(57)【要約】【課題】  本発明では、シリコン単結晶ウェーハの評価方法において、５ｎｍ以上の比較的厚い酸化珪素膜をシリコン単結晶ウェーハの表面に容易に形成することができ、かつ安定してＣ−Ｖ特性を測定することのできるシリコン単結晶ウェーハの評価方法を提供する。【解決手段】  シリコン単結晶ウェーハの表面に酸化珪素膜を堆積させ、該酸化珪素膜上に水銀電極を接合してＣ−Ｖ特性を測定することを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの評価方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶ウェーハの表面に酸化珪素膜を堆積させ、該酸化珪素膜上に水銀電極を接合してＣ−Ｖ特性を測定することを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの評価方法。
【請求項２】
前記酸化珪素膜としてシリカガラスを堆積させることを特徴とする請求項１に記載のシリコン単結晶ウェーハの評価方法。
【請求項３】
前記シリカガラスの堆積を、前記シリコン単結晶ウェーハの表面にパーヒドロポリシラザンを塗布し、該パーヒドロポリシラザンを転化反応させることにより行うことを特徴とする請求項２に記載のシリコン単結晶ウェーハの評価方法。
【請求項４】
前記酸化珪素膜の堆積をＣＶＤ法により行うことを特徴とする請求項１に記載のシリコン単結晶ウェーハの評価方法。
【請求項５】
前記酸化珪素膜の厚さが５ｎｍ以上５０ｎｍ以下となるように堆積することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のシリコン単結晶ウェーハの評価方法。
【請求項６】
前記シリコン単結晶ウェーハとして、ｎ型シリコン単結晶ウェーハを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のシリコン単結晶ウェーハの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコン単結晶ウェーハの評価方法に関し、より詳しくは、水銀電極を用いてｎ型シリコン単結晶ウェーハのＣ−Ｖ測定を行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン単結晶ウェーハの抵抗率を測定する方法として、Ｃ−Ｖ（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ−ｖｏｌｔａｇｅ）特性を測定する方法が知られている。Ｃ−Ｖ特性を測定するには、試料となるシリコン単結晶ウェーハの表面にショットキー接合を形成し、逆バイアス電圧を連続的に変化させながら印加することによりシリコン単結晶ウェーハの内部に空乏層を拡げて容量を変化させる。シリコン単結晶ウェーハの表面にショットキー接合を形成するために、例えば水銀電極が用いられる。
【０００３】
試料となるシリコン単結晶ウェーハがｎ型の場合、予めシリコン単結晶ウェーハの表面に薄い酸化珪素膜を形成させ、この酸化珪素膜上に水銀電極を接合すると、安定してＣ−Ｖ特性を測定することができる。
【０００４】
シリコン単結晶ウェーハの表面への薄い酸化珪素膜の形成法としては、過酸化水素などの酸化剤を含有する溶液にシリコン単結晶ウェーハを数分間浸漬させた後に、リンスと乾燥を行う方法が知られている（非特許文献１）。しかし、この方法では酸化処理から乾燥までに約２０分間かかるので、時間の短縮が必要である。
【０００５】
そこで、シリコン単結晶ウェーハを酸素含有雰囲気中で紫外光に曝すことによって、シリコン単結晶ウェーハの表面を酸化する方法が提案されている（特許文献１）。しかし、この方法では紫外光照射時間等の酸化条件を適切に設定しなければ、安定したＣ−Ｖ特性を得ることができない。
【０００６】
また、安定してＣ−Ｖ特性を測定するためには酸化珪素膜は５ｎｍ以上の比較的厚い酸化珪素膜であることが望ましい。しかし、非特許文献１および特許文献１の酸化珪素膜形成方法では、１〜２ｎｍ程度の薄い酸化膜を形成する手段としては好適であるが、５ｎｍ以上の比較的厚い酸化珪素膜を形成する手段としては適していない。その他、熱酸化によればシリコン単結晶ウェーハの表面に厚い酸化珪素膜を形成することができるが、酸化工程に長時間が必要である上、少なくとも８００℃以上に加熱する必要があるためドーパントが拡散し、その濃度分布が変化してしまう。そのため、シリコン単結晶ウェーハの評価方法において、５ｎｍ以上の比較的厚い酸化珪素膜を容易に形成することができる方法が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００２−５１６４８６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＡＳＴＭ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｆ１３９２−０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために為されたものであり、５ｎｍ以上の比較的厚い酸化珪素膜をＣ−Ｖ特性を測定されるシリコン単結晶ウェーハの表面に容易に形成することができ、かつ安定してＣ−Ｖ特性を測定することのできるシリコン単結晶ウェーハの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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、
シリコン単結晶ウェーハの表面に酸化珪素膜を堆積させ、該酸化珪素膜上に水銀電極を接合してＣ−Ｖ特性を測定することを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの評価方法を提供する。
【００１１】
このようにシリコン単結晶ウェーハの表面に酸化珪素膜を堆積させることで、５ｎｍ以上の比較的厚い酸化珪素膜をシリコン単結晶ウェーハの表面に容易に形成することができる。その後前記酸化珪素膜上に水銀電極を接合してＣ−Ｖ特性を測定することで、安定してＣ−Ｖ特性を測定することのできるシリコン単結晶ウェーハの評価方法となる。
【００１２】
また、前記酸化珪素膜としてシリカガラスを堆積させることが好ましい。
【００１３】
このように、シリカガラスであれば、５ｎｍ以上の比較的厚い酸化珪素膜を容易に堆積して形成することができるため好ましい。
【００１４】
さらに、前記シリカガラスの堆積を、前記シリコン単結晶ウェーハの表面にパーヒドロポリシラザンを塗布し、該パーヒドロポリシラザンを転化反応させることにより行うことが好ましい。
【００１５】
このような方法で前記シリカガラスを堆積すれば、５ｎｍ以上の比較的厚い酸化珪素膜をより容易に形成することができるため好ましい。
【００１６】
また、前記酸化珪素膜の堆積をＣＶＤ法により行うことが好ましい。
【００１７】
このように、ＣＶＤ法であれば、５ｎｍ以上の比較的厚い酸化珪素膜を容易に形成することができるため好ましい。
【００１８】
さらに、前記酸化珪素膜の厚さが５ｎｍ以上５０ｎｍ以下となるように堆積することが好ましい。
【００１９】
このような厚さの酸化珪素膜であれば、安定してＣ−Ｖ特性を測定することができるため好ましい。
【００２０】
前記シリコン単結晶ウェーハとして、ｎ型シリコン単結晶ウェーハを用いることが好ましい。
【００２１】
このように、本発明により評価するウェーハをｎ型シリコン単結晶ウェーハとすれば、特に有効にＣ−Ｖ特性を安定して測定できるため好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、シリコン単結晶ウェーハの表面を酸化しなくても、容易に５ｎｍ以上の比較的厚い酸化珪素膜をシリコン単結晶ウェーハの表面に堆積することができるので、Ｃ−Ｖ特性を安定して測定することができるシリコン単結晶ウェーハの評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のシリコン単結晶ウェーハの評価方法の一例を示す概略工程図である。
【図２】本発明のシリコン単結晶ウェーハの評価方法において酸化珪素膜としてシリカガラスを堆積させた場合のＣ−Ｖ特性の測定結果の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明のシリコン単結晶ウェーハの評価方法の好適な実施形態について図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
前述のように、シリコン単結晶ウェーハの評価方法において、５ｎｍ以上の比較的厚い酸化珪素膜を容易に形成することができる方法が望まれていた。
【００２５】
本発明者らは、鋭意検討を重ねたところ、シリコン単結晶ウェーハの表面を酸化しなくても、酸化珪素膜をシリコン単結晶ウェーハの表面に堆積する方法であれば容易に５ｎｍ以上の比較的厚い酸化珪素膜を形成することができることを見出し、Ｃ−Ｖ特性を安定して測定することができるシリコン単結晶ウェーハの評価方法となることを見出して本発明を完成させるに至った。
【００２６】
本発明は、シリコン単結晶ウェーハの表面に酸化珪素膜を堆積させ、該酸化珪素膜上に水銀電極を接合してＣ−Ｖ特性を測定することを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの評価方法を提供する。
【００２７】
［シリコン単結晶ウェーハの表面に酸化珪素膜を堆積させる工程］
本発明では、Ｃ−Ｖ特性を測定する前にシリコン単結晶ウェーハの表面に酸化珪素膜を堆積させる。堆積方法としては特に制限されないが、前記酸化珪素膜としてシリカガラスを堆積させる方法、又はＣＶＤ法により前記酸化珪素膜を堆積させる方法が好ましい。
【００２８】
ここで評価するシリコン単結晶ウェーハとしては特に限定されないが、Ｃ−Ｖ特性の評価を安定させるために酸化膜の形成が必要なｎ型のシリコン単結晶ウェーハの評価において本発明は特に有効である。ｎ型シリコン単結晶ウェーハには、通常の鏡面研磨ウェーハに限られず、ｎ型エピタキシャルウエーハも含まれる。
【００２９】
・酸化珪素膜としてシリカガラスを堆積させる方法
以下に、本発明のシリコン単結晶ウェーハの評価方法の一実施形態として前記シリカガラスを堆積させる方法を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のシリコン単結晶ウェーハの評価方法の一例を示す概略工程図である。まず、シリコン単結晶ウェーハの表面をキシレンあるいはジブチルエーテル等の有機溶剤を用いて脱脂することで、続く図１工程ｂにおけるシリコン単結晶ウェーハとパーヒドロポリシラザンの密着性を担保する（図１工程ａ）。
【００３０】
続いて、前記シリコン単結晶ウェーハの表面にパーヒドロポリシラザン（Ｐｅｒｈｙｄｒｏｐｏｌｙｓｉｒａｚａｎｅ（式１）、例えばクラリアント社のアクアミカ。アクアミカはクラリアントジャパン社の商標名。）を有機溶剤とともに塗布する（図１工程ｂ）。塗布には、例えばスプレーあるいはスピンコーターを用いることができる。
−（ＳｉＨ２ＮＨ）ｎ−        （式１）
（式中、ｎは１以上の整数である。）
【００３１】
有機溶剤が揮発した後、シリコン単結晶ウェーハの表面に塗布されたパーヒドロポリシラザンは大気中の水分と反応し、酸化珪素膜の一種であるシリカガラスに転化する（図１工程ｃ）。シリカガラスに転化するまでの時間は気温や湿度等の環境に左右される。
【００３２】
・ＣＶＤ法により酸化珪素膜を堆積させる方法
以下に、ＣＶＤ法により酸化珪素膜を堆積させる方法を説明する。前記酸化珪素膜は、ＣＶＤ法を用いてもシリコン単結晶ウェーハの表面に堆積することができる。例えばキャリアガスとして窒素ガスを用い、これにモノシランと酸素を混合した反応ガス雰囲気中でシリコン単結晶ウェーハを約４００℃に加熱すると、当該シリコン単結晶ウェーハの表面上に酸化珪素膜が堆積する。
【００３３】
［酸化珪素膜の厚み］
本発明に係るシリコン単結晶ウェーハの表面上に堆積させる酸化珪素膜の厚さが、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下となるように堆積することが望ましい。酸化珪素膜の厚さが５ｎｍ以上となるように堆積すれば酸化珪素膜を均一に形成することができるため好ましい。また、酸化珪素膜の厚さが５０ｎｍ以下となるように堆積すれば酸化膜の絶縁性の影響は少なく、Ｃ−Ｖ特性を安定して測定することができるため好ましい。
【００３４】
［酸化珪素膜上に水銀電極を接合してＣ−Ｖ特性を測定する工程］
本発明では、前記堆積させた酸化珪素膜上に水銀電極を接合してＣ−Ｖ特性を測定することによりシリコン単結晶ウェーハを評価する。シリコン単結晶ウェーハの表面に前記酸化珪素膜を形成した後、該酸化珪素膜を介してシリコン単結晶ウェーハの表面にバイアス電圧を印加し、Ｃ−Ｖ特性の測定を行う（例えば、図１工程ｄ）。これにより、Ｃ−Ｖ特性を安定して測定することができる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例、比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００３６】
［実施例１］
面方位（１００）、直径２００ｍｍ、抵抗率０．００１５Ω・ｃｍのｎ型シリコン単結晶基板上に厚さ４μｍ、抵抗率０．２Ω・ｃｍのｎ型シリコンエピタキシャル層を形成したシリコンエピタキシャルウェーハを準備した。
【００３７】
まず、ジブチルエーテルを用いてシリコンエピタキシャルウェーハの表面を十分に洗浄し、ウェーハの表面を脱脂した。ウェーハが乾燥した後、ウェーハの表面にジブチルエーテルで０．１％に希釈したパーヒドロポリシラザンをスピンコーターで塗布した。
【００３８】
次に、パーヒドロポリシラザンを塗布したシリコンエピタキシャルウェーハを３５０℃で１時間熱処理し、パーヒドロポリシラザンをシリカガラスに転化することでウェーハ上に酸化珪素膜を堆積した。その後、前記酸化珪素膜上に水銀電極を接合してＣ−Ｖ特性を評価した。熱処理後のシリカガラスの厚さをエリプソメータで測定した値は、１０．１ｎｍであった。
【００３９】
Ｃ−Ｖ特性評価の際、シリコンエピタキシャル層の表面に堆積したシリカガラス（酸化珪素膜）上に水銀電極を接合し、バイアス電圧を０．５Ｖ間隔で２０Ｖまで掛けた。得られたバイアス電圧と空乏層容量の関係から空乏層幅と不純物濃度を算出し、その関係を図２に示した。空乏層幅０．５μｍにおける不純物濃度を１０回繰り返し測定したところ、その標準偏差値を平均値で除して得られる繰り返し測定精度は、１．５％であった。
【００４０】
以上より、本発明のシリコン単結晶ウェーハの評価方法によれば、５ｎｍ以上の比較的厚い酸化珪素膜をシリコン単結晶ウェーハの表面に容易に形成することができ、かつ安定してＣ−Ｖ特性を測定することのできることが示された。
【００４１】
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。
【図１】
2012138463.tif 000003
【図２】
2012138463.tif 000004