm程度、欠陥の信号強度が0.93程度と、欠陥の存在が明瞭となった。
図6の顕微鏡写真から明らかなように、評価試料となる自然酸化膜が形成されたシリコンウェーハの表面(HF処理前)には、幅1μm、長さ2μm程度の欠陥が存在した。
11 シリコンウェーハ(半導体ウェーハ)。
Claims (2)
- シリコンウェーハの表層に光励起により過剰キャリアを発生させ、前記シリコンウェーハの表面の微小な領域内における前記過剰キャリアの濃度分布をフォトルミネセンス法にて測定し、前記シリコンウェーハの表面または表層の電気的に活性な欠陥、局所的な汚染を評価するシリコンウェーハの表面または表層評価法であって、
前記シリコンウェーハの表面に形成された自然酸化膜を含む酸化膜を除去し、その後、前記シリコンウェーハの表面に新たに自然酸化膜が形成されるまでの間に、前記電気的に活性な欠陥、局所的な汚染の評価を行うシリコンウェーハの表面または表層評価法。 - 前記自然酸化膜を含む酸化膜の除去が、フッ酸洗浄およびその後の純水リンスにより行われる請求項1に記載のシリコンウェーハの表面または表層評価方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009200843A JP5477697B2 (ja) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | シリコンウェーハの表面または表層評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009200843A JP5477697B2 (ja) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | シリコンウェーハの表面または表層評価方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011054691A JP2011054691A (ja) | 2011-03-17 |
JP5477697B2 true JP5477697B2 (ja) | 2014-04-23 |
Family
ID=43943428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009200843A Active JP5477697B2 (ja) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | シリコンウェーハの表面または表層評価方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5477697B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5682858B2 (ja) * | 2011-05-20 | 2015-03-11 | 株式会社Sumco | シリコンウェーハの評価方法および製造方法 |
JP6696729B2 (ja) * | 2015-03-18 | 2020-05-20 | 株式会社Sumco | 半導体基板の評価方法及び半導体基板の製造方法 |
JP6531729B2 (ja) | 2016-07-19 | 2019-06-19 | 株式会社Sumco | シリコン試料の炭素濃度評価方法、シリコンウェーハ製造工程の評価方法、シリコンウェーハの製造方法およびシリコン単結晶インゴットの製造方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05166777A (ja) * | 1991-12-17 | 1993-07-02 | Nippon Steel Corp | 半導体ウェーハの洗浄方法 |
JP3767116B2 (ja) * | 1997-09-12 | 2006-04-19 | 信越半導体株式会社 | シリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方法 |
JP2006351594A (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 半導体ウェーハの電気特性の測定方法 |
JP4785039B2 (ja) * | 2005-08-10 | 2011-10-05 | コバレントマテリアル株式会社 | シリコンウェーハのライフタイム測定方法 |
-
2009
- 2009-08-31 JP JP2009200843A patent/JP5477697B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011054691A (ja) | 2011-03-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4248249B2 (ja) | 半導体のマイクロ欠陥の検出と分類 | |
JP5682858B2 (ja) | シリコンウェーハの評価方法および製造方法 | |
JP2008198913A (ja) | 半導体基板の検査方法及び半導体基板の検査装置 | |
JP5477697B2 (ja) | シリコンウェーハの表面または表層評価方法 | |
CN104969328B (zh) | 用于制备砷化镓衬底的方法、砷化镓衬底及其用途 | |
JPH10335402A (ja) | 半導体ウェーハの評価方法及び半導体装置の製造方法及びその方法により製造された半導体装置 | |
JP6696729B2 (ja) | 半導体基板の評価方法及び半導体基板の製造方法 | |
JP5407212B2 (ja) | 熱処理炉評価方法および半導体ウェーハの製造方法 | |
JPH11274257A (ja) | 半導体結晶の欠陥評価方法 | |
JP5590002B2 (ja) | 金属汚染評価方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法 | |
JP5471780B2 (ja) | ボロンドープp型シリコン中の鉄濃度測定方法およびボロンドープp型シリコンウェーハの製造方法 | |
JP2004233279A (ja) | 半導体ウエハの評価方法および半導体装置の製造方法 | |
JP2005064054A (ja) | シリコンウェーハ中の鉄濃度の測定方法 | |
JPH10270516A (ja) | 半導体ウエハの評価方法及びその装置 | |
JP5836650B2 (ja) | 半導体基板洗浄装置および洗浄方法、並びに半導体装置の製造方法 | |
Ponpon et al. | Photoetching effects in mercuric iodide | |
JP5505769B2 (ja) | 半導体ウェーハの表層評価方法 | |
JP3830392B2 (ja) | 光強度測定装置及び光強度測定方法 | |
JP2006216825A (ja) | 半導体ウエーハの熱処理工程に用いる部材または治具のドーパント汚染の評価方法 | |
JP4501450B2 (ja) | シリコンウェーハの評価方法 | |
JP2847228B2 (ja) | 半導体治具材料の評価方法 | |
JP2002280431A (ja) | nタイプウェーハの少数キャリア拡散長測定法 | |
JP6421711B2 (ja) | 再結合ライフタイム測定の前処理方法 | |
JP2006203087A (ja) | 薄膜soiウェーハのマイクロラフネス評価方法 | |
JP5577842B2 (ja) | ボロンドープp型シリコンウェーハの鉄濃度測定方法および測定装置、シリコンウェーハ、ならびにシリコンウェーハの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120710 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131016 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131022 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131220 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140117 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140130 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5477697 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |