(57)【要約】【課題】  単結晶シリコンの酸素濃度に依存せずに結晶欠陥領域を正確かつ簡便に短時間に分析することができる、金属汚染及び熱処理を利用した単結晶シリコンの結晶欠陥領域の区分方法を提供する。【解決手段】  単結晶シリコンインゴットの片またはシリコンウェーハで形成されたサンプルを備えた後、サンプルの少なくとも一面に金属を１×１０１４〜５×１０１６ａｔｏｍｓ／cm2濃度で汚染させて、その汚染されたサンプルを熱処理し、その熱処理されたサンプルで汚染された面または汚染された面の反対面を観察して結晶欠陥領域を区分する結晶欠陥領域の区分方法。【選択図】      図２
2008085333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶シリコンインゴットの片またはシリコンウェーハで形成されたサンプルを備えるステップと、
前記サンプルの少なくとも一面に金属を１×１０１４〜５×１０１６ａｔｏｍｓ／cm2濃度で汚染させるステップと、
前記汚染されたサンプルを熱処理するステップと、
前記熱処理されたサンプルで汚染された面または汚染された面の反対面を観察して結晶欠陥領域を区分するステップと、を含むことを特徴とする結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項２】
前記熱処理ステップは、ヘリウム、窒素、アルゴン、酸素、水素及びアンモニアのうち選択された少なくともいずれか一つの雰囲気下で実施することを特徴とする請求項１に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項３】
前記熱処理ステップは、ベイカンシー型点欠陥が優勢であるが、凝集した欠陥のないＰｖ領域では、前記金属の析出物を前記サンプル内部に主に発生させ、格子間点欠陥が優勢であるが、凝集した欠陥のないＰｉ領域では、前記金属の析出物を前記サンプル表面にヘイズ形態で発生させることを特徴とする請求項１に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項４】
前記熱処理ステップは、６００〜９５０℃で０．０１〜１０時間行う１次熱処理ステップと、１，０００〜１，１５０℃で０．０１〜１０時間行う２次熱処理ステップとを含むことを特徴とする請求項３に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項５】
前記熱処理ステップ後、降温速度は２００℃／ｍｉｎ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項６】
前記サンプル中の酸素濃度が１１ｐｐｍａ以下の場合に、前記熱処理ステップは、６００〜９５０℃で０．０１〜１０時間行う１次熱処理ステップと、１，０００〜１，１５０℃で０．０１〜１０時間行う２次熱処理ステップとを含み、前記サンプル中の酸素濃度が１１ｐｐｍａ以上の場合に前記熱処理ステップは、１，０００〜１，１５０℃で０．０１〜１０時間行うことを特徴とする請求項１に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項７】
前記サンプルの一面に金属を汚染させるステップは、
前記サンプルの両面をＨＦ洗浄するステップと、
前記サンプルを試料台に載置するステップと、
前記サンプルの一面にＢＯＥ溶液とＣｕとの混合溶液であるＣｕ汚染溶液を塗布するステップと、
前記サンプルの一面がＣｕ汚染されるように一定時間放置するステップと、
前記サンプル上のＣｕ汚染溶液を廃棄して洗浄するステップと、
前記サンプルを乾燥させるステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項８】
前記Ｃｕ汚染溶液は、Ｃｕ濃度が１〜１５ｐｐｍであることを特徴とする請求項７に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項９】
前記Ｃｕ汚染溶液が前記サンプルにとどまる時間は１分〜１０分であることを特徴とする請求項７に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項１０】
前記サンプルの両面に金属を汚染させるステップは、
前記サンプルの両面をＨＦ洗浄するステップと、
前記サンプルをカセットに装着するステップと、
前記サンプルをＢＯＥ溶液とＣｕとの混合溶液であるＣｕ汚染溶液に浸漬するステップと、
前記サンプルの両面がＣｕ汚染されるように一定時間放置するステップと、
前記Ｃｕ汚染溶液から前記サンプルを取り出して洗浄するステップと、
前記サンプルを乾燥させるステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項１１】
単結晶シリコンインゴットの片またはシリコンウェーハで形成されたサンプルを備えるステップと、
前記サンプルの少なくとも一面にＢＯＥ溶液とＣｕとの混合溶液であるＣｕ汚染溶液を塗布して、前記サンプルの少なくとも一面にＣｕを汚染させた後に乾燥させるステップと、
前記乾燥されたサンプルを熱処理するステップと、
前記熱処理されたサンプルでＣｕ汚染された面または汚染された面の反対面を観察して結晶欠陥領域を区分するステップと、を含むことを特徴とする結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項１２】
前記熱処理されたサンプルでＣｕ汚染された面に発生したヘイズを観察して、前記熱処理されたサンプル表面でヘイズが発生した領域は、格子間点欠陥が優勢であるが、凝集した欠陥のないＰｉ領域と解釈し、表面にヘイズが発生していない領域は、ベイカンシー型点欠陥が優勢であるが、凝集した欠陥のないＰｉ領域と解釈することを特徴とする請求項１１に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項１３】
単結晶シリコンインゴットの片またはシリコンウェーハで形成されたサンプルの一面を選択的エッチングして顕微鏡で観察することによって、結晶欠陥領域を１次的に区分するステップと、
前記サンプルの一面で選択的エッチングされた部分を除去するステップと、
前記サンプルの少なくとも一面に金属を汚染させるステップと、
前記汚染されたサンプルを熱処理するステップと、
前記熱処理されたサンプルで汚染された面または汚染された面の反対面を肉眼で観察することによって、結晶欠陥領域を２次的に区分するステップと、を含むことを特徴とする結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項１４】
前記熱処理されたサンプルを発光分析法で測定して結晶欠陥領域を３次的に区分するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項１５】
前記サンプルは、１×１０１２〜１×１０１７ａｔｏｍｓ／cm2濃度で金属を汚染させることを特徴とする請求項１３に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項１６】
前記熱処理ステップは、ベイカンシー型点欠陥が優勢であるが、凝集した欠陥のないＰｖ領域では前記金属の析出物を前記サンプル内部に発生させ、格子間点欠陥が優勢であるが、凝集した欠陥のないＰｉ領域では、前記金属の析出物を前記サンプル表面にヘイズ形態で発生させることを特徴とする請求項１３に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項１７】
前記サンプル中の酸素濃度が１１ｐｐｍａ以下の場合に、前記熱処理ステップは、６００〜９５０℃で０．０１〜１０時間行う１次熱処理ステップと、１，０００〜１，１５０℃で０．０１〜１０時間行う２次熱処理ステップとを含み、前記サンプル中の酸素濃度が１１ｐｐｍａ以上の場合に、前記熱処理ステップは、１，０００〜１，１５０℃で０．０１〜１０時間行うことを特徴とする請求項１６に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項１８】
前記発光分析法で前記サンプルのゲッターリング効率を評価するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項１９】
単結晶シリコンインゴット中の隣接位置で採取した２個の片または２枚のシリコンウェーハで形成された第１及び第２サンプルを備えるステップと、
前記第１サンプルの一面を選択的エッチングして顕微鏡で観察するステップと、
前記第２サンプルの少なくとも一面に金属を汚染させるステップと、
前記汚染された第２サンプルを熱処理するステップと、
前記熱処理された第２サンプルで汚染された面または汚染された面の反対面を肉眼で観察するステップと、を含み、
前記第１及び第２サンプルに対する観察及び測定結果をまとめて前記単結晶シリコンインゴットの結晶欠陥領域を区分することを特徴とする結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項２０】
前記熱処理された第２サンプルを発光分析法で測定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の結晶欠陥領域の区分方法。
【請求項２１】
ＢＯＥ溶液とＣｕとの混合溶液であるシリコンウェーハの結晶欠陥領域の区分用Ｃｕ汚染溶液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子に使われるウェーハ製造方法に係り、より詳細には、単結晶シリコンインゴットまたはシリコンウェーハに内在する色々な欠陥の領域を区分して評価するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、シリコンウェーハを製造する方法として、フローティングゾーン（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｚｏｎｅ：以下、ＦＺ）方法またはチョクラルスキー（ＣＺｏｃｈｒａｌｓｋｉ：以下、ＣＺ）方法を多く利用しており、このうち最も一般化されている方法がＣＺ方法である。ＣＺ方法では、石英るつぼに多結晶シリコンを装入し、これを黒鉛発熱体により加熱して溶融させた後、溶融結果で形成されたシリコン溶融液にシード結晶を浸漬して界面で結晶化を起こして、シード結晶を回転しつつ引き上げることによって単結晶のシリコンインゴットを成長させる。次いで、シリコンインゴットをスライシング、エッチング及びポリシングしてウェーハ形態に作る。
【０００３】
このような方法で製造された単結晶シリコンインゴットまたはシリコンウェーハには、ＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）、ＦＰＤ（Ｆｌｏｗ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｄｅｆｅｃｔ）、ＯｉＳＦ（Ｏｘｙｇｅｎ  ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ）、ＢＭＤ（Ｂｕｌｋ  Ｍｉｃｒｏ  Ｄｅｆｅｃｔ）などの結晶欠陥が現れており、このような成長中に導入される欠陥（ｇｒｏｗｎ−ｉｎ  ｄｅｆｅｃｔ）の密度とサイズの低減が要求されつつある。前記結晶欠陥は、素子の収率及び品質に影響を及ぼすと確認されている。したがって、結晶欠陥を完全に除去させると同時に、このような欠陥を容易かつ迅速に評価する技術は非常に重要である。
【０００４】
また、単結晶シリコンインゴットまたはシリコンウェーハは、その結晶の成長条件によって、ベイカンシー型点欠陥が優勢であって過飽和されたベイカンシーが凝集した欠陥を持つＶ−ｒｉｃｈ領域、ベイカンシー型点欠陥が優勢であるが、凝集した欠陥のないＰｖ領域、ベイカンシー／格子間境界（Ｖ／Ｉ  ｂｏｕｎｄａｒｙ）、格子間点欠陥が優勢であるが、凝集した欠陥のないＰｉ領域、格子間点欠陥が優勢であって過飽和された格子間シリコンが凝集した欠陥を持つＩ−ｒｉｃｈ領域などが存在する。そして、このような領域が発生する位置及び単結晶シリコンインゴットの結晶長さ別にこのような領域がどのように変化していくかを確認することは、結晶の品質レベルを評価するに当たって最も基礎的なものである。
【０００５】
このような単結晶シリコンの欠陥領域を確認するための従来の方法としては、第１に 、ポリシング処理を行ったウェーハ洗浄後のＣＯＰの分布を粒子計数器を利用して評価する方法、第２に、セッコエッチング（Ｓｅｃｃｏ  ｅｔｃｈｉｎｇ）などのウェット腐食液を利用したＦＰＤ評価する方法、第３に、高温／長時間の熱処理を通じて酸素析出物を形成させた後、それぞれ異なる欠陥領域の析出挙動の差を利用した評価する方法、第４に、遷移金属を低濃度で汚染させて拡散熱処理を行った後に再結合ライフタイムを測定する方法などがある。
【０００６】
しかし、第１の評価方法は、評価のためには必ずウェーハの状態がポリシング及び洗浄によりきれいになった状態でなければならない。したがって、評価のためには単結晶を成長させた後にいろいろな後続工程を経ねばならず、これによる所要時間が長くなり、評価のために粒子計数器という高価の装備が必要である。
【０００７】
第２の方法であるウェット腐食液を利用したＦＰＤ評価では、適当な腐食速度を持ってあらゆる結晶面に適用でき、環境有害物質を含まない結晶欠陥評価用の選択的腐食剤を用意することが問題である。
【０００８】
第３の方法は、評価にかかる時間や高温熱処理にかかるコスト、その他の高価の装備面で色々な短所を持っている。また、サンプル内の酸素濃度が１０ｐｐｍａ（ｎｅｗ  ＡＳＴＭ基準）以下のサンプルでは、結晶欠陥領域の区分が不可能であるという限界がある。
【０００９】
第４の方法としては、特許文献１があるが、単結晶インゴットの点欠陥分布を測定するための方法であり、インゴット状態についてのみ評価法の適用を言及している。具体的に説明すれば、インゴットを軸方向に切断して加工した後、低い汚染範囲で２つ以上の金属元素（Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ）を２個の試料に分けて汚染させた後、熱処理を行ってシリコン内部に再結合中心を形成して、再結合ライフタイムを測定して点欠陥分布を測定する方法である。この方法は、２種の金属の汚染結果を重合して結晶欠陥を解釈せねばならず、表面に金属の析出物やヘイズが発生する場合には測定されないために、金属汚染量及び熱処理時間の制約があって汚染の濃度が１×１０１２〜１×１０１４ａｔｏｍｓ／cm2に低く、析出物が発生した場合には追加的なエッチング作業及び追加分析装備が必要であるという問題がある。
【００１０】
また、選択的なエッチングや金属汚染を利用した方法は、一般的に１、２つの結晶欠陥領域を確認できる方法であって、あらゆる領域の結晶欠陥領域を確認し難い。
【特許文献１】韓国公開特許第２００５−００６７４１７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする技術的課題は、単結晶シリコンの結晶欠陥領域を正確かつ簡便に短時間内に評価できる結晶欠陥領域の区分方法を提供することである。
【００１２】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、酸素濃度に依存せずに単結晶シリコンの全結晶欠陥領域を評価できる結晶欠陥領域の区分方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記技術的課題を達成するための、本発明による結晶欠陥領域の区分方法の一構成では、単結晶シリコンインゴットの片またはシリコンウェーハで形成されたサンプルを備えた後、前記サンプルの少なくとも一面に金属を１×１０１４〜５×１０１６ａｔｏｍｓ／cm2濃度で汚染させ、前記汚染されたサンプルを熱処理し、前記熱処理されたサンプルで汚染された面または汚染された面の反対面を観察して結晶欠陥領域を区分する。
【００１４】
前記熱処理ステップは、ヘリウム、窒素、アルゴン、酸素、水素及びアンモニアのうち選択された少なくともいずれか一つの雰囲気下で実施する。望ましくは、前記熱処理ステップは、ベイカンシー型点欠陥が優勢であるが、凝集した欠陥のないＰｖ領域では、前記金属の析出物を前記サンプル内部に主に発生させ、格子間点欠陥が優勢であるが、凝集した欠陥のないＰｉ領域では、前記金属の析出物を前記サンプル表面にヘイズ形態で発生させる。
【００１５】
このために、前記熱処理ステップは、６００〜９５０℃で０．０１〜１０時間行う１次熱処理ステップと、１，０００〜１，１５０℃で０．０１〜１０時間行う２次熱処理ステップとを含むことができる。前記熱処理ステップ後、降温速度は２００℃／ｍｉｎ以下とすることが望ましい。一方、前記サンプル中の酸素濃度が１１ｐｐｍａ以下の場合に、前記熱処理ステップは、６００〜９５０℃で０．０１〜１０時間行う１次熱処理ステップと、１，０００〜１，１５０℃で０．０１〜１０時間行う２次熱処理ステップとを含み、前記サンプル中の酸素濃度が１１ｐｐｍａ以上の場合に前記熱処理ステップは、１，０００〜１，１５０℃で０．０１〜１０時間行うことが最も望ましい。
【００１６】
望ましい実施形態で、前記サンプルの一面に金属を汚染させるステップは、前記サンプルの両面をＨＦ洗浄するステップと、前記サンプルを試料台に載置するステップと、前記サンプルの一面にＢＯＥ溶液とＣｕとの混合溶液であるＣｕ汚染溶液を塗布するステップと、前記サンプルの一面がＣｕ汚染されるように一定時間放置するステップと、前記サンプル上のＣｕ汚染溶液を廃棄して洗浄するステップと、前記サンプルを乾燥させるステップと、を含み、前記Ｃｕ汚染溶液は、Ｃｕ濃度が１〜１５ｐｐｍであることが望ましい。前記Ｃｕ汚染溶液が前記サンプルにとどまる時間は１分〜１０分である。
【００１７】
前記サンプルの両面に金属を汚染させることもできるが、このときには、前記サンプルの両面をＨＦ洗浄した後、カセットに装着してＢＯＥ溶液とＣｕとの混合溶液であるＣｕ汚染溶液に浸漬する。前記サンプルの両面がＣｕ汚染されるように一定時間放置した後、前記Ｃｕ汚染溶液から前記サンプルを取り出して洗浄して乾燥させる。
【００１８】
前記技術的課題を達成するための、本発明による結晶欠陥領域の区分方法の他の構成では、単結晶シリコンインゴットの片またはシリコンウェーハで形成されたサンプルを備えた後、前記サンプルの少なくとも一面にＢＯＥ溶液とＣｕとの混合溶液であるＣｕ汚染溶液を塗布して、前記サンプルの少なくとも一面にＣｕを汚染させた後に乾燥させる。前記乾燥されたサンプルを熱処理した後、前記熱処理されたサンプルでＣｕ汚染された面または汚染された面の反対面を観察して結晶欠陥領域を区分する。
【００１９】
前記他の技術的課題を達成するための、本発明による結晶欠陥領域の区分方法の一構成は、単結晶シリコンインゴットの片またはシリコンウェーハで形成されたサンプルの一面を選択的エッチングして顕微鏡で観察することによって、結晶欠陥領域を１次的に区分するステップと、前記サンプルの一面で選択的エッチングされた部分を除去するステップと、前記サンプルの少なくとも一面に金属を汚染させるステップと、前記汚染されたサンプルを熱処理するステップと、前記熱処理されたサンプルで汚染された面または汚染された面の反対面を肉眼で観察することによって、結晶欠陥領域を２次的に区分するステップと、を含む。
【００２０】
前記サンプルを汚染させる金属の種類及び濃度に特別な制限はない。しかし、前記金属は、１×１０１２〜１×１０１７ａｔｏｍｓ／cm2濃度で汚染させることができる。前記熱処理ステップは、ヘリウム、窒素、アルゴン、酸素、水素及びアンモニアのうち選択された少なくともいずれか一つの雰囲気下で実施できる。特に、前記熱処理ステップは、ベイカンシー型点欠陥が優勢であるが、凝集した欠陥のないＰｖ領域では前記金属の析出物を前記サンプル内部に発生させ、格子間点欠陥が優勢であるが、凝集した欠陥のないＰｉ領域では、前記金属の析出物を前記サンプル表面にヘイズ形態で発生させることが望ましい。
【００２１】
前記他の技術的課題を達成するための、本発明による他の結晶欠陥領域の区分方法の他の構成は、単結晶シリコンインゴット中の隣接位置で採取した２個の片または２枚のシリコンウェーハで形成された第１及び第２サンプルを備えるステップと、前記第１サンプルの一面を選択的エッチングして顕微鏡で観察するステップと、前記第２サンプルの少なくとも一面に金属を汚染させるステップと、前記汚染された第２サンプルを熱処理するステップと、前記熱処理された第２サンプルで汚染された面または汚染された面の反対面を肉眼で観察するステップと、記熱処理された第２サンプルを発光分析法で測定するステップとを含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、シリコン内の酸素析出を利用した結晶欠陥領域の区分方法とは関係なくＰｖとＰｉとの点欠陥特性を利用して、Ｐｖ領域では、金属析出物をシリコン内部に主に発生させ、Ｐｉ領域では、金属析出物をシリコン表面にヘイズ形態で発生させて追加的な分析なしに肉眼で結晶欠陥領域を区分させる。
【００２３】
また、シリコン酸素の濃度が１０ｐｐｍａ以下である場合、既存の酸素析出物による方法で結晶欠陥領域の区分ができないが、本発明の場合に酸素析出を排除するので、酸素濃度が低いほど結晶欠陥領域の区分に役に立つ。
【００２４】
したがって、本発明によれば、単結晶シリコンの酸素濃度に依存せずに結晶欠陥領域を正確かつ簡便に短時間に分析できる。
【００２５】
そして、本発明は、Ｃｕ汚染量を従来技術に比べて顕著に増大させて高濃度の均一なＣｕ汚染を施した後、簡単な熱処理でシリコン表面に発生するＣｕヘイズ現象を利用して、追加の検査装備なしに簡単に結晶欠陥領域を区分できる。また、欠陥領域の区分にかかる手間を大きく低減できる。
【００２６】
それだけでなく本発明は、金属汚染を施すが、金属の種類とは関係なく、またサンプルの形態に関係なくあらゆる単結晶シリコンサンプルのあらゆる結晶欠陥領域が確認できる分析方法を提供する。一つのサンプルまたは隣接位置で採取した２つのサンプルに対して選択的エッチング、金属汚染及び発光分析法を適用することによって、あらゆる結晶欠陥領域が確認できる。
【００２７】
以上、本発明によれば、単結晶シリコンの酸素濃度に依存せずに結晶欠陥領域を正確かつ簡便に短時間に分析することができる。これにより、今後半導体業界で要求し続ける酸素濃度のＰｖとＰｉ領域を持つ単結晶シリコンサンプルの結晶欠陥領域の確認及び欠陥のない単結晶シリコン開発の核心道具として活用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付した図面を参照して本発明に関する望ましい実施例を説明する。しかし、本発明は以下で開示される実施例に限定されるものではなく、相異なる多様な形態で具現されるものであり、単に本実施例は本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範ちゅうにより定義されるだけである。
【００２９】
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例による結晶欠陥領域の区分方法を例示したフローチャートであり、図２は、本発明の第１実施例による結晶欠陥領域の区分方法に含まれた熱サイクルのグラフである。
【００３０】
本発明の主要特徴は、単結晶シリコンインゴットの片またはシリコンウェーハで形成されたサンプルの少なくとも一面に金属汚染させた後、特定熱処理を通じて金属がシリコン結晶欠陥領域によって選択的に析出される位置を異ならせて、汚染された面または汚染された面の反対面を集光灯下で肉眼で観察して結晶欠陥領域を区分できるということである。単結晶シリコンの欠陥のない領域のうち、格子間シリコンが優勢であるが、凝集した欠陥のない領域であるＰｉ領域と、ベイカンシーが優勢であるが、凝集した欠陥のない領域であるＰｖ領域とを、金属元素、例えば銅を使用してＰｖとＰｉとでの銅析出物生成の挙動位置を異ならせる熱処理を行って、表面に発生するヘイズパターンで結晶欠陥領域を区分できる。特に、本発明では、Ｐｖ領域では、前記金属の析出物をサンプル内部に主に発生させ、Ｐｉ領域では、前記金属の析出物をサンプル表面にヘイズ形態で発生させて、肉眼で結晶欠陥領域を区分する。
【００３１】
本発明のさらに他の主要特徴は、肉眼でヘイズパターンを区分するために、適正レベルの表面粗度を持つサンプルならばよいため、単結晶シリコンインゴットを軸方向に垂直に切断したバーチカルサンプルと、表面ポリシングを施さないエッチング面のサンプルとを含んで、シリコンウェーハなどのあらゆる形態の単結晶シリコンサンプルに適用できるという点である。
【００３２】
まず図１を参照するに、本発明による結晶欠陥領域の区分方法では、単結晶シリコンインゴットの片またはシリコンウェーハで形成されたサンプルを備える（ステップＳ１）。
【００３３】
実験例では、単結晶シリコンインゴットをスライシングし、スライシングにより形成された表面欠陥を除去するために、グラインディングを行ったウェーハをサンプルとして利用する。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、スライシング工程のみ行われたウェーハ、グラインディング工程やラッピング工程が行われたウェーハにも適用でき、ポリシングを施したウェーハに対しても適用できる。それだけでなく、シリコンインゴットの中心を過ぎて軸方向に方形に切断した単結晶シリコンインゴットの片に対しても適用できる。このように、本発明は、シリコンインゴットを軸方向に切断した試料及び完成品であるウェーハの結晶欠陥領域評価にいずれも適用できる。
【００３４】
サンプルを備えた後、サンプルの少なくとも一面に金属を汚染させる（ステップＳ２）。この時、汚染させる金属としてはＣｕを選定することが望ましく、金属のヘイズパターンを見ようとする面を前面にした時、サンプルの背面に均一に金属を汚染させる。また、金属はヘイズを発生させるのに十分な濃度で汚染させねばならず、望ましくは、サンプルの少なくとも一面に金属を１×１０１４〜５×１０１６ａｔｏｍｓ／cm2濃度で汚染させる。１×１０１４ａｔｏｍｓ／cm2より低く汚染させれば、ヘイズが発生しない。５×１０１６ａｔｏｍｓ／cm2より高く汚染させれば、ウェーハ全面にヘイズが発生して結晶欠陥領域間の区分が容易にならない。
【００３５】
金属を汚染させる方法は、金属汚染溶液をサンプルの少なくとも一面に塗布して一定時間放置した後に乾燥させることができる。このように金属汚染されたサンプルは、本発明で提案する方法によって熱処理する（ステップＳ３）。
【００３６】
この時、熱処理ステップは、Ｐｖ領域では、金属の析出物をサンプル内部に主に発生させ、Ｐｉ領域では、金属の析出物をサンプル表面にヘイズ形態で発生させる。詳細な熱処理方法は、図２を参照する。
【００３７】
図２を参照するに、炉内にヘリウム、窒素、アルゴン、酸素、水素、アンモニアまたはこれらの混合ガス雰囲気を組成する。生産的な面において、通常熱処理炉の温度は、熱処理ステップを除いては所定温度に維持され、普通４００〜８００℃に維持される。このような炉内にサンプルが積載されたボートを装入する（図２のステップI）。
【００３８】
次いで、１〜５０℃／ｍｉｎの速度で炉内の温度を昇温させて、６００〜９５０℃で０．０１〜１０時間１次熱処理を進める（図２のII）。ここで、昇温速度を１℃／ｍｉｎ以上としたのは、検査にかかる時間を考慮せねばならないためであり、５０℃／ｍｉｎ以下としたのは、急激な温度変化による応力発生などを防止するためである。
【００３９】
このような１次熱処理は、Ｐｖ領域でベイカンシーの凝集空間を作る役割を行ってベイカンシーの凝集空間に金属の析出物、望ましくは、銅析出物を生成させる。
【００４０】
さらに詳細に説明すれば、このような熱処理を通じて、サンプルの内部を通過して金属汚染溶液が塗布されていない他面に金属を拡散させることである。この時、サンプルの少なくとも一面にのみ塗布された金属汚染溶液中の金属は、サンプル内部の単結晶シリコンまたは単結晶シリコンの内部に形成されている各種欠陥領域、すなわち、Ｐｖ領域、Ｐｉ領域に広がり、各種欠陥領域でその様相を異ならせて広がる。そしてこの過程で金属の化合物が析出される。すなわち、Ｓｉ内の金属イオンは欠陥領域で還元されて析出物が形成される。
【００４１】
１次熱処理後には再び１〜５０℃／ｍｉｎの速度で炉内の温度を昇温させて、１，０００〜１，１５０℃で０．０１〜１０時間２次熱処理を進める（図２のIII）。ここでも、昇温速度を１℃／ｍｉｎ以上にしたのは、検査にかかる時間を考慮せねばならないためであり、５０℃／ｍｉｎ以下にしたのは、急激な温度変化による応力の発生などを防止するためである。
【００４２】
２次熱処理は、１次熱処理を通じて析出された金属析出物が成長して金属をサンプル全体に拡散させる役割を行う。しかし、後述するように、サンプル中の酸素濃度によって１次熱処理を省略して２次熱処理に直ちに進めることもある。
【００４３】
２次熱処理ステップ以後には、２００℃／ｍｉｎ以下の降温速度で炉の温度を降温させる（図２のIV）。このように徐冷させることによってＰｖとＰｉ領域での析出物が発生した領域の差をさらに明確にする。
【００４４】
最後に、このような熱処理過程を経たサンプルを取り出して、汚染された面または汚染された面の反対面を観察して結晶欠陥領域を区分する（図１のステップＳ４）。汚染された面より汚染された面の反対面でヘイズパターンをさらに明確に区分できる。この時、別途のエッチング作業や別途の検査装備が特別に必要なものではない。熱処理されたサンプルを集光灯下で肉眼で金属汚染された面の反対面を検査すれば、金属析出されたヘイズを観察できて単結晶シリコンの結晶欠陥領域Ｐｖ、Ｐｉが区分できる。すなわち、前記のような熱処理を利用して熱処理されたサンプル表面でヘイズが発生した領域はＰｉ領域と解釈し、表面でヘイズの発生していない領域はＰｉ領域と解釈する。
【００４５】
既存に結晶欠陥を区分するためには、高温／長時間の酸素析出熱処理を通じて再結合ライフタイムを測定するか、Ｘ線トポグラフィーイメージ分析を通じて欠陥領域を区分したが、本発明は単結晶シリコンの酸素濃度に依存せず、金属がシリコン結晶欠陥領域での他の析出挙動を起こす熱処理を通じて表面に現れた金属ヘイズ現象を利用して、追加検査なしに簡単に結晶欠陥領域を区分できる。
【００４６】
また本発明は、一つ金属元素のみを使用して結晶欠陥を区分できる。それだけでなく、従来技術は、金属の析出物やヘイズが発生する場合に再結合ライフタイムを測定できないため、金属汚染の量及び熱処理時間の制約があった。しかし、本発明はヘイズを発生させて結晶欠陥領域を区分する。
【００４７】
一方、金属、特にＣｕ汚染過程は、図３及び図４を参照して説明する次のような方法を利用すれば、さらに高濃度で汚染させることができて熱処理時間が短縮される。図３は、本発明によるＣｕ汚染過程のフローチャートであり、図４は、このようなＣｕ汚染過程のうち一部を例示した作業状態図である。
【００４８】
既知のスピンコーティング方法による銅汚染方法では、銅ヘイズを発生させうるほどの汚染を単結晶シリコンに施せないために、新たな汚染方式が必要である。したがって、銅のヘイズ現象を利用して単結晶シリコンの結晶欠陥を区別するために、シリコンの一面のみを選択的に高濃度かつ均一な汚染が必要であるので、本発明者は図３のような断面汚染方法を提案する。
【００４９】
図３に示したように、まずサンプルの両面をＨＦ洗浄する（ステップＳ２１）。
【００５０】
次いで、図４のようにサンプル１０を試料台２０に装着する（ステップＳ２２）。
試料台２０の水平を調節した後、サンプル１０の一面にＣｕ汚染溶液３０を塗布する（ステップＳ２３）。この時、本発明で提案するＢＯＥ溶液とＣｕとの混合溶液であるＣｕ汚染溶液を使用する。ＢＯＥ溶液は、ＨＦとＮＨ４Ｆとの混合溶液である。ＢＯＥ溶液の濃度は、欠陥評価の可能性、処理時間及び効率性を考慮して好適に決定できる。過度に低い濃度のＢＯＥ溶液を使用する場合には、反応時間が長くなって生産性が低くなり、濃度が過度に高い場合には反応が急激で結晶欠陥を区分し難い。
【００５１】
実験例でＣｕ汚染溶液は、銅溶液を０．６７％ＢＯＥ溶液（０．２４％ＨＦ＋１９。５％ＮＨ４Ｆ）に混合して、その溶液中にＣｕの濃度を１ｐｐｍ〜１５ｐｐｍにした。このようなＣｕ汚染溶液を利用すれば、弱塩基中でＣｕ２＋イオン状態に存在するＣｕがイオン状態でサンプル上に均一に塗布されて、単結晶シリコンに汚染されるＣｕ量を１×１０１４〜５×１０１６ａｔｏｍｓ／cm2とすることができる。前述したように、その下の濃度範囲になる場合には銅ヘイズ現象が発生せず、それ以上の濃度になる場合には銅ヘイズが過度に発生して、単結晶シリコンの結晶欠陥領域を集光灯下で肉眼検査で区分できなくなる。望ましくは、８．８３×１０１５〜１．３３×１０１６ａｔｏｍｓ／cm2範囲で汚染させる。
【００５２】
このように製造されたＣｕ汚染溶液は、サンプル１０の一面、特に背面にピペット４０などを利用して投滴して塗布されるが、これは、半導体素子で製造される前面に投滴する場合には、その前面をＣｕイオンが汚染させて欠陥測定に誤りがありうるためである。
【００５３】
Ｃｕ汚染溶液を塗布した後には、図４のような状態で一定時間放置して前記サンプル１０の一面をＣｕ汚染させる（ステップＳ２４）。処理温度は常温であり、処理圧力は常圧（１ａｔｍ）とすることができる。
【００５４】
一定時間後、前記サンプル上のＣｕ汚染溶液を廃棄して洗浄する（ステップＳ２５）。洗浄は、例えば、超純水でサンプルをリンスする工程を利用できる。このようなステップを通じてＣｕ汚染溶液がサンプルにとどまる時間は１分〜１０分程度にすることができる。実験例では４分程度とした。
【００５５】
次いで、サンプルを乾燥させる（ステップＳ２６）。例えば、サンプルをホットプレートに載置して１００℃前後、例えば８０ないし１２０℃の熱を加えて乾燥させるか、常温でスピンドライヤーで乾燥させるか、窒素で吹いて乾燥させる。
【００５６】
前記の方式は、汚染量を従来技術に比べて顕著に増加させて高濃度の均一なＣｕ汚染を施した後、簡単な熱処理でシリコン表面に発生するＣｕヘイズ現象を利用して追加の検査装備なしに簡単に結晶欠陥領域を区分するのに有効である。また、従来技術は、金属の析出物やヘイズが発生する場合に再結合ライフタイムを測定できないために金属汚染の量及び熱処理時間の制約があり、特に、汚染濃度の場合には１×１０１２〜１×１０１４  ａｔｏｍｓ／cm2間の範囲の低濃度とした。本発明は、これより高濃度の汚染を施すことができ、銅ヘイズを発生させて結晶欠陥領域を区分させる。
【００５７】
一方、次の式は、図３のような汚染方式をもって実際に単結晶シリコンを汚染させうる銅汚染量を予測できる回帰式についての説明である。
【００５８】
Ｃｕ  ｏｎ  ｗａｆｅｒ＝−４．２３×１０１２＋８．８７×１０１１  Ｃｕ  ｉｎ  ＢＯＥ
ＢＯＥ溶液中に銅溶液を一定量入れてＣｕ濃度（Ｃｕ  ｉｎ  ＢＯＥ）を変化させつつ、図３と同じ方法で単結晶シリコンを汚染させれば、回帰式と同じ汚染量（Ｃｕ  ｏｎ  ｗａｆｅｒ）を得ることができる。
【００５９】
したがって、実際に既存の汚染方法であるスピンコーティング方法に比べて非常に少ない銅汚染溶液でさらに多量を単結晶シリコンに汚染させうることを確認した。確認結果、既存のスピンコーティング方法に比べて１０〜１００倍以上汚染させることができた。単結晶シリコンの結晶欠陥領域を銅ヘイズで区分するためには、全体的に高濃度かつ均一な汚染が必要であるが、既存の汚染方法では到達できないので、新たに考案された汚染方法で単結晶シリコンに汚染させうる最大量を超えたといえる。
【００６０】
しかし、本発明でサンプルをＣｕ汚染させるのに前記の方法を必ずしも適用せねばならないものではない。ヘイズを引き起こすのに十分な濃度で金属を汚染させることさえできるならば、汚染方法に制限はない。
【００６１】
一方、本発明では、サンプルの両面にＣｕのような金属を汚染させることもできるが、この時には、前記サンプルの両面をＨＦ洗浄した後、カセットに装着して本発明によるＣｕ汚染溶液に浸漬する。前記サンプルの両面がＣｕ汚染されるように一定時間放置した後、前記Ｃｕ汚染溶液から前記サンプルを取り出して洗浄した後に乾燥させればよい。
【００６２】
他方、図５は、サンプル内の酸素濃度による熱処理領域を区分できない事例を示す。
【００６３】
まず、酸素濃度［Ｏｉ］が１１ｐｐｍａ以下のサンプルにＣｕを汚染させた後、１次熱処理を除いて２次熱処理のみ適用した結果、全面にヘイズパターンが発生して結晶欠陥領域を区分できなくなったことを示す。一方、酸素濃度１１ｐｐｍａ以上のサンプルにＣｕを汚染させた後、１次熱処理と２次熱処理とを全部適用した場合にはヘイズパターンが全く発生せず、結晶欠陥領域を区分できなくなったことを示す。
【００６４】
酸素濃度が１１ｐｐｍａ以下で低い場合、１次熱処理を除外すれば、銅析出物がＰｖ領域内で析出されうるベイカンシー凝集空間を提供できなくて、全面ヘイズパターンが発生することである。また、酸素濃度が１１ｐｐｍａ以上で高い場合、１次熱処理と２次熱処理とを全部適用すれば、シリコン内部に酸素析出が発生して銅をゲッターリングして銅析出物が内部に発生し、サンプル表面にはヘイズパターンが発生しなくて結晶欠陥領域を区分できない。
【００６５】
したがって、本発明は、サンプル内の酸素濃度を基準に熱処理を２つに分ける。
【００６６】
次の表１に整理した通りに、［Ｏｉ］が１１ｐｐｍａ以上の場合、１次熱処理ステップは除いて２次熱処理ステップを直ちに適用する。［Ｏｉ］が１１ｐｐｍａ以下の場合、１次熱処理ステップと２次熱処理ステップとをいずれも進める。
【００６７】
【表１】
2008085333.tif 000003
図６は、Ｃｕを汚染させた後、本発明による特定熱処理によってサンプル内の酸素濃度による熱処理後の銅ヘイズパターンを示す。本発明のように、銅イオンの拡散による欠陥領域の区分は、図６に示した写真でのように、Ｐｖ領域、Ｐｉ領域など各領域別に異なる色を表しつつ肉眼で直接確認できる。
【００６８】
図７は、本発明によってシリコンウェーハの欠陥領域を区分した結果写真と、従来の欠陥領域の区分方法でシリコンウェーハの欠陥領域を測定した結果写真とを共に示す。図７には、サンプルの［Ｏｉ］が１１．５ｐｐｍａと８．５ｐｐｍａであるサンプルの銅汚染後、熱処理したサンプルの銅ヘイズパターンによるＰｖとＰｉとの結晶欠陥領域の区分と、金属汚染なしに伝統的な酸素析出熱処理（８００℃で４時間＋１，０００℃で１６時間）を行って、酸素析出による再結合ライフタイムによるＰｖとＰｉとの結晶欠陥領域の区分とを示す。酸素の濃度が高い場合（１１．５ｐｐｍａ）、既存の伝統的な方法でも結晶欠陥領域が区分できるが、低い酸素濃度の場合（８．５ｐｐｍａ）、既存の方法では不可能であり、本発明のような金属汚染による熱処理を進めて始めて結晶欠陥領域の区分が可能であるということを確認した。
【００６９】
（第２実施例）
図８は、本発明による結晶欠陥領域の区分方法を例示したフローチャートである。
【００７０】
本発明の主要特徴は、他の分析方法を利用せずに単結晶シリコンのあらゆる結晶欠陥領域を確認できるという点である。すなわち、ベイカンシー欠陥が優勢であるＰｖ領域、微小な板状析出物が存在し、酸化性雰囲気下での熱処理でＯｉＳＦが形成されるＰ−ｂａｎｄ領域の区分と、格子間欠陥が優勢であるＰｉ領域、格子間シリコンの凝集体が核になって熱処理により酸素析出が高濃度で発生するＢ−ｂａｎｄ、格子間シリコンが優勢であるｉ−ｒｉｃｈなどのあらゆる単結晶シリコン結晶欠陥領域についての評価を、本発明による方法を通じて一回で行えるという点である。
【００７１】
本発明のさらに他の主要特徴は、サンプルの厚さが０．４〜３ｍｍ程度のあらゆる形態のサンプルに適用できるという点である。すなわち、単結晶シリコンインゴットを軸方向に垂直に切断したバーチカルサンプルと、表面ポリシングを施さないエッチング面のサンプルとを含んで、シリコンウェーハなどあらゆる形態の単結晶シリコンサンプルに適用できるという点である。
【００７２】
まず図８を参照するに、本発明による結晶欠陥領域の区分方法では、単結晶シリコンインゴットの片またはシリコンウェーハで形成されたサンプルを備える（ステップＳ１０１）。
【００７３】
実験例では単結晶シリコンインゴットをスライシングし、スライシングにより形成された表面欠陥を除去するためにグラインディングを行ったウェーハをサンプルとして利用する。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、スライシング工程のみ行われたウェーハ、グラインディング工程やラッピング工程が行われたウェーハにも適用でき、ポリシングを施したウェーハに対しても適用できる。それだけでなく、シリコンインゴットの中心を過ぎて軸方向に方形に切断した単結晶シリコンインゴットの片に対しても適用できる。このように、本発明はシリコンインゴットを軸方向に切断した試料及び完成品であるウェーハの結晶欠陥領域評価にいずれも適用できる。
【００７４】
サンプルを備えた後、サンプルの一面を選択的エッチングする（ステップＳ１０２）。この時、腐食液の種類には特に制限がない。例えば、ＨＦ：ＨＮＯ３：ＣＨ３ＣＨＯＯＨが１：３：１２であるｄａｓｈ腐食液、ＨＦ：Ｃｒ：Ｈ２Ｏが１：０．４：０．２であるＳｉｒｔｌｅ腐食液、ＨＦ：Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７水溶液（０．１５ｍｏｌ％）が２：１であるＳｅｃｃｏ腐食液、ＨＦ、ＨＮＯ３、ＣｒＯ３水溶液（５ｍｏｌ％）。Ｃｕ（ＮＯ３）２、ＣＨ３ＣＯＯＨ及びＨ２Ｏの混合液であるＷｒｉｇｈｔ腐食液などを利用できる。
【００７５】
次いで、選択的エッチングされたサンプルの面を顕微鏡で観察することによって結晶欠陥領域を１次的に区分する（ステップＳ１０３）。このステップを通じてＣＯＰが存在するｖ−ｒｉｃｈ、ＬＤＰが存在するｉ−ｒｉｃｈなどの結晶欠陥領域を１次的に確認できる。
【００７６】
このような領域の確認後、サンプルを再びエッチングしてサンプルの一面で選択的エッチングされた部分を除去する（ステップＳ１０４）。
【００７７】
次いで、サンプルの少なくとも一面に金属を汚染させる（ステップＳ１０５）。この時、汚染させる金属としては遷移金属を利用でき、金属の種類に制限があるものではない。従来には、２つの遷移金属を利用せねばならないが、本発明では一つの遷移金属のみで汚染させても十分である。金属を汚染させる理由は、次の熱処理を通じて金属がシリコン結晶欠陥領域によって選択的に析出される位置を異ならせて結晶欠陥領域を区分するためである。例えば、第１実施例で説明したようにＣｕを使用してサンプルを汚染させ、ＰｖとＰｉ領域での銅析出物の生成挙動位置を異ならせる熱処理を行って、表面に発生するヘイズパターンで結晶欠陥領域を肉眼で区分する。金属のヘイズパターンを見ようとする面を前面と基準した時、サンプルの背面に均一に金属を汚染させる。このようなヘイズパターンを引き起こすためには、望ましくは、サンプルの少なくとも一面に金属を１×１０１４〜５×１０１６  ａｔｏｍｓ／cm2濃度で汚染させる。このように高濃度で金属を汚染させる方法も、前記の第１実施例と同じ方法を利用することができる。しかし、本発明では肉眼検査以外に発光分析法検査ステップも進めるので、金属の種類及び濃度に関係なく汚染ステップを進めてもよく、したがって、１×１０１２〜１×１０１７  ａｔｏｍｓ／cm2濃度で汚染させてもよい。
【００７８】
次いで、金属汚染されたサンプルを熱処理する（ステップＳ１０６）。この時、熱処理ステップは、金属を拡散させうる程度ならばよいが、Ｐｖ領域では金属の析出物をサンプル内部に発生させ、Ｐｉ領域では金属の析出物をサンプル表面にヘイズ形態で発生させることが望ましく、詳細な熱処理方法は図２と同じものでありうる。
【００７９】
次いで、このような熱処理過程を経たサンプルを取り出して汚染された面または汚染された面の反対面を肉眼で観察することによって、結晶欠陥領域を２次的に区分する（Ｓ１０７）。この時、別途のエッチング作業や別途の検査装備が特別に必要ではない。熱処理されたサンプルを集光灯下で肉眼で金属汚染された面または汚染された面の反対面を検査すれば、金属汚染された面に発生したヘイズが観察できて単結晶シリコンの結晶欠陥領域Ｐｖ、Ｐｉを区分できる。すなわち、前記のような熱処理を利用して熱処理されたサンプル表面でヘイズが発生した領域はＰｉ領域と解釈し、表面でヘイズの発生していない領域はＰｉ領域と解釈する。このようにして１次的な区分ステップ（Ｓ１０３）の結果とまとめれば、ｖ−ｒｉｃｈ、ｉ−ｒｉｃｈ、Ｐｉ、Ｐｖ領域などの区分が可能になる。
【００８０】
既存に結晶欠陥を区分するためには、高温／長時間の酸素析出熱処理を通じて再結合ライフタイムを測定するか、Ｘ線トポグラフィーイメージ分析を通じて欠陥領域を区分したが、本発明は、単結晶シリコンの酸素濃度に依存せず、金属がシリコン結晶欠陥領域での他の析出挙動を引き起こす熱処理を通じて、表面に現れた金属ヘイズ現象を利用して追加検査なしに簡単に結晶欠陥領域を区分できる。
【００８１】
また本発明は、一つの金属元素のみを使用して結晶欠陥を区分できる。それだけでなく従来技術は、金属の析出物やヘイズが発生する場合に再結合ライフタイムを測定できないため、金属汚染の量と熱処理時間の制約があった。しかし、本発明は、ヘイズを発生させて結晶欠陥領域を区分する。
【００８２】
次いで、熱処理されたサンプルに対して追加で発光分析法を適用して結晶欠陥領域を３次的に区分する（図１のステップＳ１０８）。この３次区分結果は、前記の１次及び２次の区分結果に重合または補充されてｖ−ｒｉｃｈ、ｉ−ｒｉｃｈ、Ｐｉ、Ｐｖ、Ｐ−ｂａｎｄ、Ｂ−ｂａｎｄなどを区分させることによって、単結晶シリコンの全欠陥領域に対する区分が行える。前述したように、このような発光分析ステップが実施されるので、金属汚染時に金属の種類及び濃度に関係なく適用できるという特徴がある。また、発光分析法を通じてサンプル内のゲッターリング効率を確認するステップをさらに含むことができる。
【００８３】
図９は、本発明による結晶欠陥領域の区分方法の他の例を示すフローチャートである。
【００８４】
図８を参照して説明した方法では一つのサンプルを利用し、図９に図示された方法では同一インゴットから採取した２個のサンプルを利用するのに特徴がある。図８を参照して説明した方法と重畳する内容は省略して以下で説明する。
【００８５】
図９を参照して、単結晶シリコンインゴット中の隣接位置で採取した２個の片または２枚のシリコンウェーハで形成された第１及び第２サンプルを備える（ステップＳ１１１）。
【００８６】
第１サンプルの一面を選択的エッチングして（ステップＳ１１２）顕微鏡で観察する（ステップＳ１１３）。このステップを通じてｖ−ｒｉｃｈ、ｉ−ｒｉｃｈなどの結晶欠陥領域を１次的に確認できる。
【００８７】
そして、第２サンプルについては、その少なくとも一面に金属を汚染させる（ステップＳ１１４）。
【００８８】
汚染された第２サンプルを熱処理（ステップＳ１１５）した後、熱処理された第２サンプルで汚染された面または汚染された面の反対面を肉眼で観察する（ステップＳ１１６）。前述した方法を利用して金属を汚染させて特定熱処理を行って、熱処理された第２サンプル表面でヘイズが発生した領域はＰｉ領域と解釈し、表面でヘイズの発生していない領域はＰｉ領域と解釈する。このようにして、第１サンプルに対する観察ステップ（ステップＳ１１３）の結果とまとめれば、ｖ−ｒｉｃｈ、ｉ−ｒｉｃｈ、Ｐｉ、Ｐｖ領域などの区分が可能になる。
【００８９】
次いで、熱処理された第２サンプルを発光分析法で測定（ステップＳ１１７）、第１及び第２サンプルについての観察及び測定結果を総合して、単結晶シリコンインゴットの全結晶欠陥領域、いわゆるｖ−ｒｉｃｈ、ｉ−ｒｉｃｈ、Ｐｉ、Ｐｖ、Ｐ−ｂａｎｄ、Ｂ−ｂａｎｄなどを区分できるようになる。
【００９０】
図１０は、インゴットを垂直方向に切断して製作したサンプルの図であり、図８を参照して説明したような本発明を利用して結晶欠陥領域を確認して、発光分析法で測定された図に各領域を区分して表示したものである。ＬＤＰ領域、Ｂ−ｂａｎｄ、Ｐｉ、Ｐｖ領域などが区分される。
【００９１】
図１１は、単結晶シリコンのスラグ状態のサンプルの図であり、図８を参照して説明したような本発明を利用して結晶欠陥領域を確認して、発光分析法で測定された図に各領域を区分して表示したものである。スラグサンプルとは、ウェーハで加工される前のエッチングされたサンプルを称する。図１１に示したように、Ｐｉ、Ｐｖ領域などが区分される。
【００９２】
図１２は、単結晶シリコンのサンプルの図であり、図９を参照して説明したような本発明を利用して結晶欠陥領域を確認して、発光分析法で測定された図に各領域を区分しておいたものである。Ｐｉ、Ｐｖ領域などが区分される。
【００９３】
図１３は、従来の欠陥領域の区分方法でシリコンウェーハの欠陥領域を測定した結果と、本発明によってシリコンウェーハの欠陥領域を区分した結果とを共に示す。
【００９４】
サンプルは、シリコンインゴットを垂直方向に切断して２つのバーチカルサンプルを製作して進めた。測定結果、各サンプル内の酸素濃度は９ｐｐｍａ（Ｎｅｗ  ＡＳＴＭ基準）であった。一つのサンプルに対しては、金属汚染なしに伝統的な酸素析出熱処理（８００℃で４時間＋１，０００℃で１６時間）を行って酸素析出による再結合ライフタイムを調べた。他の一つのサンプルに対しては、本発明による方法、特にＣｕで汚染をさせて図２を参照して２ステップ熱処理を適用した。
【００９５】
図１３に示したように、サンプル内の酸素濃度が９ｐｐｍａで低い場合には、既存の方法では結晶欠陥領域の区別が全く確認されないということが分かる。しかし、本発明の方法として選択的エッチング方法でｖ−ｒｉｃｈ領域とｉ−ｒｉｃｈ領域とを確認した後、Ｐｉ、Ｐｖ領域などの各細部領域は、金属汚染及び発光分析法を利用して区別すれば各領域の確認が明確に行われることが分かる。また、各領域別検査の必要性なしにバーチカル断面に対して、１回の検査だけで全結晶欠陥領域が区分されるということが分かる。
【００９６】
図１４は、前記のような実施例を通じて発光分析法と推定される各結晶欠陥領域のゲッターリングサイトについての情報を示す表である。発光分析法を利用するためにゲッターリング効率に関する情報も得ることができる。
【００９７】
以上、本発明を望ましい実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の技術的思想内で当業者によって色々な多くの変形が可能であるということは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、半導体素子に使われるウェーハに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１実施例による結晶欠陥領域の区分方法を例示したフローチャートである。
【図２】本発明の第１実施例による結晶欠陥領域の区分方法に含まれた熱サイクルグラフである。
【図３】本発明の第１実施例による結晶欠陥領域の区分方法に含まれたＣｕ汚染過程を例示したフローチャートである。
【図４】このようなＣｕ汚染過程のうち一部を例示した作業状態図である。
【図５】酸素濃度による熱処理領域の区分不可事例を示す写真である。
【図６】本発明によってシリコン酸素濃度による熱処理後の銅ヘイズパターンを示す写真である。
【図７】本発明によってシリコンウェーハの欠陥領域を区分した結果と、従来の欠陥領域の区分方法でシリコンウェーハの欠陥領域を測定した結果とを共に示す写真である。
【図８】本発明の第２実施例による結晶欠陥領域の区分方法を例示したフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施例による結晶欠陥領域の区分方法の他の例を示すフローチャートである。
【図１０】インゴットを垂直方向に切断して製作したサンプルの写真であり、図８を参照して説明したような本発明を利用し結晶欠陥領域を確認した図である。
【図１１】単結晶シリコンのスラグ状態のサンプルの写真であり、図８を参照して説明したような本発明を利用して結晶欠陥領域を確認した図である。
【図１２】単結晶シリコンのサンプルの写真であり、図９を参照して説明したような本発明を利用して結晶欠陥領域を確認した図である。
【図１３】従来の欠陥領域の区分方法でシリコンウェーハの欠陥領域を測定した結果と、本発明によってシリコンウェーハの欠陥領域を区分した結果とを共に示す写真である。
【図１４】本発明の実施例を通じて推定される各結晶欠陥領域のゲッターリングサイトについての情報を示す表である。
【符号の説明】
【０１００】
１０  サンプル
２０  試料台
３０  Ｃｕ汚染溶液
４０  ピペット
【図１】
2008085333.tif 000004
【図２】
2008085333.tif 000005
【図３】
2008085333.tif 000006
【図４】
2008085333.tif 000007
【図８】
2008085333.tif 000008
【図９】
2008085333.tif 000009
【図１４】
2008085333.tif 000010
【図５】
2008085333.tif 000011
【図６】
2008085333.tif 000012
【図７】
2008085333.tif 000013
【図１０】
2008085333.tif 000014
【図１１】
2008085333.tif 000015
【図１２】
2008085333.tif 000016
【図１３】
2008085333.tif 000017