(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハ表面に垂直な方向である深さ方向の一部領域に金属不純物を捕獲するゲッタリング能力を有したゲッタリング層が形成されたシリコンウェーハに金属不純物を故意汚染する汚染工程と、
前記シリコンウェーハの表面に垂直な面を形成する垂直面形成工程と、
前記垂直な面が形成され、且つ、金属不純物が故意汚染された前記シリコンウェーハに対して熱処理を行う熱処理工程と、
前記熱処理工程の後、前記垂直な面に、故意汚染した金属不純物に起因したシャローピットを形成するよう選択エッチングを行うエッチング工程と、
前記エッチング工程の後、前記垂直な面に形成されたシャローピットの前記深さ方向の分布に基づいて、前記ゲッタリング層のゲッタリング能力を評価する評価工程と、
を含むことを特徴とするシリコンウェーハのゲッタリング能力評価方法。
【請求項２】
前記評価工程では、前記垂直な面においてシャローピットが存在していない前記深さ方向における幅に基づいてゲッタリング能力を評価することを特徴とする請求項１に記載のシリコンウェーハのゲッタリング能力評価方法。
【請求項３】
前記評価工程では、前記幅として、前記ゲッタリング層からシャローピットが現れるまでの前記深さ方向における幅を求めることを特徴とする請求項２に記載のシリコンウェーハのゲッタリング能力評価方法。
【請求項４】
前記評価工程では、前記幅として、前記シリコンウェーハの表面からシャローピットが現れるまでの前記深さ方向における幅を求めることを特徴とする請求項２に記載のシリコンウェーハのゲッタリング能力評価方法。
【請求項５】
前記ゲッタリング層はイオン注入層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシリコンウェーハのゲッタリング能力評価方法。
【請求項６】
前記汚染工程では前記シリコンウェーハにＮｉを故意汚染することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシリコンウェーハのゲッタリング能力評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高集積デバイスを作製するためのシリコンウェーハの性能評価方法であり、特に有害不純物を除去する方法であるゲッタリング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路等のデバイスの高密度化、高集積化に伴い、デバイス動作の安定化が頓に望まれてきている。特にリーク電流や酸化膜耐圧等の特性値改善は重要な課題である。
【０００３】
しかるに、半導体集積回路の製造工程において、望まれざる重金属、例えばＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉといった不純物に汚染される可能性が現在においても否定できていない。これらの重金属不純物はシリコン単結晶中に固溶、あるいは析出した状態で、前述のリーク電流や酸化膜耐圧特性を著しく劣化させることが広く知られている。
【０００４】
これらの重金属不純物を除去する方法であるゲッタリング技術は多岐に渡って世に知られている。そのいずれの方法も、それぞれ異なる特徴を有し、除去可能な元素やその適用可能範囲といったものが存在するため、作製するデバイスの種類やその作製方法によって、最適なゲッタリング技術を持ったウェーハを使用する必要がある。
【０００５】
その中で、イオン注入層をゲッタリング層として用いる手法は、古くから認識されているゲッタリング手法の一つである。このイオン注入層ゲッタリングは、デバイスを作製するウェーハ表層近傍の任意の深さに、異なるゲッタリング能力の層を配置することができ、デバイスの特徴を踏まえて、自由自在にゲッタリング層を設計、設置できる利点を生かしてよく用いられている。
【０００６】
このような事情から、最近のデバイス、特にＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）等のデバイスでは、イオン注入層がゲッタリングの目的で広く用いられている。というのは、これらのデバイスでは、除去対象となる元素の拡散速度が比較的遅いため、ゲッタリング層をバルクや裏面に配置すると、ゲッタリング層の存在する遠い位置まで表層から除去対象元素を移動させねばならなくなり、ゲッタリング層をデバイス層の直下、すなわちウェーハ表層近傍に任意に設計できるイオン注入層は便利であった。
【０００７】
このような特徴を持つイオン注入層ゲッタリングの能力評価を行う際、大きな能力差のあるゲッタリング層評価の比較であれば、他のゲッタリング手法で常套的に用いられている評価手法を用いることができる。例えば、Ｆｅを故意汚染し、押込み拡散熱処理とＦｅ捕獲のための熱処理とを施した後、表面に残留したＦｅ濃度をＤＬＴＳ（Ｄｅｅｐ  Ｌｅｖｅｌ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法や化学分析法で測定する方法がまず挙げられる。また、Ｎｉを故意汚染し、押込み拡散熱処理とＮｉ捕獲のための熱処理とを施した後、表面近傍に残留したＮｉのシリサイド析出物を検出するために、選択エッチングを施し、シリサイド析出物が除去された痕跡となった浅いピット（シャローピット）をカウントする方法などが挙げられる。他にも、汚染元素や汚染濃度を変えたり、また、熱処理条件を変えることで種々のゲッタリング能力評価が実際に行われている。
【０００８】
また、イオン注入層をゲッタリング層として有したウェーハのゲッタリング能力の評価方法として、特許文献１には、Ｘ線回折法を用いてロッキングカーブを測定し、得られたロッキングカーブからゲッタリング能力を評価する方法が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２には、シリコンウェーハのＮｉ汚染の評価方法であるが、シリコンウェーハの劈開面に選択エッチングを行うことで浅いエッチピット（シャローピット）を形成し、この浅いエッチピットを観察することでＮｉ汚染を評価する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１３０３４１号公報
【特許文献２】特開２００４−６３７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、イオン注入層などのゲッタリング層のゲッタリング能力の評価において、イオン注入条件のわずかな違いなどに起因する微小なゲッタリング能力差を評価する場合、既述したこれらの方法では必ずしも能力差が得られないことがあり、問題であった。これは、実際のデバイス工程においては、ゲッタリング能力差が存在することが確実である場合にも生じ、汚染元素、汚染濃度、熱処理条件などの最適化や、あるいは、実デバイス製造条件に近づけてゲッタリング能力試験を実施するなど、従来の評価法の応用技術の応用で目的を達成させられる可能性はある。しかし、実デバイス製造条件は複雑であり、また、各デバイスによって、その工程は異なることや、懸念される汚染元素、濃度は全て、各製造工程によって異なるため、最適化するにしてもデバイス製造工程を模すにしても、長大な時間が必要となり、簡便な評価手法開発は急務であった。
【００１２】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、ゲッタリング層の持つゲッタリング能力を簡便に評価でき、微小なゲッタリング能力の違いも捉えることができる評価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】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明のシリコンウェーハのゲッタリング能力評価方法は、ウェーハ表面に垂直な方向である深さ方向の一部領域に金属不純物を捕獲するゲッタリング能力を有したゲッタリング層が形成されたシリコンウェーハに金属不純物を故意汚染する汚染工程と、
前記シリコンウェーハの表面に垂直な面を形成する垂直面形成工程と、
前記垂直な面が形成され、且つ、金属不純物が故意汚染された前記シリコンウェーハに対して熱処理を行う熱処理工程と、
前記熱処理工程の後、前記垂直な面に、故意汚染した金属不純物に起因したシャローピットを形成するよう選択エッチングを行うエッチング工程と、
前記エッチング工程の後、前記垂直な面に形成されたシャローピットの前記深さ方向の分布に基づいて、前記ゲッタリング層のゲッタリング能力を評価する評価工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、評価対象のシリコンウェーハに金属不純物を故意汚染するとともに、シリコンウェーハの表面に垂直な面を形成する。その後、このシリコンウェーハに対して熱処理を行うので、故意汚染した金属不純物がシリコンウェーハ中に拡散するとともに、一部はゲッタリング層に捕獲される。また、熱処理において温度昇温後の冷却の過程では、シリコンウェーハ中（ウェーハのバルク）に拡散した金属不純物が、シリコンウェーハの面（表面、裏面、表面に垂直な面）で析出反応を起こし、該面において金属不純物のシリサイド析出物が形成される。熱処理後に、表面に垂直な面を選択エッチングするので、垂直な面には、シリサイド析出物に起因したシャローピット（浅いエッチピット）が形成される。なお、シャローピットとは、シリコン中の金属不純物が表面近傍にシリサイドの形態で析出し、これを選択エッチングで顕在化させた浅いエッチピットのことを指す。
【００１５】
ここで、本発明者は、垂直な面に形成されたシャローピットの深さ方向分布が、ゲッタリング層のゲッタリング能力に応じて変化することを見出した。具体的には、ゲッタリング層の近傍では、金属不純物がゲッタリング層に捕獲されてシリサイド析出物の密度が低くなっていることで、シャローピットが存在せず、そのシャローピットが存在していない範囲がゲッタリング能力に応じて変わることを見出した。
【００１６】
本発明はこの知見を利用しており、すなわち、ウェーハ表面に垂直な面に形成されたシャローピットの深さ方向分布に基づいてゲッタリング能力を評価する。具体的には、本発明における評価工程では、前記垂直な面においてシャローピットが存在していない前記深さ方向における幅に基づいてゲッタリング能力を評価する。これによって、ゲッタリング能力を簡便に評価でき、微小なゲッタリング能力の違いも捉えることができる。
【００１７】
また、評価工程では、例えば、ゲッタリング層からシャローピットが現れるまでの深さ方向における幅を求める。これによれば、イオン注入層のゲッタリング能力を正確に評価できる。また、ゲッタリング層がウェーハ表層近傍に形成されない場合（例えばウェーハの深さ方向の中央付近にゲッタリング層が形成された場合）であっても、該ゲッタリング層のゲッタリング能力を評価できる。
【００１８】
また、ゲッタリング層がウェーハ表層近傍に形成されている場合には、ゲッタリング層より表面側は、ゲッタリング層までの距離が短いため、シャローピットが現れないと考えられる。この場合には、評価工程では、シリコンウェーハの表面を基準としてシャローピットが現れるまでの幅（シャローピットが形成されていない幅）を求めても良い。これによって、簡単に、シャローピットが存在していない幅を求めることができる。
【００１９】
また、ゲッタリング層はイオン注入層であるとするのが好ましい。イオン注入層のゲッタリング能力の評価に本発明を適用することで、イオン注入条件のわずかな違いなどで従来は捉えることができなかったゲッタリング能力差を、簡便に評価できる。
【００２０】
また、汚染工程ではシリコンウェーハにＮｉを故意汚染するのが好ましい。Ｎｉはシャローピットを形成する代表的な金属種であるので、故意汚染する金属不純物としてＮｉを用いることで、ウェーハ表面に垂直な面に、シャローピットの分布を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態のゲッタリング能力評価方法の各工程図、及び選択エッチング後の劈開面の拡大図である。
【図２】比較例における劈開面の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施の形態について述べる。ゲッタリング層として用いるイオン注入層は、既述したように最近のＣＣＤやＣＩＳを作製するシリコンウェーハの表層近傍に設けることで、白キズと呼ばれる上記デバイス特有の欠陥形成の原因元素である金属を捕獲することができる。白キズの原因となる金属元素は、多種にわたっており、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉなどの従来から問題視されていた比較的拡散の速い元素と、Ｍｏ、Ｗなど拡散の遅い元素に大別できる。
【００２３】
イオン注入層は、これらの金属不純物除去のための十分な時間を費やせる場合には、ほとんどの金属不純物元素に対し有効なゲッタリング手法である。しかし、他のゲッタリング手法のようにウェーハの深さ方向全域にゲッタリング層が存在しないために、そのゲッタリング能力のわずかな差を評価するには特別の工夫を必要とした。例えば、微小なゲッタリング能力差を拡大するために、原子捕獲のための熱処理時間を長くしたり、室温までの冷却速度を十分遅くしたりするなどの方法が挙げられる。また、実デバイス製造工程を模した複雑な熱処理を施した後、ウェーハ中不純物分布を測定する方法もある。
【００２４】
しかし、これらの方法は最適化のための予備実験用に長い時間がかかり、また、全てのデバイス製造工程はそのデバイス固有のものであることから、他のデバイス評価用の工程としては用いることができず、不便であった。そのため、問題となる個々のデバイス工程ごとに最適化したゲッタリング能力評価法をそれぞれ設定しなければならなかった。
【００２５】
そこで、本発明者は、イオン注入層のゲッタリング能力を簡便に評価する方法開発の必要性を感じ、Ｎｉの残存シリサイド析出物に起因したシャローピット（以下、単にＮｉのシャローピットという場合がある）密度測定を表面に垂直な面に対して施すことに想到した。なお、ウェーハ表面に垂直な面を用いてＮｉのシャローピット密度を測定する手法は例えば上記特許文献２に記載されている。ここで、ウェーハ深さ方向全域にゲッタリング層が存在する場合には、表面に垂直な面のどの位置を観察しても、ほぼ同一のシャローピット密度が得られ、得られたシャローピット密度に基づいてゲッタリング能力を評価することができる。
【００２６】
しかし、イオン注入層のように、ウェーハ深さ方向に対し、ある深さ領域に局在したゲッタリング層を持つ場合には、Ｎｉ故意汚染と熱処理とにより形成された残存Ｎｉ起因のシリサイド析出物分布は、必ずしも深さ方向で均一とはならない。すなわち、イオン注入層近傍ではゲッタリング能力が高いためＮｉのシャローピットは観察されないが、イオン注入層より遠い位置では、ゲッタリング作用の到達が遅れるため、Ｎｉのシャローピットが観察されるという、深さ方向に不均一な分布を得ることができる。
【００２７】
この深さ方向に不均一な分布を利用し、イオン注入層からＮｉのシャローピットが存在しない深さ方向における幅を求め、その幅が大きいほど強いゲッタリング能力、幅が小さいほど、弱いゲッタリング能力を示すことを発見した。以下、本実施形態におけるゲッタリング能力の評価方法を詳細に説明する。
【００２８】
先ず、ゲッタリング能力を評価するシリコンウェーハを準備する（図１（ａ））。ここでは、例えばＣＣＤ、ＣＩＳといった電子デバイスの形成用基板として作製され、電子デバイスの動作上、有害である重金属不純物を除去するゲッタリング効果を持つシリコンウェーハを準備する。詳しくは、準備するシリコンウェーハには、ウェーハ表面に垂直な方向である深さ方向の一部領域に、重金属不純物を捕獲する（デバイス形成層であるウェーハ表層から重金属不純物を除去する）ゲッタリング能力を有したイオン注入層（Ｉ／Ｉ層）が形成されている。なお、評価対象となるシリコンウェーハの大きさ、結晶方位、導電型、抵抗率等は特に限定されない。
【００２９】
ここで、イオン注入層とは、ウェーハの一方の表面から元素をイオン注入することにより形成されるイオン注入ダメージ層を言う。ゲッタリング機構は緩和型と偏析型の２種に大別されているが、イオン注入層におけるゲッタリング機構は、除去対象金属不純物をイオン注入層に析出させる緩和型が主である。緩和型には、ＢＭＤ（Ｂｕｌｋ  Ｍｉｃｒｏ  Ｄｅｆｅｃｔ）をゲッタリング層と捉えたＩＧ（Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）やＢＳＤ（Ｂａｃｋ  Ｓｉｄｅ  Ｄａｍａｇｅ）があり、低温において固溶度が不純物濃度を下回るいわゆる過飽和固溶状態になる形で析出することによって、周囲の固溶不純物濃度が低減するという機構である。他方、偏析型には、ＰＢＳ（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ  Ｂａｃｋ  Ｓｅａｌ）やＰ／Ｐ＋エピタキシャルウェーハがあり、ゲッタリング層中にデバイス形成層より高濃度の不純物が固溶することで、目的のデバイス形成層中の不純物濃度を低減する機構である。
【００３０】
準備したシリコンウェーハに形成されたイオン注入層は、目的に応じてウェーハ深さ方向のどの領域に配置されたとしても良いが、例えば、ウェーハ表層から重金属不純物を除去することを狙って、ウェーハ表層近傍にイオン注入層が配置される。また、ゲッタリング能力を評価するイオン注入層の元素種類は、ゲッタリング効果が認められるものであれば、Ｂ、Ａｓ、Ｓｂなどのドーパント、炭素、窒素、酸素、アルゴンなど、どの元素のイオン注入層であっても良い。また、イオン注入層は、ある深さ領域において、ウェーハ表面に平行な断面の全領域に形成されたとしても良いし、一部領域に形成されたとしても良い。また、準備するシリコンウェーハは、電子デバイスを作製する前のウェーハであっても良いし、ウェーハ表面に電子デバイスが作製されたウェーハであっても良い。
【００３１】
シリコンウェーハの準備後、次に、準備したシリコンウェーハの表面にＮｉを塗布等により故意汚染する（汚染工程）。この故意汚染により、シリコンウェーハの表面上にはＮｉ原子層が形成される（図１（ｂ））。なお、シリコンウェーハの表面に代えて、又は加えて、シリコンウェーハの裏面にＮｉを故意汚染しても良い。
【００３２】
次に、Ｎｉを故意汚染したシリコンウェーハを劈開し、ウェーハ表面に垂直な面（劈開面）を露出させる（図１(ｃ)、垂直面形成工程）。このとき、シリコンウェーハを劈開する方法は特に限定されるものではないが、例えば、先端にダイヤモンドが埋め込まれたペン型治具（ダイヤモンドペン）を面方位（１００）のシリコンウェーハのエッジ部に当て、結晶方位＜１１０＞方向に応力を加えることによって、（１００）面に垂直で劈開しやすい（１１０）面に沿ってシリコンウェーハを劈開することができる。また、シリコンウェーハのどの箇所を劈開しても良いが、イオン注入層がウェーハ表面に平行な断面の一部領域に形成されている場合には、イオン注入層が形成された箇所を劈開、すなわち、劈開面にイオン注入層が交差するよう劈開するのが良い。
【００３３】
なお、Ｎｉの故意汚染（図１（ｂ））と、シリコンウェーハの劈開（図１（ｃ））の実施順を逆にしても良い。すなわち、シリコンウェーハを劈開した後に、Ｎｉを故意汚染しても良い。
【００３４】
次に、Ｎｉを故意汚染し、かつ、劈開面を露出させたシリコンウェーハに対して例えば抵抗加熱式熱処理炉を用いて熱処理を行う（熱処理工程）。この熱処理は、故意汚染したＮｉをシリコンウェーハ中に拡散させ、且つ、拡散したＮｉをイオン注入層に捕獲させ、且つ、劈開面にＮｉのシリサイド析出物（ＮｉＳｉ２）を形成する目的で行う熱処理である。この目的が達成できるのであれば、熱処理の条件（昇温速度、熱処理温度、熱処理時間、熱処理雰囲気等）は特に限定されるものではなく、必要に応じて適宜決定することができる。例えば、昇温速度は０．１〜１００００℃／ｍｉｎ、熱処理温度は３００℃〜シリコンの融点以下、熱処理時間は１秒から１００時間、雰囲気はＨ２、Ｏ２、Ａｒ、Ｎ２、Ｈｅあるいはこれらの混合雰囲気等を挙げることができる。
【００３５】
この熱処理によって、シリコンウェーハの表面に故意汚染したＮｉがシリコンウェーハ中に拡散する。また、熱処理において温度昇温後の室温への冷却の過程においては、過飽和固溶状態となったイオン注入層近傍のＮｉがイオン注入層に捕獲されるとともに、イオン注入層から離れた深さ位置にあるＮｉは、シリコンウェーハの各面（表面、裏面、劈開面）で析出反応を起こし、各面においてＮｉのシリサイド析出物が形成される。なお、熱処理において冷却を行う際の冷却速度は、劈開面にＮｉのシリサイド析出物が効率的に形成できるのであれば、特に限定されない。
【００３６】
上記熱処理を行った後、シリコンウェーハの劈開面に選択エッチング液等を用いて選択エッチングを行い、劈開面に析出したＮｉのシリサイド析出物をシャローピット（浅いエッチピット）として顕在化させる（図１（ｄ）、（ｅ）、エッチング工程）。この選択エッチングの方法は特に限定されるものではなく、例えば、選択エッチング液として混酸（ＨＦ、ＨＮＯ３系）やＳｅｃｃｏ液等を用いてウェーハを１０秒〜３００秒間浸漬させることによって、容易に選択エッチングすることができる。
【００３７】
このシャローピットは、劈開面に析出したＮｉのシリサイド析出物の量に応じて形成される。上記したように、シャローピットは、ウェーハの深さ方向において不均一な分布で形成される。詳しくは、イオン注入層の近傍に存在するＮｉはイオン注入層に捕獲されるので、劈開面におけるイオン注入層の近傍ではそのゲッタリング作用によりＮｉのシリサイド析出物の密度が低くなっている。このため、イオン注入層の近傍ではシャローピットが形成されない（図１（ｅ））。これに対して、イオン注入層から離れた位置では、ゲッタリング作用の到達が遅れるため、Ｎｉのシャローピットが形成される（図１（ｅ））。
【００３８】
なお、イオン注入層においては、劈開面からウェーハの半径方向の内部に入った位置でもＮｉを捕獲するので、劈開面のイオン注入層の位置ではＮｉのシリサイド析出物密度は低いと考えられる。そのため、劈開面のイオン注入層の位置もシャローピットは形成されない。
【００３９】
このように、イオン注入層を含むイオン注入層近傍にはシャローピットが存在しない。そして、このシャローピットが存在しない範囲（深さ方向における幅）は、イオン注入層のゲッタリング能力に応じて変化し、具体的には、ゲッタリング能力が強いほどその範囲が大きくなる。
【００４０】
そこで、選択エッチングによりシャローピットを形成した後、光学顕微鏡等により、劈開面に形成されたシャローピットの深さ方向分布を観察する。つまり、劈開面の各深さ位置のシャローピット密度をカウントする。そして、シャローピットが存在しない深さ方向における幅（図１（ｅ）の無シャローピット帯の幅）を求める。このとき、無シャローピット帯の幅として、イオン注入層を除外した幅を求めても良いし、イオン注入層を含んだ幅を求めても良い。
【００４１】
また、無シャローピット帯の幅として、例えば、イオン注入層からシャローピットが現れるまでの深さ方向における幅を求める。このイオン注入層を基準とした幅として、イオン注入層からウェーハ表面側にシャローピットが存在していない表面側幅と、イオン注入層からウェーハ裏面側にシャローピットが存在していない裏面側幅の合計を求めても良いし、どちらか一方を求めても良い。
【００４２】
このように、イオン注入層を基準として無シャローピット帯の幅を求めることで、イオン注入層近傍の無シャローピット帯の幅を正確に求めることができ、イオン注入層のゲッタリング能力を正確に評価できる。また、イオン注入層がウェーハ表層近傍に形成されない場合（例えばイオン注入層がウェーハの深さ方向における中央付近に形成された場合）には、ウェーハ表層近傍はイオン注入層から離れることになるためシャローピットが形成されることがあるが、イオン注入層を基準に無シャローピット帯の幅を求めることで、イオン注入層がウェーハ表層近傍に形成されない場合にも、該イオン注入層のゲッタリング能力を正確に評価できる。
【００４３】
なお、イオン注入層がウェーハのどこに形成されているのかが不明の場合には、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、二次イオン質量分析法）により注入元素の濃度（例えば炭素濃度）の深さ方向分布を測定し、その深さ方向分布において高濃度の領域をイオン注入層として特定しても良いし、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、透過型電子顕微鏡）により得られるウェーハの断面像からイオン注入層の位置を特定しても良い。
【００４４】
また、イオン注入層がウェーハ表層近傍に形成される場合には、イオン注入層よりウェーハ表面側はイオン注入層に近いためシャローピットが形成されないと考えられる。そこで、イオン注入層がウェーハ表層近傍に形成される場合には、ウェーハ表面からシャローピットが現れるまでの深さ方向における幅を求めても良い。これによれば、簡単に、無シャローピット帯の幅を得ることができる。
【００４５】
無シャローピット帯の幅を求めた後、その幅に基づいてイオン注入層のゲッタリング能力を評価する。このとき、幅が大きいほどゲッタリング能力が強いと評価する（評価工程）。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて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。
【００４７】
（比較例）
ＣＺ法により、直径８インチ、方位＜１００＞、ｐ型、抵抗率が１０Ωｃｍ、初期酸素濃度１４ｐｐｍａのシリコン単結晶棒を、引き上げ速度０．４ｍｍ／分で引き上げた。このシリコン単結晶棒を加工してシリコンウェーハとし、そのシリコンウェーハの表面にｐ型で抵抗率が１０Ωｃｍのシリコンエピタキシャル層を１０μｍ堆積した。このウェーハ表面に１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ２のＮｉを塗布した後、劈開にて表面に垂直な面を形成し、８００℃／２０分の拡散熱処理を施してから、室温まで冷却した。このシリコンウェーハを混酸系の選択エッチング液により選択エッチングし、劈開面に発生したＮｉのシャローピットを観察したところ、表面から裏面までのほとんどの深さ位置でほぼ同一密度のＮｉのシャローピットが観察され、Ｎｉのシャローピットが存在しない深さ幅は、０であった（図２参照）。
【００４８】
（実施例１）
ＣＺ法により、直径８インチ、方位＜１００＞、ｐ型、抵抗率が１０Ωｃｍ、初期酸素濃度１４ｐｐｍａのシリコン単結晶棒を、引き上げ速度０．４ｍｍ／分で引き上げた。このシリコン単結晶棒を加工してシリコンウェーハとし、そのシリコンウェーハに表面から炭素を加速電圧７０ｋｅＶ、ドーズ量５×１０１４ｃｍ−２でイオン注入した。その後、イオン注入層の結晶性回復熱処理を窒素／酸素混合雰囲気にて１０００℃／１時間の条件で実施し、さらに表面にｐ型、抵抗率が１０Ωｃｍのシリコンエピタキシャル層を１０μｍ堆積した。このウェーハ表面に１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ２のＮｉを塗布した後、劈開にて表面に垂直な面を形成し、８００℃／２０分の拡散熱処理を施してから、室温まで冷却した。このシリコンウェーハを混酸系の選択エッチング液により選択エッチングし、劈開面に発生したＮｉのシャローピットを観察したところ、炭素イオン注入層から、ウェーハ裏面側に約１５０μｍの深さ範囲はＮｉのシャローピットの存在しない領域となり、それより深い位置ではシャローピットが検出された。
【００４９】
（実施例２）
ＣＺ法により、直径８インチ、方位＜１００＞、ｐ型、抵抗率が１０Ωｃｍ、初期酸素濃度１４ｐｐｍａのシリコン単結晶棒を、引き上げ速度０．４ｍｍ／分で引き上げた。このシリコン単結晶棒を加工してシリコンウェーハとし、そのシリコンウェーハに表面から炭素を加速電圧７０ｋｅＶ、ドーズ量３×１０１５ｃｍ−２でイオン注入した。その後、イオン注入層の結晶性回復熱処理を窒素／酸素混合雰囲気にて１０００℃／１時間の条件で実施し、さらに表面にｐ型、抵抗率が１０Ωｃｍのエピタキシャル層を１０μｍ堆積した。このウェーハ表面に１×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ２のＮｉを塗布した後、劈開にて表面に垂直な面を形成し、８００℃／２０分の拡散熱処理を施してから、室温まで冷却した。このシリコンウェーハを混酸系の選択エッチング液により選択エッチングし、劈開面に発生したＮｉのシャローピットを観察したところ、炭素イオン注入層から、ウェーハ裏面側に約２５０μｍの深さ範囲はＮｉのシャローピットの存在しない領域となった。
【００５０】
炭素イオン注入層のゲッタリング能力は、高ドーズ量ほど高いが、ドーズ量が５×１０１４ｃｍ−２の実施例１では、Ｎｉのシャローピット不存在深さが１５０μｍだったのに対し、ドーズ量が３×１０１５ｃｍ−２の実施例２では、２５０μｍと、シャローピットの不存在深さが増しており、このＮｉのシャローピット不存在深さを測定することでゲッタリング能力評価が実施できた。このＮｉ起因のシャローピットの不存在深さに基づきゲッタリング能力を評価する手法は、他の手法よりも簡便でありながら、微小なゲッタリング能力の違いも捉えることができる優れた手法とわかった。
【００５１】
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、かつ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。例えば、上記実施形態では、故意汚染する元素としてＮｉを用いた例を説明したが、シャローピットを形成するＣｏ、Ｐｄ、Ｃｕなどの他元素を用いても良い。また、実施例では、炭素イオン注入層のゲッタリング評価の例を説明したが、他のイオン、例えば、ドーパントや窒素、酸素、アルゴンなどのイオン注入層評価にも本発明を適用できることは言うまでもない。また、表面と垂直な面を形成するために、劈開面を用いているが、他の機械的方法で表面と垂直な面を形成しても同様な効果が得られ、他にも同様な効果を有するため本発明の技術的範囲に包含される。また、上記実施形態ではイオン注入層のゲッタリング能力の評価に本発明を適用した例を説明したが、イオン注入層以外のゲッタリング層の評価にも本発明を適用できる。
【図１】
0006365887.tif 000002
【図２】
0006365887.tif 000003