JP6504133B2 - 抵抗率標準サンプルの製造方法及びエピタキシャルウェーハの抵抗率測定方法 - Google Patents

抵抗率標準サンプルの製造方法及びエピタキシャルウェーハの抵抗率測定方法 Download PDF

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Description

本発明は、抵抗率標準サンプルの製造方法及びエピタキシャルウェーハの抵抗率測定方法に関する。
従来、シリコンエピタキシャル層の抵抗率を測定する方法として、直流四探針法及びＣ−Ｖ（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ−ｖｏｌｔａｇｅ）法が知られている。
直流四探針法は、超硬合金のタングステンカーバイドを探針として用い、試料表面に垂直に４探針を加圧接触させ、外側の探針を通して電流Ｉ（Ａ）を流し、中２本の探針間の電位差Ｖ（Ｖ）を測定する。ウェーハの抵抗率ρは、（１）式で算出する。
ρ（Ω・ｃｍ）＝２πＳＶ/Ｉ・Ｆｗ・Ｆｒ・・・（１）
ここで、Ｓ：探針間隔（例えば、１ｍｍ）、Ｆｗ：ウェーハの厚さによる補正項、Ｆｒ：ウェーハの直径及び測定位置による補正項である。
直流四探針法に用いる抵抗率測定機器は、ＮＩＳＴ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：アメリカ国立標準技術研究所）が提供するＳＲＭ２５４１（０．０１Ω・ｃｍ）〜ＳＲＭ２５４７（２００Ω・ｃｍ）の７水準の抵抗率標準物質（ＳＲＭ：Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）へのトレーサビリティーを有する標準ウェーハを用いて校正することができる。
ＳＲＭ２５４１〜ＳＲＭ２５４３はボロンドープのｐ型ＣＺ結晶、ＳＲＭ２５４４〜ＳＲＭ２５４７は中性子照射のｎ型ＦＺ結晶をそれぞれウェーハ状にラップ加工したものである。前述した標準ウェーハもＣＺ結晶又はＦＺ結晶をウェーハ状にラップ加工したバルクウェーハである。標準ウェーハの抵抗率を挟み込むように選択したＳＲＭを直流四探針法の測定機器で測定することによりその測定機器の校正を行い、校正された測定機器で当該標準ウェーハを測定することにより、二次標準値として抵抗率の値付けがなされる。
一方、Ｃ−Ｖ法では、シリコン単結晶ウェーハの表面に、例えば水銀電極を用いてショットキー接合を形成し、その電極に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。そして、この逆バイアス電圧と容量の関係から所望の深さにおけるドーパント濃度を算出し、さらにＡＳＴＭ ＳＴＡＮＤＡＲＤＳ Ｆ７２３等の換算式を用いて、ドーパント濃度を抵抗率に換算する。
現在、Ｃ−Ｖ法で求めた抵抗率に関する国際標準や国家標準（国家計量標準）等の規定が無く、必要に応じて、取引を行う会社間で個々に抵抗率の相関を確認することが行われている。ただし、Ｃ−Ｖ法と直流四探針法から求めた抵抗率の間に概ね相関があることは既に知られており、例えば特許文献１には、Ｃ−Ｖ法による抵抗率とＨＦ処理後の四探針法による抵抗率がほぼ一致することが記載されている。また、特許文献１には、エピタキシャルウェーハのエピタキシャル層の抵抗率が、定数、エピタキシャル層のシート抵抗、及び、エピタキシャル層の膜厚の積から計算できることが記載されている。
特開平７−３７９５３号公報 特開２００３−６５７２４号公報
Ｃ−Ｖ法の測定機器を用いてシリコンエピタキシャル層に逆バイアス電圧を印加すると、抵抗率に応じて深さ方向に空乏層が拡がる。空乏層の拡がり幅は、低抵抗率では狭く、高抵抗率では広い。例えば、ｎ型シリコンエピタキシャル層に初期印加電圧として１Ｖの逆バイアス電圧を印加する場合、形成される空乏層幅は概略、抵抗率が０．５Ω・ｃｍで０．４５μｍ、５Ω・ｃｍで１．５μｍ、５０Ω・ｃｍで５μｍである。
これに対し、直流四探針法の二次標準ウェーハはラップ加工等を施された厚さ略４００μｍ〜８００μｍのバルクウェーハであり、厚さ方向の抵抗率変動を有している。このため、バルク全体の平均的な抵抗率を示す直流四探針法の標準値が、表面から深さ略１０μｍまでの抵抗率と一致するとは限らない。また、二次標準ウェーハ表面から略１０μｍまでのＣ−Ｖ法測定領域で厚さ方向に抵抗率が変動する場合、選択する測定深さにより抵抗率の値が変化してしまう。
その結果、二次標準のバルクウェーハを用いて直流四探針法とＣ−Ｖ法の相関を取ると、二次標準ウェーハが代わる度に相関式が大きく変動するので、直流四探針法の標準値をＣ−Ｖ法の抵抗率測定値と相関付けることができない。
一方、特許文献１に開示されるｎ型シリコンエピタキシャル層の抵抗率測定方法では、Ｃ−Ｖ法による抵抗率とＨＦ処理後の四探針法による抵抗率がほぼ一致する。これは、Ｃ−Ｖ法と四探針法の抵抗率比較に用いられたサンプルがバルクウェーハでなく、シリコンエピタキシャル層だからだと考えられる。シリコンエピタキシャル層は、気相成長の際にＭＦＣ（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）が用いられるため、厚さ方向の抵抗率を一定に管理しやすい。
しかし、特許文献１では国家標準へのトレーサビリティーの無いＦＴ−ＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法もしくはＳＲ（Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：拡がり抵抗）法を用いてシリコンエピタキシャル層の厚さを測定するため、その厚さを用いて算出される直流四探針法による抵抗率の値は、国家標準に対してトレーサビリティーを持つことができない。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ＮＩＳＴ等の抵抗率標準物質へのトレーサビリティーを有する抵抗率標準サンプルを製造することができる抵抗率標準サンプルの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、製造された抵抗率標準サンプルを用いてＣ−Ｖ法測定装置を校正することにより、ＮＩＳＴ等の抵抗率標準物質へのトレーサビリティーのあるＣ−Ｖ法測定装置を用いて、測定対象のエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定できるエピタキシャルウェーハの抵抗率測定方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、第１導電型シリコン単結晶基板を準備する工程と、
国家標準へのトレーサビリティーのある標準ブロックゲージで校正された厚さ測定機器を用いて前記第１導電型シリコン単結晶基板の厚さを測定する基板厚さ測定工程と、
前記第１導電型とは反対の導電型である第２導電型を有する第２導電型シリコンエピタキシャル層を前記第１導電型シリコン単結晶基板上に成長してｐ−ｎ接合を有するエピタキシャルウェーハを作製する気相成長工程と、
前記厚さ測定機器を用いて前記エピタキシャルウェーハの厚さを測定するエピタキシャルウェーハ厚さ測定工程と、
前記エピタキシャルウェーハの厚さと前記第１導電型シリコン単結晶基板の厚さから前記第２導電型シリコンエピタキシャル層の厚さを求める工程と、
抵抗率標準物質へのトレーサビリティーのある抵抗率測定機器を用いて前記シリコンエピタキシャル層の抵抗率を測定する抵抗率測定工程と、
を有することを特徴とする抵抗率標準サンプルの製造方法を提供する。
このように、国家標準へのトレーサビリティーのある厚さ測定機器と抵抗率標準物質へのトレーサビリティーのある抵抗率測定機器を用いて、エピタキシャルウェーハのシリコンエピタキシャル層の抵抗率を求めることにより、抵抗率標準物質へのトレーサビリティーを有する抵抗率標準サンプルを確実に製造することができる。
このとき、前記抵抗率標準物質がＮＩＳＴ標準物質ＳＲＭ２５４１〜ＳＲＭ２５４７の少なくとも１つであることが好ましい。
ＮＩＳＴ標準物質は、米国における国家標準物質であり、極めて信頼性が高いため、製造した抵抗率標準サンプルをより信頼性の高いものとすることができる。
このとき、前記第１導電型シリコン単結晶基板の不純物濃度を１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満とすることが好ましい。
このようなシリコン単結晶基板中の不純物濃度であれば、シリコンエピタキシャル層へのシリコン単結晶基板中の不純物の外方拡散及びオートドープの影響をほとんど排除することができ、より精度の高い抵抗率標準サンプルを製造することができる。
このとき、前記第２導電型シリコンエピタキシャル層の厚さを１００μｍ以上２００μｍ以下とすることが好ましい。
シリコンエピタキシャル層の厚さが１００μｍ以上であれば、シリコンエピタキシャル層の抵抗率に対するｐ−ｎ接合近傍の抵抗率上昇の影響が極めて小さくなり、より精度の高い抵抗率標準サンプルとすることができる。また、シリコンエピタキシャル層の厚さが２００μｍを超えるエピタキシャルウェーハは通常ないので、シリコンエピタキシャル層の厚さが２００μｍまであれば、実用上十分な抵抗率標準サンプルとすることができる。
また、上述した抵抗率標準サンプルの製造方法で作製した抵抗率標準サンプルを二次標準サンプルとして用いて、表面電極のＣ−Ｖ法測定装置を校正し、該校正された表面電極のＣ−Ｖ法測定装置で測定対象のエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定することができる。
このように、二次標準サンプルで校正された表面電極のＣ−Ｖ法測定装置で測定対象のエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定すれば、測定したエピタキシャル層抵抗率をＮＩＳＴ等の抵抗率標準物質へのトレーサビリティーを有するものとすることができる。
また、上述した抵抗率標準サンプルの製造方法で作製した抵抗率標準サンプルを二次標準サンプルとして校正した表面電極のＣ−Ｖ法測定装置を用い、Ｐ／Ｐ型又はＮ／Ｎ型シリコンエピタシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定して三次標準サンプルとし、該三次標準サンプルを用いて裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置を校正し、該校正された裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置で測定対象のエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定することができる。
このように、三次標準サンプルで校正された裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置でエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定すれば、測定したエピタキシャル層抵抗率をＮＩＳＴ等の抵抗率標準物質へのトレーサビリティーを有するものとすることができる。
本発明の抵抗率標準サンプルの製造方法によれば、抵抗率がＮＩＳＴ等の抵抗率標準物質へのトレーサビリティーを有するエピタキシャル層を備えた抵抗率標準サンプルを確実に製造することができる。また、本発明のエピタキシャルウェーハの抵抗率測定方法によれば、表面電極のＣ−Ｖ法測定装置を抵抗率標準サンプルを用いて校正することにより、測定対象のエピタキシャルウェーハに対して、ＮＩＳＴ等の抵抗率標準物質へのトレーサビリティーを有するエピタキシャル層抵抗率測定を実施することができる。さらに、本発明の別のエピタキシャルウェーハの抵抗率測定方法によれば、裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置をｐ−ｎ接合を有していない標準サンプルを用いて校正することにより、測定対象のエピタキシャルウェーハに対して、ＮＩＳＴ等の抵抗率標準物質へのトレーサビリティーを有するエピタキシャル層抵抗率測定を実施することができる。
本発明の抵抗率標準サンプルの製造方法の一例を示す概略工程図である。 本発明の抵抗率標準サンプルの構造を示す概略図である。
以下、本発明について、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、本発明の抵抗率標準サンプルの製造方法の一例を示す概略工程図である。本発明の抵抗率標準サンプルの製造方法は、第１導電型シリコン単結晶基板を準備する工程（工程（ａ））と、国家標準へのトレーサビリティーのある厚さ測定機器を用いてシリコン単結晶基板の厚さを測定する基板厚さ測定工程（工程（ｂ））と、第２導電型シリコンエピタキシャル層をシリコン単結晶基板上に成長して、ｐ−ｎ接合を有するエピタキシャルウェーハを作製する気相成長工程（工程（ｃ））と、国家標準へのトレーサビリティーのある厚さ測定機器を用いてエピタキシャルウェーハの厚さを測定するエピタキシャルウェーハ厚さ測定工程（工程（ｄ））と、エピタキシャルウェーハの厚さとシリコン単結晶基板の厚さからシリコンエピタキシャル層の厚さを求める工程（工程（ｅ））と、抵抗率標準物質のトレーサビリティーのある抵抗率測定機器を用いてシリコンエピタキシャル層の抵抗率を測定する抵抗率測定工程（工程（ｆ））とを有している。これらの工程を実施することにより、第１導電型シリコン単結晶基板上に第１導電型とは反対の導電型である第２導電型を有する第２導電型シリコンエピタキシャル層を形成した。ＮＩＳＴ等の抵抗率標準物質へのトレーサビリティーを有する抵抗率標準サンプル（エピタキシャルウェーハ）を製造することができる（図１の（ｇ））。
次に、本発明の抵抗率標準サンプルについて説明する。図２は、本発明の抵抗率標準サンプル１の構造を示す概略図である。本発明の抵抗率標準サンプル１は、第１導電型シリコン単結晶基板２（以下、単に基板２と略記することがある）と第２導電型シリコンエピタキシャル層３を有している。基板２は、ｐ型でもよいしｎ型でもよいが、第１導電型と第２導電型は、相互に反対の導電型である。
以下では、上述した各工程について、より詳細に説明する。まず、第１導電型の基板２を準備する（図１の工程（ａ））。そして、日本工業規格ＪＩＳ Ｂ ７５０６の規定を満たし、ＪＣＳＳ（計量法校正事業者登録制度：Ｊａｐａｎ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の校正証明書が発行されたトレーサビリティーのある標準ブロックゲージを用いて校正されたダイヤルゲージ等の厚さ測定機器で、基板２の厚さを測定する（図１の工程（ｂ）、基板厚さ測定工程）。この測定の際に厚さ測定機器が基板２に接触する場合は、次工程の気相成長工程（図１の工程（ｃ））の前に基板２を洗浄することが望ましい。
続いて、第２導電型シリコンエピタキシャル層３（以下、単にエピ層３と略記することがある）を第１導電型シリコン単結晶基板２上に成長してｐ−ｎ接合を有するエピタキシャルウェーハ１を作製する（図１の工程（ｃ）、気相成長工程）。エピ層３がｎ型の場合はｐ型の基板２、エピ層３がｐ型の場合はｎ型の基板２を用い、基板２とエピ層３の間にｐ−ｎ接合を形成する。
基板２とエピ層３の間にｐ−ｎ接合を形成するのは、直流四探針法でエピ層３のみの抵抗率を測定するためである。ｐ−ｎ接合が形成されていないエピタキシャルウェーハ（Ｐ／Ｐ型又はＮ／Ｎ型）のエピタキシャル層表面で直流四探針法を用いて抵抗率を測定すると、エピタキシャル層とシリコン単結晶基板の平均的抵抗率を得ることになり、エピタキシャル層のみの抵抗率は得られない。尚、Ｐ／Ｐ型の最初のＰはｐ型エピタキシャル層を、後のＰはｐ型シリコン単結晶基板を表している。同様に、Ｎ／Ｎ型はｎ型エピタキシャル層とｎ型シリコン単結晶基板を表している。
次に、上述した国家標準へのトレーサビリティーのある標準ブロックゲージを用いて校正されたダイヤルゲージ等の厚さ測定機器で、エピタキシャルウェーハ１の厚さを測定する（図１の工程（ｄ）、エピタキシャルウェーハ厚さ測定工程）。このとき、エピ層３の厚さは、エピタキシャルウェーハ１の厚さから基板２の厚さを差し引くことにより求められる（図１の工程（ｅ））。この方法によると、エピタキシャルウェーハ１の厚さと基板２の厚さの両方が国家標準へのトレーサビリティーを持っているので、エピ層３の厚さも国家標準へのトレーサビリティーを持つことができる。
さらに、抵抗率標準物質へのトレーサビリティーのある直流四探針法の抵抗率測定機器を用いてエピ層３の抵抗率を測定する（図１の工程（ｆ）、抵抗率測定工程）。この工程では、まず、エピ層３の抵抗率を挟み込むような２水準の抵抗率標準物質を用いて直流四探針法の抵抗率測定機器を校正する。次に、同じ抵抗率測定機器を用いて、エピタキシャルウェーハ１のエピ層３の抵抗率測定を行う。抵抗率の算出に必要なエピ層の３厚さには、エピタキシャルウェーハ１の厚さから基板２の厚さを差し引くことにより求めたトレーサビリティーのある物理的な厚さを用いる。このようにして求めた抵抗率を、エピ層３の二次標準値として値付けし、ｐ−ｎ接合を有するエピタキシャルウェーハを抵抗率標準サンプルとする。
このようにして製造された抵抗率標準サンプル１のエピ層３の抵抗率は、トレーサビリティーのある物理的な厚さとトレーサビリティーのある直流四探針法の測定値を用いて値付けされているので、直流四探針法の二次標準値として他の抵抗率測定装置の校正に用いることができる。
本発明の抵抗率標準サンプルの製造方法において、抵抗率標準物質がＮＩＳＴ標準物質ＳＲＭ２５４１〜ＳＲＭ２５４７の少なくとも１つであることが好ましい。ＮＩＳＴ標準物質は、米国における国家標準物質であり、極めて信頼性が高いため、製造した抵抗率標準サンプルをより信頼性の高いものとすることができる。
また、本発明の抵抗率標準サンプルの製造方法において、第１導電型シリコン単結晶基板２の不純物濃度を１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満とすることが好ましい。基板２の不純物濃度が高いほど基板２からエピ層３への外方拡散及びオートドープが大きくなるので、エピ層３の抵抗率を直流四探針法で測定する場合、基板２の不純物がエピ層３の抵抗率値に与える影響が大きくなる。そこで、不純物濃度が１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満の基板２を使用し、不純物の外方拡散及びオートドープの影響をほとんど排除することにより、より精度の高い抵抗率標準サンプルを製造することができる。
基板２の不純物濃度が１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の場合、特許文献２に記載されているように、エピタキシャルウェーハ１に形成されたエピ層３の厚さをフーリエ変換型赤外分光器（ＦＴ−ＩＲ：Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定することができる。しかし、ＦＴ−ＩＲのエピ層厚さ測定値は国家標準へのトレーサビリティーを持たない。このため、本発明ではエピ層３の厚さ測定にＦＴ−ＩＲを用いない。
エピタキシャルウェーハ１の厚さから基板２の厚さを差し引くことにより求められるエピ層３の厚さは、実際に成長したエピ層３の物理的な厚さである。これに対し、ＦＴ−ＩＲのエピ層の厚さ測定値は光学的な厚さであり、赤外光が反射する不純物濃度１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の遷移領域からエピ層３の表面までの厚さに相当する。換言すると、基板２の表面から不純物濃度１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の遷移領域までの厚さ分だけ、ＦＴ−ＩＲで測る光学的なエピ層の厚さが物理的な厚さよりも薄くなる。
その結果、エピタキシャルウェーハ１の厚さから基板２の厚さを差し引くことにより求められるエピ層３の物理的な厚さを用いて抵抗率を算出すると、その値はＦＴ−ＩＲによる光学的な測定値を用いた場合よりも大きくなる。
尚、基板２の表面（基板２とエピ層３の界面）から、エピ層３中の不純物濃度１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の遷移領域までの厚さは、エピ層３の厚さに関わらず、通常、０．５μｍ以下である。このため、エピ層３が厚いほど、物理的な厚さと光学的な厚さの差のこれらの厚さに占める割合が小さくなる。
第２導電型シリコンエピタキシャル層の厚さは１００μｍ以上２００μｍ以下とすることが好ましい。基板２とエピ層３の間にｐ−ｎ接合を形成すると、ｐ−ｎ接合近傍の抵抗率が高くなり、直流四探針法の測定値はその影響を受ける。エピ層３が薄いほど、また、基板２の抵抗率が低いほど、その影響が大きい。そこで、成長するエピ層３の厚さを１００μｍ以上とすることで、より精度の高い標準サンプルとすることができる。また、エピ層３の厚さが１００μｍの場合、物理的な厚さと光学的な厚さの差のこれらの厚さに対して占める割合が０．５％以下となり、物理的な厚さと光学的な厚さが実質的に等しくなる。さらに、エピ層３の厚さが２００μｍを超えるものは通常無いので、エピ層３の厚さが２００μｍまであれば、実用上十分な抵抗率標準サンプルとすることができる。
また、上述した抵抗率標準サンプルの製造方法で作製した抵抗率標準サンプルを二次標準サンプルとして用いて、表面電極のＣ−Ｖ法測定装置を校正し、該校正された表面電極のＣ−Ｖ法測定装置で測定対象のエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定することができる。このように、二次標準サンプルで校正された表面電極のＣ−Ｖ法測定装置で測定対象のエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定すれば、測定したエピタキシャル層抵抗率をＮＩＳＴ等の抵抗率標準物質へのトレーサビリティーを有するものとすることができる。
ここで、電圧を印加する電極とアース用電極の両方をエピ層３に形成する、いわゆる表面電極のＣ−Ｖ法測定装置ではｐ−ｎ接合を介さずに測定できるので、上述したｐ−ｎ接合を有する抵抗率標準サンプルを表面電極のＣ−Ｖ法測定装置用二次標準サンプルとして校正に用いることができる。水銀電極を用いた殆どのＣ−Ｖ法測定装置は表面電極のＣ−Ｖ法測定装置である。
また、上述した抵抗率標準サンプルの製造方法で作製した抵抗率標準サンプルを二次標準サンプルとして校正した表面電極のＣ−Ｖ法測定装置を用い、Ｐ／Ｐ型又はＮ／Ｎ型シリコンエピタシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定して三次標準サンプルとし、該三次標準サンプルを用いて裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置を校正し、該校正された裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置で測定対象のエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定することができる。このように、三次標準サンプルで校正された裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置でエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定すれば、測定したエピタキシャル層抵抗率をＮＩＳＴ等の抵抗率標準物質へのトレーサビリティーを有するものとすることができる。裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置を校正するための三次標準サンプルは、その抵抗率の値付けが直流四探針法ではなく、表面電極のＣ−Ｖ法測定装置を用いて行われるので、基板ドーパント濃度は、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３より高くても低くてもよい。
ここで、電圧を印加する電極がエピ層３に形成され、アース用電極が基板２側に形成される、いわゆる裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置では、ｐ−ｎ接合を有するエピタキシャルウェーハ１のエピ層３の抵抗率を測定することができない。
しかし、ｐ−ｎ接合を有する抵抗率標準サンプルを二次標準として校正した表面電極のＣ−Ｖ法測定装置を用い、ｐ−ｎ接合を有しないＰ／Ｐ型又はＮ／Ｎ型シリコンエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定して三次標準サンプルとすれば、その抵抗率値はＮＩＳＴ等の抵抗率標準物質へのトレーサビリティーを有することになる。そこで、そのｐ−ｎ接合を有しないシリコンエピタキシャルウェーハを三次標準サンプルとして用いて裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置を校正することにより、裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置についてもトレーサビリティーを確保することができる。
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
抵抗率１０Ω・ｃｍ（ドーパント濃度４．４５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）の燐ドープｎ型シリコン単結晶基板２を準備し、国家標準へのトレーサビリティーのある標準ブロックゲージを用いて校正されたダイヤルゲージでその中心部を測定したところ、厚さは６２５μｍであった。
そのｎ型シリコン単結晶基板２をＳＣ１及びＳＣ２で洗浄後、ｎ型シリコン単結晶基板２上にボロンドープｐ型シリコンエピタキシャル層３を気相成長し、エピタキシャルウェーハ１の厚さを前述の国家標準へのトレーサビリティーのあるダイヤルゲージで測定したところ、その厚さは７２５μｍだった。従って、気相成長したｐ型シリコンエピタキシャル層３の厚さは１００μｍである。
続いて、ＮＩＳＴ標準物質ＳＲＭ２５４３（１Ω・ｃｍ）とＳＲＭ２５４４（１０Ω・ｃｍ）で校正した、トレーサビリティーのある直流四探針法の抵抗率測定機器を用いて、ｐ−ｎ接合を有するエピタキシャルウェーハ１のシリコンエピタキシャル層３中心部を測定し、シリコンエピタキシャル層３の厚さ１００μｍを掛け合わせて抵抗率を算出したところ、９Ω・ｃｍだったので、９Ω・ｃｍの標準値を持つトレーサビリティーのある抵抗率標準サンプル（二次標準サンプル）とした。この二次標準サンプルのシリコンエピタキシャル層３の抵抗率を、表面電極型の水銀電極Ｃ−Ｖ法測定装置で測定したところ、９Ω・ｃｍであった。
（実施例２）
まず、ｐ−ｎ接合を有し、ＮＩＳＴ標準物質へのトレーサビリティーがあり、ｐ型０．８Ω・ｃｍ、９Ω・ｃｍ、５０Ω・ｃｍのシリコンエピタキシャル層が１１０μｍの厚さに形成された３水準の抵抗率標準サンプルを二次標準サンプルとして準備した。そして、これらの二次標準サンプルを用いて、水銀電極を用いる表面電極のＣ−Ｖ法測定装置を校正した。次に、ｐ−ｎ接合を有しておらず、Ｐ／Ｐ＋型であり、シリコンエピタキシャル層の抵抗率が１Ω・ｃｍ、１０Ω・ｃｍ、４０Ω・ｃｍ狙いで製造され、シリコンエピタキシャル層が１０μｍの厚さに形成された３水準のシリコンエピタキシャルウェーハを準備した。次に、上記のように校正した水銀電極のＣ−Ｖ法測定装置を用いて、準備したシリコンウェーハの抵抗率を測定し、三次標準サンプルとした。続いて、このｐ−ｎ接合を有していない３水準の三次標準サンプルを用いて、裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置を校正した。さらに、この裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置を用いて、測定対象のエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定した。
（比較例１）
抵抗率０．００１２Ω・ｃｍ（ドーパント濃度６×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）の燐ドープｎ型シリコン単結晶基板上にボロンドープｐ型シリコンエピタキシャル層を１０μｍの厚さで気相成長し、その中心部厚さをＦＴ−ＩＲで測定したところ、９．５μｍであった。続いて、ＮＩＳＴ標準物質へのトレーサビリティーのある直流四探針法の抵抗率測定機器を用いてｐ型シリコンエピタキシャル層中心部の抵抗率を測定したところ、１１Ω・ｃｍであった。このサンプルを表面電極型の水銀電極Ｃ−Ｖ法測定装置で測定した値は、１０Ω・ｃｍであった。
このように、実施例１では、ＮＩＳＴ標準物質へのトレーサビリティーのある抵抗率標準サンプルを容易に製造でき、この抵抗率標準サンプルを用いて表面電極のＣ−Ｖ法測定装置を校正することができた。また、実施例２では、校正された表面電極のＣ−Ｖ法測定装置を用いて、ｐ−ｎ接合を有していないシリコンエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定して三次標準サンプルとし、その三次標準サンプルを用いて裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置を校正することができた。このため、校正された表面電極のＣ−Ｖ法測定装置又は校正された裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置で測定された測定対象のエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層の抵抗率は、ＮＩＳＴ等の抵抗率標準物質へのトレーサビリティーを有している。一方、比較例１のサンプルは、ＮＩＳＴ等の抵抗率標準物質へのトレーサビリティーを有しておらず、測定したエピタキシャル層の抵抗率もトレーサビリティーを有していない。
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。
１…エピタキシャルウェーハ（抵抗率標準サンプル）、
２…第１導電型シリコン単結晶基板（基板）、
３…第２導電型シリコンエピタキシャル層（エピ層）。

Claims (6)

  1. 第１導電型シリコン単結晶基板を準備する工程と、
    国家標準へのトレーサビリティーのある標準ブロックゲージで校正された厚さ測定機器を用いて前記第１導電型シリコン単結晶基板の厚さを測定する基板厚さ測定工程と、
    前記第１導電型とは反対の導電型である第２導電型を有する第２導電型シリコンエピタキシャル層を前記第１導電型シリコン単結晶基板上に成長してｐ−ｎ接合を有するエピタキシャルウェーハを作製する気相成長工程と、
    前記厚さ測定機器を用いて前記エピタキシャルウェーハの厚さを測定するエピタキシャルウェーハ厚さ測定工程と、
    前記エピタキシャルウェーハの厚さと前記第１導電型シリコン単結晶基板の厚さから前記第２導電型シリコンエピタキシャル層の厚さを求める工程と、
    抵抗率標準物質へのトレーサビリティーのある抵抗率測定機器を用いて前記シリコンエピタキシャル層の抵抗率を測定する抵抗率測定工程と、
    を有することを特徴とする抵抗率標準サンプルの製造方法。
  2. 前記抵抗率標準物質がＮＩＳＴ標準物質ＳＲＭ２５４１〜ＳＲＭ２５４７の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の抵抗率標準サンプルの製造方法。
  3. 前記第１導電型シリコン単結晶基板の不純物濃度を１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の抵抗率標準サンプルの製造方法。
  4. 前記第２導電型シリコンエピタキシャル層の厚さを１００μｍ以上２００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の抵抗率標準サンプルの製造方法。
  5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の抵抗率標準サンプルの製造方法で作製した抵抗率標準サンプルを二次標準サンプルとして用いて、表面電極のＣ−Ｖ法測定装置を校正し、該校正された表面電極のＣ−Ｖ法測定装置で測定対象のエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定することを特徴とするエピタキシャルウェーハの抵抗率測定方法。
  6. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の抵抗率標準サンプルの製造方法で作製した抵抗率標準サンプルを二次標準サンプルとして校正した表面電極のＣ−Ｖ法測定装置を用い、Ｐ／Ｐ型又はＮ／Ｎ型シリコンエピタシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定して三次標準サンプルとし、該三次標準サンプルを用いて裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置を校正し、該校正された裏面電極のＣ−Ｖ法測定装置で測定対象のエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層抵抗率を測定することを特徴とするエピタキシャルウェーハの抵抗率測定方法。
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