JPH0225049A - 半導体基板の評価方法および評価装置 - Google Patents
半導体基板の評価方法および評価装置Info
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- JPH0225049A JPH0225049A JP63173716A JP17371688A JPH0225049A JP H0225049 A JPH0225049 A JP H0225049A JP 63173716 A JP63173716 A JP 63173716A JP 17371688 A JP17371688 A JP 17371688A JP H0225049 A JPH0225049 A JP H0225049A
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体基板の評価方法および評価装置に係り
、特に低抵抗シリコン基板中の格子間酸素濃度を非破壊
的に評価する方法および装置に関する。
、特に低抵抗シリコン基板中の格子間酸素濃度を非破壊
的に評価する方法および装置に関する。
（従来の技術）
従来、シリコン基板中に不純物（格子間酸素およびドー
パント）が含まれている場合、その格子間酸素濃度（以
下、［Ｏｉ］と略記する）を非破壊的に求めるには、赤
外分光法が広く採用されている。しかし、比抵抗ρ≦４
０ｍΩ・Ｃｍの低抵抗シリコン基板は、ドーパント（Ｂ
、ＰＳＡｓ。
パント）が含まれている場合、その格子間酸素濃度（以
下、［Ｏｉ］と略記する）を非破壊的に求めるには、赤
外分光法が広く採用されている。しかし、比抵抗ρ≦４
０ｍΩ・Ｃｍの低抵抗シリコン基板は、ドーパント（Ｂ
、ＰＳＡｓ。
ｓｂ等）ａ度が高いので、自由キャリアによる赤外光の
吸収が顕著となり、格子間酸素Ｏｉによる吸収ピークを
判定できないので、赤外分光法による測定が不可能にな
る。上記低抵抗シリコン基板中の［Ｏ１］は、二次イオ
ン質量分析法（ＳＩＭＳ）等による測定が可能であるが
、シリコン基板製造工程中での［Ｏｉ］管理には適さな
い。従って、現在まで、上記したような低抵抗シリコン
基板に対する［Ｏｆ］の決定的な非破壊評価手段は見当
たらない。
吸収が顕著となり、格子間酸素Ｏｉによる吸収ピークを
判定できないので、赤外分光法による測定が不可能にな
る。上記低抵抗シリコン基板中の［Ｏ１］は、二次イオ
ン質量分析法（ＳＩＭＳ）等による測定が可能であるが
、シリコン基板製造工程中での［Ｏｉ］管理には適さな
い。従って、現在まで、上記したような低抵抗シリコン
基板に対する［Ｏｆ］の決定的な非破壊評価手段は見当
たらない。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は、上記したように比抵抗ρ≦４０ｍΩ・ｃｍの
低抵抗シリコン基板中の［Ｏ１］の非破壊ｎ１定を行う
場合、赤外分光法では格子間酸素Ｏｉによる吸収ピーク
を判定できないので測定が不可能になるという問題点を
解決すべくなされたもので、比抵抗ρ≦４０ｍΩ◆ｃｍ
のシリコン基板中の［Ｏ１］の非破壊測定を行うことが
可能な半導体基板の評価方法および評価装置を提供する
ことを目的とする。
低抵抗シリコン基板中の［Ｏ１］の非破壊ｎ１定を行う
場合、赤外分光法では格子間酸素Ｏｉによる吸収ピーク
を判定できないので測定が不可能になるという問題点を
解決すべくなされたもので、比抵抗ρ≦４０ｍΩ◆ｃｍ
のシリコン基板中の［Ｏ１］の非破壊測定を行うことが
可能な半導体基板の評価方法および評価装置を提供する
ことを目的とする。
［発明の構成コ
（課題を解決するための手段）
本発明の半導体基板の評価方法は、格子間酸素およびド
ーパントを含むシリコン基板中のシリコン結晶の格子定
数をＸ線回折法により非破壊的に測定し、この測定結果
を上記格子間酸素およびドーパントを含まないシリコン
基板中の格子定数と比較して格子定数の変化ΔＡを求め
、上記ドーパントの濃度に依存する格子定数変化ΔＡｄ
がシリコン基板の比抵抗に依存する関係に基すいて、シ
リコン基板の比抵抗の測定によりドーパント濃度による
格子定数変化ΔＡｄを求め、前記格子定数変化ΔＡから
上記格子定数変化ΔＡｄを引き去って前記［０１］に依
存する格子定数の変化ΔＡｏｉを求め、ΔＡｄ＜ΔＡｏ
ｉの場合における［Ｏｉ ］とΔＡｏｉとの関係に基す
いて［Ｏ１］を求めることを特徴とする。
ーパントを含むシリコン基板中のシリコン結晶の格子定
数をＸ線回折法により非破壊的に測定し、この測定結果
を上記格子間酸素およびドーパントを含まないシリコン
基板中の格子定数と比較して格子定数の変化ΔＡを求め
、上記ドーパントの濃度に依存する格子定数変化ΔＡｄ
がシリコン基板の比抵抗に依存する関係に基すいて、シ
リコン基板の比抵抗の測定によりドーパント濃度による
格子定数変化ΔＡｄを求め、前記格子定数変化ΔＡから
上記格子定数変化ΔＡｄを引き去って前記［０１］に依
存する格子定数の変化ΔＡｏｉを求め、ΔＡｄ＜ΔＡｏ
ｉの場合における［Ｏｉ ］とΔＡｏｉとの関係に基す
いて［Ｏ１］を求めることを特徴とする。
また、本発明の半導体基板の評価装置は、シリコン基板
中のシリコン結晶の格子定数を非破壊的に測定するＸ線
回折装置と、上記シリコン基板の比抵抗をΔ−１定する
比抵抗測定装置と、上記Ｘ線回折装置の測定結果および
上記比抵抗測定装置の測定結果を用いてシリコン基板中
の［Ｏ１］を算出する自動計算装置または上記Ｘ線回折
装置の測定結果および上記比抵抗測定装置の測定結果と
シリコン基板中の［Ｏｉ］との対応関係を表わす図表と
を具備することを特徴とする。
中のシリコン結晶の格子定数を非破壊的に測定するＸ線
回折装置と、上記シリコン基板の比抵抗をΔ−１定する
比抵抗測定装置と、上記Ｘ線回折装置の測定結果および
上記比抵抗測定装置の測定結果を用いてシリコン基板中
の［Ｏ１］を算出する自動計算装置または上記Ｘ線回折
装置の測定結果および上記比抵抗測定装置の測定結果と
シリコン基板中の［Ｏｉ］との対応関係を表わす図表と
を具備することを特徴とする。
（作用）
比抵抗ｐ≦４０ｍΩ・ｃｍのシリコン基板に対してもシ
リコン結晶の格子定数変化ΔＡをＸ線回折法により非破
壊的にａｐｊ定でき、シリコン基板の比抵抗の測定によ
りドーパント濃度による格子定数変化ΔＡｄを求めるこ
とができるので、格子定数変化ΔＡからドーパント濃度
に依存する格子定数変化ΔＡｄを引き去って［Ｏｉ］に
依存する格子定数の変化ΔＡｏｉを求め、ΔＡｄ（ΔＡ
。
リコン結晶の格子定数変化ΔＡをＸ線回折法により非破
壊的にａｐｊ定でき、シリコン基板の比抵抗の測定によ
りドーパント濃度による格子定数変化ΔＡｄを求めるこ
とができるので、格子定数変化ΔＡからドーパント濃度
に依存する格子定数変化ΔＡｄを引き去って［Ｏｉ］に
依存する格子定数の変化ΔＡｏｉを求め、ΔＡｄ（ΔＡ
。
ｉの場合における［Ｏ１］とΔＡｏｉとの関係に基ずい
て［Ｏｉ］を求めることを非破壊的に実現できる。
て［Ｏｉ］を求めることを非破壊的に実現できる。
（実施例）
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図は半導体基板の評価装置を示しており、温度変化
が±０．１℃以下の恒温室２０内に、試料となるシリコ
ン結晶基板（試料基板１）と、三結晶Ｘ線回折部２と、
四探針比抵抗測定部３と、自動計算装置部４とが設置さ
れている。試料基板１は、比抵抗が１５ｍΩ・Ｃｍであ
り、ドーパント（例えばＳｂ）が含まれている。
が±０．１℃以下の恒温室２０内に、試料となるシリコ
ン結晶基板（試料基板１）と、三結晶Ｘ線回折部２と、
四探針比抵抗測定部３と、自動計算装置部４とが設置さ
れている。試料基板１は、比抵抗が１５ｍΩ・Ｃｍであ
り、ドーパント（例えばＳｂ）が含まれている。
三結晶Ｘ線回折部２は、Ｘ線放射源５からの放射光線を
第１のシリコン結晶基板６ａおよび第２のシリコン結晶
基板６ｂで順次反射させて第３のシリコン結晶基板（前
記試料基板１）に照射し、その反射光線をＸ線検出器７
で検出し、この検出出力をパルスハイドアナライザ８に
人力してレベル検出することによって、試料基板１中の
シリコン結晶の格子定数を非破壊的に測定するものであ
る。
第１のシリコン結晶基板６ａおよび第２のシリコン結晶
基板６ｂで順次反射させて第３のシリコン結晶基板（前
記試料基板１）に照射し、その反射光線をＸ線検出器７
で検出し、この検出出力をパルスハイドアナライザ８に
人力してレベル検出することによって、試料基板１中の
シリコン結晶の格子定数を非破壊的に測定するものであ
る。
四探針比抵抗測定部３は、四探針９と定電流電源１０と
ポテンショメータ１１とゴニオメータ１２とが組合わさ
れており、例えば第２図に示すように、ゴニオメータ１
２上に垂直状態に載せられた試料基板（ウェハ）１に四
探針９が接触し、この四探針９に定電流電源１０から流
れる電流の大きさに基すいて比抵抗を測定する。
ポテンショメータ１１とゴニオメータ１２とが組合わさ
れており、例えば第２図に示すように、ゴニオメータ１
２上に垂直状態に載せられた試料基板（ウェハ）１に四
探針９が接触し、この四探針９に定電流電源１０から流
れる電流の大きさに基すいて比抵抗を測定する。
自動計算装置部４は、上記Ｘ線回折部２のｎ］定結果お
よび上記比抵抗測定部３の測定結果および予め格納され
ている参照データを用いて、後述するような方法で試料
基板１中の［Ｏｉ］を算出するものであり、例えばマイ
クロコンピュータが用いられている。
よび上記比抵抗測定部３の測定結果および予め格納され
ている参照データを用いて、後述するような方法で試料
基板１中の［Ｏｉ］を算出するものであり、例えばマイ
クロコンピュータが用いられている。
次に、上記実施例の評価装置を用いて〔Ｏ１〕を求める
方法について説明する。先ず、試料基板１中のシリコン
結晶の格子定数ＡをＸ線回折部２により非破壊的に測定
すると共に、比抵抗測定部３により試料基板１の比抵抗
を測定する。次に、前記自動計算装置部４で、前記Ｘ線
回折部２の測定結果を予め格納されている第１の参照デ
ータ（格子間酸素およびドーパントを含まないシリコン
基板中のシリコン結晶の格子定数Ａｏ）と比較すること
によって、前記試料基板１にドーパントが含まれている
ことによる格子定数の変化ΔＡを求める。
方法について説明する。先ず、試料基板１中のシリコン
結晶の格子定数ＡをＸ線回折部２により非破壊的に測定
すると共に、比抵抗測定部３により試料基板１の比抵抗
を測定する。次に、前記自動計算装置部４で、前記Ｘ線
回折部２の測定結果を予め格納されている第１の参照デ
ータ（格子間酸素およびドーパントを含まないシリコン
基板中のシリコン結晶の格子定数Ａｏ）と比較すること
によって、前記試料基板１にドーパントが含まれている
ことによる格子定数の変化ΔＡを求める。
ここて、格子歪（格子定数変化ΔＡ／ノンドープのシリ
コン基板の格子定数Ａｏ）は、第３図に示すように、［
Ｏｉ］に依存する格子定数の変化ΔＡｏｉおよびドーパ
ント濃度（以下、［Ｄ］と略記する）に依存する格子定
数変化ΔＡｄに対して、 ΔＡ／Ａｏ”ΔＡｏｉ／Ａｏ＋ΔＡ ｄ ／ Ａ 。
コン基板の格子定数Ａｏ）は、第３図に示すように、［
Ｏｉ］に依存する格子定数の変化ΔＡｏｉおよびドーパ
ント濃度（以下、［Ｄ］と略記する）に依存する格子定
数変化ΔＡｄに対して、 ΔＡ／Ａｏ”ΔＡｏｉ／Ａｏ＋ΔＡ ｄ ／ Ａ 。
ΔＡ−ΔＡｏｉ＋ΔＡｄ
ΔＡｄｍＡ、＃βｄ−［Ｄ］
βｄはドーパント原子１個による格子定数の増加を表す
係数であり、ドーパントがＢの場合のβｄは βｄ （βｂ）−−３，８３Ｘ１０−２４ドーパントが
Ｐの場合のβｄは βｄ（βｐ）＝１．１３ｘｌＯ−２４ ドーパントがｓｂの場合のβｄは βｄ（β５ｂ）＝３．８０Ｘ１０−” の関係がある。また、 ΔＡｏｉ＝Ａｏ・βｏｉ・ ［ｏｉｌ βＯ１は格子間酸素原子１個による格子定数の増加を表
す係数であり、 βｏ ｉ＝４．５８１０−２４ の関係があることが、ノンドープのシリコン基板で実験
的に確認されている。
係数であり、ドーパントがＢの場合のβｄは βｄ （βｂ）−−３，８３Ｘ１０−２４ドーパントが
Ｐの場合のβｄは βｄ（βｐ）＝１．１３ｘｌＯ−２４ ドーパントがｓｂの場合のβｄは βｄ（β５ｂ）＝３．８０Ｘ１０−” の関係がある。また、 ΔＡｏｉ＝Ａｏ・βｏｉ・ ［ｏｉｌ βＯ１は格子間酸素原子１個による格子定数の増加を表
す係数であり、 βｏ ｉ＝４．５８１０−２４ の関係があることが、ノンドープのシリコン基板で実験
的に確認されている。
従って、この関係を利用して自動計算装置部４で所定の
手順で計算するようにプログラムを組んでおくことによ
り、ΔＡおよび比抵抗ρに基ずいて［Ｏ１］を算出する
ことができる。
手順で計算するようにプログラムを組んでおくことによ
り、ΔＡおよび比抵抗ρに基ずいて［Ｏ１］を算出する
ことができる。
即ち、前記自動計算装置部４で、試料基板１の［Ｄ］に
依存する格子定数変化ΔＡｄが比抵抗に依存する関係に
基すいて予め格納されている第２の参照データに基ずき
、前記比抵抗測定部３の測定結果から［Ｄ］による格子
定数変化ΔＡｄを求める。そして、自動計算装置部４で
、前記格子定数変化ΔＡから上記格子定数変化ΔＡｄを
引き去り、これによって前記［Ｏ１］に依存する格子定
数の変化ΔＡｏｉを求める。さらに、自動計算装置部４
で、ΔＡｄ＜ΔＡｏｉの場合における［Ｏ１〕とΔＡｏ
ｉとの関係に基ずいて予め格納されている第３の参照デ
ータに基ずき、［Ｏ１］を求める。
依存する格子定数変化ΔＡｄが比抵抗に依存する関係に
基すいて予め格納されている第２の参照データに基ずき
、前記比抵抗測定部３の測定結果から［Ｄ］による格子
定数変化ΔＡｄを求める。そして、自動計算装置部４で
、前記格子定数変化ΔＡから上記格子定数変化ΔＡｄを
引き去り、これによって前記［Ｏ１］に依存する格子定
数の変化ΔＡｏｉを求める。さらに、自動計算装置部４
で、ΔＡｄ＜ΔＡｏｉの場合における［Ｏ１〕とΔＡｏ
ｉとの関係に基ずいて予め格納されている第３の参照デ
ータに基ずき、［Ｏ１］を求める。
このように、本発明方法により求められた［Ｏ１］と、
同一試料の同一部分をＳＩＭＳにより分析して得られた
［Ｏ１〕との相関を第４図に示している。この図から明
らかなように、両者は非常に良い一致を示し、本発明方
法による測定が、従来は不可能だった低抵抗シリコン基
板中の［０１］の非破壊評価を行うのに有効であること
が確認された。
同一試料の同一部分をＳＩＭＳにより分析して得られた
［Ｏ１〕との相関を第４図に示している。この図から明
らかなように、両者は非常に良い一致を示し、本発明方
法による測定が、従来は不可能だった低抵抗シリコン基
板中の［０１］の非破壊評価を行うのに有効であること
が確認された。
なお、試料基板中のシリコン結晶の格子定数を非破壊的
に測定する方法は、上記三結晶Ｘ線回折部を用いれば格
子歪（ΔＡ／ＡＯ）を１０−７程度の高い精度で求める
ことができるが、これに限らず、二結晶法による相対測
定とかＸ線干渉計を用いても良い。
に測定する方法は、上記三結晶Ｘ線回折部を用いれば格
子歪（ΔＡ／ＡＯ）を１０−７程度の高い精度で求める
ことができるが、これに限らず、二結晶法による相対測
定とかＸ線干渉計を用いても良い。
また、比抵抗測定装置としては、前記四探針比抵抗６７
定装置以外の手段を用いても良い。
定装置以外の手段を用いても良い。
また、Ｘ線回折装置の測定結果と比抵抗測定装置の測定
結果と［Ｏｉ］との対応関係を表わす図表を用意してお
くことによって、これらの測定結果を表示装置等に導い
て得た測定値に基ずいて、図表を参照して〔Ｏ１〕を求
めるようにしても良い。
結果と［Ｏｉ］との対応関係を表わす図表を用意してお
くことによって、これらの測定結果を表示装置等に導い
て得た測定値に基ずいて、図表を参照して〔Ｏ１〕を求
めるようにしても良い。
Ｃ発明の効果コ
上述したように本発明によれば、比抵抗ρ≦４０ｍΩ・
ａｍのシリコン基板中の［Ｏ１］の非破壊測定を行うこ
とが可能になり、シリコン基板製造工程中での［Ｏ１］
管理に適した半導体基板の評価方法および評価装置を実
現できる。
ａｍのシリコン基板中の［Ｏ１］の非破壊測定を行うこ
とが可能になり、シリコン基板製造工程中での［Ｏ１］
管理に適した半導体基板の評価方法および評価装置を実
現できる。
第１図は本発明の半導体基板の評価方法の一実施例で使
用される半導体基板の評価装置の一例を示す構成説明図
、第２図は第１図中の四探針比抵抗測定部を取出して示
す構成説明図、第３図は第１図中の試料基板の格子歪と
格子間酸素濃度［Ｏ１］に依存する格子定数の変化ΔＡ
ｏｉとドーパント濃度［Ｄ］に依存する格子定数変化Δ
Ａｄとの関係、およびノンドープのシリコン基板の格子
歪みと格子間酸素濃度［Ｏｉ］に依存する格子定数の変
化ΔＡｏｉとの関係を示す特性データ、第４図は第１図
中の試料基板に対して本発明方法により求めた格子間酸
素濃度［Ｏ１］とＳＩＭＳにより測定して得た格子間酸
素濃度［Ｏｉ］との相関を示す図である。 １・・・・・・試料基板、２・・・・・・三結晶Ｘ線回
折部、３・・・・・・四探針比抵抗測定部、４・・・・
・・自動計算装置部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 格子間酸ｆｆＪ度 〔ＯＬ〕 第３図
用される半導体基板の評価装置の一例を示す構成説明図
、第２図は第１図中の四探針比抵抗測定部を取出して示
す構成説明図、第３図は第１図中の試料基板の格子歪と
格子間酸素濃度［Ｏ１］に依存する格子定数の変化ΔＡ
ｏｉとドーパント濃度［Ｄ］に依存する格子定数変化Δ
Ａｄとの関係、およびノンドープのシリコン基板の格子
歪みと格子間酸素濃度［Ｏｉ］に依存する格子定数の変
化ΔＡｏｉとの関係を示す特性データ、第４図は第１図
中の試料基板に対して本発明方法により求めた格子間酸
素濃度［Ｏ１］とＳＩＭＳにより測定して得た格子間酸
素濃度［Ｏｉ］との相関を示す図である。 １・・・・・・試料基板、２・・・・・・三結晶Ｘ線回
折部、３・・・・・・四探針比抵抗測定部、４・・・・
・・自動計算装置部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 格子間酸ｆｆＪ度 〔ＯＬ〕 第３図
Claims (2)
- （１）格子間酸素およびドーパントを含むシリコン基板
中のシリコン結晶の格子定数をＸ線回折法により非破壊
的に測定し、 この測定結果を上記格子間酸素およびドーパントを含ま
ないシリコン基板中の格子定数と比較して格子定数の変
化ΔＡを求め、 上記ドーパントの濃度に依存する格子定数変化ΔＡｄが
シリコン基板の比抵抗に依存する関係に基ずいて、シリ
コン基板の比抵抗の測定によりドーパント濃度による格
子定数変化ΔＡｄを求め、前記格子定数変化ΔＡから上
記格子定数変化ΔＡｄを引き去って前記格子間酸素の濃
度に依存する格子定数の変化ΔＡｏｉを求め、 ΔＡｄ＜ΔＡｏｉの場合における格子間酸素濃度とΔＡ
ｏｉとの関係に基ずいて格子間酸素濃度を求めることを
特徴とする半導体基板の評価方法。 - （２）シリコン基板中のシリコン結晶の格子定数を非破
壊的に測定するＸ線回折装置と、上記シリコン基板の比
抵抗を測定する比抵抗測定装置と、 上記Ｘ線回折装置の測定結果および上記比抵抗測定装置
の測定結果を用いてシリコン基板中の格子間酸素濃度を
算出する自動計算装置または上記Ｘ線回折装置の測定結
果および上記比抵抗測定装置の測定結果とシリコン基板
中の格子間酸素濃度との対応関係を表わす図表と を具備することを特徴とする半導体基板の評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63173716A JPH0225049A (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | 半導体基板の評価方法および評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63173716A JPH0225049A (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | 半導体基板の評価方法および評価装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0225049A true JPH0225049A (ja) | 1990-01-26 |
Family
ID=15965814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63173716A Withdrawn JPH0225049A (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | 半導体基板の評価方法および評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0225049A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6969053B2 (en) | 2000-10-11 | 2005-11-29 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Strut mount |
-
1988
- 1988-07-14 JP JP63173716A patent/JPH0225049A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6969053B2 (en) | 2000-10-11 | 2005-11-29 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Strut mount |
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