(57)【要約】【課題】非破壊で、且つ簡便に、ＩｎＰ基板の不純物の濃度を測定することが可能な不純物濃度測定システム、不純物濃度測定方法、不純物濃度測定プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。【解決手段】本発明に係る不純物濃度測定システム１０においては、ＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度及び比抵抗が入力部１４に入力されると、比抵抗算出部１６が、入力された室温ＰＬ強度に基づき、格納部１２に格納された複数の関係式から複数の比抵抗を算出する。そして、関係式検出部１８が、算出された複数の比抵抗に基づき、第１及び第２の関係式を検出すると共に、不純物濃度抽出部２０が、これらの関係式に関連づけられて格納されている２つのＳ濃度を抽出して、適宜出力することにより、ユーザは、入力部１４に入力した室温ＰＬ強度及び比抵抗を有するＩｎＰ基板のＳ濃度の範囲を取得することができる。【選択図】  図１
2004281792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浅いドナー準位を形成する不純物を含むと共に、ＦｅがドープされているＩｎＰ基板の、室温ＰＬ強度と比抵抗との関係式と、前記不純物の不純物濃度とが互いに関連づけられて複数格納された格納手段と、
前記ＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度及び比抵抗の入力を受け付ける入力手段と、
前記入力手段が受け付けた前記室温ＰＬ強度に基づき、前記格納手段に格納された前記複数の関係式から比抵抗を算出する比抵抗算出手段と、
前記比抵抗算出手段によって算出された前記複数の比抵抗に基づき、前記入力手段に入力された前記比抵抗より大きい比抵抗が求められた関係式を、前記格納手段から第１の関係式として検出すると共に、前記入力手段に入力された前記比抵抗より小さい比抵抗が求められた関係式を、前記格納部から第２の関係式として検出する関係式検出手段と、
前記関係式検出手段によって検出された前記第１の関係式と関連づけられて格納されている前記不純物濃度と、前記関係式検出手段によって検出された前記第２の関係式と関連づけられて格納されている前記不純物濃度とを、前記格納手段から抽出する不純物濃度抽出手段とを備える、不純物濃度測定システム。
【請求項２】
前記格納手段に格納される前記不純物濃度は、所定の幅を有する不純物濃度範囲であり、
前記不純物濃度抽出手段は、前記第１の関係式と関連づけられて格納されている前記不純物濃度の下限の値を抽出すると共に、前記第２の関係式と関連づけられて格納されている前記不純物濃度の上限の値を抽出する、請求項１に記載の不純物濃度測定システム。
【請求項３】
浅いドナー準位を形成する不純物を含むと共に、ＦｅがドープされているＩｎＰ基板の、室温ＰＬ強度と比抵抗との関係式と、前記不純物の不純物濃度とを互いに関連づけて格納手段に複数格納しておき、
入力手段が、前記ＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度及び比抵抗の入力を受け付ける第１ステップと、
比抵抗算出手段が、前記入力手段が受け付けた前記室温ＰＬ強度に基づき、前記格納手段に格納された前記複数の関係式から比抵抗を算出する第２ステップと、
関係式検出手段が、前記比抵抗算出手段によって算出された前記複数の比抵抗に基づき、前記入力手段に入力された前記比抵抗より大きい比抵抗が求められた関係式を、前記格納手段から第１の関係式として検出すると共に、前記入力手段に入力された前記比抵抗より小さい比抵抗が求められた関係式を前記格納手段から第２の関係式として検出する第３ステップと、
不純物濃度抽出手段が、前記関係式検出手段によって検出された前記第１の関係式と関連づけられて格納されている前記不純物濃度と、前記関係式検出手段によって検出された前記第２の関係式と関連づけられて格納されている前記不純物濃度とを、前記格納手段から抽出する第４ステップとを備える、不純物濃度測定方法。
【請求項４】
前記格納手段に格納される前記不純物濃度は、所定の幅を有する不純物濃度範囲であり、
前記第４ステップにおいては、前記不純物濃度抽出手段は、前記第１の関係式と関連づけられて格納されている前記不純物濃度の下限の値を抽出すると共に、前記第２の関係式と関連づけられて格納されている前記不純物濃度の上限の値を抽出する、請求項３に記載の不純物濃度測定方法。
【請求項５】
浅いドナー準位を形成する不純物を含むと共に、ＦｅがドープされているＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度及び比抵抗の入力を受け付ける入力手段と、
前記入力手段が受け付けた前記室温ＰＬ強度に基づき、ＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度と該基板の比抵抗との関係式と、該基板に含まれる前記不純物の不純物濃度とが互いに関連づけられて複数格納された格納手段に格納された、前記複数の関係式から比抵抗を算出する比抵抗算出手段と、
前記比抵抗算出手段によって算出された前記複数の比抵抗に基づき、前記入力手段に入力された前記比抵抗より大きい比抵抗が求められた関係式を、前記格納手段から第１の関係式として検出すると共に、前記入力手段に入力された前記比抵抗より小さい比抵抗が求められた関係式を、前記格納手段から第２の関係式として検出する関係式検出手段と、
前記関係式検出手段によって検出された前記第１の関係式と関連づけられて格納されている前記不純物濃度と、前記関係式検出手段によって検出された前記第２の関係式と関連づけられて格納されている前記不純物濃度とを、前記格納手段から抽出する不純物濃度抽出手段として、コンピュータを機能させるための不純物濃度測定プログラム。
【請求項６】
前記格納手段に格納される前記不純物濃度は、所定の幅を有する不純物濃度範囲であり、
前記不純物濃度抽出手段は、前記第１の関係式と関連づけられて格納されている前記不純物濃度の下限の値を抽出すると共に、前記第２の関係式と関連づけられて格納されている前記不純物濃度の上限の値を抽出する、請求項５に記載の不純物濃度測定プログラム。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の不純物濃度測定プログラムが記録された、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩｎＰ基板に残留する不純物の濃度を測定するための不純物濃度測定システム、不純物濃度測定方法、不純物濃度測定プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩｎＰ基板においては、主に比抵抗を調整するためにＦｅがドープされている。なお、このＩｎＰ基板においては、基板製造時に混入する、Ｆｅが形成するアクセプタ準位より浅いドナー準位を形成する不純物（例えば、Ｓ、Ｓｉ等）が、Ｆｅ以外に含まれている。つまり、浅いドナーを形成する不純物を含むＩｎＰ基板に、深いアクセプタ準位を形成するＦｅをドープすることでＩｎＰ基板の高抵抗化がおこなわれている。そして、主にＳであるこの不純物がＩｎＰ基板上に積層されるエピタキシャル層に拡散すると、そのエピタキシャル基板から作製されるデバイスの特性が劣化することが知られている（下記特許文献１参照）。そのため、基板出荷前に、この基板に含まれる不純物の濃度を予め測定しておくことが好ましい。一般に、基板に含まれる不純物の濃度を測定する方法として、グロー放電質量分析（ＧＤＭＳ）や二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）を利用した測定方法が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−３０１６９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の不純物濃度測定方法は、ＧＤＭＳやＳＩＭＳを利用する不純物濃度測定は、基板の破壊を要する破壊測定であるため、その準備に手間と時間を要するという問題があった。また、測定後の基板を製品としてそのまま出荷することができないのは言うまでもない。
【０００５】
そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、非破壊で、且つ簡便に、ＩｎＰ基板の不純物の濃度を測定することが可能な不純物濃度測定システム、不純物濃度測定方法、不純物濃度測定プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る不純物濃度測定システムは、浅いドナー準位を形成する不純物を含むと共に、ＦｅがドープされているＩｎＰ基板の、室温ＰＬ強度と比抵抗との関係式と、不純物の不純物濃度とが互いに関連づけられて複数格納された格納手段と、ＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度及び比抵抗の入力を受け付ける入力手段と、入力手段が受け付けた室温ＰＬ強度に基づき、格納手段に格納された複数の関係式から比抵抗を算出する比抵抗算出手段と、比抵抗算出手段によって算出された複数の比抵抗に基づき、入力手段に入力された比抵抗より大きい比抵抗が求められた関係式を、格納手段から第１の関係式として検出すると共に、入力手段に入力された比抵抗より小さい比抵抗が求められた関係式を、格納部から第２の関係式として検出する関係式検出手段と、関係式検出手段によって検出された第１の関係式と関連づけられて格納されている不純物濃度と、関係式検出手段によって検出された第２の関係式と関連づけられて格納されている不純物濃度とを、格納手段から抽出する不純物濃度抽出手段とを備える。
【０００７】
この不純物濃度測定システムにおいては、ＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度及び比抵抗が入力手段に入力されると、比抵抗算出手段が、入力された室温ＰＬ強度に基づき、格納手段に格納された複数の関係式から複数の比抵抗を算出する。そして、関係式検出手段が、算出された複数の比抵抗に基づき、第１及び第２の関係式を検出すると共に、不純物濃度抽出手段が、これらの関係式に関連づけられて格納されている２つの不純物濃度を抽出して、適宜出力することにより、入力手段に入力された室温ＰＬ強度及び比抵抗を有するＩｎＰ基板の不純物濃度の範囲を取得することができる。すなわち、この不純物濃度測定システムにおいては、非破壊測定であり、且つ、測定が容易な室温ＰＬ強度測定及び比抵抗測定をおこなうことにより、ＩｎＰ基板の不純物濃度を測定することができる。なお、本発明で「不純物」とは、ＦｅドープのＩｎＰ基板に含まれるＩｎ、Ｐ、Ｆｅ以外の元素のことを示し、「浅いドナー準位を形成する」とは、ＩｎＰにおいてＦｅが形成するアクセプタ準位より伝導帯に近いエネルギ準位を形成することを示すものとする。
【０００８】
また、格納手段に格納される不純物濃度は、所定の幅を有する不純物濃度範囲であり、不純物濃度抽出手段は、第１の関係式と関連づけられて格納されている不純物濃度の下限の値を抽出すると共に、第２の関係式と関連づけられて格納されている不純物濃度の上限の値を抽出することが好ましい。この場合、格納手段に格納される不純物濃度が所定の幅を有する不純物濃度範囲であっても、入力手段に入力された室温ＰＬ強度及び比抵抗を有するＩｎＰ基板の不純物濃度の、確度の高い範囲を取得することができる。
【０００９】
本発明に係る不純物濃度測定方法は、本発明の不純物濃度測定システムを有効に利用するための方法であり浅いドナー準位を形成する不純物を含むと共に、ＦｅがドープされているＩｎＰ基板の、室温ＰＬ強度と比抵抗との関係式と、不純物の不純物濃度とを互いに関連づけて格納手段に複数格納しておき、入力手段が、ＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度及び比抵抗の入力を受け付ける第１ステップと、比抵抗算出手段が、入力手段が受け付けた室温ＰＬ強度に基づき、格納手段に格納された複数の関係式から比抵抗を算出する第２ステップと、関係式検出手段が、比抵抗算出手段によって算出された複数の比抵抗に基づき、入力手段に入力された比抵抗より大きい比抵抗が求められた関係式を、格納手段から第１の関係式として検出すると共に、入力手段に入力された比抵抗より小さい比抵抗が求められた関係式を格納手段から第２の関係式として検出する第３ステップと、不純物濃度抽出手段が、関係式検出手段によって検出された第１の関係式と関連づけられて格納されている不純物濃度と、関係式検出手段によって検出された第２の関係式と関連づけられて格納されている不純物濃度とを、格納手段から抽出する第４ステップとを備える。
【００１０】
また、格納手段に格納される不純物濃度は、所定の幅を有する不純物濃度範囲であり、第４ステップにおいては、不純物濃度抽出手段は、第１の関係式と関連づけられて格納されている不純物濃度の下限の値を抽出すると共に、第２の関係式と関連づけられて格納されている不純物濃度の上限の値を抽出することが好ましい。
【００１１】
本発明に係る不純物濃度測定プログラムは、コンピュータを用いて本発明の不純物濃度測定システムと同一又は同等の機能を実現させるためのプログラムであり、浅いドナー準位を形成する不純物を含むと共に、ＦｅがドープされているＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度及び比抵抗の入力を受け付ける入力手段と、入力手段が受け付けた室温ＰＬ強度に基づき、ＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度と該基板の比抵抗との関係式と、該基板に含まれる不純物の不純物濃度とが互いに関連づけられて複数格納された格納手段に格納された、複数の関係式から比抵抗を算出する比抵抗算出手段と、比抵抗算出手段によって算出された複数の比抵抗に基づき、入力手段に入力された比抵抗より大きい比抵抗が求められた関係式を、格納手段から第１の関係式として検出すると共に、入力手段に入力された比抵抗より小さい比抵抗が求められた関係式を、格納手段から第２の関係式として検出する関係式検出手段と、関係式検出手段によって検出された第１の関係式と関連づけられて格納されている不純物濃度と、関係式検出手段によって検出された第２の関係式と関連づけられて格納されている不純物濃度とを、格納手段から抽出する不純物濃度抽出手段として、コンピュータを機能させることを特徴とする。
【００１２】
また、格納手段に格納される不純物濃度は、所定の幅を有する不純物濃度範囲であり、不純物濃度抽出手段は、第１の関係式と関連づけられて格納されている不純物濃度の下限の値を抽出すると共に、第２の関係式と関連づけられて格納されている不純物濃度の上限の値を抽出することが好ましい。
【００１３】
本発明に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上記いずれかの不純物濃度測定プログラムが記録されたことを特徴とする。この記録媒体に記録された不純物濃度測定プログラムがコンピュータにより実行されると、本発明の不純物濃度測定システムと同一又は同等の機能が実現される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係る不純物濃度測定システム、不純物濃度測定方法、不純物濃度測定プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る不純物濃度測定システム１０のシステム構成図である。この不純物濃度測定システム１０は、基板に含まれる不純物濃度の測定に適用されるシステムであり、図１に示すように、機能的構成要素として、格納部（格納手段）１２、入力部（入力手段）１４、比抵抗算出部（比抵抗算出手段）１６、関係式検出部（関係式検出手段）１８、不純物濃度抽出部（不純物濃度抽出手段）２０とを有している。なお、不純物濃度測定システム１０は、物理的な要素として、ＣＰＵ、メモリ、マウスやキーボードなどの入力装置、ディスプレイなどの表示装置、ハードディスクなどの格納装置などを備えたコンピュータシステムである。
【００１６】
供試基板は、ＦｅドープのＩｎＰ基板であり、不純物としてＳなどを含んでいる基板である。この不純物は主にＳであるため、以下の説明においては、Ｓが不純物を意味するものとする。なお、不純物は、ＦｅドープのＩｎＰ基板に含まれるＩｎ、Ｐ、Ｆｅ以外の元素のことであり、ＩｎＰにおいてＦｅが形成するアクセプタ準位より浅い（伝導帯に近い）ドナー準位を形成するものである。
【００１７】
格納部１２には、データベース２２が格納されている。図２は、データベースに格納されるデータを示した図である。図２に示すように、データベース２２には、ＩｎＰ基板における室温ＰＬ（フォトルミネセンス）強度と比抵抗との関係近似式（関係式）と、Ｓ濃度の上限値及び下限値とが互いに関連づけられて５つ格納されている。これらの式及び値は、予めおこなった室温ＰＬ強度測定、比抵抗測定及びＳ濃度測定によって求められる。以下、これらの式及び値について、図３を参照しつつ説明する。
【００１８】
図３は、ＩｎＰ基板における室温ＰＬ強度と比抵抗との関係を示したグラフである。より具体的に説明すると、図３は、室温ＰＬの９１０ｎｍにおけるピーク強度を比抵抗に対してプロットしたグラフである。なお、このグラフの横軸は比抵抗（Ωｃｍ）、縦軸は室温（２０℃±５℃）における室温ＰＬ強度（任意単位；ａ．ｕ．）である。また、このグラフにおいて、白抜四角印「□」、白抜丸印「○」、白抜三角印「△」、白抜菱形印「◇」及びバツ印「×」はそれぞれ、ＩｎＰ基板のＳ濃度（［Ｓ］，ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）が、１Ｅ１５≦［Ｓ］＜３Ｅ１５、３Ｅ１５≦［Ｓ］＜５Ｅ１５、５Ｅ１５≦［Ｓ］＜７Ｅ１５、７Ｅ１５≦［Ｓ］＜９Ｅ１５、９Ｅ１５≦［Ｓ］を満たす点であることを示している。
【００１９】
この図３に示すように、各種の印は、いずれも単調減少の関数式によって近似され、白抜四角印、白抜丸印、白抜三角印、白抜菱形印及びバツ印に対応する近似式はそれぞれ、直線Ｌ１、直線Ｌ２、直線Ｌ３、直線Ｌ４及び直線Ｌ５となっている。そして、これら直線Ｌ１〜直線Ｌ５の関数式がデータベース２２の式１〜式５の近似関係式として格納されており、直線１〜直線５のそれぞれの印に対応するＳ濃度の上限値及び下限値がデータベース２２のＳ濃度の上限値及び下限値として格納されている。なお、式１〜式５の近似関係式に示したＸは比抵抗に係る変数、Ｙは室温ＰＬ強度に係る変数、Ａ、Ｂ及びＣ１〜Ｃ５は所定の定数を示している。
【００２０】
入力部１４は、ＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度及び比抵抗の入力を受け付ける部分である。例えばユーザが、Ｓ濃度の測定を望むＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度及び比抵抗を測定して、この入力部１４に入力する。この室温ＰＬ強度及び比抵抗の測定は、非破壊でおこなわれ、一般的なＰＬ強度測定装置及び比抵抗測定装置が利用可能である。
【００２１】
比抵抗算出部１６は、入力部１４が受け付けた室温ＰＬ強度を、データベース２２の式１〜式５のＹに代入して、Ｘの値、すなわち、比抵抗の値を算出する部分である。
【００２２】
関係式検出部１８は、比抵抗算出部１６によって算出された５つの比抵抗と、入力部１４が受け付けた比抵抗とを比較する。そして、入力部１４が受け付けた比抵抗より大きい比抵抗が求められた式（第１の関係式）、及び、入力部１４が受け付けた比抵抗より小さい比抵抗が求められた式（第２の関係式）の２つの式を格納部１２のデータベースの式１〜式５から検出する。より具体的に説明すると、入力部１４が受け付けた室温ＰＬ強度及び比抵抗が図３における黒丸印「●」で示される場合、関係式検出部１８は、第１の関係式として、入力部１４が受け付けた室温ＰＬ強度（９０）における比抵抗が、入力部１４が受け付けた比抵抗（２．５Ｅ＋０７（Ωｃｍ））より大きい比抵抗（３．８Ｅ＋０７（Ωｃｍ））である直線Ｌ２の関数である、データベース２２の式２（すなわち、ＡｌｏｇＸ＋ＢＹ＋Ｃ２＝０）を検出する。また、関係式検出部１８は、第２の関係式として、入力部１４が受け付けた室温ＰＬ強度における比抵抗が、入力部１４が受け付けた比抵抗より小さい比抵抗（２．３Ｅ＋０７Ωｃｍ）である直線Ｌ３の関数である、データベース２２の式３（すなわち、ＡｌｏｇＸ＋ＢＹ＋Ｃ３＝０）を検出する。
【００２３】
不純物濃度抽出部２０は、関係式検出部１８によって格納部１２から検出された、第１の関係式（例えば、ＡｌｏｇＸ＋ＢＹ＋Ｃ２＝０）及び第２の関係式（例えば、ＡｌｏｇＸ＋ＢＹ＋Ｃ３＝０）に関連づけられて格納部１２に格納されているＳ濃度を抽出する。すなわち、第１の関係式のＳ濃度（例えば、３Ｅ１５≦［Ｓ］＜５Ｅ１５）及び第２の関係式のＳ濃度（例えば、５Ｅ１５≦［Ｓ］＜７Ｅ１５）を抽出する。なお、本実施形態のようにＳ濃度が所定の幅（２Ｅ１５）を有する濃度範囲である場合には、不純物濃度抽出部２０は、第１の関係式のＳ濃度においては下限値（すなわち、３Ｅ１５）を、第２の関係式については上限値（すなわち、７Ｅ１５）を抽出する。
【００２４】
ここで、不純物濃度抽出手段によって抽出されたＳ濃度と室温ＰＬ強度との関係について、図３及び図４を参照しつつ説明する。
【００２５】
図４は、ＩｎＰ基板における室温ＰＬ強度とＦｅ濃度との関係を示したグラフである。より具体的に説明すると、図４は、室温ＰＬの９１０ｎｍにおけるピーク強度をＦｅ濃度に対してプロットしたグラフである。なお、このグラフの横軸はＦｅ濃度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）、縦軸は室温（２０℃±５℃）における室温ＰＬ強度（任意単位；ａ．ｕ．）である。また、このグラフにおける各種印は、上述した図３の印と同じである。さらに、直線Ｌ６は、グラフにプロットされた全ての印についての近似線を示している。
【００２６】
この図４から、室温ＰＬ強度はＦｅ濃度が増加するにつれて単調減少する直線Ｌ６によって直線近似されることがわかり、Ｆｅ濃度が室温ＰＬ強度に大きく影響することは明らかである。これは、Ｆｅが作る深い準位が非発光センタとして作用するからである。一方、室温ＰＬ強度は、Ｓ濃度が異なっても実質的に不変であり、Ｓ濃度が室温ＰＬ強度に影響しないことがわかる。これは、Ｓなどの残留不純物は、浅いドナー準位を作るが室温ではほとんど活性化しているため、バンド間発光が主となるためである。このように、ＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度とＦｅ濃度との関係からは、Ｓ濃度を検出することは非常に困難である。そこで発明者は、鋭意研究の末、図３のグラフに示したように、ＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度と比抵抗との関係からＳ濃度を検出する方法を見出した。
【００２７】
すなわち、ＩｎＰ基板の比抵抗の値が、該基板のＦｅ濃度及びＳ濃度の両方に影響をうけることを利用して、図４の横軸のＦｅ濃度に代えて比抵抗を採用した。すると、Ｆｅ濃度の範囲が実質的に同じである場合には、図３に示すように、Ｓ濃度の値によって、室温ＰＬ強度と比抵抗との関係を示す近似直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の関数式の切片の値が変化する。より具体的には、Ｓ濃度が増加するにつれて、同じ傾きを有する近似直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５が、グラフの左方向にスライドする。すなわち、近似直線がスライドする主な要因はＳ濃度であると考えられる。なお、縦軸のＰＬ強度を、室温におけるＰＬ強度としたのは、室温（２０℃±５℃）においてはＳ濃度が安定すると共に、ＰＬによるバンド間発光がおこりやすいためである。
【００２８】
従って、ＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度及び比抵抗がわかれば、その室温ＰＬ強度及び比抵抗を図３のグラフにプロットして、プロットした点の左右の近似直線を選定すると共に、その近似直線に特有のＳ濃度を調べることで、当該基板のＳ濃度の範囲を特定することができる。
【００２９】
ここで、図３に示した室温ＰＬ強度と比抵抗との関係を示す近似関係式を求めるには、ある程度の数のＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度及び比抵抗を図る必要がある。このＰＬ測定には一般的なＰＬ強度測定方法を用いると共に、比抵抗測定にはＨａｌｌ測定を用い、ＰＬの励起強度は各測定で±３％の範囲に収まるように調整する。そして、ＰＬ強度及び比抵抗を測定した後に、各基板のＳ濃度を測定する。このＳ濃度測定は、ＳＩＭＳ分析によって調べられる。なお、この近似関係式を求める際に用いる複数の基板における表面品質評価は、基板表面の金属汚染の状態を全反射傾向Ｘ線分析法で、基板表面の酸化膜厚みをエリプソメータで、基板表面のパーティクル及びラフネスをパーティクルカウンタで調べて、同等レベルであることを確認する。この確認は、表面品質が室温ＰＬに影響を与える場合があるためにおこない、このような現象の発現は、表面に形成された準位を介しての非発光再結合のためであると考えられる。
【００３０】
続いて、本実施形態に係る不純物濃度測定システム１０の動作について説明し、あわせて本発明の実施形態に係る不純物濃度測定方法について、図４を参照しつつ説明する。図５は、ＩｎＰ基板のＳ濃度を測定する手順を示すフローチャートである。なお、説明を具体的におこなうために、入力部１４が受け付ける室温ＰＬ強度及び比抵抗が、図３における黒丸印「●」で示される場合について説明する。
【００３１】
まず、ユーザの手入力によって入力される、測定に供されるＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度「９０」及び比抵抗「２．６Ｅ＋０７」を入力部１４が受け付けると（Ｓ１０）、比抵抗算出部１６が、入力部１４が受け付けた室温ＰＬ強度を、格納部１２に格納されたデータベース２２の式１〜式５の変数Ｙに代入して、５つの比抵抗（図３のＸ１〜Ｘ５参照）を算出する（Ｓ１２）。比抵抗算出部１６によって比抵抗Ｘ１〜Ｘ５が算出されると、関係式検出部１８は、入力部１４が受け付けた比抵抗「２．６＋０７」より大きい比抵抗Ｘ２（３．８Ｅ＋０７（Ωｃｍ））が求められる直線Ｌ２の関数である式２（ＡｌｏｇＸ＋ＢＹ＋Ｃ２＝０）を、格納部１２のデータベース２２から第１の関係式として検出する。また、関係式検出部１８は、入力部１４が受け付けた比抵抗「２．６＋０７」より小さい比抵抗Ｘ３（２．２Ｅ＋０７（Ωｃｍ））が求められる直線Ｌ３の関数である式３（ＡｌｏｇＸ＋ＢＹ＋Ｃ２＝０）を、格納部１２のデータベース２２から第２の関係式として検出する（Ｓ１４）。
【００３２】
その後、不純物濃度抽出部２０が、関係式検出部１８により第１の関係式として検出された式２と関連づけられて格納されているＳ濃度の下限値「３Ｅ１５」と、第２の関係式として検出された式３と関連づけられて格納されているＳ濃度の上限値「７Ｅ１５」とを抽出する。このようにして抽出された２つのＳ濃度は、例えば、ディスプレイに「下限値：３Ｅ１５、上限値：７Ｅ１５」と出力されて、ＩｎＰ基板のＳ濃度測定結果がユーザに通知される。なお、入力部１４への室温ＰＬ強度及び比抵抗の数値情報入力を、ユーザの指示により動作する通信制御装置がおこなうと共に、Ｓ濃度測定結果に基づいて当該基板の可否を判断する機能を有する仕分け装置に、抽出された２つのＳ濃度を送信することにより、出荷できない基板を排除する自動仕分けシステムへの適用も可能となる。
【００３３】
以上詳細に説明したように、不純物濃度測定システム１０においては、ユーザは、入力部１４に入力した室温ＰＬ強度及び比抵抗を有するＩｎＰ基板のＳ濃度の範囲（上限値及び下限値）を取得することができる。すなわち、不純物濃度測定システム１０においては、破壊測定であり、且つ、煩雑な作業を要するＧＤＭＳやＳＩＭＳをおこなうことなく、ＰＬ強度測定及び比抵抗測定のみでＳ濃度を取得することができるため、非破壊測定が可能であると共に、Ｓ濃度の測定が容易である。なお、ＩｎＰ基板のＰＬ強度測定及び比抵抗測定は、出荷するウエハ毎やロット毎におこなってもよい。
【００３４】
また、基板を作製する側にとっては、比抵抗と併せて室温ＰＬ強度を管理すれば、Ｓ濃度（残留不純物濃度）の管理及び保証ができるため、顧客に安定した品質の基板を供給することができる。一方、顧客側は、必要に応じてＳ濃度の低い基板を選択することにより、エピタキシャル層へのＳの拡散を抑制することができるため、高品質のデバイスを作製することができると共に、歩留まりが向上する。
【００３５】
なお、上述した実施態様では、Ｓ濃度を高い確度で求めるために第１の関係式及び第２の関係式の２つの関係式を検出する態様を示したが、１つの関係式だけを検出する態様であってもよい。すなわち、関係式検出部１８は、入力部１４が受け付けた比抵抗に最も近い比抵抗が求められる直線の関数式を、格納部１２のデータベース２２から検出する。そして、不純物濃度抽出部２０が、検出された関数式に対応するＳ濃度をデータベース２２から抽出する。このような態様においては、関係式検出部１８が関係式を１つだけ抽出するため、Ｓ濃度をより簡便に求めることができる。
【００３６】
図６は、本発明に実施形態に係る記録媒体の構成図である。記録媒体３０は、図６に示すように、プログラムを記録するプログラム領域３２と、データを記録するデータ領域３４とを備えている。データ領域３４には、図２を用いて説明したデータベース２２が格納されている。また、プログラム領域３２には、不純物濃度測定プログラム３６が格納されている。
【００３７】
不純物濃度測定プログラム３６は、処理を統括するメインモジュール３８と、ＩｎＰ基板の室温ＰＬ強度及び比抵抗の入力を受け付ける入力モジュール４０と、入力モジュール４０を動作させることにより入力される室温ＰＬ強度に基づき、データベースに格納された式１〜式５の関係近似式から比抵抗を算出する比抵抗算出モジュール４２と、比抵抗算出モジュール４２を動作させることにより算出される比抵抗に基づき、上述した第１及び第２の関係式をデータベース２２から検出する関係式検出モジュール４４と、関係式検出モジュール４４を動作させることにより検出される第１及び第２の関係式と関連づけられてデータベース２２に格納されているＳ濃度を抽出する不純物濃度抽出モジュール４６とを備えて構成される。
【００３８】
ここで、入力モジュール４０、比抵抗算出モジュール４２、関係式検出モジュール４４、不純物濃度抽出モジュール４６をそれぞれ動作させることによって実現する機能は、上記不純物濃度測定システム１０の入力部１４、比抵抗算出部１６、関係式検出部１８、不純物濃度抽出部２０それぞれの機能と同様である。
【００３９】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、入力部１４に入力された室温ＰＬ強度において、入力部１４に入力された比抵抗の両脇の直近の比抵抗（図３のＸ２及びＸ３）が求められる直線Ｌ２（式２）及び直線Ｌ３（式３）を関係式検出部１８は検出する態様を示したが、関係式検出部１８が検出する関係近似式は、入力部１４に入力された比抵抗の直近の比抵抗が求められる関係近似式に限定されず、入力部１４に入力された比抵抗の両側の比抵抗が求められる関係近似式であれば、例えば、比抵抗Ｘ１及び比抵抗Ｘ４が求められる直線Ｌ１（式１）及び直線Ｌ４（式４）であってもよい。
【００４０】
また、データベース２２に格納される関係近似式は、上記関数式に限らず、より正確におこなうために、適宜高次の関数式を関係近似式として採用してもよい。さらに、上述したように、不純物はＳに限定されず、例えば、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇｅ等のＩｎＰにおいて浅いドナー準位を形成するものであってもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、非破壊で、且つ簡便に、ＩｎＰ基板の不純物の濃度を測定することが可能な不純物濃度測定システム、不純物濃度測定方法、不純物濃度測定プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る不純物濃度測定システムのシステム構成図である。
【図２】データベースに格納されるデータを示した図である。
【図３】データベースに格納されるデータに関するグラフである。
【図４】図３のグラフと対比されるグラフである。
【図５】Ｓ濃度を測定する手順を示したフロー図である。
【図６】本発明の実施形態に係る記録媒体を示した図である。
【符号の説明】
１０…基板選定システム、１２…格納部、１４…入力部、１６…比抵抗算出部、１８…関係式検出部、２０…不純物濃度抽出部、２２…データベース、３０…記録媒体。
【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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