碳浓度评价方法技术

本发明专利技术提供一种碳浓度评价方法，其中，向硅晶圆中注入规定的元素的离子，然后利用低温PL法由CiCs复合物的发光强度测定碳浓度，所述碳浓度评价方法的特征在于，以1.1×10

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳浓度评价方法
本专利技术涉及一种碳浓度评价方法。
技术介绍
作为用于制作半导体集成电路的基板，主要使用通过CZ(Czochralski)法制作的硅晶圆。认为近年来最先进的成像元件中的缺陷的原因在于器件活性区域中的极微量的金属杂质。具体而言，晶圆中的金属杂质由于形成深能级而成为白斑缺陷的原因。另一方面，器件工序中存在离子注入工序，会产生点缺陷。在离子注入中产生的点缺陷会与晶圆中的碳反应，形成CiCs复合物。可推测出由于CiCs复合物形成能级因而会成为白斑缺陷的一个原因。晶圆中的碳浓度测定可列举出FT-IR法、SIMS或电子束照射+低温PL测定。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-222801号公报非专利文献非专利文献1：JEITAEM-3503非专利文献2：应用物理第84卷第11号(2015)p.976
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题上述FT-IR法为使红外线透射晶圆，根据1106cm-1处的红外吸收峰而对碳浓度进行定量的方法(非专利文献1)。然而，利用FT-IR法的分析由于利用透射光的吸收进行测定，因此为对整个晶圆深度方向的评价，无法进行作为器件活性层的最表层的评价。并且，灵敏度低，检测下限也高达0.03ppma左右。上述二次离子质谱分析法(SIMS)能够通过对样本表面照射一次离子，并对溅射的二次离子进行质量分析从而进行元素分析。虽然SIMS分析能够测定碳浓度的深度方向分布，但是检测下限为0.05ppma左右，极低的碳分析是困难的。上述电子束照射+低温PL测定法为下述方法：通过电子束照射而导入晶圆内的点缺陷与碳反应，形成间隙碳与替代碳的复合物(CiCs复合物)，利用低温PL法由该复合物的发光强度对碳浓度进行定量(非专利文献2)。虽然该手法的灵敏度良好且检测下限低，但是会在整个晶圆深度方向上形成CiCs复合物，利用低温PL法所检测的CiCs复合物依赖于低温PL测定时的载流子的扩散深度。例如，非专利文献2中为约10μm，无法测定较之更浅的区域的碳浓度。例如，无法进行作为成像元件的光电二极管区域的表层1～2μm的评价。此外，作为利用离子注入+PL法测定碳浓度的现有技术，有专利文献1，其为制作用于进行定量的校准曲线的方法。进一步，出于以高灵敏度测定碳浓度的角度，碳浓度测定中用于形成利用低温PL法进行检测的CiCs复合物的离子注入的条件并不是最优的。本专利技术鉴于上述问题点而完成，其目的在于提供一种能够高灵敏度地测定作为成像元件的光电二极管区域的表层1～2μm的碳浓度的碳浓度评价方法。解决技术问题的技术手段为了达成上述目的，本专利技术提供一种碳浓度评价方法，其中，向硅晶圆中注入规定的元素的离子，然后利用低温PL法由CiCs复合物的发光强度测定碳浓度，所述碳浓度评价方法的特征在于，以1.1×1011×[注入元素原子量]-0.73<注入量(cm-2)<4.3×1011×[注入元素原子量]-0.73的注入条件进行所述离子的注入，并评价碳浓度。如此，通过以1.1×1011×[注入元素原子量]-0.73<注入量(cm-2)<4.3×1011×[注入元素原子量]-0.73的注入条件进行离子的注入，能够提高表层的CiCs复合物的发光强度，因此能够高灵敏度地测定作为成像元件的光电二极管区域的表层1～2μm的碳浓度，由此，能够筛选出成像元件特性良好的晶圆。此外，即使在工艺的中途阶段也能够进行表层的碳浓度的测定，由此能够容易地掌握各种工艺的碳浓度的污染状况。此时，优选：在所述离子注入后，以200℃以下的温度进行恢复热处理，然后利用低温PL法由CiCs复合物的发光强度测定碳浓度。如此，通过在离子注入后以200℃以下的温度进行恢复热处理，能够更有效地提高CiCs复合物的发光强度。此时，向所述硅晶圆中离子注入的元素能够为氦或氢。作为向硅晶圆中离子注入的元素，能够适宜地使用上述元素。此时，所述碳浓度优选在距所述硅晶圆的表面为2μm以下的范围的区域进行测定。通过测定这样的区域的碳浓度，能够高灵敏度地测定作为成像元件的光电二极管区域的表层1～2μm的碳浓度，能够筛选出成像元件特性良好的晶圆。专利技术效果如上所述，根据本专利技术的碳浓度评价方法，能够提高CiCs复合物的发光强度，因此能够高灵敏度地测定作为成像元件的光电二极管区域的表层1～2μm的碳浓度，由此能够筛选出成像元件特性良好的晶圆。此外，由于即使在工艺的中途阶段也能够进行表层的碳浓度的测定，因此能够容易地掌握各种工艺的碳浓度的污染状况。附图说明图1为表示本专利技术的碳浓度评价方法的流程图。图2为表示使用He离子注入、He离子注入+追加热处理(150℃/60分钟)、O离子注入的情况下的CiCs复合物的发光强度的差异的图表。图3为表示蚀刻前后的低温PL光谱的图。图4为表示各元素离子注入后的低温PL测定中的CiCs复合物的发光强度的图。图5为表示CiCs复合物的发光强度对He离子注入的注入量的依赖性的图。图6为表示CiCs复合物的发光强度得以提高的注入条件的图。图7为表示离子注入后的追加热处理时间与CiCs复合物的发光强度的关系的图表。图8为表示离子注入后的追加热处理温度与CiCs复合物的发光强度的关系的图表。具体实施方式以下，作为实施方式的一个实例，一边参考附图一边对本专利技术进行详细的说明，但是本专利技术并不限定于此。首先，以下，对能够在进行离子注入后利用低温PL法进行晶圆表层的碳浓度的测定的情况进行说明。通过离子注入，在晶圆中导入点缺陷。被导入的点缺陷与晶圆中的碳反应，从而形成CiCs复合物。所形成的CiCs复合物能够利用低温PL法检测，若导电类型相同且电阻率及氧浓度为相同程度，则可对碳浓度进行定量。在晶圆中，除了C以外，点缺陷也会与氧或掺杂物进行反应。因此，测定氧浓度或掺杂物浓度不同的晶圆中的碳浓度时，需要注意这一点。此外，能够将因离子注入而产生的点缺陷限定在局部。具体而言，能够通过离子注入的注入能量而选择产生点缺陷的深度区域。该深度大概为数μm，能量越低深度越浅。由此，可测定晶圆表层的碳浓度。最初，进行研究以确认通过离子注入形成的CiCs复合物限定于表层。对外延层的厚度为5μm的n/n-EPW(外延晶圆)以射程成为0.5μm的能量实施离子注入(He离子注入，注入量(以下也称为剂量)：1×1011cm-2，能量：150keV)，然后利用低温PL法进行评价。然后，利用蚀刻去除表层1μm，再次利用低温PL法进行评价。图3中示出了蚀刻前后的根据低温PL法而得到的测定结果。图3的(a)示出了整个低温PL光谱，图3的(b)示出了CiCs复合物的发光区域的放大图。确认到在蚀刻后变得无法检测出CiCs复合物的发光(出现在1278nm附近的发光)。即，可知与利用这次实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳浓度评价方法，其中，向硅晶圆中注入规定的元素的离子，然后利用低温PL法由CiCs复合物的发光强度测定碳浓度，所述碳浓度评价方法的特征在于，/n以1.1×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180316 JP 2018-0488581.一种碳浓度评价方法，其中，向硅晶圆中注入规定的元素的离子，然后利用低温PL法由CiCs复合物的发光强度测定碳浓度，所述碳浓度评价方法的特征在于，
以1.1×1011×[注入元素原子量]-0.73<注入量(cm-2)<4.3×1011×[注入元素原子量]-0.73的注入条件进行所述离子的注入，并评价碳浓度。

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【专利技术属性】
技术研发人员：水泽康，
申请(专利权)人：信越半导体株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP