【手続補正書】
【提出日】平成30年8月16日(2018.8.16)
【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】
測定対象シリコン試料に水素原子を導入すること、
前記水素原子を導入した測定対象シリコン試料を、電子線照射処理を行うことなく、シリコンのバンドギャップ中のトラップ準位を評価する評価法による評価に付すこと、
前記評価により得られた評価結果の中で、Ｅｃ−０．１０ｅＶ、Ｅｃ−０．１３ｅＶおよびＥｃ−０．１５ｅＶからなる群から選ばれる少なくとも１つのトラップ準位における評価結果に基づき、前記測定対象シリコン試料の炭素濃度を求めること、
を含み、前記求められる炭素濃度は１．０Ｅ＋１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満である、シリコン試料の炭素濃度測定方法。
【請求項２】
前記求められる炭素濃度は、１．０Ｅ＋１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下である請求項１に記載のシリコン試料の炭素濃度測定方法。
【請求項３】
前記測定対象シリコン試料のＦＴ−ＩＲ法により求められる酸素濃度は、１．０Ｅ＋１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上である請求項１または２に記載のシリコン試料の炭素濃度測定方法。
【請求項４】
前記測定対象シリコン試料の炭素濃度を、Ｅｃ−０．１５ｅＶにおける評価結果に基づき求める、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシリコン試料の炭素濃度測定方法。
【請求項５】
前記測定対象シリコン試料への水素原子の導入を、前記測定対象シリコン試料を溶液に浸漬することにより行う請求項１〜４のいずれか１項に記載のシリコン試料の炭素濃度測定方法。
【請求項６】
前記溶液は、フッ酸である請求項５に記載のシリコン試料の炭素濃度測定方法。
【請求項７】
前記評価結果に基づき、検量線を用いて前記測定対象シリコン試料の炭素濃度を求める請求項１〜６のいずれか１項に記載のシリコン試料の炭素濃度測定方法。
【請求項８】
前記評価法以外の評価法により測定された炭素濃度が既知の複数の検量線作成用シリコン試料に水素原子を導入すること、
前記水素原子を導入した複数の検量線作成用シリコン試料を、前記測定対象シリコン試料と同じ評価法による評価に付し、前記測定対象シリコン試料の炭素濃度を求めるために用いるトラップ準位と同じトラップ準位における評価結果と、前記既知の炭素濃度と、を用いて前記検量線を作成すること、
を含む請求項７に記載のシリコン試料の炭素濃度測定方法。
【請求項９】
前記評価法は、ＤＬＴＳ法である請求項８に記載のシリコン試料の炭素濃度測定方法。
【請求項１０】
前記検量線作成用シリコン試料のＤＬＴＳ法による評価において該検量線作成用シリコン試料に形成する空乏層の幅Ｗａと、前記測定対象シリコン試料のＤＬＴＳ法による評価において該測定対象シリコン試料に形成する空乏層の幅Ｗｂとが、
下記式２：
（式２）
｜Ｗａ−Ｗｂ｜≦２．０μｍ
を満たす請求項９に記載のシリコン試料の炭素濃度測定方法。
【請求項１１】
チョクラルスキー法により、シリコン単結晶インゴットを育成すること、
前記シリコン単結晶インゴットから切り出されたシリコン試料の炭素濃度を、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法により測定すること、
測定されたシリコン試料の炭素濃度に基づき、シリコン単結晶インゴットの製造条件を決定すること、および、
決定された製造条件下で、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶インゴットを育成すること、
を含むシリコン単結晶インゴットの製造方法。
【請求項１２】
前記決定された製造条件下で育成されたシリコン単結晶インゴットの頂部から切り出されるシリコン試料は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法により測定される炭素濃度が１．０Ｅ＋１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下である、請求項１１に記載のシリコン単結晶インゴットの製造方法。
【請求項１３】
前記頂部から切り出されるシリコン試料は、ＦＴ−ＩＲ法により求められる酸素濃度が１．０Ｅ＋１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上である、請求項１１または１２に記載のシリコン単結晶インゴットの製造方法。
【請求項１４】
前記決定された製造条件下で育成されたシリコン単結晶インゴットは、頂部から底部の全体にわたって、該シリコン単結晶インゴットから切り出されるシリコン試料の請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法により測定される炭素濃度が１．０Ｅ＋１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下である、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のシリコン単結晶インゴットの製造方法。
【請求項１５】
前記決定された製造条件下で育成されたシリコン単結晶インゴットは、頂部から底部の全体にわたって、該シリコン単結晶インゴットから切り出されるシリコン試料のＦＴ−ＩＲにより求められる酸素濃度が１．０Ｅ＋１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上である、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のシリコン単結晶インゴットの製造方法。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の製造方法により得られたシリコン単結晶インゴット。
【請求項１７】
請求項１６に記載のシリコン単結晶インゴットから切り出されたシリコンウェーハ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
一態様では、上記検量線作成用シリコン試料のＤＬＴＳ法による評価において検量線作成用シリコン試料に形成する空乏層の幅Ｗａと、上記測定対象シリコン試料のＤＬＴＳ法による評価において測定対象シリコン試料に形成する空乏層の幅Ｗｂとが、
下記式２：
（式２）
｜Ｗａ−Ｗｂ｜≦２．０μｍ
を満たす。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
評価法としていずれの方法を用いる場合にも、検量線を用いて測定対象シリコン試料の炭素濃度を求めることが好ましい。検量線は、評価法により得られる評価結果（例えばＤＬＴＳ法により求められる上記のピーク強度（ＤＬＴＳ信号強度）から求められたトラップ準位密度）と炭素濃度との相関を示すものである。ＤＬＴＳ信号強度からトラップ準位密度を求める関係式は、公知である。より好ましくは、炭素濃度が既知の複数の検量線作成用シリコン試料に水素原子を導入し、上記水素原子を導入した複数の検量線作成用シリコン試料を、測定対象シリコン試料と同じ評価法による評価に付し、測定対象シリコン試料の炭素濃度を求めるために用いるトラップ準位と同じトラップ準位における評価結果と、検量線作成用シリコン試料の既知の炭素濃度とを用いて、検量線を作成することができる。検量線作成用シリコン試料の既知炭素濃度は、測定対象シリコン試料の評価に用いる評価法以外の評価法により測定される。評価法としては、ＳＩＭＳ法、ＦＴ−ＩＲ法、ルミネッセンス法等の公知の評価法を例示でき、ＳＩＭＳ法が好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
［実施例１］
１．ＣＺ法によるシリコン単結晶インゴットの育成
図１に示す構成のシリコン単結晶引き上げ装置を用いて、原料ポリシリコンのグレード、引き上げ装置および育成条件からなる群から選ばれる１つ以上の製造条件を変更することにより、炭素濃度の異なるシリコン単結晶インゴットを複数育成した。
以下、図１に示すシリコン単結晶引き上げ装置の詳細を説明する。
図１に示すシリコン単結晶引き上げ装置１０は、チャンバー１１と、チャンバー１１の底部中央を貫通して鉛直方向に設けられた支持回転軸１２と、支持回転軸１２の上端部に固定されたグラファイトサセプタ１３と、グラファイトサセプタ１３内に収容された石英るつぼ１４と、グラファイトサセプタ１３の周囲に設けられたヒーター１５と、支持回転軸１２を昇降および回転させるための支持軸駆動機構１６と、種結晶を保持するシードチャック１７と、シードチャック１７を吊設する引き上げワイヤー１８と、引き上げワイヤー１８を巻き取るためのワイヤー巻き取り機構１９と、ヒーター１５および石英るつぼ１４からの輻射熱によるシリコン単結晶インゴット２０の加熱を防止すると共にシリコン融液２１の温度変動を抑制するための熱遮蔽部材２２と、各部を制御する制御装置２３とを備えている。
チャンバー１１の上部には、Ａｒガスをチャンバー１１内に導入するためのガス導入口２４が設けられている。Ａｒガスはガス管２５を介してガス導入口２４からチャンバー１１内に導入され、その導入量はコンダクタンスバルブ２６により制御される。
チャンバー１１の底部には、チャンバー１１内のＡｒガスを排気するためのガス排出口２７が設けられている。密閉したチャンバー１１内のＡｒガスはガス排出口２７から排ガス管２８を経由して外へと排出される。排ガス管２８の途中にはコンダクタンスバルブ２９および真空ポンプ３０が設置されており、真空ポンプ３０でチャンバー１１内のＡｒガスを吸引しながらコンダクタンスバルブ２９でその流量を制御することでチャンバー１１内の減圧状態が保たれている。
さらに、チャンバー１１の外側にはシリコン融液２１に磁場を印加するための磁場供給装置３１が設けられている。磁場供給装置３１から供給される磁場は、水平磁場であっても構わないし、カスプ磁場であっても構わない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
２．シリコン試料の切り出し
上記１．で育成した各シリコン単結晶インゴットを切断して、インゴットの頂部からウェーハ形状サンプルを切り出した。同じサンプルから、ＤＬＴＳ測定用シリコン試料とＳＩＭＳ測定用シリコン試料を得た。各シリコン試料のＦＴ−ＩＲ法により求められた酸素濃度は、２．０Ｅ＋１７〜１２．０Ｅ＋１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲であった。シリコン単結晶インゴットは、ｎ型シリコン（抵抗値：１０〜１００Ω・ｃｍ）であった。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
上記（Ａ）〜（Ｃ）の処理を施したシリコン試料のショットキー接合に、空乏層を形成する逆方向電圧と空乏層にキャリアを捕獲するためのパルス電圧を交互、周期的に印加した。上記電圧に対応して発生するダイオードの容量(キャパシタンス)の過渡応答を測定した。
上記の電圧印加および容量の測定を、試料温度を所定温度範囲で掃引しながら行った。ＤＬＴＳ信号強度ΔＣを温度に対してプロットして、ＤＬＴＳスペクトルを得た。測定周波数は２５０Ｈｚとした。測定にあたりＤＬＴＳ測定用シリコン試料への電子線照射処理は行われていない。
得られたＤＬＴＳスペクトルを、ＳＥＭＩＬＡＢ社製プログラムを用いてフィッティング処理（True shape fitting処理）し、Ｅｃ−０．１０ｅＶのトラップ準位（ピーク位置：温度７６Ｋ）、Ｅｃ−０．１３ｅＶのトラップ準位（ピーク位置：温度８７Ｋ）、およびＥｃ−０．１５ｅＶのトラップ準位（ピーク位置：温度１０１Ｋ）のＤＬＴＳスペクトルに分離した。以下において、Ｅｃ−０．１０ｅＶのトラップ準位のＤＬＴＳスペクトルをＥ１  Ｆｉｔ．、Ｅｃ−０．１３ｅＶのトラップ準位のＤＬＴＳスペクトルをＥ２  Ｆｉｔ．、Ｅｃ−０．１５ｅＶのトラップ準位のＤＬＴＳスペクトルをＥ３  Ｆｉｔ．と呼ぶ。
一例として、得られたＤＬＴＳスペクトルの１つを、図２に示す。図２には、フィッティング処理前のＤＬＴＳスペクトル、フィッティング処理により得られたＥ１  Ｆｉｔ．、Ｅ２  Ｆｉｔ．、およびＥ３  Ｆｉｔ．の各ＤＬＴＳスペクトルが示されている。図中、縦軸の単位は任意単位（ａ．ｕ．）である。