JPH07153808A - 結合型基板の結合界面のボロン評価方法 - Google Patents
結合型基板の結合界面のボロン評価方法Info
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- JPH07153808A JPH07153808A JP6222267A JP22226794A JPH07153808A JP H07153808 A JPH07153808 A JP H07153808A JP 6222267 A JP6222267 A JP 6222267A JP 22226794 A JP22226794 A JP 22226794A JP H07153808 A JPH07153808 A JP H07153808A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＳＩＭＳ測定で得られたボロンプロファイル
から、ボロン面密度の値に換算することを可能とし、結
合型基板の結合界面に存在するボロン量をボロン面密度
として簡便に評価可能とする。 【構成】 イオン注入により種々のドーズ量でボロンを
浅く打ち込んだ複数の基準試料を作製し、それらの基準
試料を、結合型基板を得る際の結合熱処理における温度
と時間を同一とする熱処理を施した後、それらの基準試
料の界面の深さ方向のボロンプロファイルをＳＩＭＳに
より測定し、評価すべき結合型基板の結合界面の実測ボ
ロンプロファイルと比較して、この実測ボロンプロファ
イルと同等のボロンプロファイルを示す基準試料のボロ
ンのドーズ量を、評価すべき結合型基板の結合熱処理前
の結合界面におけるボロン面密度として換算評価する。
から、ボロン面密度の値に換算することを可能とし、結
合型基板の結合界面に存在するボロン量をボロン面密度
として簡便に評価可能とする。 【構成】 イオン注入により種々のドーズ量でボロンを
浅く打ち込んだ複数の基準試料を作製し、それらの基準
試料を、結合型基板を得る際の結合熱処理における温度
と時間を同一とする熱処理を施した後、それらの基準試
料の界面の深さ方向のボロンプロファイルをＳＩＭＳに
より測定し、評価すべき結合型基板の結合界面の実測ボ
ロンプロファイルと比較して、この実測ボロンプロファ
イルと同等のボロンプロファイルを示す基準試料のボロ
ンのドーズ量を、評価すべき結合型基板の結合熱処理前
の結合界面におけるボロン面密度として換算評価する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、結合型基板の結合界
面に、不純物として存在するボロン量をボロン面密度と
して評価することを可能とした方法に関する。
面に、不純物として存在するボロン量をボロン面密度と
して評価することを可能とした方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】結合型基板とは、半導体材料からなるウ
ェーハ同士を直接結合した基板、及び半導体ウェーハと
絶縁体ウェーハとを結合した所謂ＳＯＩ (Semiconducto
r OnInsulator)型基板の二つの型に大きく別けることが
できる。そのうち、前者の半導体材料からなるウェーハ
同士の結合型基板に関しては、ウェーハがシリコン単結
晶からなる鏡面ウェーハ（以下、Ｓｉウェーハ又は単に
ウェーハという）の場合、Ｓｉウェーハの鏡面同士を重
ね合わせた後、数百度以上の結合熱処理を施すことによ
り、エピタキシャルウェーハに相当する結合型基板を製
造することができる。
ェーハ同士を直接結合した基板、及び半導体ウェーハと
絶縁体ウェーハとを結合した所謂ＳＯＩ (Semiconducto
r OnInsulator)型基板の二つの型に大きく別けることが
できる。そのうち、前者の半導体材料からなるウェーハ
同士の結合型基板に関しては、ウェーハがシリコン単結
晶からなる鏡面ウェーハ（以下、Ｓｉウェーハ又は単に
ウェーハという）の場合、Ｓｉウェーハの鏡面同士を重
ね合わせた後、数百度以上の結合熱処理を施すことによ
り、エピタキシャルウェーハに相当する結合型基板を製
造することができる。
【０００３】他方、後者のＳＯＩ型基板の場合をＳｉウ
ェーハについて説明すれば、２枚のＳｉウェーハのうち
の少なくとも一方の表面にＳｉ酸化膜を形成せしめた
後、その鏡面部同士の間にＳｉ酸化膜を介在させた状態
で重ね合わせ、同じく数百度以上の温度による結合熱処
理によって結合させた後、その一方のＳｉウェーハを研
削、研磨して薄層化することにより製造される。また、
Ｓｉウェーハと石英ウェーハとによる結合型基板の製造
も可能である。
ェーハについて説明すれば、２枚のＳｉウェーハのうち
の少なくとも一方の表面にＳｉ酸化膜を形成せしめた
後、その鏡面部同士の間にＳｉ酸化膜を介在させた状態
で重ね合わせ、同じく数百度以上の温度による結合熱処
理によって結合させた後、その一方のＳｉウェーハを研
削、研磨して薄層化することにより製造される。また、
Ｓｉウェーハと石英ウェーハとによる結合型基板の製造
も可能である。
【０００４】所で、このような結合型基板は、十分に管
理されたクリーンルーム内で製造されるが、洗浄して乾
燥されたウェーハは、それを重ね合わせて結合熱処理を
施す前の待時間の間に、空気中に微量存在しているボロ
ンがウェーハ表面に吸着され、そのために結合型基板の
結合部界面に、ボロンがはさみ込まれてしまうことがあ
る。
理されたクリーンルーム内で製造されるが、洗浄して乾
燥されたウェーハは、それを重ね合わせて結合熱処理を
施す前の待時間の間に、空気中に微量存在しているボロ
ンがウェーハ表面に吸着され、そのために結合型基板の
結合部界面に、ボロンがはさみ込まれてしまうことがあ
る。
【０００５】この結合界面とは、２枚のウェーハの面同
士が直接的に接触して結合した部分を指し、はさみ込ま
れたボロン不純物は、結合熱処理を施した際に、ＳｉＯ
2 絶縁体層には拡散しにくいが、Ｓｉ単結晶には拡散す
る。
士が直接的に接触して結合した部分を指し、はさみ込ま
れたボロン不純物は、結合熱処理を施した際に、ＳｉＯ
2 絶縁体層には拡散しにくいが、Ｓｉ単結晶には拡散す
る。
【０００６】従って、先に述べたエピタキシャルウェー
ハに相当する結合型基板の場合は、結合された双方のＳ
ｉウェーハ中に不純物ボロンが拡散するし、又、ＳＯＩ
型基板で、活性層となるＳｉウェーハの方に酸化膜形成
をせず、基台となるＳｉウェーハ側に酸化膜を形成させ
て結合させた基板の場合は、活性層Ｓｉウェーハ側にボ
ロン不純物が拡散する。
ハに相当する結合型基板の場合は、結合された双方のＳ
ｉウェーハ中に不純物ボロンが拡散するし、又、ＳＯＩ
型基板で、活性層となるＳｉウェーハの方に酸化膜形成
をせず、基台となるＳｉウェーハ側に酸化膜を形成させ
て結合させた基板の場合は、活性層Ｓｉウェーハ側にボ
ロン不純物が拡散する。
【０００７】このように結合型基板の結合界面がボロン
で汚染されると、当該基板の導電型が反転したり、設計
した抵抗率からずれたりして、これより製造された半導
体デバイスの動作特性にバラツキが生じ、半導体デバイ
スとしての信頼性を低下させる。
で汚染されると、当該基板の導電型が反転したり、設計
した抵抗率からずれたりして、これより製造された半導
体デバイスの動作特性にバラツキが生じ、半導体デバイ
スとしての信頼性を低下させる。
【０００８】従って結合型基板においては、結合界面に
おけるこのような汚染を防止することが肝要である。ま
た、汚染の有無の検査方法や、汚染された場合、その度
合を評価する方法も決めなければならない。しかし、こ
の界面汚染が起った場合、汚染物質としてのボロンは、
結合のための熱処理によって、その界面よりＳｉ単結晶
層の深さ方向に対して、或る濃度勾配を持って拡散する
ので、ボロンの汚染の度合を客観的に評価しようとする
時、その深さのどの部分をどのように評価するかという
問題がある。
おけるこのような汚染を防止することが肝要である。ま
た、汚染の有無の検査方法や、汚染された場合、その度
合を評価する方法も決めなければならない。しかし、こ
の界面汚染が起った場合、汚染物質としてのボロンは、
結合のための熱処理によって、その界面よりＳｉ単結晶
層の深さ方向に対して、或る濃度勾配を持って拡散する
ので、ボロンの汚染の度合を客観的に評価しようとする
時、その深さのどの部分をどのように評価するかという
問題がある。
【０００９】それ故に、もし可能であるなら、結合熱処
理を行う前の初期の結合界面におけるボロンの汚染量
を、面密度として評価することができれば理想的であ
る。しかし、このような見方に基づく、ウェーハ表面に
吸着したボロン量、例えば、ボロン面密度（atoms/c
m2 ）を測定する方法は現在存在しない。
理を行う前の初期の結合界面におけるボロンの汚染量
を、面密度として評価することができれば理想的であ
る。しかし、このような見方に基づく、ウェーハ表面に
吸着したボロン量、例えば、ボロン面密度（atoms/c
m2 ）を測定する方法は現在存在しない。
【００１０】一方、単なるＳｉ単結晶層の深さ方向のボ
ロン濃度（atoms/cm3 ）の変化は、ＳＩＭＳ(Secondary
Ion Mass Spectroscopy：二次イオン質量分析法）によ
って測定することができる。従って、ＳＩＭＳにより、
結合熱処理後の結合型基板の結合界面を基準にし、Ｓｉ
単結晶層の深さ方向についてのボロン濃度の変化を測定
することによって、その深さ方向に対するボロンプロフ
ァイルを得ることができる。
ロン濃度（atoms/cm3 ）の変化は、ＳＩＭＳ(Secondary
Ion Mass Spectroscopy：二次イオン質量分析法）によ
って測定することができる。従って、ＳＩＭＳにより、
結合熱処理後の結合型基板の結合界面を基準にし、Ｓｉ
単結晶層の深さ方向についてのボロン濃度の変化を測定
することによって、その深さ方向に対するボロンプロフ
ァイルを得ることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】この結合界面に存在す
るボロンは、重ね合わせる前の一対のウェーハ表面に、
一様に吸着されたボロンが原因であるが、この初期汚染
のボロン量は、可能であるならボロン面密度として評価
することが好ましい。しかし、上記したような深さ方向
に対するボロン濃度（atoms/cm3 ）変化のプロファイル
では、同一の結合熱処理条件での相対的な比較しかで
きない、結合熱処理前の重ね合わせ終了時に、結合界
面にはさみ込まれボロン面密度（atoms/cm2 ）が分から
ない、という問題がある。すなわち、結合熱処理を施す
前にはさみ込まれたボロン不純物を、ボロン面密度（at
oms/cm2 ）の絶対値で評価したり、比較することができ
ないという問題があった。
るボロンは、重ね合わせる前の一対のウェーハ表面に、
一様に吸着されたボロンが原因であるが、この初期汚染
のボロン量は、可能であるならボロン面密度として評価
することが好ましい。しかし、上記したような深さ方向
に対するボロン濃度（atoms/cm3 ）変化のプロファイル
では、同一の結合熱処理条件での相対的な比較しかで
きない、結合熱処理前の重ね合わせ終了時に、結合界
面にはさみ込まれボロン面密度（atoms/cm2 ）が分から
ない、という問題がある。すなわち、結合熱処理を施す
前にはさみ込まれたボロン不純物を、ボロン面密度（at
oms/cm2 ）の絶対値で評価したり、比較することができ
ないという問題があった。
【００１２】この発明は、上記した従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、ＳＩＭＳ測定で得られたボロン
プロファイルから、初期のボロン汚染量をボロン面密度
（atoms/cm2 ）の値に換算し、簡便に評価することを可
能とする方法を提供することを目的とする。
鑑みてなされたもので、ＳＩＭＳ測定で得られたボロン
プロファイルから、初期のボロン汚染量をボロン面密度
（atoms/cm2 ）の値に換算し、簡便に評価することを可
能とする方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の結合型基板の結合界面のボロン評価方法
においては、イオン注入により種々のドーズ量でボロン
を浅く打ち込んだ複数の基準試料を作製し、それらの基
準試料を、結合型基板を得る際の結合熱処理における温
度と時間を同一条件とする熱処理を施した後、それらの
基準試料の界面の深さ方向のボロンプロファイルをＳＩ
ＭＳにより測定し、評価すべき結合型基板の結合界面の
実測ボロンプロファイルと比較して、この実測ボロンプ
ロファイルと同等のボロンプロファイルを示す基準試料
のボロンのドーズ量を、評価すべき結合型基板の結合熱
処理前の初期の結合界面におけるボロン面密度として換
算評価するようにした。
に、この発明の結合型基板の結合界面のボロン評価方法
においては、イオン注入により種々のドーズ量でボロン
を浅く打ち込んだ複数の基準試料を作製し、それらの基
準試料を、結合型基板を得る際の結合熱処理における温
度と時間を同一条件とする熱処理を施した後、それらの
基準試料の界面の深さ方向のボロンプロファイルをＳＩ
ＭＳにより測定し、評価すべき結合型基板の結合界面の
実測ボロンプロファイルと比較して、この実測ボロンプ
ロファイルと同等のボロンプロファイルを示す基準試料
のボロンのドーズ量を、評価すべき結合型基板の結合熱
処理前の初期の結合界面におけるボロン面密度として換
算評価するようにした。
【００１４】上記したイオン注入は、５０ｋｅＶ以下の
低エネルギーで行なわれる。
低エネルギーで行なわれる。
【００１５】上記したイオン注入により種々のドーズ量
でボロンを浅く打ち込んだ複数の基準試料を作製し、そ
れらの基準試料を、結合型基板を得る際の結合熱処理に
おける温度と時間を同一条件とする熱処理を施した後、
それらの基準試料の界面の深さ方向のボロンプロファイ
ルを形成する処理をプロセスシミュレータにより行なう
こともできる。このプロセスシミュレータとしては、Ｓ
ＵＰＲＥＭを用いるのが好適である。
でボロンを浅く打ち込んだ複数の基準試料を作製し、そ
れらの基準試料を、結合型基板を得る際の結合熱処理に
おける温度と時間を同一条件とする熱処理を施した後、
それらの基準試料の界面の深さ方向のボロンプロファイ
ルを形成する処理をプロセスシミュレータにより行なう
こともできる。このプロセスシミュレータとしては、Ｓ
ＵＰＲＥＭを用いるのが好適である。
【００１６】ＳＵＰＲＥＭは、米国スタンフォード大学
の研究者が中心となって製作したコンピューターソフト
であって、半導体デバイス製造のためのプロセスシミュ
レーションプログラム（米・シルバコ社製）である。半
導体デバイス製造工程では、複雑な熱処理が行なわれる
が、それらの熱付加でドーピングされた不純物が拡散さ
れたり、酸化膜厚が変化する。これらを実際に作製、測
定することなく、これまで収集されたデータをもとに、
ドーピングプロファイル等をシミュレーションし、半導
体デバイス製造時の工程条件の最適化をはかるものであ
る。
の研究者が中心となって製作したコンピューターソフト
であって、半導体デバイス製造のためのプロセスシミュ
レーションプログラム（米・シルバコ社製）である。半
導体デバイス製造工程では、複雑な熱処理が行なわれる
が、それらの熱付加でドーピングされた不純物が拡散さ
れたり、酸化膜厚が変化する。これらを実際に作製、測
定することなく、これまで収集されたデータをもとに、
ドーピングプロファイル等をシミュレーションし、半導
体デバイス製造時の工程条件の最適化をはかるものであ
る。
【００１７】
【作用】本発明においては、Ｓｉ単結晶からなる鏡面ウ
ェーハに対し、５０ｋｅＶ以下の低エネルギーで、ボロ
ンをイオン注入した複数の基準試料を作製し、その後、
結合型基板を得る際の結合熱処理における温度と時間を
同一条件とする熱処理を施した場合のボロンプロファイ
ルをＳＩＭＳにより測定し、これらのボロンプロファイ
ルを、実際の結合型基板の結合界面のボロンプロファイ
ルと対応させ、このイオン注入時のボロンのドーズ量を
結合界面にはさみ込まれたボロンの面密度（atoms/c
m2 ）とする。
ェーハに対し、５０ｋｅＶ以下の低エネルギーで、ボロ
ンをイオン注入した複数の基準試料を作製し、その後、
結合型基板を得る際の結合熱処理における温度と時間を
同一条件とする熱処理を施した場合のボロンプロファイ
ルをＳＩＭＳにより測定し、これらのボロンプロファイ
ルを、実際の結合型基板の結合界面のボロンプロファイ
ルと対応させ、このイオン注入時のボロンのドーズ量を
結合界面にはさみ込まれたボロンの面密度（atoms/c
m2 ）とする。
【００１８】従って、基準試料を作製する場合には、複
数のＳｉウェーハについて、イオン注入装置によりボロ
ンのドーズ量を変化させたイオン注入を行い、イオン注
入したＳｉウェーハの表面に結合熱処理よりは低温の条
件でＣＶＤ酸化膜を積み、その後、Ｎ2 雰囲気で結合熱
処理相当（温度及び時間）の熱処理を行なった時のボロ
ンプロファイルを、プロセスシミュレータ（ＳＵＰＲＥ
Ｍ）を用いてプロットし、その形状と、ＳＩＭＳ測定に
よって得られた実際の結合型基板の結合界面のボロンプ
ロファイルとを対応させ、一致する計算上のボロンプロ
ファイルのボロンのドーズ量が、ウェーハを重ね合わせ
た時の結合界面におけるボロン面密度（atoms/cm2 ）と
なる。
数のＳｉウェーハについて、イオン注入装置によりボロ
ンのドーズ量を変化させたイオン注入を行い、イオン注
入したＳｉウェーハの表面に結合熱処理よりは低温の条
件でＣＶＤ酸化膜を積み、その後、Ｎ2 雰囲気で結合熱
処理相当（温度及び時間）の熱処理を行なった時のボロ
ンプロファイルを、プロセスシミュレータ（ＳＵＰＲＥ
Ｍ）を用いてプロットし、その形状と、ＳＩＭＳ測定に
よって得られた実際の結合型基板の結合界面のボロンプ
ロファイルとを対応させ、一致する計算上のボロンプロ
ファイルのボロンのドーズ量が、ウェーハを重ね合わせ
た時の結合界面におけるボロン面密度（atoms/cm2 ）と
なる。
【００１９】本発明方法を用いることにより、次の利点
及び応用が可能である。 ＳＩＭＳによるボロンプロファイルの測定結果を、簡
単にボロン面密度に変換することができる。 この方法を応用して、ウェーハに吸着したボロンを定
量できる。 結合型基板の結合界面のボロン量をボロン面密度に換
算することにより、重ね合わせ時に結合界面にはさみ込
まれたボロン量が分かり、試料間のボロン量の違いを絶
対値で比較でき、結合型基板の製造条件を改善するため
の参考にすることができる。 ボロン以外の元素についても、ウェーハを重ね合わせ
る前に表面に吸着した不純物を定量する方法として応用
することができる。
及び応用が可能である。 ＳＩＭＳによるボロンプロファイルの測定結果を、簡
単にボロン面密度に変換することができる。 この方法を応用して、ウェーハに吸着したボロンを定
量できる。 結合型基板の結合界面のボロン量をボロン面密度に換
算することにより、重ね合わせ時に結合界面にはさみ込
まれたボロン量が分かり、試料間のボロン量の違いを絶
対値で比較でき、結合型基板の製造条件を改善するため
の参考にすることができる。 ボロン以外の元素についても、ウェーハを重ね合わせ
る前に表面に吸着した不純物を定量する方法として応用
することができる。
【００２０】
【実施例】以下にこの発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。まず、洗浄したＮ型の直径が４”φ、（１
００）結晶方位のＳｉウェーハについて、同ウェーハ及
び同ウェーハに予め約１μｍ酸化膜を付けたものの対を
クリーンベンチ内で、５分、１５分、１時間、５時間、
２４時間と時間を変えて放置した後、Ｓｉウェーハの各
々の鏡面同士を、室温にて重ね合わせ、それらのＳｉウ
ェーハを結合熱処理（ｗｅｔＯ2 雰囲気で、１１００
℃、３０分）して、ＳＯＩ型基板を形成せしめた後、酸
化膜を付けた方のＳｉウェーハを酸化膜を含めて研削及
びエッチングで除去し、酸化膜を付けなかった方のＳｉ
ウェーハの結合界面を基準にしてボロンプロファイルを
ＳＩＭＳ測定した。その結果を、図１に示す。
て説明する。まず、洗浄したＮ型の直径が４”φ、（１
００）結晶方位のＳｉウェーハについて、同ウェーハ及
び同ウェーハに予め約１μｍ酸化膜を付けたものの対を
クリーンベンチ内で、５分、１５分、１時間、５時間、
２４時間と時間を変えて放置した後、Ｓｉウェーハの各
々の鏡面同士を、室温にて重ね合わせ、それらのＳｉウ
ェーハを結合熱処理（ｗｅｔＯ2 雰囲気で、１１００
℃、３０分）して、ＳＯＩ型基板を形成せしめた後、酸
化膜を付けた方のＳｉウェーハを酸化膜を含めて研削及
びエッチングで除去し、酸化膜を付けなかった方のＳｉ
ウェーハの結合界面を基準にしてボロンプロファイルを
ＳＩＭＳ測定した。その結果を、図１に示す。
【００２１】図１に示したグラフより、ウェーハの放置
時間が長いほど、結合界面のボロン量が相対的に多くな
っていることが分かるが、絶対値（結合界面を汚染して
いるボロンの総量）を比較することはできない。例え
ば、ボロン濃度の極大値を絶対値として評価するにして
も、結合熱処理条件（温度、時間）を変えると、極大値
が変わるため、本来の絶対値としての評価が出来ない。
すなわち、この絶対値としての評価を行なうためには、
結合熱処理前のボロンが拡散していない状態における結
合界面のボロン面密度を求める必要がある。
時間が長いほど、結合界面のボロン量が相対的に多くな
っていることが分かるが、絶対値（結合界面を汚染して
いるボロンの総量）を比較することはできない。例え
ば、ボロン濃度の極大値を絶対値として評価するにして
も、結合熱処理条件（温度、時間）を変えると、極大値
が変わるため、本来の絶対値としての評価が出来ない。
すなわち、この絶対値としての評価を行なうためには、
結合熱処理前のボロンが拡散していない状態における結
合界面のボロン面密度を求める必要がある。
【００２２】一方、イオン注入装置を用いて、基準試料
となるＳｉウェーハの鏡面に５．２×１０12atoms/cm2
のボロンを１５ｋｅＶで浅く打ち込み、その後、同ウェ
ーハの表面にＣＶＤ膜を形成し、次いで雰囲気以外は上
記結合熱処理と同様の条件（Ｎ2 雰囲気で、１１００
℃、３０分）下で熱処理した後、エッチングにより該酸
化膜を除去し、ＳＩＭＳによってボロンプロファイルを
測定した。結果として得られた図２に示すプロファイル
は、ＳＩＭＳ測定を行う代わりに、同じ条件をもってプ
ロセスシミュレータ（ＳＵＰＲＥＭ）を用いて、シミュ
レーションすることによっても同様のプロファイルを得
ることができる。
となるＳｉウェーハの鏡面に５．２×１０12atoms/cm2
のボロンを１５ｋｅＶで浅く打ち込み、その後、同ウェ
ーハの表面にＣＶＤ膜を形成し、次いで雰囲気以外は上
記結合熱処理と同様の条件（Ｎ2 雰囲気で、１１００
℃、３０分）下で熱処理した後、エッチングにより該酸
化膜を除去し、ＳＩＭＳによってボロンプロファイルを
測定した。結果として得られた図２に示すプロファイル
は、ＳＩＭＳ測定を行う代わりに、同じ条件をもってプ
ロセスシミュレータ（ＳＵＰＲＥＭ）を用いて、シミュ
レーションすることによっても同様のプロファイルを得
ることができる。
【００２３】この図２に示すプロファイルは、図１に示
したクリーンベンチ内に２４時間放置した場合における
結合型基板の結合界面のボロンプロファイルにほぼ一致
している。この結果から、図１のクリーンベンチ内に２
４時間放置した場合の結合型基板には、面密度５．２×
１０12atoms/cm2 のボロンが結合界面にはさみ込まれて
いることが推定できる。
したクリーンベンチ内に２４時間放置した場合における
結合型基板の結合界面のボロンプロファイルにほぼ一致
している。この結果から、図１のクリーンベンチ内に２
４時間放置した場合の結合型基板には、面密度５．２×
１０12atoms/cm2 のボロンが結合界面にはさみ込まれて
いることが推定できる。
【００２４】なお、上記ＳＯＩ型基板の形成にあたって
は、工程の最適化のために、通常は結合熱処理にｗｅｔ
Ｏ2 雰囲気を使用しているが、基準試料の場合に、Ｎ2
雰囲気としたのは、基準試料が単枚のＳｉウェーハにＣ
ＶＤ酸化薄膜を冠しただけであるため、ｗｅｔＯ2 雰囲
気での熱処理によって、更にウェーハ表面が酸化され、
この酸化膜にドーズされたボロンが取り込まれるのを防
止するためである。
は、工程の最適化のために、通常は結合熱処理にｗｅｔ
Ｏ2 雰囲気を使用しているが、基準試料の場合に、Ｎ2
雰囲気としたのは、基準試料が単枚のＳｉウェーハにＣ
ＶＤ酸化薄膜を冠しただけであるため、ｗｅｔＯ2 雰囲
気での熱処理によって、更にウェーハ表面が酸化され、
この酸化膜にドーズされたボロンが取り込まれるのを防
止するためである。
【００２５】そこで、基準試料としての複数のＳｉウェ
ーハについて、ボロンドーズ量（atoms/cm2 ）を変化さ
せ、その後、前記と同様の処理を施した各基準試料にお
けるボロンドーズ量とボロンプロファイルの最大値（at
oms/cm3 ）との関係をプロセスシミュレータ（ＳＵＰＲ
ＥＭ）を用いて、シミュレーションを行なったところ、
両者の間には図３に示すような相関があることが分かっ
た。
ーハについて、ボロンドーズ量（atoms/cm2 ）を変化さ
せ、その後、前記と同様の処理を施した各基準試料にお
けるボロンドーズ量とボロンプロファイルの最大値（at
oms/cm3 ）との関係をプロセスシミュレータ（ＳＵＰＲ
ＥＭ）を用いて、シミュレーションを行なったところ、
両者の間には図３に示すような相関があることが分かっ
た。
【００２６】図３に示したグラフによって、実際にＳＩ
ＭＳ測定した結合型基板の結合界面のボロンプロファイ
ルの最大値からボロンの面密度を知ることができる。但
し、この場合は、ボロンドーズ量をボロン面密度として
判断する。
ＭＳ測定した結合型基板の結合界面のボロンプロファイ
ルの最大値からボロンの面密度を知ることができる。但
し、この場合は、ボロンドーズ量をボロン面密度として
判断する。
【００２７】なお、図３の場合の熱処理条件（温度及び
時間）が変わった時は、ボロンドーズ量（atoms/cm2 ）
と当該熱処理をした後のボロンプロファイルの最大値
（atoms/cm3 ）との関係について、新たに相関を求める
必要があることは勿論である。
時間）が変わった時は、ボロンドーズ量（atoms/cm2 ）
と当該熱処理をした後のボロンプロファイルの最大値
（atoms/cm3 ）との関係について、新たに相関を求める
必要があることは勿論である。
【００２８】図１及び図３に示した実験結果に基づき、
結合型基板の結合界面のボロン面密度と、重ね合せを行
う前のＳｉウェーハのクリーンベンチ内の放置時間の関
係を求めた結果を、図４に示す。図４において、右側の
縦軸はＳＩＭＳ測定によるボロンプロファイルの最大値
濃度を示すもので、左側の縦軸は本発明の手法によりボ
ロン面密度に変換したものである。
結合型基板の結合界面のボロン面密度と、重ね合せを行
う前のＳｉウェーハのクリーンベンチ内の放置時間の関
係を求めた結果を、図４に示す。図４において、右側の
縦軸はＳＩＭＳ測定によるボロンプロファイルの最大値
濃度を示すもので、左側の縦軸は本発明の手法によりボ
ロン面密度に変換したものである。
【００２９】また、ＳＯＩ型基板について、本発明方法
によって得られたボロン面密度と、ＳＩＭＳ測定による
ベースウェーハの結合界面から深さ方向のボロンプロフ
ァイルを積分して得られたボロン面密度を比較した結果
を図５に示す。図５の結果から、両者は非常によく一致
しており、このことから、結合界面であるＳｉ−ＳｉＯ
2 界面にはさみ込まれたボロンは、そのほとんどが結合
熱処理によってＳｉ単結晶層中に拡散していることがわ
かった。
によって得られたボロン面密度と、ＳＩＭＳ測定による
ベースウェーハの結合界面から深さ方向のボロンプロフ
ァイルを積分して得られたボロン面密度を比較した結果
を図５に示す。図５の結果から、両者は非常によく一致
しており、このことから、結合界面であるＳｉ−ＳｉＯ
2 界面にはさみ込まれたボロンは、そのほとんどが結合
熱処理によってＳｉ単結晶層中に拡散していることがわ
かった。
【００３０】なお、Ｓｉウェーハの鏡面同士を重ね合わ
せた後、結合熱処理を施して得られるエピタキシャルウ
ェーハ相当の結合型基板の場合は、結合界面にはさみ込
まれたボロン不純物が、結合熱処理によって、双方のＳ
ｉウェーハに拡散されるので、この場合は基準面を出す
ために、一方のＳｉウェーハを研削及び研磨で除去した
後のＳｉウェーハについて、本発明方法で得られたボロ
ン面密度を近似的に２倍にすることで求めることができ
る。
せた後、結合熱処理を施して得られるエピタキシャルウ
ェーハ相当の結合型基板の場合は、結合界面にはさみ込
まれたボロン不純物が、結合熱処理によって、双方のＳ
ｉウェーハに拡散されるので、この場合は基準面を出す
ために、一方のＳｉウェーハを研削及び研磨で除去した
後のＳｉウェーハについて、本発明方法で得られたボロ
ン面密度を近似的に２倍にすることで求めることができ
る。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたごとく、この発明によれば、
ＳＩＭＳ測定で得られたボロンプロファイルから、ボロ
ン面密度（atoms/cm2 ）の値に換算することを可能と
し、結合型基板の結合界面に存在するボロン量をボロン
面密度として簡便に評価することが可能となるという効
果が達成される。
ＳＩＭＳ測定で得られたボロンプロファイルから、ボロ
ン面密度（atoms/cm2 ）の値に換算することを可能と
し、結合型基板の結合界面に存在するボロン量をボロン
面密度として簡便に評価することが可能となるという効
果が達成される。
【図１】洗浄乾燥したＳｉウェーハ及びそれに酸化膜を
付けたものの対をクリーンベンチ内で５分、１５分、１
時間、５時間、２４時間と時間を変えて放置した後、そ
れらのＳｉウェーハの鏡面ウェーハ同士を重ね合せ、結
合熱処理した後、結合界面に存在するボロンのプロファ
イルをＳＩＭＳ測定した結果を示すグラフである。
付けたものの対をクリーンベンチ内で５分、１５分、１
時間、５時間、２４時間と時間を変えて放置した後、そ
れらのＳｉウェーハの鏡面ウェーハ同士を重ね合せ、結
合熱処理した後、結合界面に存在するボロンのプロファ
イルをＳＩＭＳ測定した結果を示すグラフである。
【図２】基準試料となるＳｉウェーハに所定条件でイオ
ン注入し、Ｎ2 雰囲気中で結合型基板製造と同一の温度
及び時間による熱処理をおこなった場合のボロンプロフ
ァイルを示すグラフである。
ン注入し、Ｎ2 雰囲気中で結合型基板製造と同一の温度
及び時間による熱処理をおこなった場合のボロンプロフ
ァイルを示すグラフである。
【図３】プロセスシミュレータ（ＳＵＰＲＥＭ）を用
い、複数のボロンドーズ量（atoms/cm2 ）を変化させた
基準試料について、ボロンドーズ量とボロンプロファイ
ルの最大値（atoms/cm3 ）との関係を示すグラフであ
る。
い、複数のボロンドーズ量（atoms/cm2 ）を変化させた
基準試料について、ボロンドーズ量とボロンプロファイ
ルの最大値（atoms/cm3 ）との関係を示すグラフであ
る。
【図４】結合型基板の結合界面のボロン面密度と、重ね
合せを行う前のＳｉウェーハのクリーンベンチ内の放置
時間の関係を示すグラフである。
合せを行う前のＳｉウェーハのクリーンベンチ内の放置
時間の関係を示すグラフである。
【図５】ＳＩＭＳ測定により得られたボロンプロファイ
ルを積分して算出したボロン面密度と、プロセスシミュ
レータ（ＳＵＰＲＥＭ）によって得られたボロン面密度
との関係を示すグラフである。
ルを積分して算出したボロン面密度と、プロセスシミュ
レータ（ＳＵＰＲＥＭ）によって得られたボロン面密度
との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中沢 一志 長野県更埴市大字屋代1393番地 長野電子 工業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 イオン注入により種々のドーズ量でボロ
ンを浅く打ち込んだ複数の基準試料を作製し、それらの
基準試料を、結合型基板を得る際の結合熱処理における
温度と時間を同一条件とする熱処理を施した後、それら
の基準試料の界面の深さ方向のボロンプロファイルをＳ
ＩＭＳにより測定し、評価すべき結合型基板の結合界面
の実測ボロンプロファイルと比較して、この実測ボロン
プロファイルと同等のボロンプロファイルを示す基準試
料のボロンのドーズ量を、評価すべき結合型基板の結合
熱処理前の初期の結合界面におけるボロン面密度として
換算評価することを特徴とする結合型基板の結合界面の
ボロン評価方法。 - 【請求項２】 上記基準試料はＳｉ単結晶からなる鏡面
ウェーハに対して、イオン注入を、５０ｋｅＶ以下の低
エネルギーで行なうことを特徴とする請求項１記載の結
合型基板の結合界面のボロン評価方法。 - 【請求項３】 上記したイオン注入により種々のドーズ
量でボロンを浅く打ち込んだ複数の基準試料を作製し、
それらの基準試料を、結合型基板を得る際の結合熱処理
における温度と時間を同一条件とする熱処理を施した
後、それらの基準試料の界面の深さ方向のボロンプロフ
ァイルを形成する処理をプロセスシミュレータにより行
なうことを特徴とする請求項１又は２記載の結合型基板
の結合界面のボロン評価方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6222267A JPH07153808A (ja) | 1993-09-24 | 1994-09-16 | 結合型基板の結合界面のボロン評価方法 |
| US08/310,397 US5538904A (en) | 1993-09-24 | 1994-09-22 | Method of estimating quantity of boron at bonding interface in bonded wafer |
| EP94115020A EP0645632B1 (en) | 1993-09-24 | 1994-09-23 | Method of estimating quantity of boron at bonding interface in bonded wafer |
| DE69414959T DE69414959T2 (de) | 1993-09-24 | 1994-09-23 | Verfahren zum Abschätzen der Menge von Bor im Kontakt-Übergangsbereich bei einem kontaktierten Wafer |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23775193 | 1993-09-24 | ||
| JP5-237751 | 1993-09-24 | ||
| JP6222267A JPH07153808A (ja) | 1993-09-24 | 1994-09-16 | 結合型基板の結合界面のボロン評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07153808A true JPH07153808A (ja) | 1995-06-16 |
Family
ID=26524788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6222267A Pending JPH07153808A (ja) | 1993-09-24 | 1994-09-16 | 結合型基板の結合界面のボロン評価方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5538904A (ja) |
| EP (1) | EP0645632B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07153808A (ja) |
| DE (1) | DE69414959T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6784494B2 (en) | 2000-12-18 | 2004-08-31 | Shin-Etsu Handotai, Co., Ltd. | Production method for SOI wafer and SOI wafer |
| US7838257B2 (en) | 2007-12-11 | 2010-11-23 | Korea Research Institute Of Standards And Science | Evaluation method of organic or bio-conjugation on nanoparticles using imaging of time-of-flight secondary ion mass spectrometry |
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| US5757204A (en) * | 1996-03-28 | 1998-05-26 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and circuit for detecting boron ("B") in a semiconductor device using threshold voltage ("V") fluence test |
| US6140205A (en) * | 1997-04-23 | 2000-10-31 | Elantec, Inc. | Method of forming retrograde well in bonded waffers |
| DE10155020B4 (de) * | 2001-10-31 | 2006-06-01 | IHP GmbH - Innovations for High Performance Microelectronics/Institut für innovative Mikroelektronik | Referenzprobe zur quantitativen Bestimmung von Oberflächenkontaminationen und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| DE102009019166B3 (de) * | 2009-04-23 | 2010-12-02 | Axo Dresden Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Referenzkörpers für Röntgenfluoreszenzuntersuchungen an Substraten und mit dem Verfahren hergestellter Referenzkörper |
| CN111883452B (zh) * | 2020-07-23 | 2021-04-27 | 长江存储科技有限责任公司 | 一种热处理机台实际工作温度的确定方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5362667A (en) * | 1992-07-28 | 1994-11-08 | Harris Corporation | Bonded wafer processing |
| JPH0719739B2 (ja) * | 1990-09-10 | 1995-03-06 | 信越半導体株式会社 | 接合ウェーハの製造方法 |
| JP3044881B2 (ja) * | 1990-11-26 | 2000-05-22 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体基板の表面酸化膜における金属不純物の分析方法 |
| US5138256A (en) * | 1991-04-23 | 1992-08-11 | International Business Machines Corp. | Method and apparatus for determining the thickness of an interfacial polysilicon/silicon oxide film |
| JPH05198648A (ja) * | 1992-01-18 | 1993-08-06 | Sony Corp | 異常解析装置 |
| JPH05198647A (ja) * | 1992-01-18 | 1993-08-06 | Sony Corp | 不良解析装置 |
| US5418172A (en) * | 1993-06-29 | 1995-05-23 | Memc Electronic Materials S.P.A. | Method for detecting sources of contamination in silicon using a contamination monitor wafer |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP6222267A patent/JPH07153808A/ja active Pending
- 1994-09-22 US US08/310,397 patent/US5538904A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-23 EP EP94115020A patent/EP0645632B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-23 DE DE69414959T patent/DE69414959T2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5538904A (en) | 1996-07-23 |
| DE69414959T2 (de) | 1999-07-01 |
| EP0645632A1 (en) | 1995-03-29 |
| DE69414959D1 (de) | 1999-01-14 |
| EP0645632B1 (en) | 1998-12-02 |
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