(57)【要約】【課題】半導体基板の加工工程、特にｐ型低抵抗半導体基板の加工工程において、汚染される金属不純物量を正確に評価することが可能な金属不純物評価方法。【解決手段】加熱処理を施して基板内部の金属不純物量を１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にした評価用基板を作製し、これを所要の工程に投入して加工を施し、その後公知の金属不純物濃度を評価する方法で基板内部の金属不純物量を測定することで、電気的測定のＤＬＴＳ法やＳＰＶ法で評価困難であった１Ω・ｃｍ以下の低抵抗半導体基板内部の金属不純物を定量的に評価できる。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱処理を施して基板内部の金属不純物量を１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にした半導体基板を加工し、加工により汚染された金属不純物量を評価する金属不純物評価方法。
【請求項２】
半導体基板は、ボロンが１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上添加されたｐ型低抵抗半導体基板であり、加熱処理により基板内部の金属不純物量を１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にした請求項１の方法で使用する金属不純物評価用基板。
【請求項３】
ボロンが１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上添加されたｐ型低抵抗半導体基板を、洗浄液に浸漬又は洗浄液を噴射しながら基板温度を３００℃〜５００℃に加熱し、基板内部の金属不純物量を１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする金属不純物評価用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体基板の製造工程中で種々加工を施した際に、基板内部が金属不純物で汚染されるのを定量的に評価する方法に関し、ＣｕやＦｅと作用して基板内部のボロンに偏析するため前記評価が困難なｐ型低抵抗半導体基板において、金属不純物汚染の評価を可能にした半導体基板の加工工程中の金属不純物評価方法及び評価用基板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板の製造工程において、加工される半導体基板が雰囲気や装置などからのＣｕやＦｅなどの金属にて汚染されることが知られている。この半導体基板製造工程での金属不純物汚染の評価方法は、従来工程で得られた製品基板自体の金属不純物を評価する方法であった。
【０００３】
例えば、加工工程を経て得られた半導体基板製品を、全反射蛍光Ｘ線分光分析装置（ＴＸＲＦ）にてその表面金属不純物濃度を評価する方法、気相分解法にて半導体基板表面上の金属不純物を酸溶液にて回収してフレームレス原子吸光光度計（ＡＡＳ）や誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）にて金属不純物濃度を評価する方法、ＤＬＴＳ法（Ｄｅｅｐ‐Ｌｅｖｅｌ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）やＳＰＶ法（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｍｅｔｈｏｄ）による電気的測定による評価方法が採用されてきた。
【０００４】
一方、近年では、半導体基板内部の金属不純物汚染防止への厳しい要求があり、半導体基板製造工程から半導体基板内部への金属不純物による汚染評価を行うことは、半導体基板の品質向上に不可避であるとされている。（特開２００２−４０００９号参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の方法、ＴＸＲＦや気相分解法は、半導体基板表面の金属不純物濃度しか評価できない。また、電気的測定のＤＬＴＳ法やＳＰＶ法では、１Ω・ｃｍ以下の低抵抗半導体基板内部の金属不純物分析はできなかつた。
【０００６】
ｐ型低抵抗半導体基板は、ドーバント剤としてボロンが約１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の高濃度で添加されている。この高濃度ボロンはＣｕやＦｅといった半導体基板の特性に悪影響を与える金属と相互作用するため、金属不純物は容易に半導体基板内部のボロンに偏析する。従って、半導体基板は容易に金属不純物にて汚染されることになる。
【０００７】
この発明は、半導体基板の製造工程、特にｐ型低抵抗半導体基板の製造工程において、汚染される金属不純物量を正確に評価することが可能な半導体基板製造工程中の金属不純物評価方法及び評価用基板とその製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、金属汚染されたｐ型低抵抗半導体基板を用いた場合、この基板の製造工程の金属不純物汚染量を定量的に評価することが困難であることに着目し、評価される基板側の金属不純物量について種々検討した結果、半導体基板内部の金属不純物量を１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下すると、製造工程、例えばエッチング工程やミラーポリッシュ工程での金属不純物汚染を定量的に評価できることを知見し、この発明を完成した。
【０００９】
すなわち、この発明は、加熱処理を施して基板内部の金属不純物量を１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にした半導体基板を用い、半導体基板の製造工程中で加工し、加工された当該基板内部の金属不純物量を評価し、該製造工程中で汚染された金属不純物量を評価することを特徴とする半導体基板製造工程中の金属不純物評価方法である。
【００１０】
また、この発明は、ボロンが１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上添加されたｐ型低抵抗半導体基板を、洗浄液に浸漬又は洗浄液を噴射しながら基板温度を３００℃〜５００℃に加熱し、基板内部の金属不純物量を１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることを特徴とする半導体基板製造工程中の金属不純物評価用基板とその製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明は、半導体基板で基板内部に金属不純物が１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の半導体基板を作製することを要旨とする。半導体基板は、いずれの抵抗値、表面性状のものも対象となるが、特に従来評価が困難であったドーバント剤としてボロンが１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の高濃度で添加された１Ω・ｃｍ以下のｐ型低抵抗半導体基板が適している。また、半導体基板の表面状態は、ミラーポリッシュ仕上げの他、エッチング仕上げやラッピング仕上げなど半導体表面状態を問わない。
【００１２】
この発明において、評価対象となる半導体基板の製造工程は、スライス工程、ラッビング工程、面取り工程、エッチング工程、ミラーポリッシュ工程、洗浄工程、熱処理工程、エピタキシャル成長工程など、半導体基板の製造に関わるいずれの工程にも適用可能である。
【００１３】
この発明において、熱処理方法は、ランプやヒーターにより半導体基板温度を３００℃〜５００℃に加熱し、例えば１〜２０時間保持して、該基板内部より金属不純物を表面に拡散させ、その後、酸洗浄などで表面より除去することで基板内部の金属不純物量を１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることができる。
【００１４】
また、熱処理方法として、硫酸などの洗浄液に浸漬してランプで加熱したり、あるいは洗浄液を噴射しながらランプで加熱して該基板温度を３００℃〜５００℃に加熱することで、基板内部の金属不純物量を１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることが可能である。
【００１５】
この発明において、半導体基板の加熱温度は、３００℃未満では、半導体基板中のボロンに偏折している金属不純物を基板表面に拡散させる効果がなく、５００℃を超えると、基板中の金属固溶度が上昇して、１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることが困難となるため、３００℃〜５００℃が好ましい。また、保持時間は、１〜２０時間が好ましい。さらに、洗浄液としては、硫酸が最適である。
【００１６】
前記熱処理で基板内部の金属不純物量を１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にした評価用半導体基板を、評価対象となる半導体基板の製造工程に投入した後、金属不純物の汚染を評価する方法は、半導体基板の表面にある金属不純物を酸洗浄で除去した後、当該基板を弗酸／硝酸の蒸気で分解し、分解後の該基板の残渣を酸溶液で処理し、この残渣中の金属不純物を、ＩＣＰＭ−ＭＳ、ＡＡＳなどで定量評価する方法が採用できる。
【００１７】
【実施例】
実施例１
以下に、この発明による評価用基板をミラーポリッシュ工程に投入して金属不純物汚染を評価する例について説明する。まずエッチング工程を経たｐ型低抵抗半導体基板、結晶方位（１００）、抵抗値：０．００８Ω・ｃｍ、酸素濃度：１．３×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ‐１２１  １９７９）を用意した。
【００１８】
この半導体基板を硫酸中に浸漬し、赤外線にて該基板を４００℃になるよう加熱した。加熱後、純水にて該基板をリンスした。基板内部の金属不純物を除去した前記評価用基板を、弗酸／硝酸の蒸気で分解させた後、その残渣中の金属不純物をＩＣＰ‐ＭＳにて定量評価したところ、該基板内部の金属不純物Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌが１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることを確認した。
【００１９】
上記工程で得た評価用基板を、一般的な半導体基板製造工程におけるミラーポリッシュ工程で加工を行つた。ミラーポリッシュ加工後、アルカリ洗浄及び酸洗浄で半導体基板表面の金属不純物を除去し、該評価用基板を弗酸／硝酸の蒸気で分解し、その残渣中の金属不純物をＩＣＰ‐ＭＳで定量評価した。
【００２０】
金属不純物のうちＦｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｌは、１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とこのミラーポリッシュ工程での半導体基板内部への汚染が無いことを評価できた。また、Ｃｕは５×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とミラーポリッシュ工程でＣｕ汚染があることとその定量的な評価が可能であることを確認した。
【００２１】
実施例２
エッチング工程を経たｐ型高抵抗半導体基板を実施例１と同様にミラーポリッシュ工程に投入して金属不純物汚染を評価した。結晶方位（１００）、抵抗値：１０Ω・ｃｍ、酸素濃度：１．３×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  （ＡＳＴＭ  Ｆ‐１２１  １９７９）のｐ型高抵抗半導体基板を用意した。次に実施例１と同様に熱処理して該基板内部の金属不純物Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌが１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である評価用基板を作製した。
【００２２】
この評価用基板を、一般的な半導体基板製造工程におけるミラーポリッシュ工程で加工を行つた。その後実施例１と同様に金属不純物をＩＣＰ‐ＭＳで定量評価したところ、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ量は、ミラーポリッシュ加工後で増加がなく、ｐ型高抵抗半導体基板内部へのミラーポリッシュ加工工程で金属不純物の汚染がないことが評価できた。
【００２３】
実施例３
以下に、この発明による評価用基板をラッピング工程に投入して金属不純物汚染を評価する例について説明する。まずスライス工程を経たｐ型低抵抗半導体基板、結晶方位（１００）、抵抗値：０．００９Ω・ｃｍ、酸素濃度：１．３×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  （ＡＳＴＭ  Ｆ‐１２１  １９７９）を用意した。次に実施例１と同様に熱処理して該基板内部の金属不純物Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌが１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である評価用基板を作製した。
【００２４】
この評価用基板を、一般的な半導体基板製造工程におけるラッピング工程で加工を行つた。その後実施例１と同様に金属不純物をＩＣＰ‐ＭＳで定量評価したところ、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌは１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とこのラッピング工程での汚染がないことを確認した。Ｆｅについては５×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とラッピング工程でのＦｅ汚染を定量的に評価できた。
【００２５】
実施例４
スライス工程を経たｐ型高抵抗半導体基板を実施例１と同様にラッピング工程に投入して金属不純物汚染を評価した。結晶方位（１００）、抵抗値：１０Ω・ｃｍ、酸素濃度：１．３×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  （ＡＳＴＭ  Ｆ‐１２１１９７９）のｐ型高抵抗半導体基板を用意した。次に実施例１と同様に熱処理して該基板内部の金属不純物Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌが１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である評価用基板を作製した。
【００２６】
この評価用基板を、一般的な半導体基板製造工程におけるラッピング工程で加工を行った。その後実施例１と同様に金属不純物をＩＣＰ‐ＭＳで定量評価したところ、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ量は、ラッピング加工後で増加がなく、ｐ型高抵抗半導体基板内部へのラッピング加工工程で金属不純物の汚染がないことが評価できた。
【００２７】
【発明の効果】
この発明は、実施例に示すごとくラッピング工程やミラーポリッシュ工程などの半導体基板の製造工程において、特にｐ型低抵抗半導体基板であっても、汚染される金属不純物量を正確に評価することができる。
【００２８】
すなわち、この発明は、いずれの抵抗値の半導体基板であっても、加熱処理を施して基板内部の金属不純物量を１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にしたこの発明による評価用基板を製造工程中に投入して他基板と同様に加工を施すことで、当該製造工程中の金属不純物の汚染量を定量的に評価可能にした。