(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶に含まれる炭素濃度を評価する方法であって、
前記シリコン単結晶中に格子間シリコン（Ｉ）を導入する第１の工程と、
前記第１の工程により発生するＩクラスターの濃度を測定する第２の工程と、
前記第２の工程により測定された前記Ｉクラスターの濃度から、シリコン単結晶中の炭素濃度を評価する第３の工程と
を含むことを特徴とするシリコン単結晶中の炭素濃度評価方法。
【請求項２】
前記第１の工程は、電子線を照射する工程であり、
前記電子線を照射する工程は、電子線の加速電圧が２５０ｋＶ以上で、照射線量が３×１０１５／ｃｍ２以上、１×１０１７／ｃｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載のシリコン単結晶中の炭素濃度評価方法。
【請求項３】
前記第２の工程において、カソードルミネッセンス法、又は、フォトルミネッセンス法を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリコン単結晶中の炭素濃度評価方法。
【請求項４】
前記第２の工程は、シリコン由来の発光線（ＴＯ線）の強度と、Ｉクラスター由来の発光線（Ｗ線）強度を測定し、Ｗ線強度／ＴＯ線強度の強度比を取得することを特徴とする請求項３に記載のシリコン単結晶中の炭素濃度評価方法。
【請求項５】
半導体デバイスを製造する方法であって、
電子線を２５０ｋＶ以上の加速電圧、３×１０１５／ｃｍ２以上、１×１０１６／ｃｍ２以下の照射線量で照射した際にIクラスターが検出されるシリコン基板を用いて、半導体デバイスを製造することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン単結晶の製造工程から半導体デバイスの製造工程において混入する炭素の濃度を高感度で評価する方法、及び、炭素濃度が極めて低いシリコン基板を用いた半導体デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの基板として広く用いられるシリコン単結晶基板には、炭素が不純物として含まれている。炭素は、シリコン単結晶の製造工程において混入し、更に、ウェーハ加工工程、エピタキシャル成長工程、デバイス製造工程においても混入する場合がある。
シリコン中の炭素は、通常の状態ではシリコンの格子位置に存在し（格子位置に存在する炭素を置換型炭素と呼ぶ）、それ自身は電気的に不活性である。しかし、デバイス工程におけるイオン注入や熱処理などにより格子間位置に弾き出されると（格子間位置に存在する炭素を格子間炭素と呼ぶ）、他の不純物と反応して複合体を形成することで電気的に活性となり、デバイス特性に悪影響を及ぼすという問題が生じる。
特に、電子線やヘリウムイオンの粒子線をシリコン基板に照射することでキャリアライフタイムを制御するパワーデバイスでは、０．０５ｐｐｍａ以下の極微量の炭素がデバイス特性に悪影響を及ぼすことが指摘されている。
このことから、シリコン基板に含まれる炭素をできる限り低減することが重要な課題であり、そのためには、炭素濃度を高感度で評価する方法が必要である。
【０００３】
シリコン基板に含まれる炭素の濃度を測定する方法として、赤外吸収分光法が広く用いられている（例えば、特許文献１）。この方法では、シリコン基板に赤外線を透過させて、置換型炭素による局在振動吸収ピークの強度から炭素濃度を測定する。具体的には、シリコンの格子振動による吸収の影響を避けるため、被測定試料の赤外吸収スペクトルと、実質的に無炭素とみなせる参照試料の赤外吸収スペクトルの差を取った、差吸収スペクトルを求めて、６０５ｃｍ−１付近に現われる置換型炭素による局在振動吸収ピークの強度から炭素濃度を定量する。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された方法では、参照試料とするシリコン単結晶の製造工程で混入する炭素を完全に無くすことができないため、参照試料の炭素濃度は厳密にはゼロではない。そのため、実際に測定される被測定試料の炭素濃度は、参照試料に含まれる炭素濃度の値だけ低く見積もられてしまうという問題がある。
特に近年では、半導体デバイスの高性能化に伴い、極微量の炭素濃度を高感度で評価する必要があるため、この問題が顕在化している。
また、赤外吸収分光法は、試料が薄いほど測定感度が低くなり、高感度の測定を行うためには、厚い試料を用いる必要がある。また、試料の浅い領域のみを測定することができない。シリコン中の炭素は拡散速度が遅いので、例えばエピタキシャル成長工程やデバイス製造工程で混入する炭素はウェーハ表層に留まるため、赤外吸収分光法では測定ができないという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するために、試料に電子線や炭素イオンまたは酸素イオンのイオンビームを照射して複合欠陥を生成させ、その複合欠陥に起因するフォトルミネッセンス強度を測定し、その強度から炭素濃度を算出する方法が開示されている（例えば、特許文献２、非特許文献１）。
【０００６】
また、試料に電子線を照射した後に、フォトルミネッセンス法によりシリコンに由来する発光強度と炭素に由来する欠陥の発光強度とを取得し、それらの強度と予め用意されている検量線とを用いて、炭素濃度を測定する方法が開示されている（特許文献３、非特許文献２）。
【０００７】
シリコン単結晶基板に対して、高エネルギーの電子線を照射すると、格子位置のシリコン原子が弾き出されて、格子間シリコン（以下、Ｉと称する）とその抜け殻である空孔（以下、Ｖと称する）が生成される。過剰に生成されたＩやＶは、単体では不安定なため、再結合したり（Ｖ＋Ｉ→０）、Ｉ同士やＶ同士がクラスタリングしたり、シリコン基板中に含まれる不純物と反応して複合体を形成する。
シリコン基板中に置換型炭素（以下、Ｃｓと称する）が存在する場合、電子線照射で生成されたＩがＣｓを弾き出すことにより、格子間炭素（以下、Ｃｉと称する）が生成される。更にＣｉは、他のＣｓと反応することでＣｉＣｓを形成したり、シリコン基板中に含まれる他の不純物である格子間酸素（以下、Ｏｉと称する）と反応することでＣｉＯｉを形成する（例えば、非特許文献１）。
フォトルミネッセンス法では、Ｃｓ自体を検出することはできないが、ＣｉＣｓやＣｉＯｉの複合欠陥は検出することができ、それらの発光強度から炭素濃度を測定することができる。ＣｉＣｓに由来する発光線はＧ線、ＣｉＯｉに由来する発光線はＣ線と呼ばれている。
【０００８】
フォトルミネッセンス（ＰＬ）法では、半導体にバンドギャップより高いエネルギーの光を照射することによって発生した電子と正孔が、再結合する際に放出される光（ルミネッセンス）の強度を測定する。この再結合は、バンドギャップ中に準位をもつ不純物や格子欠陥の影響を受け、それらの準位に応じて発光のエネルギーが変化する。このことにより、不純物や格子欠陥を評価することができる。また、試料に照射する光の波長を短くすることにより、試料の浅い領域のみを測定することが可能である。
【０００９】
ルミネッセンスを測定する他の方法として、カソードルミネッセンス（ＣＬ）法がある。ＣＬ法では、試料に電子線を照射することによって発生した電子と正孔が、再結合する際に放出される光の強度を測定する。ＰＬ法と同様に、ＣＬ法でもＣｉＣｓやＣｉＯｉの複合欠陥が検出されることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０６−１９４３１０号公報
【特許文献２】特開平０４−３４４４４３号公報
【特許文献３】特開２０１３−１５２９７７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｍ．Ｎａｋａｍｕｒａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１４１（１９９３）３５７６
【非特許文献２】Ｓ．Ｎａｋａｇａｗａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｔｈｅ  Ｆｏｒｕｍ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ２０１０，ｐ．３２６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した特許文献２、非特許文献１、特許文献３、非特許文献２の従来技術では、炭素に関連した複合欠陥の濃度を測定することにより、元のシリコン基板に含まれていた炭素濃度を測定しており、この場合、炭素濃度が低いほど複合欠陥濃度は低くなるので、炭素濃度が極めて低くなると複合欠陥濃度を検出できなくなるという問題が生じる。
【００１３】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、シリコン単結晶の製造工程や半導体デバイスの製造工程において混入する炭素の濃度を高精度で評価する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、炭素濃度が極めて低いシリコン単結晶基板（以下、単にシリコン基板という場合がある）を用いて、半導体デバイスを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、シリコン単結晶に含まれる炭素濃度を評価する方法であって、前記シリコン単結晶中に格子間シリコン（Ｉ）を導入する第１の工程と、前記第１の工程により発生するＩクラスターの濃度を測定する第２の工程と、前記第２の工程により測定された前記Ｉクラスターの濃度から、シリコン単結晶中の炭素濃度を評価する第３の工程とを含むことを特徴とするシリコン単結晶中の炭素濃度評価方法を提供する。
【００１５】
このように、シリコン単結晶中に格子間シリコンを導入すると、シリコン基板に含まれる炭素の濃度が低い場合はＩクラスターが発生し、炭素濃度が低いほどＩクラスター濃度が高くなり、このことから、Ｉクラスター濃度を測定することにより、シリコン中の炭素濃度を高感度で評価することができる。さらに、炭素濃度が低いほどＩクラスター濃度が高くなるので、炭素濃度が低いほど濃度が低くなる炭素関連の欠陥を測定する従来技術よりも高感度で低濃度領域の炭素濃度を評価することができる。
【００１６】
このとき、前記第１の工程は、電子線を照射する工程とすることができる。
このように、シリコン基板に電子線を照射すると、格子位置のシリコン原子が格子間位置に弾き出されることにより、効果的に格子間シリコンを導入することができる。
また、電子線照射は、照射線量を変えることで格子間シリコンの導入量を容易に変えることができるので、シリコン単結晶中に格子間シリコンを導入する際に好適に用いることができる。
【００１７】
このとき、前記電子線を照射する工程は、照射線量が３×１０１５／ｃｍ２以上、１×１０１７／ｃｍ２以下であることが好ましい。
このような照射線量の範囲で電子線を照射することで、シリコン単結晶中の炭素濃度が極微量である場合にＩクラスターが形成されるので、炭素濃度を高感度で評価することができる。照射線量を３×１０１５／ｃｍ２以上にすることで、シリコン単結晶に導入される格子間シリコンの濃度が低くなりすぎることにより、炭素濃度が低くてもＩクラスターが発生しにくくなることを防止できる。また、照射線量が１×１０１７／ｃｍ２を以下にすることで、炭素濃度が低くなくてもＩクラスターが発生することを防止でき、さらに照射に時間がかかるために効率的でなくなることを防止できる。
【００１８】
このとき、前記第２の工程において、カソードルミネッセンス法、又は、フォトルミネッセンス法を用いることができる。
カソードルミネッセンス法やフォトルミネッセンス法では、Ｉクラスターに由来する発光線であるＷ線を観測することができるので、Ｉクラスターの濃度を測定する方法として、カソードルミネッセンス法、又は、フォトルミネッセンス法を好適に用いることができる。
【００１９】
このとき、前記第２の工程において、シリコン由来の発光線（ＴＯ線）の強度と、Ｉクラスター由来の発光線（Ｗ線）強度を測定し、Ｗ線強度／ＴＯ線強度の強度比を取得することが好ましい。
このように、Ｗ線強度／ＴＯ線強度の強度比を求めることで、発光中心となる欠陥の他に存在する非発光中心となる欠陥の影響を避けることができ、より高精度でＩクラスターの濃度を測定することができる。
【００２０】
本発明はまた、半導体デバイスを製造する方法であって、電子線を３×１０１５／ｃｍ２以上、１×１０１６／ｃｍ２以下の照射線量で照射した際にIクラスターが検出されるシリコン基板を用いて、半導体デバイスを製造することを特徴とする半導体デバイスの製造方法を提供する。
【００２１】
好適な照射線量の範囲の中で最も低い３×１０１５／ｃｍ２の近傍でＩクラスターが検出されれば、置換型炭素濃度が極めて低いと判断できる。従って、電子線を３×１０１５／ｃｍ２以上、１×１０１６／ｃｍ２以下の照射線量で照射した際にIクラスターが検出されるシリコン基板は、炭素濃度が極めて低いので、このようなシリコン基板を用いて半導体デバイスを製造することにより、特性の優れた半導体デバイスを製造することができ、特に、パワーデバイスを製造する場合に好適である。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明のシリコン単結晶中の炭素濃度評価方法によれば、炭素濃度が低いほど高濃度になるＩクラスターの濃度を測定することにより炭素濃度を評価するので、炭素濃度が低いほど検出しにくくなる複合欠陥を測定する従来技術に比べて、高感度で炭素濃度を評価することができる。また、本発明の半導体デバイスの製造方法によれば、確実に炭素濃度が極めて低いシリコン基板を用いることができるので、デバイス特性の優れた半導体デバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のシリコン単結晶中の炭素濃度評価方法のフローを示す図である。
【図２】本発明の半導体デバイスの製造方法のフローを示す図である。
【図３】実施例において炭素濃度が０．０１ｐｐｍａの場合のカソードルミネッセンス法により測定した発光スペクトルの例を示す図である。
【図４】実施例において炭素濃度が０．２ｐｐｍａの場合のカソードルミネッセンス法により測定した発光スペクトルの例を示す図である。
【図５】実施例において電子線の照射線量が３×１０１５／ｃｍ２の場合のＷ線強度／ＴＯ線強度の強度比と炭素濃度との関係を示したグラフである。
【図６】実施例において電子線の照射線量が１×１０１６／ｃｍ２の場合のＷ線強度／ＴＯ線強度の強度比と炭素濃度との関係を示したグラフである。
【図７】実施例において電子線の照射線量が１×１０１７／ｃｍ２の場合のＷ線強度／ＴＯ線強度の強度比と炭素濃度との関係を示したグラフである。
【図８】比較例１において電子線の照射線量が３×１０１５／ｃｍ２の場合のＧ線強度／ＴＯ線強度の強度比と炭素濃度との関係を示したグラフである。
【図９】比較例１において電子線の照射線量が１×１０１６／ｃｍ２の場合のＧ線強度／ＴＯ線強度の強度比と炭素濃度との関係を示したグラフである。
【図１０】比較例１において電子線の照射線量が１×１０１７／ｃｍ２の場合のＧ線強度／ＴＯ線強度の強度比と炭素濃度との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
前述のように、従来技術では、炭素に関連した複合欠陥の濃度を測定することにより、元のシリコン単結晶に含まれていた炭素濃度を測定しており、この場合、炭素濃度が低いほど複合欠陥濃度は低くなるので、炭素濃度が極めて低くなると複合欠陥濃度を検出できなくなるという問題があった。
【００２５】
そこで、本発明者は、高感度で低濃度領域の炭素濃度を評価することができるシリコン基板中の炭素濃度評価方法について鋭意検討を重ねた。
【００２６】
その結果、本発明者は、Ｃｓ濃度が低い場合は、Ｃｓに消費されなかったＩ濃度が増加し、Ｉ同士がクラスタリングすることにより（Ｉ＋Ｉ＋…→Ｉｎ）、Ｉクラスターが発生しやすくなることを見出した。また、Ｃｓ濃度が低い場合にＩクラスターを発生させるために好適なＩの導入量があることを見出した。更に、最適なＩの導入量を用いれば、Ｃｓ濃度が低くなるほどＩクラスター濃度が高くなることを見出し、本発明のシリコン単結晶中の炭素濃度評価方法を完成させた。
【００２７】
さらに、本発明者は以下のように発想した。電子線の照射によりＩを導入する場合、Ｉの導入量は電子線の照射線量に比例するので、好適なＩの導入量を得るには、好適な照射線量で電子線を照射すれば良い。また、Ｉの導入量がより低い場合にＩクラスターが発生することは、ＣｓによるＩの消費量がより少ないことを意味し、すなわち、Ｃｓ濃度がより低いことを意味する。本発明者は、これらのことから、好適な照射線量の範囲の中で最も低い３×１０１５／ｃｍ２の近傍である場合にＩクラスターが検出されれば、Ｃｓ濃度が極めて低いと判断でき、このようにして選別したＣｓ濃度が極めて低いシリコン基板を用いて半導体デバイスを製造すれば、特性の優れた半導体デバイスを製造することができることを見出し、本発明の半導体デバイスの製造方法を完成させた。
【００２８】
以下、図１を参照しながら、本発明のシリコン単結晶中の炭素濃度評価方法を説明する。
まず、評価対象となるシリコン単結晶基板を準備する。このシリコン基板を準備する方法は、本発明において特に限定されない。例えば、シリコン単結晶の育成工程で混入する炭素を評価したい場合は、該当のシリコン単結晶からウェーハを切断し、切断ダメージを取り除くために化学的エッチング処理を行うことにより準備できる。また、エピタキシャル成長工程で混入する炭素を評価したい場合には、シリコン基板をエピタキシャル成長炉内でエピタキシャル層を成長させることができる。あるいは、エピタキシャル層を成長させずに熱処理だけを施すこともできる。
【００２９】
次に、シリコン基板中に格子間シリコンＩを導入する（図１のステップＳ１１参照）。
具体的には、シリコン基板に、電子線を照射する。電子線の照射線量は３×１０１５／ｃｍ２以上、１×１０１７／ｃｍ２以下であることが好ましい。
このような照射線量の範囲で電子線を照射することで、シリコン単結晶中の炭素濃度が極微量である場合にＩクラスターが形成されるので、炭素濃度を高感度で評価することができる。照射線量を３×１０１５／ｃｍ２以上にすることで、シリコン基板に導入される格子間シリコンの濃度が低くなりすぎることにより、炭素濃度が低くてもＩクラスターが発生しにくくなることを防止できる。また、照射線量が１×１０１７／ｃｍ２を以下にすることで、炭素濃度が低くなくてもＩクラスターが発生することを防止でき、さらに照射に時間がかかるために効率的でなくなることを防止できる。
また、シリコン基板中に格子間シリコンＩを導入する他の方法として、イオン注入や酸化熱処理などが考えられる。
電子線照射時の電子の加速電圧は、格子位置のシリコン原子を格子間位置に弾き出すのに必要な電圧となる約２５０ｋＶ以上であれば良く、上限は特に問わない。
【００３０】
次に、格子間シリコンＩを導入することにより発生したＩクラスターの濃度を測定する（図１のステップＳ１２参照）。
Ｉクラスター濃度の測定には、カソードルミネッセンス（ＣＬ）法、あるいはフォトルミネッセンス（ＰＬ）法を用いることができる。ＣＬ法やＰＬ法では、発光波長が約１２１８ｎｍ付近にＩクラスターに由来する発光線（Ｗ線）が観測される。そのＷ線強度を測定することにより、相対的なＩクラスター濃度を測定することができる。
より精度良くＩクラスター濃度を測定するためには、発光波長が約１１３０ｎｍ付近に観測されるシリコン由来の発光線（ＴＯ線）の強度も測定し、Ｗ線強度／ＴＯ線強度の強度比を求めることにより、相対的なＩクラスター濃度を測定することができる。
ＣＬ法では電子の加速電圧を変えることにより、ＰＬ法ではレーザー光の波長を変えることにより、測定深さを変えることができるので、それらの条件を調整することで試料表面から所望の深さまでを評価することができる。
【００３１】
次に、測定されたＩクラスターの濃度からシリコン基板中の炭素濃度を評価する（図１のステップＳ１３参照）。
具体的には、予め取得されたＩクラスターの濃度とシリコン基板中の炭素濃度との関係に基づいて、炭素濃度を評価する。
このようにして、シリコン基板中に格子間シリコンを導入した際に発生するＩクラスターの濃度を測定することにより、シリコン基板に含まれる低濃度領域における炭素濃度を高感度で評価することができる。
【００３２】
次に、図２を参照しながら、本発明の半導体デバイスの製造方法を説明する。
まず、シリコン単結晶から炭素濃度評価用サンプルを作製する。この炭素濃度評価用サンプルを作製する方法は、本発明においては特に限定されない。
【００３３】
次に、炭素濃度評価用サンプルに電子線を３×１０１５／ｃｍ２以上、１×１０１６／ｃｍ２以下の照射線量で照射する（図２のステップＳ２１参照）。
【００３４】
次に、Ｉクラスターが検出されるかどうかを調べる。ここで、Ｉクラスターの検出は、例えば、ＣＬ法又はＰＬ法により行うことができる。その結果、Ｉクラスターが検出された場合、炭素濃度評価用サンプルを作製したシリコン単結晶に含まれる炭素濃度は極めて低いと判断し、このシリコン単結晶を特定する（図２のステップＳ２２参照）。
【００３５】
次に、特定されたシリコン単結晶からシリコン基板を製造し、そのシリコン基板を用いて半導体デバイスを製造する（図２のステップＳ２３参照）。
すなわち、この半導体デバイスの製造方法によれば、好適な照射線量の範囲の中で最も低い３×１０１５／ｃｍ２の近傍でＩクラスターが検出されれば、置換型炭素濃度が極めて低いと判断できることに基づいて、シリコン単結晶を選別し、選別されたシリコン単結晶から作製した炭素濃度が極めて低いシリコン基板を用いて半導体デバイスを製造することにより、特性の優れた半導体デバイスを製造することができ、特に、パワーデバイスを製造する場合に好適である。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３７】
（実施例）
炭素濃度が約０．０１〜１ｐｐｍａの範囲で異なる６水準のシリコン単結晶基板を準備した。
シリコン基板の導電型、抵抗率、酸素濃度、直径、結晶軸方位は、以下の通りである。
導電型    ：ｎ型
抵抗率    ：８〜１２Ω・ｃｍ
酸素濃度  ：１０〜１６ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）
直径      ：２００ｍｍ
結晶軸方位：＜１００＞
【００３８】
次に、準備したシリコン基板に電子線を照射した。電子線の照射線量は、３×１０１５、１×１０１６、１×１０１７／ｃｍ２の３水準とし、電子線の加速電圧は２ＭＶとした。その後、カソードルミネッセンス法により、発光スペクトルを測定した。
【００３９】
電子線の照射線量が１×１０１６／ｃｍ２の場合の発光スペクトルの例を図３及び図４に示す。なお、強度が弱い範囲のピークを明確に示すため、図３では波長が１１００〜１３００ｎｍの範囲の強度を元の強度の２０倍に、図４では波長が１１００〜１２５０ｎｍの範囲の強度を元の強度の２０倍にして示している。
図３は炭素濃度が約０．０１ｐｐｍａの場合を示し、図４は炭素濃度が約０．２ｐｐｍａの場合を示している。
図３では、シリコンに由来するＴＯ線（１１３０ｎｍ付近）、Ｉクラスターに由来するＷ線（１２１８ｎｍ付近）、ＣｉＣｓに由来するＧ線（１２７８ｎｍ付近）、ＣｉＯｉに由来するＣ線（１５６９ｎｍ付近）が観測されている。一方、図４では、ＴＯ線、Ｇ線、Ｃ線が観測されているが、Ｗ線は観測されていない。
この結果から、炭素濃度が低い場合にＩクラスターが観測されることがわかる。
【００４０】
次に、発光スペクトルからＴＯ線強度とＷ線強度を測定し、Ｗ線強度／ＴＯ線強度の強度比を求めた。Ｗ線強度／ＴＯ線強度の強度比と炭素濃度との関係を図５〜図７に示す。
図５は照射線量が３×１０１５／ｃｍ２の場合を示し、図６は照射線量が１×１０１６／ｃｍ２の場合を示し、図７は照射線量が１×１０１７／ｃｍ２の場合を示している。
何れの照射線量の場合も、炭素濃度が低くなるほどＷ線強度／ＴＯ線強度の強度比が大きくなった。Ｗ線強度／ＴＯ線強度の強度比は、相対的なＩクラスター濃度を示している。このことから、炭素濃度が低くなるほどＩクラスター濃度が高くなるので、Ｉクラスター濃度を測定することにより、炭素濃度を評価できることがわかる。また、照射線量が高くなるほどＩクラスター濃度が高くなった。このことから、照射線量が高い方が低濃度領域の炭素濃度を高感度で評価できることがわかる。
【００４１】
なお、フォトルミネッセンス法でもカソードルミネッセンス法と同じ発光線が観測されることがわかっているので、フォトルミネッセンス法でも同様な方法により炭素濃度を評価することができる。
【００４２】
（比較例１）
実施例と同様にシリコン単結晶基板を準備し、電子線を照射し、カソードルミネッセンス法により、発光スペクトルを測定した。
得られた発光スペクトルからＴＯ線強度とＧ線強度を測定し、Ｇ線強度／ＴＯ線強度の強度比を求めた。Ｇ線強度／ＴＯ線強度の強度比と炭素濃度との関係を図８〜図１０に示す。
図８は照射線量が３×１０１５／ｃｍ２の場合を示し、図９は照射線量が１×１０１６／ｃｍ２の場合を示し、図１０は照射線量が１×１０１７／ｃｍ２の場合を示している。
何れの照射線量の場合も、炭素濃度が低くなるほどＧ線強度／ＴＯ線強度の強度比が小さくなった。Ｇ線強度／ＴＯ線強度の強度比は、相対的なＣｉＣｓ濃度を示している。このことから、ＣｉＣｓ濃度を測定することにより炭素濃度を評価できるが、炭素濃度が低くなるとＣｉＣｓを観測しにくくなる、すなわち、測定精度が低くなることがわかる。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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