[发明专利]单晶硅基板的分选方法及单晶硅基板

说明书

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t_Tail(X)，计算出Δt_Tail(X)＝t_Tail(X)‑[‑LT×ln(X/100)]，并在Δt_Tail(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。

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