[發明專利]單晶硅的碳濃度測定方法及裝置

在審

• 申請號: 201980048489.0
• 申請日: 2019-05-23
• 公開（公告）號: CN112654856A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 小林省吾
• 申請（專利權）人: 勝高股份有限公司
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: G01N21/3563;G01N21/00;H01L21/66
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 閆小龍;陳嵐

本發明的課題在于即使在單晶硅中的碳濃度非常低的情況下也準確地測定該碳濃度。根據本發明的單晶硅的碳濃度測定方法具備：通過FT?IR測定單晶硅的試樣的碳濃度Ycs的步驟（S11）；在試樣的碳濃度Ycs的測定過程中或其前后測定試樣的溫度T的步驟；及當試樣的碳濃度Ycs為0.5×10¹⁶atoms/cm³以下時，根據試樣的測定溫度T校正試樣的碳濃度的測定值Ycs的步驟（S13、S14）。

技術領域

本發明涉及一種單晶硅的碳濃度測定方法及裝置，尤其涉及一種通過FT-IR（Fourier Transform Infrared Spectroscopy：傅立葉變換紅外分光法）測定單晶硅中的碳濃度的方法及裝置。

作為半導體器件的基板材料，廣泛使用單晶硅。單晶硅所包含的雜質是影響半導體器件的品質的重要因素。隨著近年來半導體器件的微細化及高集成化，單晶硅中的取代型碳Cs也成為泄漏不良等的原因，因此期望盡可能降低單晶中的碳濃度。

大部分單晶硅是通過提拉法（CZ法）制造的，在單晶中包含大量來自制造工序的碳。但是，根據最新的制造技術，能夠使CZ單晶硅中的碳濃度成為1×10¹⁶atoms/cm³以下。為了評價這種碳濃度低的單晶硅，需要準確地測定單晶硅中的非常低的碳濃度。

作為測定單晶硅中的碳濃度的方法，廣泛使用FT-IR。例如，在專利文獻1中記載有通過FT-IR測定單晶硅中的取代型碳濃度的方法。在該測定方法中，根據從作為被測定物（樣品）的單晶硅獲得的紅外吸光度光譜和從利用與所述樣品相同的制造法制造出的、自由載流子吸收的程度相同且實質上無碳的單晶硅（參考）獲得的紅外吸光度光譜來計算差異系數。然后，使用該差異系數，根據所述兩個紅外吸光度光譜求出差異吸光度光譜，并根據該差異吸光度光譜中的取代型碳的局部振動吸收峰與基線之間的距離來定量樣品中的取代型碳濃度。

此外，在專利文獻2中記載有如下內容：為了通過FT-IR測定碳濃度為約5×10¹⁵atoms/cm³以下的硅晶中的碳濃度，使用具有比被測定硅晶低的氧濃度的無碳標準試樣。

在專利文獻3中記載有如下內容：通過補償在照射紅外光的測定室與位于裝置外側的測定試樣的保管部位之間產生的溫度差來減小起因于該溫度差的測定值的偏差，從而實現提高FT-IR的測定精確度。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平6-194310號公報

專利文獻2：日本特開平9-283584號公報

專利文獻3：日本特開平5-99844號公報。

發明內容

發明所要解決的技術問題

然而，當通過FT-IR測定單晶硅中的非常低的碳濃度時，即使是相同的測定試樣，測定結果也會觀察到日變動，存在碳濃度的測定結果的再現性差的問題。

因此，本發明的目的在于提供一種即使在單晶硅中的碳濃度非常低的情況下也能夠準確地測定該碳濃度的單晶硅的碳濃度測定方法及裝置。

用于解決技術問題的方案

本申請發明人對單晶硅中的碳濃度的測定結果出現偏差的原因反復進行深入研究的結果，發現了當測定試樣中的碳濃度非常低時，具體而言，當單晶硅中的碳濃度為0.5×10¹⁶atoms/cm³以下時，碳濃度的溫度依賴性變大，即使是相同的測定試樣，碳濃度的測定值也會因測定溫度的差異而變動。