JPH11354600A - Ｓｏｉ層中の不純物分析方法及び同分析用試料 - Google Patents
Ｓｏｉ層中の不純物分析方法及び同分析用試料Info
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- JPH11354600A JPH11354600A JP16512098A JP16512098A JPH11354600A JP H11354600 A JPH11354600 A JP H11354600A JP 16512098 A JP16512098 A JP 16512098A JP 16512098 A JP16512098 A JP 16512098A JP H11354600 A JPH11354600 A JP H11354600A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳＯＩウエハのＳＯＩ層中に含まれる不純物
分析精度の向上を図る。 【解決手段】 ＳＯＩ層３を所定の温度で所定の時間だ
け加熱することにより、ＳＯＩ層３の下部３Ｒ（例えば
約５０ｎｍの厚み）だけ残して、ＳＯＩ層３の表面３Ｓ
上及び同層３内部に渡って酸化膜４を形成する。その
後、酸化膜４のみを弗酸で溶解し、更に回収した溶液を
蒸発・乾固させて得られたものを高周波誘導結合プラズ
マ質量分析法等を用いて分析する。
分析精度の向上を図る。 【解決手段】 ＳＯＩ層３を所定の温度で所定の時間だ
け加熱することにより、ＳＯＩ層３の下部３Ｒ（例えば
約５０ｎｍの厚み）だけ残して、ＳＯＩ層３の表面３Ｓ
上及び同層３内部に渡って酸化膜４を形成する。その
後、酸化膜４のみを弗酸で溶解し、更に回収した溶液を
蒸発・乾固させて得られたものを高周波誘導結合プラズ
マ質量分析法等を用いて分析する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＳＯＩ層中の不純
物分析用試料の作成技術及び同試料を用いて同不純物を
分析する技術に関する。
物分析用試料の作成技術及び同試料を用いて同不純物を
分析する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳＯＩウエハにおけるＳＯＩ層中の不純
物の分析を高感度に測定する方法としては、高周波誘導
結合プラズマ質量分析法や、フレームレス原子吸光法が
知られている。これらの分析方法を用いて分析するため
には、試料の前処理が必要となる。即ち、ＳＯＩウェハ
のＳＯＩ層を硝酸を用いて溶解・回収することでＳＯＩ
層をサンプリングし、次に回収した溶液を蒸発・乾固さ
せ、更に乾固した残渣を溶液に溶解し、この溶液を上記
分析方法を用いて分析する。
物の分析を高感度に測定する方法としては、高周波誘導
結合プラズマ質量分析法や、フレームレス原子吸光法が
知られている。これらの分析方法を用いて分析するため
には、試料の前処理が必要となる。即ち、ＳＯＩウェハ
のＳＯＩ層を硝酸を用いて溶解・回収することでＳＯＩ
層をサンプリングし、次に回収した溶液を蒸発・乾固さ
せ、更に乾固した残渣を溶液に溶解し、この溶液を上記
分析方法を用いて分析する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
試料作成方法によれば、ＳＯＩ層／酸化膜界面に不純物
が存在した場合には、ＳＯＩ層を硝酸を用いてエッチン
グする際に、上記界面付近に存在する不純物も同時にエ
ッチングされる可能性があり、このときには上記界面付
近に存在していた不純物も回収した溶液中に含まれるこ
ととなるため、分析された不純物がＳＯＩ層中の不純物
なのか、あるいは上記界面付近に存在する不純物なのか
が判別できないという問題点が生ずる。
試料作成方法によれば、ＳＯＩ層／酸化膜界面に不純物
が存在した場合には、ＳＯＩ層を硝酸を用いてエッチン
グする際に、上記界面付近に存在する不純物も同時にエ
ッチングされる可能性があり、このときには上記界面付
近に存在していた不純物も回収した溶液中に含まれるこ
ととなるため、分析された不純物がＳＯＩ層中の不純物
なのか、あるいは上記界面付近に存在する不純物なのか
が判別できないという問題点が生ずる。
【０００４】この発明は、このような問題点を解決すべ
くなされたものであり、ＳＯＩ層中の不純物と上記界面
付近の不純物とを明確に区別し得る構造を有する不純物
分析用試料を提供すると共に、ＳＯＩ層中の不純物のみ
を正確に分析可能な方法を提供することを、その目的と
する。
くなされたものであり、ＳＯＩ層中の不純物と上記界面
付近の不純物とを明確に区別し得る構造を有する不純物
分析用試料を提供すると共に、ＳＯＩ層中の不純物のみ
を正確に分析可能な方法を提供することを、その目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１にかかる発明
は、下地酸化膜と、前記下地酸化膜の表面上に形成され
た、所定の厚みを有するＳＯＩ層と、前記ＳＯＩ層の表
面上に設けられた分析用酸化膜とを備え、前記分析用酸
化膜は、当該分析用酸化膜が形成される前のＳＯＩ層を
加熱することにより形成された熱酸化膜であることを特
徴とする。
は、下地酸化膜と、前記下地酸化膜の表面上に形成され
た、所定の厚みを有するＳＯＩ層と、前記ＳＯＩ層の表
面上に設けられた分析用酸化膜とを備え、前記分析用酸
化膜は、当該分析用酸化膜が形成される前のＳＯＩ層を
加熱することにより形成された熱酸化膜であることを特
徴とする。
【０００６】請求項２にかかる発明は、請求項１記載の
前記試料より前記分析用酸化膜のみを所定の方法により
サンプリングして当該分析用酸化膜中に含まれる前記不
純物を分析することを特徴とする。
前記試料より前記分析用酸化膜のみを所定の方法により
サンプリングして当該分析用酸化膜中に含まれる前記不
純物を分析することを特徴とする。
【０００７】請求項３にかかる発明は、請求項２記載の
ＳＯＩ層中の不純物分析方法であって、前記試料より前
記下地酸化膜の前記表面が露出するまで前記ＳＯＩ層を
全てサンプリングしてサンプリング後のＳＯＩ層に含ま
れる前記不純物を分析することを特徴とする。
ＳＯＩ層中の不純物分析方法であって、前記試料より前
記下地酸化膜の前記表面が露出するまで前記ＳＯＩ層を
全てサンプリングしてサンプリング後のＳＯＩ層に含ま
れる前記不純物を分析することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】（実施の形態１） （ＳＯＩ層中の不純物分析用試料の作成）以下、この発
明に係る不純物分析用試料の構造及びその作成方法につ
いて、図１及び図２に基づいて説明する。
明に係る不純物分析用試料の構造及びその作成方法につ
いて、図１及び図２に基づいて説明する。
【０００９】図１は、上記試料作成前のＳＯＩウエハを
示す縦断面図であり、Ｓｉ基板１の表面１Ｓ上に下地酸
化膜２（以下、単に酸化膜２と称す）が形成され、更に
酸化膜２の表面２Ｓ上にＳＯＩ層（Ｓｉ単結晶層）３が
形成されている。
示す縦断面図であり、Ｓｉ基板１の表面１Ｓ上に下地酸
化膜２（以下、単に酸化膜２と称す）が形成され、更に
酸化膜２の表面２Ｓ上にＳＯＩ層（Ｓｉ単結晶層）３が
形成されている。
【００１０】ＳＯＩ層３の形成方法としては従来より種
々の方法が提供されており、例えば、いわゆるＳＩＭＯ
Ｘ法によりＳＯＩ層３を形成するときには、酸化膜２は
埋込酸化膜（ＢＯＸ）より成る。
々の方法が提供されており、例えば、いわゆるＳＩＭＯ
Ｘ法によりＳＯＩ層３を形成するときには、酸化膜２は
埋込酸化膜（ＢＯＸ）より成る。
【００１１】図２は、不純物分析用試料作成完了後の同
試料の構造を示す縦断面図である。同図に示すように、
本試料では、下地酸化膜２の表面２Ｓ上に所定の厚みｄ
を有するＳＯＩ層３Ｒが形成され、且つＳＯＩ層３Ｒの
表面上に厚み２Ｔの分析用酸化膜４（以下、単に酸化膜
４と称す）が形成されている。この試料の作成方法は次
の通りである。
試料の構造を示す縦断面図である。同図に示すように、
本試料では、下地酸化膜２の表面２Ｓ上に所定の厚みｄ
を有するＳＯＩ層３Ｒが形成され、且つＳＯＩ層３Ｒの
表面上に厚み２Ｔの分析用酸化膜４（以下、単に酸化膜
４と称す）が形成されている。この試料の作成方法は次
の通りである。
【００１２】即ち、図１のＳＯＩ層３を所定の温度（例
えば８５０゜Ｃ程度）・所定の時間だけ加熱する。この
場合、加熱温度を一定とするときには加熱時間をコント
ロールすることで、図１のＳＯＩ層３の下部（厚みｄ）
だけが酸化されないようにする。例えば、界面２Ｓより
約５０ｎｍの厚みだけＳＯＩ層３を未酸化の状態として
残して、その他のＳＯＩ層３の部分を酸化させると、図
２に示す構造が得られる。この場合、酸化膜４は、表面
３Ｓ上に厚みＴの部分として形成されると共に、表面３
Ｓより厚みＴだけの深さまでＳＯＩ層３内部に形成され
る。
えば８５０゜Ｃ程度）・所定の時間だけ加熱する。この
場合、加熱温度を一定とするときには加熱時間をコント
ロールすることで、図１のＳＯＩ層３の下部（厚みｄ）
だけが酸化されないようにする。例えば、界面２Ｓより
約５０ｎｍの厚みだけＳＯＩ層３を未酸化の状態として
残して、その他のＳＯＩ層３の部分を酸化させると、図
２に示す構造が得られる。この場合、酸化膜４は、表面
３Ｓ上に厚みＴの部分として形成されると共に、表面３
Ｓより厚みＴだけの深さまでＳＯＩ層３内部に形成され
る。
【００１３】このように構成された試料構造では、図１
のＳＯＩ層３中に不純物が存在した場合に、当該不純物
が酸化膜４中へ取り込まれる性質を有する不純物（例え
ば、Ａｌ、Ｎａ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ等の金属元
素）であれば、ＳＯＩ層３の表面部分の酸化と同時に、
同不純物は同膜４中へ取り込まれる。この状態を、図３
の（ａ），（ｂ）に模式的に示す。同図に示すように、
ＳＯＩ層３中に分布していた不純物ＩＭＰ（金属元素
等）のうちで、界面２Ｓ近傍に存在していないＳＯＩ層
３中の不純物ＩＭＰ１は、上記の酸化処理により、酸化
膜４の表面近傍へと取り込まれる。
のＳＯＩ層３中に不純物が存在した場合に、当該不純物
が酸化膜４中へ取り込まれる性質を有する不純物（例え
ば、Ａｌ、Ｎａ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ等の金属元
素）であれば、ＳＯＩ層３の表面部分の酸化と同時に、
同不純物は同膜４中へ取り込まれる。この状態を、図３
の（ａ），（ｂ）に模式的に示す。同図に示すように、
ＳＯＩ層３中に分布していた不純物ＩＭＰ（金属元素
等）のうちで、界面２Ｓ近傍に存在していないＳＯＩ層
３中の不純物ＩＭＰ１は、上記の酸化処理により、酸化
膜４の表面近傍へと取り込まれる。
【００１４】従って、図３（ｂ）に示すように、ＳＯＩ
層３の内で界面２Ｓと接する下層部分（厚みｄ：例えば
約５０ｎｍ）を酸化させずにそのままＳＯＩ層として残
しておくならば、界面２Ｓ付近に存在する不純物ＩＭＰ
２は残留したＳＯＩ層３Ｒ中にそのまま留まり、それ以
外のＳＯＩ層３中の不純物ＩＭＰ１のみを全て酸化膜４
中に取り込ませることが可能となる。
層３の内で界面２Ｓと接する下層部分（厚みｄ：例えば
約５０ｎｍ）を酸化させずにそのままＳＯＩ層として残
しておくならば、界面２Ｓ付近に存在する不純物ＩＭＰ
２は残留したＳＯＩ層３Ｒ中にそのまま留まり、それ以
外のＳＯＩ層３中の不純物ＩＭＰ１のみを全て酸化膜４
中に取り込ませることが可能となる。
【００１５】このようにして形成された図２の試料の内
から、図３の不純物ＩＭＰ１を取り込ませた酸化膜４の
みを所定の方法によりサンプリングして、既知の分析方
法によって分析することにより、ＳＯＩ層３／酸化膜２
の界面２Ｓ付近の不純物の影響を受けることなく、ＳＯ
Ｉ層３中の不純物分析を正確に行うことが可能となる。
から、図３の不純物ＩＭＰ１を取り込ませた酸化膜４の
みを所定の方法によりサンプリングして、既知の分析方
法によって分析することにより、ＳＯＩ層３／酸化膜２
の界面２Ｓ付近の不純物の影響を受けることなく、ＳＯ
Ｉ層３中の不純物分析を正確に行うことが可能となる。
【００１６】なお、残留ＳＯＩ層３Ｒの厚みｄとして
は、より薄く設定した方が好ましいとも言える。例え
ば、厚みｄを約１０ｎｍと薄くした方が、サンプリング
できる量が多くなり検出感度は向上する。しかしなが
ら、実際には酸化時のＳＯＩ層の残しマージンを考慮す
る必要があるので、厚みｄとしては、約５０ｎｍ程度が
好ましいと言うことになる。
は、より薄く設定した方が好ましいとも言える。例え
ば、厚みｄを約１０ｎｍと薄くした方が、サンプリング
できる量が多くなり検出感度は向上する。しかしなが
ら、実際には酸化時のＳＯＩ層の残しマージンを考慮す
る必要があるので、厚みｄとしては、約５０ｎｍ程度が
好ましいと言うことになる。
【００１７】以下では、図２の試料より酸化膜４のみを
サンプリングして不純物を分析する手順について、図４
のフローチャートに基づき詳述する。
サンプリングして不純物を分析する手順について、図４
のフローチャートに基づき詳述する。
【００１８】（ＳＯＩ層中の不純物分析方法）図４のス
テップＳ１（Ｓ１１及びＳ１２）は既述した試料作成工
程である。従って、図４に示す以降のステップＳ２，Ｓ
３及びＳ４が、ここで述べる対象となるステップであ
る。
テップＳ１（Ｓ１１及びＳ１２）は既述した試料作成工
程である。従って、図４に示す以降のステップＳ２，Ｓ
３及びＳ４が、ここで述べる対象となるステップであ
る。
【００１９】１）ステップＳ２：分析用酸化膜４のサン
プリング工程 まず弗酸により酸化膜４を溶解し、この溶液を回収す
る。このときに用いる溶解方法としては、既知の液滴法
又は液膜法を挙げることが可能である。前者の方法で
は、酸化膜は弗酸に容易に溶解することを利用して、酸
化膜４の表面上に弗酸の溶液を若干量滴下させる。これ
により、滴下後、数分以内に酸化膜４が溶解する。他
方、後者の方法では、容器中に予め薄膜状の弗酸溶液を
入れておき、この液膜に酸化膜４を接触させることで、
酸化膜４を溶液中に溶解させる。
プリング工程 まず弗酸により酸化膜４を溶解し、この溶液を回収す
る。このときに用いる溶解方法としては、既知の液滴法
又は液膜法を挙げることが可能である。前者の方法で
は、酸化膜は弗酸に容易に溶解することを利用して、酸
化膜４の表面上に弗酸の溶液を若干量滴下させる。これ
により、滴下後、数分以内に酸化膜４が溶解する。他
方、後者の方法では、容器中に予め薄膜状の弗酸溶液を
入れておき、この液膜に酸化膜４を接触させることで、
酸化膜４を溶液中に溶解させる。
【００２０】次に、ステップＳ２２では、回収した溶液
を蒸発させて乾固する。これにより、既述した高周波誘
導結合プラズマ質量分析法等を利用して分析可能なサン
プリングが得られる。
を蒸発させて乾固する。これにより、既述した高周波誘
導結合プラズマ質量分析法等を利用して分析可能なサン
プリングが得られる。
【００２１】２）ステップＳ３：分析工程 ここでは、周知の高周波誘導結合プラズマ質量分析法又
はフレームレス原子吸光法を利用して、酸化膜４中に取
り込まれた不純物の種類や量を分析する。
はフレームレス原子吸光法を利用して、酸化膜４中に取
り込まれた不純物の種類や量を分析する。
【００２２】例えば、前者の分析方法については、「河
口広司・中原武利 編：プラズマイオン源質量分析（学
会出版センター出版）」のＰＰ１５０−１５５に、その
詳細が説明されている。
口広司・中原武利 編：プラズマイオン源質量分析（学
会出版センター出版）」のＰＰ１５０−１５５に、その
詳細が説明されている。
【００２３】これにより、図３の不純物ＩＭＰ１につい
ての正確な分析結果が得られる。
ての正確な分析結果が得られる。
【００２４】３）ステップＳ４：残留ＳＯＩ層３Ｒのサ
ンプリング工程 図３の不純物ＩＭＰ２についても分析するときには、先
ず、ステップＳ４１において、界面２Ｓが露出するまで
ＳＯＩ層３Ｒのみを溶解し、溶液を回収する。このとき
の溶液には硝酸を用い、溶解方法としては既述した液適
法又は液膜法を用いる。そして、回収した溶液を蒸発・
乾固する（ステップＳ４２）。
ンプリング工程 図３の不純物ＩＭＰ２についても分析するときには、先
ず、ステップＳ４１において、界面２Ｓが露出するまで
ＳＯＩ層３Ｒのみを溶解し、溶液を回収する。このとき
の溶液には硝酸を用い、溶解方法としては既述した液適
法又は液膜法を用いる。そして、回収した溶液を蒸発・
乾固する（ステップＳ４２）。
【００２５】４）ステップＳ５：分析工程 ここでの分析方法はステップＳ３における方法と同一で
ある。
ある。
【００２６】これにより、図３の界面２Ｓの近傍に存在
した不純物ＩＭＰ２についての分析結果を得ることがで
き、この分析データとステップＳ３で得た分析データと
を比較することが可能となる。
した不純物ＩＭＰ２についての分析結果を得ることがで
き、この分析データとステップＳ３で得た分析データと
を比較することが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、下地酸化
膜とＳＯＩ層との界面付近に存在する不純物が分析用酸
化膜中へ取り込まれることを防止することができ、本来
分析・評価したいＳＯＩ層中の不純物のみを分析用酸化
膜中へ取り込ませることが可能となるという効果があ
る。
膜とＳＯＩ層との界面付近に存在する不純物が分析用酸
化膜中へ取り込まれることを防止することができ、本来
分析・評価したいＳＯＩ層中の不純物のみを分析用酸化
膜中へ取り込ませることが可能となるという効果があ
る。
【００２８】請求項２記載の発明によれば、ＳＯＩ層／
下地酸化膜界面に存在する不純物による影響の無い分析
結果を得ることができるので、ＳＯＩ層に含まれる不純
物分析の精度を向上させることができるという効果があ
る。
下地酸化膜界面に存在する不純物による影響の無い分析
結果を得ることができるので、ＳＯＩ層に含まれる不純
物分析の精度を向上させることができるという効果があ
る。
【００２９】請求項３記載の発明によれば、ＳＯＩ層／
下地酸化膜界面付近の不純物の分析をも併せて行うこと
ができるので、この分析データと請求項２により得られ
る分析データとを比較することにより、ＳＯＩ層に含ま
れる不純物とＳＯＩ層／下地酸化膜界面付近の当該不純
物との相関関係を知ることができるという効果が得られ
る。
下地酸化膜界面付近の不純物の分析をも併せて行うこと
ができるので、この分析データと請求項２により得られ
る分析データとを比較することにより、ＳＯＩ層に含ま
れる不純物とＳＯＩ層／下地酸化膜界面付近の当該不純
物との相関関係を知ることができるという効果が得られ
る。
【図１】 この発明における不純物分析用試料の作成完
了前の構造を示す断面図である。
了前の構造を示す断面図である。
【図２】 この発明における不純物分析用試料の作成完
了後の構造を示す断面図である。
了後の構造を示す断面図である。
【図３】 この発明の不純物分析用試料の作成時に生ず
るＳＯＩ層中の不純物の分析用酸化膜中への取り込みを
示す断面図である。
るＳＯＩ層中の不純物の分析用酸化膜中への取り込みを
示す断面図である。
【図４】 この発明における不純物分析方法の手順を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
２ 下地酸化膜、３，３Ｒ ＳＯＩ層、２Ｓ，３Ｓ 表
面、４ 分析用酸化膜。
面、４ 分析用酸化膜。
Claims (3)
- 【請求項１】 下地酸化膜と、 前記下地酸化膜の表面上に形成された、所定の厚みを有
するＳＯＩ層と、 前記ＳＯＩ層の表面上に設けられた分析用酸化膜とを備
え、 前記分析用酸化膜は、当該分析用酸化膜が形成される前
のＳＯＩ層を加熱することにより形成された熱酸化膜で
あることを特徴とする、ＳＯＩ層中の不純物分析用試
料。 - 【請求項２】 請求項１記載の前記試料より前記分析用
酸化膜のみを所定の方法によりサンプリングして当該分
析用酸化膜中に含まれる前記不純物を分析することを特
徴とする、ＳＯＩ層中の不純物分析方法。 - 【請求項３】 請求項２記載のＳＯＩ層中の不純物分析
方法であって、 前記試料より前記下地酸化膜の前記表面が露出するまで
前記ＳＯＩ層を全てサンプリングしてサンプリング後の
ＳＯＩ層に含まれる前記不純物を分析することを特徴と
する、ＳＯＩ層中の不純物分析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16512098A JPH11354600A (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Ｓｏｉ層中の不純物分析方法及び同分析用試料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16512098A JPH11354600A (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Ｓｏｉ層中の不純物分析方法及び同分析用試料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11354600A true JPH11354600A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=15806306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16512098A Pending JPH11354600A (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Ｓｏｉ層中の不純物分析方法及び同分析用試料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11354600A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5625442A (en) * | 1995-01-24 | 1997-04-29 | Ricoh Company, Ltd. | Fixing device having a cleaning blade |
| KR100646525B1 (ko) | 2005-12-28 | 2006-11-15 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 장치용 ＳｉＯＣ 막질의 금속 불순물 측정 방법 |
-
1998
- 1998-06-12 JP JP16512098A patent/JPH11354600A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5625442A (en) * | 1995-01-24 | 1997-04-29 | Ricoh Company, Ltd. | Fixing device having a cleaning blade |
| KR100646525B1 (ko) | 2005-12-28 | 2006-11-15 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 장치용 ＳｉＯＣ 막질의 금속 불순물 측정 방법 |
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