JPH0314251A - シリコン半導体基板の評価方法 - Google Patents
シリコン半導体基板の評価方法Info
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- JPH0314251A JPH0314251A JP15017889A JP15017889A JPH0314251A JP H0314251 A JPH0314251 A JP H0314251A JP 15017889 A JP15017889 A JP 15017889A JP 15017889 A JP15017889 A JP 15017889A JP H0314251 A JPH0314251 A JP H0314251A
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Landscapes
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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、シリコン半導体基板の判別方法に関し、特に
、デバイスプロセスにおけるシリコン半導体基板の良否
判別に好適する。
、デバイスプロセスにおけるシリコン半導体基板の良否
判別に好適する。
（従来の技術）
半導体デバイスを製造するのに行う各プロセスにより半
導体基板に与えられるダメージの評価方法としては、酸
化処理により発生する欠陥、特にＯ５Ｆ （酸化誘起積
層欠陥）をエツチング法により評価していた。また、イ
オン注入によるダメージは、適当な熱処理を行ってから
シート抵抗の分布を調べて得られる抵抗値によりドーズ
量及び残存ダメージを調査していた。しかし、シリコン
半導体基板に施すプロセスの直後に、ダメージ量を調べ
る方法はなかった。
導体基板に与えられるダメージの評価方法としては、酸
化処理により発生する欠陥、特にＯ５Ｆ （酸化誘起積
層欠陥）をエツチング法により評価していた。また、イ
オン注入によるダメージは、適当な熱処理を行ってから
シート抵抗の分布を調べて得られる抵抗値によりドーズ
量及び残存ダメージを調査していた。しかし、シリコン
半導体基板に施すプロセスの直後に、ダメージ量を調べ
る方法はなかった。
（発明が解決しようとする課題）
このように、イオン注入後のシート抵抗測定やエツチン
グによる欠陥評価を行うには、熱処理工程が必要となる
ために結果が明らかになるまでに時間がかかるし、ｏｓ
ｒｚ ｉ＋＋す定でも、熱処理、エッチング工程を経て
光学顕微鏡観察によるので同じく多くの時間が必要であ
る。しかも、半導体基板の面内分布測定には多大の労力
が要る。
グによる欠陥評価を行うには、熱処理工程が必要となる
ために結果が明らかになるまでに時間がかかるし、ｏｓ
ｒｚ ｉ＋＋す定でも、熱処理、エッチング工程を経て
光学顕微鏡観察によるので同じく多くの時間が必要であ
る。しかも、半導体基板の面内分布測定には多大の労力
が要る。
また、破壊検査であるために特別に用意した評価用の半
導体基板を調査するので、実際のプロセスに用いられる
ものでは偶発的な不良が混入される恐れが多分にあり、
と言って全数検査はとても不可能である。
導体基板を調査するので、実際のプロセスに用いられる
ものでは偶発的な不良が混入される恐れが多分にあり、
と言って全数検査はとても不可能である。
本発明は、このような事情により成されたもので、特に
、熱処理工程がなく短時間の非破壊非接触検査で評価可
能としたので、インプロセスの評価を可能とすることを
目的とする。
、熱処理工程がなく短時間の非破壊非接触検査で評価可
能としたので、インプロセスの評価を可能とすることを
目的とする。
（課題を解決するための手段）
１．１ｅＶ以上のエネルギーを持つ光を変調してシリコ
ン半導体基板を照射し同時に別の連続光をこのシリコン
半導体基板に照射した際、変調光照射下のこの連続光の
反射率をＲ１、変調光オフ時のこの連続光の反射率を
Ｒ□とし、その変動分をΔＲ＝Ｒｏ−Ｒ□とし、ΔＲ／
Ｒｏによりシリコン半導体基板の表面ダメージを評価す
るに当たって、ΔＲ／Ｒｏが５Ｘ］、Ｏ−２以上のシリ
コン半導体基板を選別することに本発明に係わるシリコ
ン半導体基板の評価方法の特徴がある。
ン半導体基板を照射し同時に別の連続光をこのシリコン
半導体基板に照射した際、変調光照射下のこの連続光の
反射率をＲ１、変調光オフ時のこの連続光の反射率を
Ｒ□とし、その変動分をΔＲ＝Ｒｏ−Ｒ□とし、ΔＲ／
Ｒｏによりシリコン半導体基板の表面ダメージを評価す
るに当たって、ΔＲ／Ｒｏが５Ｘ］、Ｏ−２以上のシリ
コン半導体基板を選別することに本発明に係わるシリコ
ン半導体基板の評価方法の特徴がある。
更に、イオン注入、ＲＩＥ及び１くライエツチングによ
り形成したダメージによりシリコン半導体基板を選別す
ること及び変調光がＡｒイオンレーザ、Ｋｒイオンレー
ザ、ＸｅＣｌ、 ＫｒＦ、ΔｒＦエキシマレーザの中の
いずれかて、反射測定用の光が１ｉｅ−Ｎｅレーザであ
ることにも特徴がある。
り形成したダメージによりシリコン半導体基板を選別す
ること及び変調光がＡｒイオンレーザ、Ｋｒイオンレー
ザ、ＸｅＣｌ、 ＫｒＦ、ΔｒＦエキシマレーザの中の
いずれかて、反射測定用の光が１ｉｅ−Ｎｅレーザであ
ることにも特徴がある。
（作 用）
半導体素子を製造するプロセスでは、表面を絶縁物層で
被覆した半導体基板にイオン注入工程により所定の不純
物を導入後拡散する工程により能動領域または受動領域
を形成後種々の工程を経て半導体素子が完成するのが一
般的なので、この実工程に沿った手法セ欠陥を誘起しな
いシリコン半導体基板の非破壊選別法を本発明では完成
したものである。
被覆した半導体基板にイオン注入工程により所定の不純
物を導入後拡散する工程により能動領域または受動領域
を形成後種々の工程を経て半導体素子が完成するのが一
般的なので、この実工程に沿った手法セ欠陥を誘起しな
いシリコン半導体基板の非破壊選別法を本発明では完成
したものである。
即ち、周期的な熱刺激（エネルギ）としてＡｒイオンレ
ーザ、Ｋｒイオンレーザ、ＸｅＣＬ ＫｒＦ、 ＡｒＦ
エキシマレーザの中のいずれかの光をＩＭＨｚの変調周
波数で変調し、照射されたシリコン半導体基板は、微小
部分からの光学的な反射率が変調周波数とともに周期的
に変化する事実に本発明は立脚しており、更に、反射測
定用の光としてＩＩ ｅ −Ｎ ｅレーザを同一点に焦
点をあてて、反射したＨｅ−Ｎｅレーザの反射率を測定
する。
ーザ、Ｋｒイオンレーザ、ＸｅＣＬ ＫｒＦ、 ＡｒＦ
エキシマレーザの中のいずれかの光をＩＭＨｚの変調周
波数で変調し、照射されたシリコン半導体基板は、微小
部分からの光学的な反射率が変調周波数とともに周期的
に変化する事実に本発明は立脚しており、更に、反射測
定用の光としてＩＩ ｅ −Ｎ ｅレーザを同一点に焦
点をあてて、反射したＨｅ−Ｎｅレーザの反射率を測定
する。
しかも、シリコン半導体基板からの反射率をＲとし、反
射率の変化量をΔＲとする時、ΔＲ／Ｒ６（５Ｘ］０−
２になる値で分類することにより酸化誘起積層欠陥を誘
起しないシリコン半導体基板の選別が可能となる知見を
本発明は基にしている。この反射率変動比ΔＲ／Ｒｏは
、欠陥シリコン半導体表面に於いてもシリコン半導体基
板表面を被覆する絶縁物層の厚さにより変化することが
確認されており、酸化膜厚が最大１μｍでは、ΔＲ／Ｒ
８＜５×１０−２．１０００人（最小３０人）ではΔＲ
／Ｒ８〈５ Ｘ １０−”程度であり、ΔＲ／Ｒｏ＜５
Ｘｌ０−２ を境として欠陥を誘起しないシリコン半
導体基板の選別基準とする。
射率の変化量をΔＲとする時、ΔＲ／Ｒ６（５Ｘ］０−
２になる値で分類することにより酸化誘起積層欠陥を誘
起しないシリコン半導体基板の選別が可能となる知見を
本発明は基にしている。この反射率変動比ΔＲ／Ｒｏは
、欠陥シリコン半導体表面に於いてもシリコン半導体基
板表面を被覆する絶縁物層の厚さにより変化することが
確認されており、酸化膜厚が最大１μｍでは、ΔＲ／Ｒ
８＜５×１０−２．１０００人（最小３０人）ではΔＲ
／Ｒ８〈５ Ｘ １０−”程度であり、ΔＲ／Ｒｏ＜５
Ｘｌ０−２ を境として欠陥を誘起しないシリコン半
導体基板の選別基準とする。
一方、イオン注入時の加速電圧はこの基準には特に影響
がなく、通常の２００ＫｅＶや２５０ＫｅＶのイオン注
入工程においても更に、加速電圧２ミリオンのイオン注
入工程でも適用可能である。また、選別の対象となるの
は、上記の酸化誘起積層欠陥に限定されるものでなく、
転位など半導体素子の製造や特性に影響を与えるものが
包含されることを明らかにする。
がなく、通常の２００ＫｅＶや２５０ＫｅＶのイオン注
入工程においても更に、加速電圧２ミリオンのイオン注
入工程でも適用可能である。また、選別の対象となるの
は、上記の酸化誘起積層欠陥に限定されるものでなく、
転位など半導体素子の製造や特性に影響を与えるものが
包含されることを明らかにする。
（実施例）
本発明に係わる実施例を図面を参照して説明する。 Ｐ
導電型を示し、抵抗４．０〜６．０Ω、ｃｍのシリコン
半導体基板１（第１図Ｃ参照）の複数枚を用意して以下
の工程を施す。即ち、９５０℃で酸化して第１図すに示
すように、厚さ１０００人の酸化珪素層２をシリコン半
導体基板１の表面付近に形成する。次に第１図Ｃに明ら
かなように、酸化珪素層２を通して、 Ｂを加速電圧１
．６０ＫＶ、ドーズ量］、５Ｅ］３の条件でイオン注入
（第１図Ｃ参照）すると、不純物層３が形成されると共
にイオン注入ダメージ層が導入される。次に、エツチン
グ液Ｎ＋＋４Ｆにより、この酸化珪素Ｎ２を剥離してか
ら、本発明方法によりシリコン半導体基板の選別を行う
。
導電型を示し、抵抗４．０〜６．０Ω、ｃｍのシリコン
半導体基板１（第１図Ｃ参照）の複数枚を用意して以下
の工程を施す。即ち、９５０℃で酸化して第１図すに示
すように、厚さ１０００人の酸化珪素層２をシリコン半
導体基板１の表面付近に形成する。次に第１図Ｃに明ら
かなように、酸化珪素層２を通して、 Ｂを加速電圧１
．６０ＫＶ、ドーズ量］、５Ｅ］３の条件でイオン注入
（第１図Ｃ参照）すると、不純物層３が形成されると共
にイオン注入ダメージ層が導入される。次に、エツチン
グ液Ｎ＋＋４Ｆにより、この酸化珪素Ｎ２を剥離してか
ら、本発明方法によりシリコン半導体基板の選別を行う
。
この選別には、反射測定用の光源としてＨｅ−Ｎｅレー
ザを、酸化珪素層２を形成したシリコン半導体基板１の
表面に当て、反射したｔｌ ｅ −Ｎ ｅレーザにより
後述する欠陥評価法により選別する。
ザを、酸化珪素層２を形成したシリコン半導体基板１の
表面に当て、反射したｔｌ ｅ −Ｎ ｅレーザにより
後述する欠陥評価法により選別する。
反射変動率ΔＲ／Ｒ，＜５ Ｘｌ０−２ のシリコン半
導体基板をグループＡとし、ΔＲ／Ｒ，＞ ５ Ｘｌ０
−”のものをクループＢとする。これらのシリコン半導
体基板を］１００℃に維持した酸素雰囲気中で酸化して
酸化膜５を剥離し、第１図ｄに点線で囲んだ位置が剥離
した所である。この剥離工程後、露出したシリコン半導
体基板を軽くエツチングして光学顕微鏡により酸化誘起
の表面欠陥を観察したところ、グループＡでは、非常に
少なく、１０（ケ／ｃｌＫ）であったが、グループＢに
あっては、第２図に明らかなようにＯ５Ｆ （酸化誘起
積層欠陥）４が多発した。第１図では、この評価即ち選
別（第１図ｅ参照）の結果良品と酸化誘起積層欠陥４が
発生した不良品の半導体基板に区別する。
導体基板をグループＡとし、ΔＲ／Ｒ，＞ ５ Ｘｌ０
−”のものをクループＢとする。これらのシリコン半導
体基板を］１００℃に維持した酸素雰囲気中で酸化して
酸化膜５を剥離し、第１図ｄに点線で囲んだ位置が剥離
した所である。この剥離工程後、露出したシリコン半導
体基板を軽くエツチングして光学顕微鏡により酸化誘起
の表面欠陥を観察したところ、グループＡでは、非常に
少なく、１０（ケ／ｃｌＫ）であったが、グループＢに
あっては、第２図に明らかなようにＯ５Ｆ （酸化誘起
積層欠陥）４が多発した。第１図では、この評価即ち選
別（第１図ｅ参照）の結果良品と酸化誘起積層欠陥４が
発生した不良品の半導体基板に区別する。
次に、縦軸にＯ３Ｆ密度（ケ／ｃ１１り、横軸に反射変
動率を採った第３図により酸化後のライ１〜エツチング
（Ｗｒｉｇｈｔ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により調へたＯ５Ｆ
密度と、本発明による反射変動率の相関関係について示
す。
動率を採った第３図により酸化後のライ１〜エツチング
（Ｗｒｉｇｈｔ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により調へたＯ５Ｆ
密度と、本発明による反射変動率の相関関係について示
す。
即ち、反射変動率Ａ領域（グループＡ）では、Ｏ３Ｆ密
度が〈１０（ケ／ｃｎＹ）で良好であるのに対して、Ｂ
領域（グループＢ）では、Ｏ５Ｆ密度が〉１０（ケ／
ａＮ ）で不良となり、歩留り低下の原因になることが
認められた。
度が〈１０（ケ／ｃｎＹ）で良好であるのに対して、Ｂ
領域（グループＢ）では、Ｏ５Ｆ密度が〉１０（ケ／
ａＮ ）で不良となり、歩留り低下の原因になることが
認められた。
上記実施例では、絶縁物層の厚さとして１０００人の場
合だけが示されているが、最大１μｍの時にも評価でき
るし、イオン注入工程における加速電圧は、 ２ Ｍｅ
Ｖまでのいずれの加速電圧でも評価可能である。また、
イオン種としてはＢだけでなくＡＱ、Ｓｂ、 ＢＦ２、
Ｓｊのいずれに対しても同様な結果が得られた。
合だけが示されているが、最大１μｍの時にも評価でき
るし、イオン注入工程における加速電圧は、 ２ Ｍｅ
Ｖまでのいずれの加速電圧でも評価可能である。また、
イオン種としてはＢだけでなくＡＱ、Ｓｂ、 ＢＦ２、
Ｓｊのいずれに対しても同様な結果が得られた。
従来技術によるＯ５Ｆによる選別法は、イオン注入後の
熱処理工程、エツチング工程を経て破壊法により行われ
てきたが、その選別法によると半導体基板を使用した製
品の不良発生率が５％程度だったのに対して、本発明に
よる選別を用いるとインプロセスで行うことができた。
熱処理工程、エツチング工程を経て破壊法により行われ
てきたが、その選別法によると半導体基板を使用した製
品の不良発生率が５％程度だったのに対して、本発明に
よる選別を用いるとインプロセスで行うことができた。
半導体基板における不良発生率は僅か１％に激減し、そ
の結果歩留りが向上した。
の結果歩留りが向上した。
更に、本発明の別の用途としては、ＲＩＥ （Ｒｅａｃ
ｔ ｊ、ｖ ｅ Ｉ ｏ ｎ Ｅ ｔ ｃ ｈ ｊ、ｎ
ｇ）やＣＤＥ ［Ｃ１＋ｅｍｉｃａｌ Ｄｒｙ Ｅｔ
ｃｈｉｎｇ。
ｔ ｊ、ｖ ｅ Ｉ ｏ ｎ Ｅ ｔ ｃ ｈ ｊ、ｎ
ｇ）やＣＤＥ ［Ｃ１＋ｅｍｉｃａｌ Ｄｒｙ Ｅｔ
ｃｈｉｎｇ。
マジネ１ヘロン管により発生したプラズマから離れた位
置に移動させたラジカル（Ｒａｄｉｃａｌ）基によりエ
ツチングする手法］により半導体基板に発生したダメー
ジに対しても同様に適用できることが確認されている。
置に移動させたラジカル（Ｒａｄｉｃａｌ）基によりエ
ツチングする手法］により半導体基板に発生したダメー
ジに対しても同様に適用できることが確認されている。
また変調光としては、Ｈｅ−Ｎｅイオンレーザの外にＸ
ｅＣｌ、 ＫｒＦ、 ＡｒＦのエキシマレーザを利用し
てもＨｅ−Ｎｅイオンレーザと同様な結果が得られるこ
とも確認されている。
ｅＣｌ、 ＫｒＦ、 ＡｒＦのエキシマレーザを利用し
てもＨｅ−Ｎｅイオンレーザと同様な結果が得られるこ
とも確認されている。
第１図ａ−ｅは、本発明の実施例の工程を説明する断面
図、第２図は欠陥を持つ半導体基板を酸化すると発生す
るＯ３Ｆの形状を模式的に示す図、第３図は半導体基板
を酸化して発生するＯ３Ｆ密度（縦軸）と本判別法によ
り評価した反射変動率の関係を示した図である。 １・・半導体基板、 ２ 絶縁物層、３ イオン注
入不純物層。
図、第２図は欠陥を持つ半導体基板を酸化すると発生す
るＯ３Ｆの形状を模式的に示す図、第３図は半導体基板
を酸化して発生するＯ３Ｆ密度（縦軸）と本判別法によ
り評価した反射変動率の関係を示した図である。 １・・半導体基板、 ２ 絶縁物層、３ イオン注
入不純物層。
Claims (2)
- （１）１．１ｅＶ以上のエネルギーを持つ光を変調して
シリコン半導体基板を照射すると同時に別の連続光をこ
のシリコン半導体基板に照射した際に、変調光照射時の
この連続反射率をＲ、変調光がオフ時のこの連続光の反
射率をＲ＿０としその変動分をΔＲ＝Ｒ＿０−Ｒ＿１、
ΔＲ／Ｒ＿０によりシリコン半導体基板の表面ダメージ
を評価するに当たって、ΔＲ／Ｒ＿０が５×１０＾−＾
２以下のシリコン半導体基板を選別することを特徴とす
るシリコン半導体基板の評価方法。 - （２）変調光がＡｒ、Ｋｒイオンレーザ、ＸｅＣｌ、Ｋ
ｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザで、反射測定用の光がＨｅ
−Ｎｅレーザであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のシリコン半導体基板の評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15017889A JPH0314251A (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | シリコン半導体基板の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15017889A JPH0314251A (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | シリコン半導体基板の評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0314251A true JPH0314251A (ja) | 1991-01-22 |
Family
ID=15491212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15017889A Pending JPH0314251A (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | シリコン半導体基板の評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0314251A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04273142A (ja) * | 1991-02-28 | 1992-09-29 | Fujitsu Ltd | イオン注入モニタリング方法 |
| US8349916B2 (en) | 2009-03-11 | 2013-01-08 | Konica Minolta Ij Technologies, Inc. | Actinic energy radiation curable ink-jet ink, ink-jet recording method, and printed matter |
-
1989
- 1989-06-13 JP JP15017889A patent/JPH0314251A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04273142A (ja) * | 1991-02-28 | 1992-09-29 | Fujitsu Ltd | イオン注入モニタリング方法 |
| US8349916B2 (en) | 2009-03-11 | 2013-01-08 | Konica Minolta Ij Technologies, Inc. | Actinic energy radiation curable ink-jet ink, ink-jet recording method, and printed matter |
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