专利名称：测绘氧浓度的方法
技术领域：
本发明涉及能够测绘半导体样品的氧浓度的方法。
背景技术：
旨在用于微电子工业或用于光伏应用的硅基板通常包含氧。当氧原子不是沉淀物形式时，他们占据了晶格中的间隙位置。在通过丘克拉斯基(Czochralski)法获得单晶硅的情况下，或在太阳能级多晶硅的情况下，氧浓度在IO17个原子/cm3和2 X IO18个原子/cm3之间变化。间隙氧(Oi)对于硅的机械性能和电气性能具有重大影响。特别是，在350° C和500° C之间的温度范围，氧形成称作为热双施主(TDD)的沉淀物，该沉淀物通过产生自由电子改变了材料的电气性能。在更高温度下，氧形成可诱捕存在于硅中的金属杂质的另一种沉淀物。因此，可获得吸气效应。此外，通过阻挡由制造工艺引起的位错，氧改善了基板的机械性能。对于光伏应用，高氧浓度会导致性能降低，特别会使基于硼(B)掺杂的硅的光伏电池的转换率降低。因此，为了从局部确定氧对硅的电气性能和机械性能的影响，知道基板内的氧分布十分重要。这样，该信息还能优化结晶或装置的制造方法。样品的氧浓度常规上由傅里叶变换红外(FTIR)光谱确定。然而，该技术速度慢且缺少精确性。该技术还要求制备样品表面。标题为 “Characterization of the oxygen distribution in Czochralskisilicon using hydrogen-enhanced thermal donor formation” (A.G.Ulyashin etal., Materials Science and Engineering B73124-129, 2000)的文章描述了确定氧浓度的另一种技术。该技术基于TDD热施主的形成。将氢等离子体增强热处理应用于P型样品以形成p-n结。然后，样品中p-n结的深度由SRP型(扩展电阻探针)电阻测量或C-V(电容-电压)电容测量确定。然后，由P-n结的深度计算该热施主浓度。通过数学模型由热施主浓度确定氧浓度。正如FTIR—样，使用的这些表征方法需要制备样品。SRP表征要求斜切样品以建立贯穿整个样品深度的电阻分布。用C-V表征时需要在样品表面处采用金属触点。在不损坏或不污染样品的情况下，难以去除这样的触点。由于这些表征方法较复杂，上述文章中的测量技术不仅速度慢且难以应用于微电子和光伏产业的基板。此外，由于对基板的制备和氢化使其在测量结束后不可能再被使用。
发明内容
因此，需要提供一种快速且易于执行的能通过热施主浓度确定氧浓度的方法。
以下步骤倾向于满足该需求:a)使样品经受热处理以形成热施主，b)测量样品区域中的电阻率，c)通过以下确定热施主浓度:-通过添加四倍于所述热施主浓度(Ntdd)的离子化掺杂杂质浓度，依据离子化掺杂杂质浓度(Na、Nd)表示的电荷载流子迁移率(μ )的关系式，和-所测量的电阻率的值。在确定氧浓度之后，还提供了在大于或等于650° C的温度下的热处理步骤以恢复样品的初始状态。
通过下面对本发明特定实施例的描述，本发明其它的优点和特征将更加清楚易懂，本发明的特定实施例仅为非限定示例的目的且表示在附图中，其中:图1表示根据本发明的确定氧浓度C。的方法的各步骤；图2表示对于氧浓度C。的 不同数值，热施主浓度Ntdd随着热处理持续时间t变化的图表；图3表示对于η型基板和P型基板，需要获得电阻率10%变化所需的热处理持续时间t随初始电阻率P的变化；图4表示图1的确定方法的附加步骤；图5表示通过图1的方法获得的氧浓度C。的测绘；以及图6表示相比于图5，通过红外光谱(FTIR)获得的氧浓度的数值。
具体实施例方式提供一种能通过测量电阻率P确定硅基板的氧浓度C。的方法。实际上，电阻率是受到源于氧而产生的热施主(TDD)的影响的其中一个电气参数。电阻率随两个参数而变化:自由电荷载流子的浓度m和这些载流子的迁移率μ。其一般表达式为:
权利要求
1.一种通过热施主浓度(Ntdd)确定由半导体材料制成的样品的氧浓度(Ctj)的方法，包括如下步骤: a)使所述样品经受热处理以形成热施主(TDD)(Fl), 其特征在于，该方法还包括如下步骤: b)测量所述样品的一区域中的电阻率(P) (F2)， c)通过以下确定所述热施主浓度(Ntdd)(F3): -通过添加四倍于所述热施主浓度(Ntdd)的离子化掺杂杂质浓度，依据离子化掺杂杂质浓度(Na、Nd)表示的电荷载流子迁移率(μ )的关系式，和 -所测量的电阻率值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，表示迁移率的关系式被写成
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该热处理的持续时间(t)为使该样品的电阻率(P )相对于其初始值变化至少10%。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该热处理的持续时间(t)的范围在I分钟和1000分钟之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法初始包括在大于或等于650°C的温度下的热处理的步骤(F0)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法包括通过电阻率测量确定该样品的掺杂杂质浓度(Na、Nd) (F0’)。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括在已经确定氧浓度(C。)之后，在大于或等于650° C的温度下的热处理的步骤(F5)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在该样品的数个区域中重复步骤b)和步骤c)以执行测绘。
全文摘要
本发明涉及一种确定半导体材料的样品的氧浓度的方法，所述方法包括热处理样品的步骤(F1)以形成热施主；测量样品的一个区域中的电阻率(F2)；从通过添加四倍于热施主浓度的掺杂杂质浓度、根据离子化掺杂杂质浓度表示的电荷载流子迁移率的关系式并且从所测量的电阻率值，确定热施主浓度(F3)。该方法还包括通过热施主浓度确定氧浓度(F4)。
文档编号G01N27/04GK103189740SQ201180052914
公开日2013年7月3日 申请日期2011年8月30日 优先权日2010年9月2日
发明者J.维尔曼, S.杜博伊斯, N.恩加尔波特 申请人:原子能和代替能源委员会
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