JP2016213382A - 半導体基板の評価方法、半導体基板の製造方法及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
熱雑音(ジョンソン雑音)は、温度に依存する雑音で、電子の熱運動に起因するものである。
1/fノイズはフリッカノイズとも言われるもので、低い周波数で他のノイズよりも大きなノイズを示す。周波数に依存するノイズには1/f以外に、1/f2に依存するノイズがありブラウンノイズ(又はレッドノイズ)と呼ばれる。1/fノイズは白色ノイズ(周波数に依存しない)と1/f2ノイズとの中間ということから、ピンクノイズと呼ばれることもある(非特許文献1)。
前記評価対象の半導体基板に酸素析出熱処理を行う工程と、
前記評価対象の半導体基板の表面にイオン注入を行う工程と、
該イオン注入した半導体基板の表面にPN接合部を形成する工程と、
該PN接合部に逆方向電圧を印加し、接合リーク電流を測定する工程と、
該測定した接合リーク電流のデータをフーリエ変換して、前記接合リーク電流のノイズのパワースペクトルを取得する工程と、
前記酸素析出熱処理の条件を、前記取得したパワースペクトルの中の1/f2ノイズにより評価する工程を有することを特徴とする半導体基板の評価方法を提供する。
このような酸素析出熱処理の条件を1/f2ノイズにより評価することで、イオン注入で生じる欠陥をゲッタリングすることができる酸素析出熱処理条件を効率的に求めることができる。
上記のように、イオン注入により欠陥が発生した半導体基板を評価する方法において、該イオン注入で発生した欠陥を消滅させることができる酸素析出熱処理の条件を求めることができる半導体基板の評価方法が求められている。
前記評価対象の半導体基板に酸素析出熱処理を行う工程と、
前記評価対象の半導体基板の表面にイオン注入を行う工程と、
該イオン注入した半導体基板の表面にPN接合部を形成する工程と、
該PN接合部に逆方向電圧を印加し、接合リーク電流を測定する工程と、
該測定した接合リーク電流のデータをフーリエ変換して、前記接合リーク電流のノイズのパワースペクトルを取得する工程と、
前記酸素析出熱処理の条件を、前記取得したパワースペクトルの中の1/f2ノイズにより評価する工程を有することを特徴とする半導体基板の評価方法が、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
図1は、本発明の半導体基板の評価方法の工程フローを示す図である。最初に、評価対象の半導体基板に酸素析出熱処理を行う(図1(A))。評価対象の半導体基板は特に限定されないが、事前に酸素濃度が分かっているものが好ましい。酸素析出熱処理の条件は、例えば500℃〜1100℃の温度で、1時間〜30時間程度の時間とすることができる。
尚、図1及び上記の説明では酸素析出熱処理が最初の工程になっているが、必ずしも最初の工程である必要はなく、接合リーク電流を測定する工程の前であればよい。具体的には、イオン注入後やPN接合形成後とすることもできる。
このとき、注入されたイオンにより、半導体基板(ウェル内部)に欠陥が生成され、接合リーク電流や1/f2ノイズの原因となる。
そして、イオン注入後に、例えば1000℃程度の温度にて不活性ガス雰囲気中で回復熱処理を実施する。
評価用のPN接合を形成する場合には、イオン注入工程で形成されたウェル内に該ウェルの導電型と反対の導電型の接合拡散層を形成して、PN接合を形成する。接合拡散層を形成する方法としては、例えば半導体基板表面からの不純物拡散やイオン注入がある。ウェルと接合拡散層が反対の導電型であるため、PN接合が形成される。PN接合部では、電子と正孔が結合してキャリアが存在しない空乏層が形成される。
このとき、評価する酸素析出熱処理の条件の評価は、半導体基板の酸素濃度、酸素析出熱処理の温度、及び酸素析出熱処理の時間のいずれか1以上の条件を変更して行うことが好ましい。
抵抗率10Ω・cm、酸素濃度が12ppmaの直径200mmのボロンをドープしたシリコンウェーハを多数準備し、まず前熱処理として酸素析出熱処理を行った。このとき、酸素析出熱処理の温度は500℃、800℃、1000℃を組み合わせることで異なる酸素析出量のウェーハとなるようにした。
これらの温度の意味としては、500℃で析出核を形成し、次の800℃で析出核を成長させ(次の高温でさらに析出核を成長させ、析出物を形成するが、高温にすることで核消滅を防止する)、1000℃でさらに析出核を成長させ、酸素析出物とする。500℃の熱処理は核形成であるので温度が重要であり、時間は4時間程度で十分である。析出密度を制御する際は、この温度を変化させることで可能となる。800℃の熱処理は核成長であり、こちらも4時間程度で十分である。最後の1000℃の熱処理では4時間以上20時間以下の範囲で行うことで析出物のサイズを制御可能である。
Claims (4)
- 半導体基板の評価方法であって、
前記評価対象の半導体基板に酸素析出熱処理を行う工程と、
前記評価対象の半導体基板の表面にイオン注入を行う工程と、
該イオン注入した半導体基板の表面にPN接合部を形成する工程と、
該PN接合部に逆方向電圧を印加し、接合リーク電流を測定する工程と、
該測定した接合リーク電流のデータをフーリエ変換して、前記接合リーク電流のノイズのパワースペクトルを取得する工程と、
前記酸素析出熱処理の条件を、前記取得したパワースペクトルの中の1/f2ノイズにより評価する工程を有することを特徴とする半導体基板の評価方法。 - 前記酸素析出熱処理の条件を評価する工程は、前記半導体基板の酸素濃度、前記酸素析出熱処理の温度、及び前記酸素析出熱処理の時間のいずれか1以上の条件を変更し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評価方法。
- 請求項1又は請求項2に記載の半導体基板の評価方法を用いて、前記パワースペクトル中に1/f2ノイズが観察されない酸素析出熱処理条件を求め、該酸素析出熱処理条件で製造することを特徴とする半導体基板の製造方法。
- 請求項3に記載の方法で製造された半導体基板を用いて製造された半導体装置。
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