JPH07161791A - 半導体基板の不純物分析方法 - Google Patents

半導体基板の不純物分析方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、ウェーハ表面の不純物を分析する方
法において、局所での極微量な不純物を高感度で分析で
きるようにすることを最も主要な特徴とする。 【構成】たとえば、ウェーハ１１の表面の被測定領域に
のみ紫外線１３を照射し、その被測定領域内の不純物１
１ａを酸化膜１４中に取り込む。また、この酸化膜１４
中以外の不純物１１ｂを酸洗浄により除去した後、その
酸化膜１４を弗化水素酸蒸気１５により溶解する。そし
て、その溶解液滴１６内に含まれる不純物１１ａを回収
液滴１７により回収し、ウェーハ１１の表面における被
測定領域内の不純物１１ａを選択的に回収する。この
後、回収液滴１７内の不純物１１ａの量を化学分析装置
を用いて測定することで、局所での不純物１１ａの面内
分布を調べることが可能な構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、たとえば半導体基板
の表面に吸着する不純物を分析する半導体基板の不純物
分析方法に関するもので、特にウェーハ表面の局所領域
における金属不純物の濃度を分析する場合に用いられる
ものである。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、ウェーハ表面の金属不純物
は、たとえ微量であったとしてもデバイスの電気的特性
に影響することが知られている。このような不純物の制
御は、デバイスの高密度化・高集積化にともなって、益
々、厳しいものが要求されるようになってきている。
【０００３】したがって、それら極微量の不純物を分析
する技術も高感度かつ高精度、特に、できるだけ面内あ
るいは深さ方向の分解能を上げて分析する技術が必要不
可欠となっている。
【０００４】従来、ウェーハ表面の極微量な不純物を分
析する方法としては、たとえばウェーハ表面の全域ある
いは回収液滴大程度の領域について、酸溶液などを用い
て不純物を回収し、その回収液中の不純物の量をフレー
ムレス原子吸光装置などの化学分析装置を用いて測定す
るものであった。
【０００５】ところが、デバイスに近い凹凸パターンの
あるウェーハなどでは、ウェーハ上の吸着不純物量が上
記のパターンに依存する分布をもつことが、加速試験に
より確認されている。
【０００６】しかしながら、上記した従来方法の場合、
せいぜい回収液滴の大きさ程度、つまり数ｃｍ2 の面分
解能しかなく、しかも、その数ｃｍ2 の領域内の不純物
を平均化しているため、ミクロン〜サブミクロンのパタ
ーンでの面内分布を調べることは不可能となっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、せいぜい回収液滴の大きさ程度の面分解能
しかなく、ミクロン〜サブミクロンのパターンでの面内
分布を調べることは不可能であるという問題があった。
【０００８】そこで、この発明は、半導体基板表面の任
意の被測定領域について不純物を高感度，高精度に分析
でき、局所での極微量な不純物の面内分布をも調べるこ
とが可能な半導体基板の不純物分析方法を提供すること
を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の半導体基板の不純物分析方法にあって
は、半導体基板表面の任意の被測定領域を選択的に酸化
させ、その被測定領域内の不純物を酸化膜中に取り込む
工程と、前記被測定領域以外の、前記半導体基板表面の
不純物を除去する工程と、前記被測定領域の酸化膜を溶
解し、その溶解液を回収する工程と、この回収した溶解
液中の不純物の量を測定する工程とからなっている。
【００１０】
【作用】この発明は、上記した手段により、半導体基板
表面の任意の被測定領域における不純物の量を選択的に
測定できるようになるため、局所での不純物の面内分布
を高感度で分析することが可能となるものである。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図１は、本発明にかかるウェーハ表面
の不純物分析方法について概略的に示すものである。
【００１２】たとえば、クリーンな状況に保たれた酸化
雰囲気中において、ウェーハ１１の表面に、その被測定
領域に対応して開口されたマスクパターン１２を介して
紫外線１３を照射する。
【００１３】そして、紫外線１３の照射された被測定領
域のみを数ｎｍの厚さで酸化させ、その被測定領域内の
不純物１１ａだけを酸化膜１４中に取り込む（同図
（ａ））。
【００１４】この後、ウェーハ１１の表面を、たとえば
塩酸と過酸化水素水との混合溶液からなる酸溶液を用い
て洗浄し、被測定領域以外、つまり上記被測定領域に形
成された酸化膜１４中に取り込まれた不純物１１ａを除
く、上記ウェーハ１１の表面に存在する不純物１１ｂを
すべて洗い流す（同図（ｂ））。
【００１５】しかる後、ウェーハ１１の表面を弗化水素
酸などの蒸気１５中にさらし、上記被測定領域に形成さ
れた酸化膜１４を溶解する（同図（ｃ））。このとき、
上記酸化膜１４は、不純物１１ａを含む微小な溶解液滴
１６となってウェーハ１１の表面に残る。
【００１６】次いで、この微小な溶解液滴１６を、ウェ
ーハ１１上に高純度の酸溶液（たとえば、塩酸と過酸化
水素水との混合溶液）からなる回収液滴１７を１００〜
５００μｌ程度滴下させ、ウェーハ１１上を走査、つま
り転がすことにより集めて回収する（同図（ｄ））。
【００１７】こうして、溶解液滴１６の集められた回収
液滴１７を、たとえばフレームレス原子吸光装置（ＩＣ
ＰＭＳ）または誘導結合プラズマ質量分析装置などの化
学分析装置（図示していない）にかけることにより、回
収液滴１７中の不純物１１ａの量を測定する。
【００１８】こうすることにより、ウェーハ１１の表面
における任意の被測定領域（局所）についての不純物濃
度を測定することができる。すなわち、ウェーハ１１の
表面における任意の被測定領域内の不純物１１ａを選択
的に回収し、その局所での不純物１１ａの量を測定する
ことで、不純物１１ａの面内分布を高い面分解能をもっ
て調べることが可能となるものである。
【００１９】また、この場合、不純物を含まないエピタ
キャシャル層を表面に有するものをウェーハ１１として
用いることで、酸化による下地ウェーハ側からの不純物
の混入を抑えられ、たとえばウェーハ１１の表面に吸着
する鉄（Ｆｅ）やナトリウム（Ｎａ）などの金属不純物
を高感度，高精度で分析することができる。
【００２０】なお、分析の感度としては、被測定領域の
大きさ（面積）にも依存するが、約１０9 〜１０10ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ2 であり、従来の物理分析による約１０13
〜１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 に比べて大幅に向上でき
る。
【００２１】この結果、デバイスに近い凹凸パターンの
あるウェーハの場合にも、ミクロン〜サブミクロンのパ
ターンでの面内分布を高感度で調べることが容易に可能
となるものである。
【００２２】また、上記各工程のうち、酸化膜１４中へ
の不純物１１ａの取り込みから回収液滴１７の回収まで
の工程を繰り返すことにより、被測定領域の深さ方向に
対する不純物の分布に関する情報を得ることも可能であ
る。
【００２３】上記したように、ウェーハ表面の任意の被
測定領域における不純物の量を選択的に測定できるよう
にしている。すなわち、ウェーハの表面における任意の
被測定領域内の不純物を選択的に回収し、その局所での
不純物の量を測定するようにしている。これにより、高
い面分解能をもって不純物の面内分布を調べることがで
きるようになるため、ウェーハ表面での不純物の分布を
高感度で分析することが可能となる。したがって、局所
での極微量な不純物の面内分布に関する情報を得ること
が可能となるなど、従来は不可能であった、ミクロン〜
サブミクロンのパターンでの面内分布を容易に調べられ
るようになるものである。
【００２４】なお、上記実施例においては、紫外線を用
いて酸化膜の形成を促すようにしたが、これに限らず、
たとえばレーザ光を用いることによっても同様な効果を
得ることができる。その他、この発明の要旨を変えない
範囲において、種々変形実施可能なことは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、半導体基板表面の任意の被測定領域について不純物
を高感度，高精度に分析でき、局所での極微量な不純物
の面内分布をも調べることが可能な半導体基板の不純物
分析方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例にかかるウェーハ表面の不
純物分析方法について概略的に示す図。
【符号の説明】
１１…ウェーハ、１１ａ，１１ｂ…不純物、１２…マス
クパターン、１３…紫外線、１４…酸化膜、１５…弗化
水素酸蒸気、１６…溶解液滴、１７…回収液滴。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板表面の任意の被測定領域を選
    択的に酸化させ、その被測定領域内の不純物を酸化膜中
    に取り込む工程と、 前記被測定領域以外の、前記半導体基板表面の不純物を
    除去する工程と、 前記被測定領域の酸化膜を溶解し、その溶解液を回収す
    る工程と、 この回収した溶解液中の不純物の量を測定する工程とか
    らなることを特徴とする半導体基板の不純物分析方法。
  2. 【請求項２】 前記酸化膜は、半導体基板表面の任意の
    被測定領域に対して紫外線またはレーザ光などを照射す
    ることにより形成されることを特徴とする請求項１に記
    載の半導体基板の不純物分析方法。
  3. 【請求項３】 前記不純物を除去する工程は、酸溶液を
    用いて半導体基板の表面を洗浄することにより行うこと
    を特徴とする請求項１に記載の半導体基板の不純物分析
    方法。
  4. 【請求項４】 前記酸化膜の溶解は、半導体基板の表面
    を弗化水素酸蒸気中にさらすことで行うことを特徴とす
    る請求項１に記載の半導体基板の不純物分析方法。
  5. 【請求項５】 前記不純物の量を測定する工程は、フレ
    ームレス原子吸光装置または誘導結合プラズマ質量分析
    装置などの化学分析装置を用いて行うことを特徴とする
    請求項１に記載の半導体基板の不純物分析方法。
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