JP7484808B2 - 半導体単結晶基板の結晶欠陥評価方法 - Google Patents
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Description
評価する半導体単結晶基板は特に限定されない。公知の半導体材料を単結晶基板としたものであれば適用可能である。本発明に係る半導体単結晶基板の結晶欠陥評価方法では、特に、V-rich領域のシリコンウェーハの結晶欠陥の検出及び評価を高感度で行うことができる。
図1のS2に示すように、エピタキシャル膜を形成する半導体単結晶基板の表面を、ポリッシュ又は劈開により鏡面とすることが好ましい。このポリッシュには、通常のウェーハの表面研磨のほか、アングルポリッシュも含む。半導体単結晶基板の表面をポリッシュ又は劈開により鏡面とすることで、基板の表面・内部ともに、より高感度に結晶欠陥を検出することができる。
図1のS3に示すように、減圧エピタキシャル成長を行う前に洗浄を行うことが好ましい。ここで行う洗浄としては、過酸化水素をベースとした、H2O/H2O2/NH4OH(SC-1洗浄)、H2O/H2O2/HCl(SC-2洗浄)による2段階洗浄を行うことができる。このような洗浄をすることによって、半導体単結晶基板の表面がエッチングされ確実に異物が除去されるとともに、評価する半導体単結晶基板の表面に存在していた結晶欠陥に加えて、表面直下に存在していた結晶欠陥もエピタキシャル欠陥として顕在化させることができるため、より精度高く半導体単結晶基板の評価をすることができる。また、自然酸化膜除去のためにHF(フッ酸)を用いた洗浄も行うことができる。
図1のS4に示すように、まず、半導体単結晶基板の表面に、成長圧力を常圧未満として減圧エピタキシャル成長を行う。このときの成長条件は、成長圧力が常圧未満でエピタキシャル成長を行うことができる条件であれば特に限定されない。成長圧力は、特に1.33×104Pa(100Torr)以下とすることが好ましい。成長圧力を低くすれば結晶欠陥の顕在化効果がより高くなり、より高感度な評価が可能となるからである。成長圧力の下限は特に限定されないが、成長圧力が低くなるとエピタキシャル成長の成長速度が低下するため、ある程度の成長速度を得るためには、1.33×102Pa(1Torr)以上とすることが好ましい。さらに、このような範囲であれば、成膜処理や熱処理で欠陥を生じさせる可能性の高い結晶欠陥を選択的に、より安定して顕在化させることが可能となる。
図1のS5に示すように、減圧エピタキシャル成長に続いて、成長圧力を常圧(大気圧、1.01×105Pa(760Torr))として常圧エピタキシャル成長を行う。このときの成長条件は、成長圧力が常圧でエピタキシャル成長を行うことができる条件であれば特に限定されない。また、成長温度も特に限定されないが、1100℃以上とし、減圧エピタキシャル成長での成長温度よりも高くすることが好ましい。成長温度の上限も特に限定されず、例えば1200℃以下とすることができる。
そして、図1のS6に示すように、減圧エピタキシャル成長と常圧エピタキシャル成長により顕在化した結晶欠陥であるエピタキシャル欠陥の測定を行い、図1のS7に示すように、半導体単結晶基板の結晶欠陥の評価を行う。また、予め判定基準を定めておいて、評価結果に基づいて半導体単結晶基板の合否判定などを行うことも可能である。
評価する半導体単結晶基板として、直径300mmのシリコンウェーハを用いた。このシリコンウェーハはV-rich領域のものであり、通常の研磨工程でウェーハを作製し、その後SC1洗浄、SC2洗浄、HF洗浄を行った。その後シリコンウェーハを枚葉式エピタキシャル成長装置の反応炉内のサセプター上に設置し、1130℃で水素雰囲気下にさらした。
比較例で行った実験の工程を図2に示す。なお、図1と同等の工程には同じ符号(S1,S3,S5,S6,S7)を付した。比較例では、図2に示すようにポリッシュ又は劈開(鏡面化)及び減圧エピタキシャル成長を行わなかったこと以外は実施例と同じ条件で、シリコンウェーハの結晶欠陥評価を行った。この結果、検出された欠陥数は12個であった。
Claims (6)
- 半導体単結晶基板の結晶欠陥評価方法であって、
半導体単結晶基板の表面に、成長圧力を常圧未満として減圧エピタキシャル成長を行った後、前記成長圧力を常圧として常圧エピタキシャル成長を行うことにより、前記半導体単結晶基板の結晶欠陥が顕在化したエピタキシャル欠陥を有するエピタキシャル膜を形成し、前記エピタキシャル欠陥を測定することによって、前記半導体単結晶基板の結晶欠陥の評価を行うことを特徴とする半導体単結晶基板の結晶欠陥評価方法。 - 前記減圧エピタキシャル成長の成長圧力を1.33×104Pa(100Torr)以下とすることを特徴とする請求項1に記載の半導体単結晶基板の結晶欠陥評価方法。
- 前記減圧エピタキシャル成長の成長温度を1100℃未満、前記常圧エピタキシャル成長の成長温度を1100℃以上とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体単結晶基板の結晶欠陥評価方法。
- 前記エピタキシャル膜を形成する前記半導体単結晶基板の表面を、ポリッシュ又は劈開により鏡面とすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の半導体単結晶基板の結晶欠陥評価方法。
- 前記減圧エピタキシャル成長を行う前に、前記半導体単結晶基板の洗浄を行うことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の半導体単結晶基板の結晶欠陥評価方法。
- 前記エピタキシャル欠陥を、走査型電子顕微鏡又は表面欠陥検査装置を用いて測定することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の半導体単結晶基板の結晶欠陥評価方法。
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