JPS63157434A - Ｐ型シリコン結晶の不純物濃度の測定方法 - Google Patents
Ｐ型シリコン結晶の不純物濃度の測定方法Info
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- JPS63157434A JPS63157434A JP30445686A JP30445686A JPS63157434A JP S63157434 A JPS63157434 A JP S63157434A JP 30445686 A JP30445686 A JP 30445686A JP 30445686 A JP30445686 A JP 30445686A JP S63157434 A JPS63157434 A JP S63157434A
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Landscapes
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- 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】
〔概要）
本発明は高ドープＰ型シリコン結晶中の不純物濃度を測
定する方法において、 高ドープＰ型シリコン結晶を２００℃以下の水素プラズ
マ中で処理後、赤外スペクトルの全反射吸収法で測定を
行なうことにより、 従来に比し、高感度で、かつ、簡便に前記不純物濃度を
測定できるようにしたものである。
定する方法において、 高ドープＰ型シリコン結晶を２００℃以下の水素プラズ
マ中で処理後、赤外スペクトルの全反射吸収法で測定を
行なうことにより、 従来に比し、高感度で、かつ、簡便に前記不純物濃度を
測定できるようにしたものである。
本発明はＰ型シリコン結品の不純物濃度の測定方法に係
り、特に高ドープＰ型シリコン結晶中の不純物濃度を測
定する方法に関する。
り、特に高ドープＰ型シリコン結晶中の不純物濃度を測
定する方法に関する。
ＣＺ （Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ ：引上）法１ｃＪ：
すｔｆｊ造すしたシリコン結晶はＶＬＳ ｔの基板とし
て広く用いられており、轟純度として知られている。
すｔｆｊ造すしたシリコン結晶はＶＬＳ ｔの基板とし
て広く用いられており、轟純度として知られている。
しかし、上記のＣＺ法によるシリコン結晶中には、実際
にはＩ）Ｉ）ルベルの酸素・炭素不純物などが含まれて
いる。この不純物のうち、濃度が最も高い酸素は熱処理
によって析出し、それに伴って結晶欠陥の発生が起り、
品質特性に悪影響を与えるので、不純物濃度に応じて製
造プロセス条件を変える必要があり、このことから不純
物濃度（含有量）を把握することが重要となる。
にはＩ）Ｉ）ルベルの酸素・炭素不純物などが含まれて
いる。この不純物のうち、濃度が最も高い酸素は熱処理
によって析出し、それに伴って結晶欠陥の発生が起り、
品質特性に悪影響を与えるので、不純物濃度に応じて製
造プロセス条件を変える必要があり、このことから不純
物濃度（含有量）を把握することが重要となる。
従来、シリコン結晶の不純物濃１σの測定方法には、シ
リコン結晶の格子位置又は格子間位置にある不純物が特
有の波長の吸収を起こすことを利用した赤外吸収法（Ｉ
Ｒ法）や、あるいは８１ＭＳ法、放射化分析法などが知
られている。
リコン結晶の格子位置又は格子間位置にある不純物が特
有の波長の吸収を起こすことを利用した赤外吸収法（Ｉ
Ｒ法）や、あるいは８１ＭＳ法、放射化分析法などが知
られている。
このうち、ＩＲ法は伯の方法に比べ、装置が安価で、測
定法が簡便であり、その上非破壊測定なので、従来より
一般に広く用いられている。
定法が簡便であり、その上非破壊測定なので、従来より
一般に広く用いられている。
しかしながら、従来のＩＲ法による測定では、半導体結
晶中のドーパント濃度が高くなると、フリーキャリアに
よる吸収が大となり、赤外線が透過せず、測定不可能で
あった。Ａｓ丁Ｍ（Ａｍｅｒｉｃａｎ ５ｏｃｉｅｔｙ
ｆｏｒ Ｔｅ５ｔｉｎｏ ａｎｄＭａｔｅｒｉａｌ
ｓ）によると、このフリーキャリア濃度は５ Ｘ １０
１−−３以下とされている。
晶中のドーパント濃度が高くなると、フリーキャリアに
よる吸収が大となり、赤外線が透過せず、測定不可能で
あった。Ａｓ丁Ｍ（Ａｍｅｒｉｃａｎ ５ｏｃｉｅｔｙ
ｆｏｒ Ｔｅ５ｔｉｎｏ ａｎｄＭａｔｅｒｉａｌ
ｓ）によると、このフリーキャリア濃度は５ Ｘ １０
１−−３以下とされている。
従って、上記のフリーキャリア濃度以上の高ドープＰ型
シリコン結品のＩＲ法による不純物濃度の測定はそのま
まではできない。しかし、Ｐ型シリコン結晶を２００℃
以下の水素プラズマ中で熱処理すると、活性化された水
素イオンがドーパントを不活性化し、フリーキャリア濃
度が減少することが報告されている（例えば、Ｊ、
１． Ｐａｎｋｏｖｅ他：“）（ｙｄｒｏｇｅｎ １ｏ
ｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｎｅａｒ ｂｏｒｏｎ １ｎｓ
ｉｌｉｃｏｎ”、 ＡＤｐＩｉｅｄ ｐｙｓｉｃｓ
ＬｅｔｔｅｒＳ ４６巻。
シリコン結品のＩＲ法による不純物濃度の測定はそのま
まではできない。しかし、Ｐ型シリコン結晶を２００℃
以下の水素プラズマ中で熱処理すると、活性化された水
素イオンがドーパントを不活性化し、フリーキャリア濃
度が減少することが報告されている（例えば、Ｊ、
１． Ｐａｎｋｏｖｅ他：“）（ｙｄｒｏｇｅｎ １ｏ
ｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｎｅａｒ ｂｏｒｏｎ １ｎｓ
ｉｌｉｃｏｎ”、 ＡＤｐＩｉｅｄ ｐｙｓｉｃｓ
ＬｅｔｔｅｒＳ ４６巻。
４２１頁、 １９８５）。
そこで、高ドープＰ型シリコン結晶を２００”Ｃ以下の
水素プラズマ中で処理後、ＩＲ法により不純物濃度の測
定が行える。しかし、上記のフリーキャリア濃度の減少
効果は、活性化された水素イオンが結晶内部まで十分に
拡散しないため、結晶表面近傍にしか現われない。
水素プラズマ中で処理後、ＩＲ法により不純物濃度の測
定が行える。しかし、上記のフリーキャリア濃度の減少
効果は、活性化された水素イオンが結晶内部まで十分に
拡散しないため、結晶表面近傍にしか現われない。
従って、高ドープＰ型シリコン結品をＩＲ法で測定する
ためには、試料は１００μ−以下と極めて薄クシなけれ
ばならない。しかし、試料を薄くすると今度は不純物の
定量感度が低下し、好ましくない。
ためには、試料は１００μ−以下と極めて薄クシなけれ
ばならない。しかし、試料を薄くすると今度は不純物の
定量感度が低下し、好ましくない。
本発明は上記の点を解決すべく創作されたもので、高感
度で上記の不純物濃度を測定することができるＰ型シリ
コン結晶の不純物ｍ１度の測定方法を提供することを目
的とする。
度で上記の不純物濃度を測定することができるＰ型シリ
コン結晶の不純物ｍ１度の測定方法を提供することを目
的とする。
本発明の高ドープＰ型シリコン結晶の不純物濃度の測定
方法は、高ドープＰ型シリコン結晶を２００℃以下で水
素プラズマ処理又は水素イオン注入処理を行なってなる
Ｐ型シリコン結晶に対し赤外スペクトルの全反射吸収法
を適用して高ドープＰ型シリコン結晶中の不純物濃度を
測定するようにしたものである。
方法は、高ドープＰ型シリコン結晶を２００℃以下で水
素プラズマ処理又は水素イオン注入処理を行なってなる
Ｐ型シリコン結晶に対し赤外スペクトルの全反射吸収法
を適用して高ドープＰ型シリコン結晶中の不純物濃度を
測定するようにしたものである。
（作用〕
高ドープＰ型シリコン結晶を２００℃以下で水素プラズ
マ処理又は水素イオン注入処理を行なうと、Ｐ型シリコ
ン結晶表面にフリーキャリアａ度の低い、すなわち高抵
抗の領域が形成される。
マ処理又は水素イオン注入処理を行なうと、Ｐ型シリコ
ン結晶表面にフリーキャリアａ度の低い、すなわち高抵
抗の領域が形成される。
処理後のＰ型シリコン結晶をシリコンより屈折率が大き
い高屈折率媒質結晶の上下両面に密着させ、入射赤外光
を高屈折率媒質結晶とＰ型シリコン結晶との界面で全反
射させつつ、高屈折率媒質結晶を進ませ、これより取り
出された赤外光の強度を測定する。
い高屈折率媒質結晶の上下両面に密着させ、入射赤外光
を高屈折率媒質結晶とＰ型シリコン結晶との界面で全反
射させつつ、高屈折率媒質結晶を進ませ、これより取り
出された赤外光の強度を測定する。
この全反射吸収法（Ａ Ｉｔｅｎｕａｔｅｄ Ｔｏｔａ
ｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ： ＡＴＲ法）により測定さ
れる赤外光は、Ｐ型シリコン結晶中の不純物濃度が大で
あるほど吸収されて強度が小となる。
ｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ： ＡＴＲ法）により測定さ
れる赤外光は、Ｐ型シリコン結晶中の不純物濃度が大で
あるほど吸収されて強度が小となる。
（実施例〕
第１図は本発明方法の一実施例を示す。同図中、２は被
測定Ｐ型シリコン結晶で、第２図に示す方法により製造
される。すなわち、第２図中、１は高ドープＰ型シリコ
ン結晶で、例えばその平均抵抗率ρが約０．０１０・α
である。この高ドープＰ型シリコン結晶１はＨ２プラズ
マ中で、２００℃以下、例えば１８０℃の温度で数千時
間処理を行なう。
測定Ｐ型シリコン結晶で、第２図に示す方法により製造
される。すなわち、第２図中、１は高ドープＰ型シリコ
ン結晶で、例えばその平均抵抗率ρが約０．０１０・α
である。この高ドープＰ型シリコン結晶１はＨ２プラズ
マ中で、２００℃以下、例えば１８０℃の温度で数千時
間処理を行なう。
この結果、第２図に斜線を付して示す如く、その表面近
傍（〜数十μｍ）にフリーキャリア濃度の低い領域３ａ
、３ｂが夫々形成されたＰ型シリコン結晶２が得られる
。
傍（〜数十μｍ）にフリーキャリア濃度の低い領域３ａ
、３ｂが夫々形成されたＰ型シリコン結晶２が得られる
。
このＰ型シリコン結晶２を第１図に示す如く、シリコン
の屈折率３．４よりも高い屈折率４．０をもつゲルマニ
ウム（Ｇｅ）の結晶で、断面が台形状に形成されてなる
高屈折率媒質結晶４の上面と下面に夫々密着させる。
の屈折率３．４よりも高い屈折率４．０をもつゲルマニ
ウム（Ｇｅ）の結晶で、断面が台形状に形成されてなる
高屈折率媒質結晶４の上面と下面に夫々密着させる。
次に、光源５から放射された赤外光を、高屈折率媒質結
晶４を通してＰ型シリコン結晶２に臨界角５９゛より大
なる入射角θで入射する。すると、赤外光は第１図に６
で示す如く、上下２つのＰ型シリコン結晶２と高屈折率
媒質結晶４との界面で順次全反射しながら高屈折率媒質
結晶４内を伝搬して行き、最後に高屈折率媒質結晶４の
外部へ取り出されて光検出器７に入射される。
晶４を通してＰ型シリコン結晶２に臨界角５９゛より大
なる入射角θで入射する。すると、赤外光は第１図に６
で示す如く、上下２つのＰ型シリコン結晶２と高屈折率
媒質結晶４との界面で順次全反射しながら高屈折率媒質
結晶４内を伝搬して行き、最後に高屈折率媒質結晶４の
外部へ取り出されて光検出器７に入射される。
ここで、赤外光が全反射する毎に、Ｐ型シリコン結晶２
中の不純物による吸収を受けるので、光検出器７により
測定される光強度はＰ型シリコン結晶２中の不純物濃度
が大なるほど小となる。このようなＡＴＲ法により、Ｐ
型シリコン粘晶２、実質的にはＰ型シリコン結晶１中の
酸素濃度（吸収波長λユ９μｌ）が高感度に測定できた
。ＡＴＲ法では、ＩＲ法に比べ光路長が長くとれるため
に、有効である。
中の不純物による吸収を受けるので、光検出器７により
測定される光強度はＰ型シリコン結晶２中の不純物濃度
が大なるほど小となる。このようなＡＴＲ法により、Ｐ
型シリコン粘晶２、実質的にはＰ型シリコン結晶１中の
酸素濃度（吸収波長λユ９μｌ）が高感度に測定できた
。ＡＴＲ法では、ＩＲ法に比べ光路長が長くとれるため
に、有効である。
なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えばＨ２プラズマ処理の代りに、水素イオン注入で
もよい。また、高屈折率媒質結晶４としては、シリコン
より屈折率が大なる結晶であればよく、Ｇｅに限定され
るものではないことは勿論である。
、例えばＨ２プラズマ処理の代りに、水素イオン注入で
もよい。また、高屈折率媒質結晶４としては、シリコン
より屈折率が大なる結晶であればよく、Ｇｅに限定され
るものではないことは勿論である。
上述の如く、本発明によれば、従来ＩＲ法で測定するこ
とができなかった高ドープＰ型シリコン結晶中の不純物
濃度を測定することができ、また他の方法に比べ安価な
構成で測定ができ、更に試料を薄くしなくてよく、簡便
に、かつ、高感度に不純物を測定することができる等の
特長を有するものである。
とができなかった高ドープＰ型シリコン結晶中の不純物
濃度を測定することができ、また他の方法に比べ安価な
構成で測定ができ、更に試料を薄くしなくてよく、簡便
に、かつ、高感度に不純物を測定することができる等の
特長を有するものである。
第１図は本発明方法の一実施例を説明する図、第２図は
本発明方法により使用するシリコン結晶の説明図である
。 図において、 １は高ドープＰ型シリコン結晶、 ２はＨ２プラズマ処理されたＰ型シリコン結晶、３ａ、
３ｂはフリーキャリア濃度の低い領域、４は高屈折率媒
質結晶、 ５は光源、 ６は光検出器である。 コア で 代理人 弁理士 井 桁 貞 −：９ べ。 ゛セ―− 第１図 杢調シ用り）紛にとり４更ｍするシ１コン剣り勤シｉ東
可■ヨ第２図
本発明方法により使用するシリコン結晶の説明図である
。 図において、 １は高ドープＰ型シリコン結晶、 ２はＨ２プラズマ処理されたＰ型シリコン結晶、３ａ、
３ｂはフリーキャリア濃度の低い領域、４は高屈折率媒
質結晶、 ５は光源、 ６は光検出器である。 コア で 代理人 弁理士 井 桁 貞 −：９ べ。 ゛セ―− 第１図 杢調シ用り）紛にとり４更ｍするシ１コン剣り勤シｉ東
可■ヨ第２図
Claims (1)
- 高ドープＰ型シリコン結晶（１）を２００℃以下で水素
プラズマ処理又は水素イオン注入処理を施してなるＰ型
シリコン結晶（２）に対し、赤外スペクトルの全反射吸
収法を適用して高ドープＰ型シリコン結晶（１）中の不
純物濃度を測定することを特徴とする高ドープＰ型シリ
コン結晶の不純物濃度の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30445686A JPS63157434A (ja) | 1986-12-20 | 1986-12-20 | Ｐ型シリコン結晶の不純物濃度の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30445686A JPS63157434A (ja) | 1986-12-20 | 1986-12-20 | Ｐ型シリコン結晶の不純物濃度の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63157434A true JPS63157434A (ja) | 1988-06-30 |
Family
ID=17933233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30445686A Pending JPS63157434A (ja) | 1986-12-20 | 1986-12-20 | Ｐ型シリコン結晶の不純物濃度の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63157434A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0529423A (ja) * | 1991-07-23 | 1993-02-05 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンウエーハの表面の結合状態及び不純物の評価方法 |
| US5386121A (en) * | 1993-12-23 | 1995-01-31 | International Business Machines Corporation | In situ, non-destructive CVD surface monitor |
-
1986
- 1986-12-20 JP JP30445686A patent/JPS63157434A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0529423A (ja) * | 1991-07-23 | 1993-02-05 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンウエーハの表面の結合状態及び不純物の評価方法 |
| US5321264A (en) * | 1991-07-23 | 1994-06-14 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for evaluating surface state of silicon wafer |
| JPH07105424B2 (ja) * | 1991-07-23 | 1995-11-13 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハの表面の結合状態及び不純物の評価方法 |
| US5386121A (en) * | 1993-12-23 | 1995-01-31 | International Business Machines Corporation | In situ, non-destructive CVD surface monitor |
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