DE10066124B4

DE10066124B4 - Silicon wafer used in the production of a single crystal silicon ingot consists of a perfect domain with a lower detection boundary of agglomerates

Info

Publication number: DE10066124B4
Application number: DE10066124A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Harada; Hisashi Furuya; Yukio Muroi
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2020-11-25

Abstract

Silicon wafer consists of a perfect domain, in which the lower detection boundary of agglomerates of intermediate lattice-silicon point defects or agglomerates of empty sites point defects is 1 x 10 3>agglomerates/cm 3>, the concentration of the point defect agglomerates does not lie above the lower detection boundary and the concentration of the iron impurities is not more than 2 x 10 9>atoms/cm 3>. An independent claim is also included for a process for producing the silicon wafer. Preferred Features; The wafer has a specific electrical resistance of 1-15 omega cm.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die Erfindung betrifft einen Silicium-Wafer, der aus einem Einkristall-Silicium-Ingot hergestellt wird, welcher mittels des Czochralski-Verfahrens (im folgenden "CZ-Verfahren" genannt) hergestellt wird. Sie betrifft insbesondere einen Silicium-Wafer, der zur Herstellung eines Halbleiter-Bauteils, etwa einem LSI oder dergleichen, zu verwenden ist.The The invention relates to a silicon wafer made from a single crystal silicon ingot which is produced by the Czochralski method (hereinafter referred to as "CZ method") becomes. It relates in particular to a silicon wafer used for the production a semiconductor device, such as an LSI or the like to use is.

2. Beschreibung des technischen Hintergrundes2. Description of the technical background

Als Grund zur Verminderung der Ausbeute bei einem Verfahren zur Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung werden in den vergangenen Jahren genannt: die Existenz von Mikrodefekten durch Sauerstoffabscheidungen, die zu einem Kern von oxidationsbedingten Stapelfehlern (im folgenden "OSF" genannt) werden, oder eines Teilchens kristallinen Ursprungs (im folgenden "COP" genannt) oder großen zwischengitterartigen Versetzungen (im folgenden "L/D" genannt). Die OSFs entstehen aufgrund der Tatsache, dass ein Mikrodefekt, der als Kern eines Kristalles dienen soll, beim Züchten des Kristalls eingebracht wird und bei einem thermischen Oxidationsverfahren und dergleichen bei der Herstellung eines Halbleiter-Bauteils wirksam werden, und einen Fehler, wie etwa das Ansteigen des Leckstroms in einem fertigen Bauteil bewirken. Und wenn ein hochglanzpolierter Silicium-Wafer mit einem Lösungsgemisch aus Ammoniak und Wasserstoffperoxid gereinigt wird, werden Grübchen auf der Wafer-Oberfläche erzeugt, und wenn der Wafer mittels eines Teilchenzählers gemessen wird, werden solche Grübchen als reelle Teilchen nachgewiesen. Solche Grübchen sind durch Kristalle bedingt und werden zu ihrer Unterscheidung von reellen Teilchen COPs genannt. COPs, die Grübchen auf einer Wafer-Oberfläche darstellen, führen zu einer Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften, etwa des zeitabhängigen dielektrischen Durchschlags (TDDB), des elektrischen Durchschlags zum Zeitpunkt Null (TZDB) und dergleichen eines Oxidfilms. Außerdem ist die Existenz von COPs in einer Wafer-Oberfläche der Grund für Stufen bei einem Verdrahtungsvorgang eines Bauteils und kann einen Drahtbruch verursachen. Und es kann ein Leck und dergleichen in einem Isolationsteil eines Bauteils verursachen und die Ausbeute eines Produktes vermindern. Außerdem wird ein L/D als Versetzungs-Cluster oder auch als Versetzungs-Grübchen bezeichnet, da sich ein Grübchen bildet, wenn ein Silicium-Wafer mit diesem Defekt in eine selektive Ätzlösung, die Fluorwasserstoffsäure als Hauptbestandteil enthält, eingetaucht wird. Das L/D bewirkt auch eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften, wie etwa der Leckstromeigenschaft, der Isoliereigenschaft und dergleichen.When Reason for reducing the yield in a process for the preparation a semiconductor integrated circuit in the past Called: the existence of microdefects through oxygenation, which become a core of oxidation-related stacking faults (hereinafter called "OSF"), or a particle of crystalline origin (hereinafter called "COP") or large interstitial Offsets (hereinafter called "L / D"). The OSFs arise due to the fact that a microdefect acting as the core a crystal is intended to be introduced in growing the crystal and in a thermal oxidation process and the like become effective in the manufacture of a semiconductor device, and an error, such as the increase in leakage current in a finished one Effect component. And if a highly polished silicon wafer with a mixed solution purged from ammonia and hydrogen peroxide, dimples are formed the wafer surface generated, and when the wafer measured by means of a particle counter will be such dimples detected as real particles. Such dimples are due to crystals conditioned and become their distinction from real particles Called COPs. COPs, the dimples on a wafer surface represent, lead to a deterioration of the electrical properties, such as time-dependent dielectric breakdown (TDDB), of electrical breakdown at time zero (TZDB) and the like of an oxide film. Besides that is the existence of COPs in a wafer surface is the reason for stages during a wiring process of a component and may cause a wire break. And there may be a leak and the like in an insulating part of a Cause component and reduce the yield of a product. Furthermore an L / D is referred to as an offset cluster or as an offset dimple, there is a dimple forms when a silicon wafer with this defect in a selective etching solution, the Hydrofluoric acid contains as main component, is immersed. The L / D also causes deterioration of the electrical properties, such as the leakage current characteristic, the Insulating property and the like.

Aufgrund der obigen Umstände ist eine Verminderung von OSFs, COPs und L/Ds in einem zur Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung verwendeten Silicium-Wafer erforderlich.by virtue of the above circumstances is a reduction of OSFs, COPs and L / Ds in one to manufacture a silicon wafer used in a semiconductor integrated circuit required.

Ein defektfreier Silicium-Wafer, der frei ist von OSFs, COPs und L/Ds, ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 11-1393 offenbart. Wenn man annimmt, dass eine perfekte Domäne in einem Einkristall-Silicium-Ingot, in welcher es keine Agglomerate von Leerstellen-Punktdefekten oder Agglomerate von Zwischengitter-Silicium-Punktdefekten gibt, [P] ist, handelt es sich bei diesem defektfreien Silicium-Wafer um einen Silicium-Wafer, der aus einem aus einer perfekten Domäne [P] bestehenden Ingot geschnitten wurde. Eine perfekte Domäne [P] ist vorhanden zwischen einer Domäne [I], in welcher Zwischengitter-Silicium-Punktdefekte vorherrschen, und einer Domäne (V], in welcher Leerstellen-Punktdefekte in einem Einkristall-Silicium-Ingot vorherrschen. Wenn man annimmt, dass die Ziehgeschwindigkeit des Ingot V mm/min und der Temperaturgradient an der Grenzfläche zwischen Siliciumschmelze und Ingot in vertikaler Richtung G °C/mm beträgt, wird ein aus einer solchen perfekten Domäne [P] bestehender Silicium-Wafer dadurch hergestellt, dass der Wert von V/G mm²/(min °C) so bestimmt wird, dass OSFs, die während einer thermischen Oxidationsbehandlung in Ringform erzeugt werden, im Zentrum des Wafers verschwinden.A defect-free silicon wafer free of OSFs, COPs, and L / Ds is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 11-1393. Assuming that a perfect domain in a single crystal silicon ingot in which there are no agglomerates of vacancy point defects or agglomerates of interstitial silicon point defects is [P], this defect-free silicon wafer is a silicon wafer cut from an ingot consisting of a perfect domain [P]. A perfect domain [P] is present between a domain [I] in which interstitial silicon point defects predominate and a domain (V] in which vacancy point defects predominate in a single crystal silicon ingot the pulling rate of the ingot V mm / min and the temperature gradient at the interface between silicon melt and ingot in the vertical direction is G ° C / mm, a silicon wafer consisting of such a perfect domain [P] is prepared by setting the value of V / G mm ² / (min ° C) is determined so that OSFs generated in a ring during a thermal oxidation treatment disappear in the center of the wafer.

Andererseits fordern einige Halbleiter-Hersteller Silicium-Wafer, welche die Fähigkeit besitzen, bei einem Bauteil-Herstellungsverfahren auftretende metallische Verunreinigungen zu gettern, und die keine OSFs, COPs oder L/Ds aufweisen. Wenn ein Wafer mit unzureichendem Getter-Vermögen in einem Bauteil-Herstellungsverfahren durch Metall verunreinigt wird, bedingt diese metallische Verunreinigung Fehlfunktionen des Bauteils aufgrund undichter Übergänge oder eines "gefangenen" Zustands, und dadurch wird die Produktausbeute vermindert.on the other hand some semiconductor manufacturers are calling for silicon wafers containing the ability possess, occurring in a component manufacturing process metallic Pollute impurities, and no OSFs, COPs or L / Ds exhibit. If a wafer with insufficient getter assets in one Device manufacturing method contaminated by metal causes this metallic contamination Malfunction of the component due to leaky transitions or a "trapped" state, and thereby the product yield is reduced.

Ein Silicium-Wafer, der aus einem aus dieser perfekten Domäne [P] bestehenden Ingot ausgeschnitten wurde, ist frei von OSFs, COPs und L/Ds. Jedoch treten bei diesen aus der perfekten Domäne [P] bestehenden Silicium-Wafern, in einem Wafer, welcher eine vergleichsweise geringe Leerstellen-Punktdefekt-Konzentration aufweist, bei einem Bauteil-Herstellungsverfahren Sauerstoffabscheidungen im Wafer bei der Wärmebehandlung nicht immer gleichmäßig auf, und daher kann der Wafer manchmal keinen ausreichenden Getter-Effekt erzielen.A silicon wafer cut out of an ingot consisting of this perfect domain [P] is free of OSFs, COPs and L / Ds. However, in these perfect domain [P] silicon wafers, in a wafer having a comparatively small vacancy point defect concentration, in a device manufacturing process, oxygen depositions in the wafer do not always uniformly occur in the heat treatment, and therefore sometimes the wafers do not achieve a sufficient gettering effect.

INHALT DER ERFINDUNGCONTENT OF THE INVENTION

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, einen Silicium-Wafer bereitzustellen, welcher aus einem aus einer perfekten Domäne [P] bestehenden Ingot geschnitten wird und durch eine Wärmebehandlung bei einem Bauteil-Herstellungsverfahren einen einheitlichen Getter-Effekt über die gesamte Wafer-Oberfläche erzielen kann.One The aim of the invention is to provide a silicon wafer, which is cut from an ingot consisting of a perfect domain [P] is and by a heat treatment in a device manufacturing process a uniform getter effect over the entire wafer surface can achieve.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Silicium-Wafer, der aus einem aus einer perfekten Domäne [P] bestehenden Ingot ausgeschnitten wurde, bei welchem, wenn man annimmt, dass die untere Nachweisgrenze von Agglomeraten von Zwischengitter-Silicium-Punktdefekten oder Agglomeraten von Leerstellen-Punktdefekten 1 × 10³ Agglomerate/cm³ beträgt, die Konzentration der Agglomerate von Punktdefekten nicht oberhalb dieser unteren Nachweisgrenze liegt, wobei der Silicium-Wafer aus den beiden Domänen [P_V] und [P_I] besteht, wobei das Flächenverhältnis von Domäne [P_V]/Domäne [P_I] etwa 1 beträgt. Dieser Silicium-Wafer besitzt eine Kohlenstoffkonzentration von 1 × 10¹⁵ bis 5 × 10¹⁵ Atome/cm³.One aspect of the invention relates to a silicon wafer cut out of a perfect domain [P] ingot, which, assuming the lower detection limit of agglomerates of interstitial silicon point defects or vacancy point defect agglomerates 1 × 10 ³ agglomerates / cm ³ , the concentration of agglomerates of point defects is not above this lower limit of detection, the silicon wafer consisting of the two domains [P _V ] and [P _I ], wherein the area ratio of domain [P _V ] / domain [P _I ] is about 1. This silicon wafer has a carbon concentration of 1 × 10 ¹⁵ to 5 × 10 ¹⁵ atoms / cm ³ .

Ein Silicium-Wafer gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung kann einen einheitlichen Getter-Effekt ohne Änderung zwischen Rand und Mitte des Wafers bereitstellen, Dank der Tatsache, dass eine Sauerstoffabscheidung gleichmäßig über die gesamte Wafer-Oberfläche erfolgt, dadurch dass der Wafer in diesem Bereich eine höhere Kohlenstoffkonzentration als ein gewöhnlicher CZ-Wafer aufweist, oder dieser Wafer einer Wärmebehandlung, beispielsweise für 4 Stunden bei 800° C und dann für 16 Stunden bei 1000 °C, unterzogen wurde.One Silicon wafer according to the above Aspect of the invention can have a uniform gettering effect without change between edge and center of the wafer, thanks to the fact that oxygen deposition occurs uniformly over the entire wafer surface, in that the wafer in this area has a higher carbon concentration as an ordinary one CZ wafer, or this wafer a heat treatment, for example for 4 hours at 800 ° C and then for 16 hours at 1000 ° C, was subjected.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 zeigt die Beziehung zwischen dem V/G-Verhältnis und der Konzentration von Leerstellen-Punktdefekten oder der Konzentration von Zwischengitter-Silicium-Punktdefekten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auf der Grundlage der Voronkov-Theorie; 1 Figure 12 shows the relationship between the V / G ratio and the concentration of vacancy point defects or the concentration of interstitial silicon point defects according to an embodiment of the invention based on the Voronkov theory;

2 ist ein charakteristisches Diagramm, welches die Änderung der Ziehgeschwindigkeit zur Bestimmung eines gewünschten Ziehgeschwindigkeitsprofils zeigt; 2 Fig. 13 is a characteristic diagram showing the change of the pulling speed for determining a desired pulling speed profile;

3 ist ein schematisches Diagramm eines Röntgen-Tomographiebildes, welches eine Domäne, in welcher Leerstellen-Punktdefekte vorherrschen, eine Domäne, in welcher Zwischengitter-Punktdefekte vorherrschen, und eine perfekte Domäne eines Referenz-Ingots gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt; 3 Fig. 10 is a schematic diagram of an X-ray tomographic image showing a domain in which vacancy point defects predominate, a domain in which interstitial point defects predominate, and a perfect domain of a reference ingot according to the embodiment of the invention;

4 zeigt den Zustand, bei welchem ein OSF-Ring auf einem Silicium-Wafer W₁, der Position P₁ von 3 entspricht, auftritt. 4 shows the state in which an OSF ring on a silicon wafer W ₁ , the position P ₁ of 3 corresponds, occurs.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION THE EMBODIMENTS THE INVENTION

Ein Silicium-Wafer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird hergestellt, indem ein Ingot mit einem spezifischen Ziehgeschwindigkeitsprofil basierend auf der Voronkov-Theorie aus einer im Inneren eines Zonenschmelzofens befindli chen Siliciumschmelze mittels des CZ-Verfahrens gezogen wird und dann in Scheiben geschnitten wird.One Silicon wafer according to a embodiment The invention is made by adding an ingot with a specific Pulling speed profile based on the Voronkov theory a silicon melt located inside a zone melting furnace is pulled by the CZ method and then sliced becomes.

Für gewöhnlich werden, wenn ein Einkristall-Silicium-Ingot aus einer in einem Zonenschmelzofen befindlichen Siliciumschmelze mittels des CZ-Verfahrens gezogen wird, Punktdefekte und Agglomerate von Punktdefekten (dreidimensionale Defekte) als Defekte in einem Einkristall-Silicium erzeugt. Ein Punktdefekt beinhaltet zwei allgemeine Formen, einen Leerstellen-Punktdefekt und einen Zwischengitter-Silicium-Punktdefekt. Ein Leerstellen-Punktdefekt ist ein Defekt, bei welchem sich ein Siliciumatom aus einer normalen Position in einem Silicium-Kristallgitter verschoben hat. Ein derartiges Loch wird zu einem Leerstellen-Punktdefekt. Andererseits wird ein Atom, welches bei einer anderen Position (Zwischengitter-Stelle) als bei Gitterpunkten eines Siliciumkristalls gefunden wird, zu einem Zwischengitter-Silicium-Punktdefekt.Usually, when a single crystal silicon ingot from one in a zone melting furnace drawn silicon melt by means of the CZ method becomes, point defects and agglomerates of point defects (three-dimensional Defects) as defects in a single crystal silicon. One Point defect involves two general forms, a blank point defect and an interstitial silicon point defect. A blank point defect is a defect in which a silicon atom is normal Position in a silicon crystal lattice has moved. Such a hole becomes a vacancy point defect. on the other hand becomes an atom, which at another position (interstitial site) as found at lattice points of a silicon crystal an interstitial silicon point defect.

Ein Punktdefekt entsteht im allgemeinen an der Grenzfläche zwischen Siliciumschmelze (geschmolzenes Silicium) und Ingot (festes Silicium). Jedoch beginnt ein Abschnitt, welcher die Grenzfläche gebildet hat, beim Ziehen abzukühlen. Während des Abkühlens werden Leerstellen-Punktdefekte oder Zwischengitter-Silicium-Punktdefekte bedingt durch Diffusion zusammengebracht, und Agglomerate von Leerstellen-Punktdefekten oder Agglomerate von Zwischengitter-Silicium-Punktdefekten entstehen. Mit anderen Worten haben Agglomerate eine dreidimensionale Struktur, die durch eine Vereinigung von Punktdefekten verursacht wird.A point defect generally arises at the interface between silicon melt (molten zenes silicon) and ingot (solid silicon). However, a portion that has formed the interface begins to cool as it is drawn. During cooling, vacancy point defects or interstitial silicon point defects are brought together by diffusion to form agglomerates of vacancy point defects or agglomerates of interstitial silicon point defects. In other words, agglomerates have a three-dimensional structure caused by an association of point defects.

Leerstellen-Punktdefekt-Agglomerate umfassen Defekte, die "LSTD" (Laser Scattering Tomography Defects) oder "FPD" (Flow Pattern Defects) genannt werden, zusätzlich zu den vorgenannten COPs, hingegen beinhalten Agglomerate von Zwischengitter-Silicium-Punktdefekten Defekte, die "L/D" genannt werden, wie zuvor erwähnt. FPDs sind Quellen von Spuren, die ein eigenartiges Muster aufweisen, welches auftritt, wenn ein Silicium-Wafer, der durch In-Scheiben-Schneiden eines Ingot hergestellt wurde, 30 Minuten lang ohne Rühren mit einer Secco-Ätzlösung (Lösungsgemisch aus K₂Cr₂O₇ : 50% HF : reines Wasser = 44 g 2000 ccm : 1000 ccm) angeätzt wird, und LSTD weist einen von Silicium verschiedenen Brechungsindex auf und ist eine Quelle für Streulicht, wenn ein Einkristall-Silicium mit infraroten Strahlen bestrahlt wird.Blank point defect agglomerates include defects called "LSTD" (Laser Scattering Tomography Defects) or "FPD" (Flow Pattern Defects) in addition to the aforementioned COPs, while agglomerates of interstitial silicon point defects include defects called "L / D "as previously mentioned. FPDs are sources of traces that have a peculiar pattern that occurs when a silicon wafer prepared by slicing an ingot is left for 30 minutes without stirring with a Secco etching solution (mixed solution of K ₂ Cr ₂ O ₇ : 50% HF: pure water = 44 g 2000 cc: 1000 cc) is etched, and LSTD has a refractive index other than silicon and is a source of scattered light when a single crystal silicon is irradiated with infrared rays.

Wenn man annimmt, dass die Ziehgeschwindigkeit eines Ingot V mm/min beträgt und der Temperaturgradient an der Grenzfläche zwischen Ingot und Siliciumschmelze in einem Zonenschmelzofen G °C/mm beträgt, besagt die Voronkov-Theorie, dass das V/G-Verhältnis (mm²/min °C) gesteuert wird, um einen hochreinen Ingot mit einer geringen Anzahl von Defekten zu züchten. Konkret handelt es sich bei G um den Temperaturgradienten in vertikaler Richtung in einem Ingot von einer Temperatur von 1412 bis 1300 °C, in der Nähe der Grenzfläche zwischen Ingot und Siliciumschmelze. Wie in 1 dargestellt, repräsentiert diese Theorie diagrammartig die Konzentration der Leerstellen und die Konzentration des Zwischengitter-Siliciums als Funktion von V/G, und erläutert, dass die Grenze zwischen einer Leerstellen-Domäne und einer Zwischengitter-Silicium-Domäne in einem Wafer durch V/G bestimmt ist. Genauer gesagt wird ein Ingot, in welchem Leerstellen-Punktdefekte vorherrschen, gebildet, wenn das Verhältnis von V/G nicht unter dem kritischen Punkt liegt, hingegen wird ein Ingot gebildet, in welchem Zwischengitter-Punktdefekte vorherrschen, wenn das Verhältnis von V/G unterhalb des kritischen Punktes liegt. 1 zeigt als [I] eine Domäne (niedriger als (V/G)₁), in welcher Zwischengitter-Silizium-Punktdefekte vorherrschen, als [V] eine Domäne (höher als (V/G)₂), in welcher Leerstellen-Punktdefekte im Ingot vorherrschen, und als [P] eine perfekte Domäne ((V/G)₁ bis (V/G)₂), in welcher es keine Agglomerate von Leerstellen-Punktdefekten und keine Agglomerate von Zwischengitter-Silicium-Punktdefekten gibt. Es gibt eine Domäne ((V/G)₂ bis (V/G)₃), bei welcher ein OSF-Kern in einer zur Domäne [P] benachbarten Domäne [V] erzeugt wird. Die perfekte Domäne [P] ist in eine Domäne [P_I] und eine Domäne [P_V] weiter unterteilt. Bei dieser Domäne ((V/G)₂ bis (V/G)₃) handelt es sich um eine kleine (Teil)-Domäne einer Domäne, in welcher Leerstellen-Punktdefekte vorherrschen, wobei diese kleine Domäne zu einer perfekten Domäne benachbart liegt und es sich um eine Domäne handelt, in welcher kein COP oder L/D im Wafer erzeugt ist. Bei Domäne [P_I] handelt es sich um eine Domäne, in welcher das Verhältnis von V/G in einem Bereich des Werts (V/G)₁ bis zum kritischen Punkt liegt, und bei Domäne [P_V] handelt es sich um eine Domäne, in welcher das Verhältnis von V/G in einem Bereich vom kritischen Punkt bis zum Wert (V/G)₂ liegt. Und zwar handelt es sich bei Domäne [P_I] um eine Domäne, welche benachbart zu Domäne [I] liegt und zur perfekten Domäne [P] gehört, und die Konzentration der Zwischengitter-Punktdefekte liegt bei ihr unter der minimalen Konzentration von Zwischengitter-Silicium-Punktdefekten, welche große Versetzungen vom Zwischengitter-Typ erzeugen können, und bei Domäne [P_V] handelt es sich um eine Domäne, welche benachbart zu Domäne [V] liegt und zu einer perfekten Domäne [P] gehört, und bei der die Konzentration der Leerstellen-Punktdefekte unterhalb der Minimalkonzentration von Leerstellen-Punktdefekten liegt, welche zur Bildung von OSFs in der Lage sind.Assuming that the pulling rate of an ingot is V mm / min and the temperature gradient at the interface between ingot and silicon melt in a zone melting furnace is G ° C / mm, the Voronkov theory states that the V / G ratio (mm ² / min ° C) is controlled to grow a high purity ingot with a small number of defects. Specifically, G is the temperature gradient in the vertical direction in an ingot of a temperature of 1412 to 1300 ° C, near the interface between ingot and silicon melt. As in 1 4, this theory diagrammatically represents vacancy concentration and interstitial silicon concentration as a function of V / G, and illustrates that the boundary between a vacancy domain and an interstitial silicon domain in a wafer is determined by V / G is. More specifically, an ingot in which vacancy point defects predominate is formed when the ratio of V / G is not below the critical point, whereas an ingot in which interstitial point defects prevail when the ratio of V / G is below is formed the critical point lies. 1 shows as [I] a domain (lower than (V / G) ₁ ) in which interstitial silicon point defects predominate, as [V] a domain (higher than (V / G) ₂ ) in which vacancy point defects in Ingot predominate, and as [P] a perfect domain ((V / G) ₁ to (V / G) ₂ ) in which there are no agglomerates of vacancy point defects and no agglomerates of interstitial silicon point defects. There is a domain ((V / G) ₂ to (V / G) ₃ ) in which an OSF core is created in a domain [V] adjacent to the domain [P]. The perfect domain [P] is further subdivided into a domain [P _I ] and a domain [P _V ]. This domain ((V / G) ₂ to (V / G) ₃ ) is a small (partial) domain of a domain in which vacancy point defects predominate, this small domain being adjacent to a perfect domain and it is a domain in which no COP or L / D is generated in the wafer. Domain [P _I ] is a domain in which the ratio of V / G ranges from value (V / G) ₁ to critical point, and domain [P _V ] is one Domain in which the ratio of V / G is in a range from the critical point to the value (V / G) ₂ . Namely, it is in domain [P _I] is a domain that adjacent domain [I] is and the perfect domain [P] is one, and the concentration of interstitial point defects lies with her below the minimum concentration of interstitial silicon Point defects, which can generate large interstitial-type displacements, and domain [P _V ] is a domain adjacent to domain [V] and belonging to a perfect domain [P] and at which concentration the vacancy point defect is below the minimum vacancy point defect concentration capable of forming OSFs.

Ein spezifiziertes Ziehgeschwindigkeitsprofil der Ausführungsform der Erfindung wird so bestimmt, dass, beim Ziehen eines Ingots aus einer in einem Zonenschmelzofen befindlichen Siliciumschmelze, das Verhältnis von Ziehgeschwindigkeit zu Temperaturgradient (V/G) oberhalb des ersten kritischen Verhältnisses (V/G)₁ gehalten wird, um ein Auftreten von Agglomeraten von Zwischengitter-Silicium-Punktdefekten zu vermeiden, und unterhalb eines zweiten kritischen Verhältnisses (V/G)₂, um Agglomerate von Leerstellen-Punktdefekten in einer in der Mitte des Ingot befindlichen Domäne zu begrenzen, in welcher Leerstellen-Punktdefekte vorherrschen.A specified pull rate profile of the embodiment of the invention is determined such that, when drawing an ingot from a molten zone melt furnace, the ratio of pull rate to temperature gradient (V / G) is maintained above the first critical ratio (V / G) ₁ , to avoid the occurrence of agglomerates of interstitial silicon point defects and below a second critical ratio (V / G) ₂ to confine vacancy point defects agglomerates in a mid-ingot domain in which vacancy point defects prevalence.

Das Ziehgeschwindigkeitsprofil wird auf Basis der oben erwähnten Voronkov-Theorie bestimmt, und zwar durch eine Simulation, bei welcher ein Referenz-Ingot experimentell in axialer Richtung zerschnitten wird und ein Referenz-Ingot experimentell zu Wafern zerschnitten wird, oder durch Kombination dieser Verfahren. Und zwar wird diese Bestimmung durchgeführt, indem ein Ingot nach der Simulation in axialer Richtung zerschnitten wird und ein abgeschnittener Wafer überprüft wird, und die Simulation weiter wiederholt wird. Zum Zweck der Simulation werden eine Mehrzahl von Ziehgeschwindigkeiten innerhalb eines spezifizierten Bereichs bestimmt, und eine Mehrzahl von Ingots werden gezüchtet. Das Ziehgeschwindigkeitsprofil wird von einer höheren Ziehgeschwindigkeit, etwa 1,2 mm/min wie dargestellt in 2(a), über eine geringere Ziehgeschwindigkeit, etwa 0,5 mm/min wie in 2(c) gezeigt, auf eine Ziehgeschwindigkeit wie gezeigt in 2(d) eingestellt. Die oben erwähnte geringe Ziehgeschwindigkeit kann 0,4 mm/min oder weniger betragen, und vorzugsweise erfolgt die Änderung der Ziehgeschwindigkeiten (b) und (d) linear.The pull rate profile is determined based on the Voronkov theory mentioned above, by a simulation in which a reference ingot is experimentally cut in the axial direction and a reference ingot is experimentally cut into wafers, or by combining these methods. Namely, this determination is made by cutting an ingot after the simulation in the axial direction and checking a cut wafer, and the simulation is further repeated. For the purpose of simulation, a plurality of pull rates are within a specified range and a plurality of ingots are grown. The pull rate profile is determined by a higher pull rate, about 1.2 mm / min, as shown in FIG 2 (a) , over a lower pull rate, about 0.5 mm / min as in 2 (c) shown at a pulling speed as shown in 2 (d) set. The above-mentioned low pulling speed may be 0.4 mm / min or less, and preferably, the change of the pulling speeds (b) and (d) is linear.

Mehrere, bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten gezogene Ingots werden jeweils in axialer Richtung in Scheiben geschnitten. Ein optimales V/G-Verhältnis wird aus der Korrelation zwischen den in axialer Richtung geschnittenen Scheiben, einer Überprüfung der Wafer und dem Simulationsergebnis bestimmt, und demzufolge wird das optimale Ziehgeschwindigkeitsprofil bestimmt und ein Ingot mittels dieses Profils hergestellt. Das tatsächliche Ziehgeschwindigkeitsprofil hängt von verschiedenen Parametern ab, wie Durchmesser eines gewünschten Ingot, dem speziell verwendeten Zonenschmelzofen und der Qualität der Siliciumschmelze, ist jedoch nicht auf diese beschränkt.Several, ingots grown at different speeds are each sliced in the axial direction. An optimal V / G ratio will from the correlation between the cut in the axial direction Slices, a review of Wafer and the simulation result determined, and consequently determines the optimal pull rate profile and an ingot by means of made of this profile. The actual pull rate profile depends on different parameters, such as diameter of a desired Ingot, the specially used zone melting furnace and the quality of the silicon melt, but is not limited to these.

3 versteht sich so, dass eine Schnittansicht eines Ingot dargestellt ist, der bei allmählicher Verringerung der Ziehgeschwindigkeit und kontinuierlicher Verringerung des V/G-Verhältnisses hergestellt wird. 3 zeigt als [V] eine Domäne, in welcher im Ingot Leerstellen-Punktdefekte vorherrschen, als [I] eine Domäne, in welcher Zwischengitter-Silicium-Punktdefekte vorherrschen, und als [P] eine perfekte Domäne, in welcher es keine Agglomerate von Leerstellen-Punktdefekten und keine Agglomerate von Zwischengitter-Silicium-Punktdefekten gibt. Wie in 3 dargestellt, enthält Position P₁ in axialer Richtung des Ingot im mittleren Teil eine Domäne, in welcher Leerstellen-Punktdefekte vorherrschen. Position P₃ beinhaltet eine ringförmige Domäne, in welcher Zwischengitter-Silicium-Punktdefekte vorherrschen, sowie eine perfekte Domäne in der Mitte. Und da Position P₂ in der Mitte keine Agglomerate von Leerstellen-Punktdefekten und am Rand keine Agglomerate von Zwischengitter-Silicium-Punktdefekten aufweist, handelt es sich, mit Bezug auf die Ausführungsform der Erfindung, vollständig um eine perfekte Domäne. 3 it should be understood that a sectional view of an ingot is shown, which is produced with a gradual reduction in the pulling rate and continuous reduction of the V / G ratio. 3 shows as [V] a domain in which vacancy point defects predominate in the ingot, [I] a domain in which interstitial silicon point defects prevail, and [P] a perfect domain in which there are no agglomerates of vacancies. There are point defects and no agglomerates of interstitial silicon point defects. As in 3 As shown, position P ₁ in the axial direction of the ingot in the middle part contains a domain in which vacancy point defects predominate. Position P ₃ includes an annular domain in which interstitial silicon point defects predominate, as well as a perfect domain in the center. And because position P ₂ in the middle has no agglomerates of vacancy point defects and no agglomerates of interstitial silicon point defects on the edge, with respect to the embodiment of the invention, it is completely a perfect domain.

Wie offensichtlich aus 3 zu ersehen, enthält ein Wafer W₁, entsprechend Position P₁, im Mittelteil eine Domäne, in welcher Leerstellen-Punktdefekte vorherrschen. Ein Wafer W₃, entsprechend Position P₃, beinhaltet eine ringförmige Domäne, in welcher Zwischengitter-Silicium-Punktdefekte vorherrschen, sowie eine in der Mitte befindliche perfekte Domäne. Und da ein Wafer W₂, entsprechend einer Position P₂, weder Agglomerate von Leerstellen-Punktdefekten im mittleren Teil noch Agglomerate von Zwischengitter-Silicium-Punktdefekten im Umgebungsteil aufweist, handelt es sich vollständig um eine perfekte Domäne. Ein Wafer W₂ ist mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befasst. Diese Domäne ((V/G)₂ bis (V/G)₃) ist eine kleine Domäne einer Domäne, in welcher Leerstellen-Punktdefekte vorherrschen, wobei diese kleine Domäne benachbart zu der perfekten Domäne liegt, und eine Domäne ist, in welcher kein COP oder L/D im Wafer erzeugt ist.How obvious 3 As can be seen, a wafer W ₁ , corresponding to position P ₁ , contains in the middle part a domain in which vacancy point defects prevail. A wafer W ₃ , corresponding to position P ₃ , includes an annular domain in which interstitial silicon point defects predominate, as well as a perfect domain in the middle. And since a wafer W ₂ , corresponding to a position P ₂ , has neither agglomerates of vacancy point defects in the middle part nor agglomerates of interstitial silicon point defects in the environment part, it is completely a perfect domain. A wafer W ₂ is concerned with the embodiment of the present invention. This domain ((V / G) ₂ to (V / G) ₃ ) is a small domain of a domain in which vacancy point defects predominate, this small domain being adjacent to the perfect domain and being a domain in which no COP or L / D is generated in the wafer.

Wenn jedoch dieser Silicium-Wafer W₁ in einer Sauerstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 1000 °C ± 30 °C 2 bis 5 Stunden lang wärmebehandelt wird und anschließend bei einer Temperatur von 1130 °C ± 30 °C 1 bis 16 Stunden lang wärmebehandelt wird, treten OSFs auf. Diese Wärmebehandlung wird als OSF- erzeugende Wärmebehandlung bezeichnet. Wie in 4 dargestellt, tritt ein OSF-Ring in der Nähe des halben Radius des Wafers W₁ auf. COPs haben die Tendenz, in einer von diesem OSF-Ring umgebenen Domäne aufzutreten, und in dieser Domäne herrschen Leerstellen-Punktdefekte vor.However, when this silicon wafer W _{1 is} heat-treated in an oxygen atmosphere at a temperature of 1000 ° C ± 30 ° C for 2 to 5 hours and then heat-treated at a temperature of 1130 ° C ± 30 ° C for 1 to 16 hours, occur OSFs. This heat treatment is referred to as OSF-producing heat treatment. As in 4 shown, an OSF ring occurs of half the radius of the wafer W ₁ in the vicinity. COPs tend to occur in a domain surrounded by this OSF ring, and vacancy point defects prevail in this domain.

In einem Silicium-Wafer der Ausführungsform der Erfindung wie oben beschrieben, in dem das Flächenverhältnis von [P_V]/[P_I] etwa 1 beträgt, wird, da die Leerstellen-Punktdefektkonzentration gering ist, die Kohlenstoffkonzentration im Wafer auf einen Wert von 1 × 10¹⁵ bis 5 × 10¹⁵ Atome/cm³ eingestellt. Zusätzlich wird vorzugsweise eine Polysiliciumschicht von 0,1 bis 1,6 μm Dicke auf der Rückseite des Wafers erzeugt. Durch das Durchführen der obigen Steuerung oder Verarbeitung wird, selbst wenn die Leerstellen-Punktdefektkonzentration gering ist, ein BMD durch eine spezielle Wärmebehandlung erzeugt und ein gleichbleibender IG-Effekt über die gesamte Wafer-Oberfläche erzielt. Diese spezielle Wärmebehandlung beinhaltet eine Wafer-Wärmebehandlung und dergleichen in einem Bauteil-Herstellungsverfahren. Beispielsweise wird in einer ersten Stufe der Wärmebehandlung ein Wafer bei einer Temperatur von 600 bis 800 °C 1 bis 24 Stunden lang in einer Stickstoff oder Sauerstoff Atmosphäre wärmebehandelt und dann in einer zweiten Stufe der Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 1000 bis 1150 °C 1 bis 16 Stunden lang in einer Stickstoff oder Sauerstoff Atmosphäre wärmebehandelt. Vorzugsweise wird er bei 800 °C 4 Stunden lang wärmebehandelt und dann bei 1000 °C 16 Stunden lang wärmebehandelt.In a silicon wafer of the embodiment of the invention as described above, in which the area ratio of [P _V ] / [P _I ] is about 1, since the vacancy point defect concentration is small, the carbon concentration in the wafer becomes 1 × 10 ¹⁵ to 5 × 10 ¹⁵ atoms / cm ³ . In addition, it is preferable to form a polysilicon layer of 0.1 to 1.6 μm in thickness on the back side of the wafer. By performing the above control or processing, even if the void point defect concentration is low, a BMD is generated by a special heat treatment and a uniform IG effect is obtained over the entire wafer surface. This special heat treatment includes a wafer heat treatment and the like in a component manufacturing process. For example, in a first stage of the heat treatment, a wafer is heat treated at a temperature of 600 to 800 ° C for 1 to 24 hours in a nitrogen or oxygen atmosphere and then in a second stage of heat treatment at a temperature of 1000 to 1150 ° C 1 to Heat treated for 16 hours in a nitrogen or oxygen atmosphere. Preferably, it is heat-treated at 800 ° C for 4 hours and then heat-treated at 1000 ° C for 16 hours.

Die Steuerung der Kohlenstoffkonzentration in einem Wafer wird so durchgeführt, dass sich eine Kohlenstoffkonzentration [Cs] in einem Ingot von 1 × 10¹⁵ bis 5 × 10¹⁵ Atome/cm³ einstellt, indem beim Schmelzen von polykristallinem Silicium auf Basis des CZ-Verfahrens reiner Kohlenstoff zugesetzt wird. Wenn die Konzentration des Kohlenstoffs weniger als 1 × 10¹⁵ Atome/cm³ beträgt, kann kein ausreichender IG-Effekt erzielt werden, und wenn die Kohlenstoffkonzentration mehr als 5 × 10¹⁵ Atome/cm³ beträgt, tritt bei einer speziellen Wärmebehandlung eine exzessive Abscheidung von Sauerstoffabscheidungskernen auf, und es besteht der Nachteil, dass ein Übermaß von BMDs erzeugt wird.The control of the carbon concentration in a wafer is performed so that a carbon concentration [Cs] in an ingot of 1 × 10 ¹⁵ to 5 × 10 ¹⁵ atoms / cm ^{3 is} established by melting is added of polycrystalline silicon based on the CZ method pure carbon. When the concentration of carbon is less than 1 × 10 ¹⁵ atoms / m cm ^3, a sufficient IG effect can be obtained, and when the carbon concentration is more than 5 × 10 ¹⁵ atoms / cm ^3, occurs in a special heat treatment, an excessive deposition Of oxygen deposition cores, and there is the disadvantage that an excess of BMDs is generated.

Und bei der Erzeugung einer Polysiliciumschicht auf der Rückseite des Wafers wird eine Polysiliciumschicht von 0,1 bis 1,6 μm, vorzugsweise 0,5 bis 1,0 μm Dicke bei einer Temperatur von 650 °C ± 30 °C beispielsweise unter Verwendung von SiH₄ mittels eines CVD-Verfahrens (Chemical-Vapor-Deposition-Verfahren) auf der Rückseite eines Wafers erzeugt, der durch In-Scheiben-Schneiden eines unter diesen Konditionen gezogenen Ingot hergestellt wurde. Eine Polysiliciumschicht von weniger als 0,1 μm Dicke kann keinen ausreichenden IG-Effekt liefern und eine Polysiliciumschicht von mehr als 1,6 μm Dicke hat den Nachteil, dass sie die Produktivität senkt. Die Sauerstoffkonzentration in einem Silicium-Wafer der Ausführungsform beträgt 1 × 10¹⁸ bis 1,45 × 10¹⁸ Atome/cm³ (alte ASTM).And when a polysilicon layer is formed on the back side of the wafer, a polysilicon layer of 0.1 to 1.6 μm, preferably 0.5 to 1.0 μm thick at a temperature of 650 ° C ± 30 ° C, for example, using SiH _{4 produced} by means of a CVD (Chemical Vapor Deposition) method on the back of a wafer, which was prepared by slicing an ingot grown under these conditions. A polysilicon layer of less than 0.1 μm thick can not provide a sufficient IG effect, and a polysilicon layer of more than 1.6 μm thick has the disadvantage of lowering productivity. The oxygen concentration in a silicon wafer of the embodiment is 1 × 10 ¹⁸ to 1.45 × 10 ¹⁸ atoms / cm ³ (old ASTM).

Wie oben beschrieben kann gemäß der Ausführungsform, selbst wenn die Konzentration von Leerstellen-Punktdefekten gering ist, BMD durch eine spezielle Wärmebehandlung erzeugt werden und ein IG-Effekt kann erzielt werden.As As described above, according to the embodiment, even if the concentration of vacancy point defects is low is, BMD through a special heat treatment can be generated and an IG effect can be achieved.

[Ausführungsbeispiele][Embodiments]

Als nächstes werden Ausführungsbeispiele der Erfindung zusammen mit Vergleichsbeispielen erläutert.When next Be exemplary embodiments of the invention together with comparative examples.

<Ausführungsbeispiel 1><Embodiment 1>

Als Rohmaterial dienendes polykristallines Silicium, welchem reiner Kohlenstoff zugesetzt war, wurde geschmolzen und aus dieser Siliciumschmelze wurde ein Ingot gezogen. Dieser Ziehvorgang wurde so durchgeführt, dass eine Domäne, welcher der in 3 dargestellten Position P₂ entspricht, sich über die gesamte Länge des Ingot erstreckt, der in 1 dargestellte V/G-Wert nicht kleiner war als (V/G)₁ und nicht größer als (V/G)₂, und das Flächenverhältnis von Domäne [P_V]/Domäne [P_I] ungefähr 1 beträgt. Ein von dem Ingot abgeschnittener Silicium-Wafer wurde geläppt und abgefast und dann wurden Beschädigungen der Wafer-Oberfläche durch ein chemisches Ätzverfahren beseitigt und dadurch ein hochglanzpolierter Silicium-Wafer erhalten. Die Kohlenstoffkonzentration des Wafers betrug 1 × 10¹⁵ Atome/cm³.Polycrystalline silicon raw material to which pure carbon was added was melted, and an ingot was drawn from this silicon melt. This drag operation was performed such that a domain, which is the one in 3 represented position P ₂ , extending over the entire length of the ingot, in 1 represented V / G value was not smaller than (V / G) ₁ and not larger than (V / G) ₂ , and the area ratio of domain [P _V ] / domain [P _I ] is about 1. A silicon wafer cut off from the ingot was lapped and chamfered, and then damages of the wafer surface were removed by a chemical etching process, thereby obtaining a mirror polished silicon wafer. The carbon concentration of the wafer was 1 × 10 ¹⁵ atoms / cm ³ .

<Ausführungsbeispiel 2><Embodiment 2>

Ein hochglanzpolierter Wafer wurde in gleicher Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 erhalten, außer dass die Menge des reinen Kohlenstoffs, die dem als Rohmaterial dienenden polykristallinen Silicium zugesetzt war, größer war als in Ausführungsbeispiel 1. Die Kohlenstoffkonzentration des Wafers betrug 5 × 10¹⁵ Atome/cm³.A mirror-finished wafer was obtained in the same manner as in Embodiment 1 except that the amount of pure carbon added to the raw material polycrystalline silicon was larger than in Embodiment 1. The carbon concentration of the wafer was 5 × 10 ¹⁵ atoms / cm ³ .

Nachdem die Menge an reinem Kohlenstoff, die dem als Rohmaterial dienenden polykristallinen Silicium zugesetzt war, niedriger gewählt wurde als in Ausführungsbeispiel 1, wurde ein Ingot so gezogen, dass eine Domäne, welche der in 3 dargestellten Position P₂ entspricht, sich über die Gesamtlänge des Ingot erstreckt und der in 1 dargestellte V/G-Wert nicht kleiner ist als (V/G)₁ und nicht größer ist als (V/G)₂-, und das Flächenverhältnis von Domäne [P_V]/Domäne [P_I] ungefähr 1 beträgt. Der gezogene Ingot wurde in gleicher Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 verarbeitet und dann wurde bei 650 °C unter Verwendung von SiH₄ mittels des CVD-Verfahrens eine Polysiliciumschicht von 0,5 μm Dicke auf der Wafer-Rückseite ausgebildet. Danach wurde ein Silicium-Wafer durch Hochglanzpolieren erhalten. Die Kohlenstoffkonzentration des Wafers betrug 5 × 10¹⁴ Atome/cm³.After the amount of pure carbon added to the polycrystalline silicon serving as the raw material was set lower than in Embodiment 1, an ingot was pulled so that a domain corresponding to that in FIG 3 represented position P ₂ , extending over the entire length of the ingot and the in 1 V / G value is not smaller than (V / G) ₁ and not larger than (V / G) ₂ -, and the area ratio of domain [P _V ] / domain [P _I ] is about 1. The drawn ingot was processed in the same manner as in Embodiment 1, and then a polysilicon layer of 0.5 μm thickness was formed on the wafer back side at 650 ° C. using SiH ₄ by the CVD method. Thereafter, a silicon wafer was obtained by mirror polishing. The carbon concentration of the wafer was 5 × 10 ¹⁴ atoms / cm ³ .

Ein hochglanzpolierter Wafer wurde in gleicher Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 erhalten, außer dass eine Polysiliciumschicht auf der Wafer-Rückseite in 1,0 μm Dicke erzeugt wurde. Die Kohlenstoffkonzentration des Wafers betrug 5 × 10¹⁴ Atome/cm³.A mirror-finished wafer was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that a polysilicon layer was formed on the wafer backside in 1.0 μm thickness. The carbon concentration of the wafer was 5 × 10 ¹⁴ atoms / cm ³ .

Ein hochglanzpolierter Wafer wurde in gleicher Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 erhalten, außer dass eine Polysiliciumschicht auf der Wafer-Rückseite in 1,5 μm Dicke erzeugt wurde. Die Kohlenstoffkonzentration des Wafers betrug 5 × 10¹⁴ Atome/cm³.A mirror-finished wafer was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that a polysilicon layer was formed on the backside of the wafer in 1.5 μm thickness. The carbon concentration of the wafer was 5 × 10 ¹⁴ atoms / cm ³ .

<Ausführungsbeispiel 3><Embodiment 3>

Die gleiche Menge an reinem Kohlenstoff wie in Ausführungsbeispiel 1 wurde einem als Rohmaterial dienenden polykristallinen Silicium zugesetzt, dieses ge schmolzen und ein Ingot so gezogen, dass eine Domäne, welche der in 3 dargestellten Position P₂ entspricht, sich über die gesamte Länge des Ingot erstreckt, der in 1 dargestellte V/G-Wert nicht kleiner ist als (V/G)₁ und nicht größer als (V/G)₂, und das Flächenverhältnis von Domäne [P_V]/Domäne [P_I] ungefähr 1 betrug. Der gezogene Ingot wurde in gleicher Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 verarbeitet und dann wurde bei 650 °C unter Verwendung von SiH₄ eine Polysiliciumschicht von 0,5 μm Dicke auf der Wafer-Rückseite ausgebildet. Danach wurde ein Silicium-Wafer durch Hochglanzpolieren erhalten. Die Kohlenstoffkonzentration des Wafers betrug 1 × 10¹⁵ Atome/cm³.The same amount of pure carbon as in Embodiment 1 was added to a polycrystalline silicon serving as a raw material, this melted ge and pulled an ingot so that a domain, which in 3 represented position P ₂ , extending over the entire length of the ingot, in 1 The V / G value shown is not smaller than (V / G) ₁ and not larger than (V / G) ₂ , and the area ratio of domain [P _V ] / domain [P _I ] was about 1. The drawn ingot was processed in the same manner as in Embodiment 1, and then a polysilicon layer of 0.5 μm thickness was formed on the wafer back side at 650 ° C. using SiH ₄ . Thereafter, a silicon wafer was obtained by mirror polishing. The carbon concentration of the wafer was 1 × 10 ¹⁵ atoms / cm ³ .

<Ausführungsbeispiel 4><Embodiment 4>

Ein hochglanzpolierter Wafer wurde in gleicher Weise wie in Ausführungsbeispiel 3 erhalten, außer dass die Menge an reinem Kohlenstoff, die dem als Rohmaterial dienenden polykristallinen Silicium zugesetzt wurde, genau so groß war wie in Ausführungsbeispiel 2. Die Kohlenstoffkonzentration des Wafers betrug 5 × 10¹⁵ Atome/cm³.A mirror-finished wafer was obtained in the same manner as in Embodiment 3, except that the amount of pure carbon added to the raw material polycrystalline silicon was the same as in Embodiment 2. The carbon concentration of the wafer was 5 × 10 ¹⁵ atoms / cm ³ .

<Ausführungsbeispiel 5><Embodiment 5>

Ein hochglanzpolierter Wafer wurde in gleicher Weise wie in Ausführungsbeispiel 3 erhalten, außer dass auf der Wafer-Rückseite eine Polysiliciumschicht von 1,5 μm Dicke erzeugt wurde. Die Kohlenstoffkonzentration des Wafers betrug 1 × 10¹⁵ Atome/cm³.A mirror-finished wafer was obtained in the same manner as in Embodiment 3, except that a polysilicon layer of 1.5 μm in thickness was formed on the back of the wafer. The carbon concentration of the wafer was 1 × 10 ¹⁵ atoms / cm ³ .

Ein hochglanzpolierter Wafer wurde in gleicher Weise wie in Ausführungsbeispiel 4 erhalten, außer dass eine Polysiliciumschicht auf der Wafer-Rückseite in 1,5 μm Dicke erzeugt wurde. Die Kohlenstoffkonzentration des Wafers betrug 5 × 10¹⁵ Atome/cm³.A mirror-finished wafer was obtained in the same manner as in Embodiment 4 except that a polysilicon layer was formed on the backside of the wafer in 1.5 μm thickness. The carbon concentration of the wafer was 5 × 10 ¹⁵ atoms / cm ³ .

Nachdem die Menge an reinem Kohlenstoff, die dem als Rohmaterial dienenden polykristallinen Silicium zugesetzt war, niedriger gewählt wurde als in Ausführungsbeispiel 1, wurde ein Ingot so gezogen, dass eine Domäne, welche der in 3 dargestellten Position P₂ entspricht, sich über die Gesamtlänge des Ingot erstreckt und der in 1 dargestellte V/G-Wert nicht kleiner ist als der kritische Punkt und nicht größer ist als (V/G)₂, und das Flächenverhältnis von Domäne [P_V]/Domäne [P_I] ungefähr 1 beträgt. Ein von dem gezogenen Ingot geschnittener Silicium-Wafer wurde geläppt und abgefast, und dann wurden Beschädigungen der Wafer-Oberfläche durch ein chemisches Ätzverfahren entfernt und dadurch ein hochglanzpolierter Silicium-Wafer erhalten. Die Kohlenstoffkonzentration des Wafers betrug 5 × 10¹⁴ Atome/cm³.After the amount of pure carbon added to the polycrystalline silicon serving as the raw material was set lower than in Embodiment 1, an ingot was pulled so that a domain corresponding to that in FIG 3 represented position P ₂ , extending over the entire length of the ingot and the in 1 shown V / G value is not smaller than the critical point and not larger than (V / G) ₂ , and the area ratio of domain [P _V ] / domain [P _I ] is about 1. A silicon wafer cut from the drawn ingot was lapped and chamfered, and then damages of the wafer surface were removed by a chemical etching process, thereby obtaining a mirror polished silicon wafer. The carbon concentration of the wafer was 5 × 10 ¹⁴ atoms / cm ³ .

Ein hochglanzpolierter Wafer wurde in gleicher Weise wie in Ausführungsbeispiel 2 erhalten, außer dass die Menge an reinem Kohlenstoff, welche dem als Rohmaterial dienenden polykristallinen Silicium zugesetzt war, größer war als in Ausführungsbeispiel 2. Die Kohlenstoffkonzentration des Wafers betrug 1 × 10⁶ Atome/cm³.A mirror-finished wafer was obtained in the same manner as in Embodiment 2 except that the amount of pure carbon added to the raw material polycrystalline silicon was larger than in Embodiment 2. The carbon concentration of the wafer was 1 × 10 ⁶ atoms / cm ³ .

Ein hochglanzpolierter Wafer wurde in gleicher Weise wie in Ausführungsbeispiel 3 erhalten, außer dass die Menge an reinem Kohlenstoff, welche dem als Rohmaterial dienenden polykristallinen Silicium zugesetzt war, größer war als in Ausführungsbeispiel 3. Die Kohlenstoffkonzentration des Wafers betrug 1 × 10¹⁶ Atome/cm³.A mirror-finished wafer was obtained in the same manner as in Embodiment 3 except that the amount of pure carbon added to the raw material polycrystalline silicon was larger than in Embodiment 3. The carbon concentration of the wafer was 1 × 10 ¹⁶ atoms / cm ³ .

Ein hochglanzpolierter Wafer wurde in gleicher Weise wie in Vergleichsbeispiel 6 erhalten, außer dass eine Polysiliciumschicht auf der Wafer-Rückseite in 1,5 μm Dicke erzeugt wurde.One mirror-polished wafer was in the same manner as in Comparative Example 6 received, except that produces a polysilicon layer on the back of the wafer in 1.5 microns thickness has been.

Bei jedem der Wafer der Ausführungsbeispiele 1 bis 6 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 7 wurde die Kohlenstoffkonzentration mittels einer Ladungspartikel-Aktivierungsanalyse gemessen, und die Sauerstoffkonzentration in jedem der Wafer wurde mittels einer Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie (FT-IR) gemessen. Weiter wurde jeder Wafer 4 Stunden lang bei 800 °C in einer Sauerstoffatmosphäre wärmebehandelt und dann bei 1000 °C 16 Stunden lang in einer Sauerstoffatmosphäre wärmebehandelt. Nach der Wärmebehandlung wurde jeder Wafer gespaltet und die Wafer-Oberfläche durch eine Wright-Ätzlösung selektiv geätzt, und BMDs wurden in der Mitte und in der Nähe des halben Radius des Wafers in einer Tiefe von 300 μm von der Wafer-Oberfläche durch Betrachtung durch ein optisches Mikroskop gemessen und die Konzentration der BMDs berechnet. Das Ergebnis davon ist in Tabelle 1 gezeigt.at each of the wafers of the embodiments 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 7 became the carbon concentration by means of a charge-particle activation analysis and the oxygen concentration in each of the wafers was measured measured by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). Further, each wafer was heat-treated at 800 ° C for 4 hours in an oxygen atmosphere and then at 1000 ° C Heat treated in an oxygen atmosphere for 16 hours. After the heat treatment For example, each wafer was cleaved and the wafer surface selectively selected by a Wright etch solution etched and BMDs were in the middle and near half the radius of the wafer at a depth of 300 μm the wafer surface measured by observation through an optical microscope and the Concentration of BMDs calculated. The result of this is in table 1 shown.

Wie offensichtlich aus Tabelle 1 zu ersehen, lag nach der Wärmebehandlung jedes Silicium-Wafers, sowohl in der Mitte als auch in der Nähe des halben Radius des Wafers, die Konzentration der BMDs in den Wafern der Vergleichsbeispiele 4, 6 und 7 nicht in einem Bereich von 10⁸ bis 10¹¹ BMDs/cm³, in welchem es einen IG-Effekt gibt, hingegen lag die Konzentration der BMDs in den Wafern der Ausführungsbeispiele 1 bis 6 in einem Bereich von 10⁸ bis 10¹¹ BMDs/cm³, in welchem es einen IG-Effekt gibt. Die Konzentration des BMD im Wafer von Vergleichsbeispiel 5 unterscheidet sich stark zwischen Mitte und Umgebung des halben Radius des Wafers. Ein einheitlicher IG-Effekt konnte nicht über die gesamte Oberfläche des Wafers von Vergleichsbeispiel 2 erzielt werden. Tabelle 1

As apparent from Table 1, after the heat treatment of each silicon wafer, both in the middle and near half the radius of the wafer, the concentration of BMDs in the wafers of Comparative Examples 4, 6 and 7 was not in a range from 10 ⁸ to 10 ¹¹ BMDs / cm ³ in which there is an IG effect, on the other hand, the concentration of BMDs in the wafers of Working Examples 1 to 6 was in a range of 10 ⁸ to 10 ¹¹ BMDs / cm ³ , in which there is an IG effect. The concentration of BMD in the wafer of Comparative Example 5 differs greatly between the center and the vicinity of the half radius of the wafer. A uniform IG effect could not be achieved over the entire surface of the wafer of Comparative Example 2. Table 1

Claims

A silicon wafer cut from an ingot consisting of a perfect domain [P] in which, assuming that the lower detection limit of agglomerates of interstitial silicon dot defects or agglomerates of vacancy point defects is 1 × 10 ³ Agglomerates / cm ³ , the concentration of point defect agglomerates is not above the lower detection limit, the silicon wafer having a carbon concentration of 1 × 10 ⁵ to 5 × 10 ⁵ atoms / cm ³ , characterized in that the silicon wafer consists of the two domains [P _V ] and [P _I ], wherein the area ratio of domain [P _V ] / domain [P _I ] is about 1, and wherein: [I] denotes a domain in which interstitial silicon Point defects in a single crystal silicon ingot predominate, [V] denotes a domain in which vacancy point defects predominate, [P _V ] denotes a domain adjacent to the domain [V], and the perfect domain [P] and in which the concentration of vacancy point defects is less than the minimum concentration of vacancy point defects capable of producing oxidation-induced stacking faults, and [P _I ] denotes a domain leading to the domain [I] is adjacent to the perfect domain [P] and where the concentration of interstitial silicon point defects is less than the minimum concentration of interstitial silicon point defects capable of producing interstitial-type dislocations.

The silicon wafer of claim 1, further comprising one on the back formed of the wafer polysilicon layer of 0.1 to 1.6 microns thick.