CN112005353A - 单晶硅基板的分选方法及单晶硅基板 - Google Patents
单晶硅基板的分选方法及单晶硅基板 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112005353A CN112005353A CN201980027567.9A CN201980027567A CN112005353A CN 112005353 A CN112005353 A CN 112005353A CN 201980027567 A CN201980027567 A CN 201980027567A CN 112005353 A CN112005353 A CN 112005353A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- single crystal
- crystal silicon
- tail
- silicon substrate
- decay
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 177
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 167
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 230000006798 recombination Effects 0.000 claims abstract description 88
- 238000005215 recombination Methods 0.000 claims abstract description 85
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 67
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 58
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 66
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 44
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 40
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 15
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002004 ayurvedic oil Substances 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 21
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 16
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 9
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 9
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 7
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000006388 chemical passivation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 101100060033 Drosophila melanogaster cic gene Proteins 0.000 description 2
- 101100060035 Mus musculus Cic gene Proteins 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 helium ions Chemical class 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 150000001638 boron Chemical class 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 150000003017 phosphorus Chemical class 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B33/02—Heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B33/04—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure using electric or magnetic fields or particle radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本发明提供一种单晶硅基板的分选方法，其具有以下工序：由晶锭制作并准备作为候补的单晶硅基板的准备工序；粒子束照射工序；恢复热处理工序；测定过剩载流子衰减曲线的测定工序；由过剩载流子衰减曲线中的过剩载流子浓度衰减至1/e的时间LT及过剩载流子浓度衰减至X％(1≤X≤10)的时间tTail(X)，计算出ΔtTail(X)＝tTail(X)‑[‑LT×ln(X/100)]，并在ΔtTail(X)为预先确定的判定值以下时，判定为合格的判定工序；分选由制作出被判定为合格的单晶硅基板的晶锭制作的单晶硅基板的分选工序。由此，提供一种能够通过复合寿命的控制抑制拖尾电流的单晶硅基板的分选方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种单晶硅基板的分选方法及单晶硅基板。
背景技术
近年来，强烈要求改善能源效率与削减温室效应气体，作为电力用半导体装置的逆变器的需求正在扩大。为了逆变器装置的高效率化和小型化，期望半导体元件的高频化，因此需要将半导体元件的功率损耗抑制得较低。
作为构成逆变器的主要的半导体元件，有IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极晶体管)与FWD(Free Wheeling Diode，续流二极管)。
在IGBT中，当在开关操作中从开启(ON)状态向断开(OFF)状态关断时，会产生直到积蓄在漂移层内的载流子复合而消失为止都在流动的拖尾电流，因此存在关断时的功率损耗(关断损耗)伴随着高频化而增大的问题。
在FWD的情况下，当由导通状态切断电流时，存在于内部的大量载流子流向反方向，由于反向电流增加至最大值后开始减小，因此存在拖尾电流流动的期间。若该拖尾电流较大，则存在反向恢复时的功率损耗(反向恢复损耗)增大的问题。
由此，对于逆变器的高频化或效率提高而言，降低IGBT关断时的拖尾电流与FWD的反向恢复时的拖尾电流从而降低整体的功率损耗是重要的。
为了降低IGBT的关断损耗或FWD的反向恢复损耗，存在一种通过照射粒子束等形成载流子的复合寿命较短的区域的方法(专利文献1、专利文献2、专利文献3)。在这些方法中，通过缩短确定区域的载流子的复合寿命，能够有效地降低IGBT关断时的拖尾电流或FWD的反向恢复时的拖尾电流，其结果，能够降低整体的功率损耗。
此外，对于功率器件的耐压特性，由于单晶硅基板中的氧供体的形成会导致单晶硅基板的电阻率的些许偏差而成为问题，因此对于高性能的器件，多使用几乎不含氧的FZ(Floating Zone)单晶硅基板，或通过在CZ(Czochralski)法中施加了磁场的MCZ法而制成的极低氧浓度的单晶硅基板。
作为测定载流子的复合寿命的方法，广泛使用了微波光电导衰减法(MicrowaveMethod Method Conductive Decay method：μ-PCD法)。在该μ-PCD法中，首先照射能量大于单晶硅的能带隙的光脉冲，使单晶硅基板中产生过剩载流子(即，注入过剩载流子)。虽然晶圆的导电率因产生的过剩载流子而升高，但在之后，随着时间的经过，过剩载流子复合并消失，由此导电率降低。通过将该变化作为反射微波功率的时间变化(过剩载流子衰减曲线)进行检测及解析，可求出复合寿命。另外，若对单晶硅基板照射粒子束，则在禁带中会产生形成作为复合中心的能级的缺陷，复合寿命缩短。
复合寿命被定义为过剩载流子的浓度通过复合而衰减至1/e(＝约0.368)的时间(非专利文献1)，将由可视作反射微波功率的指数函数的衰减部分(主模式)求出的衰减的时间常数称为主模式寿命，将反射微波功率衰减至光脉冲照射时的1/e的时间称为1/e寿命。不论是哪一种定义的复合寿命，均通过在过剩载流子衰减曲线中对过剩载流子浓度变为注入时的数十％左右的较高的部分进行解析而求出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平第10-074959号公报
专利文献2：日本特开第2014-056881号公报
专利文献3：日本特开平第06-021358号公报
非专利文献
非专利文献1：JEIDA-53-1997“硅晶圆的基于反射微波光电导衰减法的复合寿命测定方法”
发明内容
本发明要解决的技术问题
如上所述，在功率器件的制造工序中，使用了通过使用粒子束照射控制载流子的复合寿命从而抑制拖尾电流的技术。然而，其存在以下问题，以较高浓度的过剩载流子的衰减为对象的复合寿命的特性未必会反映较低浓度的过剩载流子的衰减成为问题的拖尾电流的特性。
此外，通常认为复合寿命越短(即，高浓度的过剩载流子的衰减越快)则越抑制拖尾电流(即，低浓度的过剩载流子的衰减也快)，但并不一定如此，还存在即使复合寿命较短，低浓度的过剩载流子的衰减也慢的问题。
此外，为了进一步推进开关器件的高速化与低功率损耗化，期望一种能够更确实地抑制拖尾电流的单晶硅基板。即，虽然期望一种能够通过复合寿命的控制更确实地抑制拖尾电流的单晶硅基板，但还没有分选这种单晶硅基板的方法。
本发明鉴于上述问题而成，其目的在于提供一种分选能够通过复合寿命的控制抑制拖尾电流的单晶硅基板的方法。此外，本发明的目的还在于提供一种能够通过复合寿命的控制抑制拖尾电流的单晶硅基板。
解决技术问题的技术手段
为了达成上述目的，本发明提供一种单晶硅基板的分选方法，所述单晶硅基板为控制载流子的复合寿命的单晶硅基板，所述分选方法的特征在于，具有以下工序：由单晶硅锭制作并准备作为所述单晶硅基板的候补的单晶硅基板的准备工序；对所述准备的单晶硅基板照射粒子束的粒子束照射工序；对所述粒子束照射工序后的所述单晶硅基板实施热处理的恢复热处理工序；在所述恢复热处理工序后的所述单晶硅基板中注入过剩载流子，并测定过剩载流子衰减曲线的测定工序，所述过剩载流子衰减曲线为过剩载流子浓度相对于注入所述过剩载流子后的经过时间的衰减曲线；在所述测定的过剩载流子衰减曲线中，求出所述过剩载流子浓度衰减至1/e的时间LT及所述过剩载流子浓度衰减至X％(1≤X≤10)的时间tTail(X)之后，使用下述公式1，计算出所述tTail(X)与所述过剩载流子浓度衰减至X％的理想衰减时间[-LT×ln(X/100)]的差ΔtTail(X)，并在该ΔtTail(X)的值为预先确定的判定值以下时，判定所述单晶硅基板合格的判定工序；分选由与制作出通过所述判定而被判定为合格的单晶硅基板的所述单晶硅锭相同的单晶硅锭制作的单晶硅基板作为所述控制载流子的复合寿命的单晶硅基板的分选工序。
ΔtTail(X)＝tTail(X)-[-LT×ln(X/100)]···(1)
通过使用这样的分选方法分选单晶硅基板，能够分选通过复合寿命的控制更确实地抑制了拖尾电流的单晶硅基板。此外，通过使用以这样的方式分选的单晶硅基板制作器件，对于通过粒子束照射与之后的恢复热处理控制载流子的复合寿命从而抑制拖尾电流的功率器件，能够通过复合寿命的控制抑制拖尾电流，由此能够降低功率损耗。
此时，在所述测定工序中，作为测定所述衰减曲线的方法，优选使用微波光电导衰减法(μ-PCD法)。
如此，通过使用μ-PCD法，能够极其简便地在短时间内测定过剩载流子衰减曲线。
此外，优选在所述判定工序中，在过剩载流子浓度衰减至注入时的所述过剩载流子浓度的X％(1≤X≤10)时的所述ΔtTail(X)的值为2μsec以下时，判定所述单晶硅基板合格。
若以这样的判定条件进行判定，则可分选出能够通过复合寿命的控制而更确实地抑制拖尾电流的单晶硅基板。
此外，为了达成上述目的，本发明提供一种单晶硅基板，所述单晶硅基板为控制载流子的复合寿命的单晶硅基板，其特征在于，在对所述单晶硅基板实施粒子束照射与恢复热处理之后，注入过剩载流子，并测定了作为过剩载流子浓度相对于注入所述过剩载流子之后的经过时间的衰减曲线的过剩载流子衰减曲线时，在所述过剩载流子衰减曲线中，求出所述过剩载流子浓度衰减至1/e的时间LT及所述过剩载流子浓度衰减至X％(1≤X≤10)的时间tTail(X)之后，使用下述公式1，计算出所述tTail(X)与所述过剩载流子浓度衰减至X％的理想衰减时间[-LT×ln(X/100)]的差ΔtTail(X)，此时该ΔtTail(X)的值为2μsec以下。
ΔtTail(X)＝tTail(X)-[-LT×ln(X/100)]···(1)
若为这样的单晶硅基板，则在通过控制载流子的复合寿命抑制拖尾电流的功率器件等中，由于低浓度的过剩载流子的衰减变快，因此能够抑制微弱的拖尾电流，由此能够降低功率损耗。
发明效果
根据本发明的单晶硅基板的分选方法，在通过粒子束照射与之后的恢复热处理控制了载流子的复合寿命时，可分选出能够通过复合寿命的控制确实地抑制拖尾电流的单晶硅基板。因此，在通过控制载流子的复合寿命抑制拖尾电流的功率器件等中，能够确实地降低功率损耗。此外，若为本发明的单晶硅基板，则对于通过控制载流子的复合寿命抑制拖尾电流的功率器件，能够通过复合寿命的控制确实地抑制拖尾电流，因此能够确实地降低功率损耗。
附图说明
图1为示出本发明的单晶硅基板的分选方法的流程的图。
图2为示出在实验例中测定的过剩载流子衰减曲线的实例的图。
图3为示出过剩载流子衰减曲线中的LT、tTail(X)、及ΔtTail(X)的定义的图。
图4为示出在实验例中测定的LT的因恢复热处理引起的变化的图。
图5为示出在实验例中测定的tTail(X)的因恢复热处理引起的变化的图。
图6为示出在实验例中测定的各样本的过剩载流子衰减曲线中的ΔtTail(X)的因恢复热处理引起的变化的图，其中，(a)为X＝10的情况，(b)为X＝5的情况，(c)为X＝3的情况，(d)为X＝1的情况。
图7为示出实验例中测定的各样本的过剩载流子衰减曲线中的ΔtTail(X)与轻元素浓度的关系的图，其中，(a)为示出与氧浓度的关系的图，(b)为示出与氮浓度的关系的图，(c)为示出与碳浓度的关系的图，(d)为示出与磷浓度的关系的图。
具体实施方式
以下，关于本发明，作为实施方式的一个实例，边参照附图边进行详细说明，但本发明不受其限定。
如上所述，在功率器件的制造工序中，使用了通过使用粒子束照射控制载流子的复合寿命从而抑制拖尾电流的技术，但其存在以下问题，以较高浓度的过剩载流子的衰减作为对象的复合寿命的特性未必会反映较低浓度的过剩载流子的衰减成为问题的拖尾电流的特性。此外，为了进一步推进开关器件的高速化与低功率损耗化，期望一种能够抑制更微弱的拖尾电流的单晶硅基板。即，虽然期望一种能够通过复合寿命的控制确实地抑制拖尾电流的单晶硅基板，但还没有分选这种单晶硅基板的方法。
因此，本申请的发明人反复进行了认真研究后，发现了在对单晶硅基板实施粒子束照射与恢复热处理之后，注入过剩载流子，并测定载流子浓度相对于在这之后的经过时间的衰减时，有时低浓度的过剩载流子的衰减(以下，有时称为“拖尾衰减特性”)会与根据由高浓度的过剩载流子的衰减求得的复合寿命预测的衰减(以下，有时称为“理想拖尾衰减特性”)不同，且该不同程度因制作单晶硅基板的单晶硅锭的不同而不同。此外，还发现了具有几乎理想的拖尾衰减特性的单晶硅锭。进一步还发现了对于单晶硅锭的常规规格，很难以高精度分选出具有这种几乎理想的拖尾衰减特性的单晶硅基板，从而完成了本发明。
以下，参照图1，对本发明的单晶硅基板的分选方法进行说明。本发明为控制载流子的复合寿命的单晶硅基板的分选方法。
首先进行准备工序，其由单晶硅锭制作作为控制载流子的复合寿命的单晶硅基板的候补的单晶硅基板(图1的S11)。在此准备的单晶硅基板的规格(直径、电阻率等)没有特别限定，优选符合器件方面的要求。
此外，在本发明中，准备该单晶基板的方法没有特别限定。例如，可通过从单晶硅锭中切取硅晶圆，并对硅晶圆进行化学蚀刻处理以消除切断损伤，然后进行化学机械抛光，从而准备单晶硅基板。
然后，进行粒子束照射工序(图1的S12)及恢复热处理工序(图1的S13)。该粒子束照射工序及恢复热处理工序的条件可以为任意的条件，能够在本发明中适用以往进行的条件。
在通过上述方式准备了单晶硅基板后，首先进行对准备的单晶硅基板照射粒子束的粒子束照射工序(图1的S12)。该粒子束照射工序的条件没有特别限定，可设定为在功率器件的复合寿命控制工序中使用的条件。例如，能够以0.5～2MV的加速电压、1×1014/cm2以上1×1016/cm2以下的照射线量照射作为粒子束的电子束。此外，能够以2～8MV的加速电压、1×1011/cm2以上1×1013/cm2以下的剂量照射作为粒子束的质子。此外，也可选择使用除电子束及质子以外的带电粒子，例如氦离子等。
接着，进行对粒子束照射工序后的单晶硅基板实施热处理的恢复热处理工序(图1的S13)。该恢复热处理工序的条件没有特别限定，可设定为在功率器件的复合寿命控制工序中使用的条件。例如可将温度设为300℃以上400℃以下，将时间设为10分钟以上120分钟以下，将气氛设为氮气、氧气或氢气等。
然后进行测定工序，其在恢复热处理工序后的单晶硅基板中注入过剩载流子，测定作为过剩载流子浓度相对于注入过剩载流子后的经过时间的衰减曲线的过剩载流子衰减曲线(图1的S14)。在该测定工序中，作为测定衰减曲线的方法，例如可使用微波光电导衰减法(μ-PCD法)。μ-PCD法的测定条件可以为通常使用的条件，例如可通过非专利文献1《JEIDA-53-1997“硅晶圆的基于反射微波光电导衰减法的复合寿命测定方法”》中记载的条件等进行测定。此外，测定装置可使用市售的装置。如此，通过使用μ-PCD法，能够极其简便地在短时间内测定过剩载流子衰减曲线。
除了单晶硅基板中所生成的复合中心以外，过剩载流子衰减曲线还受到单晶硅基板的表面的表面复合的影响。在过剩载流子衰减曲线的测定中，当单晶硅基板的表面复合成为问题时，进行抑制表面复合的处理。作为该抑制表面复合的处理，通常使用热氧化处理(氧化膜钝化)或电解溶液处理(化学钝化)。
在使用氧化膜钝化时，优选在粒子束照射工序之前在单晶硅基板的表面上形成氧化膜。若在粒子束照射工序之前进行氧化膜钝化，则表面复合得以抑制，因粒子束照射而生成的复合中心不会消失。氧化膜例如可通过氧化性气氛的热处理而形成。对于氧化膜形成热处理的条件，例如可将温度设为900℃以上1100℃以下，将时间设为10分钟以上60分钟以下。在使用化学钝化时，为了避免钝化效果的经时变化的影响，优选在即将测定过剩载流子衰减曲线之前进行化学钝化。
接着，进行基于上述测定的过剩载流子衰减曲线判定单晶硅基板是否合格的判定工序(图1的S15)。具体而言，该判定工序通过以下方式进行。首先，在测定的过剩载流子衰减曲线中，求出过剩载流子浓度衰减至1/e的时间LT及过剩载流子浓度衰减至X％(1≤X≤10)的时间tTail(X)。然后，使用下述公式1，计算tTail(X)与过剩载流子浓度衰减至X％的理想(理论上的)衰减时间[-LT×ln(X/100)]的差ΔtTail(X)。
ΔtTail(X)＝tTail(X)-[-LT×ln(X/100)]···(1)
通过该方式计算的ΔtTail(X)的值为预先确定的判定值以下时，判定单晶硅基板合格。
通过将该判定工序中的过剩载流子浓度的比例X％设为10％以下，能够高灵敏度地评价起因于单晶硅锭的ΔtTail(X)的差，能够更确实地分选出通过复合寿命的控制确实地抑制拖尾电流的单晶硅基板。此外，通过将上述的判定工序中的过剩载流子浓度的比例X％设为1％以上，能够防止过剩载流子浓度变得过低而无法以良好的精度进行测定。
此外，无论粒子束照射工序及恢复热处理工序的条件如何，ΔtTail(X)均最优选为零，但这对现有制造技术而言是困难的。因此，对于能够通过现有制造技术制造的单晶硅锭，期望以在考虑了制造成本与器件特性改善的效果的平衡的范围内尽可能地缩短ΔtTail(X)的方式确定ΔtTail(X)的判定值。
例如，在判定工序中，当残留的过剩载流子浓度衰减至注入时的过剩载流子浓度的X％(1≤X≤10)时的ΔtTail(X)的值为2μsec以下时，可判定单晶硅基板合格。若以这样的判定条件进行判定，则能够更确实地分选出能够通过复合寿命的控制更确实地抑制拖尾电流的单晶硅基板。
对于通过粒子束照射与之后的恢复热处理控制载流子的复合寿命的功率器件，这种满足判定值以下的单晶硅基板能够通过复合寿命的控制确实地抑制拖尾电流。
在过剩载流子衰减曲线中，拖尾衰减特性因单晶硅锭而偏离理想拖尾衰减特性的理由考虑如下。
在过剩载流子衰减曲线中，在过剩载流子浓度变低的拖尾部，过剩少数载流子(硅基板的导电型为N型时为空穴)的衰减是主导性的。在无外力作用时，过剩载流子的衰减通过过剩的电子与空穴的复合而进行，因此若作为载流子复合中心的缺陷的浓度变高，则会促进过剩载流子的衰减。另一方面，若存在不会成为载流子复合中心而会成为载流子陷阱的缺陷，则有时会由于重复载流子的捕获与释放，抑制载流子的复合，进而抑制过剩载流子的衰减。由此认为，由于成为少数载流子陷阱的缺陷的浓度会因单晶硅锭的某些主要原因而变高，从而抑制过剩少数载流子的衰减，因此拖尾衰减特性会因单晶硅锭而偏离理想拖尾衰减特性。
对高浓度的过剩载流子的衰减造成影响的缺陷主要为载流子复合中心，而对低浓度的过剩载流子的衰减造成影响的缺陷为载流子复合中心与少数载流子陷阱这两者。因此，若不存在少数载流子陷阱，则复合寿命会反映低浓度的过剩载流子的衰减时间，但当存在少数载流子陷阱时，复合寿命变得不再反映低浓度的过剩载流子的衰减时间。
少数载流子陷阱的实际状态虽然尚不明确，但认为是通过粒子束照射而生成的点缺陷(原子空位与晶格间硅)与单晶硅中含有的轻元素杂质(掺杂剂、碳、氧、氮等)的复合体。因此，若为由轻元素杂质的浓度基本均匀的相同单晶硅锭中切取的单晶硅基板，则拖尾衰减特性基本相同。然而，少数载流子陷阱的浓度因轻元素杂质的绝对浓度与浓度平衡而不同，因此难以仅根据任意一种轻元素杂质的浓度进行分选。
在上述的判定工序后，接着进行分选工序，分选由与制作出通过判定而被判定为合格的单晶硅基板的单晶硅锭相同的单晶硅锭制作的单晶硅基板作为控制载流子的复合寿命的单晶硅基板(图1的S16)。若通过上述方式分选单晶硅基板，则对于通过粒子束照射与之后的恢复热处理控制载流子的复合寿命的功率器件，可确实地分选出能够通过复合寿命的控制确实地抑制拖尾电流的单晶硅基板。
可在完成图1的S11～S15所示工序之后，由与制作出在判定工序中被判定为合格的单晶硅基板的单晶硅锭相同的单晶硅锭制作单晶硅基板，也可在由S11的单晶硅锭制作作为候补的单晶硅基板时同时制作多个单晶硅基板。
如此，通过本发明的单晶硅基板的分选方法分选的单晶硅基板在通过粒子束照射与之后的恢复热处理控制载流子的复合寿命的功率器件中，能够通过复合寿命的控制确实地抑制拖尾电流，确实地降低功率损耗。因此，能够分选出适合作为通过粒子束照射与之后的恢复热处理控制载流子的复合寿命的功率器件用单晶硅基板的单晶硅基板。
接着，对本发明的单晶硅基板进行说明。
本申请的发明人在实施了粒子束照射与恢复热处理的单晶硅基板中成功发现了具有几乎理想的拖尾衰减特性的单晶硅基板。进一步还发现了对于单晶硅锭的常规规格，很难以高精度分选出具有几乎理想的拖尾衰减特性的单晶硅基板，从而完成了本发明的单晶硅基板。
本发明的单晶硅基板为控制载流子的复合寿命的单晶硅基板，在对单晶硅基板实施粒子束照射与恢复热处理后，注入过剩载流子，测定过剩载流子浓度相对于注入过剩载流子之后的经过时间的衰减曲线(过剩载流子衰减曲线)时，在所述过剩载流子衰减曲线中，残留过剩载流子浓度衰减至注入时的过剩载流子浓度的X％(1≤X≤10)时的ΔtTail(X)为2μsec以下。ΔtTail(X)的计算以与上述单晶硅基板的分选方法相同的方式进行。即，首先，在过剩载流子衰减曲线中，求出过剩载流子浓度衰减至1/e的时间LT及过剩载流子浓度衰减至X％(1≤X≤10)的时间tTail(X)。然后，使用下述公式1，计算出tTail(X)与过剩载流子浓度衰减至X％的理想衰减时间[-LT×ln(X/100)]的差ΔtTail(X)。
ΔtTail(X)＝tTail(X)-[-LT×ln(X/100)]···(1)
在公式1中，本发明的单晶硅基板的ΔtTail(X)的值为2μsec以下。
若为这样的单晶硅基板，则在通过控制载流子的复合寿命抑制拖尾电流的功率器件中，能够通过复合寿命的控制确实地抑制拖尾电流，因此能够确实地降低功率损耗。
本发明的单晶硅基板适合作为通过粒子束照射与之后的恢复热处理控制载流子的复合寿命的功率器件用的单晶硅基板。在复合寿命的控制中，有时使用电子束、质子、氦离子等作为粒子束，但无论在使用哪种粒子束照射进行控制的情况下，本发明的单晶硅基板均能够通过上述的复合寿命的控制确实地抑制拖尾电流。
在本发明中，作为通过粒子束照射与之后的恢复热处理控制载流子的复合寿命的单晶硅基板，为了确实地抑制拖尾电流而使用上述的单晶硅基板的分选方法的理由是基于通过以下实验得到的见解。
(实验例)
准备分别从通过FZ法及MCZ法制造的多个单晶硅锭中切取的多个单晶硅基板。多个单晶硅基板的掺杂剂种类、掺杂剂浓度、氧浓度、碳浓度、氮浓度、直径、结晶面取向如下所示。
掺杂剂种类/浓度：磷/6.1×1013～5.6×1014atoms/cm3，
氧浓度：小于0.1ppma～11.0ppma，
碳浓度：0.01～0.07ppma，
氮浓度：0～5.0×1015atoms/cm3，
直径：200mm、150mm，
结晶面取向：(100)。
氧浓度通过红外吸收法测定(换算系数：JEIDA)，碳浓度及氮浓度通过二次离子质谱分析法(SIMS)测定。
接着，对准备的多个单晶硅基板进行氧化膜钝化。此时，氧化膜钝化通过利用氧化热处理形成氧化膜来进行。另外，将热处理温度设为1000℃，时间设为60分钟，气氛设为氧气。
接着，对形成氧化膜后的多个单晶硅基板照射电子束。此时，将电子束的照射线量设为1×1015/cm2，电子束的加速电压设为2MV。
接着，对经电子束照射的多个单晶硅基板实施恢复热处理。将热处理的温度设为360℃，气氛设为氮气，时间在0～45分的范围内浮动。
接着，对实施了恢复热处理的多个单晶硅基板，测定过剩载流子衰减曲线。
在过剩载流子衰减曲线的测定中，使用了微波光电导衰减法(Microwave MethodMethod Conductive Decay method：μ-PCD法)。在该μ-PCD法中，首先照射能量大于单晶硅的能带隙的光脉冲，使单晶硅基板中产生过剩载流子。单晶硅基板的导电率因产生的过剩载流子而升高，但在之后，随着时间的经过，过剩载流子复合并消失，由此导电率降低。通过将该变化作为反射微波功率的时间变化进行检测及解析，可测定过剩载流子衰减曲线。
图2中示出了测定的过剩载流子衰减曲线的实例。对于图2纵轴的载流子浓度，将注入载流子时的峰浓度设为1而进行标准化。电子束照射后的恢复热处理的时间为30分钟。在图2中，线的粗细表示单晶硅锭的不同，细线表示FZ法的情况，粗线表示MCZ法的情况。
如此，无论为哪种单晶硅基板，过剩载流子衰减曲线均可大致分为衰减速度快的前半部分与衰减速度慢的后半部分(拖尾部)，可知在对复合寿命有要求的过剩载流子浓度较高的部分与过剩载流子浓度较低的拖尾部的表现不同。
接着，在测定的过剩载流子衰减曲线中，求出残留过剩载流子浓度变成注入时的过剩载流子浓度的1/e所需的衰减时间并将其作为复合寿命(LT)，求出残留过剩载流子浓度变成注入时的过剩载流子浓度的X％所需的衰减时间并将其作为tTail(X)。
接着，使用所述求得的LT与tTail(X)的值，通过公式1计算出ΔtTail(X)。
图3中示出了过剩载流子衰减曲线中的LT、tTail(X)及ΔtTail(X)的定义。时间LT为过剩载流子浓度衰减至1/e(＝约0.368，即约为36.8％)的时间。时间tTail(X)为过剩载流子浓度衰减至X％(1≤X≤10)的时间。如图3中所示，过剩载流子浓度X％相对于时间t按照式X(％)＝exp(-t/LT)×100而减少。其中，t为经过时间。若将该公式进行变形，则为t＝[-LT×ln(X/100)]。如图3中的斜虚线所示，理想状态为理想拖尾衰减特性[-LT×ln(X/100)]。可用ΔtTail(X)表示拖尾衰减特性与理想拖尾衰减特性[-LT×ln(X/100)]的偏差。
接着，分别在图4及图5中示出了LT及tTail(X＝1)的因恢复热处理引起的变化的实例。各图中的符号的差异表示单晶硅锭的不同，符号○表示FZ法的情况，符号△表示MCZ法的情况。
由图4、5的结果可知，LT、tTail(X)均具有恢复热处理时间越长则变得越长的倾向，该变化的程度因单晶硅锭而异。这是由于拖尾衰减特性偏离了基于复合寿命的理想拖尾衰减特性，且该偏离的程度因单晶硅锭而异。由此，若LT与tTail(X)的由恢复热处理引起的变化因单晶硅锭而不同，则由于复合寿命的不同，无法以高精度控制拖尾衰减时间。
接着，图6中示出了ΔtTail(X)的因恢复热处理引起的变化。在图6中，X％的值的(a)为10％，(b)为5％，(c)为3％，(d)为1％。图中的符号的差异表示单晶硅锭的不同，符号○表示FZ法的情况，符号△表示MCZ法的情况。
由该结果可知，在1≤X≤10的范围中，能够以高灵敏度评价起因于单晶硅锭的ΔtTail(X)。此外可知，具有恢复热处理的时间越长则起因于单晶硅锭的ΔtTail(X)变得越大的倾向。
如上所述，认为若少数载流子陷阱的浓度增加则ΔtTail(X)变大。由此，认为在图6中ΔtTail(X)与恢复热处理的时间一同变大是由于少数载流子陷阱的浓度与恢复热处理的时间一同增加。此外，还存在ΔtTail(X)与恢复热处理的时间一同变小的情况，认为这是由于少数载流子陷阱的浓度与恢复热处理的时间一同减少。
由于无论在哪种复合寿命控制条件(粒子束照射条件及恢复热处理条件)下，理想情况均是ΔtTail(X)为零，因此由图6的结果可知，存在具有几乎理想的拖尾衰减特性的单晶硅基板。
此时，例如在图6的条件中，通过将ΔtTail(X)的判定值设为2μsec，能够分选出在过剩载流子衰减曲线中具有几乎理想的拖尾衰减特性的单晶硅基板，因此，能够通过复合寿命的控制确实地抑制拖尾电流。
此时，通过考虑对于器件特性，需要对过剩载流子浓度衰减至百分之几的时间进行控制，来确定将ΔtTail(X)的X％设定为1％以上10％以下的范围中的百分之几。例如，对于器件特性，需要控制过剩载流子浓度衰减至1％的时间时，将X％设为1％。
此外，此时，通过考虑用于针对器件特性控制复合寿命而进行的恢复热处理的条件，来确定恢复热处理的条件。
根据图6的结果，例如，在X＝10、并将恢复热处理时间设为15分钟时，合格的单晶硅基板变多。此外，在X＝1、并将恢复热处理时间设为45分钟时，合格的单晶硅基板变少。即，若X越大、恢复热处理的时间越短，则单晶硅基板的合格率越高，若X越小、恢复热处理的时间越长，则单晶硅基板的合格率越低。
接着，在图7中示出了ΔtTail的轻元素浓度依赖性。在图7中，X％设为1％，(a)为氧浓度依赖性，(b)为氮浓度依赖性，(c)为碳浓度依赖性，(d)为磷浓度依赖性。图中的符号的不同表示单晶硅锭的不同，符号○表示FZ法的情况，符号△表示MCZ法的情况。
由图7的结果可知，ΔtTail变小的单晶硅基板无法根据单晶硅基板中含有的氧、氮、碳及磷中的任意一种的浓度来分选。
如上所述，无法仅根据单晶硅基板中含有的氧、氮、碳及磷中的任意一种浓度分选出在过剩载流子衰减曲线中具有几乎理想的拖尾衰减特性的该单晶硅基板的理由如下。
若对单晶硅基板照射高能量的粒子束，则晶格位置的硅原子被弹出，生成晶格间硅(以下，称为I)与作为其空壳的空位(以下，称为V)。由于过剩生成的I及V作为单体不稳定，因此会进行复合(V+I→0)，或者I彼此或V彼此簇聚，又或者与单晶硅基板中含有的轻元素杂质进行反应而形成复合体。并且，I或V的簇、或者I或V与轻元素杂质的复合体在硅的能带隙中形成深能级，作为载流子的复合中心发挥作用，从而降低复合寿命。此外，一部分复合体作为少数载流子陷阱发挥作用，从而抑制过剩少数载流子的复合。
作为关于空位V的缺陷，已知V与取代型磷Ps反应形成VP(V+Ps→VP)。此外，还存在V与晶格间氧Oi反应形成VO(V+Oi→VO)，进而V与VO反应形成V2O(V+VO→V2O)的情况。此外，V彼此反应还会形成VV(V+V→VV)。存在氮时，V与N反应还会形成VN(V+N→VN)。由于V与P、O或N的反应相互竞争，因此当氮浓度高时容易形成VN，可能会难以形成V相关的其他复合体。
另一方面，作为晶格间硅I相关的缺陷，已知I与取代型硼Bs反应形成晶格间硼Bi(I+Bs→Bi)，进而Bi与Oi反应形成BiOi(Bi+Oi→BiOi)。此外，存在碳时，I与取代型碳Cs反应形成晶格间碳Ci(I+Cs→Ci)，进而Ci与Oi、Ci与Cs反应形成CiOi、CiCs(Ci+Oi→CiOi，Ci+Cs→CiCs)。此外，I彼此反应还会形成I簇(I+I+…→In)。存在氮时，由于V与N反应，从而抑制V与I的复合，其结果，可能容易形成I相关的复合体。
由于I或V与轻元素杂质的反应依赖于各自的绝对浓度与浓度平衡，因此极其复杂，难以推测哪个复合体处于优势。在粒子束照射后实施恢复热处理的情况则更加复杂。由此，认为作为少数载流子陷阱发挥作用的复合体的浓度不仅仅依赖于单晶硅基板中含有的氧、氮、碳或磷中的任意一种的浓度。
因此，如本发明那样，在对单晶硅基板实施粒子束照射与恢复热处理之后，求出测定的过剩载流子衰减曲线的ΔtTail(X)，通过分选出该值为预先确定的判定值以下的单晶硅基板，能够分选出具有几乎理想的拖尾衰减特性的单晶硅基板，因此能够通过复合寿命的控制确实地抑制拖尾电流。
实施例
以下，示出本发明的实施例及比较例，对本发明进行更具体的说明，但本发明并不受这些实例限定。
(实施例)
在实施例中，对于由两种单晶硅锭(晶锭1及晶锭2)制作的单晶硅基板，按照本发明的分选方法，判定由各单晶硅锭制作的单晶硅基板是否合格，并进行分选。
(晶锭1)
首先，通过FZ法，生长磷浓度为7×1013atoms/cm3的单晶硅锭(晶锭1)。其直径为200mm，结晶轴取向为<100>。氧浓度小于0.1ppma，碳浓度为0.01ppma。氧浓度通过红外吸收法测定(换算系数：JEIDA)，碳浓度通过二次离子质谱分析法(SIMS)测定。并且通过标准的晶圆加工工艺，由该单晶硅锭制作经镜面抛光精加工的单晶硅基板。
接着，通过氧化热处理在制作的单晶硅基板上形成氧化膜(氧化膜钝化)。氧化热处理温度设为1000℃，时间为60分钟，气氛设为氧气。然后，对形成了氧化膜的单晶硅基板照射电子束。电子束的照射量设为1×1015/cm2，电子束的加速电压设为2MV。然后，对照射了电子束的单晶硅基板实施恢复热处理。热处理的温度设为360℃，气氛为氮气，时间设为30分钟。
然后，对于实施了恢复热处理的单晶硅基板，利用μ-PCD法测定过剩载流子衰减曲线，求出LT及tTail(X＝1)。其结果，LT为1.7μsec，tTail(X＝1)为8.0μsec。接着，使用数学式1，计算出ΔtTail(X＝1)。其结果，ΔtTail(X＝1)为0.2μsec，短于作为判定是否合格的基准的判定值2.0μsec，因此作为控制复合寿命的单晶硅基板而被判定为合格。通过将判定值设为2.0μsec，能够在单晶硅锭中分选具有几乎理想的拖尾衰减特性的单晶硅基板。
接着，分选由与制作出合格的单晶硅基板的单晶硅锭相同的单晶硅锭(晶锭1)制作的单晶硅基板作为控制复合寿命的单晶硅基板。
接着，使用经分选的单晶硅基板制作器件，评价关断时的拖尾电流，其结果，确认到拖尾电流被抑制得较低。
(晶锭2)
首先，通过FZ法，生长磷浓度为8×1013atoms/cm3的单晶硅锭(晶锭2)。其直径为200mm，结晶轴取向为<100>。氧浓度为0.2ppma，碳浓度为0.02ppma。氧浓度通过红外吸收法测定(换算系数：JEIDA)，碳浓度通过二次离子质谱分析法(SIMS)测定。并且通过标准的晶圆加工工艺，由该单晶硅锭制作经镜面抛光精加工的单晶硅基板。
接着，通过氧化热处理在制作的单晶硅基板上形成氧化膜(氧化膜钝化)。氧化热处理温度设为1000℃，时间为60分钟，气氛设为氧气。然后，对形成了氧化膜的单晶硅基板照射电子束。电子束的照射量设为1×1015/cm2，电子束的加速电压设为2MV。然后，对照射了电子束的单晶硅基板实施恢复热处理。热处理的温度设为360℃，气氛为氮气，时间设为30分钟。
然后，对于实施了恢复热处理的单晶硅基板，利用μ-PCD法测定过剩载流子衰减曲线，求出LT及tTail(X＝1)。其结果，LT为0.8μsec，tTail(X＝1)为8.7μsec。接着，使用数学式1，计算出ΔtTail(X＝1)。其结果，ΔtTail(X＝1)为5.0μsec，长于作为判定是否合格的基准的判定值2.0μsec，因此作为控制复合寿命的单晶硅基板而被判定为不合格。并且，不将由与制作出不合格的单晶硅基板的单晶硅锭相同的单晶硅锭(晶锭2)制作的单晶硅基板用作控制复合寿命的单晶硅基板。
由此确认到，若为本发明的分选方法，则能够通过复合寿命的控制确实地控制拖尾衰减时间，对于使用粒子束照射与之后的恢复热处理控制复合寿命的功率器件，可确实地分选出能够通过复合寿命的控制确实地抑制拖尾电流的单晶硅基板。
另外，本发明不受上述实施方案限定。上述实施方案为例示，具有与本发明的权利要求书中记载的发明构思实质相同的构成、并发挥相同作用效果的技术方案均包含在本发明的技术范围内。
Claims (4)
1.一种单晶硅基板的分选方法，所述硅单晶基板为控制载流子的复合寿命的硅单晶基板，所述分选方法的特征在于，具有以下工序：
由单晶硅锭制作并准备作为所述单晶硅基板的候补的单晶硅基板的准备工序；
对所述准备的单晶硅基板照射粒子束的粒子束照射工序；
对所述粒子束照射工序后的所述单晶硅基板实施热处理的恢复热处理工序；
在所述恢复热处理工序后的所述单晶硅基板中注入过剩载流子，并测定过剩载流子衰减曲线的测定工序，所述过剩载流子衰减曲线为过剩载流子浓度相对于注入所述过剩载流子后的经过时间的衰减曲线；
在所述测定的过剩载流子衰减曲线中，求出所述过剩载流子浓度衰减至1/e的时间LT及所述过剩载流子浓度衰减至X％(1≤X≤10)的时间tTail(X)之后，使用下述公式1，计算出所述tTail(X)与所述过剩载流子浓度衰减至X％的理想衰减时间[-LT×ln(X/100)]的差ΔtTail(X)，并在该ΔtTail(X)的值为预先确定的判定值以下时，判定所述单晶硅基板合格的判定工序；
分选由与制作出通过所述判定而被判定为合格的单晶硅基板的所述单晶硅锭相同的单晶硅锭制作的单晶硅基板作为所述控制载流子的复合寿命的单晶硅基板的分选工序，
ΔtTail(X)＝tTail(X)-[-LT×ln(X/100)]···(1)。
2.根据权利要求1所述的单晶硅基板的分选方法，其特征在于，在所述测定工序中，使用微波光电导衰减法作为测定所述衰减曲线的方法。
3.根据权利要求1或2所述的单晶硅基板的分选方法，其特征在于，在所述判定工序中，在过剩载流子浓度衰减至注入时的所述过剩载流子浓度的X％(1≤X≤10)时的所述ΔtTail(X)的值为2μsec以下时，判定所述硅单晶基板合格。
4.一种单晶硅基板，其为控制载流子的复合寿命的单晶硅基板，其特征在于，
在对所述单晶硅基板实施粒子束照射与恢复热处理之后，注入过剩载流子，并测定了作为过剩载流子浓度相对于注入所述过剩载流子之后的经过时间的衰减曲线的过剩载流子衰减曲线时，
在所述过剩载流子衰减曲线中，求出所述过剩载流子浓度衰减至1/e的时间LT及所述过剩载流子浓度衰减至X％(1≤X≤10)的时间tTail(X)之后，使用下述公式1，计算出所述tTail(X)与所述过剩载流子浓度衰减至X％的理想衰减时间[-LT×ln(X/100)]的差ΔtTail(X)，此时该ΔtTail(X)的值为2μsec以下，
ΔtTail(X)＝tTail(X)-[-LT×ln(X/100)]···(1)。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018083848A JP6922826B2 (ja) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | シリコン単結晶基板の選別方法 |
| JP2018-083848 | 2018-04-25 | ||
| PCT/JP2019/010726 WO2019208013A1 (ja) | 2018-04-25 | 2019-03-15 | シリコン単結晶基板の選別方法及びシリコン単結晶基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112005353A true CN112005353A (zh) | 2020-11-27 |
Family
ID=68293551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201980027567.9A Pending CN112005353A (zh) | 2018-04-25 | 2019-03-15 | 单晶硅基板的分选方法及单晶硅基板 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3790040A4 (zh) |
| JP (1) | JP6922826B2 (zh) |
| CN (1) | CN112005353A (zh) |
| WO (1) | WO2019208013A1 (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05129402A (ja) * | 1991-10-31 | 1993-05-25 | Nec Corp | 半導体ウエーハのキヤリアのライフタイム測定方法 |
| JPH07240450A (ja) * | 1994-02-28 | 1995-09-12 | Nec Yamagata Ltd | 担体寿命測定方法 |
| CN1564315A (zh) * | 2004-03-23 | 2005-01-12 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 测量半导体过剩载流子迁移率和扩散长度的装置及方法 |
| US20110169520A1 (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-14 | Mks Instruments, Inc. | Apparatus for measuring minority carrier lifetime and method for using the same |
| JP2013197179A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Kobe Steel Ltd | 半導体評価方法、及び半導体評価装置 |
| JP2016127192A (ja) * | 2015-01-07 | 2016-07-11 | 信越半導体株式会社 | シリコン基板の選別方法及びシリコン基板 |
| JP2018014408A (ja) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 酸化物半導体の評価方法、半導体装置及びその作製方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2950025B2 (ja) | 1992-07-02 | 1999-09-20 | 株式会社デンソー | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ |
| JPH077060A (ja) * | 1993-06-18 | 1995-01-10 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の評価方法及び装置 |
| JPH1074959A (ja) | 1996-07-03 | 1998-03-17 | Toshiba Corp | 電力用半導体素子 |
| JP5561217B2 (ja) * | 2011-03-18 | 2014-07-30 | 信越半導体株式会社 | ライフタイム値の測定方法及びこれを用いたウエーハの選別方法 |
| JP2014056881A (ja) | 2012-09-11 | 2014-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| JP5798669B2 (ja) * | 2013-12-03 | 2015-10-21 | 株式会社神戸製鋼所 | 酸化物半導体薄膜の評価方法、及び酸化物半導体薄膜の品質管理方法、並びに上記評価方法に用いられる評価装置 |
-
2018
- 2018-04-25 JP JP2018083848A patent/JP6922826B2/ja active Active
-
2019
- 2019-03-15 EP EP19793867.3A patent/EP3790040A4/en active Pending
- 2019-03-15 WO PCT/JP2019/010726 patent/WO2019208013A1/ja unknown
- 2019-03-15 CN CN201980027567.9A patent/CN112005353A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05129402A (ja) * | 1991-10-31 | 1993-05-25 | Nec Corp | 半導体ウエーハのキヤリアのライフタイム測定方法 |
| JPH07240450A (ja) * | 1994-02-28 | 1995-09-12 | Nec Yamagata Ltd | 担体寿命測定方法 |
| CN1564315A (zh) * | 2004-03-23 | 2005-01-12 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 测量半导体过剩载流子迁移率和扩散长度的装置及方法 |
| US20110169520A1 (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-14 | Mks Instruments, Inc. | Apparatus for measuring minority carrier lifetime and method for using the same |
| JP2013197179A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Kobe Steel Ltd | 半導体評価方法、及び半導体評価装置 |
| JP2016127192A (ja) * | 2015-01-07 | 2016-07-11 | 信越半導体株式会社 | シリコン基板の選別方法及びシリコン基板 |
| JP2018014408A (ja) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 酸化物半導体の評価方法、半導体装置及びその作製方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 周春兰;王文静;: "晶体硅太阳能电池少子寿命测试方法", 中国测试技术, no. 06, pages 30 - 36 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6922826B2 (ja) | 2021-08-18 |
| EP3790040A4 (en) | 2021-08-18 |
| JP2019192773A (ja) | 2019-10-31 |
| EP3790040A1 (en) | 2021-03-10 |
| WO2019208013A1 (ja) | 2019-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6083412B2 (ja) | 再結合ライフタイムの制御方法及びシリコン基板の製造方法 | |
| Kawahara et al. | Analytical model for reduction of deep levels in SiC by thermal oxidation | |
| JP6292131B2 (ja) | シリコン基板の選別方法 | |
| Ranki et al. | Electrical deactivation by vacancy-impurity complexes in highly As-doped Si | |
| EP3808879B1 (en) | Method for controlling defect density in silicon single crystal substrate | |
| CN111386593B (zh) | 单晶硅基板的分选方法以及单晶硅基板 | |
| CN112005353A (zh) | 单晶硅基板的分选方法及单晶硅基板 | |
| JP6881292B2 (ja) | 再結合ライフタイムの制御方法 | |
| CN111033709B (zh) | 复合寿命的控制方法 | |
| JP2018095526A (ja) | シリコン結晶の炭素濃度測定方法 | |
| JP7334849B2 (ja) | シリコン単結晶基板中のドナー濃度の制御方法 | |
| JP7103314B2 (ja) | シリコン単結晶基板中の炭素濃度評価方法 | |
| CN116547788A (zh) | 半导体装置的制造方法以及半导体装置 | |
| JP6766786B2 (ja) | シリコン単結晶基板中の炭素濃度評価方法、及び半導体デバイスの製造方法 | |
| Harkonen et al. | p/sup+//n/sup-//n/sup+/cz-Si detectors processed on p-type boron-doped substrates with thermal donor induced space charge sign inversion | |
| JP2021163929A (ja) | シリコン単結晶基板中のドナー濃度の制御方法 | |
| JP2020092169A (ja) | シリコン単結晶基板中の窒素濃度評価方法 | |
| Knutsen | Investigation of zinc vacancies and their influence on N and Li related defect complexes in hydrothermal ZnO |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |