JP2018142580A

JP2018142580A - 炭素濃度測定方法

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Publication number: JP2018142580A
Application number: JP2017034899A
Authority: JP
Inventors: 木村　明浩; Akihiro Kimura; 明浩木村
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2037-02-27
Also published as: JP6617736B2

Abstract

【課題】ドーパント濃度によるピーク（ＦＥ線等）強度への影響を除いて炭素濃度を測定することが可能であり、従来よりも正確な炭素濃度測定が可能である炭素濃度測定方法を提供する。【解決手段】ＰＬ（フォトルミネッセンス）法により測定した測定値から、測定用半導体試料の炭素濃度を求める炭素濃度測定方法であって、予め、抵抗制御用のドーパント濃度が異なる複数の半導体標準サンプルを用いて、ＰＬ法による測定値と炭素濃度との関係を示す検量線を前記ドーパント濃度別に複数作成して用意し、該用意した複数の検量線の中から、前記測定用半導体試料のドーパント濃度に応じて最適な検量線を選択し、該選択した検量線を用いて、前記測定用半導体試料のＰＬ法による測定値から、前記測定用半導体試料中の炭素濃度を測定することを特徴とする炭素濃度測定方法。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体試料、特にはシリコンウェーハ中の炭素濃度を測定する方法に関する。

ＣＩＳ（ＣＭＯＳイメージセンサー）やパワーデバイス用基板として用いられる半導体ウェーハでは高ライフタイム化の要求があり、ライフタイム低下を避けるために低炭素化が求められており、低炭素濃度を正確に測定することは非常に重要である。従来よりＦＴ−ＩＲ法（フーリエ変換赤外分光法）で炭素濃度を測定することは可能だが、昨今の要求レベルに比べると感度が悪い。それに比べ低温ＰＬ（フォトルミネッセンス）法は高感度である。

ＰＬ法とは、バンドギャップよりも大きいエネルギーの光を励起源に用いて、励起光をシリコンウェーハに照射すると励起された電子正孔対が形成される。これらが準安定状態を経由して再結合する際の発光（ルミネッセンス）を検出し、半導体ウェーハに存在する欠陥および不純物を評価・定量する方法である。

シリコン単結晶に電子線を照射し、その単結晶中に生成された炭素・酸素複合欠陥に起因したフォトルミネッセンスのピーク強度からシリコン単結晶中の炭素不純物濃度を測定する方法が特許文献１に開示され、また、そのようなフォトルミネッセンスのピーク強度はシリコン単結晶中の炭素濃度と酸素濃度の両方に依存することが特許文献２に開示されている。

特許文献１の測定方法は、シリコン単結晶中の炭素濃度と上記ＰＬ法によるスペクトルにおける格子間炭素・置換型炭素複合欠陥起因のピーク（Ｇ線）強度のシリコンピーク（特許文献１ではＴＯ線と表記、以下、自由励起子発光（ＦＥ：ＦｒｅｅＥｘｃｉｔｏｎ）線と表記する）強度に対する比（強度比）とを、炭素濃度が異なる複数のシリコン単結晶毎に取得し、炭素濃度と強度比の相関関係を予め導出する。次いで、その相関関係と炭素濃度が未知のシリコン単結晶（測定用シリコン単結晶）から取得した上記ピークの強度比から測定用シリコン単結晶中の炭素濃度を測定する方法である。しかし、ここではシリコン単結晶中の酸素濃度を考慮しておらず、あくまで酸素濃度が同一のシリコン単結晶でしか炭素濃度を測定できない（特許文献２）。

そこで特許文献３には、シリコン単結晶中の炭素濃度と酸素濃度の比（［Ｃｓ］／［Ｏｉ］）と、電子線照射後のＧ線と格子間炭素・格子間酸素複合欠陥起因のピーク（Ｃ線）のピーク強度比（Ｇ／Ｃ）の相関を求めておき、測定用シリコン単結晶の酸素濃度、ピーク強度比の結果から相関関係に基づき未知の炭素濃度を求める炭素濃度評価方法が開示されている。

特開２０１３−１５２９７７特開平４−３４４４４３特開２０１５−１０１５２９

上述したように、ＰＬ法による炭素濃度測定では、炭素と酸素の複合欠陥によるピークを用いるため、酸素濃度に対する補正は数多く研究されてきた。しかしながら、ＰＬ法による炭素濃度測定において、シリコン単結晶中に含まれる抵抗制御用のドーパントの影響は考慮されておらず、炭素濃度測定の正確性は満足するものではなかった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ＰＬ法による炭素濃度測定において、ドーパント濃度によるピーク（ＦＥ線等）強度への影響を除いて炭素濃度を測定することができ、従来よりも正確な炭素濃度測定が可能である炭素濃度測定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ＰＬ（フォトルミネッセンス）法により測定した測定値から、測定用半導体試料の炭素濃度を求める炭素濃度測定方法であって、予め、抵抗制御用のドーパント濃度が異なる複数の半導体標準サンプルを用いて、ＰＬ法による測定値と炭素濃度との関係を示す検量線を前記ドーパント濃度別に複数作成して用意し、該用意した複数の検量線の中から、前記測定用半導体試料のドーパント濃度に応じて最適な検量線を選択し、該選択した検量線を用いて、前記測定用半導体試料のＰＬ法による測定値から、前記測定用半導体試料中の炭素濃度を測定することを特徴とする炭素濃度測定方法を提供する。

このような炭素濃度測定方法であれば、抵抗制御用のドーパント濃度によるピーク（ＦＥ線等）強度への影響を除いて炭素濃度を測定することが可能であり、従来よりも正確な炭素濃度測定が可能である。

また、前記測定用半導体試料を、シリコン単結晶とすることが好ましい。

本発明の炭素濃度測定方法は、シリコン単結晶中の炭素濃度を測定するのに特に有効である。

また、前記測定用半導体試料中の前記ドーパント濃度を、５×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることが好ましい。

このようなドーパント濃度の測定用半導体試料であれば、より正確に炭素濃度を測定することができるために好ましい。

前記検量線を、更に、ドーパント種別に用意することが好ましい。

このように、ドーパント種別に検量線を用意することで、より正確に炭素濃度を測定することができる。

また、前記半導体標準サンプルの炭素濃度をＰＬ法以外の測定手法によって測定し、該測定された炭素濃度を参照して、前記ＰＬ法による測定値と炭素濃度との関係を示す検量線を作成することが好ましい。

またこの場合、前記検量線における、前記ＰＬ法以外の測定手法によって測定する炭素濃度領域を１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上とすることができる。

ＰＬ法では高感度に炭素を検出できるため、ＰＬ法以外の測定手法よりも低炭素濃度の測定が可能となる。そこで、従来手法（ＰＬ法以外の測定手法）で定量できる高炭素濃度領域（例えば、１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上の領域）において、従来手法により定量された炭素濃度とＰＬ測定値で検量線を作成すれば、信頼性の高い検量線を作成することができる。

またこの場合、前記検量線として、前記ＰＬ法以外の測定手法によって測定された炭素濃度を参照して作成した検量線を外挿したものを用意することが好ましい。

ＰＬ法以外の測定手法によって測定された炭素濃度を参照して作成した検量線を外挿した検量線を用いることによって、例えば、１×１０^１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度といった低炭素濃度の定量が可能となる。

また、前記測定用半導体試料中の炭素濃度が１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上と測定された場合に、該測定された炭素濃度が、ＰＬ法以外の測定手法により測定した炭素濃度と一致しているかどうかを検証し、一致していない場合には前記検量線を補正することが好ましい。

このように検量線を補正することで、より信頼性の高い検量線を得て、より正確な測定ができる。

本発明の炭素濃度測定方法であれば、抵抗制御用のドーパント濃度によるピーク（ＦＥ線等）強度への影響を除いて、ＰＬ法により炭素濃度を測定することが可能であり、より正確に炭素濃度を測定することが可能であり、また、炭素濃度が低い場合でも正確に炭素濃度を測定することができる。

ＦＴ−ＩＲ法により測定した炭素濃度とＰＬ法による測定値（Ｇ／ＦＥ）の相関関係を示した検量線である。ドーパント濃度が１×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３（図２（ａ））、１×１０^１４（図２（ｂ））、および１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３（図２（ｃ））の場合のＰＬスペクトル測定結果である。

本発明者は、炭素濃度が等しく、抵抗制御用のドーパント濃度が異なるシリコンウェーハサンプルをＰＬ法により炭素濃度測定したところ、測定された炭素濃度結果が異なることを発見した。そして、上述したように、ＰＬ法では励起された電子正孔対が準安定状態を経由して再結合する際の発光を検出するため、ドーパント準位に対する補正も必要であることを知見した。

即ち、ドーパント濃度が高いとドーパント準位を経由して再結合する電子正孔対が多くなり、相対的にＦＥ線やＧ線を経由する電子正孔対は少なくなる。逆にドーパント濃度が低いとドーパント準位を経由して再結合する電子正孔対が少なくなり、相対的にＦＥ線やＧ線を経由する電子正孔対は多くなる。特に、特許文献１に記載されているように、ＰＬ法によるシリコン単結晶ウェーハの炭素濃度測定では、ＦＥ線でピーク強度を規格化することが行われているが、ＦＥ線強度がドーパント濃度に依存することはこれまで考慮されてこなかった。

本発明者は鋭意検討を重ね、炭素濃度の検量線をドーパント濃度別に複数用意すれば、ドーパント濃度によるピーク（ＦＥ線等）強度への影響を除くことができることを見出し、本発明に到達した。

本発明は、ＰＬ（フォトルミネッセンス）法により測定した測定値から、測定用半導体試料の炭素濃度を求める炭素濃度測定方法であって、予め、抵抗制御用のドーパント濃度が異なる複数の半導体標準サンプルを用いて、ＰＬ法による測定値と炭素濃度との関係を示す検量線を前記ドーパント濃度別に複数作成して用意し、該用意した複数の検量線の中から、前記測定用半導体試料のドーパント濃度に応じて最適な検量線を選択し、該選択した検量線を用いて、前記測定用半導体試料のＰＬ法による測定値から、前記測定用半導体試料中の炭素濃度を測定することを特徴とする炭素濃度測定方法である。

以下、本発明の炭素濃度測定方法について詳述する。

まず、抵抗制御用のドーパントの濃度が異なる複数の半導体標準サンプルを用意する。本発明において炭素濃度を求める測定用半導体試料がシリコン単結晶である場合、抵抗制御用のドーパント（Ｎ型の場合はリン、ヒ素、アンチモン等、Ｐ型の場合はボロン、ガリウム等）の濃度が異なる複数のシリコン単結晶からなる標準サンプルを用意する。

次いで、半導体標準サンプルを用いて、ＰＬ法による測定値と炭素濃度との関係を示す検量線をドーパント濃度別に複数作成する。この際、半導体標準サンプルの炭素濃度をＰＬ法以外の測定手法によって測定し、該測定された炭素濃度を参照して、ＰＬ法による測定値と炭素濃度との関係を示す検量線を作成することが好ましい。また、ドーパント準位はドーパント種で決まるので、ドーパント種別に検量線を用意することが好ましい。

具体的に、半導体標準サンプルのＰＬ法以外による炭素濃度測定方法としては、例えば、公知のＦＴ−ＩＲ法やＳＩＭＳ法（二次イオン質量分析法）が挙げられる。ＰＬ法以外の測定手法（特に、ＦＴ−ＩＩＲ法）によって測定する炭素濃度領域は、１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上とすることができ、上限については、シリコン単結晶が有転位化しない５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３とすれば良い。

ＰＬ法以外による炭素濃度測定方法で炭素濃度を測定した後、半導体標準サンプルについて「ＰＬ法による測定値」を求める。ＰＬ測定は、従来の方法に倣えば良い。例えば、測定用半導体試料がシリコン単結晶である場合、シリコン単結晶からなる半導体標準サンプルに電子線を照射して置換位置の炭素原子（Ｃｓ）を格子間位置（Ｃｉ）に置換し、炭素・酸素関連複合欠陥を生成させる。これを液体Ｈｅで冷却しながらこれらの欠陥に起因するＧ線（Ｃｉ−Ｃｓ）やＣ線（Ｃｉ−Ｏｉ）等のルミネッセンスが検出されたスペクトルを測定（ＰＬ測定）し、シリコン由来のルミネッセンスであるＦＥ線も含めてそれぞれのピーク強度を得て、これらのピーク強度から「ＰＬ法による測定値」を求めることができる。

ＰＬ法による測定値としては、Ｇ線強度、Ｃ線強度や、ＦＥ線強度で規格化されたＧ／ＦＥやＣ／ＦＥ、更には抵抗制御用のドーパント濃度で規格化されたＧ／Ｂ（ボロン強度）、Ｃ／Ｂ、Ｇ／Ｐ（リン強度）、Ｃ／Ｐなどを用いることができる。

本発明は、このような検量線を、抵抗制御用のドーパント濃度別に複数作成して用意することを特徴とする。このようにドーパント濃度別に検量線を複数用意することで、ドーパント濃度によるピーク（ＦＥ線等）強度への影響を除いてより正確な炭素濃度を測定することが可能となる。

尚、抵抗制御用のドーパント濃度がＰＬ法によるピーク強度に影響することは、以下のように確認した。直径２００ｍｍ、［Ｏｉ］＝５ｐｐｍａ−ＪＥＩＴＡ、ドーパント種をボロンとし、ドーパント濃度だけを変えてシリコン単結晶（結晶Ａ、結晶Ｂ、結晶Ｃ）を３本製造し、肩部から２０ｃｍ、６０ｃｍ、１００ｃｍの位置からサンプルを切り出した。肩部から２０ｃｍの位置における結晶Ａのドーパント濃度は１．０×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、結晶Ｂは１．０×１０^１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、結晶Ｃは１．０×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３とした。

ＰＬ法では高感度に炭素を検出できるため、ＰＬ法以外の測定手法よりも低炭素濃度の測定が可能だが、ＰＬ法の測定結果の信頼性をＦＴ−ＩＲ法で確認するため、敢えてＦＴ−ＩＲ法で検出できる高炭素濃度となるように結晶を製造した。

ＦＴ−ＩＲ法による炭素濃度測定はＪＥＩＴＡで規格化されており（ＪＥＩＴＡＥＭ−３５０３）、その検出下限は２×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。最近の学会では、１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３を測定できたとの報告もある（第７６回応用物理学会秋季学術講演会、１３ｐ−１Ｅ−１、２０１５年）。

まず初めに、電子線を照射しない状態で各サンプルの炭素濃度をＦＴ−ＩＲ法にて測定した。次に、電子線を２ＭｅＶで４００ｋＧｙ照射した後、ＰＬ測定を行い、Ｇ線強度／ＦＥ線強度の強度比を求めた。ＦＴ−ＩＲ法による炭素濃度測定結果とＰＬ法による測定値（Ｇ／ＦＥ）を表１に示す。

結晶Ａ、Ｂ、Ｃで、同じ直胴位置ではＦＴ−ＩＲ法による炭素濃度はほぼ同じであった。また、ＰＬ法による測定値（Ｇ線強度／ＦＥ線強度の強度比）を求めたところ、図１に示すように、結晶Ａ、Ｂ、ＣのそれぞれにおいてはＧ線強度／ＦＥ線強度と炭素濃度の間には良い正の相関が認められ、検量線を作成することができた（図１）。ただし、結晶Ａ、Ｂ、Ｃの間では、同じ直胴位置でもＧ線強度／ＦＥ線強度が異なっていた。

これは、結晶Ａ、Ｂ、Ｃのいずれか１つの結晶から切り出されたサンプルを標準サンプルとし、これから得られたＧ線強度／ＦＥ線強度の強度比と炭素濃度の検量線を用いて、他の結晶から切り出されたサンプルの炭素濃度を求めた場合、結晶Ａ、Ｂ、Ｃの実際の炭素濃度が同じであっても違った炭素濃度値になってしまい、正確な炭素濃度を求めることができないことを意味しており、ドーパント濃度が違っても正確な炭素濃度を求めるためには、ドーパント濃度別に検量線が必要になることを意味している。

ドーパント濃度別に用意する検量線の数は、多ければ多いほど好ましいが、図１によれば、少なくとも「べき乗」あたりに１つ（即ち、１２乗台で１つ、１３乗台で１つ、１４乗台で１つ）用意すれば良い。また、ドーパント濃度が低いほど炭素濃度への影響が大きいので、例えば１２乗台なら１×１０^１２〜５×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３で１つ、５×１０^１２〜１０×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３で１つの検量線を用意しても良い。

このように、従来手法（ここではＦＴ−ＩＲ法）によって測定した炭素濃度と、ＰＬ法による測定値（Ｇ／ＦＥ）で検量線を作成すれば、信頼性の高い検量線を得ることが出来る。

そして、従来手法で定量できない低濃度領域については、ここで得られた検量線を外挿した検量線を用意することで定量が可能となる。具体的には、Ｓ／Ｎ比の良いＰＬピークからＧ／ＦＥを求め、これを外挿した検量線に当てはめると、１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３よりも低炭素濃度、例えば、１×１０^１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度といった低炭素濃度の定量が可能である。

次いで、上述のようにして用意した複数の検量線の中から、測定用半導体試料のドーパント濃度に応じて最適な検量線を選択する。測定用半導体試料のドーパント濃度に一番近いドーパント濃度の検量線を選択するのが好ましい。

次いで、選択した検量線を用いて、炭素濃度が未知である測定用半導体試料について、上記半導体標準サンプルのＰＬ測定と同様にＰＬ測定を行い、Ｇ線やＦＥ線等のピーク強度を得て、これらのピーク強度から炭素濃度測定に必要なＰＬ法による測定値（Ｇ／ＦＥ等）を求める。

このように求めたＰＬ法による測定値から、測定用半導体試料中の炭素濃度を測定する。即ち、上記で選択した検量線に基づき、ＰＬ法による測定値から炭素濃度を得ることができる。

尚、測定された測定用半導体試料中の炭素濃度が１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上と高炭素濃度である場合、該測定された炭素濃度が、ＰＬ法以外の測定手法により測定した炭素濃度と一致しているかどうかを検証することで、検量線の信頼性を検証することができる。一致していない場合には検量線を補正することにより、より一層信頼性の高い検量線を得ることができる。

ここで、ドーパント濃度のＦＥ線への影響を確認するため、直径２００ｍｍ、［Ｏｉ］＝５ｐｐｍａ−ＪＥＩＴＡ、［Ｃｓ］＝３×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、ドーパント種がボロンであり、ドーパント濃度だけが異なるシリコン単結晶からなるサンプルを３水準用意し、電子線照射後に低温ＰＬ法による測定を行った。この時のドーパント濃度は１×１０^１２、１×１０^１４、および１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であり、それぞれのフォトルミネッセンススペクトルを図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。

図２（ｃ）のドーパント濃度が１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の場合では、ＦＥ線のピークが微弱であり、また、隣のＢ_ＴＯ（λ＝１１３４．７ｎｍ、不図示）の左側の裾に乗っている。一方で、ドーパント濃度が１×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３（図２（ａ））および１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３（図２（ｂ））では明瞭なＦＥ線が検出されているため、ベースラインを正確に引くことができ、ＦＥ線強度をより正確に求めることができ、Ｇ／ＦＥ（強度比）の信頼性が向上する。従って、測定用半導体試料のドーパント濃度を５×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすれば、ＦＥピークがＴＯフォノン放出を伴うボロンやリン等の発光ピーク（Ｂ_ＴＯ、Ｐ_ＴＯ等）の裾に乗ってしまう恐れがなく、ＦＥ線の正しいピーク強度を得ることができる。従って、より正確に炭素濃度を測定することができるために好ましい。

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜３）
上記結晶Ａ、Ｂ、Ｃから図１の３つの検量線を得た。次に、直径２００ｍｍ、［Ｏｉ］＝５ｐｐｍａ−ＪＥＩＴＡ、ドーパント種をボロンとし、肩部から２０ｃｍの位置におけるドーパント濃度が２．０×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３（結晶Ｄ）、９．０×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３（結晶Ｅ）、３．０×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３（結晶Ｆ）の３水準の結晶を用意した。ＰＬ法では低炭素濃度の測定が可能であるが、ＰＬ法の測定結果の信頼性をＦＴ−ＩＲ法で確認するため、ここでも敢えてＦＴ−ＩＲ法で検出できる高炭素濃度となるように結晶を製造した。それぞれの結晶尾部から測定用半導体試料を切り出し（測定用試料ｄ、ｅ、ｆ）、測定用半導体試料の一部に電子線を２ＭｅＶで４００ｋＧｙ照射した後、ＰＬ測定を行った。

その結果、Ｇ線強度／ＦＥ線強度の強度比は、結晶Ｄから切り出した測定用試料ｄでは０．６９、結晶Ｅから切り出した測定用試料ｅでは０．５１、結晶Ｆから切り出した測定用試料ｆでは０．４２と求められた。そして、それぞれのドーパント濃度に応じ、測定用試料ｄでは結晶Ａの検量線を、測定用試料ｅでは結晶Ｂの検量線を、測定用試料ｆでは結晶Ｃの検量線を適用して炭素濃度を求めたところ、それぞれの測定用半導体試料の炭素濃度は、測定用試料ｄは３．４×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、測定用試料ｅは３．５×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、測定用試料ｆは３．５×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の値が得られた（実施例１〜３）。

一方、結晶尾部から切り出したサンプルの残りをそのままＦＴ−ＩＲで測定し、炭素濃度を求めた。その結果、結晶Ｄでは３．２×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、結晶Ｅでは３．７×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、結晶Ｆでは３．６×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３となり、ＰＬ法で求めた炭素濃度と良く一致した。

（実施例４）
次に、直径２００ｍｍ、［Ｏｉ］＝５ｐｐｍａ−ＪＥＩＴＡ、ドーパント種をボロンとし、ドーパント濃度が１．５×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３（結晶Ｇ）の結晶を用意した。この際、低炭素濃度となるように結晶を製造した。結晶尾部から測定用試料ｇを切り出し、測定用試料の一部に電子線を２ＭｅＶで４００ｋＧｙ照射した後、ＰＬ測定を行った。

その結果、Ｇ／ＦＥは０．１０であった。ドーパント濃度に合わせて結晶Ｃの検量線を用い、これを低濃度側に外挿した検量線に基づいて炭素濃度を求めたところ、測定用試料ｇの炭素濃度は１．５×１０^１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３と求められた。また、結晶Ｇの結晶尾部から切り出した残りのサンプルをそのままＦＴ−ＩＲ測定したところ、検出下限値以下で定量できなかった。

（比較例１、２）
上記結晶Ｂ（ドーパント濃度１．０×１０^１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）の検量線のみを作成して用意し、実施例で求めた測定用試料ｄ、ｆのＰＬ測定値（Ｇ線強度／ＦＥ線強度）を、結晶Ｂの検量線に適用し、炭素濃度を求めた。結晶Ｂの検量線から外れる部分は検量線を外挿した。その結果、測定用試料ｄでは５．５×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３、測定用試料ｆでは２．６×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３となり、実施例で求めた値やＦＴ−ＩＲで求めた値から大きく異なってしまった。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims

ＰＬ（フォトルミネッセンス）法により測定した測定値から、測定用半導体試料の炭素濃度を求める炭素濃度測定方法であって、
予め、抵抗制御用のドーパント濃度が異なる複数の半導体標準サンプルを用いて、ＰＬ法による測定値と炭素濃度との関係を示す検量線を前記ドーパント濃度別に複数作成して用意し、
該用意した複数の検量線の中から、前記測定用半導体試料のドーパント濃度に応じて最適な検量線を選択し、
該選択した検量線を用いて、前記測定用半導体試料のＰＬ法による測定値から、前記測定用半導体試料中の炭素濃度を測定することを特徴とする炭素濃度測定方法。
前記測定用半導体試料を、シリコン単結晶とすることを特徴とする請求項１に記載の炭素濃度測定方法。
前記測定用半導体試料中の前記ドーパント濃度を、５×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の炭素濃度測定方法。
前記検量線を、更に、ドーパント種別に用意することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の炭素濃度測定方法。
前記半導体標準サンプルの炭素濃度をＰＬ法以外の測定手法によって測定し、該測定された炭素濃度を参照して、前記ＰＬ法による測定値と炭素濃度との関係を示す検量線を作成することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の炭素濃度測定方法。
前記検量線における、前記ＰＬ法以外の測定手法によって測定する炭素濃度領域を１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上とすることを特徴とする請求項５に記載の炭素濃度測定方法。
前記検量線として、前記ＰＬ法以外の測定手法によって測定された炭素濃度を参照して作成した検量線を外挿したものを用意することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の炭素濃度測定方法。
前記測定用半導体試料中の炭素濃度が１×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上と測定された場合に、該測定された炭素濃度が、ＰＬ法以外の測定手法により測定した炭素濃度と一致しているかどうかを検証し、一致していない場合には前記検量線を補正することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の炭素濃度測定方法。