(57)【要約】【課題】表面光電圧法によりＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率を測定する際、再現性良く測定することができる方法を提供する。【解決手段】Ｎ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率を測定する方法であって、前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、前記表面酸化膜を除去した前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面に新たな酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、前記新たな酸化膜の表面に、コロナ放電により静電気を帯電させ、前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面近傍に形成される空乏層の幅を表面光電圧法によって測定する空乏層幅測定工程とを有するＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率測定方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率を測定する方法であって、
前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、
前記表面酸化膜を除去した前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面に新たな酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記新たな酸化膜の表面に、コロナ放電により静電気を帯電させ、前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面近傍に形成される空乏層の幅を表面光電圧法によって測定する空乏層幅測定工程とを有することを特徴とするＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率測定方法。
【請求項２】
前記酸化膜除去工程において、前記表面酸化膜をフッ酸で処理することにより除去することを特徴とする請求項１に記載のＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率測定方法。
【請求項３】
前記酸化膜形成工程において、前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面をオゾンガス含有雰囲気中に曝すことにより前記新たな酸化膜を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率測定方法。
【請求項４】
前記酸化膜形成工程と前記空乏層幅測定工程の間に、前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層の静電気除去を行う静電気除去工程を行うことを特徴とする請求項３に記載のＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率測定方法。
【請求項５】
前記酸化膜形成工程において、前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層をオゾン水又は過酸化水素水で処理することにより前記新たな酸化膜を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率測定方法。
【請求項６】
前記酸化膜除去工程と前記酸化膜形成工程を、連続的に行うことを特徴とする請求項５に記載のＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコンエピタキシャル層の抵抗率を測定する方法として、表面光電圧（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｖｏｌｔａｇｅ、ＳＰＶ）法が知られている（特許文献１）。表面光電圧法は、シリコンエピタキシャル層に対して非接触の状態で測定できるため、シリコンエピタキシャルウェーハを破壊せずに抵抗率測定することができることから、優れた測定方法として期待されている。
【０００３】
例えば、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率を表面光電圧法により測定する場合、まず、空気などの酸素含有雰囲気中で紫外線を照射して形成されるオゾンガス含有雰囲気にシリコンエピタキシャル層の表面を曝すことにより、シリコンエピタキシャル層の表面に例えば厚さ１ｎｍ以上の酸化膜を形成する（特許文献２）。そして、コロナ放電により酸化膜上にマイナスイオンを帯電させて最大空乏層を形成すると、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面が反転状態となる。反転状態となると、最大空乏層の幅を測定することができ、この最大空乏層の幅からキャリア濃度が得られ、このキャリア濃度から抵抗率を算出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４５９２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７７２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率を表面光電圧法により繰返し測定する場合、抵抗率が経時変化して当初の抵抗率が維持されず、測定値の再現性が乏しいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、表面光電圧法によりＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率を測定する際、再現性良く測定することができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率を測定する方法であって、前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、前記表面酸化膜を除去した前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面に新たな酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、前記新たな酸化膜の表面に、コロナ放電により静電気を帯電させ、前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面近傍に形成される空乏層の幅を表面光電圧法によって測定する空乏層幅測定工程とを有することを特徴とするＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率測定方法を提供する。
【０００８】
このように、予め表面酸化膜を除去してから、抵抗率測定のための新たな酸化膜を形成することで、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面に所望の厚さで均一な酸化膜を形成することができる。このため、酸化膜の厚さの影響を排除して、再現性良く抵抗率を測定することができる。
【０００９】
このとき、前記酸化膜除去工程において、前記表面酸化膜をフッ酸で処理することにより除去することが好ましい。
このように除去することで、効率的に表面酸化膜を除去することができる。
【００１０】
このとき、前記酸化膜形成工程において、前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面をオゾンガス含有雰囲気中に曝すことにより前記新たな酸化膜を形成することが好ましい。
このような方法により、所望厚さの新たな酸化膜を効率的に形成することができる。
【００１１】
このとき、前記酸化膜形成工程と前記空乏層幅測定工程の間に、前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層の静電気除去を行う静電気除去工程を行うことが好ましい。
このように、オゾンガス含有雰囲気中に曝して酸化膜を形成した際にＮ型シリコンエピタキシャル層の表面に帯電した静電気を除去することで、確実に精度良く抵抗率を測定できる。
【００１２】
このとき、前記酸化膜形成工程において、前記Ｎ型シリコンエピタキシャル層をオゾン水又は過酸化水素水で処理することにより前記新たな酸化膜を形成することが好ましい。
このような方法により、所望厚さの新たな酸化膜を効率的に形成することができる。
【００１３】
このとき、前記酸化膜除去工程と前記酸化膜形成工程を、連続的に行うことが好ましい。
このように連続的に行うことで、より効率的かつ均一に新たな酸化膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、表面光電圧法によりＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率を測定する際、再現性良く抵抗率を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率測定方法の一例を示すフロー図である。
【図２】Ｎ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率と紫外線照射後の帯電量との関係を示すグラフである。
【図３】静電気除去装置の一例を示す概念図である。
【図４】酸化膜除去工程と酸化膜形成工程を一連の洗浄で行う場合の一例を示すフロー図である。
【図５】実施例において測定した抵抗率の分布を示すグラフである。
【図６】比較例において測定した抵抗率の分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、本発明のＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率測定方法の一例を示すフロー図である。
【００１７】
本発明は、エピタキシャルウェーハのＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率を測定する方法である。エピタキシャルウェーハは、例えば、気相成長装置により、シリコン単結晶ウェーハ上に、所望の抵抗率と厚さを有するＮ型シリコンエピタキシャル層を成長させて作製することができる。
【００１８】
本発明では、図１（ａ）に示すように、まず、上記のようにして得られたＮ型シリコンエピタキシャル層の表面酸化膜を除去する酸化膜除去工程を行う。
【００１９】
Ｎ型シリコンエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェーハを、気相成長装置から空気中に取り出すと、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面に自然酸化膜の形成が始まる。この自然酸化膜は、約１ｎｍになるまでしだいに厚くなる上に不均一な厚さを有する。
このようなＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率を表面光電圧法により測定する際、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面に酸化膜を予め形成する必要があるが、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の場合、酸化膜厚の違いにより抵抗率の測定結果が変化してしまう。そこで本発明では、まず、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面に形成されている表面酸化膜（自然酸化膜）を除去する。これにより、次工程の酸化膜形成工程で所望厚さで均一な酸化膜を形成することが可能になる。従って、本発明であれば、表面光電圧法によりＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率を測定する際、再現性良く抵抗率を測定することができる。
【００２０】
酸化膜除去工程では、表面酸化膜をフッ酸で処理することにより除去することが好ましい。処理方法としては、フッ酸にエピタキシャルウェーハを浸漬させる方法等がある。
このようにフッ酸で処理することで、表面酸化膜を効率的に除去することができる。
【００２１】
次に、図１（ｂ）に示すように、表面酸化膜を除去したＮ型シリコンエピタキシャル層の表面に、抵抗率測定のための新たな酸化膜を形成する酸化膜形成工程を行う。
【００２２】
酸化膜形成方法としては、例えば、空気中でＮ型シリコンエピタキシャル層の表面に対して水銀ランプから紫外線を照射してオゾンを発生させ、オゾンガス含有雰囲気中にエピタキシャル層の表面を曝すことで、厚さ１ｎｍ程度の均一な酸化膜を形成することができる。
これにより、所望厚さの酸化膜を効率的に形成することができる。
【００２３】
図２は、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率と紫外線照射後の帯電量との関係を示すグラフである。
上記のように紫外線照射でＮ型シリコンエピタキシャル層に酸化膜を形成すると、エピタキシャル層の表面にマイナスの静電気が帯電する。静電気の帯電量の絶対値は、図２に示すように、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率が低いほど大きい。そして、表面光電圧法は、エピタキシャル層の表面の静電気量の影響を強く受けることがある。
【００２４】
そこで、図１（ｃ）に示すように、紫外線照射による酸化膜形成工程と表面光電圧法による空乏層幅測定工程の間に、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の静電気除去を行う静電気除去工程を行うことが好ましい。
これにより、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面に帯電していた静電気が除去されるので、次工程の空乏層幅測定工程において行われるコロナ放電で所望の静電気を印加することが可能になり、抵抗率測定の精度をより向上できる。この静電気除去工程は、必須ではないが、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率が低いほど重要である。
【００２５】
図３は、静電気除去装置の一例を示す概念図である。
図３に示すように、静電気除去装置２０は、例えば、＋イオンを発生させる電極針２１と、−イオンを発生させる電極針２２と、電極針２１、２２に直流電圧を印加する電源２３、２４と、接地電極２５とを有し、電極針２１と電極針２２に高電圧を印加することでコロナ放電を発生させる。
【００２６】
コロナ放電が発生すると、電極針２１、２２周辺に存在している空気が電気的に分解されてイオンが発生し、このイオンで反対極性の静電気を電気的に中和することによりＮ型シリコンエピタキシャル層１１の除電を行う。
【００２７】
図１（ｂ）の酸化膜形成工程は、Ｎ型シリコンエピタキシャル層をオゾン水又は過酸化水素水で処理することにより新たな酸化膜を形成することもできる。この方法によっても、所望厚さの均一な酸化膜を効率的に形成することができる。
【００２８】
この場合、酸化膜除去工程（図１（ａ））と酸化膜形成工程（図１（ｂ））を一連の洗浄ラインで連続的に行うことが好ましい。図４に、酸化膜除去工程と酸化膜形成工程を一連の洗浄で行う場合のフロー図を示す。
【００２９】
酸化膜除去工程は、例えば濃度２５％のＨＦ（フッ酸）を用いた酸化膜除去洗浄を行って、表面酸化膜を除去することができる（図４（ａ））。その後、純水リンスを行い（図４（ｂ））、酸化膜形成工程を行う（図４（ｃ））。酸化膜形成工程は、例えば、ＮＨ４ＯＨ（２７重量％）：Ｈ２Ｏ２（３０重量％）：Ｈ２Ｏ＝１：１：５（体積比）の洗浄液によるＳＣ１洗浄、あるいはＨＣｌ（３７重量％）：Ｈ２Ｏ２（３０重量％）：Ｈ２Ｏ＝１：１：５（体積比）の洗浄液によるＳＣ２洗浄のような過酸化水素水中での洗浄や、またはオゾン水中での洗浄を行うことにより、新たな酸化膜を形成してもよい。その後、純水リンスを行い（図４（ｄ））、乾燥して（図４（ｅ））、一連の洗浄ラインを終了する。
このように連続的に行うことで、表面酸化膜除去後に空気に触れて再度自然酸化膜が形成されないうちに、新たな酸化膜を均一に形成することができる。
【００３０】
そして、図１（ｄ）に示すように、新たな酸化膜の表面に、コロナ放電により静電気を帯電させ、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面近傍に形成される空乏層の幅を表面光電圧法によって測定する空乏層幅測定工程を行う。このように表面光電圧法によって測定することで、非接触かつ迅速、簡便に精度良く抵抗率を測定することができる。
例えば、Ｎ型シリコンエピタキシャル層にコロナ放電処理を行いながらＳＰＶ信号を測定し、そのＳＰＶ信号の測定結果からＮ型シリコンエピタキシャル層の表面近傍に形成された空乏層幅が得られる。この測定値をキャリア濃度及び抵抗率に換算する。
【００３１】
このような本発明の抵抗率測定方法であれば、例えば繰り返し測定を行う場合にも、簡易な方法で、日間変動を抑制して、再現性良く抵抗率を測定することができる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
直径２００ｍｍ、抵抗率約４ΩｃｍのＮ型シリコンエピタキシャルウェーハ１枚のＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率を、以下の手順で３日間測定し、日間変動を評価した。
【００３３】
まず、Ｎ型シリコンエピタキシャルウェーハを濃度２５％のフッ酸で処理し、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面酸化膜を除去した。次に、空気中でＮ型シリコンエピタキシャル層の表面に対して水銀ランプから紫外線を照射してオゾンを発生させ、オゾンガス含有雰囲気中でエピタキシャル層の表面に厚さ１ｎｍ程度の酸化膜を形成した。
【００３４】
続いて、コロナ放電により酸化膜の表面に静電気を帯電させながらＳＰＶ信号を測定し、Ｎ型シリコンエピタキシャル層の表面近傍に形成される空乏層の幅を得て、キャリア濃度及び抵抗率に換算した。
【００３５】
このようにして得られた直径方向の抵抗率分布を図５に示す。図５（ａ）は、１−３日目の直径方向の抵抗率分布を示す。図５（ｂ）は、各測定点における３日間の最大値（ｍａｘ）−最小値（ｍｉｎ）の値を直径方向で示す。３日間の最大値（ｍａｘ）−最小値（ｍｉｎ）の平均値は、０．０５Ωｃｍであった。
【００３６】
（比較例）
Ｎ型シリコンエピタキシャルウェーハをフッ酸処理しないこと以外は実施例と同様に、抵抗率の日間変動を評価した。その結果を図６に示す。図６（ａ）は、１−３日目の直径方向の抵抗率分布を示す。図６（ｂ）は、各測定点における３日間の最大値（ｍａｘ）−最小値（ｍｉｎ）の値を直径方向で示す。３日間の最大値（ｍａｘ）−最小値（ｍｉｎ）の平均値は、０．１０Ωｃｍであった。
【００３７】
以上のように本発明であれば、例えばＮ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率を表面光電圧法により繰返し測定する場合、抵抗率の経時変化を抑制することができるので、抵抗率の日間変動を小さくすることができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００３９】
１１…Ｎ型シリコンエピタキシャル層、  ２０…静電気除去装置、
２１、２２…電極針、  ２３、２４…電源、  ２５…接地電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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