JPH02163646A - Ｃｚシリコン結晶の酸素濃度測定方法 - Google Patents
Ｃｚシリコン結晶の酸素濃度測定方法Info
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- JPH02163646A JPH02163646A JP31879188A JP31879188A JPH02163646A JP H02163646 A JPH02163646 A JP H02163646A JP 31879188 A JP31879188 A JP 31879188A JP 31879188 A JP31879188 A JP 31879188A JP H02163646 A JPH02163646 A JP H02163646A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
半導体基板として広く使用されているＣＺシリコン結晶
中の酸素濃度の測定方法に関し、低酸素濃度結晶におい
ても精度良く酸素濃度が測定できるようにすることを目
的とし、窒素雰囲気中において１１５０’Ｃ以上、３０
分以上の条件で熱処理して、窒素をシリコン結晶内に固
溶させ、 次いで、５００℃／分以上の冷却速度で冷却させて、窒
素をシリコン結晶内に凍結させ、 次いで、５５０〜７００℃１１５〜１．２０分の条件で
熱処理して、窒素酸素複合体からなるドナー欠陥を形成
させ、 しかる後、電気抵抗測定法あるいは光吸収法によって該
シリコン結晶の酸素濃度を測定するようにしたことを特
徴とする。
中の酸素濃度の測定方法に関し、低酸素濃度結晶におい
ても精度良く酸素濃度が測定できるようにすることを目
的とし、窒素雰囲気中において１１５０’Ｃ以上、３０
分以上の条件で熱処理して、窒素をシリコン結晶内に固
溶させ、 次いで、５００℃／分以上の冷却速度で冷却させて、窒
素をシリコン結晶内に凍結させ、 次いで、５５０〜７００℃１１５〜１．２０分の条件で
熱処理して、窒素酸素複合体からなるドナー欠陥を形成
させ、 しかる後、電気抵抗測定法あるいは光吸収法によって該
シリコン結晶の酸素濃度を測定するようにしたことを特
徴とする。
本発明はＣＺシリコン結晶中の酸素濃度の測定方法に関
する。
する。
半導体基板として広く使用されているシリコン（Ｓｉ）
結晶はチョクラルスキー法（ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法
（ＣＺ法）；引上げ法）により高純度な結晶として作成
されているが、実際には１０′８／ＣＩｌ＋程度の酸素
を含んでおり、この酸素はイントリンシックゲッタリン
グ（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ ）作用
をおこなう等の重要な役割を果たしており、そのため、
結晶中の酸素の含有量を把握することは極めて重要であ
る。
結晶はチョクラルスキー法（ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法
（ＣＺ法）；引上げ法）により高純度な結晶として作成
されているが、実際には１０′８／ＣＩｌ＋程度の酸素
を含んでおり、この酸素はイントリンシックゲッタリン
グ（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ ）作用
をおこなう等の重要な役割を果たしており、そのため、
結晶中の酸素の含有量を把握することは極めて重要であ
る。
〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕さて、従
来よりシリコン結晶中の酸素を定量する方法としては酸
素の結晶中での格子振動を利用した赤外吸収法（ＩＲ法
）が著名であり、それは赤外光を被測定結晶に透過させ
る方式で、それには厚さ（ｔ）１〜２鶴程度のシリコン
結晶に強度１、の赤外光を透過させると、強度Ｉ。（Ｉ
Ｒ）” ａ−” （Ｒは反射係数、αは吸収係数）の
透過光が得られ、その差が吸収となり、かくして、特定
不純物のもつ特定波長の吸収強度から不純物濃度が特定
できるという方法で、この特定不純物のもつ特定波長と
はシリコン結晶中の酸素は１１０７ｃ＋ｍ−’（波長９
μｍ程度）で吸収が現れ、その吸収強度より含有濃度が
決定できるというものである（ＡＳＴＭ Ｆ１２］−８
０，ＡＳＴＭ Ｆ１２３−８１参照）。
来よりシリコン結晶中の酸素を定量する方法としては酸
素の結晶中での格子振動を利用した赤外吸収法（ＩＲ法
）が著名であり、それは赤外光を被測定結晶に透過させ
る方式で、それには厚さ（ｔ）１〜２鶴程度のシリコン
結晶に強度１、の赤外光を透過させると、強度Ｉ。（Ｉ
Ｒ）” ａ−” （Ｒは反射係数、αは吸収係数）の
透過光が得られ、その差が吸収となり、かくして、特定
不純物のもつ特定波長の吸収強度から不純物濃度が特定
できるという方法で、この特定不純物のもつ特定波長と
はシリコン結晶中の酸素は１１０７ｃ＋ｍ−’（波長９
μｍ程度）で吸収が現れ、その吸収強度より含有濃度が
決定できるというものである（ＡＳＴＭ Ｆ１２］−８
０，ＡＳＴＭ Ｆ１２３−８１参照）。
ところが、このような物理現象の格子振動を利用した方
法では感度が悪くで、特に、低酸素濃度（Ｉ Ｘｌ０１
８／ｃＪ以下）の結晶には十分に高精度な測定値が得ら
れない問題がある。
法では感度が悪くで、特に、低酸素濃度（Ｉ Ｘｌ０１
８／ｃＪ以下）の結晶には十分に高精度な測定値が得ら
れない問題がある。
本発明は、そのような欠点を軽減させて、低酸素濃度結
晶においても精度良く酸素濃度測定の可能な測定方法を
提案するものである。
晶においても精度良く酸素濃度測定の可能な測定方法を
提案するものである。
（課題を解決するための手段〕
その課題は、窒素雰囲気中において１１５０℃以上。
３０分以上の条件で熱処理して、窒素をシリコン結晶内
に固溶させ、 次いで、５００℃／分以」二の冷却速度で冷却させて、
窒素をシリコン結晶内に凍結させ、 次いで、５５０〜７００℃、１５〜１２０分の条件で熱
処理して、窒素酸素複合体からなるドナー欠陥を形成さ
せ、 しかる後、電気抵抗測定法、あるいは、光吸収法を利用
して、該シリコン結晶の酸素濃度を測定するようにした
ＣＺシリコン結晶の酸素濃度測定方法によって解決され
る。
に固溶させ、 次いで、５００℃／分以」二の冷却速度で冷却させて、
窒素をシリコン結晶内に凍結させ、 次いで、５５０〜７００℃、１５〜１２０分の条件で熱
処理して、窒素酸素複合体からなるドナー欠陥を形成さ
せ、 しかる後、電気抵抗測定法、あるいは、光吸収法を利用
して、該シリコン結晶の酸素濃度を測定するようにした
ＣＺシリコン結晶の酸素濃度測定方法によって解決され
る。
即ち、本発明は、窒素（ＮＺ）雰囲気中の高温度におい
て熱処理してＮ２を固溶させ、Ｎ２が結晶から逸散しな
いように急冷した後、低温度で熱処理して窒素酸素複合
体からなるドナー（ｄｏｎｅｒ）欠陥を形成させる。そ
のように処理したシリコン結晶の電気抵抗を測定するこ
とによってドナーの含有量を検知して酸素量を定量する
。または、含有ドナー量を光吸収法によって測定して酸
素量を定量する。そうすると低酸素濃度のシリコン結晶
でも高酸素濃度結晶と同様の精度で測定できる。
て熱処理してＮ２を固溶させ、Ｎ２が結晶から逸散しな
いように急冷した後、低温度で熱処理して窒素酸素複合
体からなるドナー（ｄｏｎｅｒ）欠陥を形成させる。そ
のように処理したシリコン結晶の電気抵抗を測定するこ
とによってドナーの含有量を検知して酸素量を定量する
。または、含有ドナー量を光吸収法によって測定して酸
素量を定量する。そうすると低酸素濃度のシリコン結晶
でも高酸素濃度結晶と同様の精度で測定できる。
以下に図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第１図は本発明にかかる熱処理図を示しており、まず、
熱処理■ではＮ２雰囲気中において１１５０°Ｃ以上、
３０分以上の条件で熱処理する。そうすると、Ｎ２がシ
リコン結晶内に固溶し、この固溶したＮ２が逃げないよ
うに５００°Ｃ／分以上の冷却速度で急冷させて、Ｎ２
をシリコン結晶内に凍結させ、次いで、熱処理■は５５
０〜７００℃、１５〜１．２０分の条件で熱処理する。
熱処理■ではＮ２雰囲気中において１１５０°Ｃ以上、
３０分以上の条件で熱処理する。そうすると、Ｎ２がシ
リコン結晶内に固溶し、この固溶したＮ２が逃げないよ
うに５００°Ｃ／分以上の冷却速度で急冷させて、Ｎ２
をシリコン結晶内に凍結させ、次いで、熱処理■は５５
０〜７００℃、１５〜１．２０分の条件で熱処理する。
第１図に示す斜線部分は熱処理温度範囲を示すもので、
また、熱処理Ｈにおける雰囲気はＮ２雰囲気中でも酸素
雰囲気中でもも良く、且つ、熱処理Ｉから熱処理Ｈに移
行させるための急冷は常温まで冷却させた後、加熱して
熱処理■の条件としても良い。このようにすれば、窒素
酸素複合体からなるドナー欠陥がシリコン結晶内部に形
成される。
また、熱処理Ｈにおける雰囲気はＮ２雰囲気中でも酸素
雰囲気中でもも良く、且つ、熱処理Ｉから熱処理Ｈに移
行させるための急冷は常温まで冷却させた後、加熱して
熱処理■の条件としても良い。このようにすれば、窒素
酸素複合体からなるドナー欠陥がシリコン結晶内部に形
成される。
次の第２図は四端子による抵抗測定法を図示したもので
、シリコン結晶Ｗの」二に４本のプローブｒｌ ｌ＋
ｐｚ、 ｐａ、 ｐａを等間隔Ｓにして接触させ、ｐｌ
とｐ４との間に直流電流ｉを流して、ｐｌとｐ３との間
の電圧降下■を測定すると、抵抗ρをρ−２πｓ Ｖ
／ ｉで検出するというもので、これば極めて公知の抵
抗測定方法である。
、シリコン結晶Ｗの」二に４本のプローブｒｌ ｌ＋
ｐｚ、 ｐａ、 ｐａを等間隔Ｓにして接触させ、ｐｌ
とｐ４との間に直流電流ｉを流して、ｐｌとｐ３との間
の電圧降下■を測定すると、抵抗ρをρ−２πｓ Ｖ
／ ｉで検出するというもので、これば極めて公知の抵
抗測定方法である。
第３図（ａｌ、 〔ｈ）はそのような抵抗測定と酸素濃
度との関係図を示し、同図ｔａ＞は抵抗率（９ｃｍ）と
窒素酸素複合体からなるドナー濃度との関係図、同図ｆ
ｂ）はドナー濃度と酸素濃度との関係図で、これらのデ
ータから酸素濃度を検出することができる。
度との関係図を示し、同図ｔａ＞は抵抗率（９ｃｍ）と
窒素酸素複合体からなるドナー濃度との関係図、同図ｆ
ｂ）はドナー濃度と酸素濃度との関係図で、これらのデ
ータから酸素濃度を検出することができる。
次に、第４図は光吸収法を示す図で、従来の赤外吸収法
と同じく厚さ１〜２ｍｌのシリコン結晶Ｗに強度１．の
光（波長１８（１〜３００ ｃｍ−’）を透過させて強
度■２の透過光を検出し、その差が吸収になる。ドナー
は光を吸収して、ｌ５−２Ｐ、 （１９８，２０８ｃｍ
−’など） 、 Ｉｓ−ｌ５−２Ｐｉ（２４１’、
２５０ａｍ−’など）。
と同じく厚さ１〜２ｍｌのシリコン結晶Ｗに強度１．の
光（波長１８（１〜３００ ｃｍ−’）を透過させて強
度■２の透過光を検出し、その差が吸収になる。ドナー
は光を吸収して、ｌ５−２Ｐ、 （１９８，２０８ｃｍ
−’など） 、 Ｉｓ−ｌ５−２Ｐｉ（２４１’、
２５０ａｍ−’など）。
ｌ５＝３Ｐ。（２６８ｃｍ川など）と電子遷移するため
に、そのエネルギーの減少によって電子遷移が判る。
に、そのエネルギーの減少によって電子遷移が判る。
かくして、その吸収よりドナー含有量を検出するという
もので、そのドナー量より含有酸素濃度が定量されるの
であるが、この光吸収法は格子振動による物理現象を検
出するのではなく、電子遷移を検出するためにスペクト
ルが鋭く高感度であるため、低酸素濃度のシリコン結晶
も高酸素濃度の結晶と同様の精度で検出できるわけであ
る。
もので、そのドナー量より含有酸素濃度が定量されるの
であるが、この光吸収法は格子振動による物理現象を検
出するのではなく、電子遷移を検出するためにスペクト
ルが鋭く高感度であるため、低酸素濃度のシリコン結晶
も高酸素濃度の結晶と同様の精度で検出できるわけであ
る。
以上の説明から明らかなように、本発明は酸素を格子振
動によらず、シリコン結晶中でドナー型の窒素酸素複合
体となって活性化したドナー不純物濃度を測定する方法
であるから、酸素濃度に関係なく、低酸素濃度のシリコ
ン結晶をも精度良く定量することができる。その結果、
Ｉｃ、ＬＳＩなどの半導体装置の性能１品質向上に大き
く寄与するものである。
動によらず、シリコン結晶中でドナー型の窒素酸素複合
体となって活性化したドナー不純物濃度を測定する方法
であるから、酸素濃度に関係なく、低酸素濃度のシリコ
ン結晶をも精度良く定量することができる。その結果、
Ｉｃ、ＬＳＩなどの半導体装置の性能１品質向上に大き
く寄与するものである。
第１図は本発明にかかる熱処理図、
第２図は四端子による抵抗測定法を示す図、第３図ｆａ
ｎ、 （ｂ）は抵抗測定と酸素濃度との関係図、第４図
は光吸収法を示す図である。 図において、 Ｗはシリコン結晶、 ｉは電流、 ■は電圧降下、１）＋、 ｐｌ
、 ｐｓ、 ｐａはプローブ＼！、、Ｌは光強度 を示している。 代理人 弁理士 井 桁 貞 − 四剃にムる港ゼし倶・ｌ定法を示号（２）第２図 酸Ｌ’！ ＃’ｆ４Ｌ＠ａＪＪ（ｃｍ−３）絨ＬＩＬ／
Ｉ（ｘ＋ｏ”ｃｍ’） □１．３５ＥＩ５ｃｍ ） ］Ｉｎ ］Ｉｎ 性伸ブ畔建・埒 輛倶理 ノ（７０及収シ云’ｔ、ｒ、ｉｉ 第４図
ｎ、 （ｂ）は抵抗測定と酸素濃度との関係図、第４図
は光吸収法を示す図である。 図において、 Ｗはシリコン結晶、 ｉは電流、 ■は電圧降下、１）＋、 ｐｌ
、 ｐｓ、 ｐａはプローブ＼！、、Ｌは光強度 を示している。 代理人 弁理士 井 桁 貞 − 四剃にムる港ゼし倶・ｌ定法を示号（２）第２図 酸Ｌ’！ ＃’ｆ４Ｌ＠ａＪＪ（ｃｍ−３）絨ＬＩＬ／
Ｉ（ｘ＋ｏ”ｃｍ’） □１．３５ＥＩ５ｃｍ ） ］Ｉｎ ］Ｉｎ 性伸ブ畔建・埒 輛倶理 ノ（７０及収シ云’ｔ、ｒ、ｉｉ 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 窒素雰囲気中において１１５０℃以上、３０分以上の条
件で熱処理して、窒素をシリコン結晶内に固溶させ、 次いで、５００℃／分以上の冷却速度で冷却させて、窒
素をシリコン結晶内に凍結させ、 次いで、５５０〜７００℃、１５〜１２０分の条件で熱
処理して、窒素酸素複合体からなるドナー欠陥を形成さ
せ、 しかる後、電気抵抗測定法あるいは光吸収法によつて該
シリコン結晶の酸素濃度を測定するようにしたことを特
徴とするＣＺシリコン結晶の酸素濃度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31879188A JPH02163646A (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Ｃｚシリコン結晶の酸素濃度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31879188A JPH02163646A (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Ｃｚシリコン結晶の酸素濃度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02163646A true JPH02163646A (ja) | 1990-06-22 |
Family
ID=18102985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31879188A Pending JPH02163646A (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Ｃｚシリコン結晶の酸素濃度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02163646A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013536942A (ja) * | 2010-09-02 | 2013-09-26 | コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブ | 酸素濃度をマッピングする方法 |
| KR20140018928A (ko) * | 2011-04-15 | 2014-02-13 | 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈 | 격자간 산소 농도의 결정 방법 |
-
1988
- 1988-12-16 JP JP31879188A patent/JPH02163646A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013536942A (ja) * | 2010-09-02 | 2013-09-26 | コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブ | 酸素濃度をマッピングする方法 |
| KR20140018928A (ko) * | 2011-04-15 | 2014-02-13 | 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈 | 격자간 산소 농도의 결정 방법 |
| JP2014518006A (ja) * | 2011-04-15 | 2014-07-24 | コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブ | 格子間酸素濃度を決定する方法 |
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