반도체 웨이퍼의 도펀트 오염의 평가방법 document_id A220623053598

근년, LSI(Large Scale Integrated Circuit)의 고집적화와 반도체소자의 미세화는 더욱 더 진행되고, 이에 따라, 반도체소자 제조용의 반도체 웨이퍼, 예를 들면 실리콘 웨이퍼 중의 캐리어 농도의 제어성을 가능한 한 높이는 것이 필요하게 되었다. 특히, 실리콘 웨이퍼의 표면 근방의 캐리어 농도는, 저항율 등의 반도체소자의 특성에 큰 효과를 미치기 때문에, 그 표면 근방에 포함되는 첨가 불순물(도펀트) 농도를 고정밀도이고, 또한 고감도로 측정하는 것이 요구되고 있다. 또한, 여기서 말하는 도펀트란, 반도체 웨이퍼중의 캐리어 농도를 제어하여 그 저항율을 제어하기 위하여 고의로 첨가하는 것이다. 일반적으로, 실리콘 웨이퍼 중의 캐리어 농도를 제어하기 위하여, 도전형이 p형의 경우는 주로 붕소(B)가, n형의 경우는 주로 인(P)이 도펀트로서 사용된다. 반도체 웨이퍼의 메이커에서는, 실리콘 웨이퍼의 재료가 되는 규소 단결정을 육성할 때 등에, 제조하는 실리콘 웨이퍼가 소망한 캐리어 농도 또는 저항값이 되도록, 도펀트의 첨가 양을 조정하여, 실리콘 웨이퍼를 제조하고 있다. 한편, 반도체소자의 메이커는, 예를 들면, 저항율 8~12Ω·㎝라고 하는 규격을 마련하고, 그 규격을 만족하는 반도체 웨이퍼를 박스에 넣어 납품받고 있다. 그 때문에, 납품된 박스 안의 반도체 웨이퍼는, 각각의 저항율이 규격 내(8~12Ω·㎝의 범위 내)에서 다르다. 반도체 소자의 메이커에서는, 이와 같이 규격 내에서 각각 다른 저항율을 갖는 실리콘 웨이퍼를 반도체 소자 제조 공정에 투입하여, 반도체소자를 제조하고 있다. 그런데 , 반도체 소자의 제조 시에, 저항율 조정을 위하여 고의로 첨가하는 것은 아니고, 그 주위의 환경 등으로부터 의도하지 않게 혼입해 버리는 이른바 도펀트 오염이라고 하는 문제가 발생하고 있다. 특히, 저항율이 매우 높은 실리콘 웨이퍼를 사용할 때에는 원래의 도펀트 농도가 매우 낮기 때문에, 실리콘 웨이퍼에 미량의 도펀트가 혼입하는 것만으로 캐리어 농도가 변화하여 저항율이 크게 변화해 버리는 일이 있다. 예를 들면, 반도체소자 제조에서의 열처리 공정에서는, 열처리로 내의 분위기나 열처리로 등으로부터 불필요한 붕소(보론)나 인 등의 오염 도펀트가 반도체 웨이퍼에 혼입되어 반도체 웨이퍼가 오염되어 캐리어 농도가 변화해 버리는 일이 있다. 이러한 도펀트 오염은 반도체소자의 제조 수율의 저하, 품질의 저하를 가져오게 된다. 그래서, 반도체 웨이퍼의 제조 공정 및 반도체소자의 제조 공정에서는, 도펀트 오염을 평가하여 관리하는 것이 특히 중요하다. 이러한, 도펀트 오염의 평가 방법으로서는, 반도체 웨이퍼로부터 팁을 절출하고, 2차이온질량분석법(SIMS) 등에 의해 반도체 웨이퍼의 도펀트 오염을 평가하는 방법이 있다(예를 들면, 일본 특개 2004－207601호 공보). SIMS는, 절출된 팁의 표면을 일차 이온으로 충격을 주어, 표면 물질을 스퍼터 이온화하여, 질량분석기로 분석하는 방법이다. 그리고, 이것에 의해, 우선, 반도체 웨이퍼의 깊이방향의 도펀트 농도의 분포를 구한 다음, 그 농도분포로부터 반도체 웨이퍼의 표층의 도펀트 농도의 값과 벌크부의 도펀트 농도의 값의 차이를 구하고, 그리고 그 차이로부터 반도체 웨이퍼의 표층 부의 도펀트 오염 양을 구하고 있다. 그렇지만, 이 방법은, 반도체 웨이퍼로부터 칩을 절출하여 측정하는 파괴 평가이고, 또한, 절출된 칩의 부분 밖에 측정할 수 없고, 시간과 비용이 많이 들고, 또한 도펀트의 면내 맵을 얻을 수도 없었다.