DE112012001486T5

DE112012001486T5 - Verfahren zur Herstellung eines Einkristallingots und hierdurch hergestellter Einkristallingot und Wafer

Info

Publication number: DE112012001486T5
Application number: DE112012001486.3T
Authority: DE
Inventors: Bok-Cheol Sim; Sang Hee Kim; Jung-ha Hwang; Young-Kyu Choi
Original assignee: LG Siltron Inc
Current assignee: SK Siltron Co Ltd
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2014-02-20
Also published as: CN103459682A; JP2014509584A; US20140015108A1; WO2012134092A2; KR20120109865A; KR101303422B1; WO2012134092A3

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristallingots und ein Einkristallingot und ein Wafer, die hierdurch hergestellt werden, werden bereitgestellt. Das Verfahren zur Herstellung eines Einkristallingots gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bilden einer Siliziumschmelze in einem Tiegel innerhalb einer Kammer, das Bereitstellen eines Impfkristalls in der Siliziumschmelze und das Züchten eines Einkristallingots aus der Siliziumschmelze, und der Druck der Kammer kann in einem Bereich von 90 Torr bis 500 Torr gesteuert werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristallingots und einen hierdurch hergestellten Einkristallingot und einen Wafer.
Stand der Technik
Es muss ein Wafer hergestellt werden, um einen Halbleiter herzustellen, und einkristallines Silizium muss zuerst in einer Form eines Ingots gezüchtet werden, um den Wafer herzustellen. Zu diesem Zweck kann ein Czochralski-Verfahren (CZ) verwendet werden.
Gemäß dem Stand der Technik kann bei einem stark n-dotierten Einkristallingot das Kristallwachstum durch das starke Dotieren insbesondere schwierig sein, da ein zur Anpassung der Resistivität eingebrachter Dotierstoff volatile Eigenschaften mit einem Schmelzpunkt unterhalb dem von Silizium (Si) aufweist.
Ein radialer Resistivitätsgradient (RRG) auf gleicher Ebene kann aufgrund solcher Eigenschaften hoch sein und kann erzeugt werden, da die Verflüchtigung eines Dotierstoffs an einem Rand, der in Kontakt mit einer Außenfläche eines Ingots steht, stärker auftritt als in einer Mitte hiervon. Dementsprechend wird die Resistivität (RES) an dem Rand höher als jene in der Mitte und somit kann der stark n-dotierte Einkristallingot schlechte RRG-Eigenschaften aufweisen im Vergleich zu einem stark p-dotierten Einkristallingot, der unter denselben Bedingungen gezüchtet wurde.
Daher können gemäß dem Stand der Technik die Herstellungsspezifikationen erfüllt werden, jedoch kann die Gleichförmigkeit schlecht sein, da der RRG allgemein hoch sein kann und die Verteilung hiervon nicht gleichförmig sein muss.
Insbesondere mit Bezug auf Leistungsbauelemente, die eine in letzter Zeit wachsende Marktnachfrage haben, kann die Bedeutung der RRG-Eigenschaften, d. h. die RES-Eigenschaften auf gleicher Ebene, übersehen werden oder die Gleichförmigkeit des RRG kann nicht erreicht werden, selbst in dem Fall, in dem die Bedeutung der Gleichförmigkeit des RRG erkannt wird.
Offenbarung der Erfindung
Technische Aufgabe
Ausführungsformen stellen ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristallingots mit gleichförmigen Eigenschaften des radialen Resistivitätsgradienten (RRG), d. h. Widerstandswerte (RES) auf gleicher Ebene eines Wafers, bereit und einen hierdurch hergestellten Einkristallingot und einen Wafer.
Ausführungsformen stellen ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines stark n-dotierten Einkristallingots hoher Qualität mit einer verbesserten Ausbeute durch Steuern eines RRG innerhalb von 5% bereit und einen hierdurch hergestellten Einkristallingot und einen Wafer.
Lösung der Aufgabe
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristallingots: Bilden einer Siliziumschmelze in einem Tiegel innerhalb einer Kammer; Bereitstellen eines Impfkristalls in der Siliziumschmelze; und Züchten eines Einkristallingots aus der Siliziumschmelze, wobei der Druck der Kammer in einem Bereich von 90 Torr bis 500 Torr gesteuert werden kann.
In einer anderen Ausführungsform kann ein Siliziumwafer einen RRG (Radialer Resistivitätsgradient) aufweisen, der innerhalb von 5% gesteuert wird.
In einer anderen, weiteren Ausführungsform kann ein Einkristallingot einen RRG (Radialer Resistivitätsgradient) aufweisen, der innerhalb von 5% gesteuert wird.
Die Details einer oder mehrerer Ausführungsformen werden in den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt werden. Andere Merkmale werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen ersichtlich werden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Ausführungsformen stellen ein Verfahren zur Herstellung eines stark n-dotierten Einkristallingots mit einer Gleichförmigkeit des RES-Werts auf gleicher Ebene eines Wafers bereit, der innerhalb von 3% gesteuert wird, und einen hierdurch hergestellten Einkristallingot und einen Wafer.
Ebenso können gemäß den Ausführungsformen ein stark n-dotierter Einkristallingot hoher Qualität mit einer verbesserten Ausbeute durch Steuern eines RRG innerhalb von 5% und ein Wafer gezüchtet werden.
Zum Beispiel werden gemäß der Ausführungsform mit Bezug auf das N-Typ-Kristallwachstum, bei dem ein Dotierstoff, der zum Anpassen der Resistivität eingebracht wird, volatile Eigenschaften mit einem Schmelzpunkt unterhalb jenes von Silizium aufweist, ein stark n-dotierter Einkristallingot und ein Wafer, bei denen RRG und eine Gleichförmigkeit eines Produkts, das besonders stark mit einer Konzentration von 5E17 Atome/cm³ oder mehr dotiert ist, jeweils innerhalb von 5% und 3% gesteuert werden, und ein Herstellungsverfahren hiervon bereitgestellt. Daher können ein stark n-dotierter Kristall hoher Qualität und ein Wafer mit einer verbesserten Ausbeute bereitgestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Einkristallingot-Zuchtvorrichtung darstellt, die für ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristallingots gemäß einer Ausführungsform verwendet wird;
2 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Verteilung einer Resistivität (RES) auf gleicher Ebene eines Wafers gemäß der Ausführungsform darstellt;
3 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine RES-Verteilung auf gleicher Ebene eines Wafers eines Vergleichsbeispiels darstellt;
4 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine schematische Darstellung der RES-Verteilung auf gleicher Ebene des Wafers gemäß der Ausführungsform darstellt;
5 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine schematische Darstellung der RES-Verteilung auf gleicher Ebene des Wafers des Vergleichsbeispiels darstellt; und
6 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine gekrümmte Grenzfläche L zwischen einer Siliziumschmelze und einem Ingot gemäß der Ausführungsform darstellt.
Art und Weise für die Erfindung
In der Beschreibung der Ausführungsformen ist zu verstehen, dass, wenn ein Wafer, eine Vorrichtung, ein Futter, ein Element, ein Teil, ein Bereich oder eine Ebene als „auf” und „unter” einem anderen Wafer, einer Vorrichtung, eines Futters, eines Elements, eines Teils, eines Bereichs oder einer Ebene bezeichnet wird, die Ausdrucksweise „auf” und „unter” sowohl die Bedeutung „unmittelbar” als auch „mittelbar” umfasst. Ferner wird die Bezugnahme auf „auf” und „unter” jedem Element basierend auf den Zeichnungen gemacht.
Da die Dicke oder Größe jedes Elements in den Zeichnungen der Einfachheit halber in der Beschreibung und zur Deutlichkeit modifiziert werden können, gibt die Größe jedes Elements eine tatsächliche Größe nicht vollständig wieder.
(Ausführungsform)
1 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Einkristallingot-Zuchtvorrichtung darstellt, die für ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristallingots gemäß einer Ausführungsform verwendet wird.
Eine Siliziumeinkristallingot-Zuchtvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform kann eine Kammer 111, einen Quarztiegel 112, eine Heizvorrichtung 121 und ein Zugmittel 128 umfassen.
Zum Beispiel kann die Siliziumeinkristallingot-Zuchtvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform den Quarztiegel 112 umfassen, der eine Siliziumschmelze SM enthält, und einen Graphittiegel 114, der den Quarztiegel 112 durch Abdecken eines Teils eines äußeren, unteren Abschnitts hiervon trägt, als Heißzonenaufbauten in der Kammer 111, und ein Trägeraufbau 116 ist zum Tragen einer Last unter dem Graphittiegel 114 angeordnet, wobei der Trägeraufbau 116 mit einem Fußgestell 118 kombiniert werden kann, das mit einer Drehantriebsvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden ist, um gedreht und nach oben und unten bewegt zu werden.
Die Kammer 111 stellt einen Raum bereit, in dem vorherbestimmte Prozesse zum Züchten eines Einkristallingots für einen Siliziumwafer durchgeführt werden, der als ein Material für elektronische Komponenten, wie zum Beispiel einen Halbleiter, verwendet wird.
Die Außenseite des Graphittiegels 114 ist von einer Heizvorrichtung 121 umgeben, die eine Wärmequelle ist, welche die zum Wachstum eines Einkristallingots IG erforderliche Wärmeenergie als Strahlungswärme bereitstellt, und ein Seitenstrahlungsschutzschild (nicht dargestellt) umgibt die Außenseite der Heizvorrichtung 121 zum Abschirmen der Wärme, um nicht zuzulassen, dass Wärme der Heizvorrichtung 121 an einer Seite der Kammer 111 frei wird.
Ein Bodenstrahlungsschutzschild (nicht dargestellt) kann angebracht sein, um nicht zuzulassen, dass Wärme der Heizvorrichtung 121 an einem unteren Teil der Kammer 111 von einem unteren Teil der Heizvorrichtung 121 frei wird.
Ein oberer Strahlungsschutzschild (nicht dargestellt) kann an einem oberen Teil des Seitenstrahlungsschutzschilds angebracht sein, um nicht zuzulassen, dass Wärme der Heizvorrichtung 121 an einem oberen Teil der Kammer 111 frei wird.
An dem oberen Strahlungsschutzschild kann ein Wärmeschild 122 angebracht sein, der Wärme abschirmt, die von der Siliziumschmelze SM frei wird, indem er zwischen dem Einkristallingot IG und dem Quarztiegel 112 angeordnet ist, um den Einkristallingot IG zu umgeben, und ausgelegt sein, eine treibende Kraft zum Kühlen zu vergrößern, indem Strahlungswärme, die von der Siliziumschmelze SM frei wird und zu dem Siliziumingot IG weitergeleitet wird, zum Kühlen des gewachsenen Siliziumingots abgeschirmt wird.
An dem oberen Teil der Kammer 111 ist eine Antriebsvorrichtung zum Ziehen, Eintauchen eines Impfkristalls, der mit dem Zugmittel 128 verbunden ist, in die Siliziumschmelze SM und Züchten eines Ingots durch Ziehen während einer Drehung mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit angebracht, und eine Gaszuleitung (nicht dargestellt), die der Kammer 111 ein Edelgas, wie zum Beispiel Argon (Ar) oder Neon (Ne), zuführt, kann ausgebildet sein.
Eine Vakuumabgasleitung (nicht dargestellt), die mit einem Vakuumabgasleitungssystem (nicht dargestellt) verbunden ist, um das Edelgas, das von der Gaszuleitung zugeführt wird, durch Vakuumpumpen abzusaugen, kann an dem unteren Teil der Kammer 111 ausgebildet sein.
Hierin kann das Edelgas, das von der Gaszuleitung in das Innere der Kammer 111 mittels einer Vakuumpumpkraft der Vakuumabgasleitung zugeführt wird, eine Abwärtsströmung aufweisen.
Die Ausführungsform kann ein Czochralski-Verfahren (CZ), bei dem ein Einkristallzuchtkeim in die Siliziumschmelze eingetaucht wird und dann ein Kristall durch langsames Ziehen hieraus gezüchtet wird, als ein Herstellungsverfahren zum Züchten eines Siliziumeinkristallingots verwenden.
Gemäß dem vorstehenden Verfahren wird zuerst ein Verengungsprozess zum Züchten eines dünnen und langen Kristalls aus dem Impfkristall durchgeführt und dann wird ein Schulterprozess zum Züchten des Kristalls in eine radiale Richtung durchgeführt, um einen Zieldurchmesser zu erhalten. Danach wird ein Körperwachstumsprozess zum Wachsen in einen Kristall mit einem vorherbestimmten Durchmesser durchgeführt und der Durchmesser des Kristalls wird stufenweise verringert, nachdem der Körper bis zu einer vorherbestimmten Länge gewachsen ist. Schließlich wird die Einkristallzucht durch einen Nachlaufprozess zum Trennen eines Einkristallingots von dem geschmolzenen Silizium beendet.
Die Ausführungsform kann ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristallingots bereitstellen, der gleichförmige Eigenschaften des radialen Resistivitätsgradienten (RRG), d. h. Widerstandswerte (RES) auf gleicher Ebene eines Wafers, aufweist und einen hierdurch hergestellten Einkristallingot und einen Wafer.
Die Ausführungsform kann ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines stark n-dotierten Einkristallingots hoher Qualität mit einer verbesserten Ausbeute durch Steuerung eines RRG innerhalb von 5% und einen hierdurch hergestellten Einkristallingot und einen Wafer bereitstellen.
2 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine RES-Verteilung auf gleicher Ebene eines Wafers gemäß der Ausführungsform darstellt, und 3 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine RES-Verteilung auf gleicher Ebene eines Wafers eines Vergleichsbeispiels darstellt.
Zum Beispiel sind die 2 und 3 Beispiele, bei denen RES-Werte auf gleicher Ebene durch einen 4-Punkt-Prüfkopf gemessen wurden, jedoch ist die Ausführungsform nicht hierauf beschränkt.
Wie in 2 dargestellt ist, wenn die Verteilung der RES auf gleicher Ebene eines Einkristallingots und eines Wafers gemäß der Ausführungsform untersucht wird, kann bestätigt werden, dass die Größe eines Kreises 110 größer ist als die eines Kreises 10 in 3.
Dies bedeutet, dass der Wafer gemäß der Ausführungsform eine breitere gleichförmige Fläche der RES-Werte in der Mitte aufweist. Ebenso kann bestätigt werden, dass ein Abstand desselben Bereichs (derselben RES) an einem Randabschnitt gleichförmig ist. Dies bedeutet, dass die Verteilung einer RES auf gleicher Ebene ebenfalls gleichförmig ist.
Die Ausführungsform kann ein Verfahren zur Herstellung eines stark n-dotierten Einkristallingots mit einer Gleichförmigkeit des RES-Werts auf gleicher Ebene eines Wafers bereitstellen, die innerhalb von 3% gesteuert wird, und einen hierdurch hergestellten Einkristallingot und einen Wafer.
Ebenso können gemäß der Ausführungsform ein stark n-dotierter Einkristallingot hoher Qualität mit verbesserter Ausbeute durch Steuerung eines RRG innerhalb von 5% und ein Wafer gezüchtet werden.
Zum Beispiel werden gemäß der Ausführungsform mit Bezug auf das N-Typ-Kristallwachstum, bei dem ein Dotierstoff, der zum Anpassen der Resistivität eingebracht wird, volatile Eigenschaften mit einem Schmelzpunkt unterhalb jenes von Silizium (Si) aufweist, ein stark n-dotierter Einkristallingot und ein Wafer, bei denen RRG und eine Gleichförmigkeit eines Produkts, das besonders stark mit einer Konzentration von 5E17 Atome/cm³ oder mehr dotiert ist, jeweils innerhalb von 5% und 3% gesteuert werden, und ein Herstellungsverfahren hiervon bereitgestellt. Daher können ein stark n-dotierter Kristall hoher Qualität und ein Wafer mit einer verbesserten Ausbeute bereitgestellt werden.
4 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine schematische Darstellung der RES-Verteilung auf gleicher Ebene des Wafers gemäß der Ausführungsform darstellt, und 5 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine schematische Darstellung der RES-Verteilung auf gleicher Ebene des Wafers des Vergleichsbeispiels darstellt.
Ein Querschnitt in eine Richtung senkrecht zu einer Wachstumsachsenrichtung des Einkristallingots und des Wafers gemäß der Ausführungsform kann einen ersten Bereich 110 mit einer Mitte und einem RES-Wert innerhalb von 0,0001 Ω-cm umfassen, einen zweiten Bereich 120 mit einem RES-Wert von 0,0001 Ω-cm höher als jener des ersten Bereichs 110 und einen dritten Bereich 130 mit einem RES-Wert von 0,0001 Ω-cm höher als jener des zweiten Bereichs 120. Ebenso kann in der Ausführungsform ein vierter Bereich 140 mit einem RES-Wert höher als jener des dritten Bereichs 130 umfasst sein.
Eine Waferfläche des ersten Bereichs 110 in der Ausführungsform betrug etwa 31% einer Gesamtfläche des Querschnitts, jedoch betrug eine Waferfläche des ersten Bereichs 10 bei dem Vergleichsbeispiel lediglich etwa 22%. Das Vergleichsbeispiel kann einen zweiten Bereich 20 mit einem RES-Wert höher als jener des ersten Bereichs 10, einen dritten Bereich 30 mit einem RES-Wert höher als jener des zweiten Bereichs 20 und einen vierten Bereich 40 mit einem RES-Wert höher als jener des dritten Bereichs 30 umfassen.
Ebenso betrug eine Flächensumme des ersten Bereichs 110, des zweiten Bereichs 120 und des dritten Bereichs 130 in der Ausführungsform etwa 76% oder mehr der Gesamtfläche des Querschnitts, jedoch betrug eine Flächensumme des ersten Bereichs 10, des zweiten Bereichs 20 und des dritten Bereichs 30 bei dem Vergleichsbeispiel lediglich etwa 71%.
Proben der Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels wurden für ein Stromversorgungsbauelement (PSD) verwendet, um die Ausbeute zu messen. Beide Proben erfüllten die Herstellungsspezifikationen, jedoch betrug eine Ausbeute der Probe der Ausführungsform etwa 99,4%, während eine Ausbeute der Probe des Vergleichsbeispiels etwa 98,9% betrug und somit eine Ausbeutedifferenz von etwa 0,5% erbracht wurde. Insbesondere wurde eine große Ausbeutedifferenz in dem vierten Bereich 140 erbracht.
Die Ausführungsform kann ein Verfahren zur Herstellung eines stark n-dotierten Einkristallingots mit einer Gleichförmigkeit des RES-Werts auf gleicher Ebene eines Wafers bereitstellen, die innerhalb von 3% gesteuert wird, und einen hierdurch hergestellten Einkristallingot und einen Wafer.
Ebenso können gemäß der Ausführungsform ein stark n-dotierter Einkristallingot hoher Qualität mit einer verbesserten Ausbeute durch Steuern eines RRG innerhalb von 5% und ein Wafer gezüchtet werden.
Zum Beispiel können gemäß der Ausführungsform mit Bezug auf das N-Typ-Kristallwachstum, bei dem ein Dotierstoff, der zum Anpassen der Resistivität eingebracht wird, volatile Eigenschaften mit einem Schmelzpunkt unterhalb jenes von Silizium aufweist, ein stark n-dotierter Einkristallingot und ein Wafer, bei denen RRG und eine Gleichförmigkeit eines Produkts, das besonders stark mit einer Konzentration von 5E17 Atome/cm³ oder mehr dotiert ist, jeweils innerhalb von 5% und 3% gesteuert werden, und ein Herstellungsverfahren hiervon bereitgestellt werden. Daher können ein stark n-dotierter Kristall hoher Qualität und ein Wafer mit einer verbesserten Ausbeute bereitgestellt werden.

Gemäß der Ausführungsform wurde, da eine Fläche für jeden Bereich die ganze Zeit schwierig zu erreichen war, die Fläche durch typische RRG- und Gleichförmigkeitswerte repräsentiert und alle Proben genügten den Herstellungsspezifikationen von Kundenfirmen. Jedoch kann die jeweilige Steuerung des RRG und der Gleichförmigkeit innerhalb von 5% und 3% zum Erreichen einer höheren Ausbeute die Ausbeute eines Leistungsbauelements stark beeinflussen. [Tabelle 1]

	Resistivität	RRG	Ausbeute (Durchschnitt)	Gleichförmigkeit	Fläche für jeden Bereich
Ausführungsform	0,00286 Ωcm	5%	99,4%	2,8%	Erster Bereich: 31–33% Erste bis dritte Bereiche: 76–78%
Vergleichsbeispiel	0,00279 Ωcm	9%	98,9%	4,1%	Erster Bereich: 22–25% Erste bis dritte Bereiche: 71–73%

wobei Gleichförmigkeit = ((Max.-Wert – Min.-Wert)/Max.-Wert) × 100%, RRG = ((Durchschnitt-4-Punkte – Mitte-1-Punkt)/Mitte-1-Punkt) × 100%, Rand: 10 mm

Gemäß der Ausführungsform kann der Druck innerhalb der Kammer in einem Bereich von 90 Torr bis 500 Torr gesteuert werden, um eine Verflüchtigung eines Dotierstoffs an einer Außenfläche (der dritte Bereich 130 und der vierte Bereich 140, insbesondere der vierte Bereich 140) des Rands während des Einkristallwachstums zu verhindern.
Wenn der Druck der Kammer geringer ist als 90 Torr kann sich die Resistivität aufgrund der Verflüchtigung des Dotierstoffs an einem äußeren Teil des Ingots erhöhen und ein Austritt von Oxid kann während des Ingotwachstums gemäß dem CZ-Verfahren ermöglicht werden, wenn der Druck der Kammer bis 500 Torr oder weniger gesteuert wird.
Ebenso kann gemäß der Ausführungsform, wie in 6 dargestellt ist, eine gekrümmte Grenzfläche L zwischen der Siliziumschmelze SM und dem Ingot IG in einem Bereich von 3 mm bis 10 mm gesteuert werden, um die Fläche des ersten Bereichs 110, eines mittleren Teils, so groß wie möglich sicherzustellen.
Eine Höhe der gekrümmten Grenzfläche L kann durch Anpassen der Zuchtkeimdrehgeschwindigkeit oder der Tiegeldrehgeschwindigkeit gesteuert werden.
6 stellt die gekrümmte Grenzfläche L mit einer konvexen Form dar, die Ausführungsform ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
Daher kann die gekrümmte Grenzfläche L eine konkave Form aufweisen. Zum jetzigen Zeitpunkt kann eine Tiefe der gekrümmten Grenzfläche L innerhalb eines Bereichs von 3 mm bis 10 mm sein.
Gemäß der Ausführungsform kann die Siliziumschmelze stark mit einem N-Typ-Dotierstoff dotiert sein, zum Beispiel mit einer Konzentration von 5E17 Atome/cm³ oder mehr. Als Ergebnis kann gemäß der Ausführungsform RES des Einkristallingots oder des Wafers auf 0,001 Ω-cm oder weniger gesteuert werden.
Wie zuvor beschrieben, stellen Ausführungsformen ein Verfahren zur Herstellung eines stark n-dotierten Einkristallingots mit einer Gleichförmigkeit des RES-Werts auf gleicher Ebene Wafer bereit, der innerhalb von 3% gesteuert wird, und einen hierdurch hergestellten Einkristallingot und einen Wafer.
Ebenso können gemäß den Ausführungsformen ein stark n-dotierter Einkristallingot hoher Qualität mit einer verbesserten Ausbeute durch Steuern eines RRG innerhalb von 5% und ein Wafer gezüchtet werden.
Zum Beispiel können gemäß den Ausführungsformen mit Bezug auf das N-Typ-Kristallwachstum, bei dem ein Dotierstoff, der zum Anpassen der Resistivität eingebracht wird, volatile Eigenschaften mit einem Schmelzpunkt unterhalb jenes von Silizium aufweist, ein stark n-dotierter Einkristallingot und ein Wafer, bei denen RRG und eine Gleichförmigkeit eines Produkts, das besonders stark mit einer Konzentration von 5E17 Atome/cm³ oder mehr dotiert ist, jeweils innerhalb von 5% und 3% gesteuert werden, und ein Herstellungsverfahren hiervon bereitgestellt werden. Daher können ein stark n-dotierter Kristall hoher Qualität und ein Wafer mit einer verbesserten Ausbeute bereitgestellt werden.
Merkmale, Anordnungen oder Wirkungen, die in der vorstehenden Ausführungsform beschrieben wurden, sind in wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst und sind nicht notwendigerweise auf lediglich eine Ausführungsform hiervon beschränkt. Ferner können die Merkmale, Anordnungen oder Wirkungen, die in jeder Ausführungsform beispielhaft gezeigt wurden, durch Fachleute kombiniert oder modifiziert werden und auf andere Ausführungsformen hiervon angewendet werden. Daher sind Beschreibungen, die sich auf solche Kombinationen und Modifizierungen beziehen, als von dem Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst auszulegen.
Ebenso ist, obwohl diese Erfindung insbesondere mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen hiervon dargestellt und beschrieben wurde, durch die Fachleute zu verstehen, dass verschiedene Änderungen in der Form und den Details hierin gemacht werden können, ohne von dem Gedanken und dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist. Die bevorzugten Ausführungsformen sollten lediglich in einer beschreibenden Bedeutung betrachtet werden und nicht zum Zweck einer Beschränkung. Daher ist der Umfang der Erfindung nicht durch die ausführliche Beschreibung der Erfindung definiert, sondern durch die angehängten Ansprüche und alle Unterschiede innerhalb des Umfangs sind als in der vorliegenden Erfindung umfasst auszulegen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Einkristallingots, wobei das Verfahren aufweist: Bilden einer Siliziumschmelze in einem Tiegel innerhalb einer Kammer; Bereitstellen eines Impfkristalls in der Siliziumschmelze; und Züchten eines Einkristallingots aus der Siliziumschmelze, wobei der Druck der Kammer in einem Bereich von etwa 90 Torr bis etwa 500 Torr gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Züchten des Ingots das Steuern einer Grenzfläche zwischen der Siliziumschmelze und dem Einkristallingot umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Drehgeschwindigkeit des Impfkristalls oder die Drehgeschwindigkeit des Tiegels beim Steuern der Grenzfläche gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Grenzfläche in einem Bereich von etwa 3 mm bis etwa 10 mm beim Steuern der Grenzfläche gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Siliziumschmelze mit einem N-Typ-Dotierstoff mit einer Konzentration von 5 × 10¹⁷ Atome/cm³ oder mehr dotiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei RES (Resistivität) des Einkristallingots auf etwa 0,001 Ω-cm oder weniger gesteuert wird.
Siliziumwafer mit einem RRG (Radialer Resistivitätsgradient), der innerhalb von etwa 5% gesteuert wird.
Siliziumwafer nach Anspruch 7, wobei die Gleichförmigkeit des Wafers innerhalb von etwa 3% gesteuert wird.
Siliziumwafer nach Anspruch 7, wobei der Wafer aufweist: einen ersten Bereich mit einer Mitte und einem RES-Wert innerhalb von etwa 0,0001 Ω-cm; einen zweiten Bereich mit einem RES-Wert von etwa 0,0001 Ω-cm höher als jener des ersten Bereichs; und einen dritten Bereich mit einem RES-Wert von 0,0001 Ω-cm höher als jener des zweiten Bereichs.
Siliziumwafer nach Anspruch 9, wobei eine Fläche des ersten Bereichs etwa 31% oder mehr einer Gesamtfläche des Wafers ist.
Siliziumwafer nach Anspruch 9, wobei eine Flächensumme des ersten Bereichs, des zweiten Bereichs und des dritten Bereichs etwa 76% oder mehr der Gesamtfläche des Wafers ist.
Einkristallingot mit einem RRG (Radialer Resistivitätsgradient), der innerhalb etwa 5% gesteuert wird.
Einkristallingot nach Anspruch 12, wobei ein Querschnitt in eine Richtung senkrecht zu einer Wachstumsachsenrichtung des Einkristallingots aufweist: einen ersten Bereich mit einer Mitte und einem RES-Wert innerhalb von etwa 0,0001 Ω-cm; einen zweiten Bereich mit einem RES-Wert von etwa 0,0001 Ω-cm höher als jener des ersten Bereichs; und einen dritten Bereich mit einem RES-Wert von 0,0001 Ω-cm höher als jener des zweiten Bereichs.
Einkristallingot nach Anspruch 13, wobei eine Fläche des ersten Bereichs etwa 31% oder mehr einer Gesamtfläche des Querschnitts ist.
Einkristallingot nach Anspruch 13, wobei eine Flächensumme des ersten Bereichs, des zweiten Bereichs und des dritten Bereichs etwa 76% oder mehr der Gesamtfläche des Querschnitts ist.
Einkristallingot nach Anspruch 12, wobei die Gleichförmigkeit in dem Querschnitt des Einkristallingots innerhalb von etwa 3% gesteuert wird.