JP2002329692A - 半導体基板の表面不活性化方法及び半導体基板 - Google Patents
半導体基板の表面不活性化方法及び半導体基板Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコン基板等の半導体基板の表面を一層不
活性化し、基板表面でのキャリアの再結合を一層低減す
る。 【解決手段】 シリコン基板などの半導体基板の一部又
は全部を、キンヒドロンまたは準キンヒドロンを含む溶
液に浸すことにより表面を処理する。溶液は、有機溶媒
及び／又は水を溶媒として含む。有機溶媒は、たとえ
ば、エタノール又はメタノールなどのアルコール類、ジ
エチルエーテル、エーテル又はメーテル等のエーテル
類、ベンゼン類のいずれか又は複数を含むことができ
る。キンヒドロンは、溶液中でキノンとヒドロキノンと
に一部または全部が解離した状態であってもよいし、ま
た、溶液中でセミキノンに一部または全部が解離した状
態であってもよい。
活性化し、基板表面でのキャリアの再結合を一層低減す
る。 【解決手段】 シリコン基板などの半導体基板の一部又
は全部を、キンヒドロンまたは準キンヒドロンを含む溶
液に浸すことにより表面を処理する。溶液は、有機溶媒
及び／又は水を溶媒として含む。有機溶媒は、たとえ
ば、エタノール又はメタノールなどのアルコール類、ジ
エチルエーテル、エーテル又はメーテル等のエーテル
類、ベンゼン類のいずれか又は複数を含むことができ
る。キンヒドロンは、溶液中でキノンとヒドロキノンと
に一部または全部が解離した状態であってもよいし、ま
た、溶液中でセミキノンに一部または全部が解離した状
態であってもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の表面
不活性化方法及び半導体基板に係り、特に、単結晶シリ
コン基板および多結晶シリコン基板等の半導体基板の表
面不活性化方法及び半導体基板に関する。
不活性化方法及び半導体基板に係り、特に、単結晶シリ
コン基板および多結晶シリコン基板等の半導体基板の表
面不活性化方法及び半導体基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、集積回路の微細化にともないシ
リコン基板の特性評価はますます重要になってきてい
る。その特性評価基準のひとつとしてライフタイムがあ
る。ライフタイムとは、たとえば、シリコン基板等の半
導体基板の表面および内部で発生した過剰キャリア（電
子又は正孔）が、再結合により消滅し所定値まで減少す
るまでの時間をいう。半導体のキャリアに関するライフ
タイムには、再結合ライフタイム、発生ライフタイム等
がある。再結合ライフタイムとしては、たとえば、バル
ク再結合ライフタイム、一次モードライフタイム、１／
ｅライフタイム等が挙げられる。
リコン基板の特性評価はますます重要になってきてい
る。その特性評価基準のひとつとしてライフタイムがあ
る。ライフタイムとは、たとえば、シリコン基板等の半
導体基板の表面および内部で発生した過剰キャリア（電
子又は正孔）が、再結合により消滅し所定値まで減少す
るまでの時間をいう。半導体のキャリアに関するライフ
タイムには、再結合ライフタイム、発生ライフタイム等
がある。再結合ライフタイムとしては、たとえば、バル
ク再結合ライフタイム、一次モードライフタイム、１／
ｅライフタイム等が挙げられる。
【０００３】半導体基板の特性評価として、特に、シリ
コン基板のライフタイムの評価は、洗浄プロセスの管
理、高温熱処理後の基板の評価や生産設備からの基板の
汚染管理にとって、重要かつ不可欠になっている。たと
えば、太陽電池では、変換効率がライフタイムに大きく
影響されるので、ライフタイムの評価は非常に重要であ
る。シリコン基板のライフタイムは、主に、シリコン基
板自身のライフタイム（バルクライフタイム）と、表面
でのライフタイムの２つの成分を含む。このため、バル
クライフタイムを知るには、表面の影響を極力低減する
必要がある。また、シリコン基板を高い特性とするため
には、シリコン基板表面を不活性化することで基板表面
でのキャリアの再結合を低減すること（表面パッシベー
ション）が重要である。
コン基板のライフタイムの評価は、洗浄プロセスの管
理、高温熱処理後の基板の評価や生産設備からの基板の
汚染管理にとって、重要かつ不可欠になっている。たと
えば、太陽電池では、変換効率がライフタイムに大きく
影響されるので、ライフタイムの評価は非常に重要であ
る。シリコン基板のライフタイムは、主に、シリコン基
板自身のライフタイム（バルクライフタイム）と、表面
でのライフタイムの２つの成分を含む。このため、バル
クライフタイムを知るには、表面の影響を極力低減する
必要がある。また、シリコン基板を高い特性とするため
には、シリコン基板表面を不活性化することで基板表面
でのキャリアの再結合を低減すること（表面パッシベー
ション）が重要である。
【０００４】従来、基板表面の処理方法の一つとして、
ヨウ素をエタノールに溶解した溶液（ヨウ素／エタノー
ル溶液）を用いる方法があり、現在表面不活性化の最適
な方法として用いられている（T. S. Horanyi et al.,
Appl. Surf. Sci. 63(1993)306 参照）。
ヨウ素をエタノールに溶解した溶液（ヨウ素／エタノー
ル溶液）を用いる方法があり、現在表面不活性化の最適
な方法として用いられている（T. S. Horanyi et al.,
Appl. Surf. Sci. 63(1993)306 参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では、表面不活性化（表面パッシベーション）が十
分とはいえず、高特性の半導体基板を得ることが難し
く、また、バルクライフタイムを正確に求めることが困
難であった。このため、基板表面をより不活性化するこ
とができる溶液及び処理方法の開発が求められていた。
技術では、表面不活性化（表面パッシベーション）が十
分とはいえず、高特性の半導体基板を得ることが難し
く、また、バルクライフタイムを正確に求めることが困
難であった。このため、基板表面をより不活性化するこ
とができる溶液及び処理方法の開発が求められていた。
【０００６】本発明は、以上の点に鑑み、キンヒドロン
又は準キンヒドロンを含む溶液により半導体基板の表面
を不活性化処理することにより、従来のヨウ素／エタノ
ール溶液による方法よりも、一層、シリコン基板等の半
導体基板の表面を不活性化し、基板表面でのキャリアの
再結合を低減することを目的とする。また、本発明は、
より基板表面の影響を受けないバルクライフタイムの評
価を可能とすることを目的とする。
又は準キンヒドロンを含む溶液により半導体基板の表面
を不活性化処理することにより、従来のヨウ素／エタノ
ール溶液による方法よりも、一層、シリコン基板等の半
導体基板の表面を不活性化し、基板表面でのキャリアの
再結合を低減することを目的とする。また、本発明は、
より基板表面の影響を受けないバルクライフタイムの評
価を可能とすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の解決手段
によると、シリコン基板などの半導体基板の一部又は全
部を、キンヒドロンまたは準キンヒドロンを含む溶液に
浸すことにより表面を処理する表面不活性化方法が提供
される。また、上述のような記載の表面不活性化方法に
おいて、前記キンヒドロンまたは準キンヒドロンを含む
溶液のキンヒドロン濃度が０．００１mol/Lから０．１m
ol/Lの範囲にあること、さらに好ましくは、０．００５
mol/Lから０．０５mol/Lの範囲にあることを特徴とする
ことができる。
によると、シリコン基板などの半導体基板の一部又は全
部を、キンヒドロンまたは準キンヒドロンを含む溶液に
浸すことにより表面を処理する表面不活性化方法が提供
される。また、上述のような記載の表面不活性化方法に
おいて、前記キンヒドロンまたは準キンヒドロンを含む
溶液のキンヒドロン濃度が０．００１mol/Lから０．１m
ol/Lの範囲にあること、さらに好ましくは、０．００５
mol/Lから０．０５mol/Lの範囲にあることを特徴とする
ことができる。
【０００８】本発明の第２の解決手段によると、シリコ
ン基板などの半導体基板の一部又は全部を、キンヒドロ
ンまたは準キンヒドロンを含む溶液に浸すことにより表
面不活性化処理が施された半導体基板が提供される。
ン基板などの半導体基板の一部又は全部を、キンヒドロ
ンまたは準キンヒドロンを含む溶液に浸すことにより表
面不活性化処理が施された半導体基板が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
細に説明する。本実施の形態の表面不活性化方法では、
シリコン基板などの半導体基板の一部又は全部を、キン
ヒドロンまたは準キンヒドロンを含む溶液に浸すことに
より表面を処理する。半導体基板としては、シリコン基
板に限らず適宜の材質の基板を用いることができ、さら
にｐ型、ｎ型、ｐ−型、ｎ＋型等の適宜の型、適宜の厚
さ、単結晶又は多結晶、不純物濃度、結晶方位、比抵
抗、フローティングゾーン（ＦＺ）等の各種製法による
ものなどのあらゆるものを用いることができる。
細に説明する。本実施の形態の表面不活性化方法では、
シリコン基板などの半導体基板の一部又は全部を、キン
ヒドロンまたは準キンヒドロンを含む溶液に浸すことに
より表面を処理する。半導体基板としては、シリコン基
板に限らず適宜の材質の基板を用いることができ、さら
にｐ型、ｎ型、ｐ−型、ｎ＋型等の適宜の型、適宜の厚
さ、単結晶又は多結晶、不純物濃度、結晶方位、比抵
抗、フローティングゾーン（ＦＺ）等の各種製法による
ものなどのあらゆるものを用いることができる。
【００１０】ここで、溶液は、有機溶媒及び／又は水を
溶媒として含む。有機溶媒は、たとえば、エタノール又
はメタノールなどのアルコール類、ジエチルエーテル、
エーテル又はメーテル等のエーテル類、ベンゼン類のい
ずれか又は複数を含むことができる。また、キンヒドロ
ンは、溶液中でキノンとヒドロキノンとに一部または全
部が解離した状態であってもよいし、また、溶液中でセ
ミキノンに一部または全部が解離した状態であってもよ
い。
溶媒として含む。有機溶媒は、たとえば、エタノール又
はメタノールなどのアルコール類、ジエチルエーテル、
エーテル又はメーテル等のエーテル類、ベンゼン類のい
ずれか又は複数を含むことができる。また、キンヒドロ
ンは、溶液中でキノンとヒドロキノンとに一部または全
部が解離した状態であってもよいし、また、溶液中でセ
ミキノンに一部または全部が解離した状態であってもよ
い。
【００１１】つぎに、一例として、本実施の形態の表面
不活性化処理を適用した場合の、シリコン基板のライフ
タイム測定について説明する。測定に用いたシリコン基
板は、ｎ型およびｐ型で、結晶方位（１００）、フロー
ティングゾーン（ＦＺ）、比抵抗５〜８Ωｃｍである。
この例では、ライフタイム測定は、処理を行っていない
シリコン基板、ヨウ素／エタノール溶液で表面不活性化
を行ったシリコン基板、キンヒドロン／エタノール溶液
（この例では、０．０１mol/L）で表面不活性化を行っ
たシリコン基板について、それぞれ行った。
不活性化処理を適用した場合の、シリコン基板のライフ
タイム測定について説明する。測定に用いたシリコン基
板は、ｎ型およびｐ型で、結晶方位（１００）、フロー
ティングゾーン（ＦＺ）、比抵抗５〜８Ωｃｍである。
この例では、ライフタイム測定は、処理を行っていない
シリコン基板、ヨウ素／エタノール溶液で表面不活性化
を行ったシリコン基板、キンヒドロン／エタノール溶液
（この例では、０．０１mol/L）で表面不活性化を行っ
たシリコン基板について、それぞれ行った。
【００１２】表面不活性化によるライフタイム測定の手
順は下記のとおりである。まず、シリコン基板を透明な
袋又は容器に入れる。次に、その中にヨウ素／エタノー
ル溶液またはキンヒドロン／エタノール溶液を入れ、シ
リコン基板の表面がヨウ素／エタノール溶液またはキン
ヒドロン／エタノール溶液の膜で覆われるようにする。
その後に、溶液が漏れないようにその袋または容器をシ
ールし、これをライフタイム測定装置に装着してライフ
タイムを測定した。
順は下記のとおりである。まず、シリコン基板を透明な
袋又は容器に入れる。次に、その中にヨウ素／エタノー
ル溶液またはキンヒドロン／エタノール溶液を入れ、シ
リコン基板の表面がヨウ素／エタノール溶液またはキン
ヒドロン／エタノール溶液の膜で覆われるようにする。
その後に、溶液が漏れないようにその袋または容器をシ
ールし、これをライフタイム測定装置に装着してライフ
タイムを測定した。
【００１３】ここで、ライフタイムの測定原理を説明す
る。パルス光照射部により光パルスを発生し、基板に照
射すると、光パルスにより基板表面および内部に発生し
た過剰キャリアによって基板の導電率が増加し、過剰キ
ャリアが再結合によって消滅するに従い導電率は減少す
る。この変化を反射マイクロ波検出光導電減衰法等によ
りモニタすることで、反射マイクロ波のパワーの時間変
化を検出及び解析することで、再結合ライフタイムを求
めることができる。
る。パルス光照射部により光パルスを発生し、基板に照
射すると、光パルスにより基板表面および内部に発生し
た過剰キャリアによって基板の導電率が増加し、過剰キ
ャリアが再結合によって消滅するに従い導電率は減少す
る。この変化を反射マイクロ波検出光導電減衰法等によ
りモニタすることで、反射マイクロ波のパワーの時間変
化を検出及び解析することで、再結合ライフタイムを求
めることができる。
【００１４】図１に、シリコン基板のライフタイム測定
の結果の説明図を示す。図から、ヨウ素／エタノール溶
液およびキンヒドロン／エタノール溶液ともにシリコン
基板のみの試料に比べてライフタイムが大きくなってお
り、シリコン表面が不活性化されていることがわかる。
しかし、ｎ型、ｐ型のシリコン基板共、キンヒドロン／
エタノール溶液の方がより長いライフタイムが得られて
おり、キンヒドロン／エタノール溶液は、ヨウ素／エタ
ノール溶液よりも優れた表面不活性化効果があることが
示された。
の結果の説明図を示す。図から、ヨウ素／エタノール溶
液およびキンヒドロン／エタノール溶液ともにシリコン
基板のみの試料に比べてライフタイムが大きくなってお
り、シリコン表面が不活性化されていることがわかる。
しかし、ｎ型、ｐ型のシリコン基板共、キンヒドロン／
エタノール溶液の方がより長いライフタイムが得られて
おり、キンヒドロン／エタノール溶液は、ヨウ素／エタ
ノール溶液よりも優れた表面不活性化効果があることが
示された。
【００１５】図２に、キンヒドロン濃度に対するライフ
タイムを示す図である。この図は、キンヒドロンのエタ
ノール溶液によるシリコン基板表面の不活性化について
の、キンヒドロン濃度依存性を示す。測定に用いたシリ
コン基板は、ｐ型で、結晶方位（１００）、ＦＺ、比抵
抗８Ωｃｍ、厚さ４００μｍである。図示のように、表
面不活性化の効果は、キンヒドロン濃度によって異な
り、０．０１mol/L付近で最大となることがわかる。表
面不活性化のためには、この例では、実用上、キンヒド
ロンまたは準キンヒドロンを含む溶液のキンヒドロン濃
度が、０．００１mol/Lから０．１mol/Lの範囲にあるこ
と、さらに好ましくは、０．００５mol/Lから０．０５m
ol/Lの範囲にあることが望ましい。
タイムを示す図である。この図は、キンヒドロンのエタ
ノール溶液によるシリコン基板表面の不活性化について
の、キンヒドロン濃度依存性を示す。測定に用いたシリ
コン基板は、ｐ型で、結晶方位（１００）、ＦＺ、比抵
抗８Ωｃｍ、厚さ４００μｍである。図示のように、表
面不活性化の効果は、キンヒドロン濃度によって異な
り、０．０１mol/L付近で最大となることがわかる。表
面不活性化のためには、この例では、実用上、キンヒド
ロンまたは準キンヒドロンを含む溶液のキンヒドロン濃
度が、０．００１mol/Lから０．１mol/Lの範囲にあるこ
と、さらに好ましくは、０．００５mol/Lから０．０５m
ol/Lの範囲にあることが望ましい。
【００１６】
【発明の効果】本発明によると、以上のように、キンヒ
ドロン又は準キンヒドロンを含む溶液により半導体基板
の表面を不活性化処理することにより、従来のヨウ素／
エタノール溶液による方法よりも、一層、シリコン基板
等の半導体基板の表面を不活性化し、基板表面でのキャ
リアの再結合を低減することができる。また、本発明に
よると、より基板表面の影響を受けないバルクライフタ
イムの評価を可能とすることができる。
ドロン又は準キンヒドロンを含む溶液により半導体基板
の表面を不活性化処理することにより、従来のヨウ素／
エタノール溶液による方法よりも、一層、シリコン基板
等の半導体基板の表面を不活性化し、基板表面でのキャ
リアの再結合を低減することができる。また、本発明に
よると、より基板表面の影響を受けないバルクライフタ
イムの評価を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリコン基板のライフタイム測定の結果の説明
図。
図。
【図２】キンヒドロン濃度に対するライフタイムを示す
図。
図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下川 隆一 茨城県つくば市梅園１−１−１ 独立行政 法人産業技術総合研究所 つくばセンター 内 Ｆターム(参考） 5F051 AA02 AA03 CB03 GA11
Claims (11)
- 【請求項１】シリコン基板などの半導体基板の一部又は
全部を、キンヒドロンまたは準キンヒドロンを含む溶液
に浸すことにより表面を処理する表面不活性化方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の表面不活性化方法におい
て、前記キンヒドロンまたは準キンヒドロンを含む溶液
のキンヒドロン濃度または準キンヒドロン濃度が、０．
００５mol/Lから０．０５mol/Lの範囲にあることを特徴
とする表面不活性化方法。 - 【請求項３】請求項１又は２に記載の表面不活性化方法
において、 前記溶液は、有機溶媒及び／又は水を含むことを特徴と
する表面不活性化方法。 - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の表面不
活性化方法において、 前記有機溶媒は、エタノール又はメタノールなどのアル
コール類、ジエチルエーテル、エーテル又はメーテル等
のエーテル類、ベンゼン類のいずれか又は複数を含むこ
とを特徴とする表面不活性化方法。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の表面不
活性化方法において、 前記キンヒドロンは、溶液中でキノンとヒドロキノンと
に一部または全部が解離した状態であることを特徴とす
る表面不活性化方法。 - 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の表面不
活性化方法において、 前記キンヒドロンは、溶液中でセミキノンに一部または
全部が解離した状態であることを特徴とする表面不活性
化方法。 - 【請求項７】シリコン基板などの半導体基板の一部又は
全部を、キンヒドロンまたは準キンヒドロンを含む溶液
に浸すことにより表面不活性化処理が施された半導体基
板。 - 【請求項８】請求項７に記載の半導体基板において、表
面処理に使用される前記キンヒドロンまたは準キンヒド
ロンを含む溶液のキンヒドロン濃度または準キンヒドロ
ン濃度が、０．００５mol/Lから０．０５mol/Lの範囲に
あることを特徴とする半導体基板。 - 【請求項９】請求項７又は８に記載の半導体基板におい
て、 表面処理に使用される前記溶液は、有機溶媒及び／又は
水を含むことを特徴とする半導体基板。 - 【請求項１０】請求項７乃至９のいずれかに記載の半導
体基板において、 表面処理に使用される前記キンヒドロンは、溶液中でキ
ノンとヒドロキノンとに一部または全部が解離した状態
であることを特徴とする半導体基板。 - 【請求項１１】請求項７乃至１０のいずれかに記載の半
導体基板において、 表面処理に使用される前記キンヒドロンは、溶液中でセ
ミキノンに一部または全部が解離した状態であることを
特徴とする半導体基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001134113A JP3496058B2 (ja) | 2001-05-01 | 2001-05-01 | 半導体基板の表面不活性化方法及び半導体基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001134113A JP3496058B2 (ja) | 2001-05-01 | 2001-05-01 | 半導体基板の表面不活性化方法及び半導体基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002329692A true JP2002329692A (ja) | 2002-11-15 |
| JP3496058B2 JP3496058B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=18981859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001134113A Expired - Lifetime JP3496058B2 (ja) | 2001-05-01 | 2001-05-01 | 半導体基板の表面不活性化方法及び半導体基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3496058B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005123583A1 (ja) * | 2004-06-22 | 2005-12-29 | Shin-Etsu Film Co., Ltd. | 多結晶シリコンの製造方法およびその製造方法によって製造される太陽電池用多結晶シリコン |
| JP2013229466A (ja) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 太陽電池セル及びその製造方法 |
| JP2014157889A (ja) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン基板の再結合ライフタイム測定方法 |
| JP2016046468A (ja) * | 2014-08-26 | 2016-04-04 | 信越半導体株式会社 | シリコン基板の再結合ライフタイム測定の前処理方法、シリコン基板の再結合ライフタイム測定方法、及びシリコン基板のパッシベーション処理方法 |
-
2001
- 2001-05-01 JP JP2001134113A patent/JP3496058B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005123583A1 (ja) * | 2004-06-22 | 2005-12-29 | Shin-Etsu Film Co., Ltd. | 多結晶シリコンの製造方法およびその製造方法によって製造される太陽電池用多結晶シリコン |
| JP2013229466A (ja) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 太陽電池セル及びその製造方法 |
| JP2014157889A (ja) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン基板の再結合ライフタイム測定方法 |
| KR20150117249A (ko) | 2013-02-15 | 2015-10-19 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 실리콘 기판의 재결합 라이프타임 측정 방법 |
| US9530702B2 (en) | 2013-02-15 | 2016-12-27 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for measuring recombination lifetime of silicon substrate |
| JP2016046468A (ja) * | 2014-08-26 | 2016-04-04 | 信越半導体株式会社 | シリコン基板の再結合ライフタイム測定の前処理方法、シリコン基板の再結合ライフタイム測定方法、及びシリコン基板のパッシベーション処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3496058B2 (ja) | 2004-02-09 |
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