【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板、たとえば
シリコンの結晶欠陥、すなわち積層欠陥や転位、微小欠
陥を評価するのに使用される選択エッチング液に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの高品質化、高密度化、
高集積化、ウェハーの大口径化に伴い、半導体基板の結
晶欠陥の低減が求められている。半導体基板の結晶欠陥
は結晶成長に伴うものやプロセスにより誘起されるもの
がある。たとえば、熱処理により発生する熱応力転位や
積層欠陥、イオン注入による二次欠陥などがそれであ
る。これらの結晶欠陥はキャリアの生成、再結合中心と
して働き、デバイス中での少数キャリアの寿命をいちじ
るしく低減させ、リーク電流の原因となる。また、積層
欠陥や転位は重金属や酸素の析出サイトとなりやすい。
【０００３】従来、半導体基板たとえばシリコン基板の
結晶欠陥を観察する選択エッチング液を用いることが、
エム・ライト著「ジャーナル オブ エレクトロケミカル
ソサエティ」１９７７年 第１２４巻 第７５６ページ
（M. Wright: J. Electrochem.Soc., 124, 756, (197
7)）に示されている。この選択エッチング液はライト
（Wright）液と呼ばれ、酸化クロム（ＣｒＯ3）のよう
な強力な酸化剤と水（Ｈ2Ｏ）や酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）
のような緩衝剤と弗酸（ＨＦ）とで構成されている。
【０００４】この選択エッチング液は、まずＣｒＯ3の
ような強力な酸化剤でシリコン表面を酸化し、続いてＨ
Ｆでこの酸化物（ＳｉＯ2）を溶解する。欠陥が選択的
にエッチングされるのは、欠陥領域と他の完全領域での
シリコンの酸化速度が異なることによる。通常、欠陥部
分では、酸化速度が速く、欠陥部は凹状となり、エッチ
ピットと呼ばれる。したがって、このエッチピットを観
察することにより、半導体基板の結晶欠陥を評価するこ
とができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の選択エッチング液では結晶欠陥種による欠陥検出感
度の結晶面方位依存性が大きく、各結晶面に発生した結
晶欠陥を同一選択エッチング液で正確に評価しにくいと
いう欠点を有していた。
【０００６】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、結晶面によらずシリコンの結晶欠陥、すなわち積
層欠陥、転位、微小欠陥を評価することができる方法を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の選択エッチング液では、硝酸、酢酸、水、お
よび弗酸の混合液で構成されている。
【０００８】また、前記混合液の組成比が容量比で硝
酸：酢酸：水：弗酸＝Ｘ：３：１：１であり、硝酸の組
成が６〜１２の範囲内である（ただし、弗酸の濃度が５
０％、硝酸の濃度が６１％，酢酸の濃度が９９％のと
き）。
【０００９】
【作用】この構成によって、結晶欠陥種による欠陥検出
感度の結晶面方位依存性を少なくできる。また、この選
択エッチング液は、まず硝酸（ＨＮＯ3）という強力な
酸化剤でシリコン（Ｓｉ）表面を酸化し、続いて弗酸
（ＨＦ）でこの酸化物（ＳｉＯ2）を溶解する。ここで
水（Ｈ2Ｏ）や酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）は緩衝剤として働
き、シリコンのエッチング速度を制御する。
【００１０】欠陥が選択的にエッチングされるのは、欠
陥領域と他の完全領域とのシリコンの酸化速度が異なる
ことによる。通常、欠陥部分では、酸化速度が速く、欠
陥部は凹状となり、エッチピットが形成される。これを
光学顕微鏡または走査電子顕微鏡で観察することで、半
導体基板の結晶欠陥を評価できる。
【００１１】
【実施例】選択エッチング液に要求される特性として、
エッチング速度が制御しやすいこと、すべての半導体基
板の結晶面に適用できること、結晶欠陥との選択性が大
きく、どの種類の結晶欠陥も検出できること、および、
６価Ｃｒ等の有害物質を含まないことである。
【００１２】以下、本発明の選択エッチング液の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図１は本実施
例の、シリコン基板のエッチング速度のＨＮＯ3容量比
依存性を示す図である。ここで、選択エッチング液はＨ
Ｆ（濃度５０％），ＨＮＯ3（濃度６１％），ＣＨ3ＣＯ
ＯＨ（濃度９９％）の試薬とＨ2Ｏ（超純水）とを混合
して作製した。組成比はＨＮＯ3（６１％）：ＣＨ3ＣＯ
ＯＨ（９９％）：Ｈ2Ｏ：ＨＦ（５０％）＝Ｘ：３：
１：１であり、ＨＮＯ3の組成Ｘは３，６，９，１２，
１５と変化させた。シリコン基板はＰ型（１００）、比
抵抗１０〜１５Ωｃｍである。液温は２５℃である。
【００１３】図１に示すように、ＨＮＯ3容量比を増加
させると、シリコン基板のエッチング速度が増加する。
ＨＮＯ3容量比を変化させることにより、選択エッチン
グ液のエッチング速度を容易に制御することができる。
【００１４】また、図１からＨＮＯ3容量比が５５〜７
０％の範囲（ＨＮＯ3組成が６〜１２の範囲）では、ラ
イト液と同等のエッチング速度を得ることができる。
【００１５】次に、図２に本発明の選択エッチング液と
ライト液の（１００）面上の転位に関する欠陥検出感度
比較を示す。ここで、選択エッチング液はＨＦ（濃度５
０％），ＨＮＯ3（濃度６１％），ＣＨ3ＣＯＯＨ（濃度
９９％）の試薬とＨ2Ｏ（超純水）とを混合して作製し
た。組成比はＨＮＯ3（６１％）：ＣＨ3ＣＯＯＨ（９９
％）：Ｈ2Ｏ：ＨＦ（５０％）＝Ｘ：３：１：１であ
り、ＨＮＯ3の組成Ｘを６，９，１２，１５と変化させ
た。
【００１６】ライト液とこの選択エッチング液の（１０
０）面上の転位に関する欠陥検出感度比較を行った。同
一試料を二つに劈開して、エッチング量が等しくなるよ
うに、試料をエッチングし、光学顕微鏡でエッチピット
密度を測定する。試料により潜在する欠陥密度に違いが
あるため、エッチピット密度に差が生じるが、この選択
エッチング液は（１００）面上の転位に対してライト液
と同等の欠陥検出感度を持つ。また、欠陥検出感度はＨ
ＮＯ3容量比に依存しない。
【００１７】次に、図３にこの選択エッチング液とライ
ト液の（１１０）面上のバルク積層欠陥に関する欠陥検
出感度比較を示す。ここで、選択エッチング液はＨＦ
（濃度５０％），ＨＮＯ3（濃度６１％），ＣＨ3ＣＯＯ
Ｈ（濃度９９％）の試薬とＨ2Ｏ（超純水）とを混合し
て作製した。組成比はＨＮＯ3（濃度６１％）：ＣＨ3Ｃ
ＯＯＨ（濃度９９％）：Ｈ2Ｏ：ＨＦ（濃度５０％）＝
Ｘ：３：１：１であり、ＨＮＯ3の組成Ｘを６，９，１
２，１５と変化させた。
【００１８】ライト液とこの選択エッチング液の（１１
０）面上のバルク積層欠陥に関する欠陥検出感度比較
は、単一試料をエッチング量が等しくなるように、試料
をエッチングし、光学顕微鏡でエッチピット密度を測定
することにより行った。
【００１９】図３より、この選択エッチング液は（１１
０）面上のバルク積層欠陥に対してＨＮＯ3容量比が５
５〜７０％の範囲（ＨＮＯ3組成が６〜１２の範囲）で
は、ライト液より高い欠陥検出感度を持つことがわか
る。
【００２０】次に、図４にこの選択エッチング液とライ
ト液の（１１０）面上のバルク微小欠陥（ＢＭＤ）に関
する欠陥検出感度比較を示す。ここで、選択エッチング
液はＨＦ（濃度５０％），ＨＮＯ3（濃度６１％），Ｃ
Ｈ3ＣＯＯＨ（濃度９９％）の試薬とＨ2Ｏ（超純水）と
を混合して作製した。組成比はＨＮＯ3（６１％）：Ｃ
Ｈ3ＣＯＯＨ（９９％）：Ｈ2Ｏ：ＨＦ（５０％）＝Ｘ：
３：１：１であり、ＨＮＯ3の組成Ｘを６，９，１２，
１５と変化させた。
【００２１】ライト液とこの選択エッチング液のバルク
微小欠陥（ＢＭＤ）に関する欠陥検出感度比較は、単一
試料をエッチング量が等しくなるように、試料をエッチ
ングし、光学顕微鏡でエッチピット密度を測定すること
で行った。
【００２２】図４より、この選択エッチング液は（１１
０）面上の微小欠陥（ＢＭＤ）に対して、ＨＮＯ3容量
比が５５〜７０％の範囲（ＨＮＯ3組成が６〜１２の範
囲）ではライト液より高い欠陥検出感度を持つ。
【００２３】また、この選択エッチング液は（１１１）
面上の結晶欠陥などの場合にも適用できる。
【００２４】
【発明の効果】本発明は、結晶面によらずシリコンの結
晶欠陥、すなわち積層欠陥、転位、微小欠陥を評価する
ことができる。特に、（１１０）上の積層欠陥、微小欠
陥の評価に関しては、従来の選択エッチング液よりも、
欠陥選択性が優れ、ウェハーの評価、プロセス誘起結晶
欠陥の観察に適している。また、簡単に半導体基板の結
晶欠陥箇所が識別でき、欠陥箇所の詳細な観察を可能に
する。不良原因を迅速に半導体装置製造工程あるいは半
導体装置開発工程へフィードバックでき、半導体装置の
歩留まり安定あるいは早期開発への効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】【図１】本発明の選択エッチング液における硝酸（ＨＮ
Ｏ3）容量比とシリコン基板のエッチング速度との関係
を示す図
【図２】本発明の選択エッチング液とライト液の転位に
関する欠陥検出感度比較を示す図
【図３】本発明の選択エッチング液とライト液のバルク
積層欠陥に関する欠陥検出感度比較を示す図
【図４】本発明の選択エッチング液とライト液のバルク
微小欠陥（ＢＭＤ）に関する欠陥検出感度比較を示す図