Brevet FR3075962A1 (20190628)

REVENDICATIONS1. Procédé de caractérisation (100) d'au moins une plaquette (10) d'un lot (20) de plaquettes (10, 11,\n<CLM>\1\tissues d'un lingot (1, 1 a) de matériau semiconducteur, ledit procédé (100) étant destiné à déterminer une concentration cie. en impureté z dans une zone, dite zone pauvre en défauts, de ladite au moins une plaquette (10), et au moins une concentration Cix =\n<CLM>\1\ten impureté x dans au moins une autre zone, dite zone riche en défauts, de ladite au moins une plaquette (10), ledit procédé (100) comprenant en outre au moins les étapes suivantes : o Prélever (110) l'au moins une plaquette (10) du lot (20) de plaquettes (10, 11,\n<CLM>\1\tissues dudit lingot (1, la) de matériau semiconducteur, o Identifier (200), de préférence par imagerie sur l'au moins une plaquette (10) du lot (20) de plaquettes (10, 11, 12), une pluralité de zones d'analyse (101, 102, 1 1 1, 103, 121), chaque zone d'analyse de ladite pluralité de zones d'analyse comprenant une zone dite pauvre en défauts (101i, 1021, 1111, 1031, 1211) et au moins une zone dite riche en défauts (1012, 1022, 1112, 1032, 1212, 1013, 1023, 1113, 1033, 1213) dont la teneur en défauts est supérieure à celle de la zone pauvre en défauts, o Déterminer (300) sur au moins une zone d'analyse (101) de ladite pluralité de zones d'analyse (101, 102, 1 1 1, 103, 121), une surface si de la zone pauvre en défauts (101i), et au moins une surface _ ) de l'au moins une zone riche en défauts (1012, 1013), o Déterminer (400) à partir d'au moins une première zone d'analyse (101) prise parmi ladite pluralité de zones d'analyse (101, 102, 111, 103, 121), de préférence par microscopie (410), après gravure préférentielle (401, 4012, 4013) des défauts de ladite au moins une première zone d'analyse (101), une vitesse de gravure R1 de la zone 33 pauvre en défauts (101i) et au moins une vitesse de gravure = de l'au moins une zone riche en défauts (1012, 1013), O Déterminer (500a), de préférence par spectroscopie (510), une concentration moyenne en impureté x dans une deuxième zone 5 d'analyse (102,\n<CLM>\1\tprise parmi ladite pluralité de zones d'analyse (101, 102, 111, 103, 121), O Déterminer (500b), de préférence par spectroscopie (510), une concentration moyenne - en impureté x dans une j- ième zone d'analyse (103,\n<CLM>\1\tprise parmi ladite pluralité de zones 10 d'analyse (101, 102, 111, 103, 121), après gravure préférentielle (401, 4012, 4013) des défauts de ladite j-ième zone d'analyse (103,\n<CLM>\1\tpendant au moins un temps de gravure - = 2 ...n), l'au moins un temps de gravure étant caractéristique d'un type de défaut, O Déterminer (600) la concentration c en impureté x dans la zone 15 pauvre en défauts (101i, 1021, 1111, 1031, 1211) et l'au moins une concentration C (i = 2... en impureté z de l'au moins une zone riche en défauts (1012, 1022, 1112, _32 1 n . , 1212, 1013, 1023, 1113, 1033, 1213), à partir des surfaces si,S, ri), des vitesses de gravure = 2 des concentrations moyennes Cmxi, = 2 ...n) 20 en impureté x, et de l'au moins un temps de gravure 2 selon un système d'équations : E7=1. sÊ n étant un entier naturel et e étant l'épaisseur de l'au moins 25 une plaquette (10) du lot (20) de plaquettes (10, 11, 12). 34\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon la revendication précédente, dans lequel l'entier naturel n est égal à 2 et l'au moins une zone riche en défauts (1012, 1022, 1112, 1032, 1212) est une zone riche en défauts de type joints de grains et sous-joints de grain. 5\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le lot (20) de plaquettes (10, 11,\n<CLM>\1\tcomprend au moins une première plaquette (10), une deuxième plaquette (11) et une troisième plaquette (13), tel que l'au moins une première zone d'analyse (101) est 10 située sur l'au moins une première plaquette (10), la deuxième zone d'analyse (111) est située sur la deuxième plaquette (11), et la troisième zone d'analyse (121) est située sur la troisième plaquette (12).\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon la revendication précédente, dans lequel l'au moins 15 une première zone d'analyse (101), la deuxième zone d'analyse (111), et la troisième zone d'analyse (121) sont sensiblement superposables lorsque l'au moins une première plaquette (10), la deuxième plaquette (11) et la troisième plaquette (12) sont superposées selon une orientation initiale commune desdites au moins une première plaquette 20 (10), deuxième plaquette (11) et troisième plaquette (12) au sein du lingot (1, la).\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel l'au moins une première plaquette (10), la 25 deuxième plaquette (11) et la troisième plaquette (12) proviennent d'une zone de prélèvement comprise dans une partie (1a) du lingot (1), dite partie utile, à l'exclusion d'une extrémité (1 b) dudit lingot (1) présentant une concentration en impuretés maximale. 30\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon la revendication précédente, dans lequel ladite zone de prélèvement présente une hauteur Hprivt selon un axe longitudinal du lingot (1), telle que Hprivt 2 cm, de préférence Hprivt 1 cm, et de préférence Hprivt 0,2 cm.\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon la revendication précédente, dans lequel l'au moins une première plaquette (10), la deuxième plaquette (11) et la troisième plaquette (12) proviennent consécutivement de la zone de prélèvement, 5 selon des positions initiales adjacentes desdites au moins une première plaquette (10), deuxième plaquette (11) et troisième plaquette (12) au sein du lingot (1, la).\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon la revendication 1, dans lequel l'au moins une 10 première zone d'analyse (101), la deuxième zone d'analyse (102), et la troisième zone d'analyse (103) sont situées sur une seule plaquette (10) du lot (20) de plaquettes.\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 15 comprenant en outre une étape de découpe (201) des au moins une première zone d'analyse (101), deuxième zone d'analyse (102, 111), et troisième zone d'analyse (103,\n<CLM>\1\tavant détermination (400, 500a, 500b) des vitesses de gravure (i= 2 et des concentrations moyennes = 2...n en impureté X. 20\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'identification (200) de l'au moins une zone d'analyse (101, 102, 111, 103,\n<CLM>\1\tse fait par imagerie de photoluminescence. 25 11.Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la détermination (300) des surfaces 51,5, (1= 2 ... ) se fait par un traitement d'image comprenant par exemple un seuillage, une binarisation, et une mesure surfacique des zones binarisées. 30\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la gravure préférentielle (401) des défauts des au moins une 36 première et troisième zones d'analyses (101, 103,\n<CLM>\1\test une gravure humide à base d'une solution de HF/HNO3 concentrée.\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon la revendication précédente, dans lequel la gravure 5 humide comprend au moins trois cycles de gravure, de préférence cinq cycles de gravure, chaque cycle comprenant un trempage de l'au moins une première zone d'analyse (101) dans la solution de gravure pendant une durée d suivi d'un rinçage, chaque cycle étant en outre suivi par une mesure d'une profondeur gravée de semiconducteur au niveau de la 10 zone pauvre en défauts (101i) et une mesure d'une profondeur gravée de semiconducteur au niveau d'au moins un défaut de l'au moins une zone riche en défauts (1012, 1013). 14.Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 15 dans lequel la détermination (400) des vitesses de gravure = 2 ...n) se fait par microscopie (410) confocale à partir d'au moins : o une mesure de profondeur gravée de matériau semiconducteur au niveau de la zone pauvre en défauts (101i) 20 o une mesure de profondeur gravée de matériau semiconducteur au niveau d'au moins un défaut de l'au moins une zone riche en défauts (1012, 1013), et o un temps de gravure. 25 15.Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre, avant détermination (500a, 500b) des concentrations moyennes ci,x7,1, (;.) en impureté >x, une étape de préparation de surface des deuxième et troisième zones d'analyses (102, 111, 103, 121), ladite étape de préparation étant prise parmi un 30 polissage chimique et une gravure douce non préférentielle (402), de manière à éliminer une couche écrouie en surface desdites deuxième et troisième zones d'analyses (102, 111, 103, 121). 37 16.Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la détermination (500a, 500b) des concentrations moyennes _ 2 en impureté z se fait par une technique de 5 spectroscopie prise parmi la spectroscopie de masse à plasma à couplage inductif, la spectroscopie d'émission optique à plasma à couplage inductif. 17.Procédé de caractérisation d'une pluralité de plaquettes issues d'un 10 même premier lingot (1, la), la pluralité de plaquettes comprenant un premier lot (20) de plaquettes (10, 11, 12, 13,\n<CLM>\1\tet un deuxième lot de plaquettes, ledit procédé comprenant : o une première caractérisation d'au moins une plaquette (10, 11, 12, 13,\n<CLM>\1\tdu premier lot (20) prélevé (110) à une hauteur H du premier 15 lingot (1) en mettant en oeuvre le procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes limitées au cas n = 2, appliqué à ladite au moins une plaquette (10, 11, 12, 13,\n<CLM>\1\tdu premier lot (20), ladite première caractérisation permettant ainsi de déterminer (300) les surfaces si, sz et de déterminer (600) les 20 concentrations r en impureté z à la hauteur .fiT du premier lingot (1), puis o une deuxième caractérisation d'au moins une plaquette du deuxième lot situé à une hauteur h du premier lingot (1), ladite deuxième caractérisation étant destinée à déterminer une concentration -._ 25 en impureté x dans une zone dite pauvre en défauts de l'au moins une plaquette du deuxième lot, et une concentration C7 en impureté x dans une zone dite riche en défauts de l'au moins une plaquette du deuxième lot, la teneur en défauts de la zone riche en défauts étant supérieure à celle de la zone pauvre en défauts, à 38 partir des surfaces si, s2 et des concentrations cf (H), en impureté x déterminées (300,\n<CLM>\1\tpar la première caractérisation, par extrapolation selon une loi de Scheil : 5 (h) - s2 étant une concentration initiale en impureté x dans un bain liquide de matériau semiconducteur, le premier lingot (1) étant issu dudit bain liquide par solidification, étant déterminée pour h= H, 10 étant une hauteur totale du premier lingot (1) et étant un coefficient de partage thermodynamique de l'impureté x entre la zone pauvre en défauts solidifiée et le bain liquide, kf: étant un coefficient de partage de l'impureté z entre la 15 zone riche en défauts solidifiée et le bain liquide, x étant une impureté métallique présentant un coefficient de diffusion dans le matériau semiconducteur à l'état solide inférieur ou égal à celui du fer (Fe). 20\n<CLM>\1\tProcédé de caractérisation selon la revendication précédente comprenant en outre une troisième caractérisation d'au moins une plaquette du deuxième lot de plaquettes, ladite troisième caractérisation étant effectuée de manière à vérifier qu'une répartition des défauts est homogène le long d'une partie au moins de la hauteur totale du premier 25 lingot (1), par exemple par cartographie de durée de vie des porteurs de charge. 39\n<CLM>\1\tProcédé de caractérisation selon l'une quelconque des deux revendications précédentes comprenant en outre une caractérisation d'au moins une plaquette d'un troisième lot de plaquettes issu d'un deuxième lingot, dit lingot jumeau, ladite caractérisation étant l'une au 5 moins parmi : o une caractérisation bis de l'au moins une plaquette du troisième lot situé à une hauteur h du deuxième lingot (1), ladite caractérisation bis étant destinée à déterminer une concentration en impureté x dans une zone dite pauvre en défauts de l'au moins une 10 plaquette du troisième lot, et une concentration Ci en impureté x dans une zone dite riche en défauts de l'au moins une plaquette du troisième lot, la teneur en défauts de la zone riche en défauts étant supérieure à celle de la zone pauvre en défauts, à partir des surfaces s2 et des concentrations cx en impureté x 15 déterminées (300,\n<CLM>\1\tpar la première caractérisation, par extrapolation selon des hauteurs h' = h des premier et deuxième lingots : 20 le deuxième lingot étant élaboré à partir d'un bain liquide présentant une composition initiale c en impureté x identique à celle relative au premier lingot, c = c, et dans des conditions d'élaboration identiques aux conditions d'élaboration du premier lingot. 25 o une caractérisation ter d'au moins une plaquette du troisième lot, destinée à vérifier qu'une répartition des défauts étendus est homogène le long d'une partie au moins de la hauteur totale du deuxième lingot.