JPS60224239A - 薄膜の欠陥検出方法 - Google Patents
薄膜の欠陥検出方法Info
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- JPS60224239A JPS60224239A JP7946684A JP7946684A JPS60224239A JP S60224239 A JPS60224239 A JP S60224239A JP 7946684 A JP7946684 A JP 7946684A JP 7946684 A JP7946684 A JP 7946684A JP S60224239 A JPS60224239 A JP S60224239A
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- defects
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Formation Of Insulating Films (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】
＋１１発明の技術分野
本発明はシリコン基板上に形成された絶縁薄膜の欠陥検
出方法、詳しくは薄膜形成後にＨＬｏ＋ ０２の低分圧
下で熱処理を行い薄膜に存在する欠陥を顕在化させる方
法に関する。
出方法、詳しくは薄膜形成後にＨＬｏ＋ ０２の低分圧
下で熱処理を行い薄膜に存在する欠陥を顕在化させる方
法に関する。
（２）技術の背景
半導体装置の製造工程において、シリコン基板上に二酸
化シリコン（５ｉ０２）の薄膜を形成することが行われ
る。ＳｉＯ；＋膜の形成にはシリコン基板が配置された
１０００℃程度の温度の炉中に乾酸素（ｄｒｙ ｏｘｙ
ｇｅｎ）を供給し、Ｓｉ＋ ０２ →５ｉ０２なる反応
を起させ、または同じ炉中に水蒸気を送りＳｔ＋ ２Ｈ
ｉＱ→ＳｉＯ＋ ＋ ２Ｈ２で示される反応を発生させ
て、５ｔＯ２の膜を形成する。
化シリコン（５ｉ０２）の薄膜を形成することが行われ
る。ＳｉＯ；＋膜の形成にはシリコン基板が配置された
１０００℃程度の温度の炉中に乾酸素（ｄｒｙ ｏｘｙ
ｇｅｎ）を供給し、Ｓｉ＋ ０２ →５ｉ０２なる反応
を起させ、または同じ炉中に水蒸気を送りＳｔ＋ ２Ｈ
ｉＱ→ＳｉＯ＋ ＋ ２Ｈ２で示される反応を発生させ
て、５ｔＯ２の膜を形成する。
（３）従来技術と問題点
集積回路の集積度を高める目的で、最近は各素子を小に
形成するだけでな（ＳｉＯ＋膜も薄く形成される傾向に
ある。従来は１００００００Ａ程厚であった５ｉＯｚ
Ｗ４は３００Ａ程度に形成されるようになり、近い将来
それは１００Ａ程度にまで薄くされるであろうと予測さ
れている。
形成するだけでな（ＳｉＯ＋膜も薄く形成される傾向に
ある。従来は１００００００Ａ程厚であった５ｉＯｚ
Ｗ４は３００Ａ程度に形成されるようになり、近い将来
それは１００Ａ程度にまで薄くされるであろうと予測さ
れている。
このような５ｉ０２薄膜についてはその耐圧性が重要で
あるが、耐圧劣化の主な原因は薄膜に存在する欠陥であ
る。良質な耐圧性のよい５ｉ０２膜を作るについて、５
ｉ０２の薄膜に欠陥が存在するか否かを検出するために
第１図の断面図に示される方式が用いられる。第１図に
おいて、１はシリコン基板、２はその上に形成された５
ｔ（ｌｚ膜を示し、このＳｉＯ＋膜２に欠陥があるか否
かを検査するにはその上にアルミニウム（＾ｌ）電極３
を形成し、シリコン基板１と＾β電極３を電流計４、電
圧源５を介して接続する。５ｉ０２膜２に欠陥があれば
その部分での耐圧が低いから、電流計４の読みを見てい
ると欠陥の有無が検知される。しかしかかる検出方法は
ＡＪ電極の形成およびそれとシリコン基板との接続に時
間を要するので、目視によって欠陥の有無が容易に検出
される方法が要望されている。
あるが、耐圧劣化の主な原因は薄膜に存在する欠陥であ
る。良質な耐圧性のよい５ｉ０２膜を作るについて、５
ｉ０２の薄膜に欠陥が存在するか否かを検出するために
第１図の断面図に示される方式が用いられる。第１図に
おいて、１はシリコン基板、２はその上に形成された５
ｔ（ｌｚ膜を示し、このＳｉＯ＋膜２に欠陥があるか否
かを検査するにはその上にアルミニウム（＾ｌ）電極３
を形成し、シリコン基板１と＾β電極３を電流計４、電
圧源５を介して接続する。５ｉ０２膜２に欠陥があれば
その部分での耐圧が低いから、電流計４の読みを見てい
ると欠陥の有無が検知される。しかしかかる検出方法は
ＡＪ電極の形成およびそれとシリコン基板との接続に時
間を要するので、目視によって欠陥の有無が容易に検出
される方法が要望されている。
なお前記した欠陥は、フォトプロセスや洗浄工程で導入
された微細なゴミや金属粒子、金属イオンなどによるも
のであることが多い。そこで半導体装置の製造工程にお
いては定期にシリコン基板上の薄膜について欠陥の有無
を検査し、欠陥があればその原因を探求して適切な処理
をとることができるよう欠陥の容易な検出方法が要望さ
れている。
された微細なゴミや金属粒子、金属イオンなどによるも
のであることが多い。そこで半導体装置の製造工程にお
いては定期にシリコン基板上の薄膜について欠陥の有無
を検査し、欠陥があればその原因を探求して適切な処理
をとることができるよう欠陥の容易な検出方法が要望さ
れている。
（４）発明の目的
本発明は上記従来の問題に鑑み、シリコン基板上に形成
された絶縁膜に欠陥が存在するか否かを、顕微鏡を用い
る目視により容易に検出することを可能ならしめる欠陥
検出方法を提供することを目的とする。
された絶縁膜に欠陥が存在するか否かを、顕微鏡を用い
る目視により容易に検出することを可能ならしめる欠陥
検出方法を提供することを目的とする。
（６）発明の構成
そしてこの目的は本発明によれば、シリコン基板上に絶
縁膜を形成した後に新たに該絶縁膜が成長しない程度の
酸素分圧または水蒸気圧を有するガス中または真空中で
６５０〜１２５０℃の温度で熱処理を行い前記膜に存在
した欠陥を顕在化することを特徴とする薄膜の欠陥検出
方法を提供することによって達成される。
縁膜を形成した後に新たに該絶縁膜が成長しない程度の
酸素分圧または水蒸気圧を有するガス中または真空中で
６５０〜１２５０℃の温度で熱処理を行い前記膜に存在
した欠陥を顕在化することを特徴とする薄膜の欠陥検出
方法を提供することによって達成される。
（６）発明の実施例
以下本発明実施例を図面によって詳説する。
第２図Ｔａ）を参照すると、シリコン基板１１上に前記
した方法（Ｓｉ＋ ０２ →ＳｉＯ２またはＳｉ＋２Ｈ
ｚＯ−＋５ｉ０２＋２Ｈ２）のいずれかで５ｉ０２膜１
２が形成され、そしてこの５ｉ０２膜１２に欠陥１３が
形成されている。かかる欠陥は通常の光学的手段では、
効率良く検出することが出来ないものが多く、たとえ出
来るものでも効率良く検出することは困難である。本発
明の方法においてはＨｚＯまたは０２の低分圧下で、す
なわち、ＨｚＯまたは０２のほとんど存在しないアルゴ
ン（Ａｒ）雰囲気中で９００℃〜１２００℃の温度の下
で熱処理（アニール）を行う。
した方法（Ｓｉ＋ ０２ →ＳｉＯ２またはＳｉ＋２Ｈ
ｚＯ−＋５ｉ０２＋２Ｈ２）のいずれかで５ｉ０２膜１
２が形成され、そしてこの５ｉ０２膜１２に欠陥１３が
形成されている。かかる欠陥は通常の光学的手段では、
効率良く検出することが出来ないものが多く、たとえ出
来るものでも効率良く検出することは困難である。本発
明の方法においてはＨｚＯまたは０２の低分圧下で、す
なわち、ＨｚＯまたは０２のほとんど存在しないアルゴ
ン（Ａｒ）雰囲気中で９００℃〜１２００℃の温度の下
で熱処理（アニール）を行う。
この時、シリコン基板１１とＳｉＯ＋膜１２の界面では
、新たな５ｉ０２膜の成長がほとんどないため、Ｓｉ＋
５ｊ０２＋ｆ２ ＳｉＯ、、、、、■の反応が生じて
いるが、ＳｉＯ＋膜に欠陥がない場合、■は平衡状態を
保ち、膜厚等に変化は見られない。しかるに、５ｉ０２
膜にピンホールや金属イオンの局在等の欠陥が存在する
場合、欠陥が界面から５ｉｏ２８％表面へのショートパ
スとして働き、蒸気圧の高いＳｉＯは雰囲気中へ拡散し
ていく。すると、反応■の平衡は、右方向にずれ、その
結果、欠陥周辺のシリコンおよび５ｉ０２が反応・消費
され、第２図山）の断面図に示されるようなエッチピッ
ト１４が形成される。
、新たな５ｉ０２膜の成長がほとんどないため、Ｓｉ＋
５ｊ０２＋ｆ２ ＳｉＯ、、、、、■の反応が生じて
いるが、ＳｉＯ＋膜に欠陥がない場合、■は平衡状態を
保ち、膜厚等に変化は見られない。しかるに、５ｉ０２
膜にピンホールや金属イオンの局在等の欠陥が存在する
場合、欠陥が界面から５ｉｏ２８％表面へのショートパ
スとして働き、蒸気圧の高いＳｉＯは雰囲気中へ拡散し
ていく。すると、反応■の平衡は、右方向にずれ、その
結果、欠陥周辺のシリコンおよび５ｉ０２が反応・消費
され、第２図山）の断面図に示されるようなエッチピッ
ト１４が形成される。
この反応による５ｔＯｚの消費で、前述のショートパス
は、更に拡大されるため、熱処理時間が長い程エッチピ
ントの径は大きくなり、ついには顕微鏡観察が可能な大
きさになる。
は、更に拡大されるため、熱処理時間が長い程エッチピ
ントの径は大きくなり、ついには顕微鏡観察が可能な大
きさになる。
本発明によるＳｉＯ＋薄膜の欠陥検出の具体例は次の表
に示される如きものであった。
に示される如きものであった。
前処理 酸化方法 計アニール ビット密度有 乾酸素
１０５０℃ １５０個／ｃ１１１２（９５０℃）（３
０分） 無 乾酸素 １０５０″ｃ ｏ〜数個／ｃｍ２（９５０
℃）（３０分） 有 乾酸素（Ｈ（ｆ混、υ １０５０℃ ０個／ｃ−２
（９５０℃）（３０分） 最初の例をみると、前処理におけるなんらかの原因で欠
陥が形成されていて、それが本発明方法で容易に単位面
積当り１５０個あったことが検出され、前処理が不良で
あったことを示す。
１０５０℃ １５０個／ｃ１１１２（９５０℃）（３
０分） 無 乾酸素 １０５０″ｃ ｏ〜数個／ｃｍ２（９５０
℃）（３０分） 有 乾酸素（Ｈ（ｆ混、υ １０５０℃ ０個／ｃ−２
（９５０℃）（３０分） 最初の例をみると、前処理におけるなんらかの原因で欠
陥が形成されていて、それが本発明方法で容易に単位面
積当り１５０個あったことが検出され、前処理が不良で
あったことを示す。
次の前処理無しの例は、ピントが数個しか検出されてい
ないから、それは前処理以外のなんらかのものによる欠
陥であることを示す。
ないから、それは前処理以外のなんらかのものによる欠
陥であることを示す。
最後の例は、前処理を行ったにもかかわらず、ピッ１が
検出されなかったことから、酸化雰囲気中に混入したＨ
αにより欠陥形成が妨げられたことが推定出来る。
検出されなかったことから、酸化雰囲気中に混入したＨ
αにより欠陥形成が妨げられたことが推定出来る。
前記したＨｌＯまたは０２の低分圧について説明する。
第３図はＨｌＯによるシリコンの酸化について圧力と温
度との関係を示す線図で、例えば９００℃においては圧
力が１０−” Ｔｏｒｒ以下であれば前記したＳｔと５
ｉ０２のエツチングが発生することを示す（Ｐｈｙｓ、
５ｔａｔ、 Ｓｏｌ、（ａ）１７．１０４ （１９７
３） ） 、図において、Ａは酸化膜領域（Ｏｘｉｄｉ
ｚｅｄ ５ｕｒｆａｃｅ Ｒｅ−ｇｉｏｎ） 、Ｂはき
れいな表面領域（Ｃ１ｅａｎ ＳｕｒｆａｃｅＲｅｇｉ
ｏｎ） 、破線Ｃは５ｉ＋ ５ｉ０２上のＳｉＯの蒸気
圧、破線りはＳｔの蒸気圧を示す。
度との関係を示す線図で、例えば９００℃においては圧
力が１０−” Ｔｏｒｒ以下であれば前記したＳｔと５
ｉ０２のエツチングが発生することを示す（Ｐｈｙｓ、
５ｔａｔ、 Ｓｏｌ、（ａ）１７．１０４ （１９７
３） ） 、図において、Ａは酸化膜領域（Ｏｘｉｄｉ
ｚｅｄ ５ｕｒｆａｃｅ Ｒｅ−ｇｉｏｎ） 、Ｂはき
れいな表面領域（Ｃ１ｅａｎ ＳｕｒｆａｃｅＲｅｇｉ
ｏｎ） 、破線Ｃは５ｉ＋ ５ｉ０２上のＳｉＯの蒸気
圧、破線りはＳｔの蒸気圧を示す。
また第４図では、例えば９００℃でのシリコン酸化にお
いて、圧力が１０−” ｍｍＨｇ、以上あれば前記した
エツチングが発生することを示す（ＪＡＰ Ｖｏｌ。
いて、圧力が１０−” ｍｍＨｇ、以上あれば前記した
エツチングが発生することを示す（ＪＡＰ Ｖｏｌ。
３３＋２０８９＋１９６２＋ ０ｘｉｄａｔｉｏｎ ａ
ｎｄ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓ・１−１ｉｃｏｎ
、 ｐ、 ２０９１） ６なお図において、Ａ、Ｂ、Ｃ
。
ｎｄ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓ・１−１ｉｃｏｎ
、 ｐ、 ２０９１） ６なお図において、Ａ、Ｂ、Ｃ
。
Ｄは第３図の場合と同じ意味を表す。
そして本発明の方法においては、ＨｚＯ，０２の上記の
如き低分圧状態を作り出すために不活性ガス雰囲気でア
ニールを行うものである。
如き低分圧状態を作り出すために不活性ガス雰囲気でア
ニールを行うものである。
上記した如く本発明の方法によれば、顕微鏡で５ｉ０２
膜の欠陥を検出できるだけでなく、欠陥の原因の所在に
ついての手がかりが与えられる。なお欠陥顕在化のため
のアニールに用いるガスは計に限定されるものではなく
、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ
）、ラドン（Ｒｎ）、クリプトン（Ｋｒ）も用いうるし
、または真空中アニールであってもよい。
膜の欠陥を検出できるだけでなく、欠陥の原因の所在に
ついての手がかりが与えられる。なお欠陥顕在化のため
のアニールに用いるガスは計に限定されるものではなく
、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ
）、ラドン（Ｒｎ）、クリプトン（Ｋｒ）も用いうるし
、または真空中アニールであってもよい。
なお上記は５ｉＯｚ膜を例に説明したが、本発明の適用
範囲はその場合に限定されるものでな（、シリコン窒化
膜（Ｓｉ３Ｎ１膜）の場合にも及ぶものである。
範囲はその場合に限定されるものでな（、シリコン窒化
膜（Ｓｉ３Ｎ１膜）の場合にも及ぶものである。
（７）発明の効果
以上詳細に説明した如く本発明の方法によれば、シリコ
ン基板上に形成された５ｉ０２または５ｉ３Ｎｑ薄膜に
存在する欠陥が、アルゴンアニールによって顕在化し、
顕微鏡による目視で検出可能となり、半導体装置の製造
工程の管理にきわめて有効である。
ン基板上に形成された５ｉ０２または５ｉ３Ｎｑ薄膜に
存在する欠陥が、アルゴンアニールによって顕在化し、
顕微鏡による目視で検出可能となり、半導体装置の製造
工程の管理にきわめて有効である。
第１図は従来の５１０２Ｍの欠陥検出方法を示す図、第
２図は本発明の実施例の断面図、第３図と第４図はシリ
コン酸化における温度と圧力の関係を示す線図である。 １１− シリコン基板、１２−５ｉ０２膜、１３−欠陥
、１４−ビット 第１図 第２図 ３
２図は本発明の実施例の断面図、第３図と第４図はシリ
コン酸化における温度と圧力の関係を示す線図である。 １１− シリコン基板、１２−５ｉ０２膜、１３−欠陥
、１４−ビット 第１図 第２図 ３
Claims (1)
- シリコン基板上に絶縁膜を形成した後に新たに該絶縁膜
が成長しない程度の酸素分圧または水蒸気圧を有するガ
ス中または真空中で６５０〜１２５０℃の温度で熱処理
を行い前記膜に存在した欠陥を顕在化することを特徴と
する薄膜の欠陥検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7946684A JPS60224239A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 薄膜の欠陥検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7946684A JPS60224239A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 薄膜の欠陥検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60224239A true JPS60224239A (ja) | 1985-11-08 |
| JPH0342501B2 JPH0342501B2 (ja) | 1991-06-27 |
Family
ID=13690657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7946684A Granted JPS60224239A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 薄膜の欠陥検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60224239A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4980639A (en) * | 1985-03-11 | 1990-12-25 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation | Method and apparatus for testing integrated electronic device |
| JP2006203089A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンウェーハの評価方法 |
| JP2012222109A (ja) * | 2011-04-07 | 2012-11-12 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶ウェーハの評価方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5618437A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-21 | Fujitsu Ltd | Inspection method for semiconductor crystal |
| JPS5772340A (en) * | 1980-10-23 | 1982-05-06 | Toshiba Corp | Quality evaluating method for single crystal silicon wafer |
| JPS6017926A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-29 | Matsushita Electronics Corp | サフアイアの結晶欠陥検出方法 |
-
1984
- 1984-04-20 JP JP7946684A patent/JPS60224239A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5618437A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-21 | Fujitsu Ltd | Inspection method for semiconductor crystal |
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| JPS6017926A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-29 | Matsushita Electronics Corp | サフアイアの結晶欠陥検出方法 |
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| US4980639A (en) * | 1985-03-11 | 1990-12-25 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation | Method and apparatus for testing integrated electronic device |
| JP2006203089A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンウェーハの評価方法 |
| JP2012222109A (ja) * | 2011-04-07 | 2012-11-12 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶ウェーハの評価方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0342501B2 (ja) | 1991-06-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |