JPH08191091A - シリコンウェーハの酸化膜耐圧強度の簡便評価法 - Google Patents
シリコンウェーハの酸化膜耐圧強度の簡便評価法Info
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- JPH08191091A JPH08191091A JP7017429A JP1742995A JPH08191091A JP H08191091 A JPH08191091 A JP H08191091A JP 7017429 A JP7017429 A JP 7017429A JP 1742995 A JP1742995 A JP 1742995A JP H08191091 A JPH08191091 A JP H08191091A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ａｓ−ｇｒｏｗｎシリコンウェーハの酸化膜
耐圧強度を簡便に評価することができるようにする。 【構成】 ＳＰＶ装置を用いて、ａｓ−ｇｒｏｗｎウェ
ーハに白色光を照射しつつ測定したときの少数キャリア
拡散長Ｌonと、白色光を照射せずに測定したときの少数
キャリア拡散長Ｌoff とを求め、前記ウェーハに存在す
る特有のトラップサイトによって決まる少数キャリア拡
散長Ｌsafeを、Ｌsafe＝（Ｌoff -2−Ｌon-2）-1/2によ
り算出する。前記Ｌsafeは、図１に示すようにシリコン
ウェーハの酸化膜耐圧強度と強い相関があるので、少数
キャリア拡散長Ｌsafeを求めることにより、ａｓ−ｇｒ
ｏｗｎシリコンウェーハの初期酸化膜耐圧強度を簡便に
評価することができる。
耐圧強度を簡便に評価することができるようにする。 【構成】 ＳＰＶ装置を用いて、ａｓ−ｇｒｏｗｎウェ
ーハに白色光を照射しつつ測定したときの少数キャリア
拡散長Ｌonと、白色光を照射せずに測定したときの少数
キャリア拡散長Ｌoff とを求め、前記ウェーハに存在す
る特有のトラップサイトによって決まる少数キャリア拡
散長Ｌsafeを、Ｌsafe＝（Ｌoff -2−Ｌon-2）-1/2によ
り算出する。前記Ｌsafeは、図１に示すようにシリコン
ウェーハの酸化膜耐圧強度と強い相関があるので、少数
キャリア拡散長Ｌsafeを求めることにより、ａｓ−ｇｒ
ｏｗｎシリコンウェーハの初期酸化膜耐圧強度を簡便に
評価することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンウェーハの酸
化膜耐圧強度の簡便評価法に関する。
化膜耐圧強度の簡便評価法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、酸化膜耐圧強度はシリコンウェー
ハにとって最も重要な品質特性になっている。上記、酸
化膜耐圧強度の評価は、シリコンウェーハに酸化膜付、
電極付け、パターン形成を行なうことによってＭＯＳ構
造を作り測定を行なっている。デバイス工程でシリコン
ウェーハにＭＯＳ構造を形成する場合、高い酸化膜耐圧
強度が要求されている。シリコンウェーハの酸化膜耐圧
強度を向上させる手段としては、水素ガス雰囲気中で１
０００〜１３００°Ｃの高温熱処理を行う方法が特開平
５−１８２５４、特開平５−１５２１７９、特開平５−
１５２２３０などに開示されている。シリコンウェーハ
に前記の熱処理を施すと、水素ガスの還元作用によって
シリコンウェーハの表層から不純物酸素が外方拡散さ
れ、酸化膜耐圧強度が向上する。
ハにとって最も重要な品質特性になっている。上記、酸
化膜耐圧強度の評価は、シリコンウェーハに酸化膜付、
電極付け、パターン形成を行なうことによってＭＯＳ構
造を作り測定を行なっている。デバイス工程でシリコン
ウェーハにＭＯＳ構造を形成する場合、高い酸化膜耐圧
強度が要求されている。シリコンウェーハの酸化膜耐圧
強度を向上させる手段としては、水素ガス雰囲気中で１
０００〜１３００°Ｃの高温熱処理を行う方法が特開平
５−１８２５４、特開平５−１５２１７９、特開平５−
１５２２３０などに開示されている。シリコンウェーハ
に前記の熱処理を施すと、水素ガスの還元作用によって
シリコンウェーハの表層から不純物酸素が外方拡散さ
れ、酸化膜耐圧強度が向上する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ンウェーハの酸化膜耐圧強度を評価するためには、前記
ウェーハに対してゲート酸化膜付け、電極付けなどの素
子作成が必要であり、多量のウェーハを迅速に評価する
ことは極めて困難である。本発明は上記従来の問題点に
着目してなされたもので、シリコンウェーハの酸化膜耐
圧強度を迅速に評価することができるような酸化膜耐圧
強度の簡便評価法を提供することを目的としている。
ンウェーハの酸化膜耐圧強度を評価するためには、前記
ウェーハに対してゲート酸化膜付け、電極付けなどの素
子作成が必要であり、多量のウェーハを迅速に評価する
ことは極めて困難である。本発明は上記従来の問題点に
着目してなされたもので、シリコンウェーハの酸化膜耐
圧強度を迅速に評価することができるような酸化膜耐圧
強度の簡便評価法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るシリコンウェーハの酸化膜耐圧強度の
簡便評価法は、チョクラルスキー法を用いて単結晶シリ
コンを引き上げ、この単結晶シリコンから得られたａｓ
−ｇｒｏｗｎウェーハに対して行うＳＰＶ法による少数
キャリア拡散長測定に基づく酸化膜耐圧強度の簡便評価
において、前記ウェーハに別光源から光を照射しつつ測
定した場合の少数キャリア拡散長Ｌonと、前記ウェーハ
に別光源の光を照射せずに測定した場合の少数キャリア
拡散長Ｌoff とに基づいて、Ｌsafe＝（Ｌoff -2−Ｌon
-2）-1/2なる算式からａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハに特有
のトラップサイトによって決定される少数キャリア拡散
長Ｌsafeを求め、これを酸化膜耐圧強度の代用特性とす
ることを特徴としている。
め、本発明に係るシリコンウェーハの酸化膜耐圧強度の
簡便評価法は、チョクラルスキー法を用いて単結晶シリ
コンを引き上げ、この単結晶シリコンから得られたａｓ
−ｇｒｏｗｎウェーハに対して行うＳＰＶ法による少数
キャリア拡散長測定に基づく酸化膜耐圧強度の簡便評価
において、前記ウェーハに別光源から光を照射しつつ測
定した場合の少数キャリア拡散長Ｌonと、前記ウェーハ
に別光源の光を照射せずに測定した場合の少数キャリア
拡散長Ｌoff とに基づいて、Ｌsafe＝（Ｌoff -2−Ｌon
-2）-1/2なる算式からａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハに特有
のトラップサイトによって決定される少数キャリア拡散
長Ｌsafeを求め、これを酸化膜耐圧強度の代用特性とす
ることを特徴としている。
【０００５】
【作用】ａｓ−ｇｒｏｗｎシリコンウェーハに存在する
トラップサイトの成分が少数キャリアに与える影響を求
めたところ、前記トラップサイトによって決定される少
数キャリア拡散長Ｌsafeと、ａｓ−ｇｒｏｗｎシリコン
ウェーハの初期酸化膜耐圧強度との間に強い相関がある
ことが判明した。従って、前記少数キャリア拡散長Ｌsa
feを酸化膜耐圧強度の代用特性として利用することによ
り、シリコンウェーハの初期酸化膜耐圧強度を簡単に求
めることができる。また、前記酸化膜耐圧強度の算出に
必要な演算プログラムが組み込まれているＳＰＶ装置を
利用すれば、シリコンウェーハの初期酸化膜耐圧強度の
良否を簡便かつ迅速に評価することができる。
トラップサイトの成分が少数キャリアに与える影響を求
めたところ、前記トラップサイトによって決定される少
数キャリア拡散長Ｌsafeと、ａｓ−ｇｒｏｗｎシリコン
ウェーハの初期酸化膜耐圧強度との間に強い相関がある
ことが判明した。従って、前記少数キャリア拡散長Ｌsa
feを酸化膜耐圧強度の代用特性として利用することによ
り、シリコンウェーハの初期酸化膜耐圧強度を簡単に求
めることができる。また、前記酸化膜耐圧強度の算出に
必要な演算プログラムが組み込まれているＳＰＶ装置を
利用すれば、シリコンウェーハの初期酸化膜耐圧強度の
良否を簡便かつ迅速に評価することができる。
【０００６】
【実施例】以下に、本発明に係るシリコンウェーハの酸
化膜耐圧強度の簡便評価法に関する実施例について、図
面を参照して説明する。ＣＺ法を用いて引き上げたｎ型
の単結晶シリコンインゴットの各位置から試料を切り出
し、各ウェーハについて酸化膜耐圧強度の評価を行っ
た。一方、前記試料に近接する位置から試料を切り出
し、各ウェーハについてＳＰＶ法による少数キャリア拡
散長測定を行った。
化膜耐圧強度の簡便評価法に関する実施例について、図
面を参照して説明する。ＣＺ法を用いて引き上げたｎ型
の単結晶シリコンインゴットの各位置から試料を切り出
し、各ウェーハについて酸化膜耐圧強度の評価を行っ
た。一方、前記試料に近接する位置から試料を切り出
し、各ウェーハについてＳＰＶ法による少数キャリア拡
散長測定を行った。
【０００７】ＣＺ法を用いて引き上げた単結晶シリコン
中には、ａｓ−ｇｒｏｗｎの状態で少数キャリアを捕捉
する何らかのトラップサイトが存在することが知られて
いる。ＳＰＶ法による少数キャリア拡散長測定におい
て、トラップサイトが多いと前記拡散長が短くなり、少
数キャリアの拡散長測定に影響を与えている。しかしこ
れらのトラップサイトは、測定に用いる光とは別の光源
から前記測定中に発する光よりも弱い白色光をシリコン
ウェーハに照射することによって飽和し、少数キャリア
が捕捉されなくなるので、拡散長測定に対する影響は消
える。今回のＳＰＶ測定においては、これをデトラッパ
（Ｄ／Ｔ）機能という。
中には、ａｓ−ｇｒｏｗｎの状態で少数キャリアを捕捉
する何らかのトラップサイトが存在することが知られて
いる。ＳＰＶ法による少数キャリア拡散長測定におい
て、トラップサイトが多いと前記拡散長が短くなり、少
数キャリアの拡散長測定に影響を与えている。しかしこ
れらのトラップサイトは、測定に用いる光とは別の光源
から前記測定中に発する光よりも弱い白色光をシリコン
ウェーハに照射することによって飽和し、少数キャリア
が捕捉されなくなるので、拡散長測定に対する影響は消
える。今回のＳＰＶ測定においては、これをデトラッパ
（Ｄ／Ｔ）機能という。
【０００８】そこで、ａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハに存在
するトラップサイトの成分が少数キャリアに与える影響
を求め、これを前記ウェーハの初期酸化膜耐圧強度の代
用特性とする。具体的には、測定されるライフタイムτ
measをａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハに存在するトラップサ
イトによるτsafeと、その他のトラップサイトによるτ
other とに区分し、前記τsafeを求めるものである。す
なわち、 １／τmeas＝１／τsafe＋１／τother ・・・・・（１） また、少数キャリア拡散長をＬ、拡散定数をＤ、ライフ
タイムをτとしたとき、 Ｌ＝（Ｄ・τ）1/2 ・・・・・・・・・・・・・（２）
するトラップサイトの成分が少数キャリアに与える影響
を求め、これを前記ウェーハの初期酸化膜耐圧強度の代
用特性とする。具体的には、測定されるライフタイムτ
measをａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハに存在するトラップサ
イトによるτsafeと、その他のトラップサイトによるτ
other とに区分し、前記τsafeを求めるものである。す
なわち、 １／τmeas＝１／τsafe＋１／τother ・・・・・（１） また、少数キャリア拡散長をＬ、拡散定数をＤ、ライフ
タイムをτとしたとき、 Ｌ＝（Ｄ・τ）1/2 ・・・・・・・・・・・・・（２）
【０００９】ａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハのＳＰＶ法によ
る測定において、Ｄ／Ｔ−ＯＮすなわち前記ウェーハに
別の光源から白色光を照射しながら測定したときの、ａ
ｓ−ｇｒｏｗｎウェーハに存在するトラップサイトによ
る影響を除去した少数キャリア拡散長と、Ｄ／Ｔ−ＯＦ
Ｆすなわち前記白色光を照射せずに測定したときの、す
べてのトラップを含む少数キャリア拡散長との差分から
ａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハ中のトラップサイトによる影
響成分を求めた。具体的には下記の式に基づく計算を行
った。 Ｌsafe ＝ （Ｌoff -2−Ｌon-2）-1/2 ・・・・（３） ただし、Ｌsafeはａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハ中のトラッ
プサイトによって決まる少数キャリア拡散長、Ｌonは白
色光を照射しながら測定したときの少数キャリア拡散
長、Ｌoff は白色光を照射せずに測定したときの少数キ
ャリア拡散長である。
る測定において、Ｄ／Ｔ−ＯＮすなわち前記ウェーハに
別の光源から白色光を照射しながら測定したときの、ａ
ｓ−ｇｒｏｗｎウェーハに存在するトラップサイトによ
る影響を除去した少数キャリア拡散長と、Ｄ／Ｔ−ＯＦ
Ｆすなわち前記白色光を照射せずに測定したときの、す
べてのトラップを含む少数キャリア拡散長との差分から
ａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハ中のトラップサイトによる影
響成分を求めた。具体的には下記の式に基づく計算を行
った。 Ｌsafe ＝ （Ｌoff -2−Ｌon-2）-1/2 ・・・・（３） ただし、Ｌsafeはａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハ中のトラッ
プサイトによって決まる少数キャリア拡散長、Ｌonは白
色光を照射しながら測定したときの少数キャリア拡散
長、Ｌoff は白色光を照射せずに測定したときの少数キ
ャリア拡散長である。
【００１０】図１は、上記拡散長Ｌsafeとａｓ−ｇｒｏ
ｗｎウェーハのＣモード良品率との相関を示すグラフで
ある。前記Ｃモードの場合、酸化膜耐圧強度は８ＭＶ／
ｃｍ以上である。図１は、単結晶シリコンインゴットの
各位置から切り出した試料の酸化膜耐圧強度評価結果
と、前記試料に近接する位置から切り出した試料の少数
キャリア拡散長Ｌsafe測定結果とに基づいて作成したも
ので、同図で明らかなように、ａｓ−ｇｒｏｗｎウェー
ハに存在するトラップサイトによって決まる拡散長Ｌsa
feとＣモード良品率との間には、相関係数ｒ＝０．９８
２の強い相関がある。従って、前記Ｌsafeは十分に初期
酸化膜耐圧強度の代用特性として利用することができ
る。
ｗｎウェーハのＣモード良品率との相関を示すグラフで
ある。前記Ｃモードの場合、酸化膜耐圧強度は８ＭＶ／
ｃｍ以上である。図１は、単結晶シリコンインゴットの
各位置から切り出した試料の酸化膜耐圧強度評価結果
と、前記試料に近接する位置から切り出した試料の少数
キャリア拡散長Ｌsafe測定結果とに基づいて作成したも
ので、同図で明らかなように、ａｓ−ｇｒｏｗｎウェー
ハに存在するトラップサイトによって決まる拡散長Ｌsa
feとＣモード良品率との間には、相関係数ｒ＝０．９８
２の強い相関がある。従って、前記Ｌsafeは十分に初期
酸化膜耐圧強度の代用特性として利用することができ
る。
【００１１】図２は、ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ Ｄ
ＩＡＧＮＯＳＴＩＣＳ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ社製
のＳＰＶ装置の概略構成を示す説明図である。ハロゲン
ランプ光源から出た光は減衰器で光量を絞られ、バンド
パスフィルタ、チョッパを経てプローブすなわちＳＰＶ
トランスデューサ下端のＩＴＯ（透明電極）を通してシ
リコンウェーハの表面に照射される。これにより発生し
たＳＰＶは、前記シリコンウェーハの表面とＩＴＯとの
間を容量結合で結び、ＳＰＶ値が検出される。ＳＰＶ装
置には、ａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハに白色光を照射せず
に行う少数キャリア拡散長の測定と、前記ウェーハに白
色光を照射しつつ行う少数キャリア拡散長の測定と、こ
れらの測定値を用いて前記ａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハ中
のトラップサイトによって決まる少数キャリア拡散長Ｌ
safe＝（Ｌoff -2−Ｌon-2）-1/2なる算式からａｓ−ｇ
ｒｏｗｎウェーハに特有のトラップサイトによって決定
される少数キャリア拡散長Ｌsafeを演算するプログラム
が組み込まれている。これにより、シリコンウェーハの
酸化膜耐圧強度を迅速に評価することができるようにな
る。
ＩＡＧＮＯＳＴＩＣＳ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ社製
のＳＰＶ装置の概略構成を示す説明図である。ハロゲン
ランプ光源から出た光は減衰器で光量を絞られ、バンド
パスフィルタ、チョッパを経てプローブすなわちＳＰＶ
トランスデューサ下端のＩＴＯ（透明電極）を通してシ
リコンウェーハの表面に照射される。これにより発生し
たＳＰＶは、前記シリコンウェーハの表面とＩＴＯとの
間を容量結合で結び、ＳＰＶ値が検出される。ＳＰＶ装
置には、ａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハに白色光を照射せず
に行う少数キャリア拡散長の測定と、前記ウェーハに白
色光を照射しつつ行う少数キャリア拡散長の測定と、こ
れらの測定値を用いて前記ａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハ中
のトラップサイトによって決まる少数キャリア拡散長Ｌ
safe＝（Ｌoff -2−Ｌon-2）-1/2なる算式からａｓ−ｇ
ｒｏｗｎウェーハに特有のトラップサイトによって決定
される少数キャリア拡散長Ｌsafeを演算するプログラム
が組み込まれている。これにより、シリコンウェーハの
酸化膜耐圧強度を迅速に評価することができるようにな
る。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｓ
ＰＶ装置による少数キャリア拡散長測定の応用として、
ａｓ−ｇｒｏｗｎシリコンウェーハに存在するトラップ
サイトによって決定される少数キャリア拡散長を、前記
ウェーハの初期酸化膜耐圧強度の代用特性として利用す
ることにした。この評価方法と、評価を実行する演算プ
ログラムが組み込まれているＳＰＶ装置とを用いれば、
従来のように酸化膜耐圧強度評価のつどウェーハにゲー
ト酸化膜付け、電極付けなどの素子作成を行う必要がな
くなる。従って、シリコンウェーハの初期酸化膜耐圧強
度の良否を迅速かつ簡便に評価することができ、半導体
基板の生産能率向上が可能となる。
ＰＶ装置による少数キャリア拡散長測定の応用として、
ａｓ−ｇｒｏｗｎシリコンウェーハに存在するトラップ
サイトによって決定される少数キャリア拡散長を、前記
ウェーハの初期酸化膜耐圧強度の代用特性として利用す
ることにした。この評価方法と、評価を実行する演算プ
ログラムが組み込まれているＳＰＶ装置とを用いれば、
従来のように酸化膜耐圧強度評価のつどウェーハにゲー
ト酸化膜付け、電極付けなどの素子作成を行う必要がな
くなる。従って、シリコンウェーハの初期酸化膜耐圧強
度の良否を迅速かつ簡便に評価することができ、半導体
基板の生産能率向上が可能となる。
【図１】ａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハに特有のトラップサ
イトによって決定される少数キャリア拡散長Ｌsafeと、
Ｃモード良品率との相関を示すグラフである。
イトによって決定される少数キャリア拡散長Ｌsafeと、
Ｃモード良品率との相関を示すグラフである。
【図２】ＳＰＶ装置の一例について、その概略構成を示
す説明図である。
す説明図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法を用いて単結晶シリ
コンを引き上げ、この単結晶シリコンから得られたａｓ
−ｇｒｏｗｎウェーハに対して行うＳＰＶ法による少数
キャリア拡散長測定に基づく酸化膜耐圧強度の簡便評価
において、前記ウェーハに別光源から光を照射しつつ測
定した場合の少数キャリア拡散長Ｌonと、前記ウェーハ
に別光源の光を照射せずに測定した場合の少数キャリア
拡散長Ｌoff とに基づいて、Ｌsafe＝（Ｌoff -2−Ｌon
-2）-1/2なる算式からａｓ−ｇｒｏｗｎウェーハに特有
のトラップサイトによって決定される少数キャリア拡散
長Ｌsafeを求め、これを酸化膜耐圧強度の代用特性とす
ることを特徴とするシリコンウェーハの酸化膜耐圧強度
の簡便評価法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7017429A JPH08191091A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | シリコンウェーハの酸化膜耐圧強度の簡便評価法 |
| TW85103435A TW307890B (ja) | 1995-01-10 | 1996-03-21 | |
| US08/703,887 US5708365A (en) | 1995-01-10 | 1996-08-27 | Method for analysis of silicon wafers |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7017429A JPH08191091A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | シリコンウェーハの酸化膜耐圧強度の簡便評価法 |
| US08/703,887 US5708365A (en) | 1995-01-10 | 1996-08-27 | Method for analysis of silicon wafers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08191091A true JPH08191091A (ja) | 1996-07-23 |
Family
ID=26353932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7017429A Pending JPH08191091A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | シリコンウェーハの酸化膜耐圧強度の簡便評価法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5708365A (ja) |
| JP (1) | JPH08191091A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007088421A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-04-05 | Sumco Corp | シリコンウェーハの表面欠陥評価方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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