JPH0492898A - 炭化珪素エピタキシャル成長膜の膜厚測定方法 - Google Patents
炭化珪素エピタキシャル成長膜の膜厚測定方法Info
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- JPH0492898A JPH0492898A JP20955690A JP20955690A JPH0492898A JP H0492898 A JPH0492898 A JP H0492898A JP 20955690 A JP20955690 A JP 20955690A JP 20955690 A JP20955690 A JP 20955690A JP H0492898 A JPH0492898 A JP H0492898A
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体材料のエピタキシャル成長膜の膜厚測
定方法に関するものである。
定方法に関するものである。
半導体分野での薄膜成長において、膜厚測定は基本的か
つ重要な成長膜評価項目の一つである。
つ重要な成長膜評価項目の一つである。
そのため、例えば、McGRAW−HTLL KOGA
KUS)lA、LTD。
KUS)lA、LTD。
発行のSe+n1conductor Measure
ments and Instrumentation
には種々のpi<酸化膜、窒化膜、エピタキシャル
成長膜など)についての膜厚測定方法が紹介されている
。
ments and Instrumentation
には種々のpi<酸化膜、窒化膜、エピタキシャル
成長膜など)についての膜厚測定方法が紹介されている
。
前記のSem1conductor Measurem
ents and In5tru+nentation
に紹介されている方法のうち、エピタキシャル成長膜に
応用可能とされているものには、エリプソメーターによ
る測定、スペクトロフォトメーターによる測定などがあ
る。それらはいずれも基板と成長膜の物性定数の差、例
えば屈折率の差を利用したものであるため、それらの方
法を後に述べる炭化珪素基板上の炭化珪素n型成長膜、
p型成長膜に適用し、膜厚測定することは不可能である
。それは、これらの試料が炭化珪素基板上への同一物質
である炭化珪素薄膜の成長すなわちホモエピタキシャル
成長であるため、前記の諸方法が適用できるほど基板と
成長膜との間に物性定数の差異がないためと考えられる
。
ents and In5tru+nentation
に紹介されている方法のうち、エピタキシャル成長膜に
応用可能とされているものには、エリプソメーターによ
る測定、スペクトロフォトメーターによる測定などがあ
る。それらはいずれも基板と成長膜の物性定数の差、例
えば屈折率の差を利用したものであるため、それらの方
法を後に述べる炭化珪素基板上の炭化珪素n型成長膜、
p型成長膜に適用し、膜厚測定することは不可能である
。それは、これらの試料が炭化珪素基板上への同一物質
である炭化珪素薄膜の成長すなわちホモエピタキシャル
成長であるため、前記の諸方法が適用できるほど基板と
成長膜との間に物性定数の差異がないためと考えられる
。
一般に、ホモエピタキシャル成長膜の膜厚測定は、同一
の物質を区別する必要があるため極めて難しいとされて
いる。炭化珪素においても、これまでにホモエピタキシ
ャル成長膜の膜厚測定法は報告されていない。
の物質を区別する必要があるため極めて難しいとされて
いる。炭化珪素においても、これまでにホモエピタキシ
ャル成長膜の膜厚測定法は報告されていない。
本発明は、炭化珪素基板上にエピタキシャル成長させた
炭化珪素単結晶薄膜の膜厚測定方法を提供することを目
的とするものである。
炭化珪素単結晶薄膜の膜厚測定方法を提供することを目
的とするものである。
[課題を解決するための手段〕
本発明は、炭化珪素基板上にエピタキシャル成長させた
炭化珪素単結晶薄膜の膜厚測定方法において、前記基板
および前記薄膜の断面を鏡面研磨した後に酸化し、前記
基板および前記薄膜の酸化速度の差による微小な段差を
観察することにより、前記薄膜の厚さを測定することを
特徴とする、炭化珪素エビクキソヤル成長膜の膜厚測定
方法である。
炭化珪素単結晶薄膜の膜厚測定方法において、前記基板
および前記薄膜の断面を鏡面研磨した後に酸化し、前記
基板および前記薄膜の酸化速度の差による微小な段差を
観察することにより、前記薄膜の厚さを測定することを
特徴とする、炭化珪素エビクキソヤル成長膜の膜厚測定
方法である。
[作用]
以下、本発明を凹面を用いて詳細に説明する。
第1図は、本発明の膜厚測定対象となる試料の例で、炭
化珪素(以下、S i C)基板1上に(a)はSiC
薄11R2を一層成長させたもの、(b)は二層成長さ
せたもの、(C)は三層成長させたものである。本発明
は、このようにSiC基板1上に多層成長させたSiC
薄膜2の膜厚を測定するものであり、SiC薄膜2は何
層成長させてもそのすべての膜の膜厚測定が可能である
。尚、本発明による膜厚測定は薄膜層中に不純物濃度に
差のある場合にのみ測定可能である。膜厚測定は、以下
に示す鏡面研磨工程、酸化工程を経た後、顕微鏡観察に
よって行う。
化珪素(以下、S i C)基板1上に(a)はSiC
薄11R2を一層成長させたもの、(b)は二層成長さ
せたもの、(C)は三層成長させたものである。本発明
は、このようにSiC基板1上に多層成長させたSiC
薄膜2の膜厚を測定するものであり、SiC薄膜2は何
層成長させてもそのすべての膜の膜厚測定が可能である
。尚、本発明による膜厚測定は薄膜層中に不純物濃度に
差のある場合にのみ測定可能である。膜厚測定は、以下
に示す鏡面研磨工程、酸化工程を経た後、顕微鏡観察に
よって行う。
まず、膜厚測定する観察面を切断などによって露出させ
てから、平坦に鏡面研磨する。研磨の方法は任意である
が、次の酸化工程に支障をきたしてはならない。例えば
、試料をエポキシ樹脂で固めて鏡面研磨した場合、後で
述べる高温下での酸化にはエポキシ樹脂は耐え得ないの
で、除去しなければならない。
てから、平坦に鏡面研磨する。研磨の方法は任意である
が、次の酸化工程に支障をきたしてはならない。例えば
、試料をエポキシ樹脂で固めて鏡面研磨した場合、後で
述べる高温下での酸化にはエポキシ樹脂は耐え得ないの
で、除去しなければならない。
次に、上記の観察面すなわち鏡面研磨面を酸化する。酸
化の方法は任意である。しかしながら、SiCは酸化速
度が遅いので、水茎気飽和した酸素雰囲気中での酸化が
最適である。第2図は、水芸気飽和した酸素雰囲気中で
の酸化に用いる酸化装置の概略である。上記酸化装置は
、石英管5、石英管加弧用電気炉6、耐熱ガラス−製バ
ブリング曹7、バブリング曹7に蓄えられている純水8
、純水8を沸騰させるためのホットプレート9、酸素ガ
ス10のガス系から成る。酸化は、試料4を石英管5に
挿入した後、電気炉6を加熱し、温度が安定した後にホ
ットプレート9によって沸騰している純水8を経由じて
石英管5中に酸素ガス10を流すことによって行うこと
ができる。酸素ガス10は、沸騰した純水8を経由する
ことによって水蒸気飽和させることができる。
化の方法は任意である。しかしながら、SiCは酸化速
度が遅いので、水茎気飽和した酸素雰囲気中での酸化が
最適である。第2図は、水芸気飽和した酸素雰囲気中で
の酸化に用いる酸化装置の概略である。上記酸化装置は
、石英管5、石英管加弧用電気炉6、耐熱ガラス−製バ
ブリング曹7、バブリング曹7に蓄えられている純水8
、純水8を沸騰させるためのホットプレート9、酸素ガ
ス10のガス系から成る。酸化は、試料4を石英管5に
挿入した後、電気炉6を加熱し、温度が安定した後にホ
ットプレート9によって沸騰している純水8を経由じて
石英管5中に酸素ガス10を流すことによって行うこと
ができる。酸素ガス10は、沸騰した純水8を経由する
ことによって水蒸気飽和させることができる。
次に、酸化した上記観察面をgjI微鏡によって観察し
、膜厚を測定する。観察に用いる顕微鏡としてはノマル
スキー微分干渉顕微鏡が望ま−い。ノマルスキー微分干
渉顕微鏡は、わずかに横ズレした互いに平行な2木の光
を試料に照射し、それらの光が試料表面の傾斜部や凹凸
部で反射シて戻る際に生しる位相差を色または明暗のコ
ントラストとして検出する顕微鏡であり、これによって
試料表面のわずかな傾斜や凹凸が鮮やかな干渉色や鮮明
なコントラストとして立体的に観察することができる。
、膜厚を測定する。観察に用いる顕微鏡としてはノマル
スキー微分干渉顕微鏡が望ま−い。ノマルスキー微分干
渉顕微鏡は、わずかに横ズレした互いに平行な2木の光
を試料に照射し、それらの光が試料表面の傾斜部や凹凸
部で反射シて戻る際に生しる位相差を色または明暗のコ
ントラストとして検出する顕微鏡であり、これによって
試料表面のわずかな傾斜や凹凸が鮮やかな干渉色や鮮明
なコントラストとして立体的に観察することができる。
酸化した上記観察面をノマルスキー微分干渉顕微鏡で観
察すると、基板1および成長膜2の各層がコントラスト
として識別でき、膜厚測定ができる。
察すると、基板1および成長膜2の各層がコントラスト
として識別でき、膜厚測定ができる。
上記のように、酸化によってノマルスキー微分干渉顕微
鏡像にコントラストが生して膜厚測定ができるのは、基
板1および各成長vj、2中の不純物濃度の差によって
酸化速度が異なり、したがって形成された酸化膜の膜厚
が異なり、それが微細な凹凸やステップとしてノマルス
キー微分干渉顕微鏡によって観察されるものと考えられ
る。
鏡像にコントラストが生して膜厚測定ができるのは、基
板1および各成長vj、2中の不純物濃度の差によって
酸化速度が異なり、したがって形成された酸化膜の膜厚
が異なり、それが微細な凹凸やステップとしてノマルス
キー微分干渉顕微鏡によって観察されるものと考えられ
る。
S実施例]
以下、図面を用いて実施例を示す。
まず、6H型炭化珪素(以下、6H−5iC)基板上に
、液相エピタキシャル成長法によってn型層、p型層を
順次成長させ、第3図(a)のような試料を得た。11
は6H−3iC基板、12はn型成長層、13はn型成
長層である。液相工ピタキシャル成長は、ジャーナル
オブ アプライド フィジクス 第47巻 オクト−バ
ー 第4546頁(Journal of Appli
ed Physics、 Vol。
、液相エピタキシャル成長法によってn型層、p型層を
順次成長させ、第3図(a)のような試料を得た。11
は6H−3iC基板、12はn型成長層、13はn型成
長層である。液相工ピタキシャル成長は、ジャーナル
オブ アプライド フィジクス 第47巻 オクト−バ
ー 第4546頁(Journal of Appli
ed Physics、 Vol。
47、 No、10.0ctober 1976、 P
、4546 )に報告されているような方法、即ち黒鉛
製坩堝中で珪素を融解させて炭素飽和させ、その融液に
6H−3iC基板を浸漬する方法を用いた。n型層成長
時には、不純物として窒化珪素を珪素中に、窒素をドナ
ーとするn型層を得た。p型層成長時には、不純物とし
てアルミニウムを珪素中に添加し、アルミニウムをアク
セプターとするp型層を得た。
、4546 )に報告されているような方法、即ち黒鉛
製坩堝中で珪素を融解させて炭素飽和させ、その融液に
6H−3iC基板を浸漬する方法を用いた。n型層成長
時には、不純物として窒化珪素を珪素中に、窒素をドナ
ーとするn型層を得た。p型層成長時には、不純物とし
てアルミニウムを珪素中に添加し、アルミニウムをアク
セプターとするp型層を得た。
次に、ダイヤモンド刃を有する切断機を用いて、得られ
た試料を第3図(b)のように平行平板形に切断し、そ
の後、ダイヤモンド砥粒を用いた研磨装置によって、切
断面すなわち基板11、n型層12、n型層13を観察
する面を鏡面研磨した後、水蒸気飽和した酸素雰囲気中
で酸化した。酸化に用いた装置の概略は第2図の通りで
ある。前記の試料4は石英管5中に挿入され、石英管5
は電気炉6中に挿入されている。7は耐熱ガラス製バブ
リング曹で、その内部に純水8が蓄えられており、ホッ
トプレート9によって加熱可能である。
た試料を第3図(b)のように平行平板形に切断し、そ
の後、ダイヤモンド砥粒を用いた研磨装置によって、切
断面すなわち基板11、n型層12、n型層13を観察
する面を鏡面研磨した後、水蒸気飽和した酸素雰囲気中
で酸化した。酸化に用いた装置の概略は第2図の通りで
ある。前記の試料4は石英管5中に挿入され、石英管5
は電気炉6中に挿入されている。7は耐熱ガラス製バブ
リング曹で、その内部に純水8が蓄えられており、ホッ
トプレート9によって加熱可能である。
酸化は、試料4を石英管5に挿入した後、電気炉6を1
150℃に加熱し、温度が安定した後にホットプレート
9によって沸騰している純水8を経由して石英管5中に
酸素ガス10を毎分500CCの流量で6時間流すこと
によって行った。酸素ガス10は、沸騰した純水8を経
由することによって水蒸気飽和させることができた。
150℃に加熱し、温度が安定した後にホットプレート
9によって沸騰している純水8を経由して石英管5中に
酸素ガス10を毎分500CCの流量で6時間流すこと
によって行った。酸素ガス10は、沸騰した純水8を経
由することによって水蒸気飽和させることができた。
酸化した後、試料をノマルスキー微分干渉顕微鏡で観察
したところ、第4図のように、基板、n型層、p型層が
識別できるようになり、n型層、p型層の膜厚を測定す
ることができた。
したところ、第4図のように、基板、n型層、p型層が
識別できるようになり、n型層、p型層の膜厚を測定す
ることができた。
以上に述べたように、炭化珪素基板上に炭化珪素単結晶
薄膜をエピタキシャル成長させた試料において、試料の
断面を鏡面研磨した後に酸化し、前記基板および前記薄
膜の酸化速変の差による微小な段差を観察することによ
り、前記薄膜の厚さ即ち炭化珪素基板上の炭化珪素エピ
タキシャル成長薄膜の膜厚が測定できるようになった。
薄膜をエピタキシャル成長させた試料において、試料の
断面を鏡面研磨した後に酸化し、前記基板および前記薄
膜の酸化速変の差による微小な段差を観察することによ
り、前記薄膜の厚さ即ち炭化珪素基板上の炭化珪素エピ
タキシャル成長薄膜の膜厚が測定できるようになった。
第1図は、本発明によって膜厚測定の可能となる試料の
例である。即ち、炭化珪素基板上に炭化珪素単結晶薄膜
を(a)は−層成長させたもの、(b)は二層成長させ
たもの、(C)は三層成長させたものである。第2図は
、酸化に用いた装置の概略である。第3図は、実施例で
示した試料である。即ち、6H型炭化珪素基板上に、液
相エピタキシャル成長法によってn型層、p型層を順次
成長させたものである。第4図は、実施例で示した試料
の断面を研磨、酸化の後にノマルスキー微分干渉顕微鏡
で観察した顕微鏡写真である。 1・・・炭化珪素基板、2・・・炭化珪素薄膜、4・・
・試料、5・・・石英管、6・・・電気炉、7・・・耐
熱ガラス製バブリング曹、8・・・純水、9・・・ホッ
トプレート、lO・・・酸素ガス、]]・・・6H型炭
化珪素型板化 珪素基板・n型−6H型炭化珪素エピタキシヤル成長薄
膜、13・・・p型−6H型炭化珪素エビタキンヤル成
長薄膜。
例である。即ち、炭化珪素基板上に炭化珪素単結晶薄膜
を(a)は−層成長させたもの、(b)は二層成長させ
たもの、(C)は三層成長させたものである。第2図は
、酸化に用いた装置の概略である。第3図は、実施例で
示した試料である。即ち、6H型炭化珪素基板上に、液
相エピタキシャル成長法によってn型層、p型層を順次
成長させたものである。第4図は、実施例で示した試料
の断面を研磨、酸化の後にノマルスキー微分干渉顕微鏡
で観察した顕微鏡写真である。 1・・・炭化珪素基板、2・・・炭化珪素薄膜、4・・
・試料、5・・・石英管、6・・・電気炉、7・・・耐
熱ガラス製バブリング曹、8・・・純水、9・・・ホッ
トプレート、lO・・・酸素ガス、]]・・・6H型炭
化珪素型板化 珪素基板・n型−6H型炭化珪素エピタキシヤル成長薄
膜、13・・・p型−6H型炭化珪素エビタキンヤル成
長薄膜。
Claims (1)
- 炭化珪素基板上にエピタキシャル成長させた炭化珪素単
結晶薄膜の膜厚測定方法において、前記基板および前記
薄膜の断面を鏡面研磨した後に酸化することにより、前
記薄膜の厚さを測定することを特徴とする、炭化珪素エ
ピタキシャル成長膜の膜厚測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20955690A JPH0492898A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 炭化珪素エピタキシャル成長膜の膜厚測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20955690A JPH0492898A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 炭化珪素エピタキシャル成長膜の膜厚測定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0492898A true JPH0492898A (ja) | 1992-03-25 |
Family
ID=16574780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20955690A Pending JPH0492898A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 炭化珪素エピタキシャル成長膜の膜厚測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0492898A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07128021A (ja) * | 1993-10-29 | 1995-05-19 | Hatsuden Setsubi Gijutsu Kensa Kyokai | 皮膜切断による微粉末積層皮膜厚測定方法 |
US7641736B2 (en) * | 2005-02-22 | 2010-01-05 | Hitachi Metals, Ltd. | Method of manufacturing SiC single crystal wafer |
CN101936713A (zh) * | 2010-08-19 | 2011-01-05 | 中国航空工业第六一八研究所 | 一种利用光透射颜色比对的筋厚检测方法 |
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1990
- 1990-08-07 JP JP20955690A patent/JPH0492898A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07128021A (ja) * | 1993-10-29 | 1995-05-19 | Hatsuden Setsubi Gijutsu Kensa Kyokai | 皮膜切断による微粉末積層皮膜厚測定方法 |
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