JPS60148137A - 単結晶半導体表面の結晶性評価法 - Google Patents
単結晶半導体表面の結晶性評価法Info
- Publication number
- JPS60148137A JPS60148137A JP434584A JP434584A JPS60148137A JP S60148137 A JPS60148137 A JP S60148137A JP 434584 A JP434584 A JP 434584A JP 434584 A JP434584 A JP 434584A JP S60148137 A JPS60148137 A JP S60148137A
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- Japan
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- single crystal
- crystallinity
- semiconductor
- silicon film
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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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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は単結晶半導体表面の結晶性を評価する゛方法に
関するものである。
関するものである。
（従来技術とその欠点）
電子工業界、特に半導体装置製造分野においては、単結
晶半導体材料の結晶性評価を行うことが重要である。単
結晶半導体を用いて、製造されるトランジスタをはじめ
とするデバイスは、該半導体の表面層に製造されること
が多く、特に半導体の表面層の結晶性を評価することが
重要である。
晶半導体材料の結晶性評価を行うことが重要である。単
結晶半導体を用いて、製造されるトランジスタをはじめ
とするデバイスは、該半導体の表面層に製造されること
が多く、特に半導体の表面層の結晶性を評価することが
重要である。
本発明は半導体表面で反射する紫外光によシ、半導体の
表面層の結晶性評価を行おうとするものであるが、従来
、サファイア（Ａ４０ｇ）基板上に単結晶成長したシリ
コン膜の結晶性評価を行った例（Ｍ、Ｔ、Ｄｕｆｆｙｅ
ｔ ａｌ、 、 Ｊ、Ｃｒｙｓｔ、 Ｇｒｏｗｔｈ ５
８゜１０（１９８２）、）や、多結晶シリコン膜の表面
に存在する凹凸を評価した例（Ｇ ｈ Ｈａｒｂｅｋｅ
ｅｔ ａｌ、 。
表面層の結晶性評価を行おうとするものであるが、従来
、サファイア（Ａ４０ｇ）基板上に単結晶成長したシリ
コン膜の結晶性評価を行った例（Ｍ、Ｔ、Ｄｕｆｆｙｅ
ｔ ａｌ、 、 Ｊ、Ｃｒｙｓｔ、 Ｇｒｏｗｔｈ ５
８゜１０（１９８２）、）や、多結晶シリコン膜の表面
に存在する凹凸を評価した例（Ｇ ｈ Ｈａｒｂｅｋｅ
ｅｔ ａｌ、 。
ＲＣＡＲｅｖｉｅｗ ４４，１９（１９８３）、）が知
られている。しかしながら、サファイア基板上に単結晶
成長したシリコン膜を評価した例では、紫外光がシリコ
ンの表面層数万人程度しか侵入しないのにもかかわらず
、該シリコン表面から数千Ａも下に位置する下地のサフ
ァイア基板との界面に存在する微小双晶との関連を述べ
たシしておシ、真の意味で、該シリコン表面を直接評価
したものではない。
られている。しかしながら、サファイア基板上に単結晶
成長したシリコン膜を評価した例では、紫外光がシリコ
ンの表面層数万人程度しか侵入しないのにもかかわらず
、該シリコン表面から数千Ａも下に位置する下地のサフ
ァイア基板との界面に存在する微小双晶との関連を述べ
たシしておシ、真の意味で、該シリコン表面を直接評価
したものではない。
また、紫外光は波長が０．４μｍ以下と短いので被評価
物の表面に一存在する凹凸に強く依存し、結晶性評価に
用いる場合、結晶性を直接反映している寄与部分と幾何
学的な表面凹凸を反映している寄与部分を分離して考え
なければならない。しかしながら、単結晶半導体の表面
を評価する場合には、上記の二つの部分を分離して評価
することは難しい。
物の表面に一存在する凹凸に強く依存し、結晶性評価に
用いる場合、結晶性を直接反映している寄与部分と幾何
学的な表面凹凸を反映している寄与部分を分離して考え
なければならない。しかしながら、単結晶半導体の表面
を評価する場合には、上記の二つの部分を分離して評価
することは難しい。
（発明の目的）
本発明の目的は上記欠点を改善し、単結晶半導体表面の
結晶性を評価する方法を提供するものである。
結晶性を評価する方法を提供するものである。
（発明の構成）
本発明の構成は紫外光の反射量が単結晶半導体表面の結
晶性そのものよシも、表面に存在する凹凸に強く依存す
ることに着目して、一度単結晶半導体表面を鏡面加工し
、その後、結晶性、すなわち、表面層に存在している結
晶欠陥を選択的にエツチングする化学エツチング液を用
いて、欠陥起因の融像を発生させ、その凹凸量により、
評価を行うものである。
晶性そのものよシも、表面に存在する凹凸に強く依存す
ることに着目して、一度単結晶半導体表面を鏡面加工し
、その後、結晶性、すなわち、表面層に存在している結
晶欠陥を選択的にエツチングする化学エツチング液を用
いて、欠陥起因の融像を発生させ、その凹凸量により、
評価を行うものである。
（実施例）
以下、本発明について一実施例を示す図面を参照して詳
細を説明する。
細を説明する。
本実施例においては単結晶半導体としてスピネル（Ｍ２
Ｏ・ｈｔｔ ｏ ｓ ）基板上に成長した単結晶シリコ
ン膜を例にとって説明する。第１図（ａ） 、 （ｂＪ
、 （ｃ）は本発明の手順を模式的に示した図面であ
る。第１図（ａ）はスピネル基板１上に化学気相成長法
で成長させ′ｆｃ単結晶シリコン膜２の断面を示す模式
図である。該シリコン膜２の表面に成長に起因した凹凸
３が存在している。該試料を直接、紫外光反射によシ評
価しても、その表面凹凸３の効果が大きく、純粋に結晶
性のみを評価することができない。
Ｏ・ｈｔｔ ｏ ｓ ）基板上に成長した単結晶シリコ
ン膜を例にとって説明する。第１図（ａ） 、 （ｂＪ
、 （ｃ）は本発明の手順を模式的に示した図面であ
る。第１図（ａ）はスピネル基板１上に化学気相成長法
で成長させ′ｆｃ単結晶シリコン膜２の断面を示す模式
図である。該シリコン膜２の表面に成長に起因した凹凸
３が存在している。該試料を直接、紫外光反射によシ評
価しても、その表面凹凸３の効果が大きく、純粋に結晶
性のみを評価することができない。
そこで、第１図（ｂ）に示したごとく、該シリコン膜２
の表面３を、ケミカルーメカニカルポリシング技術、こ
れは定盤に試料を接着させ、他のポリシングクロスに微
小な研摩砥粒を含む研摩液を浸み込ませ、試料表面を該
クロスに接触、運動させるもの、を用い、鏡面状表面４
に仕上げた時の基板表面の模式図である。
の表面３を、ケミカルーメカニカルポリシング技術、こ
れは定盤に試料を接着させ、他のポリシングクロスに微
小な研摩砥粒を含む研摩液を浸み込ませ、試料表面を該
クロスに接触、運動させるもの、を用い、鏡面状表面４
に仕上げた時の基板表面の模式図である。
次に、レシリコン表面４を、表面層に存在している結晶
欠陥（結晶性はこの結晶欠陥の数の大小によシ評価テキ
る。）を選択的にエツチングする化学エツチング液で処
理した。該化学エツチング液は半導体材料に適当なもの
が幾種類か存在するが、また、エツチング速度も異なる
。本実施例ではシリコンに対して、比較的エツチング速
度が遅い、５ｅｃｃｏエツチング液（酸化クロムをぶつ
酸（ＨＦ）に溶解し、水で希釈したもの）を用いた。
欠陥（結晶性はこの結晶欠陥の数の大小によシ評価テキ
る。）を選択的にエツチングする化学エツチング液で処
理した。該化学エツチング液は半導体材料に適当なもの
が幾種類か存在するが、また、エツチング速度も異なる
。本実施例ではシリコンに対して、比較的エツチング速
度が遅い、５ｅｃｃｏエツチング液（酸化クロムをぶつ
酸（ＨＦ）に溶解し、水で希釈したもの）を用いた。
第１図（ｃ）は該エツチング処理で生じた欠陥起因の表
面凹凸５を有する試料に紫外光を西で、反射する光を模
式的に示した図である。６は入射紫外線。
面凹凸５を有する試料に紫外光を西で、反射する光を模
式的に示した図である。６は入射紫外線。
７は反射紫外線を示す。
次に、反射紫外光の光量測定について説明する。
第２図にＣＺ法で成長した無欠陥鏡面シリコン単結晶基
板で得られた紫外光領域での反射光量の波長依存性を示
した。紫外光領域では、シリコンは価電子帯から伝導帯
へ電子が励起され、光を強く反射するようになる。第２
図に見られる二つのピークはそれぞれのバンド間遷移に
対応するものでちる。本実施例は反射紫外光のうち、λ
１で示した波長０．３９μｍの光を基準とし、λ、で示
した波長０２７５μｍの光を評価光として、それぞれの
波長での反射率Ｒ，，Ｒ，の差（Ｒ２−Ｒ１）全反射光
量として定義し、そのＲ２−Ｒ，の量の試料依存性よシ
結晶注を評価した。なお、谷々の反射率は通常の反射型
分光計を用いて測定した。
板で得られた紫外光領域での反射光量の波長依存性を示
した。紫外光領域では、シリコンは価電子帯から伝導帯
へ電子が励起され、光を強く反射するようになる。第２
図に見られる二つのピークはそれぞれのバンド間遷移に
対応するものでちる。本実施例は反射紫外光のうち、λ
１で示した波長０．３９μｍの光を基準とし、λ、で示
した波長０２７５μｍの光を評価光として、それぞれの
波長での反射率Ｒ，，Ｒ，の差（Ｒ２−Ｒ１）全反射光
量として定義し、そのＲ２−Ｒ，の量の試料依存性よシ
結晶注を評価した。なお、谷々の反射率は通常の反射型
分光計を用いて測定した。
第３図は検量線作成用試料における、紫外光反射光量と
欠陥密度との関係を示す険量線である。
欠陥密度との関係を示す険量線である。
検量線作成用試料において、光学嗣倣鋭、走亘型電子顕
−倣鏡を用いて、エツチングで生じた欠陥起因の融像の
密度をあらかじめ数え、その反射光量の対応をめて、こ
のような検量線を作成した。
−倣鏡を用いて、エツチングで生じた欠陥起因の融像の
密度をあらかじめ数え、その反射光量の対応をめて、こ
のような検量線を作成した。
一度作成した検量線を用いれば、１０５〜１０’ ／
ｃｒＩという欠陥密度は再度、数える必要がなく、非常
に省力的である。ここで見られる結晶欠陥は転位対、転
位ループ、積層欠陥であることが判明し、結晶性の優劣
を良く反映しているものでちる。
ｃｒＩという欠陥密度は再度、数える必要がなく、非常
に省力的である。ここで見られる結晶欠陥は転位対、転
位ループ、積層欠陥であることが判明し、結晶性の優劣
を良く反映しているものでちる。
第３図に矢印で示したように無欠陥のシリコン結晶での
反射光量は２５．８±０．４チ程度で、欠陥密度１０’
／ｄ程度の試料の反射光量は２３．５チ程度で、その差
は小さく、本方法は比較的、欠陥密度の大きい、試料の
評価に有効である。
反射光量は２５．８±０．４チ程度で、欠陥密度１０’
／ｄ程度の試料の反射光量は２３．５チ程度で、その差
は小さく、本方法は比較的、欠陥密度の大きい、試料の
評価に有効である。
本実施例では単結晶半導体としてシリコンを用いて説明
したが、ＧａＡｓｔ’はじめとする化合物半導体につい
ても同様な結果が得られ、有効である。
したが、ＧａＡｓｔ’はじめとする化合物半導体につい
ても同様な結果が得られ、有効である。
また、反射紫外光の光量として、特定な二波長の反射率
の差で代表したが、本発明はこの方法に限定されず、他
の定量的方法例えば特定波長の反射率だけを目安とする
ような方法でもよい。
の差で代表したが、本発明はこの方法に限定されず、他
の定量的方法例えば特定波長の反射率だけを目安とする
ような方法でもよい。
以上、述べたようＫ、本発明は単結晶半導体表面に存在
する結晶欠陥を評価する方法を提供するもので、あらか
じめ該半導体表面に存在する凹凸を取シのぞき、しかる
のち、欠陥起因の融像を工、チングで生じさせ、表面凹
凸に強く依存する紫外光の反射光量を測定することによ
シ、高密度の欠陥数を毎回数えることなく、省力的で定
量的に表面層の結晶性評価を行わしめるものである。そ
の電子工業、特に半導体デバイス分野における効果は多
大なものと期待される。
する結晶欠陥を評価する方法を提供するもので、あらか
じめ該半導体表面に存在する凹凸を取シのぞき、しかる
のち、欠陥起因の融像を工、チングで生じさせ、表面凹
凸に強く依存する紫外光の反射光量を測定することによ
シ、高密度の欠陥数を毎回数えることなく、省力的で定
量的に表面層の結晶性評価を行わしめるものである。そ
の電子工業、特に半導体デバイス分野における効果は多
大なものと期待される。
第１図Ｃ＆） 、 （ｂ） 、 （ｅ）は本発明の手順
を模式的に示した概略断面図。第２図は実施例における
紫外光量測定を説明する図。第３図は実施例で用いた検
量線の図。 図中の番号は以下のものを示す。 １・・・スピネル基板。 ２・・・シリコン膜。 ３・・・表面凹凸。 ４・・・鏡面表面。 ５・・・表面の融像。 ６・・・入射紫外光。 ７・・・反射紫外光。
を模式的に示した概略断面図。第２図は実施例における
紫外光量測定を説明する図。第３図は実施例で用いた検
量線の図。 図中の番号は以下のものを示す。 １・・・スピネル基板。 ２・・・シリコン膜。 ３・・・表面凹凸。 ４・・・鏡面表面。 ５・・・表面の融像。 ６・・・入射紫外光。 ７・・・反射紫外光。
Claims (1)
- 単結晶半導体表面の結晶性を評価する方法において、該
半導体表面を鏡面加工し、次いで、化学エツチング液を
用い、該半導体表面上に存在する結晶欠陥を選択的にエ
ツチングして、該半導体表面に欠陥に起因する凹凸を生
じさせ、次いで、紫外光を該半導体表面に照射し、その
反射光の光量を測定し、あらかじめ欠陥密度と反射光量
との相関をめておいた検量線から該単結晶半導体表面の
欠陥密度をめることを特徴とする結晶性評価法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP434584A JPS60148137A (ja) | 1984-01-13 | 1984-01-13 | 単結晶半導体表面の結晶性評価法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP434584A JPS60148137A (ja) | 1984-01-13 | 1984-01-13 | 単結晶半導体表面の結晶性評価法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60148137A true JPS60148137A (ja) | 1985-08-05 |
Family
ID=11581833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP434584A Pending JPS60148137A (ja) | 1984-01-13 | 1984-01-13 | 単結晶半導体表面の結晶性評価法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60148137A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5943549A (en) * | 1996-12-27 | 1999-08-24 | Komatsu Electronics Metals Co., Ltd. | Method of evaluating silicon wafers |
| KR100478200B1 (ko) * | 2001-12-11 | 2005-03-23 | 동부아남반도체 주식회사 | 피크 타입의 결함표준시료 |
| JP2008162312A (ja) * | 2006-12-27 | 2008-07-17 | Mazda Motor Corp | 車両のスライドドア構造 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49105448A (ja) * | 1973-02-07 | 1974-10-05 | ||
| JPS5391660A (en) * | 1977-01-24 | 1978-08-11 | Hitachi Ltd | Evaluating method for the semiconductor wafer for processing distortion lay er |
| JPS567486A (en) * | 1979-06-29 | 1981-01-26 | Sanyo Electric Co Ltd | Method of discriminating gap single crystal wafer |
| JPS5683044A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Wafer inspection device |
| JPS57206045A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-17 | Fujitsu Ltd | Method for checking silicon wafer |
-
1984
- 1984-01-13 JP JP434584A patent/JPS60148137A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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| JP2008162312A (ja) * | 2006-12-27 | 2008-07-17 | Mazda Motor Corp | 車両のスライドドア構造 |
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