[發(fā)明專利]校準曲線的制作方法、碳濃度測定方法及硅晶片的制造方法

有效

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• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108414499B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設計）人: 中川聰子;永井勇太
• 申請（專利權）人: 環(huán)球晶圓日本股份有限公司
• 主分類號: G01N21/66
• 分類號: G01N21/66
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權代理有限公司 11112
• 代理人: 張?zhí)K娜;常海濤

可用少量校準曲線測定含高濃度氧的硅晶片的碳濃度。校準曲線制作方法包括：步驟S11，準備氧濃度彼此不同的晶片組，各晶片組包含氧濃度相同碳濃度不同的硅晶片；步驟S12，以不同照射量對各硅晶片的多個區(qū)域照射電子束；步驟S13，對各區(qū)域以PL法求得來自硅的第1發(fā)光強度與來自碳的第2發(fā)光強度之比；步驟S14，將所得數(shù)據(jù)分類為多個數(shù)據(jù)集，各數(shù)據(jù)集中照射量及氧濃度相同，多個數(shù)據(jù)集中照射量和氧濃度至少一者彼此不同，對每個數(shù)據(jù)集制作第1校準曲線；步驟S15，選擇照射量相同氧濃度不同的一對第1校準曲線，求出它們繪制成雙對數(shù)圖時的斜率差；步驟S16，使用用于制作所選第1校準曲線的數(shù)據(jù)集中的全部數(shù)據(jù)制作第2校準曲線。

技術領域

本發(fā)明涉及校準曲線的制作方法、碳濃度測定方法及硅晶片的制造方法。

背景技術

近年來，節(jié)能化和清潔能源化正在進行。隨之，功率器件的市場規(guī)模正在擴大。

功率器件的制造中使用了(例如)硅晶片。在該硅晶片中，優(yōu)選混入較少的碳及氧等雜質(zhì)。然而，在硅晶片的制造過程中會不可避免地混入這些雜質(zhì)。因此，掌握硅晶片中所含雜質(zhì)的濃度是重要的。

對于具有作為功率器件用基板所需特性的硅單晶，其碳濃度等于由作為現(xiàn)有測定方法的二次離子質(zhì)譜法(SIMS)而得的定量限的下限值，或者低于該下限值。因此，常規(guī)上難以精確地對這種硅單晶中的碳濃度進行定量。在這種情況下，作為測定低的碳濃度的方法，已經(jīng)提出了使用光致發(fā)光(PL)法的測定方法。

PL法是用激發(fā)光照射材料，并觀測受激發(fā)的電子躍遷至基態(tài)時所生成的光的方法。

日本特開2013-152977號公報記載了利用PL法測定半導體晶片中的雜質(zhì)濃度的方法。在該方法中，首先，對半導體晶片照射電子束，從而使半導體晶片中所含的雜質(zhì)具有發(fā)光活性，其后，通過PL法測定發(fā)光強度。此時，獲取1280nm處的光譜強度與1570nm處的光譜強度之比。預先制作出表示這樣所得的發(fā)光強度比與半導體晶片中所含的雜質(zhì)濃度的關系的校準曲線。然后，將校準曲線外推到低碳濃度側，并且對含有低濃度雜質(zhì)的晶片進行發(fā)光強度的測定，將該發(fā)光強度參照于校準曲線，從而獲得雜質(zhì)濃度。

日本特開2015-101529號公報記載了使氧濃度對測定結果的影響較小的碳濃度測定方法。在該方法中，對于碳濃度及氧濃度不同的多個硅單晶，獲得了利用PL法而得的發(fā)光強度比、以及作為碳濃度與氧濃度之比的濃度除法值。然后，預先制作出表示發(fā)光強度比與濃度除法值的關系的校準曲線。對于測定用硅單晶，進行發(fā)光強度的測定，參照校準曲線從而獲得濃度除法值。接著，對于測定用硅單晶，測定氧濃度，并由上述濃度除法值計算出碳濃度。

發(fā)明內(nèi)容

硅晶片中所含的氧濃度對通過PL法獲得的來自碳的發(fā)光強度有影響。因此，為了利用日本特開2013-152977號公報所記載的方法而在不同氧濃度下測定含氧的多個硅晶片的碳濃度，需要針對各個氧濃度制作校準曲線。

在日本特開2015-101529號公報所記載的方法中，作為校準曲線的一個參數(shù)，使用作為碳濃度與氧濃度之比的濃度除法值。由此，即使在氧濃度不同的硅單晶中，碳濃度的測定也變得可能。

然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在使用日本特開2015-101529號公報的校準曲線測定含有高濃度氧的硅晶片的碳濃度的情況下，可能無法消除氧濃度的影響。例如，采用切克勞斯基法(Czochralski method)制備的鑄錠容易含有高濃度的氧。與用于制作日本特開2015-101529號公報的校準曲線的氧濃度的范圍(1×10¹⁷至8×10¹⁷原子/cm³)相比，采用這種制備方法而得的硅晶片含有更高濃度的氧。在這種情況下，即使是日本特開2015-101529號公報所記載的方法，也不能消除氧濃度對碳濃度的測定結果的影響，需要針對各個氧濃度制作校準曲線。

因此，考慮到上述情況，本發(fā)明的目的在于即使對于含有高濃度氧的硅晶片，也可以采用少量的校準曲線來進行碳濃度測定。