JP5505769B2 - 半導体ウェーハの表層評価方法 - Google Patents
半導体ウェーハの表層評価方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5505769B2 JP5505769B2 JP2009206376A JP2009206376A JP5505769B2 JP 5505769 B2 JP5505769 B2 JP 5505769B2 JP 2009206376 A JP2009206376 A JP 2009206376A JP 2009206376 A JP2009206376 A JP 2009206376A JP 5505769 B2 JP5505769 B2 JP 5505769B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor wafer
- temperature
- photoluminescence
- depth
- measured
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
一般に、結晶中に欠陥または汚染が存在すれば、それらに対応した電子準位がバンドギャップ中に形成される。これらの電子準位がバンドギャップ中に存在すれば、励起された過剰キャリアがこの電子準位を介して再結合する。そのため、相対的に、バンド間での直接再結合によるバンド端発光の割合が低下する。これにより、欠陥または汚染が存在した場合には、これらが存在しない場合に比べて、バンド端発光強度が下がることになる。
次に、良品の半導体ウェーハに対しては、温度とフォトルミネセンス強度との関係をシュミレーションし、基準温度依存グラフを作成するとともに、実測の半導体ウェーハに対して、温度とフォトルミネセンス強度との関係を示す実測温度依存グラフを作成する。
半導体ウェーハの口径としては、例えば200mm、300mm、450mmが挙げられる。
フォトルミネセンスは、浅い準位の不純物に対して高感度に測定することができる。例えば、1×1011atoms/cm3程度の微量分析は、多くの不純物において実施することができる。
フォトルミネセンス法によるフォトルミネセンスの測定条件は任意である。
また、フォトルミネセンス測定装置の構成も任意である。一般的には、励起光源、半導体ウェーハがセッティングされるクライオスタット、収束レンズ、分光器、光検出器を備えている。励起光源としては、各種のレーザ(アルゴンレーザ、ヘリウム・ネオンレーザ、クリプトンレーザなど)を採用することができる。短波長レーザとしては、例えば532nmのレーザ光を採用することができる。その他の励起光源としては、キセノンアークランプ、タングステンランプなどでもよい。
「良品の半導体ウェーハ」とは、例えば表層に欠陥や汚染が存在しないダミー用の半導体ウェーハをいう。「実測の半導体ウェーハ」とは、実際にフォトルミネセンス法により測定されるウェーハを意味する。
ここでいう「所定割合」とは、50〜90%をいう。50%未満では、全体に対して支配的とは言えず、また、フォトルミネセンスの発光強度の深さ分布は裾長な形状になるので、90%を超える割合で支配的なウェーハ深さ領域を定義すれば、測定温度を変えても、支配的なウェーハ深さ領域はあまり変わらず、しかもかなり深い領域を含んでしまう。半導体ウェーハの深さ全体の発光に対する好ましい割合は50%である。この範囲であれば、全体に対して支配的と言え、さらに各測定温度との差も見やすい。
ここでいうフォトルミネセンス強度の測定時の半導体ウェーハの温度とは、例えば50K、100K、200K、300K、400Kなどである。
「基準温度依存グラフと実測温度依存グラフとを対比し、両グラフが一致する」とは、基準温度依存グラフの全データ値と、実測温度依存グラフの全データ値が同一で、両グラフが重なり合うことをいう。
「実測温度依存グラフのうち、基準温度依存グラフからのシフト量が通常の部分より大きい部分」とは、ウェーハ表層の欠陥または汚染の影響で、基準温度依存グラフからの実測温度依存グラフのシフト量が一定となった「通常の部分」に比べてシフト量が大きく、基準温度依存グラフを表すラインから大きく逸脱した部分をいう。この逸脱した部分の半導体ウェーハの測定温度を求めることになる。
「実測の半導体ウェーハの欠陥または汚染が存在する深さ領域を、…選出されたグラフのフォトルミネセンス強度が支配されるウェーハ深さ領域から求める」とは、実測の半導体ウェーハの欠陥または汚染が存在する表層の深さが、この選出された温度別深さ依存グラフのフォトルミネセンス強度が支配されるウェーハ深さ領域と同じであると仮定して求めることをいう。
具体的に説明すれば、例えば、図4では50K付近のフォトルミネセンス強度が大きく乖離しており、その50Kのプロファイルを図3により確認すれば、全体に対する表層のフォトルミネセンス強度が50%に達するのは、20um付近であるので、20umより浅い領域に欠陥または汚染が分布しているとすることで、実測の半導体ウェーハの欠陥または汚染が存在する深さ領域を求めることができる。
このように構成したので、従来法では検出が困難であった半導体ウェーハの深さ方向における電気的に活性な欠陥や汚染の分布を検出し、それを評価することができる。
次に、シリコンウェーハをフォトルミネセンス測定装置に移送し、シリコンウェーハの表面の欠陥または汚染の評価を行う。
まず、図2を参照して、フォトルミネセンス測定装置10を具体的に説明する。このフォトルミネセンス測定装置10は、強励起顕微フォトルミネッセンス法に基づく欠陥検出装置である。具体的にはNanometrics社製の商品名SiPHERを採用している。
フォトルミネセンス測定装置10は、シリコンウェーハ11の表面にレーザ光を照射するレーザ光源12,13と、ハーフミラー14,15と、出力計16と、表面散乱光用検出器17と、オートフォーカス用検出器18と、可動ミラー19と、白色光源20と、CCDカメラ21と、顕微鏡対物レンズ22と、長波パスフィルタ23と、フォトルミネセンス光用検出器24と、オートフォーカス用のミラー25とを備えている。
具体的には、まず良品のシリコンウェーハ11に対する深さ位置とフォトルミネセンス強度との関係を温度別にシュミレーションした複数の温度別深さ依存グラフを作成する(S101、図3)。
次いで、良品のシリコンウェーハ11に対して、温度とフォトルミネセンス強度との関係をシュミレーションした基準温度依存グラフを作成するとともに(S103、図4)、実測の半導体ウェーハに対して、温度とフォトルミネセンス強度との関係を示す実測温度依存グラフを作成する(S104、図4)。
その後、基準温度依存グラフと実測温度依存グラフとを対比し(S105、図4)、両グラフが一致すれば、実測のシリコンウェーハ11には欠陥および汚染が存在しないと評価する一方、実測温度依存グラフが基準温度依存グラフよりフォトルミネセンス強度が低い方へシフトしていれば、実測のシリコンウェーハ11に欠陥または汚染が存在すると評価する(S106、図4)。
このように構成したので、従来法では検出が困難であったシリコンウェーハ11の深さ方向における電気的に活性な欠陥や汚染の分布を検出し、それを評価することができる。
図5に示すように、実施例2では、実測のシリコンウェーハ11として、実測温度依存グラフのうち、基準温度依存グラフからのシフト量が通常の部分より大きい部分の温度が400Kとなるものを採用した例である。この場合、実測のシリコンウェーハ11の表面から100μm付近の領域が、シリコンウェーハ11の深さ全体のフォトルミネセンスの発光に対して50%となる。これにより、この100μm付近より深い領域を、実測のシリコンウェーハ11の欠陥または汚染が存在する深さ領域と推定する。
その他は、実施例1と同様であるので説明を省略する。
Claims (1)
- 半導体ウェーハの表層に短波長レーザの光励起によりフォトルミネセンスを発生させ、該フォトルミネセンスを測定することで、前記半導体ウェーハの表層の電気的に活性な欠陥、汚染を評価する半導体ウェーハの表層評価方法であって、
良品の半導体ウェーハに対する深さ位置とフォトルミネセンス強度との関係を温度別にシュミレーションした複数の温度別深さ依存グラフを作成するとともに、該各温度別深さ依存グラフについて、フォトルミネセンス強度の支配的なウェーハ深さ領域を求め、
前記良品の半導体ウェーハに対して、温度とフォトルミネセンス強度との関係をシュミレーションした基準温度依存グラフを作成するとともに、実測の半導体ウェーハに対して、温度とフォトルミネセンス強度との関係を示す実測温度依存グラフを作成し、
その後、前記基準温度依存グラフと前記実測温度依存グラフとを対比し、両グラフが一致すれば、前記実測の半導体ウェーハには欠陥および汚染が存在しないと評価する一方、前記実測温度依存グラフが前記基準温度依存グラフよりフォトルミネセンス強度が低い方へシフトしていれば、前記実測の半導体ウェーハに欠陥または汚染が存在すると評価するとともに、
前記実測の半導体ウェーハの前記欠陥または汚染が存在する深さ領域は、前記実測温度依存グラフのうち、前記基準温度依存グラフからのシフト量が通常の部分より大きい部分の温度を求め、その後、この温度に相応する前記温度別深さ依存グラフを選出し、該選出されたグラフのフォトルミネセンス強度が支配されるウェーハ深さ領域から求める半導体ウェーハの表面評価方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009206376A JP5505769B2 (ja) | 2009-09-07 | 2009-09-07 | 半導体ウェーハの表層評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009206376A JP5505769B2 (ja) | 2009-09-07 | 2009-09-07 | 半導体ウェーハの表層評価方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011060861A JP2011060861A (ja) | 2011-03-24 |
JP5505769B2 true JP5505769B2 (ja) | 2014-05-28 |
Family
ID=43948192
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009206376A Active JP5505769B2 (ja) | 2009-09-07 | 2009-09-07 | 半導体ウェーハの表層評価方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5505769B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5472173B2 (ja) * | 2011-03-25 | 2014-04-16 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハ中のCu濃度評価方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002181710A (ja) * | 2000-12-15 | 2002-06-26 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 蛍光検出測定装置 |
JP3917154B2 (ja) * | 2004-11-19 | 2007-05-23 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | 半導体試料の欠陥評価方法及び装置 |
JP2007071643A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Sharp Corp | 半導体結晶のスクリーニング方法 |
JP5251175B2 (ja) * | 2008-03-10 | 2013-07-31 | 大日本印刷株式会社 | 高色濃度カラーフィルタの赤色着色層欠陥修正用赤インキ |
-
2009
- 2009-09-07 JP JP2009206376A patent/JP5505769B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011060861A (ja) | 2011-03-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4248249B2 (ja) | 半導体のマイクロ欠陥の検出と分類 | |
EP0925497B1 (en) | Apparatus and method for detecting micro defects in semi-conductors | |
TWI391645B (zh) | 晶圓或其他工作表面下污染物及缺陷非接觸測量之差分波長光致發光 | |
JP6296001B2 (ja) | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法及び評価方法 | |
IL155021A (en) | Method for detecting surface contamination of metal | |
JP3917154B2 (ja) | 半導体試料の欠陥評価方法及び装置 | |
JP6516583B2 (ja) | 半導体試料の結晶欠陥検出装置及び結晶欠陥検出方法 | |
GB2442852A (en) | Stress measurement method and apparatus | |
JP2008198913A (ja) | 半導体基板の検査方法及び半導体基板の検査装置 | |
US7403022B2 (en) | Method for measuring peak carrier concentration in ultra-shallow junctions | |
IL267920B1 (en) | Testing and metrology using broadband infrared radiation | |
JP6931995B2 (ja) | SiCウェハの欠陥測定方法、標準サンプル及びSiCエピタキシャルウェハの製造方法 | |
Gundel et al. | Simultaneous stress and defect luminescence study on silicon | |
JP4836626B2 (ja) | 半導体基板の検査方法、半導体基板の検査装置、半導体基板の評価方法、および半導体基板の評価装置 | |
TW200427978A (en) | Detection method and apparatus | |
JP5505769B2 (ja) | 半導体ウェーハの表層評価方法 | |
JP2015059858A (ja) | 半導体の抵抗率検査装置および半導体の抵抗率検査方法 | |
US7499168B2 (en) | Combined modulated optical reflectance and electrical system for ultra-shallow junctions applications | |
JP2004349582A (ja) | 固体中の欠陥測定方法および欠陥測定装置 | |
JP2009099820A (ja) | 検査装置、検査方法および半導体装置の製造方法 | |
JP5579206B2 (ja) | 欠陥判別装置、およびその方法 | |
Malyarchuk et al. | Nanoscopic measurements of surface recombination velocity and diffusion length in a semiconductor quantum well | |
JP5477697B2 (ja) | シリコンウェーハの表面または表層評価方法 | |
JP6032072B2 (ja) | 欠陥検出方法 | |
JP5471780B2 (ja) | ボロンドープp型シリコン中の鉄濃度測定方法およびボロンドープp型シリコンウェーハの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120803 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131126 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131210 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140221 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140306 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5505769 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |