[发明专利]硅试样的碳浓度测定方法、硅单晶锭的制造方法、硅单晶锭和硅晶片

说明书

本发明提供一种硅试样的碳浓度测定方法，其包括以下步骤：向作为测定对象的硅试样中引入氢原子；对引入了所述氢原子的作为测定对象的硅试样进行利用评价方法的评价，所述评价方法在不进行电子束辐射处理的情况下评价硅的带隙中的陷阱能级；以及在通过所述评价而得到的评价结果中，基于选自由Ec‑0.10eV、Ec‑0.13eV和Ec‑0.15eV构成的组中的至少一个陷阱能级的评价结果，求出作为所述测定对象的硅试样的碳浓度，所述求出的碳浓度小于1.0E+16atoms/cmsupgt;3/supgt;。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年4月11日提出申请的日本特愿2016-078579号的优先权，将其全部记载内容作为公开内容引用到本申请中。

技术领域

本发明涉及硅试样的碳浓度测定方法、硅单晶锭的制造方法、硅单晶锭和硅晶片。

背景技术

对于用作半导体基板的硅晶片始终要求减少会引起器件特性降低的杂质污染。近年来，碳作为硅晶片中所含的杂质受到关注，人们正在研究减少硅晶片的碳污染。为了减少碳污染，期望对硅试样的碳浓度进行测定，并基于测定结果对切出硅晶片的硅单晶锭的制造条件进行管理，以减少在制造工序中混入的碳。

以往，作为硅试样中的碳浓度的测定方法，通常为利用FT-IR(傅里叶变换红外频谱法)的方法。此外，还提出了利用SIMS(二次离子质谱法)、光致发光或阴极发光的方法(例如参照日本特开2013-152977号公报、日本特开2015-101529号公报和日本特开2015-222801号公报)。将这些公报的全部记载内容作为公开内容引用到本申请中。

FT-IR的检出下限通常为10¹⁵atoms/cm³。在硅试样中的碳浓度较高的情况下，利用FT-IR的方法(FT-IR法)是有效的方法，但是在高精度地测定碳污染水平低的硅试样的碳浓度、具体而言低于1E+16atoms/cm³、即10¹⁵atoms/cm³或更低浓度的碳浓度时灵敏度不足。另外，1E+16atoms/cm³以下的碳浓度利用FT-IR法测定本身是困难的。但是，由于近年来要求碳浓度更进一步减少的碳污染少的硅晶片，因此期望能够以高于FT-IR法的灵敏度对硅试样中的微量碳进行定量。

与此相对，与FT-IR相比利用SIMS能够进行灵敏度更高的分析。因此，如果使用利用SIMS的方法(SIMS法)，则与FT-IR法相比能够测定更低浓度的碳浓度。为了进行微量碳定量，期望至少能够以与SIMS法同等或者高于SIMS法的高灵敏度对硅试样中的碳进行定量。

另一方面，上述公报中所记载的利用光致发光或阴极发光的方法(发光法)与SIMS法相比能够进行更高灵敏度的分析。但是，对于上述公报中所记载的发光法而言，为了测定碳浓度，电子束辐射处理是不可或缺的。这是因为：通过利用电子束辐射处理使替位碳(Cs)活化成间隙碳(Ci)而产生Ci-Cs，通过测定所产生的Ci-Cs的浓度来求出碳浓度。但是，在硅试样中存在氧时，所产生的间隙碳(Ci)的一部分与间隙氧(Oi)发生配对(Ci-Oi)，因此，最终产生的Ci-Cs的浓度依赖于氧浓度。因此，定量的碳浓度受到硅试样的氧浓度的影响。另外，电子束辐射在以下方面也存在问题：生产周期长；需要大型设备；导致成本增加；除了电子束辐射工序以外还需要制作保护氧化膜和用于恢复处理的热处理，由于工序数增加而容易产生干扰等。因此，期望能够在不需要电子束辐射处理的情况下对硅试样的微量碳进行定量。

发明内容

本发明的一个方式是提供一种新手段，用于在不需要电子束辐射处理的情况下以与SIMS法同等或者高于SIMS法的灵敏度对硅试样的碳进行定量。