JP7092089B2 - 半導体製品の導電型判別装置および導電型判別方法 - Google Patents
半導体製品の導電型判別装置および導電型判別方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7092089B2 JP7092089B2 JP2019074564A JP2019074564A JP7092089B2 JP 7092089 B2 JP7092089 B2 JP 7092089B2 JP 2019074564 A JP2019074564 A JP 2019074564A JP 2019074564 A JP2019074564 A JP 2019074564A JP 7092089 B2 JP7092089 B2 JP 7092089B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor product
- probe
- conductive type
- cooling
- heating
- 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
Images
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
導電型を判別する方法としては、特許文献1に記載のような熱起電力判別法が知られている。
特許文献1の方法は、一対のプローブのうち一方のプローブを室温に保ち、他方のプローブを60℃以上に加熱することで、両者の温度差によって十分な熱起電力を発生させ、導電型判別のばらつきを抑制している。
本発明の半導体製品の導電型判別方法は、半導体製品と第1のプローブとの第1の接点を冷却する冷却工程と、前記半導体製品と第2のプローブとの第2の接点を加熱する加熱工程と、前記第1の接点と前記第2の接点との温度差により生じる熱起電力に基づいて、前記半導体製品の導電型を判別する判別工程とを実施することを特徴とする。
本発明によれば、第1の接点を冷却することで、その近傍のキャリア濃度を低くするとともに、第2の接点を加熱することで、その近傍のキャリア密度を高くするため、電気抵抗率が高くドーパント濃度が低い半導体製品であっても、両接点近傍におけるキャリア濃度の差を大きくすることができる。その結果、特許文献1のような従来の方法と比べて、絶対値が大きな熱起電力を発生させることができ、導電型判別を高精度に行える。
なお、半導体製品としては、半導体ウェーハや半導体単結晶が例示できる。
本発明の半導体製品の導電型判別方法において、前記半導体製品は、p型のドーパントを含有し、かつ、電気抵抗率が50000Ωcm以上であり、前記冷却工程および前記加熱工程は、前記第1のプローブおよび前記半導体製品のうち少なくとも一方と前記第2のプローブとの温度差が160℃以上になるように、冷却および加熱を行うことが好ましい。
本発明によれば、適切に導電型判別が行われた高抵抗の半導体製品を提供できる。
本発明の半導体製品の導電型判別方法において、前記半導体製品は、電気抵抗率が80000Ωcm以上であり、前記冷却工程および前記加熱工程は、前記第1のプローブおよび前記半導体製品のうち少なくとも一方と前記第2のプローブとの温度差が180℃以上になるように、冷却および加熱を行うことが好ましい。
本発明によれば、実用的に重要な80000Ωcm以上の半導体製品の導電型判別を、適切に行える。
本発明の半導体製品の導電型判別方法において、前記半導体製品は、電気抵抗率が180000Ωcm以上であり、前記冷却工程および前記加熱工程は、前記第1のプローブおよび前記半導体製品のうち少なくとも一方と前記第2のプローブとの温度差が220℃以上になるように、冷却および加熱を行うことを特徴とする半導体製品の導電型判別方法。
本発明によれば、180000Ωcm以上という最高抵抗レベルの半導体製品の導電型判別を、適切に行える。
ドーパントをほとんど含まない真性半導体のキャリア密度は、図1に示すような温度依存性を有する。例えば、真性半導体がn型のSi(シリコン)であり、ドーパント濃度が1.45×1010atoms/cm3の場合、温度が下がるほどキャリア密度が低くなる。同様に、真性半導体がn型のGaAs(ガリウム砒素)であり、ドーパント濃度が1.79×106atoms/cm3の場合や、n型のGe(ゲルマニウム)であり、ドーパント濃度が2.4×1013atoms/cm3の場合も、温度が下がるほどキャリア密度が低くなる。なお、図1のグラフにおいて、例えば、「Si,1.45×1010」の表現は、ドーパント濃度が1.45×1010atoms/cm3のSiを意味する。
真性半導体がp型の場合も、図1に示すような、温度が下がるほどキャリア密度が低くなる特性を有すると考えられる。
本実施形態で導電型の判定対象にするn型やp型の半導体製品は、高抵抗品であることから、ドーパントの含有量が上述のn型やp型の真性半導体とほぼ同じであり、温度が下がるほどキャリア密度が低くなる特性を有するとみなすことができる。
図2に示すように、導電型判別装置1は、第1のプローブ2と、第2のプローブ3と、冷却部4と、加熱部5と、電圧計6と、結露抑制部7と、判別部8と、報知部9とを備え、半導体製品としてのシリコンウェーハWの導電型を、熱起電力判別法を用いて判別する。
第1,第2のプローブ2,3は、第1の接点P1から第2の接点P2までの距離が15mm以上50mm以下となるように固定されていることが好ましい。
報知部9は、判別部8の判別結果を表示や音によって作業者に報知する。
まず、作業者は、p型ドーパントとしてボロン、ガリウム、インジウムなどを含有する半導体用シリコンウェーハW、または、n型ドーパントとしてリン、砒素、アンチモンなどを含有する半導体用シリコンウェーハWを準備する。電気抵抗率(以下、抵抗率と略す)としては、特に限定はないが、本実施形態の導電型判別装置1では20000Ωcm以上(ドーパント濃度が1×1011atoms/cm3未満)のシリコンウェーハWを判別対象にすることができる。
次に、必要に応じて、導電型判別処理を適切に行うための事前処理を実施する。事前処理としては、鏡面エッチング、ドナーキラー熱処理、研磨、洗浄、乾燥が例示できる。
次に、冷却部4がシリコンウェーハWを冷却して、第1の接点P1を冷却する(冷却工程)とともに、加熱部5が第2のプローブ3を加熱して、第2の接点P2を加熱する(加熱工程)。
なお、加熱温度は、ヒータ51の加熱能力やコストなどの観点から150℃以下であることが好ましい。
このため、第1の接点P1を冷却していない場合と比べて、第1の接点P1近傍と第2の接点P2近傍とのキャリア密度の差が大きくなる。例えば、図1に示すように、室温が23℃の状態において、第1の接点P1を-51℃に冷却し、第2の接点P2を140℃に加熱した場合のキャリア密度の差D1は、第1の接点P1を冷却せずに室温に維持したまま、第2の接点P2を140℃に加熱した場合のキャリア密度の差D2よりも大きくなる。その結果、電圧計6で計測される電圧値は、第1の閾値V1以上または第2の閾値V2以下になりやすくなる。
上記実施形態によれば、第1の接点P1を冷却するとともに、第2の接点P2を加熱するため、抵抗率が高くドーパント濃度が低いシリコンウェーハWであっても、第1,第2の接点P1,P2近傍におけるキャリア濃度の差を、第1の接点P1を冷却しない場合と比べて、大きくすることができる。したがって、電圧計6で計測される電圧値の絶対値を大きくすることができ、シリコンウェーハWの導電型判別を高精度に行える。
なお、本発明は上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
例えば、冷却部として、シリコンウェーハWを冷却するクライオポンプ42に代えて、または、併用して、第1のプローブ2を直接冷却する機構を用いてもよい。
シリコンウェーハWのドーパントの種類に関係なく、第1の接点P1における冷却時の最低温度を同じ温度にしてもよいし、第2の接点P2における加熱時の最高温度を同じ温度にしてもよい。
シリコンウェーハWを容器内に入れて冷却した後、シリコンウェーハWを容器から取り出し、シリコンウェーハWの温度が大きく上昇しないタイミングで、冷却されていない第1のプローブ2と加熱された第2のプローブ3とをシリコンウェーハWに接触させて、導電型を判別してもよい。この場合、シリコンウェーハWを冷却する方法としては、容器内の液体窒素に浸漬する方法が例示できる。
まず、チョクラルスキー法を用いて、n型ドーパントを含有するシリコン単結晶を製造した。このシリコン単結晶の直胴部から厚さ1.3mmのシリコンウェーハを1枚切り出した。その後、シリコンウェーハWの両面に対して取り代300μmの鏡面エッチングを行い、ドナーキラー熱処理を行った。次に、測定面W1を粒度600番以上1200番以下のアルミナ研磨剤で研磨し、脱脂水洗いを十分に行い乾燥させた。次いで、シリコンウェーハWの抵抗率を測定した。抵抗率は18000Ωcmであった。
その結果、判別部は、n型であることを判別できた(表1の「判別結果」の欄に「OK」と表示する(以下、同様))。
n型ドーパントを含有する抵抗率が20000Ωcmのシリコンウェーハを準備したこと以外は、比較例1と同じ条件で判別処理を行ったところ、判別部は導電型を判別できなかった(表1の「判別結果」の欄に「NG」と表示する(以下、同様))。
〔比較例3〕
n型ドーパントを含有する抵抗率が36000Ωcmのシリコンウェーハを準備したこと以外は、比較例1と同じ条件で判別処理を行ったところ、判別部は導電型を判別できなかった。
〔比較例4〕
n型ドーパントを含有する抵抗率が45000Ωcmのシリコンウェーハを準備したこと以外は、比較例1と同じ条件で判別処理を行ったところ、判別部は導電型を判別できなかった。
〔比較例5〕
n型ドーパントを含有する抵抗率が80000Ωcmのシリコンウェーハを準備したこと以外は、比較例1と同じ条件で判別処理を行ったところ、判別部は導電型を判別できなかった。
〔比較例6〕
n型ドーパントを含有する抵抗率が180000Ωcmのシリコンウェーハを準備したこと以外は、比較例1と同じ条件で判別処理を行ったところ、判別部は導電型を判別できなかった。
p型ドーパントを含有する抵抗率が55000Ωcmのシリコンウェーハを準備したこと以外は、比較例1と同じ条件で判別処理を行ったところ、判別部は導電型を判別できなかった。
〔比較例8〕
p型ドーパントを含有する抵抗率が80000Ωcmのシリコンウェーハを準備したこと以外は、比較例1と同じ条件で判別処理を行ったところ、判別部は導電型を判別できなかった。
〔比較例9〕
p型ドーパントを含有する抵抗率が180000Ωcmのシリコンウェーハを準備したこと以外は、比較例1と同じ条件で判別処理を行ったところ、判別部は導電型を判別できなかった。
含有されたドーパントおよび抵抗率が比較例2と同じ(n型、20000Ωcm)シリコンウェーハを準備し、シリコンウェーハを-25℃に冷却した。また、ヒータで第2のプローブを150℃に加熱した。この第2のプローブと、加熱も冷却もされていない第1のプローブとを、15mm離してシリコンウェーハに接触させ、導電型を判別した。つまり、シリコンウェーハの冷却温度が-25℃、第2のプローブの加熱温度が150℃、両者の温度差が175℃の条件で、判別処理を行った。
その結果、判別部は、n型であることを判別できた。
含有されたドーパントおよび抵抗率が比較例3と同じ(n型、36000Ωcm)シリコンウェーハを準備したことと、冷却温度を-40℃にしたこと以外は、実施例1と同じ条件で判別処理を行ったところ、判別部は導電型を判別できた。
〔実施例3〕
含有されたドーパントおよび抵抗率が比較例4と同じ(n型、45000Ωcm)シリコンウェーハを準備したことと、冷却温度を-50℃にしたこと以外は、実施例1と同じ条件で判別処理を行ったところ、判別部は導電型を判別できた。
〔実施例4〕
含有されたドーパントおよび抵抗率が比較例5と同じ(n型、80000Ωcm)シリコンウェーハを準備したことと、冷却温度を-60℃にしたこと以外は、実施例1と同じ条件で判別処理を行ったところ、判別部は導電型を判別できた。
〔実施例5〕
含有されたドーパントおよび抵抗率が比較例6と同じ(n型、180000Ωcm)シリコンウェーハを準備したことと、冷却温度を-90℃にしたこと以外は、実施例1と同じ条件で判別処理を行ったところ、判別部は導電型を判別できた。
含有されたドーパントおよび抵抗率が比較例7と同じ(p型、55000Ωcm)シリコンウェーハを準備したことと、冷却温度を-10℃にしたこと以外は、実施例1と同じ条件で判別処理を行ったところ、判別部は導電型を判別できた。
〔実施例7〕
含有されたドーパントおよび抵抗率が比較例8と同じ(p型、80000Ωcm)シリコンウェーハを準備したことと、冷却温度を-30℃にしたこと以外は、実施例1と同じ条件で判別処理を行ったところ、判別部は導電型を判別できた。
〔実施例8〕
含有されたドーパントおよび抵抗率が比較例9と同じ(p型、180000Ωcm)シリコンウェーハを準備したことと、冷却温度を-70℃にしたこと以外は、実施例1と同じ条件で判別処理を行ったところ、判別部は導電型を判別できた。
表1に示すように、シリコンウェーハを冷却しない比較例1~9において、抵抗率が18000Ωcmの場合には導電型を判別できたが、抵抗率が20000Ωcm以上になると、導電型を判別できなかった。
これに対し、シリコンウェーハを冷却した実施例1~8では、抵抗率が18000Ωcmの場合に加えて、抵抗率が20000Ωcm以上になっても導電型を判別できた。
これらのことから、第1の接点を冷却するとともに、第2の接点を加熱することによって、抵抗率が20000Ωcm以上であり、ドーパント濃度が低いシリコンウェーハであっても、両接点近傍におけるキャリア密度の差が大きくなり、その結果、絶対値が大きな熱起電力を発生させることができ、導電型判別を高精度に行えることが確認できた。
この図3から、n型のドーパントを含有し、かつ、抵抗率が20000Ωcm以上のシリコンウェーハに対しては、シリコンウェーハおよび第2のプローブの温度差を175℃以上にすることによって、導電型判別を行えることが確認できた。n型のドーパントを含有し、かつ、抵抗率がそれぞれ80000Ωcm以上、180000Ωcm以上のシリコンウェーハに対しては、シリコンウェーハおよび第2のプローブの温度差をそれぞれ210℃以上、240℃以上にすることによって、導電型判別を行えることが確認できた。
p型のドーパントを含有し、かつ、抵抗率がそれぞれ50000Ωcm以上、80000Ωcm以上、180000Ωcm以上のシリコンウェーハに対しては、シリコンウェーハおよび第2のプローブの温度差をそれぞれ160℃以上、180℃以上、220℃以上にすることによって、導電型判別を行えることが確認できた。
Claims (9)
- 半導体製品の上面に所定距離離れて接触する第1のプローブおよび第2のプローブと、
前記第1のプローブおよび前記半導体製品のうち少なくとも一方を冷却する冷却部と、
前記第2のプローブを加熱する加熱部と、
前記半導体製品における前記第1のプローブとの第1の接点と前記第2のプローブとの第2の接点との温度差により生じる熱起電力に基づいて、前記半導体製品の導電型を判別する判別部と、
前記半導体製品の上方に密閉空間を形成し、前記半導体製品の冷却による結露を抑制する結露抑制部とを備えていることを特徴とする半導体製品の導電型判別装置。 - 載置された半導体製品の上方に密閉空間を形成するとともに、前記半導体製品の上面に所定距離離れて第1のプローブおよび第2のプローブを接触させる密閉空間形成工程と、
半導体製品と第1のプローブとの第1の接点を冷却する冷却工程と、
前記半導体製品と第2のプローブとの第2の接点を加熱する加熱工程と、
前記第1の接点と前記第2の接点との温度差により生じる熱起電力に基づいて、前記半導体製品の導電型を判別する判別工程とを実施することを特徴とする半導体製品の導電型判別方法。 - 請求項2に記載の半導体製品の導電型判別方法において、
前記半導体製品は、n型のドーパントを含有し、かつ、電気抵抗率が20000Ωcm以上であり、
前記冷却工程および前記加熱工程は、前記第1のプローブおよび前記半導体製品のうち少なくとも一方と前記第2のプローブとの温度差が175℃以上になるように、冷却および加熱を行うことを特徴とする半導体製品の導電型判別方法。 - 請求項3に記載の半導体製品の導電型判別方法において、
前記半導体製品は、電気抵抗率が80000Ωcm以上であり、
前記冷却工程および前記加熱工程は、前記第1のプローブおよび前記半導体製品のうち少なくとも一方と前記第2のプローブとの温度差が210℃以上になるように、冷却および加熱を行うことを特徴とする半導体製品の導電型判別方法。 - 請求項4に記載の半導体製品の導電型判別方法において、
前記半導体製品は、電気抵抗率が180000Ωcm以上であり、
前記冷却工程および前記加熱工程は、前記第1のプローブおよび前記半導体製品のうち少なくとも一方と前記第2のプローブとの温度差が240℃以上になるように、冷却および加熱を行うことを特徴とする半導体製品の導電型判別方法。 - 請求項2に記載の半導体製品の導電型判別方法において、
前記半導体製品は、p型のドーパントを含有し、かつ、電気抵抗率が55000Ωcm以上であり、
前記冷却工程および前記加熱工程は、前記第1のプローブおよび前記半導体製品のうち少なくとも一方と前記第2のプローブとの温度差が160℃以上になるように、冷却および加熱を行うことを特徴とする半導体製品の導電型判別方法。 - 請求項6に記載の半導体製品の導電型判別方法において、
前記半導体製品は、電気抵抗率が80000Ωcm以上であり、
前記冷却工程および前記加熱工程は、前記第1のプローブおよび前記半導体製品のうち少なくとも一方と前記第2のプローブとの温度差が180℃以上になるように、冷却および加熱を行うことを特徴とする半導体製品の導電型判別方法。 - 請求項7に記載の半導体製品の導電型判別方法において、
前記半導体製品は、電気抵抗率が180000Ωcm以上であり、
前記冷却工程および前記加熱工程は、前記第1のプローブおよび前記半導体製品のうち少なくとも一方と前記第2のプローブとの温度差が220℃以上になるように、冷却および加熱を行うことを特徴とする半導体製品の導電型判別方法。 - 請求項2から請求項8のいずれか一項に記載の半導体製品の導電型判別方法において、
前記半導体製品は、シリコンウェーハあるいはシリコン単結晶であることを特徴とする半導体製品の導電型判別方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019074564A JP7092089B2 (ja) | 2019-04-10 | 2019-04-10 | 半導体製品の導電型判別装置および導電型判別方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019074564A JP7092089B2 (ja) | 2019-04-10 | 2019-04-10 | 半導体製品の導電型判別装置および導電型判別方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020174098A JP2020174098A (ja) | 2020-10-22 |
JP7092089B2 true JP7092089B2 (ja) | 2022-06-28 |
Family
ID=72831752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019074564A Active JP7092089B2 (ja) | 2019-04-10 | 2019-04-10 | 半導体製品の導電型判別装置および導電型判別方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7092089B2 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002076080A (ja) | 2000-08-31 | 2002-03-15 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体シリコン基板の抵抗率測定方法、半導体シリコン基板の導電型判定方法、及び半導体シリコン基板の製造方法 |
JP2005039054A (ja) | 2003-07-15 | 2005-02-10 | Canon Inc | 半導体デバイスチップウエハの検査方法および検査装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5832649U (ja) * | 1981-08-26 | 1983-03-03 | 富士通株式会社 | 半導体の導電型判定装置 |
JPH0237741A (ja) * | 1988-07-27 | 1990-02-07 | Nippon Alum Mfg Co Ltd | 半導体の伝導式判別装置 |
-
2019
- 2019-04-10 JP JP2019074564A patent/JP7092089B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002076080A (ja) | 2000-08-31 | 2002-03-15 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体シリコン基板の抵抗率測定方法、半導体シリコン基板の導電型判定方法、及び半導体シリコン基板の製造方法 |
JP2005039054A (ja) | 2003-07-15 | 2005-02-10 | Canon Inc | 半導体デバイスチップウエハの検査方法および検査装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020174098A (ja) | 2020-10-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Strzalkowski et al. | Dielectric constant and its temperature dependence for GaAs, CdTe, and ZnSe | |
Hofker et al. | Boron implantations in silicon: A comparison of charge carrier and boron concentration profiles | |
US4794217A (en) | Induction system for rapid heat treatment of semiconductor wafers | |
US4220483A (en) | Method of increasing the gettering effect in the bulk of semiconductor bodies utilizing a preliminary thermal annealing step | |
Shenoy et al. | Characterization and optimization of the SiO 2/SiC metal-oxide semiconductor interface | |
US9536958B2 (en) | Semiconductor substrate and a method of manufacturing the same | |
US20160189956A1 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING SiC WAFER FIT FOR INTEGRATION WITH POWER DEVICE MANUFACTURING TECHNOLOGY | |
Lamb et al. | A non-filamentary switching action in thermally grown silicon dioxide films | |
JP4600707B2 (ja) | 半導体シリコン基板の抵抗率測定方法、半導体シリコン基板の導電型判定方法、及び半導体シリコン基板の製造方法 | |
JP7092089B2 (ja) | 半導体製品の導電型判別装置および導電型判別方法 | |
JP5469678B2 (ja) | 基板加熱処理装置の温度制御方法、半導体デバイスの製造方法、基板加熱処理装置の温度制御プログラム及び記録媒体 | |
JPH1050715A (ja) | シリコンウェーハとその製造方法 | |
JP7213080B2 (ja) | 載置台 | |
US4889493A (en) | Method of manufacturing the substrate of GaAs compound semiconductor | |
Cummings et al. | Rapid annealing of GaAs: Uniformity and temperature dependence of activation | |
Sparks et al. | The use of rapid thermal annealing for studying transition metals in silicon | |
JP2010165832A (ja) | 半導体シリコン基板の導電型及び抵抗率の測定方法、及び半導体シリコン基板の製造方法 | |
JP2023024234A (ja) | シリコンウェハの導電型の検証方法 | |
CN105261586B (zh) | 带有电荷陷阱和绝缘埋层衬底的制备方法 | |
Woodhouse et al. | Capless rapid thermal annealing of Si+‐implanted InP | |
US6740565B2 (en) | Process for fabrication of a SIMOX substrate | |
Jain et al. | Hall measurements of bilayer structures | |
Thompson et al. | Low resistance ohmic contacts to photoconductive CdS | |
JP3048089B2 (ja) | シリコン単結晶ウェーハの処理方法 | |
JP4419710B2 (ja) | Soiウエーハの評価方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210421 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220301 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220413 |
|
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: 20220517 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220530 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7092089 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |