(57)【要約】  ドープ単結晶シリコンを形成及び分析する方法であって、それぞれの方法は、容器、粒状シリコン、ドーパント、及び浮遊帯装置を準備する工程を含む。それぞれの方法のための容器はシリコンを含みかつキャビティを画定する。方法は、それぞれ、粒状シリコンとドーパントとを組み合わせて、処理された粒状シリコンを形成する工程と、前記処理された粒状シリコンを前記容器の前記キャビティ内に配置する工程と、を更に含む。方法は、容器及び処理された粒状シリコンを、浮遊帯装置によりドープ単結晶シリコンへと浮遊帯プロセッシングする工程を更に含む。分析方法は、装置を準備する工程を更に含む。分析方法は、ドープ単結晶シリコンから試料片を回収する工程と、試料片中のドーパント濃度を装置により決定する工程と、を更に含む。方法は、様々な種類及び／又は濃度のドーパント（一種以上）を有する単結晶シリコンを形成し分析するのに有用である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドープ単結晶シリコンを形成する方法であって、
シリコンを含みかつキャビティを画定する容器を準備する工程と、
粒状シリコンを準備する工程と、
ドーパントを準備する工程と、
浮遊帯装置を準備する工程と、
前記粒状シリコンと前記ドーパントとを組み合わせて、処理された粒状シリコンを形成する工程と、
前記処理された粒状シリコンを前記容器のキャビティ内に配置する工程と、
前記容器及び処理された粒状シリコンを、前記浮遊帯装置により前記ドープ単結晶シリコンへと浮遊帯プロセッシングする工程と、を含む、形成工程。
【請求項２】
前記ドーパントを準備する工程が、ドーパント及び溶媒を含む溶液を準備する工程として更に定義される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粒状シリコンとドーパントとを組み合わせる工程が、
前記溶液と粒状シリコンとを混合して湿潤粒状シリコンを得る工程、並びに
前記湿潤粒状シリコンを乾燥させて、処理された粒状シリコンを形成する工程、として更に定義される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記処理された粒状シリコンを前記容器のキャビティ内に配置する工程が、前記処理された粒状シリコンを前記容器のキャビティ内に配向させ及び充填する工程として更に定義される、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記処理された粒状シリコンを前記容器のキャビティ内に配置するより前に、前記容器及び前記粒状シリコンの少なくとも１つを清浄化する工程を更に含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記粒状シリコンが多結晶シリコンを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ｉ）前記粒状シリコンが、前記粒状シリコンと前記ドーパントとを組み合わせる前にはドーパントを含まない、
ｉｉ）前記容器が、前記処理された粒状シリコンを前記容器のキャビティ内に配置する前にはドーパントを含まない、又は
ｉｉｉ）ｉ）及びｉｉ）の両方である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
シリコンを含むキャップを提供する工程であって、前記キャップが、前記容器のキャビティを閉鎖するのに推奨される寸法及び形状である、提供する工程と、
前記処理された粒状シリコンを前記容器のキャビティに配置した後、前記キャビティを閉鎖するよう前記キャップを配置する工程と、を更に含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記ドーパントが、
ｉ）インジウム（Ｉｎ）、
ｉｉ）ガリウム（Ｇａ）、又は
ｉｉｉ）ｉ）及びｉｉ）の組み合わせを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ドーパントが、
アンチモン（Ｓｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、タリウム（Ｔｌ）、又はこれらの組み合わせ、
ｉｉ）ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）、又はこれらの組み合わせ、あるいは
ｉｉｉ）遷移金属、を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ドーパントが、前記ドープ単結晶シリコン中に、約０．０００１〜約２０００一兆分率原子（ｐｐｔａ）の量で、あるいは約０．００１〜約１０００ｐｐｔａの量で、あるいは約０．０５〜約６００ｐｐｔａの量で存在する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法により形成されたドープ単結晶シリコン。
【請求項１３】
ドープ単結晶シリコン中のドーパント濃度を分析する方法であって、
シリコンを含みかつキャビティを画定する容器を準備する工程と、
粒状シリコンを準備する工程と、
ドーパントを準備する工程と、
浮遊帯装置を準備する工程と、
前記ドーパントのレベルを測定する装置を準備する工程と、
前記粒状シリコンと前記ドーパントとを組み合わせて、処理された粒状シリコンを形成する工程と、
前記処理された粒状シリコンを前記容器の前記キャビティ内に配置する工程と、
前記容器及び処理された粒状シリコンを、前記浮遊帯装置により前記ドープ単結晶シリコンへと浮遊帯プロセッシングする工程と、
前記ドープ単結晶シリコンの試料片を回収する工程と、
前記ドープ単結晶シリコン試料片中の前記ドーパント濃度を前記装置により決定する工程と、を含む、分析方法。
【請求項１４】
前記装置がフォトルミネッセンス（ＰＬ）装置である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ドープ単結晶シリコン試料片中の前記ドーパント濃度を決定する工程より前に、前記装置を校正する工程を更に含む、請求項１３又は１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記装置を校正する工程が、校正標準を準備し、該校正標準を前記装置に入力することで、前記ドープ単結晶シリコン試料片中の前記ドーパント濃度を定量する工程として更に定義される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記校正標準が、既定のドープレベルを有するドープ単結晶シリコンウェハの表面固有抵抗を試験することにより準備される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記粒状シリコンが多結晶シリコンを含む、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記ドーパントが、
ｉ）インジウム（Ｉｎ）、
ｉｉ）ガリウム（Ｇａ）、又は
ｉｉｉ）ｉ）及びｉｉ）の組み合わせを含む、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記ドーパントが、前記ドープ単結晶シリコン試料片中に、約０．０００１〜約２０００一兆分率原子（ｐｐｔａ）の量で、あるいは約０．００１〜約１０００ｐｐｔａの量で、あるいは約０．０５〜約６００ｐｐｔａの量で存在する、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１２年１２月１１日に出願された米国特許仮出願第６１／７３５，７７７号の利益を主張するものであり、参照することによりその全体が本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
シリコンを形成及び分析する方法、及びより具体的にはドープ単結晶シリコンを形成及び分析する方法が開示される。
【０００３】
シラン製造ビジネスにおいては、シランから形成されるシリコンに付与され得る電気的不純物をモニターする必要がある。これらの電気的不純物（又は少なくともそれらの特定レベル）は、シリコンの特定の最終用途に望ましくない。電気的不純物は、多くの場合、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）、アルミニウム（Ａｌ）、ヒ素（Ａｓ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び／又はアンチモン（Ｓｂ）などの原子に由来する。特定の技術、例えば、フォトルミネッセンス（ＰＬ）を用いほとんど一兆分率原子（ｐｐｔａ）レベルでＢ、Ｐ、Ａｌ、及びＡｓを定量する手法が存在するものの、標準的な技術では、低レベル及び／又は特定の原子種、例えば、およそｐｐｔａレベル以下のＩｎ、Ｇａ、及びＳｂを試験するのに好適ではない。
【０００４】
そのため、ある種の不純物、及びシリコンの形成に使用されるシラン中のそれらの不純物レベルを、測定及び試験するために、シリコンを形成及び分析する改良法を提供する余地が残されている。同様に、改良されたドープシリコンを提供する余地が残されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ドープ単結晶シリコンを形成する方法を開示する。本方法は、容器を準備する工程と、粒状シリコンを準備する工程と、ドーパントを準備する工程と、浮遊帯装置を準備する工程と、を含む。容器はシリコンを含み、キャビティを画定する。方法は、粒状シリコンとドーパントとを組み合わせて、処理された粒状シリコンを形成する工程を更に含む。方法は、処理された粒状シリコンを容器のキャビティ内に配置する工程を更に含む。方法は、容器及び処理された粒状シリコンを、浮遊帯装置によりドープ単結晶シリコンへと浮遊帯プロセッシングする工程を更に含む。本方法は、様々な種類及び／又は濃度のドーパント（一種以上）を有する単結晶シリコンの形成、例えば、非常に低いドーピングレベル（例えば、Ｉｎ又はＧａドーピング／ドーパントがｐｐｔａ範囲である）を有する単結晶シリコンの形成などに有用である。様々な最終用途にドープ単結晶シリコンを利用できる。例えば、ドープ単結晶シリコンを使用して、ｐｐｔａレベル付近又は未満のその他のシリコン試料中のドーパントを測定する装置を校正する（この場合、ドーパントは不純物として分類される）のに有用な校正標準を作製することができる。具体的には、校正した装置を使用して、ｐｐｔａレベル付近又は未満の特定の電気的不純物（例えば、Ｉｎ及びＧａ）を定量することができ、これは、シリコンの形成に使用されるシランの製造に関係するものとしてこのようなレベルを記録する際に有用である。
【０００６】
ドープ単結晶シリコン中のドーパント濃度を分析する方法もまた開示される。本方法は、容器を準備する工程と、粒状シリコンを準備する工程と、ドーパントを準備する工程と、浮遊帯装置を準備する工程と、ドーパントレベルを測定するための装置を準備する工程と、を含む。容器はシリコンを含み、キャビティを画定する。方法は、粒状シリコンとドーパントとを組み合わせて、処理された粒状シリコンを形成する工程を更に含む。方法は、処理された粒状シリコンを容器のキャビティ内に配置する工程を更に含む。本方法は、容器及び処理された粒状シリコンを、浮遊帯装置によりドープ単結晶シリコンへと浮遊帯プロセッシングする工程を更に含む。本方法は、ドープ単結晶シリコンから試料片を回収する工程と、ドープ単結晶シリコン試料片中のドーパント濃度を装置により決定する工程と、を更に含む。本方法は、様々な種類及び／又は濃度のドーパント（一種以上）を有する単結晶シリコンの分析、例えば、非常に低レベルの単結晶シリコンドーピング（例えば、Ｉｎ又はＧａドーピング／ドーパントがｐｐｔａ範囲である）の分析（又は定量）などに有用である。ドーピング及び分析は、低レベルの特定の電気的不純物の定量、並びにその他の用途に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明のその他の利点は、下記の詳細な説明を添付の図面と併せて考慮し参照することによって本発明がより良く理解されるに伴い、容易に認識される。
【図１】ガリウムドーピングの特定例に関し、誘導結合型プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）とフォトルミネッセンス（ＰＬ）との相関を図示するグラフ。
【図２】ガリウムドーピングの特定例に関し、低温フーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）とＰＬとの相関を図示するグラフ。
【図３】ガリウムドーピングの特定例に関し、表面４点固有抵抗とＰＬとの相関を図示するグラフ。
【図４】インジウムドーピングの特定例に関し、ＩＣＰ−ＭＳとＰＬとの相関を図示するグラフ。
【図５】インジウムドーピングの特定例に関し、表面４点固有抵抗とＰＬとの相関を図示するグラフ。
【図６】インジウムドーピングの特定例に関し、表面４点固有抵抗に基づく校正曲線を図示するグラフ。
【図７】ガリウムドーピングの特定例に関し、表面４点固有抵抗に基づく校正曲線を図示するグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ドープ単結晶シリコンの形成方法（method of forming）（又は「ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ」若しくは「ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ」）が開示される。ドープ単結晶シリコン中のドーパント濃度中のドーパント濃度の分析方法（method of analyzing）（又は「ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ａｎａｌｙｓｉｓ」若しくは「ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  ｍｅｔｈｏｄ」）もまた開示される。ドープ単結晶シリコンは、一種であって２つの方法間で同じであってもよく、又は２つの方法間で異なっていてもよい。例えば、本発明の最後の方法を使用して、本発明の前者により形成された、又は異なる（例えば、従来）方法により形成された単結晶シリコンを分析することもできる。形成方法はこの直後に記載され、分析方法はそれよりも更に後半で記載される。
【０００９】
形成方法は、概して、容器を準備する工程と、粒状シリコンを準備する工程と、ドーパントを準備する工程と、浮遊帯装置を準備する工程と、を含む。容器はキャビティを画定する。方法は、粒状シリコンとドーパントとを組み合わせて、処理された粒状シリコンを形成する工程を更に含む。方法は、粒状シリコンを容器のキャビティ内に配置する工程を更に含む。本方法は、容器及び処理された粒状シリコンを、浮遊帯装置によりドープ単結晶シリコンへと浮遊帯プロセッシングする工程を更に含む。
【００１０】
本方法は、様々な種類及び／又は濃度のドーパント（一種以上）を有するドープ単結晶シリコンを形成するのに有用である。様々な実施形態において、本方法は、一兆分率原子（ｐｐｔａ）でのドーピングに使用することができる。ｐｐｔａよりも高い又は低いその他のドーピングレベルもまた方法により達成することができる。ドープ単結晶シリコンに可能な最終用途としては、医療及びエレクトロニクス分野／工業（例えば、半導体用途）における用途が挙げられる。ドーピングされた単結晶（monocrystalline）（又は単一結晶／結晶質（single crystal/crystalline））シリコンは、任意の特定使用に限定されない。
【００１１】
粒状シリコン及びドーパントを様々な方法で組み合わせて、処理された粒状シリコンを形成することができる。組み合わせた後、ドーパントは、例えば、粒状シリコンが「処理」され、例えば、表面処理されるよう、概して粒状シリコンの表面上及び／又は中に配置される。特定の実施形態では、ドーパントの一部〜全ては、粒状シリコン表面に拡散する。これらの実施形態では、ドーパント濃度（すなわち、ドーパント濃度勾配）は、概して表面から深くなるにつれて減少する。他の実施形態では、ドーパントは、概して表面そのものにはほとんど〜全く拡散せず、粒状シリコンの表面上に固定される。
【００１２】
様々な実施形態において、ドーパントは、ドーパントが粒状シリコン表面と容易に接触、被覆（cover）及び／又は塗膜（coat）し得るよう、液体である。例えば、ドーパントの準備のため溶液を利用することができる。これらの実施例では、溶液は、ドーパント及びドーパントのための溶媒を含む。溶液は、１種以上の異なる種類のドーパント及び／又は溶媒を含み得る。他の実施形態では、ドーパントそのものが液体形態であり、即ち、溶媒は必須ではない。更に他の実施形態では、ドーパントは固体又は気体の形態である。
【００１３】
様々な種類のドーパントを利用することができる。ドーパントは、典型的には、遷移金属、後遷移金属、半金属、その他の非金属、及びこれらの組み合わせの群から選択される。特定の実施形態では、ドーパントは、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、又はこれらの組み合わせを含む。特定の実施形態では、ドーパントはＩｎである。その他の特定の実施形態では、ドーパントはＧａである。他の実施形態では、ドーパントはアンチモン（Ｓｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、タリウム（Ｔｌ）、又はこれらの組み合わせを含む。更に他の実施形態では、ドーパントは、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）、又はこれらの組み合わせを含む。更に他の実施形態では、ドーパントは炭素（Ｃ）を含む。ドーパントの様々な組み合わせを利用できる。
【００１４】
溶液を利用する実施形態では、ドーパントは、様々な量で溶液中に存在させることができる。典型的には、ドーパントは、溶液中に、水１ｇ当り約０．０００１〜約１００、約０．０００１〜約７５、約０．００１〜約５０、又は約０．０１〜約３０、マイクログラム（μｇ／ｇ）の量で存在する。Ｉｎをドーパントとして利用する実施形態では、Ｉｎは、溶液中に、約０．０５〜約１００、約０．０５〜約７５、約０．１〜約５０、又は約０．２〜約３０、μｇ／ｇの量で存在する。Ｇａをドーパントとして利用する実施形態では、Ｇａは、溶液中に、約０．００５〜約１０、約０．００５〜約７．５、約０．０１〜約５、又は約０．０１〜約２、μｇ／ｇの量で存在する。Ｐをドーパントとして利用する実施形態では、Ｐは、約０．００００５〜約１、約０．０００１〜約０．５、約０．０００１〜約０．１、又は約０．０００２〜約０．０５、μｇ／ｇの量で存在する。Ｂをドーパントとして利用する実施形態では、Ｂは、約０．００００５〜約１、約０．０００１〜約０．５、約０．０００１〜約０．１、又は約０．０００１〜約０．０２、μｇ／ｇの量で存在する。Ａｌをドーパントとして利用する実施形態では、Ａｌは、約０．００５〜約２０、約０．００５〜約１０、約０．０１〜約７．５、又は約０．０１〜約６、μｇ／ｇの量で存在する。ヒ素をドーパントとして利用する実施形態では、ヒ素は、約０．００００５〜約１、約０．０００１〜約０．５、約０．０００１〜約０．１、又は約０．０００２〜約０．０５、μｇ／ｇの量で存在する。Ｓｂをドーパントとして利用する実施形態では、Ｓｂは、約０．０００５〜約５、約０．００１〜約１、約０．００１〜約０．５、又は約０．００１〜約０．０５、μｇ／ｇの量で存在する。Ｂｉをドーパントとして利用する実施形態では、Ｂｉは、約０．０５〜約５０、約０．０５〜約３０、約０．０１〜約２５、又は約０．１〜約２０、μｇ／ｇの量で存在する。Ｇｅをドーパントとして利用する実施形態では、Ｇｅは、約０．０００５〜約５、約０．００１〜約１、約０．００１〜約０．５、又は約０．００１〜約０．０５、μｇ／ｇの量で存在する。より多量又は少量のドーパントを利用してもよく、並びに多様な部分範囲のドーパントでドーパントを利用することもできる。
【００１５】
段階希釈を使用して、所望の量（又は濃度）のドーパントを溶液中に得ることもできる。例えば、１百万分率（ｐｐｍ）のドーパントを第１溶液に使用し、１段階以上の溶媒希釈を用い、１兆分率（ｐｐｔ）のドーパントを有する最終溶液を得ることができる。段階希釈は、特定濃度のドーパントに関しては必須ではない場合がある。
【００１６】
存在する場合、様々な種類の溶媒を利用できる。典型的には、溶媒は、低沸点（ｂｐ）を有するものの、概してｂｐは室温よりも高く、例えば、水のｂｐ付近のｂｐを有する。特定の実施形態では、溶液が水溶液となるよう、溶媒は水である。溶媒は、概して粒状シリコンの過度の汚染を予防するため高純度である。溶媒は、粒状シリコンにドーパントを塗布するための担体／分散媒として機能させるためだけに必要とされるため、溶媒がドーパントを溶解／可溶化する必要はない。
【００１７】
溶液は、様々な方法で粒状シリコンに塗布できる。特定の実施形態では、溶液と粒状シリコンとを混合することで、湿潤粒状シリコンを得る。粒状シリコンは、部分的に又は完全に溶液中に浸漬されてよい。溶液は、噴霧、浸漬、シーティング、混転などの様々な方法により粒状シリコンに塗布され得る。方法は、任意の特定の塗布技術に限定されない。
【００１８】
典型的には、溶液及び粒状シリコンを一定時間接触させる。様々な時間を利用できるものの、一般的には、一部又は全てのドーパントを溶液から粒状シリコン付着させるのに十分なものである必要がある。一般的には、溶液を粒状シリコンと長く接触させるほど、より多量のドーパントが粒状シリコンに付着するようになると考えられている。一般的に、このような溶液から粒状シリコンへのドーパントの付着速度（又は量）は、時間経過とともに低下し、最終的には平衡点に到達するものと考えられる。
【００１９】
形成後、湿潤粒状シリコンを典型的には乾燥させることで、処理された粒状シリコンの形成が得られる。湿潤粒状シリコンは自然乾燥させることができ、より典型的には熱を適用して乾燥プロセスを促進させることもできる。湿潤粒状シリコンは、多様な手法により、例えば、オーブン又はベルトドライヤー等により乾燥させることもできる。方法は、任意の特定の乾燥技術に限定されない。特定の実施形態では、溶液から溶媒が蒸発した後にはドーパントが残されることから、ドーパントのほとんど〜全てが溶液から粒状シリコンに付着する。
【００２０】
ドーパントにより処理された粒状シリコンの供給源は重要ではない。しかしながら、本方法の利点の１つは、本方法によるドープ単結晶シリコンの汚染が最小限に抑えられていることである（ほとんど汚染されない場合）。したがって、粒状シリコンがエレクトロニクス等級又はそれ相当のものである場合に有用であり得る。治金等級の粒状シリコンなど、その他の粒状シリコン等級を使用することもできる。簡単にいえば、本方法は、粒状シリコンの何らかの特定の等級に限定されないものの、粒状シリコンの初期純度は、ドープ単結晶シリコンの最終的な純度に影響を与える可能性がある。典型的には、粒状シリコンは、多結晶（polycrystalline）（又は複結晶／結晶質（multi crystal/crystalline））シリコンを含む。
【００２１】
電気的不純物を含む不純物は、概して、当該技術分野で認識される様々な原子により付与される。このような原子の例としては、Ｂ、Ｐ、Ａｌ、Ａｓ、Ｉｎ、Ｇａ、及びＳｂが挙げられる。したがって、特定の例ではドーパントとして分類される原子が、別の例では不純物として分類される場合がある。前述の方法とは別として、特定の実施形態では、１種以上の原子が不純物又は汚染物として認識され得る。しかしながら、他の実施形態では、１種以上の原子は本明細書に記載される通りドーパントとなり得る（本開示の目的のため意識的に／意図的に添加される）。このような「不純物」は、「ドーパント」とは対称的なものとして、粒状シリコンの形成に使用されるシラン加工及び／又は流に導入され得る。
【００２２】
特定の実施形態では、粒状シリコンは、粒状シリコンとドーパントとを組み合わせる前にはドーパントを含まない。しかしながら、他の実施形態では、粒状シリコンは、ドーパントを組み合わせる前にある程度の量でこのドーパント（又は、このドーパントとは異なる代替的なドーパント）を予め有し得る。この方法は、粒状シリコン中に予め存在し得るものと同一又は異なるドーパントのいずれかを追加的にドーピングするために利用することができる。
【００２３】
粒状シリコンは、当該技術分野で認識される様々なプロセスにより準備され得る。特定の実施形態では、粒状シリコンは、シラン又はクロロシランの化学蒸着（ＣＶＤ）のための流動層プロセスで製造される。例えば、粒状シリコンは、一般的なＣＶＤプロセスで製造されるシリコン形態の断片化により得られる多結晶シリコン粒子であり得る。粒状シリコンは、単結晶粒子又は断片であり得る。方法は、任意の粒子供給源又は粒状シリコンの製造方法に限定されない。
【００２４】
粒状シリコンは様々な寸法及び形状であってよい。特定の実施形態では、粒状シリコンは、粒子、ペレット、小片、薄片、粉末、又は等価物の形態である。粒状シリコンの寸法は、粒子が物理的に容器中に適合するようなものとする必要がある。更に、粒状シリコンの寸法（又は寸法範囲）は、浮遊帯プロセッシングに作用する適切な熱交換を可能とする十分な接触が粒子間にもたらされるようなものとする必要がある。例えば、浮遊帯プロセスでは、試料間の間隙がシリコンの小型粒子により充填される場合、容器に適合させるシリコン試料片を大きくすることができる。一般的に、粒径の下限は、粒状シリコンを取り扱うための能力によってのみ調節される。特定の実施形態では、粒状シリコンは、約１センチメートル（ｃｍ）の最大直径を有する粒子である。他の寸法の粒状シリコンも使用できる。
【００２５】
容器は典型的にはシリコンを含み、そのため容器は「シリコン容器」として参照することもできる。典型的には、容器は、本質的にシリコンから構成され、又はシリコンから構成される。シリコン容器は自身の不純物を微量に有し得る。容器、及びしたがって容器のキャビティは、様々な寸法及び形状、例えば、チューブ形状又はシリンダー形状とすることができる。容器には、処理された粒状シリコンを含有させて、処理された粒状シリコンの浮遊帯プロセッシングを可能とさせるよう使用する。浮遊帯プロセッシングにおけるシリコン容器の使用は、概して、処理された粒状シリコンの汚染を低減する。したがって、このプロセスを使用して、処理された粒状シリコンを、低レベルの汚染物又は不純物を有するドープ単結晶シリコンへと変換することができる（万が一汚染物又は不純物が存在する場合）。用語「シリコン容器」は、概して、本質的にシリコンから構成されており、処理されたシリコン粒子を浮遊帯プロセッシングに好適な方法で含有させることのできる、任意の手段を包含することを意味する。特定の実施形態では、シリコン容器は多結晶又は単結晶シリコンから構成されており、より典型的には多結晶シリコンから構成される。
【００２６】
容器の大きさは、概して、浮遊帯プロセスの実施に使用される装置の前提条件により決定される。利用する具体的な浮遊帯装置と適合性である任意の直径が容器のための条件を満たす。一般的に、容器の嵩高さを低減させることで、浮遊帯プロセス中の、処理された粒状シリコンの希釈が最小限に抑えられることから、容器の壁（一つ以上）は薄ければ薄いほど望ましい。加えて、容器が、浮遊帯により生じ得る不純物の偏析を最小限に抑えるのに十分な高さを有する場合、これは有用である。そのため、特定の実施形態では、容器は、少なくとも約５、約７〜約１２、又は約１０〜約１２、ｃｍの高さを有する。一般的に、容器の高さの上限は、浮遊帯プロセス及び装置により課せられる制限により決定される。
【００２７】
容器を形成する具体的な方法は重要ではない。本質的にシリコンから構成されかつ浮遊帯プロセスに好適である容器を作製する、任意の方法が条件を満たす。容器の形成方法は、シリコン容器の汚染を最小限に抑えるよう選択することもできる。特定の実施形態では、容器は、ＣＶＤプロセスにおいて形成されたシリコン棒（例えば、多結晶棒）をボアリングし、このシリコン棒からコアを除去することにより構成される。ボアリングは、ダイヤモンドチップによるものなど、様々な手段により実施されたステンレス鋼ボアであってよい。
【００２８】
キャビティ（又はボア）は、典型的には、キャビティの開口部と反対側に底面を有するよう、シリコン棒内で終端する。シリコン棒にボアが貫通している場合、プラグを使用して容器の一端を閉鎖することもできる。一体型底面の代わりに利用する場合、プラグは典型的にはシリコンである。プラグは、シリコン棒から取り除かれたボアの試料片であってもよく、又は別の方法により形成することもできる。容器の開放端を閉鎖するためにキャップを準備できる。利用する場合、キャップは典型的にはシリコンである。キャップは、容器のキャビティを閉鎖するのに推奨される寸法及び形状とすべきである。キャップは容器を形成するために使用されるシリコン棒の試料片とすることもでき、又は別の方法により形成することもできる。キャップは、処理された粒状シリコンを、浮遊帯処理中に所定の位置に保持するのに有用である。特定の実施形態では、処理された粒状シリコンは、浮遊帯中に生じ得る「噴出」を防止するような様式で、容器のキャビティ中に配向させ及び充填する。
【００２９】
特定の実施形態では、容器は、容器内で処理された粒状シリコンの配置より前にはドーパントを不含有である。しかしながら、他の実施形態では、容器は、浮遊帯より前にある程度の量でこのドーパント（又は、このドーパントとは異なる代替的なドーパント）を予め有し得る。前述の方法とは別として、本方法は、容器及び／又は粒状シリコン中に予め存在するものと同一又は異なるドーパントのいずれかにより追加的にドーピングするために利用することができる。
【００３０】
浮遊帯より前に、容器は、慣習的方法により、例えば、溶媒洗浄、酸エッチング、及び水すすぎ洗のいずれか単独により、又は任意の組み合わせにより、清浄化することができる。容器を清浄化する方法の１つはフッ化水素酸（ＨＦ）及び硝酸（ＨＮＯ３）混合物、続いてＨＦ、ＨＮＯ３、及び酢酸のエッチング混合物によるエッチングである。各洗浄間には蒸留水によるすすぎ洗を行い、最後のエッチング手順後には完全にすすぎ洗いする。同様に、粒状シリコンの清浄にも、同じ方法論を利用することができる。
【００３１】
処理された粒状シリコンの配置後、処理された粒状シリコンを含有する容器は浮遊帯プロセッシングされる。浮遊帯プロセスは、当業界で記載の数多くのプロセスのいずれかとすることができ、本明細書に記載されるものに限定されない。浮遊帯プロセスは、例えば、処理された粒状シリコンを含有する容器をその開放（又は蓋をした）端に把持しかつ真空チャンバ内で又は保護気体を充填したチャンバ内で垂直に保持するプロセスとすることができる。処理された粒状シリコンを含有する容器の長さのうち一部を熱源、例えば、誘導加熱コイル又は輻射加熱源を用い加熱して溶融帯をこの部分で形成させ、熱源及び容器を相対的に移動させることにより、容器及び処理された粒状シリコンを溶融帯の一端から他端へと通過させる。
【００３２】
種結晶が容器の初期溶融端と接触する場合、ドープ単結晶シリコンのシリコン棒が形成され得る。種結晶は、前処置により単結晶形態で成長した棒部であってもよい。ドープ単結晶シリコン棒の断面積は、様々な手法により調節又は制御できる。例えば、末端保持している結晶を、末端保持しているシリコン容器に対し互いに近づけるよう又は離れさせるよう移動させることにより、溶融帯を圧縮又は伸長させることができる。シリコンの精製に作用し得るよう、生成されるドープ単結晶シリコン棒に沿って熱源を更に通過させることができる。
【００３３】
形成後、様々な量で、ドープ単結晶シリコン中にドーパントを存在させることができる。典型的には、ドーパントは、約０．０００１〜約２０００、約０．０００５〜約１０００、約０．００１〜約１０００、約０．０１〜約７５０、約０．０５〜約６００、又は約０．５〜約５００、ｐｐｔａの量で存在する（ここで、ｐｐｔは１＊１０−１２である）。他の実施形態では、ドーパントは、十億分率原子（ｐｐｂａ）又は百万分率原子（ｐｐｍａ）範囲など、高レベルでドープ単結晶シリコン中に存在させることもできる。このような範囲は、例えば、粒状シリコンの処理に使用される溶液において高レベルのドーパントを利用することにより達成され得る。
【００３４】
分析方法は、概して、容器を準備する工程と、粒状シリコンを準備する工程と、ドーパントを準備する工程と、浮遊帯装置を準備する工程と、ドーパントレベルを測定するための装置を準備する工程と、を含む。各容器、粒状シリコン、及びドーパントのそれぞれは、形成方法において記載されるものと同じであっても異なってもよい。装置を以下に記載する。
【００３５】
方法は、粒状シリコンとドーパントとを組み合わせて、処理された粒状シリコンを形成する工程を更に含む。方法は、粒状シリコンを容器のキャビティ内に配置する工程を更に含む。本方法は、容器及び処理された粒状シリコンを、浮遊帯装置によりドープ単結晶シリコンへと浮遊帯プロセッシングする工程を更に含む。これらの各工程のそれぞれは、形成方法において記載されるものと同じであっても異なってもよい。分析方法は、様々な種類及び／又は濃度のドーパント（一種以上）を有する単結晶シリコンを分析するのに有用である。
【００３６】
方法は、ドープ単結晶シリコンから試料片を回収する工程を更に含む。典型的には、試料片は、ドープ単結晶シリコン（例えば、ドープシリコン棒又は帯容器コア）から取り除かれた薄片（又はウェハ）である。薄片は、ドープ単結晶シリコンの浮遊帯化領域から採取される。薄片は、様々な厚さとすることができ、かつ典型的には、約２未満、１．５〜約１、又は約１．１、ミリメートル（ｍｍ）の平均厚さを有する。
【００３７】
方法は、試料片中、例えば、ドープ単結晶シリコンの薄片中のドーパント濃度を、装置により決定する工程を更に含む。様々な種類の装置を利用することができる。様々な実施形態において、装置はフォトルミネッセンス（ＰＬ）装置である。例えば、特定のドーパントの試料片測定は、ドープ単結晶シリコンの棒から切りだされた、エッチングされたウェハのＰＬ分析によりなすことができる。特定の実施形態では、固有抵抗などの測定は、ドープ単結晶シリコンの棒に対して直接なされる。ＰＬ分析のための標準法、例えば、Ｔａｊｉｍａ，Ｊａｐ．Ａｎｎ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｃｏｍｐｕｔ．ａｎｄ  Ｔｅｌｅｃｏｍ．Ｓｅｍｉｃｏｎｄ．Ｔｅｃｈ．，ｐ．１〜１２，１９８２により記載の手順などを用いることができる。炭素は、例えば、ドープ単結晶シリコンの棒から切りだされた、エッチングされたウェハを、フーリエ変換赤外分光法分析することにより測定できる。
【００３８】
特定の実施形態では、本方法は、ドープ単結晶シリコン試料片中のドーパント濃度を決定する工程より前に装置を校正する工程を更に含む。典型的には、装置は、校正曲線を準備すること、及び校正曲線を装置、例えば、ＰＬ装置に入力すること、により校正される。これは、ドープ単結晶シリコン試料片中のドーパント濃度を定量するのに有用である。様々な実施形態において、所定のドーピングレベルを有するドープ単結晶シリコンウェハの表面固有抵抗を試験することにより校正曲線が準備される。このようなウェハは、形成方法により得ることができる。本開示は、分析、試験、及び／又は品質管理用途、研究及び開発用途などが挙げられるがこれらに限定されない様々な用途に使用できる。
【００３９】
本開示の方法を示す以下の実施例は、本発明を説明するものであり、本発明を限定するものではない。
【実施例】
【００４０】
ドーピング：
容器のゾーニング（又は浮遊帯化）は、比較試験中に見られる表面ドーピングを課題として、これに基づき選択される。ガスドーピングは、重金属については不安定なものとして認識される。装置の校正に使用することのできる０．００２〜０．２ｐｐｂａ範囲でＩｎ及びＧａ標準を生成することが望ましい。ドープ単結晶シリコンにドープするドーパント原子に望ましい量は、以下に記載の８つの式をもとに算出される。
【００４１】
式１：
【００４２】
【数１】
2016501177.tif 000002
【００４３】
式２：
【００４４】
【数２】
2016501177.tif 000003
【００４５】
式３：
【００４６】
【数３】
2016501177.tif 000004
【００４７】
式４：
【００４８】
【数４】
2016501177.tif 000005
【００４９】
式５：
【００５０】
【数５】
2016501177.tif 000006
【００５１】
式６：
【００５２】
【数６】
2016501177.tif 000007
【００５３】
式７：
【００５４】
【数７】
2016501177.tif 000008
【００５５】
式８：
【００５６】
【数８】
2016501177.tif 000009
【００５７】
下表Ａは、上記８式への入力値を提供する。
【００５８】
【表１】
2016501177.tif 000010
【００５９】
浮遊帯のシリコン質量は約１５グラムであり、これは容器内容物の質量（すなわち、粒状シリコン）に加え、容器壁の質量を包含する。上記式及び仮定を用い、ドープ単結晶シリコンコア内のＩｎ及びＧａ濃度の理論値を算出する。
【００６０】
下表２ａ及び２ｂは、それぞれについて作成された一次標準及びバックアップ標準（back-up standard）の計算値及び基本的な組成を包含する。それぞれの標準の測定はＰＬ装置で実施し、シリコン含有量は別の試験方法を用い定量する。同様に、それぞれの一次標準及びバックアップ標準に関し割り当てられた値を、ドーププロセスの効率が評価され得るよう（Ｅｆｆ．（％））、表２ａ及び２ｂに包含させる。
【００６１】
【表２】
2016501177.tif 000011
【００６２】
【表３】
2016501177.tif 000012
【００６３】
効率を決定するため、偏析値を割り当てるべきである。ゾーニングプロセスに関する文献において引用されている偏析値はかなりばらつきの大きいものであり得る。更に、利用するゾーニング装置の実際の偏析係数は、文献中に引用される値と全く異なっている場合があるため、Ｉｎ及びＧａ種については、偏析値は別個に測定される。
【００６４】
従来の「総溶解法（Total Digestion Process）」を用い、ドープ単結晶シリコンの浮遊帯溶融領域由来のシリコンを濃酸に溶解させ、ＩＣＰ−ＭＳを用い溶液を分析する。このアプローチを用い、Ｇａについては約１．８６Ｅ−０２、かつＩｎについては約３．６４Ｅ−０４の偏析値が決定される。これらの偏析値の代入により、表２ａ及び２ｂに掲載する通り、この試料セットに関してはドーププロセスの効率は、約０．５〜約１６％で変化する。
【００６５】
ドープ試料の定量：
３種の手法（４点固有抵抗測定後のドーパント密度への変換、不純物のＩＣＰ−ＭＳ測定後の試料溶解、及び低温ＦＴＩＲによる不純物の直接測定）のそれぞれに技術的課題が存在し得る。技術課題の大部分は、校正範囲があまり望ましくないことに起因する（０．００１〜０．２ｐｐｂａ）。
【００６６】
Ｇａ比較の試験により、不純物定量に関し３種の手法をＰＬ装置からのスペクトル応答に対し直接比較することが可能となる。図１〜３において、８種の異なるＧａドープ試料についての、Ｇａ  １０７９．０ｎｍピークとＳｉ自由励起子１１３０．２ｎｍピークとの間の積分面積比は、ＩＣＰ−ＭＳ、ＦＴＩＲ、又は４点固有抵抗法から得られる結果と相関関係がある。最終的に、Ｇａ  ＰＬ校正標準に基づきＧａ値を特性評価するためには、固有抵抗試験を使用すべきであると決定された。
【００６７】
ＣｒｙｏＳＡＭに使用される検出器は、典型的には低温ＦＴＩＲ測定においてＩｎ測定に干渉するため、比較は、ＩＣＰ−ＭＳ又は４点固有抵抗に限定される。この場合、図４及び５に示される通り、２つの手法の応答係数間にはある程度の差異があるものの、両方の手法はおよそ等しく一致していた。低（１０ｐｐｔａ以下）Ｉｎ濃度でのＰＬ比に関しては固有抵抗結果がより直線的になることから、固有抵抗試験の感受性がいくらか良好であることが示唆される。したがって、Ｉｎ  ＰＬ校正標準に基づくＩｎ値の特性評価にも固有抵抗試験を使用する。ＩＣＰ−ＭＳ試験法の感度は、より大きな試験試料（１．６グラム以上）又はより小さな希釈率（１０ｍＬを使用）を組み合わせて用いることにより改良され得るものと考えられる。ＩＣＰ−ＭＳ法は、概して周期表における重原子に関してより高感度になるという認識に基づくものである。
【００６８】
Ｉｎ及びＧａを多結晶シリコンにドープして、Ｉｎ又はＧａドープ単一結晶性コアを形成する機序を以降に要約する。濃度の差異は、表２ａ及び２ｂに要約した計算プロファイルに由来する。１０００ｐｐｍｗ  Ｉｎ及び１０ｐｐｍｗ  Ｇａの供給溶液は、追跡可能なＮＩＳＴ標準の製造により得た。
【００６９】
【表４】
2016501177.tif 000013
【００７０】
マイクロピペットを用い、供給溶液から異なる用量を抜き出した。表３由来の所望量のＩｎ又はＧａ標準を６０ｍＬバイアル瓶に加える。次に、１０ｍＬの蒸留水をバイアル瓶に加える。次に、未洗浄のシリコン粒子（Ｓｉチップ）をバイアル瓶に加える。Ｓｉチップを浸漬させるまで追加の蒸留水をバイアル瓶に加える。バイアル瓶に蓋をし、複数回混転させる。バイアル瓶の蓋を取り、１４０℃に設定したホットブロックに配置する。Ｓｉチップを一晩乾燥させて、処理されたＳｉチップを得る。
【００７１】
エッチングされた容器を用い、処理されたＳｉチップを容器内に充填し、従来の浮遊帯プロセスを用い浮遊帯化する。＜２センチメートル（ｃｍ）の切り出し点で、１．１ｍｍ厚さの薄片を浮遊帯化領域から切り出し、エッチングする。薄片表面の固有抵抗をＢ、Ｐ、Ａｌ、及びＡｓ値についてのＰＬ結果と組み合わせて用い、Ｉｎ又はＧａスペクトルピークの固有抵抗値に基づき不純物値を割り当てる。
【００７２】
Ｉｎ又はＧａについてのＰＬスペクトルピークの定量は、シリコン自由励起線（１１２８．６ｎｍ及び１１３０．２ｎｍ）により取り囲まれる面積に対するＩｎ（１０８６．８ｎｍ）又はＧａ（１０７９．０ｎｍ）ピークの積分面積比の測定をもとに校正曲線を作成することにより完了される。
【００７３】
Ｉｎ又はＧａを含有する薄片には、０．０００４〜０．５７４０ｐｐｂａの範囲の汚染レベルを割り当て、４点校正として使用した。バックアップ校正試料並びに装置検査試料のため、追加の試料が派生する。偏析値は、浮遊帯装置の操作条件におけるＩｎ及びＧａに由来する。
【００７４】
処理されたＳｉチップを容器の内側に配置するためのプロセスは、充填として参照することもできる。容器（例えば、中空コア）を充填するため、処理されたＳｉチップを容器に少量加える。中空コアの底部を視認できるよう、光（例えば、電灯）を使用する。清浄なセラミック製ピンセットを使用して、処理されたＳｉチップを注意深くつまみ上げ、水平に配置する。充填中、容器は穏やかにタップする。充填する際にあまりに強く容器をタップすると、Ｓｉ栓又は容器の底部にヒビが入り、予熱前に剥がれ落ちてしてしまう恐れがある。容器にはその頂部から約０．５〜約１ｃｍのところまで充填する。次に容器には清浄なシリコンシート（silicon tang）により蓋をする。蓋をして、処理されたＳｉチップがゾーニング中に容器から噴出する量を低減させる。
【００７５】
Ｉｎ及びＧａ  ＰＬ校正標準試料の開発には、所与の浮遊帯試験法を用い単一結晶シリコン試験薄片を最初に作製した後、所望の校正範囲（約０．００２〜０．２００ｐｐｂａ）のためのＰＬ測定とは独立してＩｎ又はＧａ値を測定することのできる代替的な試験法を用い、定性的ＰＬスペクトルを定量する必要がある。Ｉｎ及びＧａ標準は、４点固有抵抗試験装置を用いる二次校正を可能とするよう、独立して開発する。しかしながら、標準試料の開発過程で、その他の代替法を調査した。
【００７６】
代替的試験法：
調製された単一結晶性シリコン薄片内のＩｎ及びＧａ濃度を測定するため、ＰＬ定量のための３種の代替法を探索する：１）薄片の総溶解及びその後のＩＣＰ−ＭＳを用いる測定、２）電気的不純物についての低温ＦＴＩＲ試験、及び３）標準薄片の４点表面固有抵抗測定。
【００７７】
ＩＣＰ−ＭＳ：
ＩＣＰ−ＭＳ法は、シリコンの溶解を包含する破壊試験であるものの、後の校正で必要とされる試料薄片そのものは保存しておく必要がある。したがって、選択された試験薄片の上方及び下方部位にて、ドープ容器コアから質量既知の試料を採取し、ＨＦ：ＨＮＯ３の５０：５０混合物を用いシリコンを溶解させる。次に残渣を１０ｍＬ溶液に溶解させ後、Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ  ＩＣＰ−ＭＳで評価する。最終的な値の割り当ては両方の質量サンプル由来のドーパント値の平均に基づくものであり、この平均は中央試料薄片の不純物の値を反映しているものと推定される。
【００７８】
低温ＦＴＩＲ
低温ＦＴＩＲ法（ＣｒｙｏＳＡＭ）を利用して、試料薄片中のＧａ濃度を測定する。ドープした容器コアからＦＴＩＲ試料薄片を調製し、ＦＴＩＲ評価のために提出した。
【００７９】
４点固有抵抗
直径約１５．５ｍｍかつ厚さ１．１ｍｍの試料薄片に対し、表面４点固有抵抗を用い測定を行う。試料薄片にはＩｎ又はＧａをドープする。薄片は、ドーパントとは無関係にＢ及びＰの不純物を様々なレベルで含有しており、これが実効固有抵抗（net resistivity）に関与する。そのため、Ｉｎ又はＧａ濃度を決定するときには不純物について考慮する必要がある。したがって、ＰＬ試験から測定されるＢ及びＰ値を固有抵抗から減算して、ドーパント（Ｉｎ又はＧａ）の実効固有抵抗を求める。ＳＥＭＩ  ｓｔａｎｄａｒｄ  ＭＦ−８４、「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｗａｆｅｒｓ  Ｗｉｔｈ  ａｎ  Ｉｎ−Ｌｉｎｅ  Ｆｏｕｒ−Ｐｏｉｎｔ  Ｐｒｏｂｅ」に掲載されている手順に従い固有抵抗を測定する。
【００８０】
ＳＥＭＩ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＭＦ−８４における算出法に従い、スプレッドシートでオフラインにて試料薄片の固有抵抗の算出を行う。温度補正を適用する。試料は、ＳＥＭＩ  ｓｔａｎｄａｒｄ  ＭＦ−４２  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｃ：「Ｐｏｉｎｔ−Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ−Ｔｙｐｅ  Ｔｅｓｔ」ｔｏ  ｉｄｅｎｔｉｆｙ  ｔｈｅ  ｄｏｍｉｎａｎｔ  ｓｐｅｃｉｅｓに従って使用される類のものでもある。固有抵抗及び伝導度の類の値が特定されたなら、ＳＥＭＩ  ｓｔａｎｄａｒｄ  ＭＦ−７２３を用い固有抵抗値をドーパント密度に変換する。
【００８１】
不純物（例えば、Ｂ及び／又はＰ）レベルが極めて低いことに起因し、及び多くの場合、高固有抵抗値に起因し、相関係数の多くはＳＥＭＩ  ｓｔａｎｄａｒｄｓに引用される標準範囲を超えて外挿される必要がある。ＳＥＭＩ  ＭＦ−８４では、Ｆ２、Ｆ（ｗ／Ｓ）、及びＦＴ係数がこのような調製を必要とする。ＳＥＭＩ  ＭＦ−７２３における表は、同様の外挿を必要とする。次に、校正したＰＬ装置により測定されるとおり、ＳＥＭＩ  ＭＦ−７２３を用い算出されたドーパント密度値からＢ及びＰ値を減算し、減算の結果得られるドーパント密度をドーパント（Ｉｎ又はＧａ）に割り当てた。試験プローブの頭部は、１．６ｍｍ間隔〜１．０ｍｍ間隔に変更される。この範囲を狭くすることで、試験結果の正確性及び品質を向上させる。
【００８２】
ＳＥＭＩ  ｓｔａｎｄａｒｄ  ＭＦ−８４及びＭＦ−７２３由来の適切な係数を用い得られた結果を、下表４（Ｉｎ固有抵抗及びＰＬデータ）及び表５（Ｇａ固有抵抗及びＰＬデータ）に掲載する。校正したＰＬ装置の１つからの校正曲線例をＩｎ（図６）及びＧａ（図７）に関し提供する。
【００８３】
【表５】
2016501177.tif 000014
【００８４】
【表６】
2016501177.tif 000015
【００８５】
【表７】
2016501177.tif 000016
【００８６】
【表８】
2016501177.tif 000017
【００８７】
【表９】
2016501177.tif 000018
【００８８】
【表１０】
2016501177.tif 000019
【００８９】
【表１１】
2016501177.tif 000020
【００９０】
【表１２】
2016501177.tif 000021
【００９１】
【表１３】
2016501177.tif 000022
【００９２】
【表１４】
2016501177.tif 000023
【００９３】
実験の要約：
処理された粒状シリコンに対して、追跡可能なＮＩＳＴ標準からもたらされるＧａ又はＩｎの定量を用いる。乾燥させた後、処理された粒状シリコンを中空シリコンチューブ（容器）内に量り入れる。容器には処理されたシリコンを充填し、浮遊帯牽引機（ｆｌｏａｔ−ｚｏｎｅ  ｐｕｌｌｅｒ）を用いこの容器を単一結晶に変換（ｓｗｅｐｔ）する。ＰＬ装置で測定することのできる試料薄片は、これらの容器コアから調製され、Ｉｎ又はＧａの定量測定がＰＬ法を用い観測される。
【００９４】
ＰＬスペクトルの定量のため、３種の代替的な試験方法（４点固有抵抗、低温ＦＴＩＲ、及び試料総溶解後のＩＣＰ−ＭＳ評価）を評価する。最終的には、ＰＬ薄片に対し定量値を割り当てる手法として４点固有抵抗が選択される。これによりＰＬ装置の最終的な構成が可能となる。そのため、本開示は、ＰＬ装置で解析されるシランエピタキシャル試料のＩｎ及びＧａの定量値を記録するのに有用である。Ｉｎ及びＧａ種に対し、ゾーニング条件に適切な偏析値が特定される。全体で、Ｉｎ及びＧａ不純物の両方に対して、一連の一次及びバックアップＰＬ校正標準が作製される。表Ｂは、このような標準を以下に提供する。
【００９５】
【表１５】
2016501177.tif 000024
【００９６】
添付の請求項は、「発明を実施するための形態」に記載の表現並びに具体的な化合物、組成物又は方法に制限されず、これらは具体的実施形態の間で変動し得るが、添付の請求の範囲内に入ることは理解されよう。種々の実施形態の特定の特色又は特徴を記述するために本明細書で依拠されるマーカッシュグループに関して、別のマーカッシュのメンバーすべてから独立している、それぞれのマーカッシュグループの各メンバーから、異なる、特有の、及び／又は予想外の結果が得られることが可能と理解されることになる。マーカッシュ群のそれぞれの構成員は、個別に及び／又は組み合わせて依拠され得るものであり、添付の請求の範囲内の具体的な実施形態について適切なサポートを提供する。
【００９７】
また、本発明の種々の実施形態を記述する際に依拠される範囲及び部分範囲が独立して及び集合的に添付の請求の範囲内に含まれることもまた理解されるべきであり、それらが整数及び／又は小数値を含むすべての範囲を、たとえそのような値がここに明示的に記載されていなくても、記述し想到していることが理解される。当業者は、列挙された範囲及び部分範囲が本発明の様々な実施形態を十分に説明し及び可能にすること、並びに、このような範囲及び部分範囲が対応する１／２、１／３、１／４、１／５の範囲まで更に示され得ること、を容易に認識する。ほんの一例としては、「０．１〜０．９」の範囲は、下側の１／３の範囲（すなわち、０．１〜０．３）、真ん中の１／３（すなわち、０．４〜０．６）、上側の１／３（すなわち、０．７〜０．９）まで更に示され得、これらは独立に及び総じて添付の請求項の範囲内にあり得、独立に及び／又は総じて依拠され得、添付の請求の範囲内の具体的な実施形態に適切なサポートを提供する。加えて、「少なくとも」、「超える」、「未満」、「以下」及びこれらに類するもののような範囲を定義又は修正する用語に関して、このような用語は部分範囲及び／又は上限若しく下限を包含するものと理解される。別の例として、「少なくとも１０」の範囲は、本質的に、少なくとも１０〜３５の部分範囲、少なくとも１０〜２５の部分範囲、２５〜３５の部分範囲等を含み、各部分範囲は、添付の特許請求の範囲内の特定の実施態様に個別及び／又は集合的に依存することがあり、これに適切な根拠を提供する。最後に、開示されている範囲内の個々の数は依拠され得るものであり、添付の請求項の範囲内の具体的な実施形態に適切なサポートを提供する。例えば、「１〜９」の範囲は、３のような様々な個々の整数、並びに、４．１のような小数点を含む個々の数（分数）を包含し、これらは依拠され得るものであり、添付の請求項の範囲内の具体的な実施形態に適切なサポートを提供する。
【００９８】
本発明は、本明細書にて例示的な方法にて記述されており、使用された用語は限定よりもむしろ説明的な言葉の性質を持つことを意図していると理解すべきである。本発明の多くの修正及び変更が上記教示から可能である。本発明は、添付の特許請求の範囲に具体的に記載されているものとは別の方法で実施されてもよい。独立請求項、並びに単一及び複数の従属の両方の従属請求項の全ての組み合わせの主題が、本明細書に明示的に企図される。
【図１】
2016501177.tif 000025
【図２】
2016501177.tif 000026
【図３】
2016501177.tif 000027
【図４】
2016501177.tif 000028
【図５】
2016501177.tif 000029
【図６】
2016501177.tif 000030
【図７】
2016501177.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月30日(2015.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドープ単結晶シリコンを形成する方法であって、
シリコンを含みかつキャビティを画定する容器を準備する工程と、
粒状シリコンを準備する工程と、
ドーパントを準備する工程と、
浮遊帯装置を準備する工程と、
前記粒状シリコンと前記ドーパントとを組み合わせて、処理された粒状シリコンを形成する工程と、
前記処理された粒状シリコンを前記容器のキャビティ内に配置する工程と、
前記容器及び処理された粒状シリコンを、前記浮遊帯装置により前記ドープ単結晶シリコンへと浮遊体プロセッシングする工程と、を含む、形成方法。
【請求項２】
前記ドーパントを準備する工程が、ドーパント及び溶媒を含む溶液を準備する工程として更に定義される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粒状シリコンとドーパントとを組み合わせる工程が、
前記溶液と粒状シリコンとを混合して湿潤粒状シリコンを得る工程、並びに
前記湿潤粒状シリコンを乾燥させて、処理された粒状シリコンを形成する工程、として更に定義される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記処理された粒状シリコンを前記容器のキャビティに配置する工程が、前記処理された粒状シリコンを前記容器のキャビティ内に配向させ及び充填する工程として更に定義され、前記処理された粒状シリコンを前記容器のキャビティに配置するより前に、前記容器及び前記粒状シリコンの少なくとも１つを清浄化する工程を更に含む、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
ｉ）前記粒状シリコンが、前記粒状シリコンと前記ドーパントとを組み合わせる前にはドーパントを含まない、
ｉｉ）前記容器が、前記処理された粒状シリコンを前記容器のキャビティ内に配置する前にはドーパントを含まない、又は
ｉｉｉ）ｉ）及びｉｉ）の両方である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
シリコンを含むキャップを提供する工程であって、前記キャップが、前記容器のキャビティを閉鎖するのに推奨される寸法及び形状である、提供する工程と、
前記処理された粒状シリコンを前記容器のキャビテジに配置した後、前記キャビティを閉鎖するよう前記キャップを配置する工程と、を更に含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ドーパントが、
アンチモン（Ｓｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、タリウム（Ｔｌ）、又はこれらの組み合わせ、
ｉｉ）ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）、又はこれらの組み合わせ、あるいは
ｉｉｉ）遷移金属、を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法により形成されたドープ単結晶シリコン。
【請求項９】
ドープ単結晶シリコン中のドーパント濃度を分析する方法であって、
シリコンを含みかつキャビティを画定する容器を準備する工程と、
粒状シリコンを準備する工程と、
ドーパントを準備する工程と、
浮遊帯装置を準備する工程と、
前記ドーパントのレベルを測定する装置を準備する工程と、
前記粒状シリコンと前記ドーパントとを組み合わせて、処理された粒状シリコンを形成する工程と、
前記処理された粒状シリコンを前記容器のキャビティ内に配置する工程と、
前記容器及び処理された粒状シリコンを、前記浮遊帯装置により前記ドープ単結晶シリコンへと浮遊体プロセッシングする工程と、
前記ドープ単結晶シリコンの試料片を回収する工程と、
前記ドープ単結晶シリコン試料片中の前記ドーパント濃度を装置により決定する工程と、を含む、分析方法。
【請求項１０】
前記装置がフォトルミネッセンス（ＰＬ）装置である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ドープ単結晶シリコン試料片中のドーパント濃度を決定するより前に、前記装置を校正する工程を更に含み、該装置を校正する工程が、校正標準を準備し、前記校正標準を前記装置に入力することで、前記ドープ単結晶シリコン試料片中のドーパント濃度を定量する工程として更に定義される、請求項９又は１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記校正標準が、既定のドープレベルを有するドープ単結晶シリコンウェハの表面固有抵抗を試験することにより準備される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記粒状シリコンが多結晶シリコンを含む、請求項１〜７、又は９〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ドーパントが、
ｉ）インジウム（Ｉｎ）、
ｉｉ）ガリウム（Ｇａ）、又は
ｉｉｉ）ｉ）及びｉｉ）の組み合わせを含む、請求項１〜７、又は９〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ドーパントが、前記ドープ単結晶シリコン試料片中に、約〜約２０００一兆分率原子（ｐｐｔａ）の量で、あるいは約０．００１〜約１０００ｐｐｔａの量で、あるいは約０．０５〜約６００ｐｐｔａの量で存在する、請求項１〜７又は９〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2016501177.tif 000032
2016501177.tif 000033
2016501177.tif 000034