JPH10307087A - シリコン中の不純物分析方法 - Google Patents
シリコン中の不純物分析方法Info
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Abstract
AS分析では、溶解液中のシリコンにより検出下限が悪
化する。TXRFは使用できない。 【解決手段】 HF溶液またはHF/HNO3溶液でシ
リコンウェーハの表面を所定量エッチングする。エッチ
ング後の回収液に少量のH2SO4を添加する。エッチン
グ溶解液はビーカに入れ、加熱し、水分を蒸発させ、残
留固形物としてH2SiO3を析出させる。析出物に少量
のHNO3を加えて溶解する。溶解液を、清浄なシリコ
ンウェーハ上に滴下し、シリコン残留物(H2SiO3)
がなくなるまで300〜500℃で30分間加熱する。
不純物のみを固化して残す。TXRFでは、そのまま測
定・分析できる。AASでは、シリコンチップ上に溶解
液を滴下後、加熱し、少量のHNO3を滴下して分析す
る。容易に残留シリコンを除去できる。
Description
シリコン酸化物(SiO2等)中の不純物金属の分析に
おいて、測定の障害となるシリコンを除去する方法に関
する。
としては、以下の方法が用いられている。すなわち、分
析対象となるシリコンウェーハやSiO2を、HF溶液
またはHF/HNO3溶液でエッチングし、エッチング
後の溶液を回収し、その回収溶液をAAS(原子吸光分
析)で分析するものである。
溶け出したシリコンは、測定装置でのバックグラウンド
レベルを悪くしたり、その測定精度に悪影響を及ぼして
いた。特に、高感度分析のために液の濃縮を行ったり、
シリコンウェーハの全部を溶解して分析をする等の場
合、液中のシリコン含有量が増加し、この影響はより顕
著になる。このため、エッチング後の回収液中に含まれ
るシリコン量を測定装置での所定の限界値内に抑える必
要がある。この結果、シリコンウェーハ表面から数μm
までの深さの分析を行うのが限度であった。
回収液を乾燥してTXRF(全反射蛍光X線分析)など
で分析する場合には、不純物とともに回収液中のシリコ
ンが析出するため、測定・分析することができない。
イオン質量分析)が用いられることがある。しかしなが
ら、このSIMS測定では、この種の不純物分析につい
ては感度不足である。SIMSでの検出下限は、1016
atoms/cm3程度であるからである。
の分析するには、通常HF/HNO3またはHF溶液を
使ってシリコンを溶解し、その溶解液をAASまたはT
XRFで分析する。この際、液中のシリコンにより検出
下限が悪化する。また、溶液を乾燥した際に生じる残留
シリコン固形物によりTXRFは使用できない。そこ
で、発明者は、鋭意研究の結果、溶解液中のシリコンを
除去する方法を案出したものである。したがって、この
発明の目的は、シリコン中の不純物金属の分析の感度・
精度をともに向上させることである。また、この発明の
目的は、いままでできなかったTXRFでの分析を可能
とすることである。
は、HF溶液またはHF/HNO3溶液を用いてシリコ
ンまたはシリコン化合物をエッチングするエッチング工
程と、エッチング後の溶液を回収し、この回収液に少量
のH2SO4を添加する添加工程と、この回収液から水分
を蒸発させ、H2SiO3を析出させる析出工程と、析出
したH2SiO3を溶解する溶解工程と、この溶解液を3
00〜500℃で加熱し、H2SiO3を蒸発させる加熱
工程と、その残留物を分析する分析工程とを、備えたシ
リコン中の不純物分析方法である。
浄なシリコンウェーハ上に滴下し、このシリコンウェー
ハ上で加熱する請求項1に記載のシリコン中の不純物分
析方法である。
ェーハをHF溶液またはHF/HNO3溶液に浸漬して
その表面を所定量だけエッチングする。このエッチング
後の回収液に少量のH2SO4を添加しておく。そして、
このエッチングによる溶解液を例えばテフロン(商品
名)製のビーカに入れ、例えばホットプレートを使用し
て加熱し、水分を蒸発させる。この結果、残留固形物と
してH2SiO3が析出する。この析出物に、少量のHN
O3を加えて、溶解する。この溶解液を、例えば清浄な
シリコンウェーハ上に滴下し、シリコン残留物(H2S
iO3)がなくなるまで300〜500℃の温度で加熱
する。例えば30分間加熱する。この結果、不純物のみ
が固化されて残る。そして、TXRFの場合は、そのま
ま測定・分析することができる。または、AASの場合
は、例えばシリコンチップ上に溶解液を滴下後、加熱
し、これに少量のHNO3を滴下してから分析を行う。
いずれも容易に残留シリコンを除去することができる。
は、300〜500℃の加熱により残留シリコンは蒸発
してなくなるが、他の不純物はそのまま残る。このと
き、清浄なシリコンウェーハ上で加熱することにより、
治具からの汚染を完全に防ぐことができる。また、残留
シリコンがなくなるので、AASの分析感度も向上し、
TXRFでの不純物の分析も可能となる。
〜図7を参照して説明する。図1はこの発明の一実施例
に係る不純物分析方法を示すフローチャートである。ま
ず、HF/HNO3混合溶液(またはHF溶液)中に分
析対象であるシリコンウェーハを所定時間だけ浸漬す
る。この結果、シリコンウェーハの表面から所定深さの
部分までエッチングされて溶け出す。例えば二酸化シリ
コン膜が存在すれば、この二酸化シリコン膜も溶出す
る。このエッチングによりシリコン等が溶け出した液
(エッチング液)をテフロン(商品名)製のビーカに回
収し、この回収液中に例えば10〜100μl程度の少
量のH2SO4を添加する(A)。
トプレート上に載置し、100℃程度に加熱して水分を
蒸発させる(B)。この結果、H2SiO3を含む残留固
形物が析出する。そして、この残留固形物に少量(1m
l程度の)のHNO3を加えて、再び固形物を溶解させ
る(C)。
上に滴下し(E1)、このシリコンウェーハをホットプ
レート上で約500℃でシリコン残留物がなくなるまで
加熱する。含まれるシリコン量にもよるが、30分程度
で完了する。この結果、不純物のみがシリコンウェーハ
上に残る(E2)。よって、TXRFにより、そのまま
この不純物を測定・分析することができる(E3)。
ンチップを使い、このシリコンチップ上に上記溶解液
(C)を滴下する(D1)。同様にホットプレート上で
500℃に加熱し、残留シリコンを蒸発させる(D
2)。この結果、不純物のみが載置されたシリコンチッ
プが得られる。このシリコンチップをビーカに入れて、
少量のHNO3を滴下して溶解する(D3)。この溶解
液をAAS分析する(D4)。
熱により残留シリコンは蒸発して消滅するが、他の不純
物はそのまま残存する。そこで、この不純物を分析すれ
ば、高感度での不純物分析を行うことができる。また、
清浄に管理したシリコンウェーハ上で加熱することによ
り、加熱時において治具からの汚染をなくすことができ
る。さらに、分析する対象物に残留シリコンを含むこと
がないため、AASでの分析感度も向上し、TXRFで
のウェーハ中の不純物の分析も可能となる。
の検出下限とこの発明方法での検出下限との比較を示し
ている。このグラフは、清浄なシリコンウェーハをHF
/HNO3溶液でエッチングして分析した結果を示して
いる。従来法ではウェーハ表面から10μmの深さまで
を溶かして分析した結果を、この発明方法ではウェーハ
全部を溶かして分析した結果で示している。すなわち、
従来法では、5mlのHF/HNO3(1:1)溶液を
テフロンプレート上に滴下し、これにウェーハを置き、
エッチング後、その液をAASで分析した。また、この
発明方法では、図3に示すように、シリコン片(1cm
×1cm)を1つ切り出し、100μlのH2SO4、5
0mlのHF/HNO3(1:1)溶液で溶解して図1
に示す手順でAAS分析を行った。この場合、ともに使
用したシリコンウェーハには不純物を含まないものであ
る。その結果、この発明方法によれば、不純物の検出下
限は、1012atoms/cm3である。これは、従来
の方法では不可能であったウェーハ全部についての不純
物分析ができることを示している。
ための手順を示すものである。すなわち、この発明方法
による不純物分析ではシリコンの影響を受けないことを
示すものである。具体的には、シリコンおよび微量不純
物を含む溶液に硫酸を添加し、300〜500℃の加熱
を行う場合、この加熱の前後での不純物量の変化を調査
するものである。まず、清浄な(不純物を含まない)シ
リコンウェーハから切り出したチップをHF/HNO3
で全量エッチングし、このエッチングした溶液中にN
a,Fe,Niを10ngづつ添加する。そして、硫酸
(10〜100μl程度の少量のH2SO4)を添加す
る。加熱して残留した固形物を溶解し、AAS分析する
ものである。この発明方法により、シリコンをとばして
分析した結果を次の表に示す。この表は、500℃の加
熱の前後での不純物量の変化を示すものである。この表
に示すように、この発明方法での処理による500℃加
熱前後での各元素の増減もなく、同一値を示した。この
ことは、この発明方法が、外部からの不純物汚染や、加
熱による不純物の蒸発もなく、不純物を正確に測定でき
ることを示している。
50mlのHF/HNO3(1:1)溶液が入ったビー
カに入れ、これにシリコン片(1cm×1cm)を入れ
たものを2つ準備する。そして、これらのビーカにH2
SO4100μlを加えたものと、加えないものとに分
けて、図1に示す手順で分析した結果を示している。こ
れは、シリコンウェーハの溶解液に少量(10〜100
μl)のH2SO4を添加することの有効性を示してい
る。すなわち、H2SO4を添加した場合には、添加しな
い場合と比較して、不純物の回収率が明らかに高くなっ
ていることがわかる。このH2SO4の添加により、シリ
コンウェーハの溶解反応時に目的の不純物が蒸発してし
まうことを防いでいる。換言すると、H2SO4を添加し
ていない場合は不純物はシリコンとともに加熱により蒸
発してしまうことを示している。
1)溶液が入ったビーカにシリコン片(1cm×1c
m)を入れ溶解する。ビーカの重量は予め測定してお
き、100℃に加熱して水分を蒸発させる。この後、ビ
ーカと残留シリコンの重量を測定し、残留シリコンの重
量を求める。各温度で加熱した後、重量を測り、蒸発し
たシリコンの割合を求める。これは、残留固形シリコン
を効率的に蒸発させるための加熱温度とその蒸発量との
関係を示している。図5に示すように、加熱温度は、3
00〜500℃が適当である。300℃未満だとシリコ
ン全量の蒸発に時間を要する。500℃を越えると、外
部からの汚染を受けやすくなり、かつ、不純物が、加熱
時に支持するシリコンウェーハ中に拡散するおそれが生
じる。
・バルク中への拡散量との関係を示している。図7には
加熱温度と外部からの汚染との関係を示している。
の分析の感度・精度をともに向上させることができる。
また、いままでできなかったTXRFでの分析も可能と
なる。
すフローチャートである。
不純物の検出下限を示すグラフである。
不純物の蒸発量を検査するための手順を示すフローチャ
ートである。
硫酸添加の効果を示すグラフである。
加熱温度とシリコン蒸発量との関係を示すグラフであ
る。
加熱温度とシリコン蒸発時間との関係を示すグラフであ
る。
加熱温度と外部からの汚染との関係を示すグラフであ
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 HF溶液またはHF/HNO3溶液を用
いてシリコンまたはシリコン化合物をエッチングするエ
ッチング工程と、 エッチング後の溶液を回収し、この回収液に少量のH2
SO4を添加する添加工程と、 この回収液から水分を蒸発させ、H2SiO3を析出させ
る析出工程と、 析出したH2SiO3を溶解する溶解工程と、 この溶解液を300〜500℃で加熱し、H2SiO3を
蒸発させる加熱工程と、 その残留物を分析する分析工程とを、備えたシリコン中
の不純物分析方法。 - 【請求項2】 上記溶解液を清浄なシリコンウェーハ上
に滴下し、このシリコンウェーハ上で加熱する請求項1
に記載のシリコン中の不純物分析方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31593995A JP3368732B2 (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | シリコン中の不純物分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH10307087A true JPH10307087A (ja) | 1998-11-17 |
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Family
ID=18071427
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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-
1995
- 1995-11-08 JP JP31593995A patent/JP3368732B2/ja not_active Expired - Fee Related
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