JPH1187447A - シリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方法 - Google Patents
シリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方法Info
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- JPH1187447A JPH1187447A JP26803597A JP26803597A JPH1187447A JP H1187447 A JPH1187447 A JP H1187447A JP 26803597 A JP26803597 A JP 26803597A JP 26803597 A JP26803597 A JP 26803597A JP H1187447 A JPH1187447 A JP H1187447A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 少数キャリアライフタイムの測定や化学分析
といった従来の重金属汚染評価方法とは原理的に異なる
評価方法であって、Ｃｕ汚染も評価可能でありかつ非破
壊で簡便な新しい重金属汚染評価方法を提供する。 【解決手段】 シリコンウエーハ表面に前処理を施し、
非接触式でＣ−Ｖ測定を行い、得られたＣ−Ｖ曲線より
シリコンウエーハ表層の重金属汚染の評価を行う評価方
法、もしくはシリコンウエーハ表面に前処理を施し、非
接触式でシリコンウエーハ表層におけるキャリア濃度の
測定を行い、このキャリア濃度からシリコンウエーハ表
層の重金属汚染の評価を行う評価方法である。
といった従来の重金属汚染評価方法とは原理的に異なる
評価方法であって、Ｃｕ汚染も評価可能でありかつ非破
壊で簡便な新しい重金属汚染評価方法を提供する。 【解決手段】 シリコンウエーハ表面に前処理を施し、
非接触式でＣ−Ｖ測定を行い、得られたＣ−Ｖ曲線より
シリコンウエーハ表層の重金属汚染の評価を行う評価方
法、もしくはシリコンウエーハ表面に前処理を施し、非
接触式でシリコンウエーハ表層におけるキャリア濃度の
測定を行い、このキャリア濃度からシリコンウエーハ表
層の重金属汚染の評価を行う評価方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエーハ
表層の重金属汚染についての定性・定量的な評価を行う
ための評価方法に関するものである。
表層の重金属汚染についての定性・定量的な評価を行う
ための評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、シリコンウエーハ中の重金属
汚染を評価するための方法としては、μ−ＰＣＤ法、
ＳＰＶ法、およびＭＯＳ Ｃ−ｔ法の３つの方法が
挙げられ、これらの方法による少数キャリアライフタイ
ム測定により評価が行われてきた。ここで、この３つの
方法を簡単に説明する。
汚染を評価するための方法としては、μ−ＰＣＤ法、
ＳＰＶ法、およびＭＯＳ Ｃ−ｔ法の３つの方法が
挙げられ、これらの方法による少数キャリアライフタイ
ム測定により評価が行われてきた。ここで、この３つの
方法を簡単に説明する。
【０００３】μ−ＰＣＤ法（Microwave Detected Pho
toconductive Decay Method 、マイクロ波検知光導電減
衰法） この方法は、ウエーハ内部に照射された光により発生し
た過剰キャリアの減衰状態、言い換えれば再結合ライフ
タイムをマイクロ波の反射で検出する方法である。一般
には表面再結合速度を低減させるため熱酸化膜を形成し
たり、あるいは化学的表面パッシベーションを行った
後、測定を行う。分析能力としては、汚染元素がＦｅで
ある場合のみに同定可能である。
toconductive Decay Method 、マイクロ波検知光導電減
衰法） この方法は、ウエーハ内部に照射された光により発生し
た過剰キャリアの減衰状態、言い換えれば再結合ライフ
タイムをマイクロ波の反射で検出する方法である。一般
には表面再結合速度を低減させるため熱酸化膜を形成し
たり、あるいは化学的表面パッシベーションを行った
後、測定を行う。分析能力としては、汚染元素がＦｅで
ある場合のみに同定可能である。
【０００４】ＳＰＶ法(Surface Photovoltage Metho
d、表面光電圧法） この方法は、ウエーハ内部に照射された光により発生し
た過剰少数キャリアを表面近傍の空乏層または反転層に
より電圧として検出する方法である。測定によって少数
キャリアの拡散長が得られるが、測定可能な拡散長の値
はウエーハの厚さで制限される。汚染元素がＦｅ、Ｃｒ
の場合のみ定量評価が可能である。
d、表面光電圧法） この方法は、ウエーハ内部に照射された光により発生し
た過剰少数キャリアを表面近傍の空乏層または反転層に
より電圧として検出する方法である。測定によって少数
キャリアの拡散長が得られるが、測定可能な拡散長の値
はウエーハの厚さで制限される。汚染元素がＦｅ、Ｃｒ
の場合のみ定量評価が可能である。
【０００５】ＭＯＳ Ｃ−ｔ法(MOS Capacitance-tim
e 法) この方法は、シリコンウエーハ上に形成したＭＯＳキャ
パシタに深い空乏(deep depletion)状態になるようにパ
ルス電圧を印加した時、空乏層中でのキャリアの熱的発
生により強い反転(strong inversion)状態へ緩和する
が、この際の容量の過渡変化を解析することにより発生
ライフタイムを求める方法である。
e 法) この方法は、シリコンウエーハ上に形成したＭＯＳキャ
パシタに深い空乏(deep depletion)状態になるようにパ
ルス電圧を印加した時、空乏層中でのキャリアの熱的発
生により強い反転(strong inversion)状態へ緩和する
が、この際の容量の過渡変化を解析することにより発生
ライフタイムを求める方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このようなμ−ＰＣＤ
法やＳＰＶ法による評価は、非接触でありかつ簡便に重
金属汚染の評価を行うことができることから、現在広く
使用されている。また、ＭＯＳ Ｃ−ｔ法は、空乏層中
での少数キャリアの発生ライフタイムを測定しているた
め、ウエーハ表面の重金属汚染評価に有効な手段であ
る。
法やＳＰＶ法による評価は、非接触でありかつ簡便に重
金属汚染の評価を行うことができることから、現在広く
使用されている。また、ＭＯＳ Ｃ−ｔ法は、空乏層中
での少数キャリアの発生ライフタイムを測定しているた
め、ウエーハ表面の重金属汚染評価に有効な手段であ
る。
【０００７】しかし、何れの技術もシリコンウエーハ中
のＦｅ、Ｃｒ汚染評価以外は汚染元素の特定ができない
という問題がある。また、ＭＯＳ Ｃ−ｔ法はＭＯＳ形
成が必要であるため簡便ではない。さらに、デバイス特
性に悪影響を与えると考えられているＣｕ汚染は、Ｐ型
シリコンウエーハ中のライフタイムを低下させない為、
上述したような従来技術では評価できない。このため、
シリコンウエーハ表層のＣｕ汚染評価には化学分析を用
いているが、化学分析は破壊検査である上、前処理に時
間がかかるため簡便ではない。
のＦｅ、Ｃｒ汚染評価以外は汚染元素の特定ができない
という問題がある。また、ＭＯＳ Ｃ−ｔ法はＭＯＳ形
成が必要であるため簡便ではない。さらに、デバイス特
性に悪影響を与えると考えられているＣｕ汚染は、Ｐ型
シリコンウエーハ中のライフタイムを低下させない為、
上述したような従来技術では評価できない。このため、
シリコンウエーハ表層のＣｕ汚染評価には化学分析を用
いているが、化学分析は破壊検査である上、前処理に時
間がかかるため簡便ではない。
【０００８】このように、従来の重金属に関する評価方
法は、少数キャリアライフタイムを利用する評価方法
と、化学的に分析する評価方法との２種類の方法がある
が、上述したように、前者にはＣｕ汚染を評価できない
という問題点があり、後者には破壊検査であり簡便でな
いという問題点があった。
法は、少数キャリアライフタイムを利用する評価方法
と、化学的に分析する評価方法との２種類の方法がある
が、上述したように、前者にはＣｕ汚染を評価できない
という問題点があり、後者には破壊検査であり簡便でな
いという問題点があった。
【０００９】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、少数キャリアライフタイムの測定や化学分析
といった従来の重金属汚染評価方法とは原理的に異なる
評価方法であって、Ｃｕ汚染も評価可能でありかつ非破
壊で簡便な新しい重金属汚染評価方法を提供することを
主目的とするものである。
たもので、少数キャリアライフタイムの測定や化学分析
といった従来の重金属汚染評価方法とは原理的に異なる
評価方法であって、Ｃｕ汚染も評価可能でありかつ非破
壊で簡便な新しい重金属汚染評価方法を提供することを
主目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】以前より、ウエーハ表層
の重金属不純物が表層のキャリア濃度に影響を与えるこ
とが知られていた。Ｐ型半導体シリコンウエーハにおい
ては、加工時やエッチング時に表層に侵入した水素によ
りドーパントであるボロンが不活性化され、表層のキャ
リア濃度が低下することが知られているが（A.Schnegg.
et al., Proceeding of the 5th International Sympo
sium on Silicon Materials Science and Technology
(1986)198を参照）、例えば、研磨中にＣｕのように水
素がボロンを不活性化することを妨げるような重金属不
純物が存在した場合、表層のキャリア濃度は回復するこ
とが、ヘレン・プリッジ等の文献(Helene Prigge et a
l., J. Electrochem. Soc., 138(1991)1385) に示され
ている。
の重金属不純物が表層のキャリア濃度に影響を与えるこ
とが知られていた。Ｐ型半導体シリコンウエーハにおい
ては、加工時やエッチング時に表層に侵入した水素によ
りドーパントであるボロンが不活性化され、表層のキャ
リア濃度が低下することが知られているが（A.Schnegg.
et al., Proceeding of the 5th International Sympo
sium on Silicon Materials Science and Technology
(1986)198を参照）、例えば、研磨中にＣｕのように水
素がボロンを不活性化することを妨げるような重金属不
純物が存在した場合、表層のキャリア濃度は回復するこ
とが、ヘレン・プリッジ等の文献(Helene Prigge et a
l., J. Electrochem. Soc., 138(1991)1385) に示され
ている。
【００１１】そこで本発明者等は、シリコンウエーハ表
層に侵入した水素により、例えばボロン等のドーパント
を不活性化する量が、不純物である重金属の有無、もし
くはその量により変化する点から重金属汚染を評価する
ことができるのではないかという発想に基づいて研究を
重ねた結果、本発明を完成させるに至ったものである。
層に侵入した水素により、例えばボロン等のドーパント
を不活性化する量が、不純物である重金属の有無、もし
くはその量により変化する点から重金属汚染を評価する
ことができるのではないかという発想に基づいて研究を
重ねた結果、本発明を完成させるに至ったものである。
【００１２】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、本発明の請求項１に記載した発明は、シリコ
ンウエーハ表面に前処理を施し、非接触式でＣ−Ｖ(Cap
acitance-Voltage) 測定を行い、得られたＣ−Ｖ曲線よ
りシリコンウエーハ表層の重金属汚染の評価を行うこと
を特徴とするシリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方
法である。
たもので、本発明の請求項１に記載した発明は、シリコ
ンウエーハ表面に前処理を施し、非接触式でＣ−Ｖ(Cap
acitance-Voltage) 測定を行い、得られたＣ−Ｖ曲線よ
りシリコンウエーハ表層の重金属汚染の評価を行うこと
を特徴とするシリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方
法である。
【００１３】このように、非接触式でＣ−Ｖ測定を行
い、得られたＣ−Ｖ曲線に注目すると、重金属で汚染さ
れたシリコンウエーハのＣ−Ｖ曲線と重金属で汚染され
ていないシリコンウエーハのＣ−Ｖ曲線とは、例えば図
１に示すようにその形状が異なるものとなる。したがっ
て、Ｃ−Ｖ曲線の形状に注目することによりシリコンウ
エーハが重金属汚染されているか否かを定性的に評価す
ることができる。
い、得られたＣ−Ｖ曲線に注目すると、重金属で汚染さ
れたシリコンウエーハのＣ−Ｖ曲線と重金属で汚染され
ていないシリコンウエーハのＣ−Ｖ曲線とは、例えば図
１に示すようにその形状が異なるものとなる。したがっ
て、Ｃ−Ｖ曲線の形状に注目することによりシリコンウ
エーハが重金属汚染されているか否かを定性的に評価す
ることができる。
【００１４】この場合、請求項２に記載したように、上
記Ｃ−Ｖ曲線よりΔＣを求め、このΔＣの値によりシリ
コンウエーハ表層の重金属汚染の評価を行うことが好ま
しい。このように、後述する算出方法によりＣ−Ｖ曲線
から高印加電圧側での容量の違いであるΔＣを求め、こ
の値により重金属汚染の評価を行うことにより、Ｃ−Ｖ
曲線の形状を数値化することができる。これにより、よ
り正確に重金属汚染の評価を行うことができる。また、
予め既知の濃度の重金属で汚染された複数のシリコンウ
エーハのΔＣを測定しておき、重金属の濃度とΔＣの値
との関係（例えば検量線等）を求めておくことにより、
重金属汚染の定量的な評価を行うことが可能となる。
記Ｃ−Ｖ曲線よりΔＣを求め、このΔＣの値によりシリ
コンウエーハ表層の重金属汚染の評価を行うことが好ま
しい。このように、後述する算出方法によりＣ−Ｖ曲線
から高印加電圧側での容量の違いであるΔＣを求め、こ
の値により重金属汚染の評価を行うことにより、Ｃ−Ｖ
曲線の形状を数値化することができる。これにより、よ
り正確に重金属汚染の評価を行うことができる。また、
予め既知の濃度の重金属で汚染された複数のシリコンウ
エーハのΔＣを測定しておき、重金属の濃度とΔＣの値
との関係（例えば検量線等）を求めておくことにより、
重金属汚染の定量的な評価を行うことが可能となる。
【００１５】そして、本発明の請求項３に記載した発明
は、シリコンウエーハ表面に前処理を施し、非接触式で
シリコンウエーハ表層におけるキャリア濃度の測定を行
い、このキャリア濃度からシリコンウエーハ表層の重金
属汚染の評価を行うことを特徴とするシリコンウエーハ
表層の重金属汚染評価方法である。本発明においては、
Ｃ−Ｖ曲線からのみではなくキャリア濃度からもシリコ
ンウエーハ表層の重金属汚染の評価を行うことができ
る。このキャリア濃度は、Ｃ−Ｖ測定の値から算出する
ことも可能であり、また他の方法、例えばＳＰＶ法の原
理による測定器による測定等により得ることができる。
は、シリコンウエーハ表面に前処理を施し、非接触式で
シリコンウエーハ表層におけるキャリア濃度の測定を行
い、このキャリア濃度からシリコンウエーハ表層の重金
属汚染の評価を行うことを特徴とするシリコンウエーハ
表層の重金属汚染評価方法である。本発明においては、
Ｃ−Ｖ曲線からのみではなくキャリア濃度からもシリコ
ンウエーハ表層の重金属汚染の評価を行うことができ
る。このキャリア濃度は、Ｃ−Ｖ測定の値から算出する
ことも可能であり、また他の方法、例えばＳＰＶ法の原
理による測定器による測定等により得ることができる。
【００１６】この場合、請求項４に記載するようにシリ
コンウエーハ表層におけるキャリア濃度の深さ方向の分
布を測定することにより重金属汚染の評価を行ってもよ
いし、また請求項５に記載するようにシリコンウエーハ
表層における所定の深さにおけるキャリア濃度を測定す
ることにより重金属汚染の評価を行ってもよい。前者、
すなわちキャリア濃度のシリコンウエーハ表層における
深さ方向の分布を求めて評価する場合は、例えば図６に
示すような分布の違いにより汚染の有無を評価すること
ができる。また、重金属汚染の有無によりどの深さにお
けるキャリア濃度が異なるかが予め分かっている場合
は、後者のようにその深さにおけるキャリア濃度を測定
することにより簡便に重金属汚染の評価を行うことがで
きる。
コンウエーハ表層におけるキャリア濃度の深さ方向の分
布を測定することにより重金属汚染の評価を行ってもよ
いし、また請求項５に記載するようにシリコンウエーハ
表層における所定の深さにおけるキャリア濃度を測定す
ることにより重金属汚染の評価を行ってもよい。前者、
すなわちキャリア濃度のシリコンウエーハ表層における
深さ方向の分布を求めて評価する場合は、例えば図６に
示すような分布の違いにより汚染の有無を評価すること
ができる。また、重金属汚染の有無によりどの深さにお
けるキャリア濃度が異なるかが予め分かっている場合
は、後者のようにその深さにおけるキャリア濃度を測定
することにより簡便に重金属汚染の評価を行うことがで
きる。
【００１７】また、Ｃ−Ｖ曲線により評価する場合、あ
るいはキャリア濃度により評価する場合のいずれの場合
であっても、まずシリコンウエーハの表面の前処理が行
われる。この前処理は、シリコン表面の自然酸化膜がな
い状態のシリコンウエーハ（以下、ベアウエーハとする
ことがある。）を得るために行われるものである。本発
明においてはこの前処理が、請求項６に記載するよう
に、ＨＦ洗浄であることが好ましい。ＨＦ洗浄により前
処理を行うことにより、簡便に上述した目的の前処理が
行えるからである。
るいはキャリア濃度により評価する場合のいずれの場合
であっても、まずシリコンウエーハの表面の前処理が行
われる。この前処理は、シリコン表面の自然酸化膜がな
い状態のシリコンウエーハ（以下、ベアウエーハとする
ことがある。）を得るために行われるものである。本発
明においてはこの前処理が、請求項６に記載するよう
に、ＨＦ洗浄であることが好ましい。ＨＦ洗浄により前
処理を行うことにより、簡便に上述した目的の前処理が
行えるからである。
【００１８】さらに、請求項７に記載されるように、Ｃ
−Ｖ曲線により評価する場合、キャリア濃度により評価
する場合のいずれの場合であっても、評価される重金属
汚染がＣｕ汚染であることが本発明にとって特に有効で
ある。Ｃｕ汚染は、上述したように従来の評価方法では
評価することが困難であった重金属汚染であり、しかも
デバイス特性に悪影響を与えるＣｕ汚染を簡便に評価す
ることができることが本発明の利点の一つでもあるから
である。
−Ｖ曲線により評価する場合、キャリア濃度により評価
する場合のいずれの場合であっても、評価される重金属
汚染がＣｕ汚染であることが本発明にとって特に有効で
ある。Ｃｕ汚染は、上述したように従来の評価方法では
評価することが困難であった重金属汚染であり、しかも
デバイス特性に悪影響を与えるＣｕ汚染を簡便に評価す
ることができることが本発明の利点の一つでもあるから
である。
【００１９】さらにまた、上記いずれの場合であって
も、請求項８に記載するように評価するシリコンウエー
ハがＰ型半導体シリコンウエーハである場合に、本発明
は特に有効である。これは、明確ではないが、本発明の
重金属汚染の評価方法が、シリコンウエーハ表層におけ
る水素、ボロン、およびＣｕ等の重金属の相互作用を利
用するものであると考えられていることから、Ｐ型半導
体シリコンウエーハの重金属汚染の評価を行う際に用い
た場合に、本発明は特に有効であると考えられるためで
ある。
も、請求項８に記載するように評価するシリコンウエー
ハがＰ型半導体シリコンウエーハである場合に、本発明
は特に有効である。これは、明確ではないが、本発明の
重金属汚染の評価方法が、シリコンウエーハ表層におけ
る水素、ボロン、およびＣｕ等の重金属の相互作用を利
用するものであると考えられていることから、Ｐ型半導
体シリコンウエーハの重金属汚染の評価を行う際に用い
た場合に、本発明は特に有効であると考えられるためで
ある。
【００２０】また、請求項９に記載するように、シリコ
ンウエーハ表面に前処理を施してから２０〜３０時間放
置した後、Ｃ−Ｖ測定もしくはキャリア濃度測定を行う
ことが好ましい。これは、シリコンウエーハ表面は、前
処理を施した後の表面状態が不安定であることから経時
的に変化するためであり、前処理後２０〜３０時間放置
した後が、重金属汚染の有無を確認するのに好ましい状
態となるためである。
ンウエーハ表面に前処理を施してから２０〜３０時間放
置した後、Ｃ−Ｖ測定もしくはキャリア濃度測定を行う
ことが好ましい。これは、シリコンウエーハ表面は、前
処理を施した後の表面状態が不安定であることから経時
的に変化するためであり、前処理後２０〜３０時間放置
した後が、重金属汚染の有無を確認するのに好ましい状
態となるためである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。本発明のシリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方
法は、上述したようにＣ−Ｖ曲線から評価する方法（以
下、第１の方法とすることがある。）とキャリア濃度の
測定値より評価する方法（以下、第２の方法とすること
がある。）との二つの方法に分けることができる。
て説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。本発明のシリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方
法は、上述したようにＣ−Ｖ曲線から評価する方法（以
下、第１の方法とすることがある。）とキャリア濃度の
測定値より評価する方法（以下、第２の方法とすること
がある。）との二つの方法に分けることができる。
【００２２】まず、上記第１の方法について説明する。
本発明の第１の方法は、シリコンウエーハ表面に前処理
を施し、非接触式でＣ−Ｖ測定を行い、得られたＣ−Ｖ
曲線よりシリコンウエーハ表層の重金属汚染の評価を行
うシリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方法である。
このように、本発明の第１の方法においては、まずシリ
コンウエーハの表面に前処理を施し、次いで、前処理が
行われたシリコンウエーハの表面を、非接触式でＣ−Ｖ
測定を行う。この非接触式のＣ−Ｖ法を用いる測定は、
一般的な接触式のＣ−Ｖ法を用いた測定と原理的には同
じである。
本発明の第１の方法は、シリコンウエーハ表面に前処理
を施し、非接触式でＣ−Ｖ測定を行い、得られたＣ−Ｖ
曲線よりシリコンウエーハ表層の重金属汚染の評価を行
うシリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方法である。
このように、本発明の第１の方法においては、まずシリ
コンウエーハの表面に前処理を施し、次いで、前処理が
行われたシリコンウエーハの表面を、非接触式でＣ−Ｖ
測定を行う。この非接触式のＣ−Ｖ法を用いる測定は、
一般的な接触式のＣ−Ｖ法を用いた測定と原理的には同
じである。
【００２３】この非接触式のＣ−Ｖ法は、あらかじめ用
意した測定電極をサンプル表面にサブミクロン距離まで
近づけ、非接触状態を保ってＣ−Ｖ測定やＣ−ｔ測定を
行い、従来通りのＭＩＳ理論で解析するものである。こ
のような非接触式で行ったＣ−Ｖ測定から得られる結果
は、図１に示すように印加電圧Ｖに対する容量Ｃ、つま
りＣ−Ｖ曲線である。ここで 図１は、各印加電圧に対
する容量Ｃを、印加電圧−８０Ｖでの容量Ｃ（＝Ｃacc
）で割って、縦軸をＣ／Ｃacc の形でグラフにしたも
のである。
意した測定電極をサンプル表面にサブミクロン距離まで
近づけ、非接触状態を保ってＣ−Ｖ測定やＣ−ｔ測定を
行い、従来通りのＭＩＳ理論で解析するものである。こ
のような非接触式で行ったＣ−Ｖ測定から得られる結果
は、図１に示すように印加電圧Ｖに対する容量Ｃ、つま
りＣ−Ｖ曲線である。ここで 図１は、各印加電圧に対
する容量Ｃを、印加電圧−８０Ｖでの容量Ｃ（＝Ｃacc
）で割って、縦軸をＣ／Ｃacc の形でグラフにしたも
のである。
【００２４】図１中のＡ、Ｂに示すように、汚染無し、
汚染有りのＰ型半導体シリコンのベアウエーハを、非接
触式でＣ−Ｖ測定を行った場合、Ｃ−Ｖ曲線に差がみら
れる。図１のＡは汚染がない場合の典型的なＣ−Ｖ曲線
であり、Ｂは汚染がある場合の典型的なＣ−Ｖ曲線であ
る。このような重金属汚染の有無によるＣ−Ｖ曲線の形
の相違が起こるのは、明確ではないが以下の理由による
ものと考えられている。
汚染有りのＰ型半導体シリコンのベアウエーハを、非接
触式でＣ−Ｖ測定を行った場合、Ｃ−Ｖ曲線に差がみら
れる。図１のＡは汚染がない場合の典型的なＣ−Ｖ曲線
であり、Ｂは汚染がある場合の典型的なＣ−Ｖ曲線であ
る。このような重金属汚染の有無によるＣ−Ｖ曲線の形
の相違が起こるのは、明確ではないが以下の理由による
ものと考えられている。
【００２５】すなわち、このＣ−Ｖ曲線は、表層に侵入
した水素がドーパントであるボロンを不活性化する量に
よりその形に変化が生ずるものと考えられる。ここで、
例えばＣｕのような重金属不純物が存在した場合、水素
によるボロンの不活性化が阻害され、表層のキャリア濃
度が回復する。その結果、図１中のＢに示すように、重
金属不純物が存在する場合は、重金属不純物が存在しな
い場合のＣ−Ｖ曲線の形とは異なる形のＣ−Ｖ曲線とな
るのである。このように、Ｃ−Ｖ曲線の形の違いから、
汚染の定性的な評価を行うことができる。
した水素がドーパントであるボロンを不活性化する量に
よりその形に変化が生ずるものと考えられる。ここで、
例えばＣｕのような重金属不純物が存在した場合、水素
によるボロンの不活性化が阻害され、表層のキャリア濃
度が回復する。その結果、図１中のＢに示すように、重
金属不純物が存在する場合は、重金属不純物が存在しな
い場合のＣ−Ｖ曲線の形とは異なる形のＣ−Ｖ曲線とな
るのである。このように、Ｃ−Ｖ曲線の形の違いから、
汚染の定性的な評価を行うことができる。
【００２６】また、第１の方法においては、ΔＣを算出
し、これを評価することにより、定性的な評価のみなら
ず定量的な評価も可能となる。このΔＣは、以下のよう
な式より算出される。 ΔＣ＝（Ｃat10V −Ｃat80V ）／Ｃat10V ・・・・・(1) ここで、 Ｃat10V ：印加電圧１０Ｖでの容量Ｃ Ｃat80V ：印加電圧８０Ｖでの容量Ｃ
し、これを評価することにより、定性的な評価のみなら
ず定量的な評価も可能となる。このΔＣは、以下のよう
な式より算出される。 ΔＣ＝（Ｃat10V −Ｃat80V ）／Ｃat10V ・・・・・(1) ここで、 Ｃat10V ：印加電圧１０Ｖでの容量Ｃ Ｃat80V ：印加電圧８０Ｖでの容量Ｃ
【００２７】上記式(1) では、ΔＣの値は、印加電圧８
０Ｖでの容量Ｃの値を用いて算出しているが、本発明に
おいてはこれに限定されるものではなく、印加電圧５０
Ｖ以上での容量Ｃの値であれば上記式(1) に用いること
ができ、このような値を用いて算出したΔＣの値を本発
明に用いることができる。
０Ｖでの容量Ｃの値を用いて算出しているが、本発明に
おいてはこれに限定されるものではなく、印加電圧５０
Ｖ以上での容量Ｃの値であれば上記式(1) に用いること
ができ、このような値を用いて算出したΔＣの値を本発
明に用いることができる。
【００２８】このように、高印加電圧側での容量の変化
量をΔＣという値に数値化した場合には、上述したＣ−
Ｖ曲線の形状で重金属汚染の評価を行う場合に比較し
て、正確な評価が下せる。
量をΔＣという値に数値化した場合には、上述したＣ−
Ｖ曲線の形状で重金属汚染の評価を行う場合に比較し
て、正確な評価が下せる。
【００２９】さらに、このΔＣを用いることにより、重
金属汚染の定量的な評価を行うことができる。すなわ
ち、上記ΔＣは、例えば図２に示すようにウエーハ表層
のＣｕの汚染濃度との間に正の相関がある。したがっ
て、既知の濃度で重金属汚染、例えばＣｕ汚染されてい
るシリコンウエーハを測定し、図２に示すような検量線
を予め作成しておくことにより、未知の汚染されている
シリコンウエーハの表層における重金属の濃度、すなわ
ち汚染の程度を定量的に測定することができるのであ
る。なお、汚染がない場合にはこのΔＣはほぼ零もしく
は負の値になる。
金属汚染の定量的な評価を行うことができる。すなわ
ち、上記ΔＣは、例えば図２に示すようにウエーハ表層
のＣｕの汚染濃度との間に正の相関がある。したがっ
て、既知の濃度で重金属汚染、例えばＣｕ汚染されてい
るシリコンウエーハを測定し、図２に示すような検量線
を予め作成しておくことにより、未知の汚染されている
シリコンウエーハの表層における重金属の濃度、すなわ
ち汚染の程度を定量的に測定することができるのであ
る。なお、汚染がない場合にはこのΔＣはほぼ零もしく
は負の値になる。
【００３０】本発明の第１の方法においては、上述した
ようにＣ−Ｖ測定を行う前に、前処理を行う必要があ
る。これは、次にシリコンウエーハ表層のＣ−Ｖ測定を
行う関係上、表面の自然酸化膜を取り除く必要があるた
めである。したがって、この前処理は、自然酸化膜が除
去できる前処理であれば特に限定されるものではない
が、簡便である等の理由によりＨＦ洗浄が好ましい。
ようにＣ−Ｖ測定を行う前に、前処理を行う必要があ
る。これは、次にシリコンウエーハ表層のＣ−Ｖ測定を
行う関係上、表面の自然酸化膜を取り除く必要があるた
めである。したがって、この前処理は、自然酸化膜が除
去できる前処理であれば特に限定されるものではない
が、簡便である等の理由によりＨＦ洗浄が好ましい。
【００３１】本発明の第１の方法においては、上記前処
理後、Ｃ−Ｖ測定を行う前に所定の時間シリコンウエー
ハを放置することが好ましい。これは、前処理方法にも
よるが、前処理直後にＣ−Ｖ測定したのでは、重金属汚
染の評価が安定しないことがあるためである。
理後、Ｃ−Ｖ測定を行う前に所定の時間シリコンウエー
ハを放置することが好ましい。これは、前処理方法にも
よるが、前処理直後にＣ−Ｖ測定したのでは、重金属汚
染の評価が安定しないことがあるためである。
【００３２】以下、この点について詳しく説明する。図
３は、前処理であるＨＦ洗浄直後に測定したＣ−Ｖ曲線
を示し、図４はＨＦ洗浄後１日経過後に測定したＣ−Ｖ
曲線を示し、図５はＨＦ洗浄後２日経過後に測定したＣ
−Ｖ曲線を示すものである。図より明らかなように、Ｈ
Ｆ洗浄直後（図３）、およびＨＦ洗浄から２日経過した
場合（図５）は、重金属汚染されたシリコンウエーハの
Ｃ−Ｖ曲線と、汚染されていないシリコンウエーハのＣ
−Ｖ曲線とは、ほとんど形状に差がない状態となってい
る。
３は、前処理であるＨＦ洗浄直後に測定したＣ−Ｖ曲線
を示し、図４はＨＦ洗浄後１日経過後に測定したＣ−Ｖ
曲線を示し、図５はＨＦ洗浄後２日経過後に測定したＣ
−Ｖ曲線を示すものである。図より明らかなように、Ｈ
Ｆ洗浄直後（図３）、およびＨＦ洗浄から２日経過した
場合（図５）は、重金属汚染されたシリコンウエーハの
Ｃ−Ｖ曲線と、汚染されていないシリコンウエーハのＣ
−Ｖ曲線とは、ほとんど形状に差がない状態となってい
る。
【００３３】このように、前処理直後に測定した場合
は、図３に示すように、重金属汚染が無い状態のシリコ
ンウエーハであっても、場合によっては重金属汚染があ
る時と同じ傾向を示すことから、間違った評価を行う可
能性がある。これは、ＨＦ洗浄後のシリコンウエーハの
表面状態が不安定であるためと思われる。しかし、この
状態は経時的に変化し、重金属汚染のないシリコンウエ
ーハのＣ−Ｖ曲線は、すぐに図１のＡに示す形状に回復
する。それに対し、重金属汚染されたシリコンウエーハ
のＣ−Ｖ曲線は、汚染されていないものと比較して、回
復するのに所定の時間を必要とする場合がある。
は、図３に示すように、重金属汚染が無い状態のシリコ
ンウエーハであっても、場合によっては重金属汚染があ
る時と同じ傾向を示すことから、間違った評価を行う可
能性がある。これは、ＨＦ洗浄後のシリコンウエーハの
表面状態が不安定であるためと思われる。しかし、この
状態は経時的に変化し、重金属汚染のないシリコンウエ
ーハのＣ−Ｖ曲線は、すぐに図１のＡに示す形状に回復
する。それに対し、重金属汚染されたシリコンウエーハ
のＣ−Ｖ曲線は、汚染されていないものと比較して、回
復するのに所定の時間を必要とする場合がある。
【００３４】一方、重金属汚染されたシリコンウエーハ
を前処理後長く放置しすぎると、例えば図５に示すよう
に、重金属汚染のあるシリコンウエーハのＣ−Ｖ曲線も
回復してしまい、重金属汚染の無い状態のＣ−Ｖ曲線と
して評価される可能性がある。この原因ははっきりしな
いが、自然酸化膜や界面準位の影響が強すぎて、汚染の
影響が現れにくいためと思われる。
を前処理後長く放置しすぎると、例えば図５に示すよう
に、重金属汚染のあるシリコンウエーハのＣ−Ｖ曲線も
回復してしまい、重金属汚染の無い状態のＣ−Ｖ曲線と
して評価される可能性がある。この原因ははっきりしな
いが、自然酸化膜や界面準位の影響が強すぎて、汚染の
影響が現れにくいためと思われる。
【００３５】このように、前処理後のＣ−Ｖ曲線が経時
的に変化することから、実際に非接触Ｃ−Ｖ法で測定す
るのは、前処理が行われてから所定の時間が経過して重
金属汚染のないものが回復した状態（定常状態、図１中
のＡの状態）になり、かつ重金属汚染のあるもののＣ−
Ｖ曲線の形状が変化していない状態（図１中のＢの状
態）、すなわち図４に示す状態で評価することが、正確
な測定を行う見地から望ましい。
的に変化することから、実際に非接触Ｃ−Ｖ法で測定す
るのは、前処理が行われてから所定の時間が経過して重
金属汚染のないものが回復した状態（定常状態、図１中
のＡの状態）になり、かつ重金属汚染のあるもののＣ−
Ｖ曲線の形状が変化していない状態（図１中のＢの状
態）、すなわち図４に示す状態で評価することが、正確
な測定を行う見地から望ましい。
【００３６】したがって、上述したように、前処理後、
非接触Ｃ−Ｖ測定を行う前に所定の時間シリコンウエー
ハを放置することが好ましいのである。実際にはウエー
ハの表面状態、ＨＦ洗浄の条件、汚染の度合いなどでこ
の所定の時間、すなわち放置時間を適宜決め、なるべく
最短の時間に決定することが望ましい。このためには、
各種条件毎に予め重金属汚染されたものと汚染されてい
ないもののシリコンウエーハを用意し、予備実験を行い
この時間を決定しておけばよい。
非接触Ｃ−Ｖ測定を行う前に所定の時間シリコンウエー
ハを放置することが好ましいのである。実際にはウエー
ハの表面状態、ＨＦ洗浄の条件、汚染の度合いなどでこ
の所定の時間、すなわち放置時間を適宜決め、なるべく
最短の時間に決定することが望ましい。このためには、
各種条件毎に予め重金属汚染されたものと汚染されてい
ないもののシリコンウエーハを用意し、予備実験を行い
この時間を決定しておけばよい。
【００３７】第１の方法において、種々の条件で検討し
たところ、前処理後、約１日程度、すなわち２０時間〜
３０時間放置した後Ｃ−Ｖ測定を行えば、種々の条件の
違いによる影響を受けずに本発明の評価を行えることが
わかった。このように、上述した理由により、第１の方
法においては前処理を施してから２０〜３０時間放置後
Ｃ−Ｖ測定を行うことが好ましく、特に好ましくは２２
〜２６時間放置した後測定する場合である。このとき、
外部からの汚染がないようにクリーンルーム（あるいは
クリーンベンチ）、ポリプロピレンボックス中に保管す
ることが好ましい。
たところ、前処理後、約１日程度、すなわち２０時間〜
３０時間放置した後Ｃ−Ｖ測定を行えば、種々の条件の
違いによる影響を受けずに本発明の評価を行えることが
わかった。このように、上述した理由により、第１の方
法においては前処理を施してから２０〜３０時間放置後
Ｃ−Ｖ測定を行うことが好ましく、特に好ましくは２２
〜２６時間放置した後測定する場合である。このとき、
外部からの汚染がないようにクリーンルーム（あるいは
クリーンベンチ）、ポリプロピレンボックス中に保管す
ることが好ましい。
【００３８】次に、本発明の第２の方法について説明す
る。本発明の第２の方法は、シリコンウエーハ表面に前
処理を施し、非接触式でシリコンウエーハ表層における
キャリア濃度の測定を行い、このキャリア濃度からシリ
コンウエーハ表層の重金属汚染の評価を行うシリコンウ
エーハ表層の重金属汚染評価方法である。
る。本発明の第２の方法は、シリコンウエーハ表面に前
処理を施し、非接触式でシリコンウエーハ表層における
キャリア濃度の測定を行い、このキャリア濃度からシリ
コンウエーハ表層の重金属汚染の評価を行うシリコンウ
エーハ表層の重金属汚染評価方法である。
【００３９】この第２の方法の特徴は、第１の方法がＣ
−Ｖ曲線からシリコンウエーハ表層の重金属汚染を評価
したのに対し、シリコンウエーハ表層におけるキャリア
濃度によりシリコンウエーハ表層の重金属汚染を評価す
るところにある。このシリコンウエーハ表層のキャリア
濃度を測定する方法は、上記第１の方法で用いた非接触
のＣ−Ｖ測定から算出することも可能であるが、これに
限定されるものではなく、他の方法であってもよい。
−Ｖ曲線からシリコンウエーハ表層の重金属汚染を評価
したのに対し、シリコンウエーハ表層におけるキャリア
濃度によりシリコンウエーハ表層の重金属汚染を評価す
るところにある。このシリコンウエーハ表層のキャリア
濃度を測定する方法は、上記第１の方法で用いた非接触
のＣ−Ｖ測定から算出することも可能であるが、これに
限定されるものではなく、他の方法であってもよい。
【００４０】上記非接触のＣ−Ｖ測定からキャリア濃度
を求めるには、以下の式(2) を用いることができる。 Ｎ＝［２／（εｓ・ｑ・Ｓ2 ）］×［ｄＶ／((１／Ｃn 2）−（１／Ｃn+1 2))］ ・・・・・(2) 式中、Ｎはキャリア濃度、εｓは半導体の誘電率、ｑは
単位電荷量、Ｓは電極面積を示す。また、ｄＶはバイア
スイープ時の電圧刻み幅、Ｃn ，Ｃn+1 はｎ，ｎ＋１番
目の印加電圧における容量である。
を求めるには、以下の式(2) を用いることができる。 Ｎ＝［２／（εｓ・ｑ・Ｓ2 ）］×［ｄＶ／((１／Ｃn 2）−（１／Ｃn+1 2))］ ・・・・・(2) 式中、Ｎはキャリア濃度、εｓは半導体の誘電率、ｑは
単位電荷量、Ｓは電極面積を示す。また、ｄＶはバイア
スイープ時の電圧刻み幅、Ｃn ，Ｃn+1 はｎ，ｎ＋１番
目の印加電圧における容量である。
【００４１】このように、Ｃ−Ｖ測定によりキャリア濃
度を求めることができるが、この方法により得た、キャ
リア濃度のシリコンウエーハ表層深さ方向の分布を図６
に示す。なお、この場合のＣ−Ｖ測定は、通常のＣ−Ｖ
曲線を得るために測定するモードとは異なり、直接キャ
リア濃度を求めるためのモードで測定しているが、Ｃ−
Ｖ測定の原理自体は同じである。
度を求めることができるが、この方法により得た、キャ
リア濃度のシリコンウエーハ表層深さ方向の分布を図６
に示す。なお、この場合のＣ−Ｖ測定は、通常のＣ−Ｖ
曲線を得るために測定するモードとは異なり、直接キャ
リア濃度を求めるためのモードで測定しているが、Ｃ−
Ｖ測定の原理自体は同じである。
【００４２】図６から明らかなように、シリコンウエー
ハ表層におけるキャリア濃度の深さ方向の分布は、重金
属汚染がない場合（Ａ）と重金属汚染がある場合（Ｂ）
とで異なる。重金属汚染がある場合は、シリコンウエー
ハ表層のキャリア濃度の低下領域の幅が異なる。すなわ
ち、金属汚染が有る場合（図６中のＢ）は金属汚染が無
い場合（図６中のＡ）と比較して、キャリア濃度の低下
領域の分布の幅が狭く、また、キャリア濃度の深さ方向
の分布を示す曲線の変位点が、浅い位置となる。
ハ表層におけるキャリア濃度の深さ方向の分布は、重金
属汚染がない場合（Ａ）と重金属汚染がある場合（Ｂ）
とで異なる。重金属汚染がある場合は、シリコンウエー
ハ表層のキャリア濃度の低下領域の幅が異なる。すなわ
ち、金属汚染が有る場合（図６中のＢ）は金属汚染が無
い場合（図６中のＡ）と比較して、キャリア濃度の低下
領域の分布の幅が狭く、また、キャリア濃度の深さ方向
の分布を示す曲線の変位点が、浅い位置となる。
【００４３】このように、シリコンウエーハ表層におけ
るキャリア濃度の深さ方向の分布を求め、その分布の形
を調べることにより、重金属汚染の有無を評価すること
ができる。
るキャリア濃度の深さ方向の分布を求め、その分布の形
を調べることにより、重金属汚染の有無を評価すること
ができる。
【００４４】さらに、シリコンウエーハ表層のある特定
の深さにおけるキャリア濃度を求めることによっても、
シリコンウエーハ表層の重金属汚染を評価することがで
きる。これは、図６からも明らかなように、ある特定の
深さでは（図６では、約１μｍ〜約２μｍ）重金属汚染
がある場合と無い場合でキャリア濃度が異なる。したが
って、予めこのキャリア濃度が異なる深さを調べておく
ことにより、その深さにおけるキャリア濃度の測定値か
ら重金属汚染の評価をすることができる。
の深さにおけるキャリア濃度を求めることによっても、
シリコンウエーハ表層の重金属汚染を評価することがで
きる。これは、図６からも明らかなように、ある特定の
深さでは（図６では、約１μｍ〜約２μｍ）重金属汚染
がある場合と無い場合でキャリア濃度が異なる。したが
って、予めこのキャリア濃度が異なる深さを調べておく
ことにより、その深さにおけるキャリア濃度の測定値か
ら重金属汚染の評価をすることができる。
【００４５】この重金属汚染が有る場合と無い場合でキ
ャリア濃度が異なるようになるシリコンウエーハ表面か
らの特定の深さは、ウエーハの表面状態、前処理の条
件、汚染の度合い等の諸条件により異なるものである
が、シリコンウエーハ表層から１〜３μｍの深さの範囲
内でキャリア濃度を測定すれば重金属汚染の評価を行う
ことができる。この方法は、キャリア濃度の深さ方向の
分布を測定し、この分布の形から重金属汚染を評価する
方法に比較して、所定の深さのみのキャリア濃度を測定
すれば重金属汚染を評価できるので、より簡便に評価で
きるという利点を有するものである。
ャリア濃度が異なるようになるシリコンウエーハ表面か
らの特定の深さは、ウエーハの表面状態、前処理の条
件、汚染の度合い等の諸条件により異なるものである
が、シリコンウエーハ表層から１〜３μｍの深さの範囲
内でキャリア濃度を測定すれば重金属汚染の評価を行う
ことができる。この方法は、キャリア濃度の深さ方向の
分布を測定し、この分布の形から重金属汚染を評価する
方法に比較して、所定の深さのみのキャリア濃度を測定
すれば重金属汚染を評価できるので、より簡便に評価で
きるという利点を有するものである。
【００４６】また、Ｃ−Ｖ測定からキャリア濃度を求め
る場合は、上述した第１の方法と同様の理由から前処理
を施してから２０〜３０時間放置後Ｃ−Ｖ測定を行うこ
とが好ましく、特に好ましくは２２〜２６時間放置した
後測定する場合である。
る場合は、上述した第１の方法と同様の理由から前処理
を施してから２０〜３０時間放置後Ｃ−Ｖ測定を行うこ
とが好ましく、特に好ましくは２２〜２６時間放置した
後測定する場合である。
【００４７】上述したように、第２の方法におけるキャ
リア濃度の測定は、Ｃ−Ｖ測定以外の非接触式の方法で
シリコンウエーハ表層のキャリア濃度を測定した場合で
も、得られるキャリア濃度の深さ方向の分布の違い、も
しくは特定深さにおけるキャリア濃度の違いにより、重
金属汚染を評価することができる。
リア濃度の測定は、Ｃ−Ｖ測定以外の非接触式の方法で
シリコンウエーハ表層のキャリア濃度を測定した場合で
も、得られるキャリア濃度の深さ方向の分布の違い、も
しくは特定深さにおけるキャリア濃度の違いにより、重
金属汚染を評価することができる。
【００４８】例えばＳＰＶ法の原理を用いた測定器で測
定した結果を用いたものであってもよい。このＳＰＶ方
法では、例えばＨＦ洗浄等の前処理によりシリコンウエ
ーハ表層を空乏化させ、レーザーで空乏層内を励起し、
その時に発生する表面光電圧から、まず空乏層幅を算出
する。この空乏層幅（最大空乏層幅と仮定する。）から
キャリア濃度を求めるものである。この方法では、シリ
コンウエーハ表層の深さ方向としては空乏層内（およそ
１μｍ）の平均化したキャリア濃度を評価しており、非
接触式のＣ−Ｖ測定がシリコンウエーハ表層より２〜３
μｍの領域を評価しているものとは異なるものである。
定した結果を用いたものであってもよい。このＳＰＶ方
法では、例えばＨＦ洗浄等の前処理によりシリコンウエ
ーハ表層を空乏化させ、レーザーで空乏層内を励起し、
その時に発生する表面光電圧から、まず空乏層幅を算出
する。この空乏層幅（最大空乏層幅と仮定する。）から
キャリア濃度を求めるものである。この方法では、シリ
コンウエーハ表層の深さ方向としては空乏層内（およそ
１μｍ）の平均化したキャリア濃度を評価しており、非
接触式のＣ−Ｖ測定がシリコンウエーハ表層より２〜３
μｍの領域を評価しているものとは異なるものである。
【００４９】また、ＳＰＶ法によるキャリア濃度の測定
法では経時変化の影響は少ないと考えられる。特に長時
間放置したもの、例えばＨＦ洗浄後、２週間程度経過し
てから測定を行っても汚染の有無は確認できる。これ
は、評価している領域が異なるためと思われる。
法では経時変化の影響は少ないと考えられる。特に長時
間放置したもの、例えばＨＦ洗浄後、２週間程度経過し
てから測定を行っても汚染の有無は確認できる。これ
は、評価している領域が異なるためと思われる。
【００５０】このような、キャリア濃度を測定して、シ
リコンウエーハ表層の重金属汚染を評価する場合でも、
定性的な評価のみならず定量的な評価をも行うことがで
きる。すなわち、予め既知の濃度で重金属汚染、例えば
Ｃｕ汚染されているシリコンウエーハの表層のキャリア
濃度を測定し、検量線を予め作成しておくことにより、
未知の汚染されているシリコンウエーハの表層における
重金属の濃度、すなわち汚染の程度を定量的に測定する
ことができるのである。このような定量的な評価は、測
定領域の関係からＳＰＶ法によりキャリア濃度を測定し
た場合に、特に有効であるが、これに限定されるもので
はない。
リコンウエーハ表層の重金属汚染を評価する場合でも、
定性的な評価のみならず定量的な評価をも行うことがで
きる。すなわち、予め既知の濃度で重金属汚染、例えば
Ｃｕ汚染されているシリコンウエーハの表層のキャリア
濃度を測定し、検量線を予め作成しておくことにより、
未知の汚染されているシリコンウエーハの表層における
重金属の濃度、すなわち汚染の程度を定量的に測定する
ことができるのである。このような定量的な評価は、測
定領域の関係からＳＰＶ法によりキャリア濃度を測定し
た場合に、特に有効であるが、これに限定されるもので
はない。
【００５１】なお、キャリア濃度の違いで重金属汚染を
評価する場合は、シリコンウエーハの抵抗率を揃えて置
くことが必要となる。これはこの評価方法がキャリア濃
度を評価するものであるためであり、シリコンウエーハ
の抵抗率が異なれば当然キャリア濃度も異なるためであ
る。
評価する場合は、シリコンウエーハの抵抗率を揃えて置
くことが必要となる。これはこの評価方法がキャリア濃
度を評価するものであるためであり、シリコンウエーハ
の抵抗率が異なれば当然キャリア濃度も異なるためであ
る。
【００５２】また、第２の方法においても、自然酸化膜
除去の必要性より前処理を行う必要がある。この場合
も、自然酸化膜除去と同時にウエーハ表層を十分に空乏
化させるため、ＨＦ洗浄を用いることが好ましい。
除去の必要性より前処理を行う必要がある。この場合
も、自然酸化膜除去と同時にウエーハ表層を十分に空乏
化させるため、ＨＦ洗浄を用いることが好ましい。
【００５３】本発明の第１の方法および第２の方法のい
ずれにおいても、シリコンウエーハ表層のＣ−Ｖ測定及
び他の方法でのキャリア濃度の測定は、非接触式である
ことが好ましい。これは、接触式、例えば水銀プローブ
等のショットキー構造を有する測定機等によるＣ−Ｖ測
定では、表層から数μｍの浅い部分での測定に問題があ
るのに対し、非接触式の測定法の方が、表層の極めて浅
いところから測定が可能で有り、本発明の評価法に用い
るのに好ましいためである。
ずれにおいても、シリコンウエーハ表層のＣ−Ｖ測定及
び他の方法でのキャリア濃度の測定は、非接触式である
ことが好ましい。これは、接触式、例えば水銀プローブ
等のショットキー構造を有する測定機等によるＣ−Ｖ測
定では、表層から数μｍの浅い部分での測定に問題があ
るのに対し、非接触式の測定法の方が、表層の極めて浅
いところから測定が可能で有り、本発明の評価法に用い
るのに好ましいためである。
【００５４】また、本発明のいずれの方法においても、
Ｐ型半導体シリコンウエーハの重金属汚染を評価する場
合に用いることが有効である。これは、明確ではない
が、本発明を導いた原理が重金属汚染によるキャリア濃
度及びΔＣの違いが表層での水素、ボロン、Ｃｕ等の重
金属の相互作用によるものと考えられ、これはＰ型特有
の現象であるからである。
Ｐ型半導体シリコンウエーハの重金属汚染を評価する場
合に用いることが有効である。これは、明確ではない
が、本発明を導いた原理が重金属汚染によるキャリア濃
度及びΔＣの違いが表層での水素、ボロン、Ｃｕ等の重
金属の相互作用によるものと考えられ、これはＰ型特有
の現象であるからである。
【００５５】さらに、いずれの方法においても、評価す
る重金属としては、Ｃｕが特に有効である。Ｃｕは従来
の評価方法では評価することができなかった重金属であ
り、評価方法の確立が待ち望まれていた点、またシリコ
ンウエーハ中での拡散スピードが早く、かつデバイス特
性に悪影響を与えていると考えられているＣｕ汚染の非
破壊で簡便な評価法が必要とされている点等から、Ｃｕ
汚染の評価を行えることは本発明の大きな利点の一つだ
からである。
る重金属としては、Ｃｕが特に有効である。Ｃｕは従来
の評価方法では評価することができなかった重金属であ
り、評価方法の確立が待ち望まれていた点、またシリコ
ンウエーハ中での拡散スピードが早く、かつデバイス特
性に悪影響を与えていると考えられているＣｕ汚染の非
破壊で簡便な評価法が必要とされている点等から、Ｃｕ
汚染の評価を行えることは本発明の大きな利点の一つだ
からである。
【００５６】本発明のいずれの方法においても、シリコ
ンウエーハ表層の重金属汚染の評価とは、シリコンウエ
ーハ表層に重金属が存在するかどうかの定性分析、及び
例えばΔＣまたはキャリア濃度等を利用した定量分析を
意味するものである。
ンウエーハ表層の重金属汚染の評価とは、シリコンウエ
ーハ表層に重金属が存在するかどうかの定性分析、及び
例えばΔＣまたはキャリア濃度等を利用した定量分析を
意味するものである。
【００５７】なお、キャリア濃度低下領域が、重金属汚
染の有無により差を生じ、この差がΔＣに反映されてい
ることを考慮すると、本発明の第１の方法及び第２の方
法とも同様に評価できることは言うまでもないが、第２
の方法のようにキャリア濃度の低下領域の幅の違い（キ
ャリア濃度の深さ方向分布の違い）から評価するより
も、第１の方法で用いるΔＣで評価したほうが数値化で
きることから感度的に優れていると思われる。
染の有無により差を生じ、この差がΔＣに反映されてい
ることを考慮すると、本発明の第１の方法及び第２の方
法とも同様に評価できることは言うまでもないが、第２
の方法のようにキャリア濃度の低下領域の幅の違い（キ
ャリア濃度の深さ方向分布の違い）から評価するより
も、第１の方法で用いるΔＣで評価したほうが数値化で
きることから感度的に優れていると思われる。
【００５８】
【実施例】以下、本発明を実施例および比較例を挙げて
説明する。 実施例１．Ｃ−Ｖ曲線（ΔＣ）による重金属汚染評価 ウエーハ加工時に故意にＣｕ汚染を施したＰ型半導体シ
リコンウエーハと汚染を施さなかったＰ型半導体シリコ
ンウエーハとを評価した。前処理としてＨＦ洗浄（濃度
２％、洗浄時間１分）、純水リンス１０分、ＩＰＡ（イ
ソプロピルアルコール）乾燥を行い、Ｐ．Ｐ．Ｂｏｘ
（ポリプロピレンボックス）内にて保存し、クリーンル
ーム（あるいはクリーンベンチ）に２４時間放置した
後、非接触でＣ−Ｖ測定を行った。
説明する。 実施例１．Ｃ−Ｖ曲線（ΔＣ）による重金属汚染評価 ウエーハ加工時に故意にＣｕ汚染を施したＰ型半導体シ
リコンウエーハと汚染を施さなかったＰ型半導体シリコ
ンウエーハとを評価した。前処理としてＨＦ洗浄（濃度
２％、洗浄時間１分）、純水リンス１０分、ＩＰＡ（イ
ソプロピルアルコール）乾燥を行い、Ｐ．Ｐ．Ｂｏｘ
（ポリプロピレンボックス）内にて保存し、クリーンル
ーム（あるいはクリーンベンチ）に２４時間放置した
後、非接触でＣ−Ｖ測定を行った。
【００５９】非接触式のＣ−Ｖ測定機としては、ＣＶ８
０００（大日本スクリーン製造社製、商品名）を用い
た。得られたこのＣ−Ｖ曲線よりΔＣを評価した。その
結果を図７に示す。これより、Ｃｕ汚染を施したサンプ
ル２〜４ではΔＣが10〜20％であり、汚染を施さなかっ
たサンプル１はΔＣが０以下であった。この結果から明
らかなように、Ｃｕに汚染されたシリコンウエーハの場
合、ΔＣがある正の値をとることから、このΔＣを測定
することによりＣｕ汚染の有無を評価することができ
る。
０００（大日本スクリーン製造社製、商品名）を用い
た。得られたこのＣ−Ｖ曲線よりΔＣを評価した。その
結果を図７に示す。これより、Ｃｕ汚染を施したサンプ
ル２〜４ではΔＣが10〜20％であり、汚染を施さなかっ
たサンプル１はΔＣが０以下であった。この結果から明
らかなように、Ｃｕに汚染されたシリコンウエーハの場
合、ΔＣがある正の値をとることから、このΔＣを測定
することによりＣｕ汚染の有無を評価することができ
る。
【００６０】実施例２．キャリア濃度による重金属汚染
評価 ウエーハ加工時に故意にＣｕ汚染を施したＰ型半導体シ
リコンウエーハを、汚染の濃度を変化させて複数枚準備
し、これらをＨＦ洗浄を施した後、放置した（条件は実
施例１と同様である。）。これらのシリコンウエーハ表
層のキャリア濃度を非接触法で評価した。非接触式のキ
ャリア濃度測定には、サーフェスチャージプロファイラ
ー（"Surface Charge Profiler" QC Solutions社製) を
用いた。この装置の測定原理はＳＰＶ法であり、Ｃ−Ｖ
法とは異なるキャリア濃度測定原理で測定したものであ
る。
評価 ウエーハ加工時に故意にＣｕ汚染を施したＰ型半導体シ
リコンウエーハを、汚染の濃度を変化させて複数枚準備
し、これらをＨＦ洗浄を施した後、放置した（条件は実
施例１と同様である。）。これらのシリコンウエーハ表
層のキャリア濃度を非接触法で評価した。非接触式のキ
ャリア濃度測定には、サーフェスチャージプロファイラ
ー（"Surface Charge Profiler" QC Solutions社製) を
用いた。この装置の測定原理はＳＰＶ法であり、Ｃ−Ｖ
法とは異なるキャリア濃度測定原理で測定したものであ
る。
【００６１】図８にＣｕ汚染濃度と、シリコンウエーハ
表層のキャリア濃度との相関を示す。図８から明らかな
ように、Ｃｕ汚染濃度はシリコンウエーハ表層のキャリ
ア濃度に影響を及ぼすことがわかる。したがって、この
ように基準となるキャリア濃度とＣｕ汚染濃度との検量
線があれば、キャリア濃度からも定量分析が可能であ
る。
表層のキャリア濃度との相関を示す。図８から明らかな
ように、Ｃｕ汚染濃度はシリコンウエーハ表層のキャリ
ア濃度に影響を及ぼすことがわかる。したがって、この
ように基準となるキャリア濃度とＣｕ汚染濃度との検量
線があれば、キャリア濃度からも定量分析が可能であ
る。
【００６２】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００６３】
【発明の効果】本発明は、シリコンウエーハ表面に前処
理を施し、非接触式でＣ−Ｖ測定を行い、得られたＣ−
Ｖ曲線よりシリコンウエーハ表層の重金属汚染の評価を
行うシリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方法、もし
くはシリコンウエーハ表面に前処理を施し、非接触式で
シリコンウエーハ表層におけるキャリア濃度の測定を行
い、このキャリア濃度からシリコンウエーハ表層の重金
属汚染の評価を行うシリコンウエーハ表層の重金属汚染
評価方法であるので、非破壊かつ簡便にシリコンウエー
ハ表層の重金属汚染評価を行うことができる。特に、Ｐ
型半導体シリコンウエーハのＣｕ汚染の評価に用いると
有効である。
理を施し、非接触式でＣ−Ｖ測定を行い、得られたＣ−
Ｖ曲線よりシリコンウエーハ表層の重金属汚染の評価を
行うシリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方法、もし
くはシリコンウエーハ表面に前処理を施し、非接触式で
シリコンウエーハ表層におけるキャリア濃度の測定を行
い、このキャリア濃度からシリコンウエーハ表層の重金
属汚染の評価を行うシリコンウエーハ表層の重金属汚染
評価方法であるので、非破壊かつ簡便にシリコンウエー
ハ表層の重金属汚染評価を行うことができる。特に、Ｐ
型半導体シリコンウエーハのＣｕ汚染の評価に用いると
有効である。
【図１】シリコンウエーハ表層における重金属汚染があ
る場合と無い場合の典型的なＣ−Ｖ曲線を示すグラフで
ある。
る場合と無い場合の典型的なＣ−Ｖ曲線を示すグラフで
ある。
【図２】非接触Ｃ−Ｖ測定で得られたΔＣと、Ｃｕ汚染
量との関係を示すグラフである。
量との関係を示すグラフである。
【図３】ＨＦ洗浄直後のＣ−Ｖ曲線を示すグラフであ
る。
る。
【図４】ＨＦ洗浄後、１日経過した際のＣ−Ｖ曲線を示
すグラフである。
すグラフである。
【図５】ＨＦ洗浄後、２日経過した際のＣ−Ｖ曲線を示
すグラフである。
すグラフである。
【図６】シリコンウエーハ表層における重金属汚染があ
る場合と無い場合の典型的なキャリア濃度の深さ方向の
分布を示すグラフである。
る場合と無い場合の典型的なキャリア濃度の深さ方向の
分布を示すグラフである。
【図７】Ｃｕ汚染がある場合と無い場合のΔＣの測定結
果を示すグラフである。
果を示すグラフである。
【図８】シリコンウエーハ表層のキャリア濃度とＣｕ汚
染量との関係を測定した結果を示すグラフである。
染量との関係を測定した結果を示すグラフである。
Claims (9)
- 【請求項１】 シリコンウエーハ表面に前処理を施し、
非接触式でＣ−Ｖ測定を行い、得られたＣ−Ｖ曲線より
シリコンウエーハ表層の重金属汚染の評価を行うことを
特徴とするシリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方
法。 - 【請求項２】 前記Ｃ−Ｖ曲線よりΔＣを求め、このΔ
Ｃの値によりシリコンウエーハ表層の重金属汚染の評価
を行うことを特徴とする請求項１記載のシリコンウエー
ハ表層の重金属汚染評価方法。 - 【請求項３】 シリコンウエーハ表面に前処理を施し、
非接触式でシリコンウエーハ表層におけるキャリア濃度
の測定を行い、このキャリア濃度からシリコンウエーハ
表層の重金属汚染の評価を行うことを特徴とするシリコ
ンウエーハ表層の重金属汚染評価方法。 - 【請求項４】 前記シリコンウエーハ表層におけるキャ
リア濃度の測定が、シリコンウエーハ表層におけるキャ
リア濃度の深さ方向の分布の測定であることを特徴とす
る請求項３記載のシリコンウエーハ表層の重金属汚染評
価方法。 - 【請求項５】 前記シリコンウエーハ表層におけるキャ
リア濃度の測定が、前記シリコンウエーハ表層の所定の
深さにおけるキャリア濃度の測定であることを特徴とす
る請求項３記載のシリコンウエーハ表層の重金属汚染評
価方法。 - 【請求項６】 前記前処理が、ＨＦ洗浄であることを特
徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記
載のシリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方法。 - 【請求項７】 評価される重金属汚染がＣｕ汚染である
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか
一項に記載の重金属汚染評価方法。 - 【請求項８】 前記シリコンウエーハが、Ｐ型半導体シ
リコンウエーハであることを特徴とする請求項１から請
求項７までのいずれか一項に記載の重金属汚染評価方
法。 - 【請求項９】 前記シリコンウエーハ表面に前処理を施
してから２０〜３０時間放置した後、Ｃ−Ｖ測定もしく
はキャリア濃度測定を行うことを特徴とする請求項１か
ら請求項８までのいずれかの一項に記載の重金属汚染評
価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26803597A JP3767116B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | シリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26803597A JP3767116B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | シリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187447A true JPH1187447A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3767116B2 JP3767116B2 (ja) | 2006-04-19 |
Family
ID=17452978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26803597A Expired - Fee Related JP3767116B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | シリコンウエーハ表層の重金属汚染評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3767116B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003045926A (ja) * | 2001-07-27 | 2003-02-14 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンエピタキシャル層のキャリア濃度測定方法 |
| EP1863076A1 (en) * | 2005-03-25 | 2007-12-05 | Shin-Etsu Handotai Company Limited | Method for evaluating semiconductor wafer dopant contamination |
| JP2011054691A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Sumco Corp | 半導体ウェーハの表面または表層評価方法 |
| CN112908876A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-04 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 硅片金属污染测试方法及装置 |
-
1997
- 1997-09-12 JP JP26803597A patent/JP3767116B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003045926A (ja) * | 2001-07-27 | 2003-02-14 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンエピタキシャル層のキャリア濃度測定方法 |
| EP1863076A1 (en) * | 2005-03-25 | 2007-12-05 | Shin-Etsu Handotai Company Limited | Method for evaluating semiconductor wafer dopant contamination |
| EP1863076A4 (en) * | 2005-03-25 | 2010-12-08 | Shinetsu Handotai Kk | METHOD FOR EVALUATING SEMICONDUCTOR WAFER DOPING CONTAMINATION |
| JP2011054691A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Sumco Corp | 半導体ウェーハの表面または表層評価方法 |
| CN112908876A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-04 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 硅片金属污染测试方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3767116B2 (ja) | 2006-04-19 |
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