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

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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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JP
Japan
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soi layer
oxide film
analysis
sample
impurities
Prior art date
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Application number
JP16512098A
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English (en)
Inventor
Kazuhito Honda
和仁 本田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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)。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
2 下地酸化膜、3,3R SOI層、2S,3S 表
面、4 分析用酸化膜。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
JP16512098A 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 Pending JPH11354600A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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US5625442A (en) * 1995-01-24 1997-04-29 Ricoh Company, Ltd. Fixing device having a cleaning blade
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