KR0163596B1 - 반도체 기판의 표면 산화막에서 금속불순물 분석방법 - Google Patents

반도체 기판의 표면 산화막에서 금속불순물 분석방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 기판 표면에 형성되는 산화막의 금속 불순물 분석방법, 특히 철 및 알루미늄의 불순물 분석에 적용되며 LSI 제조 공정의 주로 세정프로세스에서 품질 관리에 유용한 금속 불순물의 분석 방법에 관한 것으로, 낮은 단가로 소형이며 진공을 필요로 하지 않는 간단한 수법을 사용하고, 또한 1010atoms / ㎠ 의 오더 검출 감도를 가능케하는 반도체 기판의 표면 산화막에서 금속 불순물 분석 방법을 제공하는 것을 목적으로 하며, 반도체 기판상에 형성된 표면 산화막중에 존재하는 금속불순물에 기인한 고정 전화량을 측정하여 상기 금속 불순물량과 상기 고정 전하량의 상관관계를 구하고, 이 상관 관계에 의거하여 피분석대상인 표면 산화막의 고정 전하량에서 그 산화막중의 금속 불순물을 측정하며 실리콘 기판상에 형성된 열산화막의 깊이 방향 거리와, 상기 열산화막중의 금속 불순물에 기인한 고정 전하량과의 상관관계를 구하고, 또한 이것과는 별도로 산화막중에서 금속 불순물량과 이것에 기인한 고정 전하량과의 상관 관계를 구하며 이러한 상관관계에 의거하여 상기 열산화막에서의 상기 금속 불순물의 농도 분포를 구할 수 있다.

Description

반도체 기판의 표면 산화막에서 금속불순물 분석방법
제1도는 자연 산화막 또는 열산화막중에서 Fe 농도와 고정 전하량의 상관관계를 나타낸 도면.
제2도는 열산화막의 깊이 방향에서 Fe 의 분포를 나타낸 도면.
제3도는 자연 산화막상에 열산화막을 형성한 경우에 Al 농도와 고정 전하량의 상관관계를 나타낸 도면.
제4도는 열산화막의 깊이 방향에 대한 Al 고정전하량 분포를 나타내는 도면.
제5도는 제4도에 나타낸 상관도를 구하기 위한 샘플의 형상 및 측정을 나타내는 플로우챠트도.
제6도는 열산화막의 두께 방향에서 Al 의 농도 분포를 나타낸 도면이다.
본 발명은 반도체 기판 표면에 형성되는 산화막의 금속불순물 분석 방법에 관한 것으로서, 특히 철 및 알루미늄의 불순물 분석에 적용되며 LSI 제조공정의 주로 세정프로세스에서 품질 관리에 유용한 금속불순물의 분석 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 기판 표면층의 금속 불순물 분석으로서는 SIMS ( Secondary Ion Mass Spectrometry ) 또는 전반사 형광 X 선 ( Total Reflectior X - ray Fluorescence : TRXRF) 에 의한 수단이 사용되고 있다.
그러나, 이러한 분석 방법은 분석장치가 진공을 필요로 하여 대형이며 단가가 비싸서 간단하고 손쉽게 분석할 수 없었다.
본 발명의 목적은 이러한 종래기술의 결점을 보완하여 낮은 단가이며 소형이고, 또한 진공을 필요로 하지 않는 수법을 사용하고, 또한 1011atoms / ㎠ 오더의 검출 감도를 가능케 하는 반도체 기판의 표면 산화막 에서의 금속 불순물의 분석 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제1의 분석방법은, 반도체 기판상에 형성된 표면 산화막중에 존재하는 금속불순물에 기인한 고정 전하량을 측정하여 상기 금속 불순물량과 상기 고정전하량의 상관 관계를 구하고, 이상관 관계에 의거하여 피분석대상인 표면산화막의 고정전하량에서 그 산화막중의 금속 불순물을 측정하는 것을 특징으로한다.
또한, 본 발명의 제2의 분석 방법은, 실리콘 기판상에 형성된 열산화막의 깊이 방향의 거리와, 상기 열 산화막중의 금속불순물에 기인한 고정 전하량과의 상관관계를 구하고, 또한 이것과는 별도로 산화막중에서의 금속 불순물 량과 이것에 기인한 고정 전하량과의 상관관계를 구하고, 이러한 상관관계에 의거하여 상기 열산화막에서의 상기 금속 불순물의 농도분포를 구하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3의 분석 방법은, 자연 산화막에서 열산화막속으로 이동한 철 및 알루미늄중 알루미늄만이 전하를 갖는데 의거하여 사전에 측정된 자연 산화막속의 고정 전하량과 열산화막속의 알루미늄에 기인한 고정 전하량을 비교 검토하므로서 자연 산화막에서의 철 또는 알루미늄을 정성적으로 분석하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 분석 방법에서는 반도체 기판의 표면 산화막속에 포함되는 특정한 금속 불순물이, 상기 표면 산화막내에서 전하를 갖는다는 점에 착안하여 이 전하량을 측정하므로서 상기 금속 불순물의 정성 및 측정을 가능케한 점에 특징을 갖고 있다.
특히 철이 자연 산화막중에서 ( - ) 전하를 갖는점 및 자연 산화막중의 철 및 알루미늄이 그 자연 산화막상에 형성된 열산화막속으로 확산 되었을 때에는 철은 전하를 갖지않고 알루미늄만이 전하를 갖는점은 본원의 발명자에 의해 최초로 인식되고 또한 확인된것으로서, 이러한 현상이 본 발명의 기초로 되어있다.
산화막중에서 전하를 갖는 금속 불순물이 있으면 본 발명의 분석방법을 적용할 수 있다.
이러한 특정의 금속 불순물로서는 현재 철 및 알루미늄이 인식되어있다.
단, 동 및 니켈에 대해서는 이러한 특성을 갖지 않는것도 확인되고 있다.
또한, 더욱 흥미깊은것은 자연 산화막 중에서는 철 및 알루미늄 양자가 전하를 갖지만, 열산화막 중에서는 알루미늄만이 전하를 갖는다는 것이 확인되고 있다.
여기에서, 자연 산화막이란, 대기중등에서 활성인 실리콘 표면에서 항상 생성되는 산화막 또는 산화제 처리에 의한 소위 RCA 세정등에 의해 형성되는 화학적 산화막을 포함하며, 주로 후자의 통상 10 Å 전후의 얇은막을 말한다.
또한, 상기 열 산화막이란 가령 800 - 1200℃ 의 고온의 산화로에서, 산소 가스 존재하에서 산화하므로서 생성되는 10 Å 전후의 산화막을 말한다.
본 발명의 제1의 분석방법에서는 사전에 자연 산화막 또는 열산화막등으로된 표면 산화막중에 존재하는 금속 불순물량과 이 금속 불순물에 기인한 고정 전하량과의 상관관계를 구해두므로서 샘플링한 기판의 표면 산화막 중의 고정 전하량을 구하면 금속불순물의 농도를 간단히 구할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2의 분석방법에서는, 실리콘 기판상에 열산화물을 형성하고, 이 열산화물중의 고정 전하량을 측정한뒤, 가령 에칭등의 방법에 의해 상기 열산화막의 표면층을 제거하며 이 단계에서 남은 열 산화막중의 고정 전하량을 측정한다.
이러한 프로세스를 복수회 실행하므로서, 상기 열산화막의 깊이 방향의 거리와, 이 열산화막중의 금속 산화물에 기인하는 고정 전하량과의 상관관계를 구할 수 있다.
이와 동시에, 상기 제1의 발명에서 기술한 것과 동일한 상관관계, 즉 열산화물중에서의 금속불순물 량과 이것에 기인하는 고정 전하량과의 상관관계를 구한다.
이러한 상관관계에 의해 상기 금속 불순물의 농도와 상기 열산화막의 깊이 방향의 거리의 상관관계를 구할 수 있어서, 상기 금속 불순물의 열산화막중에서의 농도 분포를 알 수 있다.
그리고, 이 농도 분포에서 샘플링한 기판의 열산화막중의 고정 전하량을 구하므로서 금속불순물 (알루미늄)의 농도를 구할 수 있다.
또한, 본 발명의 제3분석 방법에서는 자연 산화막중에서 열산화막중으로 이동한 철 및 알루미늄중 알루미늄만이 전하를 갖는것에 의거하여 사전에 측정된 자연 산화막중의 고정전하량과 열산화막중의 알루미늄에 기인한 고정전하량을 비교검토하므로서 자연 산화물에서의 철 및 알루미늄의 존재를 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 분석 방법에 따르면 표면산화막중의 고정 전하량을 측정하는 것만의 간단한 방법으로 특정의 금속 불순물의 종류를 특정할 수 있어서 더욱 그 농도를 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
이하, 본 실시예를 사용하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제1도는 실리콘 기판 표면에 형성된 자연산화막중의 철 ( Fe ) 불순물농도( atoms ㆍ ㎝-2) 와 고정 전하량( x 1011qㆍ㎝-2)의 상관관계(곡선 1) 및 열산화막중의 Fe 불순물농도( atoms ㆍ ㎝-2)와 고정전하량( x 1011q ㆍ ㎝-2)의 상관관계( 곡선 2 )를 나타낸다.
곡선 1 에 나타낸 상관관계를 구하는데 있어서는 우선, 전처리 공정으로서 n 형 실리콘 기판상을 제1의 세정방법(이하, 이것을 SC - 1 이라고도 한다) 에 따라 웨이트 세정한다.
이 제1의 세정 방법은 아래에 나타낸 순서로 실행된다.
(a) HF 세정수에 의한 에칭 (HF : 물 = 1:10) 3분
(b) 순수에 의한 린스 3분
(c) 산화제에 의한 세정(HC1 : H2O2: 물=1:1:1.6) 60℃ 3분
(d) 순수에 의한 린스 3분
상기 제1의 세정 방법에 의해 웨이트 세정을 하므로서 상기 실리콘 기판상에 10Å 정도의 자연산화막(화학적 산화막)이 형성된다.
또한, 상기 HCl 을 포함한 산화제는 기판상의 금속 불순물을 제거하는데 유효하다.
이어서, 상기 자연 산화막상에 소정 농도의 Fe 이온을 포함한 수용액을 적하시키면서 상기 기판을 회전시켜 소위 스핀코트법에 의해 Fe 수용액을 상기 자연 산화막상에 코트하고 이것을 건조한다.
이렇게 해서 얻어진 샘플은 그 자연산화막중에 소정 농도의 Fe 를 포함하게된다.
이 테스트에서는 제1도에 나타낸 것처럼 Fe 농도가 다른 세종류의 샘플에 대하여 Fe 농도와 이 Fe 에 기인한 자연 산화막중의 고정 전하량을 구하고 있다.
그리고, 측정점을 많게하면 할수록 보다 정확한 불순물량-고정전하량 상관 곡선을 얻을 수 있다.
여기에서 상기 자연 산화막중의 Fe 농도는 이 자연 산화막을 Fe 이온 및 알루미늄 ( Al ) 이온이 포함되어 있지 않은 깨끗한 HF 수용액 ( HF : 물 = 1 : 200)으로 에칭하여 그 산화막중의 Fe 를 상기 HF 수용액에 완전히 용해시킨뒤 그 액을 회수하여 원자 흡광법으로 정량분석하고 있다.
그리고, 상기 자연산화막의 고정 전하량은 DC 바이어스를 변화시키면서 LED 단속광에 의해 발생하는 반도체 공핍층폭에 비례한 표면광전압 ( SPV )을 측정하므로서 DC 바이어스( V )와 공핍층 용량( C )과의 관계( C - V )를 측정하므로서 구하고 있다.
이 SPV 법의 C - V 측정에서는 반전 ( Inversion ) 전압 ( n 형 Si 기판측에 플러스의 DC 바이어스를 최초로 가한다.) 을 채택하고 있다.
또한, 상기 SPV 법은 문헌 : E. Kamieniecki , SEMICON / EVROPA 91 TECHNICAL PROCEEDINGS P. 85-95, March 5-6 (1991) 에서 이미 개시되어있는 측정방법이다.
제1도의 곡선(1)에서 명백한 것처럼 실리콘 기판상의 자연 산화막중의 불순물량의 증가에 따라 그 자연 산화막중의 ( - ) 전하가 증가되고 있다.
즉, Fe 는 자연 산화막중에서 받아들여지면 ( - ) 의 전하를 갖는다는 것이 확인되었다.
또한, 이 측정 방법에 따르면 Fe 량이 1011atomsㆍ ㎝-2부근에서도 전하의 측정이 가능하다.
즉, 상기 SP 법을 사용한 C-V 분석에서 실리콘 기판 표면의 자연 산화막중의 Fe 를 1011atoms ㆍ ㎝-2오더로 검출할 수 있다는 것이 확인되었다.
이어서, 곡선 (2)에 의해 나타낸 열산화막중의 Fe 농도와 고정전하량과의 상관관계를 아래의 방법에 따라 구하였다.
즉, 이 상관관계를 구하는데 있어서는 상기 곡선(1)을 구하기 위해 형성한 샘플과 아주 동일한 방법으로 ( Fe )에 의해 오염된 자연 산화막을 형성하고, 재차 이 자연 산화막상에 열산화막을 형성한다.
이 열산화막은 산소 가스 분위기 중에서 기판을 900℃ 로 15 분간 가열하므로서 형성되고 약 95 Å 의 막두께를 갖는다.
이어서, 전술한 것과 동일한 방법으로 상기 열산화막중의 Fe 농도와 고정 전하량을 구한다.
제1도의 곡선(2)에서 명백한 것처럼 열산화막중에서는 Fe 가 그 농도에 관계없이 거의( - ) 전하를 갖지않는다는것이 확인되었다.
제2도는 열산화막의 두께 방향에 대한 Fe 의 분포를 나타내고 있다.
이 분포는 아래와 같은 방법으로 구한 것이다.
이 테스트에서 사용한 샘플은 실리콘 기판을 상기 제1의 세정 방법에 따라 세정한뒤, 상기 스핀코트 법으로 Fe 를 1×1014atoms ㆍ ㎝-2의 농도로 스핀코트하고, 그후 900℃, 15분의 조건에서 드라이 산화를 하여 열산화막( 막두께 : 약 95 Å )을 형성한 것이다.
이 샘플을 사용하여 열산화막의 깊이 방향의 복수개소에서 Fe 의 농도를 TRXRF 법으로 구하였다.
구체적으로는, 우선 열경화막의 표면에서의 Fe 농도를 상기 TRXRF 법으로 구하였다.
이어서, 이 열산화막을 HF 용액으로 에칭하여 열 산화막의 표면층을 제거하고, 이싯점에서 또한 Fe 농도를 측정한다.
이 조작을 복수회 반복하므로서 Fe 의 열산화막에서의 분포를 알 수 있다.
이렇게 얻어진 곡선 (3)에 따르면 Fe 원자는 열산화막에서의 깊이가 커짐에 따라 증대되고, 이 열산화막과 실리콘 기판의 경계 부근에서 피크가 되어 국부적으로 존재하고 있음이 확인되었다.
상기 곡선 (2) 및 (3)에서 Fe 는 열산화막중에서는 실리콘 기판 부근에 국부적으로 존재하고, 또한 ( - ) 전하를 갖지 않는 다는 것이 확인되었다.
제3도는 열산화막중에서의 Al 농도와 고정전하량의 상관관계를 나타내고 있다.
이 테스트에서 얻어지는 실리콘 기판의 전처리 공정으로서는 아래의 3개 타입이 있다.
( a ) 상기 제1의 세정 방법에 따른 웨이트 세정후의 기판상에 Al 원자를 스핀코트법으로 도핑시키는 공정( SC - 1 + Al 스핀코트).
( b ) 아래에 나타낸 세정액 또는 순서에 따른 제2의 세정방법
( SC - 2 )을 사용한 웨이트 세정공정
( c ) 아래에 나타낸 세정액 또는 순서에 의한 제2의 세정방법
( SC - 3 ) 을 사용한 웨이트 세정공법
제3도에 나타낸 상관곡선 (4)은 아래에 나타낸 순서로 구해진다.
우선, 실리콘 기판에 웨이트 공정을 포함한 상기 전처리 공정중 어느 하나를 처리한다.
이 상기 전처리공정에서 실리콘 기판상에 화학적 산화에 의한 자연산화막이 형성된다.
그후, 900℃ 15분간의 조건으로 드라이 산화를 하여 막두께 약 95 Å 의 열산화막을 형성한다.
이어서, 이 열산화막의 고정전하량을 상기 SPV 법으로 구하고, 또한 상기 열산화막중의 Al 농도를 상기 Fe 농도의 경우와 마찬가지로 원자 흡광법으로 구한다.
이렇게 해서 얻어진 각 샘플의 측정점을 제3도에 플로트하면 Al 농도와 산화막중의 고정 전하량과의 상관관계를 나타낸 곡선(4)이 얻어진다.
이 곡선 (4)에 나타낸 결과로 자연산화막중에 존재하는 Al 이 열산화막 속으로 받아들여져 ( - ) 전하를 가지며, 또한 Al 의 농도가 1011(atomsㆍ㎝-2) 보다 큰 경우에는 농도의 증가에 따라( - ) 전하가 거의 직선적으로 증가되어 있음이 확인되었다.
또한, 자연 산화막에 Al 을 적극적으로 도핑한 경우 ( SC-1+Al 스핀코트 )에는 물론이지만, 제2의 세정방법( SC - 2 ) 및 제3의 세정방법( SC - 3 )을 전처리공정으로 한 경우에도 자연 산화막중에 Al 이 불순물로서 포함되고, 이 Al 이 열산화막중으로 확산되고 있음이 확인되었다.
특히, 이 테스트에서는 제2의 세정방법( SC - 2)인 경우에, Al 불순물의 농도가 높다고 할 수 있다.
제4도는 열산화막의 막두께와 ( 산화막의 에칭깊이 ) 고정 전하량의 상관관계, 즉 열산화막의 깊이 방향에서 Al 의 분포 상태를 나타낸다.
이 테스트에서의 샘플로서는 전처리 공정으로서 상기 제1의 세정 방법후 기판표면을 농도 약 1 × 1012( atoms ㆍ ㎝-2) 의 Al 로 오염된것 ( AC - 1+ Al 스핀코트 )과, 전처리 공정으로서 상기 제2의 세정방법 ( SC - 2 )으로 처리한 것을 사용하였다.
제4도에 나타낸 상관곡선 (5),(6)은, 각각 제5도에 나타낸 플로우챠트에 따라 구한것이다.
즉, n 형 실리콘 기판에 상기 각 전처리 공정 처리한뒤 900℃, 15분간의 드라이 산화처리하여 열산화막을 형성한다.
이어서, 이 열산화막에 대하여 기존의 방법으로 고정전하량 및 Al 농도를 측정한다.
이어서, 열 산화막의 표면층을 약 2Å 에 걸쳐서 HF 용액을 사용한 에칭으로 제거하고, 이 제거 처리후의 열 산화막에 대하여 재차 고정 전하량과 Al 농도를 측정한다.
또한, 상기 에칭처리 및 측정처리를 복수회 반복한다.
이렇게 해서 얻어진 상관곡선 5 ( SC - 1 + Al스핀코트에 의한것 )과, 상관곡선 6 ( SC - 2 에 의한것) 은 대략동등한 상관관계를 갖는 다는 것이 확인되었다.
그리고, 이러한 상관곡선(5) 및 (6)에서 명백한 것처럼 열산화막의 표면 - 2A 의 영역에, Al 에 기인한 ( - ) 전하가 거의 전부 국부적으로 존재하고 있음을 알았다.
이에따라 상기 전처리공정에 의해 형성된 자연 산화막(화학적 산화막) 중에 존재하는 Al 의 일부가 열산화 후, 열산화막 표면 부근에 확산 이동한 것이 확인되었다.
제6도는 열산화막의 막두께 ( 열 산화막의 두께방향에서의 거리 )와 Al 농도의 상관관계를 나타낸 것이다.
이 테스트에서는 전처리 공정으로서 SC-1+Al 스핀코트 또는 SC - 2 를 실행한 2 종의 샘플을 채택하였다.
측정 방법은 아래와 같다.
즉, 전처리 공정의 다른 상기 2 종의 측정대상에 대하여 각각 측정점과 같은 수의 샘플 기판을 동일조건으로 형성해둔다.
또한, SC - 2 에 대해서는 별도로 열산화막을 형성하지 않는 자연 산화막만을 가진 샘플 기판을 형성해둔다.
이어서, 열산화막의 막두께가 다른 각 샘플에 대하여 Al 농도를 측정한다.
구체적으로는 SC - 1+Al 스핀코트인 경우를 예로들어 설명하면, 우선 한개의 샘플 기판을 사용하여 열산화막중의 Al 농도를 측정한다.
Al 농도의 측정에 대해서는 전술한 원자 흡광법을 사용하고 있다.
이어서, 별도의 샘플 기판을 사용하여 열산화막의 표면을 약 6 Å 두께 만큼 HF 용액으로 에칭하여 제거하고, 남은 열산화막에 대하여 Al 농도를 측정한다.
이렇게 해서 얻어진 결과를 구성하면 상관곡선 (7)을 얻을 수 있다.
동일하게 하여 SC-2 에 대하여 실행한 측정결과를 구성한 것이 상관곡선 (8)이다.
또한, SC-2 에 의해 얻어진 자연 산화막중의 Al 농도를 구한것이 구성 (9)이다.
제6도에 나타낸 상관곡선 (7) 및 (8)에서 자연산화막중에 존재하는 Al 이 열산화막중으로 이동하여 그 아주 표면에 국부적으로 존재하고 있다는 것이 실제로 확인되어 제4도에 나타낸 결과를 뒷받침하고 있다.
또한, 전처리공정으로 실행되는 세정처리( SC - 2 )에 의해 Al 이 불순물로서 자연 산화막중에 받아들여지고, 이것이 열산화막중에 받아들여지므로서 오염원인이 되고 있다는 것도 확인되었다.
또한, SC - 2 의 경우에 대하여 살펴보면, 자연 산화막중에 존재하는 Al (농도 CA)의 약 40% (농도 CB)가 열산화막중에 받아들여지고 있음을 알 수 있다.
Fe 가 열산화막중에서는 전하를 갖지 않는다는 것과 제4도 및 제6도에 나타낸 결과에 의해 열산화막중의 전하량은 Al 에 기인하는 것이며, 또한 Al 이 열산화막의 아주 표면층에 국부적으로 존재하고 있다는 것이 확인되었다.
그리고, Al 에 기인한 고정전하량은 에칭깊이가 0 인 상태, 즉 열산화막의 깊이 방향의 거리가 0 인 경우의 전하량 ( QA)과 표면층( 약 2- 6Å 깊이를 가진 층)을 제거한 상태의 전하량 ( QB)의 차이( QC)에 의해 특정 할 수 있다.
따라서 제3도에 나타낸 Al 농도-전하량의 상관관계에 의거하여 상기 고정 전하량 ( QC)에서 열산화막중의 Al 농도를 구할 수 있다.
또한, 상기 전처리공정 (웨이트세정) 에 의해 형성된 자연산화막에 대하여 사전에 전하량을 측정해두고, 이것과 상기 열산화막중의 전하량을 비교 검토하므로서 상기 자연 산화막중에서의 Fe 및 Al 의 특성을 분석할 수 있다.
즉, Fe 및 Al 의 양자는 자연 산화막에서 열산화막중으로 이동하는데, 열 산화막중에서 전하를 갖는것이 Al 뿐이므로 열산화막중에서 고정 전하가 검출된 경우에는 자연 산화막중에 Al 이 함유되어 있음을 나타내고 있다.
또한, 자연 산화막중의 Al 중 어느 정도의 비율로 Al 이 열산화막중에 받아들여지는가를 사전에 검량해 두므로써 자연산화막중의 Al 농도 ( Al 전하량 )를 어느정도 예측할 수 있다.
그리고, 이 Al 전하량과 자연 산화막중의 합계 전하량을 비교하므로서 자연 산화막중 에서의 Fe 의 존재유무 및 그 양을 어느정도 추정할 수 있게된다.
이상 설명한 것처럼 본 발명에 따르면 아래에 나타낸 형태의 정량 및 정석 분석이 가능하다.
(1) 실리콘 기판상에 형성된 자연 산화막에서의 Fe 와 Al 의 총합 농도를 구할 수 있다.
(2) 상기 자연 산화막상에 재차 열산화막을 형성하므로서 상기 자연 산화막에서 열산화막에 받아들여진 Al 농도를 측정할 수 있다.
(3) 상기(1)의 자연 산화막중의 Fe 와 Al 의 종합농도와 상기 (2)의 열산화막중의 Al 농도를 검토하므로서 상기 자연 산화막중의 Fe 및 Al 의 존재를 확인할 수 있으며, 그 비율도 측정할 수 있다.
본 발명에 따르면 LSI 제조프로세스, 특히 RCA 세정등의 각종 세정 공정에서 가장 오염이 발생되기 쉬운 Al원자와 Fe 원자를 1011atoms ㆍ ㎝-2오더 레벨로 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 분석 방법에서는 SPV 법을 사용하고 있으므로 장치도 소형일뿐만 아니라, 저단가이며 또한 간이하게 분석을 할 수 있다.
이상 설명한 것처럼 본 발명에 따르면 간이하고 또한 싼값인 방법으로 특정한 미소금속 불순물 ( Fe ㆍ Al ) 을 1011atomsㆍ ㎝-2오더 레벨로 검출할 수 있다.

Claims (8)

  1. 반도체 기판상에 형성된 표면 산화막중에 존재하는 철 및 알루미늄중 하나 이상을 함유하는 금속 불순물을 분석하는 방법으로, (a) 표면 산화막내에 존재하는 금속 불순물에 기인하는 고정 전하량을 측정하고, (b) 상기 단계(a)에서 측정한 고정 전하량 및 미리 구해둔 고정 전하량과 금속 불순물과의 상관관계에 의해 표면 산화막내의 금속 불순물 양을 결정하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 표면산화막에서의 금속 불순물 분석방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분석되는 표면 산화막이 자연 산화막 또는 열산화막인 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 표면산화막에서의 금속 불순물 분석방법.
  3. (a) 실리콘 기판상에 형성된 열산화막의 깊이와 열산화막에 기인하는 고정 전하량과의 상관관계를 구하고, (b) 열산화막내의 금속 불순물양과 이 금속 불순물량에 기인하는 고정전하량과의 상관관계를 구하고, (c) 이들 상관관계로부터 상기 열산화막내의 금속 불순물 농도 분포를 구하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 표면 산화막내의 금속 불순물 분석방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 금속 불순물이 알루미늄인 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 표면 산화막내의 금속 불순물 분석방법.
  5. 자연 산화막에서 열산화막으로 이동한 철 및 알루미늄중에서 알루미늄만이 전하를 갖는데 의거하여, 미리 측정된 자연 산화막내의 고정 전하량을 상기 자연산화막위에 형성된 열산화막내의 알루미늄에 기인하는 고정전하량과 비교함으로써, 자연 산화막내의 철 및 알루미늄을 정성적으로 분석하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판에 형성된 표면 자연산화막내의 금속 불순물 분석방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 단계(b)에서 결정되는 양이 자연 산화막내 철 및 알루미늄 전체량을 나타내며, 단계(b)에 계속하여, (c) 상기 자연 산화막위에 열산화막을 형성하고, (d) 상기 열산화막내에 존재하는 알루미늄에 기인하는 고정 전하량을 측정하고, (e) 상기 열산화막의 표면 층을 에칭 제거하고, (f) 에칭된 상기 열산화막내에 존재하는 알루미늄에 기인하는 고정 전하량을 측정하고, (g) 상기 단계(d) 및 단계(f)에서 측정된 전하량간의 차 및 미리 구해둔 고정 전하량과 열산화막내 알루미늄 양과의 상관관계로부터 상기 열산화막내 알루미늄양을 나타내는 제1값을 결정하고, (h) 상기 자연산화막내에 초기에 함유된 알루미늄양을 나타내는 제2값을, 상기 제1값 및 미리 구해둔 상기 자연산화막내에 초기에 포함된 알루미늄양과 상기 자연 산화막으로부터 상기 열산화막으로 상기 단계(c)에 이동하는 알루미늄양과의 비율로부터 계산하고, (i) 상기 단계(b)에서 결정된 양과 상기 제2값간의 차이를 계산하여 상기 자연 산화막내의 철의 양을 나타내는 제3의 값을 얻는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 표면산화막에서의 금속 불순물 분석방법.
  7. 제1항, 제2항 또는 제6항중 어느 한 항에 있어서, 표면 산화막내에 존재하는 금속 불순물에 기인하는 고정 전하량은, 반도체 기판에 대한 d.c. 바이어스 전압(V)과, 반도체 기판에 대한 d.c. 바이어스 전압을 변화시키면서 LED 단속광에 의해 생성되는 반도체 공핍층 폭에 비례하는 표면광전압(SPV)을 측정하여 얻은 공핍층 용량(C)과의 관계(C-V)를 측정함으로써 얻는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 표면산화막에서의 금속 불순물 분석방법.
  8. 제1항, 제2항 또는 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계(b)의 미리 구해둔 상관관계는, 금속 불순물 농도가 각각 다른 표면 산화막을 갖는 복수의 반도체 기판을 준비하고, 상기 각각의 기판의 산화막내에 존재하는 금속 불순물에 기인하는 고정 전하량을 측정하고, 각 표면 산화막을 깨끗한 HF 수용액에 용해시켜 금속 불순물을 완전히 용해시키고 금속 불순물을 회수한 후 원자 흡광법으로 상기 표면 산화막내의 금속 불순물의 양을 측정함으로써 얻는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 표면산화막에서의 금속 불순물 분석방법.
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