[发明专利]硅晶片的极低氧浓度测定方法

说明书

本发明提供使用FT‑IR简便地、灵敏地测定硅晶片中的间隙氧浓度的方法。单晶硅晶片中的小于1.0×10supgt;16/supgt;atoms/cmsupgt;3/supgt;的极低氧浓度的测定方法，其具有：在测定晶片、无间隙氧的参考晶片和间隙氧浓度已知的标准晶片上分别形成规定厚度的SiOsubgt;2/subgt;膜、氮化膜或PE膜的步骤1、测定步骤1中得到的测定晶片、参考晶片和标准晶片的IR光谱的步骤2、由测定晶片的IR光谱和参考晶片的IR光谱求出差光谱(透射谱)，求出对应于间隙氧的吸収峰的强度的步骤3、对比该间隙氧的峰强度和标准晶片的IR光谱的间隙氧的峰强度，由与标准晶片的间隙氧浓度之比算出测定晶片中的间隙氧浓度的步骤4。

技术领域

本发明涉及硅晶片中的间隙氧浓度的测定方法。

背景技术

以往，氧浓度的测定有傅里叶变换红外分光分析法(FT-IR)、二次离子质谱法(SIMS)或放射化分析等。这些分析方法中，放射化分析从10¹⁴atoms/cm³开始可测定，SIMS的检测限为5×10¹⁵atoms/cm³，利用FT-IR的测定的特征是如果不是约10¹⁶atoms/cm³以上的浓度则测定困难。另一方面，FT-IR在需要10¹⁶atoms/cm³以上的浓度方面不能说比其它方法检测能力优异，但是由于可简便地进行测定，因此在测定1×10¹⁶atoms/cm³以上的氧浓度的情况下，广泛使用FT-IR。

以往的氧浓度的测定方法中，在测定比1×10¹⁶atoms/cm³低的例如10¹⁵atoms/cm³的范围的氧浓度的情况下，认为浓度过低FT-IR是不合适的。但是，使用SIMS、放射化分析等方法的情况下，与FT-IR相比有需要大规模的装置、可测定的实验室有限或者单位时间可测定的样品数与FT-IR相比为1/10~1/100以下等问题。因此，想要使用FT-IR测定更低氧浓度的硅晶片的氧浓度的要求增加。

作为使用FT-IR的硅晶片的间隙氧浓度的测定方法，是对测定晶片的红外吸收光谱和参考晶片(硅单晶中不含间隙氧，或者间隙氧浓度极低的晶片)的红外吸收光谱进行测定，求出测定晶片的间隙氧浓度(非专利文献1)。

如果通过FT-IR测定低氧浓度硅晶片的吸收光谱，则在比间隙氧产生的红外线吸收低的波数侧(1050cm^-1)观察到大的下凸型的逆吸收(图1)。该吸收为附着于用作参考的无氧单晶硅晶片(硅单晶中不含间隙氧，或者间隙氧浓度极低的晶片)的自然氧化膜产生的吸收。由于该下凸吸収，间隙氧附近的基线不是直线而变成了曲线状。如果间隙氧产生的吸收大，则可使用专利文献1中记载的基线补充法对间隙氧的吸收进行定量，如图1所示，低氧浓度硅晶片的间隙氧产生的红外吸收相对于基线的曲线为微小的尺寸，因此定量非常困难。如果进行剥离使测定样品和参考的自然氧化膜厚度相同，则可去除自然氧化膜的吸收产生的影响，但每进行一次自然氧化膜剥离，都有参考破损的可能，施行困难。另外，也考虑了在样品表面形成与附着于参考的自然氧化膜相同厚度的氧化膜的方法，但是如非专利文献1所记载的，硅单晶的自然氧化膜的厚度的上限大概为1nm，生长至该厚度需要数年。其生长速度因湿度等周围环境而变化。因此，在测定样品上人工附着与参考相同的自然氧化膜是困难的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-3268号公报

非专利文献

非专利文献1：Journal of Surface Analysis Vol.7，No.2 (2000) pp. 218-227。

发明内容

发明要解决的课题