JPH09326428A - 半導体基板の結晶欠陥評価方法 - Google Patents
半導体基板の結晶欠陥評価方法Info
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- JPH09326428A JPH09326428A JP16533696A JP16533696A JPH09326428A JP H09326428 A JPH09326428 A JP H09326428A JP 16533696 A JP16533696 A JP 16533696A JP 16533696 A JP16533696 A JP 16533696A JP H09326428 A JPH09326428 A JP H09326428A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来は、非破壊で結晶欠陥を定量的に評価す
ることができなかった。 【解決手段】 半導体基板にイオン注入、アニール処理
を行い（１０１）、ＴＷ値又はＰａ値を測定し（１０
２）、ＴＥＭで欠陥密度又は総周辺長の少なくともいず
れか一方を測定し（１０３）、ＴＷ値又はＰａ値と欠陥
密度又は総周辺長の少なくともいずれか一つの組合せの
間に成立する所定の関係を求め（１０４）、未知の半導
体基板のＴＷ値又はＰａ値を測定し（１０５）、このＴ
Ｗ値又はＰａ値と所定の関係とを用いて結晶欠陥の密度
又は総周辺長を求める（１０６）。
ることができなかった。 【解決手段】 半導体基板にイオン注入、アニール処理
を行い（１０１）、ＴＷ値又はＰａ値を測定し（１０
２）、ＴＥＭで欠陥密度又は総周辺長の少なくともいず
れか一方を測定し（１０３）、ＴＷ値又はＰａ値と欠陥
密度又は総周辺長の少なくともいずれか一つの組合せの
間に成立する所定の関係を求め（１０４）、未知の半導
体基板のＴＷ値又はＰａ値を測定し（１０５）、このＴ
Ｗ値又はＰａ値と所定の関係とを用いて結晶欠陥の密度
又は総周辺長を求める（１０６）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の結晶
欠陥を非破壊で評価する方法に関する。
欠陥を非破壊で評価する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板にイオン注入等を行うと、結
晶欠陥が発生する。このような結晶欠陥の評価は、従来
はRutherford Back Scattering（以下、ＲＢＳという）
法により行われ、あるいは透過電子顕微鏡（Transmissi
on electron microscopy、以下、ＴＥＭという）を用い
た観察により行われていた。
晶欠陥が発生する。このような結晶欠陥の評価は、従来
はRutherford Back Scattering（以下、ＲＢＳという）
法により行われ、あるいは透過電子顕微鏡（Transmissi
on electron microscopy、以下、ＴＥＭという）を用い
た観察により行われていた。
【０００３】しかし、半導体基板にイオン注入を行い、
その後熱処理を行って結晶性が回復した後に存在する残
留欠陥を評価する場合は、ＲＢＳ法は感度が低いという
問題があった。また、ＴＥＭを用いた観察では、ＴＥＭ
が高倍率であるが故に視野が狭く観察が容易ではないこ
と、試料作製に最低数日を要し多数の試料の評価が不可
能であること、また半導体基板を破壊しなくてはならな
いという問題があった。
その後熱処理を行って結晶性が回復した後に存在する残
留欠陥を評価する場合は、ＲＢＳ法は感度が低いという
問題があった。また、ＴＥＭを用いた観察では、ＴＥＭ
が高倍率であるが故に視野が狭く観察が容易ではないこ
と、試料作製に最低数日を要し多数の試料の評価が不可
能であること、また半導体基板を破壊しなくてはならな
いという問題があった。
【０００４】近年、Thermal Wave（以下、ＴＷという）
法、あるいは光熱膨張変位（PhotoAcoustic Displaceme
nt 、以下、ＰＡＤという）法といった非破壊で結晶欠
陥を評価する方法が提案されるに至っている。この両者
は、いずれも変調した励起光をμm オーダまで細く絞っ
て半導体基板の表面に照射し、更に検出光としてＨｅ−
Ｎｅレーザを励起光と同一の直径で照射して反射光を検
出し、欠陥を評価するというものである。
法、あるいは光熱膨張変位（PhotoAcoustic Displaceme
nt 、以下、ＰＡＤという）法といった非破壊で結晶欠
陥を評価する方法が提案されるに至っている。この両者
は、いずれも変調した励起光をμm オーダまで細く絞っ
て半導体基板の表面に照射し、更に検出光としてＨｅ−
Ｎｅレーザを励起光と同一の直径で照射して反射光を検
出し、欠陥を評価するというものである。
【０００５】ＴＷ法は、A.Rosencwaig et al., Appl. P
hys. Lett. 46, 1013(1985) において提案された方法で
あって、図１０に示されたように、Ａｒレーザから出力
されたＡｒイオンレーザ光をポンピングビームとして１
ＭＨｚに変調して励起光として試料に照射する。そし
て、この励起光と同じ直径１μm のＨｅ−Ｎｅレーザを
試料に照射して、検出光の反射率Ｒを求める。この反射
率Ｒは、結晶欠陥のある箇所と存在しない箇所とで、励
起光を試料上に走査したときの変化率ΔＲ／Ｒが異な
る。そこで、この変化率ΔＲ／Ｒにより決定されるＴＷ
値を求める。このＴＷ値の測定については、W.L.Smith
et al., Appl. Lett. 47, 584(1985) に開示されてい
る。
hys. Lett. 46, 1013(1985) において提案された方法で
あって、図１０に示されたように、Ａｒレーザから出力
されたＡｒイオンレーザ光をポンピングビームとして１
ＭＨｚに変調して励起光として試料に照射する。そし
て、この励起光と同じ直径１μm のＨｅ−Ｎｅレーザを
試料に照射して、検出光の反射率Ｒを求める。この反射
率Ｒは、結晶欠陥のある箇所と存在しない箇所とで、励
起光を試料上に走査したときの変化率ΔＲ／Ｒが異な
る。そこで、この変化率ΔＲ／Ｒにより決定されるＴＷ
値を求める。このＴＷ値の測定については、W.L.Smith
et al., Appl. Lett. 47, 584(1985) に開示されてい
る。
【０００６】これに対し、ＰＡＤ法は、堀内、結晶加工
と評価技術委員会、第６２回研究会資料（日本学術振興
会、１９９３）において提案された方法である。図１１
に示されたように、波長が８１３ｎｍで、８７ｋＨｚに
変調したＬＥＤからの励起光を試料表面に照射する。こ
れにより、試料表面が熱膨張し、変位が生じる。この光
熱変位（Ｐａ値）を、Ｈｅ−Ｎｅレーザ検出光の位相変
化によって測定する。
と評価技術委員会、第６２回研究会資料（日本学術振興
会、１９９３）において提案された方法である。図１１
に示されたように、波長が８１３ｎｍで、８７ｋＨｚに
変調したＬＥＤからの励起光を試料表面に照射する。こ
れにより、試料表面が熱膨張し、変位が生じる。この光
熱変位（Ｐａ値）を、Ｈｅ−Ｎｅレーザ検出光の位相変
化によって測定する。
【０００７】そして、従来は例えば、T.Hara et al., I
n semiconductor Silicon, editedby H.R.Huff et al.
(The Electrochem. Soc. Proc. 90-7, Pennington, NJ,
(1990) pp.972-982) のように、上記ＴＷ法あるいはＰ
ａ法により残留欠陥を評価した結果についても報告され
ている。しかし、これらの報告はいずれも、ＴＷ値又は
Ｐａ値の大小を比較しているに過ぎず、定性的な評価に
終始している。
n semiconductor Silicon, editedby H.R.Huff et al.
(The Electrochem. Soc. Proc. 90-7, Pennington, NJ,
(1990) pp.972-982) のように、上記ＴＷ法あるいはＰ
ａ法により残留欠陥を評価した結果についても報告され
ている。しかし、これらの報告はいずれも、ＴＷ値又は
Ｐａ値の大小を比較しているに過ぎず、定性的な評価に
終始している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来は
半導体基板の結晶欠陥を、非破壊のまま定量的に評価す
ることはできなかった。
半導体基板の結晶欠陥を、非破壊のまま定量的に評価す
ることはできなかった。
【０００９】本発明は上記事情に鑑み、半導体基板の結
晶欠陥を非破壊で定量的かつ迅速に評価することが可能
な半導体基板の結晶欠陥評価方法を提供することを目的
とする。
晶欠陥を非破壊で定量的かつ迅速に評価することが可能
な半導体基板の結晶欠陥評価方法を提供することを目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体基板の結
晶欠陥評価方法は、所定の処理を行い結晶欠陥が存在す
る半導体基板の表面に、変調した励起光を照射し同一箇
所に検出光を照射したときの反射率の変化により得られ
るＴＷ値、あるいは変調した励起光を照射し同一箇所に
検出光を照射して得られる半導体基板表面のＰａ値のう
ち、少なくともいずれか一方を測定するステップと、前
記半導体基板の表面部分を観察し、結晶欠陥の密度、あ
るいは結晶欠陥の周辺長を合計した総周辺長のうち、少
なくともいずれか一方を測定するステップと、前記ＴＷ
値と前記結晶欠陥の密度、前記ＴＷ値と前記結晶欠陥の
総周辺長、前記Ｐａ値と前記結晶欠陥の密度、又は前記
Ｐａ値と前記結晶欠陥の総周辺長のうち、少なくともい
ずれか一つの組合せの間に成立する所定の関係を求める
ステップと、前記半導体基板とは異なる他の半導体基板
に対し、ＴＷ値又はＰａ値の少なくともいずれか一方を
測定するステップと、前記他の半導体基板のＴＷ値又は
Ｐａ値と前記所定の関係とを用いて、結晶欠陥の密度又
は総周辺長を求めるステップとを備えることを特徴とし
ている。
晶欠陥評価方法は、所定の処理を行い結晶欠陥が存在す
る半導体基板の表面に、変調した励起光を照射し同一箇
所に検出光を照射したときの反射率の変化により得られ
るＴＷ値、あるいは変調した励起光を照射し同一箇所に
検出光を照射して得られる半導体基板表面のＰａ値のう
ち、少なくともいずれか一方を測定するステップと、前
記半導体基板の表面部分を観察し、結晶欠陥の密度、あ
るいは結晶欠陥の周辺長を合計した総周辺長のうち、少
なくともいずれか一方を測定するステップと、前記ＴＷ
値と前記結晶欠陥の密度、前記ＴＷ値と前記結晶欠陥の
総周辺長、前記Ｐａ値と前記結晶欠陥の密度、又は前記
Ｐａ値と前記結晶欠陥の総周辺長のうち、少なくともい
ずれか一つの組合せの間に成立する所定の関係を求める
ステップと、前記半導体基板とは異なる他の半導体基板
に対し、ＴＷ値又はＰａ値の少なくともいずれか一方を
測定するステップと、前記他の半導体基板のＴＷ値又は
Ｐａ値と前記所定の関係とを用いて、結晶欠陥の密度又
は総周辺長を求めるステップとを備えることを特徴とし
ている。
【００１１】ここで、前記ＴＷ値又は前記Ｐａ値の測定
は、前記半導体基板及び前記他の半導体基板の表面の１
点又は複数点に励起光及び検出光を照射し、あるいは１
本又は複数本の線上を励起光及び検出光を走査すること
で行ってもよい。
は、前記半導体基板及び前記他の半導体基板の表面の１
点又は複数点に励起光及び検出光を照射し、あるいは１
本又は複数本の線上を励起光及び検出光を走査すること
で行ってもよい。
【００１２】また、前記半導体基板及び前記他の半導体
基板は、不純物イオンを注入し、アニール処理を行って
結晶欠陥を含むもの（多くの場合、欠陥種としては転位
ループの形態をとる）であってもよい。
基板は、不純物イオンを注入し、アニール処理を行って
結晶欠陥を含むもの（多くの場合、欠陥種としては転位
ループの形態をとる）であってもよい。
【００１３】前記結晶欠陥の密度又は総周辺長の測定
は、前記半導体基板及び前記他の半導体基板の表面部か
ら作製した試料を透過型電子顕微鏡を用いて観察するこ
とによって行ってもよい。あるいは、前記結晶欠陥の密
度の測定は、前記半導体基板及び前記他の半導体基板に
選択エッチングを行って結晶欠陥にエッチピットを生じ
させ、走査型電子顕微鏡を用いて表面を観察するでこと
によって行ってもよい。
は、前記半導体基板及び前記他の半導体基板の表面部か
ら作製した試料を透過型電子顕微鏡を用いて観察するこ
とによって行ってもよい。あるいは、前記結晶欠陥の密
度の測定は、前記半導体基板及び前記他の半導体基板に
選択エッチングを行って結晶欠陥にエッチピットを生じ
させ、走査型電子顕微鏡を用いて表面を観察するでこと
によって行ってもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。
いて、図面を参照して説明する。
【００１５】先ず、図１に本実施の形態による半導体基
板の結晶欠陥の評価方法の手順を示す。ステップ１０１
として、半導体基板に不純物イオンを注入し、活性化ア
ニールを行って、結晶欠陥の存在する試料を作成する。
板の結晶欠陥の評価方法の手順を示す。ステップ１０１
として、半導体基板に不純物イオンを注入し、活性化ア
ニールを行って、結晶欠陥の存在する試料を作成する。
【００１６】ステップ１０２として、この試料に対し、
上述したＴＷ法によりＴＷ値を測定し、あるいはＰＡＤ
法によりＰａ値を測定する。
上述したＴＷ法によりＴＷ値を測定し、あるいはＰＡＤ
法によりＰａ値を測定する。
【００１７】ステップ１０３として、ＴＥＭを用いて同
一の試料の表面を観察し、単位面積当たりに存在する結
晶欠陥の数を数えて欠陥密度を求め、あるいはそれぞれ
の結晶欠陥の周辺長を合計した総周辺長を求める。ここ
で、総周辺長は、単位面積当たりに存在する結晶欠陥の
数Ｎと、結晶欠陥の平均半径ｒとを用いて、２πｒＮに
より求めることができる。
一の試料の表面を観察し、単位面積当たりに存在する結
晶欠陥の数を数えて欠陥密度を求め、あるいはそれぞれ
の結晶欠陥の周辺長を合計した総周辺長を求める。ここ
で、総周辺長は、単位面積当たりに存在する結晶欠陥の
数Ｎと、結晶欠陥の平均半径ｒとを用いて、２πｒＮに
より求めることができる。
【００１８】ステップ１０４として、ＴＷ値又はＰａ値
と欠陥密度との相関関係、あるいはＴＷ値又はＰａ値と
総周辺長との相関関係を求める。
と欠陥密度との相関関係、あるいはＴＷ値又はＰａ値と
総周辺長との相関関係を求める。
【００１９】ステップ１０５として、未知の試料のＴＷ
値又はＰａ値を測定する。
値又はＰａ値を測定する。
【００２０】ステップ１０６として、この未知の試料の
ＴＷ値又はＰａ値と、ステップ１０４で求めたＴＷ値又
はＰａ値と欠陥密度との相関関係、あるいはＴＷ値又は
Ｐａ値と総周辺長との相関関係とから、この試料の欠陥
密度又は総周辺長を求めて、結晶欠陥の評価を行う。
ＴＷ値又はＰａ値と、ステップ１０４で求めたＴＷ値又
はＰａ値と欠陥密度との相関関係、あるいはＴＷ値又は
Ｐａ値と総周辺長との相関関係とから、この試料の欠陥
密度又は総周辺長を求めて、結晶欠陥の評価を行う。
【００２１】以上のようなステップ１０１〜１０６によ
り未知の試料の欠陥密度又は総周辺長が求まり、結晶欠
陥を定量的に評価することができる。
り未知の試料の欠陥密度又は総周辺長が求まり、結晶欠
陥を定量的に評価することができる。
【００２２】次に、シリコン基板を用いて、ＭＯＳ型ト
ランジスタの形成に一般に用いられているヒ素（Ａ
ｓ+ ）イオンを注入し、活性化アニールを行った後に残
留する結晶欠陥を評価した実施例について、図２を用い
て述べる。
ランジスタの形成に一般に用いられているヒ素（Ａ
ｓ+ ）イオンを注入し、活性化アニールを行った後に残
留する結晶欠陥を評価した実施例について、図２を用い
て述べる。
【００２３】ステップ１１１として、面方位（１０
０）、ｎ型ＣＺシリコン基板を用意した。
０）、ｎ型ＣＺシリコン基板を用意した。
【００２４】ステップ１１２として、熱酸化法によりシ
リコン基板に膜厚２５ｎｍのシリコン酸化膜を形成し
た。
リコン基板に膜厚２５ｎｍのシリコン酸化膜を形成し
た。
【００２５】ステップ１１３として、シリコン基板の表
面に、ヒ素イオンを加速電圧６０ｋｅＶ、ドーズ量１＊
１０15〜３＊１０16／cm2 で注入した。
面に、ヒ素イオンを加速電圧６０ｋｅＶ、ドーズ量１＊
１０15〜３＊１０16／cm2 で注入した。
【００２６】ステップ１１４として、シリコン基板に対
して、拡散炉内で、窒素（Ｎ2 ）雰囲気中で、それぞれ
摂氏８００、８５０、９００度で１０分間アニール処理
を行った。
して、拡散炉内で、窒素（Ｎ2 ）雰囲気中で、それぞれ
摂氏８００、８５０、９００度で１０分間アニール処理
を行った。
【００２７】ステップ１１５として、シリコン酸化膜を
剥離した。
剥離した。
【００２８】ステップ１１６として、シリコン基板に対
して、ＴＷ法によりＴＷ値を測定した。ＴＷ値の測定に
は、Thermo-Probe TP-200 を使用し、シリコン基板の表
面全体に対して等高線マッピング測定を行い、標準偏差
３％以内の良い値を得て平均値を求めた。
して、ＴＷ法によりＴＷ値を測定した。ＴＷ値の測定に
は、Thermo-Probe TP-200 を使用し、シリコン基板の表
面全体に対して等高線マッピング測定を行い、標準偏差
３％以内の良い値を得て平均値を求めた。
【００２９】ステップ１１７として、ＴＥＭを用いて試
料の断面及び平面を観察した。図３に、試料の断面を断
面ＴＥＭ法により観察し、得られた結晶欠陥の分布状態
を示す。直径約２４ｎｍの微小な転位ループが、表面か
らほぼ同じ深さ（約７３ｎｍ）に局在した状態で分布し
ていた。図４（ａ）〜（ｃ）に、ドーズ量とアニール温
度を変えたときの試料表面の変化を示す。図４（ａ）は
ドーズ量が１＊１０15／cm2 でアニール温度が摂氏８０
０度、図４（ｂ）はドーズ量が１＊１０15／cm2 でアニ
ール温度が摂氏９００度、図４（ｃ）はドーズ量が１＊
１０16／cm2 でアニール温度が摂氏８５０度のときのそ
れぞれの試料表面付近の平面ＴＥＭ観察結果を示してい
る。このように、イオン注入条件やアニール処理の条件
が変わると、残留欠陥の密度が変化することがわかる。
料の断面及び平面を観察した。図３に、試料の断面を断
面ＴＥＭ法により観察し、得られた結晶欠陥の分布状態
を示す。直径約２４ｎｍの微小な転位ループが、表面か
らほぼ同じ深さ（約７３ｎｍ）に局在した状態で分布し
ていた。図４（ａ）〜（ｃ）に、ドーズ量とアニール温
度を変えたときの試料表面の変化を示す。図４（ａ）は
ドーズ量が１＊１０15／cm2 でアニール温度が摂氏８０
０度、図４（ｂ）はドーズ量が１＊１０15／cm2 でアニ
ール温度が摂氏９００度、図４（ｃ）はドーズ量が１＊
１０16／cm2 でアニール温度が摂氏８５０度のときのそ
れぞれの試料表面付近の平面ＴＥＭ観察結果を示してい
る。このように、イオン注入条件やアニール処理の条件
が変わると、残留欠陥の密度が変化することがわかる。
【００３０】本実施例において用いた試料の欠陥密度
は、１０〜２７０個／μｍ2 というように高密度であ
り、１回のＴＷ法によるビーム径１μｍの測定領域にお
いて、欠陥は均一な密度で分布しているとみなすことが
できる。
は、１０〜２７０個／μｍ2 というように高密度であ
り、１回のＴＷ法によるビーム径１μｍの測定領域にお
いて、欠陥は均一な密度で分布しているとみなすことが
できる。
【００３１】ステップ１１８として、転位ループの密
度、サイズ、及び総周辺長を求める。図４に示されたよ
うな試料表面を観察することによって、シリコン基板に
存在する欠陥の単位面積当たりの数、各々の欠陥のサイ
ズ（主に直径）、及び各々の欠陥の直径から算出した周
辺長の合計値を求める。
度、サイズ、及び総周辺長を求める。図４に示されたよ
うな試料表面を観察することによって、シリコン基板に
存在する欠陥の単位面積当たりの数、各々の欠陥のサイ
ズ（主に直径）、及び各々の欠陥の直径から算出した周
辺長の合計値を求める。
【００３２】ステップ１１９として、ＴＷ値と転位ルー
プの密度、総周辺長との関係を求める。図５に、ステッ
プ１１６で測定したＴＷ値に対するステップ１１８で求
めた転位ループの密度との関係を示す。図６には、ＴＷ
値に対する転位ループの総周辺長の関係を示す。この図
５と図６とを比較して明らかなように、ＴＷ値との相関
関係がより明らかであるのは、転位ループの総周辺長で
ある。ＴＷ値の増加分と総周辺長の増加分との間には比
例関係があり、最小二乗法を用いて直線で近似すること
ができる。
プの密度、総周辺長との関係を求める。図５に、ステッ
プ１１６で測定したＴＷ値に対するステップ１１８で求
めた転位ループの密度との関係を示す。図６には、ＴＷ
値に対する転位ループの総周辺長の関係を示す。この図
５と図６とを比較して明らかなように、ＴＷ値との相関
関係がより明らかであるのは、転位ループの総周辺長で
ある。ＴＷ値の増加分と総周辺長の増加分との間には比
例関係があり、最小二乗法を用いて直線で近似すること
ができる。
【００３３】次に、以上のステップ１１１〜１１９によ
り得られたＴＷ値と転位ループの密度又は総周辺長の関
係を用いて、未知の試料の欠陥を評価したことについて
説明する。
り得られたＴＷ値と転位ループの密度又は総周辺長の関
係を用いて、未知の試料の欠陥を評価したことについて
説明する。
【００３４】ステップ１２０として、未知の試料のＴＷ
値を測定した。図７に、ドーズ量を０、１、３、７、１
０＊１０14／cm2 というように変化させたときのＴＷ値
を示す。この図７より、ＴＷ値はドーズ量にほぼ比例す
ることがわかる。ここで、ドーズ量以外の処理条件は、
ステップ１１１〜１１５におけるものと同一とした。
値を測定した。図７に、ドーズ量を０、１、３、７、１
０＊１０14／cm2 というように変化させたときのＴＷ値
を示す。この図７より、ＴＷ値はドーズ量にほぼ比例す
ることがわかる。ここで、ドーズ量以外の処理条件は、
ステップ１１１〜１１５におけるものと同一とした。
【００３５】さらに、イオン注入は、実際の製品と同様
な条件とするために、図９（ａ）に示されるように、３
００μｍ＊３００μｍの領域２０１と、図９（ｂ）に示
された２０μｍ間隔で配置された複数の２０μｍ幅の領
域２０２に行った。ＴＷ測定を行うときの走査は、図９
（ａ）及び（ｂ）に示された矢印の方向に行った。
な条件とするために、図９（ａ）に示されるように、３
００μｍ＊３００μｍの領域２０１と、図９（ｂ）に示
された２０μｍ間隔で配置された複数の２０μｍ幅の領
域２０２に行った。ＴＷ測定を行うときの走査は、図９
（ａ）及び（ｂ）に示された矢印の方向に行った。
【００３６】また、イオンの注入条件は一定（ヒ素イオ
ンを加速電圧６０ｋｅＶ、ドーズ量１＊１０15／cm2 で
注入）で、熱処理温度を変化させたときのＴＷ値の変化
を、図８に示す。温度が摂氏５００以下のときは、イオ
ン注入によりアモルファス化しており、ＴＷ値は高い値
を示す。摂氏６００度以上になると、固相成長によりア
モルファス相が結晶化し、またアニール温度が高温化す
ると結晶欠陥が減少するため、ＴＷ値は急減する。
ンを加速電圧６０ｋｅＶ、ドーズ量１＊１０15／cm2 で
注入）で、熱処理温度を変化させたときのＴＷ値の変化
を、図８に示す。温度が摂氏５００以下のときは、イオ
ン注入によりアモルファス化しており、ＴＷ値は高い値
を示す。摂氏６００度以上になると、固相成長によりア
モルファス相が結晶化し、またアニール温度が高温化す
ると結晶欠陥が減少するため、ＴＷ値は急減する。
【００３７】ステップ１２１のように、図７又は図８に
示された未知の試料のＴＷ値と、図５又は図６に示され
たＴＷ値に対する転位ループの密度又は総周辺長との関
係から、未知の試料の転位ループ密度又は総周辺長を求
めることができる。
示された未知の試料のＴＷ値と、図５又は図６に示され
たＴＷ値に対する転位ループの密度又は総周辺長との関
係から、未知の試料の転位ループ密度又は総周辺長を求
めることができる。
【００３８】以上の実施例ではＴＷ値を測定したが、Ｐ
ａ値を測定した場合にも上述したステップ１１１〜１２
１を適用することができる。
ａ値を測定した場合にも上述したステップ１１１〜１２
１を適用することができる。
【００３９】本実施の形態の評価方法によれば、予め用
意した欠陥を含む試料のＴＷ値又はＰａ値を測定し、Ｔ
ＥＭ観察により欠陥の密度又は総周辺長を測定して、両
者の相関関係を求めておき、評価すべき未知の試料に対
してＴＷ値又はＰａ値を測定するだけで欠陥密度又は総
周辺長を容易に求めることができる。よって、本実施の
形態によれば、非破壊により結晶欠陥を定量的に評価す
ることが可能であり、処理の最中に同一基板の結晶欠陥
の変化をモニタリングすることもできる。
意した欠陥を含む試料のＴＷ値又はＰａ値を測定し、Ｔ
ＥＭ観察により欠陥の密度又は総周辺長を測定して、両
者の相関関係を求めておき、評価すべき未知の試料に対
してＴＷ値又はＰａ値を測定するだけで欠陥密度又は総
周辺長を容易に求めることができる。よって、本実施の
形態によれば、非破壊により結晶欠陥を定量的に評価す
ることが可能であり、処理の最中に同一基板の結晶欠陥
の変化をモニタリングすることもできる。
【００４０】また半導体の製造工程では、不純物イオン
を注入して発生した結晶欠陥は、その後の低温プロセス
によっては消失することなく残留するため、浅い接合に
おけるリークの原因となることが知られている。そこ
で、本発明による結晶欠陥の評価方法を用いることで、
残留欠陥を低減させるための最適なプロセス条件を求め
ることができる。このように、本発明は素子の歩留まり
や信頼性の向上にも寄与することができる。
を注入して発生した結晶欠陥は、その後の低温プロセス
によっては消失することなく残留するため、浅い接合に
おけるリークの原因となることが知られている。そこ
で、本発明による結晶欠陥の評価方法を用いることで、
残留欠陥を低減させるための最適なプロセス条件を求め
ることができる。このように、本発明は素子の歩留まり
や信頼性の向上にも寄与することができる。
【００４１】上述した実施の形態は一例であって、本発
明を限定するものではない。例えば、実施の形態ではＴ
ＥＭを用いて試料表面の観察を行っているが、これには
限定されない。例えば、試料に対して結晶欠陥だけが選
択的にエッチピットを生ずる選択エッチングを行い、走
査型電子顕微鏡で表面を観察することで、欠陥の密度又
は総周辺長を求めてもよい。
明を限定するものではない。例えば、実施の形態ではＴ
ＥＭを用いて試料表面の観察を行っているが、これには
限定されない。例えば、試料に対して結晶欠陥だけが選
択的にエッチピットを生ずる選択エッチングを行い、走
査型電子顕微鏡で表面を観察することで、欠陥の密度又
は総周辺長を求めてもよい。
【００４２】実施例では、図９に示されたように、励起
光及び検出光を半導体基板の表面の一本の線上を走査し
てＴＷ値を測定した場合とマッピング測定（ウェーハ面
内複数点）の場合とがあるが、一点又は複数点に照射
し、あるいは複数の線上を走査して測定してもよい。
光及び検出光を半導体基板の表面の一本の線上を走査し
てＴＷ値を測定した場合とマッピング測定（ウェーハ面
内複数点）の場合とがあるが、一点又は複数点に照射
し、あるいは複数の線上を走査して測定してもよい。
【００４３】また、実施の形態では不純物イオンの注入
後の結晶欠陥を評価する場合について適用している。し
かし、イオン注入以外の処理により結晶欠陥が生じたも
のに対しても、本発明の評価方法を適用することができ
る。例えば、スライス加工や研削加工、研磨加工、ホー
ニング等の機械加工により生じた破砕層の評価、あるい
は高密度の転位ループの評価、積層欠陥や酸素析出の評
価にも、本発明を適用することができる。
後の結晶欠陥を評価する場合について適用している。し
かし、イオン注入以外の処理により結晶欠陥が生じたも
のに対しても、本発明の評価方法を適用することができ
る。例えば、スライス加工や研削加工、研磨加工、ホー
ニング等の機械加工により生じた破砕層の評価、あるい
は高密度の転位ループの評価、積層欠陥や酸素析出の評
価にも、本発明を適用することができる。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体基
板の評価方法によれば、予め用意した試料のＴＷ値又は
Ｐａ値を測定し、表面を顕微鏡で観察して欠陥の密度又
は総周辺長を測定し、両者の関係を求めておき、評価す
べき試料のＴＷ値又はＰａ値を測定し求めた関係を用い
ることで欠陥密度又は総周辺長を求めることが可能であ
り、非破壊で結晶欠陥を定量的に評価することができ
る。
板の評価方法によれば、予め用意した試料のＴＷ値又は
Ｐａ値を測定し、表面を顕微鏡で観察して欠陥の密度又
は総周辺長を測定し、両者の関係を求めておき、評価す
べき試料のＴＷ値又はＰａ値を測定し求めた関係を用い
ることで欠陥密度又は総周辺長を求めることが可能であ
り、非破壊で結晶欠陥を定量的に評価することができ
る。
【図１】本発明の一実施の形態による半導体基板の結晶
欠陥の評価方法を工程別に示したフローチャート。
欠陥の評価方法を工程別に示したフローチャート。
【図２】同実施の形態により半導体基板の結晶欠陥を評
価した実施例における評価方法を工程別に示したフロー
チャート。
価した実施例における評価方法を工程別に示したフロー
チャート。
【図３】同実施例においてＴＥＭ観察した試料断面の結
晶欠陥の分布を示した縦断面図。
晶欠陥の分布を示した縦断面図。
【図４】同実施例においてＴＥＭ観察した試料表面の結
晶欠陥の分布を示したＴＥＭ写真。
晶欠陥の分布を示したＴＥＭ写真。
【図５】同実施例においてＴＷ値と転位ループの密度と
の関係を示したグラフ。
の関係を示したグラフ。
【図６】同実施例においてＴＷ値と転位ループの総周辺
長との関係を示したグラフ。
長との関係を示したグラフ。
【図７】同実施例においてドーズ量とＴＷ値との関係を
示したグラフ。
示したグラフ。
【図８】同実施例においてアニール温度とＴＷ値との関
係を示したグラフ。
係を示したグラフ。
【図９】同実施例における不純物イオンの注入領域を示
した説明図。
した説明図。
【図１０】ＴＷ法により半導体基板の結晶欠陥を評価す
るときに用いる装置の概略構成を示したブロック図。
るときに用いる装置の概略構成を示したブロック図。
【図１１】ＰＡＤ法により半導体基板の結晶欠陥を評価
するときに用いる装置の概略構成を示したブロック図。
するときに用いる装置の概略構成を示したブロック図。
２０１、２０２ 領域
Claims (5)
- 【請求項１】所定の処理を行い結晶欠陥が存在する半導
体基板の表面に、変調した励起光を照射し同一箇所に検
出光を照射したときの反射率の変化により得られるサー
マル・ウェーブ値（以下、ＴＷ値という）、あるいは変
調した励起光を照射し同一箇所に検出光を照射して得ら
れる半導体基板表面の光熱膨張変位（以下、Ｐａ値とい
う）のうち、少なくともいずれか一方を測定するステッ
プと、 前記半導体基板の表面または表面付近の表層結晶部分を
観察し、結晶欠陥の密度、あるいは結晶欠陥の周辺長を
合計した総周辺長のうち、少なくともいずれか一方を測
定するステップと、 前記ＴＷ値と前記結晶欠陥の密度、前記ＴＷ値と前記結
晶欠陥の総周辺長、前記Ｐａ値と前記結晶欠陥の密度、
又は前記Ｐａ値と前記結晶欠陥の総周辺長のうち、少な
くともいずれか一つの組合せの間に成立する所定の関係
を求めるステップと、 前記半導体基板とは異なる他の半導体基板に対し、ＴＷ
値又はＰａ値の少なくともいずれか一方を測定するステ
ップと、 前記他の半導体基板のＴＷ値又はＰａ値と前記所定の関
係とを用いて、結晶欠陥の密度又は総周辺長を求めるス
テップと、 を備えることを特徴とする半導体ウェーハの結晶欠陥評
価方法。 - 【請求項２】前記ＴＷ値又は前記Ｐａ値の測定は、前記
半導体基板及び前記他の半導体基板の表面の１点又は複
数点に励起光及び検出光を照射し、あるいは１本又は複
数本の線上を励起光及び検出光を走査することで行うこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体基板の結晶欠陥評
価方法。 - 【請求項３】前記半導体基板及び前記他の半導体基板
は、不純物イオンを注入し、アニール処理を行って結晶
欠陥を含むものであることを特徴とする請求項１又は２
記載の半導体基板の結晶欠陥評価方法。 - 【請求項４】前記結晶欠陥の密度又は総周辺長の測定
は、前記半導体基板及び前記他の半導体基板の表面を透
過型電子顕微鏡を用いて観察することによって行うこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体
基板の結晶欠陥評価方法。 - 【請求項５】前記結晶欠陥の密度の測定は、前記半導体
基板及び前記他の半導体基板に選択エッチングを行って
結晶欠陥にエッチピットを生じさせ、走査型電子顕微鏡
を用いて表面を観察することによって行うことを特徴と
する請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体基板の結
晶欠陥評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16533696A JP3290352B2 (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 半導体基板の結晶欠陥評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16533696A JP3290352B2 (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 半導体基板の結晶欠陥評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09326428A true JPH09326428A (ja) | 1997-12-16 |
| JP3290352B2 JP3290352B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=15810406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16533696A Expired - Fee Related JP3290352B2 (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 半導体基板の結晶欠陥評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3290352B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150097022A (ko) * | 2014-02-17 | 2015-08-26 | 삼성전자주식회사 | 결정 품질 평가장치, 및 그것을 포함한 반도체 발광소자의 제조 장치 및 제조 방법 |
| JP2017076712A (ja) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | 株式会社Sumco | 半導体エピタキシャルウェーハの製造方法および固体撮像素子の製造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7696116B2 (en) | 2006-03-23 | 2010-04-13 | Colorado School Of Mines | Implementing a pressure-induced phase transformation in beta-eucryptite to impart toughening |
| CN112368431B (zh) | 2018-07-12 | 2022-09-16 | 京瓷株式会社 | 复合体 |
-
1996
- 1996-06-05 JP JP16533696A patent/JP3290352B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JP2017076712A (ja) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | 株式会社Sumco | 半導体エピタキシャルウェーハの製造方法および固体撮像素子の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3290352B2 (ja) | 2002-06-10 |
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