[发明专利]将电阻率测量采用于间接确定硅烷和锗烷的纯度和一种相应的方法

说明书

本发明涉及一种用于在采用测量电阻率的设备的条件下间接确定硅烷和锗烷的纯度的方法。本发明还涉及一种用于工业生产和/或充填硅烷或锗烷、包括质量检查的装置，在质量检查时采用了用于测量电阻率的设备。

在通常为气体并在半导体工业和太阳能工业中针对苛刻应用而采用的前体化合物中，确定杂质的含量是困难的，因为例如ICP-MS或ICP-OES的可能的检测极限和确定极限在这方面是不满足的。尤其是由于周期系统的第3主族元素（所谓的p型杂质）的元素和第5主族（所谓的n型杂质）的元素的杂质的含量，对于具有硅层或锗层的例如半导体产品和太阳能电池产品是关键的，这些硅层或锗层例如通过以CVD方法或类似方法的淀积由所谓的前体化合物所制成。

如果在硅或锗前体化合物中，在实际上必要的检测领域中有关由于周期系统的第3和第5主族元素的元素的杂质的质量检查迄今已经是困难的或是不可能的，则不令人惊异的是：迄今在硅烷或锗烷的工业生产和/或充填的连续运行中，在或多或少永久监控（监视）所制造和/或充填的化合物的纯度意义上，没有进行与此有关的和根据标准所执行的例行质量检查。

本发明的任务是提供一种方法，用于硅烷和锗烷的质量检查，尤其是用于检查有关元素周期系统的第3和第5主族的元素的纯度，其中本方法应适用于在硅烷或锗烷的工业生产和/或充填的连续运行中在同时的或及时的监视意义上实现质量检查。本方法尤其是应适用于探测和定量分析由于元素周期系统的第3和第5主族的元素的杂质的极其微小的浓度，因为对于例如在半导体工业或太阳能电池工业中采用硅烷和锗烷提出了最高的纯度要求并且来自该领域的客户想要尤其是有关所谓的第3和第5主族的元素的质量证明。

根据本发明通过一种用于间接确定硅烷和锗烷的纯度的方法来解决该任务，其特征在于，从硅烷和锗烷中通过从气体状态中淀积到表面上来制成硅层或锗层，然后测量所制成的层的电阻率，并从所测量的值中借助事先确定的参考值推断出用于层制造所采用的硅烷或锗烷的纯度。

本方法因此规定了：不直接通过在硅烷或锗烷上所应用的方法、而是间接地通过测量由有关的硅烷或锗烷所制成的硅层或锗层的物理特性来确定杂质，其中由在所采用的硅烷或锗烷中的在淀积过程中到达层中的杂质浓度决定性地影响了物理的特性、也就是电阻率。尤其是由于元素周期系统的第3和第5主族的元素的杂质影响了硅层或锗层的电阻率。

电阻率（比电阻也或比电阻系数的简称）是具有公式符号ρ的与温度有关的材料常数。具有在其长度上恒定的截面积（垂直于物体纵轴的截面）的导体的电阻为：R = ρA/l，其中R为电阻，ρ为电阻率，l为导体的长度和A为导体的截面积。因而可以从已知几何形状的导体段的电阻测量中确定ρ。

在本发明的范畴内，经过所谓的SRP方法（扩展电阻探针）进行电阻和层厚的测量。为此，在定义的角度之下，将涂层的晶片的片段磨削直至衬底。然后借助以确定间距来采样整个型廓并且分别对于确定层厚得出电阻值的两个探针尖端进行电阻测量。经过磨片角度和行程长度也可以计算出层厚。该方法在多个标准中已作了详细说明，并规定了上述的行动方式。这里所采用的方法遵循SEMI标准MF672，以及在MF672中所参照的MF674。 SEMI标准MF672是SEMI标准MF525的一种扩展。也将SEMI标准作为ASTM标准（例如ASTM F 672-80）而公开。

由于本发明方法尤其是对于工业领域可具有巨大的用处，因此优选的硅烷和锗烷是这种以工业的尺度所采用的。因此优选从未被取代的甲硅烷、乙硅烷或丙硅烷中，或从未被取代的甲锗烷、乙锗烷或丙锗烷中，或从单次地、多次地或完全地卤素取代的甲硅烷、乙硅烷或丙硅烷中，或从单次地、多次地或完全地卤素取代的甲锗烷、乙锗烷或丙锗烷中选出硅烷和锗烷。在此，特别优选的是SiH₄，SiH₃Cl，SiH₂Cl₂，SiHCl₃，SiCl₄，Si₂H₆，Si₂Cl₆，Si₃H₈，Si₃Cl₈，GeH₄和GeCl₄。