DE60036359T2

DE60036359T2 - Verbesserter silizium werkstoff vom typ-n für epitaxie-substrat und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE60036359T2
Application number: DE60036359T
Authority: DE
Inventors: Fritz G. Salem KIRSCHT; Peter D. West Linn WILDES; Volker R. Corvallis TODT; Nobuo Salem FUKUTO; Boris A. Woodburn SNEGIREV; Seung-Bae Salem KIM
Original assignee: Sumco Phoenix Corp
Current assignee: Sumco Phoenix Corp
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 2000-07-12
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2020-07-13
Also published as: ATE373120T1; JP4567262B2; WO2001006545A3; US6491752B1; EP1115918A2; KR20010079844A; WO2001006545A2; DE60036359D1; WO2001006545B1; KR100720366B1; EP1115918B1; JP2003505324A; US20030116083A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung von Siliciumsubstrat-Wafern zur Verwendung für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen, wie z.B. Leistungsschaltkreise aus Einzelelementen oder integrierte Leistungsschaltkreise.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Halbleitervorrichtungen werden entweder in polierte oder Epitaxiesiliciumwafer eingebaut. Letztere bestehen aus einer Epitaxie-(Epi-)Schicht, die auf einem polierten Wafersubstrat aufgebracht ist. Epi-Schichten enthalten typischerweise geringe Konzentrationen elektrisch aktiver Dotiermaterialien, gewöhnlicherweise Phosphor (n-Leitfähigkeit) oder Bor (p-Leitfähigkeit), typischerweise etwa 10¹⁵ Atome/cm³. Substrate enthalten in vielen Fällen hohe Konzentrationen an Dotandatomen, bei denen es sich um Phosphor, Antimon oder Arsen (n-Typ) oder Bor (p-Typ) handeln kann, typischerweise im Bereich von 10¹⁸–10¹⁹ Atomen/cm³. Die Dotiermaterialkonzentrationen, die etwa der Löslichkeitsgrenze für die entsprechende Dotiermaterialart entsprechen, sind erforderlich, um den Widerstand der Epi-Wafersubstrate zu senken, was eine wichtige Voraussetzung für Leistungsvorrichtungsanwendungen gemäß dem Stand der Technik darstellt. Siliciummaterial mit solchen hohen n-Dotiermaterialkonzentrationen wird im Allgemeinen als n⁺-Material bezeichnet. Solches Material, das in Scheiben von den entsprechenden n⁺-Kristallen geschnitten wird, wird zur Herstellung von n⁺-Substraten für n/n⁺-Epi-Wafer eingesetzt.
Sauerstoff wird in die wachsenden Kristalle unter Einsatz des Czochralski-(CZ-)Verfahrens durch das Auflösen von Quarzglas- oder Quarz-(SiO₂-) Tiegel inkorporiert, die für die Aufnahme der Siliciumschmelze eingesetzt werden. Das geschmolzene Silicium reagiert mit der SiO₂-Tiegelwand und bildet SiO. Ein Teil des SiO verdampft bei der Temperatur und dem Druck, die herkömmlicherweise für das Züchten der Si liciumkristalle eingesetzt werden, aus der Schmelze. Ein Teil verbleibt jedoch in der Schmelze und kann in den wachsenden Kristall inkorporiert werden. Wenn die Schmelze verfestigt wird, wird die Kontaktfläche zwischen der Schmelze und der Tiegelwand geringer, während die Oberfläche der Schmelze, die für die Verdampfung von SiO verfügbar ist, fast bis zum Ende des Kristallwachstums im Wesentlichen konstant bleibt. In der Folge neigt die Sauerstoffkonzentration in der Schmelze und somit auch die in den Kristall inkorporierte Konzentration dazu, mit ansteigender Entfernung vom Impfende des Kristalls zu sinken. Ohne Gegenmaßnahmen führt das zu einem axialen Sauerstoffprofil, das typischerweise eine in Richtung des Endstücks des Kristalls sinkende Sauerstoffkonzentration zeigt. Das Vorhandensein von hohen Konzentrationen von Dotiermaterialien des n-Typs in der Siliciumschmelze verstärkt das Verdampfen von SiO während des Kristallwachstums, wodurch die in einen wachsenden n⁺-Kristall inkorporierte Sauerstoffmenge weiter reduziert wird, was zu einem axialen Sauerstoffprofil führt, das in Richtung des Endstücks eines solchen Kristalls stark sinkt. Ohne Gegenmaßnahmen nach dem Stand der Technik sinkt die Sauerstoffkonzentration nach dem Erreichen eines bestimmten Prozentsatzes der Gesamtlänge eines solchen CZ-n⁺-Kristalls typischerweise unter das Maß, das erforderlich ist, um eine angemessene Sauerstoffausfällung zu erzielen, wenn ein solches Material später in thermischen Schritten zur Herstellung von Vorrichtungen verarbeitet wird. Die Länge des Kristalls, bei der die Sauerstoffkonzentration unter das für eine angemessene Sauerstoffausfällung erforderliche Maß sinkt, wird als kritische Kristalllänge bezeichnet und mit L_c abgekürzt.
Sauerstoffausfällung in Epi-Wafersubstraten stellt eine Voraussetzung für innere Getterung (IG) dar, die typischerweise eingesetzt wird, um die Verschlechterung der Vorrichtungsausbeute durch Schwermetallverunreinigung während der thermischen Vorrichtungsherstellungsschritte unter Kontrolle zu halten. Diese Verschlechterung wird in einem Artikel von A. Borghesi, B. Pivac, A. Sassella und A. Stella mit dem Titel "Oxygen Precipitation in Silicon" (Sauerstoffausfällung in Silicium) beschrieben, der im Journal of Applied Physics, Band 77, Nr. 9, 1. Mai 1995, S. 4169–4244 bei 4206–07 veröffentlicht wurde. Wirksames IG wurde bei einer Massenkristallfehlerdichte in Zusammenhang mit Sauerstoffausfällung in der Größenordnung von 10⁹ Atomen/cm³ beobachtet. Diese Massenkristallfehlerdichte ist für eine wirksame IG wesentlich und wird nachstehend als kritische Fehlerzahl N_c bezeichnet. Epitaxie-n/n⁺-Wafer auf Grundlage solcher n⁺-Substrate mit einer so hohen Fehlerdichte weisen eine höhere Leckbeständigkeit in Zusammenhang mit IG und damit eine potentiell verbesserte Vorrichtungsausbeute auf. Thermisch induzierte Sauerstoffausfällung während der Vorrichtungsbearbeitung wird bei Dotandatomen des n-Typs in Epi-Wafersubstraten unterdrückt, wodurch die Notwendigkeit entsteht, größere Sauerstoffmengen in einen Kristall einzuführen. Es wurde durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung experimentell bestimmt, dass CZ-Kristalle mit Arsenkonzentrationen in der Größenordnung von 10¹⁹ Atomen/cm³ etwa 8 × 10¹⁷ Atome Sauerstoff/cm³ (ASTM 121-83 Kalibrierung) benötigen, um die N_c zu erreichen, die für eine wirksame IG erforderlich ist. Ohne Gegenmaßnahmen nach dem Stand der Technik beträgt die L_c in diesem Fall weniger als 10 % der gesamten Kristalllänge. Um die L_c deutlich zu steigern, wurden dahingehende Bemühungen im Allgemeinen auf die Reduzierung der axialen Variation der Sauerstoffinkorporation ausgerichtet. Derzeit eingesetzte Verfahren, die auf eine axiale Homogenisierung der Sauerstoffkonzentration abzielen, umfassen eine Anpassung der Kristallziehgeschwindigkeit und den Einsatz von Kristall- und Tiegelrotation, jeweils in Kombination mit der Steuerung des Gasstroms und des Drucks in der Ziehkammer. Ein weiteres Verfahren besteht im Anlegen definierter Magnetfelder während des Kristallwachstums. Diese Gegenmaßnahmen sind technisch anspruchsvoll und/oder verursachen hohe Kosten.
Es ist seit langem bekannt, dass das Vorhandensein von Kohlenstoff in Siliciumwafern die Sauerstoffausfällung verbessert. Ahlgren et al., Europäische Anmeldung Nr. 84109528.4 lehren beispielsweise auf Seite 7, Zeilen 26 bis 33 des Originals, dass Silicium mit einer Kohlenstoffkonzentration von mehr als 4 ppma (2 × 10¹⁷ Atome/cm³) (Kalibrierung nach ASTM 123-76) nach einer Wärmebehandlung, die bei geringeren Kohlenstoffkonzentrationen Sauerstoffausfällung in zu vernachlässigendem Ausmaß induzieren würde, eine deutliche Sauerstoffausfällung in Silicium mit weniger als 28 ppma (1,4 × 10¹⁸ Atome/cm³) Sauerstoff (Kalibrierung nach ASTM 121-79) induzieren kann. Scheinbar bezieht sich diese Arbeit auf die Zugabe von Kohlenstoff durch die oben angeführten gewöhnlichen Mittel. In der Arbeit werden der Kohlen stoff, der als notwendiges "Übel" aufgrund der im Jahr 1984 verfügbaren Ausstattung inkorporiert wurde, und das Messen des Kohlenstoffgehalts im Verlauf der Länge des gezüchteten Kristalls zur Bestimmung des Teils, der vorteilhafterweise verwendet werden kann, akzeptiert. Diese Inkorporation von Kohlenstoff erfolgt unkontrolliert und hauptsächlich aufgrund der in der Ziehvorrichtung eingesetzten Graphitteile. In Kristallziehvorrichtungen nach dem derzeitigen Stand der Technik ist es möglich, die Kohlenstoffkonzentration trotz des Einsatzes von Graphitheiz- und -isolationsvorrichtungen unter 5 × 10¹⁵ Atomen/cm³ zu halten. Außerdem wird in der Europäischen Anmeldung das Vorhandensein eines Dotiermaterials des n-Typs oder des p-Typs nicht erwähnt, und sie ist auf leicht dotierte Siliciumkristalle für Substrate ausgerichtet.
Entwicklungen, die auf das Reduzieren von Verunreinigungen durch Kohlenstoff beim Kristallzuchten abzielen, wurden ursprünglich von in Experimenten gewonnenen Hinweisen angetrieben, dass Kohlenstoff einen negativen Einfluss auf die Vorrichtungen hat, wenn er in kritischen Vorrichtungsbereichen des Wafers in bestimmten Konzentrationen vorhanden ist. Bei Epi-Wafersubstraten ist es sehr unwahrscheinlich, dass Kohlenstoff in kritische (typischerweise in auf einem Substrat abgeschiedenen Epi-Schichten befindliche) Vorrichtungsbereiche eindringt, da Kohlenstoff nur langsam in Silicium diffundiert. Aktuelle Epi-Wafer-Beschreibungen verlangen typischerweise jedoch weiterhin Kohlenstoffkonzentrationen unter 10¹⁶ Atomen/cm³.
McHugo et al., Applied Physics Letter 66, Nr. 21, S. 2840–2842 (1995), beschreiben die Wirkung von Kohlenstoffdotierung auf P-dotiertes Silicium. Die P-Dotiermaterialkonzentration beträgt 1,1–1,2 × 10¹⁵ Atome/cm³. Die C-Dotiermittelkonzentrationen betragen 5,4 × 10¹⁷ und 1 × 10¹⁶ Atome/cm³.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren nach Anspruch 1 bereit.
Die Erfindung stellt weiters ein Kristallmaterial nach Anspruch 15 bereit.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren für das Züchten von Siliciumkristallen ausgerichtet, wobei vorbestimmte Kohlenstoffmengen auf kontrollierte Weise zugesetzt werden, um ein gewünschtes Ausmaß an Sauerstoffausfällung zu erzielen. Dieses Verfahren kann in n⁺-dotierten Silicium-Epi-Substraten bei Kohlenstoffkonzentrationen von deutlich weniger als 2 × 10¹⁷ Atomen/cm³ wirksam sein. Nur am Endstück des mit Kohlenstoff co-dotierten Kristalls ist eine schnell ansteigende Kohlenstoffkonzentration zu beobachten, da die Inkorporation von Kohlenstoff in den Kristall durch das Segregationsverhalten gesteuert wird.
Eine solche Kohlenstoffdotierung von CZ-Silicium bei einer sehr geringen Konzentration kann die Sauerstoffausfällung in stark n-dotierten Materialien stark steigern. Es besteht weiters ein Zusammenhang zwischen co-dotiertem Kohlenstoff, Sauerstoffkonzentration und Massenkristallfehlerdichte nach dem Tempern, wodurch ermöglicht wird, die Kohlenstoffmenge vorzubestimmen, die zugesetzt werden muss, um das für eine wirksame innere Getterung erforderliche Massenkristallfehlermaß zu erzielen. Die eingeführten Methoden ermöglichen die Entwicklung von einfachen und kostengünstigen Kristallzüchtverfahren, wodurch man verbessertes Siliciummaterial des n-Typs für Epitaxiewafersubstrate erhält.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zusätzliche Ziele und Eigenschaften der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Ansprüche in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher, wobei:
1 eine seitliche Querschnittsansicht einer Ziehvorrichtung unter Einsatz des Czochralski-Verfahrens ist, die für eine Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
2 ein Diagramm ist, das die axiale Verteilung der Sauerstoffkonzentration im Verlauf der Länge eines stark Arsen-dotierten und mit Kohlenstoff co-dotierten Kristalls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ein Diagramm ist, das 2 ähnlich ist, aber die axiale Verteilung der Kohlenstoffkonzentration im Verlauf der Länge eines stark Arsen-dotierten und mit Kohlenstoff co-dotierten Kristalls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ein Diagramm ist, das den Anteil des gezüchteten Kristalls, der für innere Getterung geeignet ist, als Funktion der zu der Schmelze zugesetzten Kohlenstoffmenge zeigt; und
5 ein Diagramm ist, das die für die innere Getterung erforderliche Sauerstoffkonzentration als Funktion der zu der Schmelze zugesetzten Kohlenstoffmenge zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt eine von verschiedenen Formen einer Ziehvorrichtung unter Einsatz des Czochralski-Verfahrens, die für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Ein Quarztiegel 11 ist in einer Ziehkammer 13 angeordnet. Der Quarztiegel 11 ist an einem drehbaren Bodenachse 15 angebracht. Eine Heizvorrichtung 17 ist um den Quarztiegel 11 angeordnet, um eine Schmelze M in dem Quarztiegel 11 zu erhitzen und deren Temperatur zu steuern. Die Schmelze besteht primär aus Silicium, umfasst aber auch Dotiermaterialien. Ein Wärmehaltungsrohr 19 ist zwischen der Heizvorrichtung 17 und der Ziehkammer 13 angeordnet. Ein ringförmiges Trägerelement 21 ist an der oberen Oberfläche des Wärmehaltungsrohrs 19 angebracht.
Um einen Silicium-Einkristall durch das CZ-Verfahren herzustellen, werden polykristallines Silicium und das gewünschte Dotiermaterial/die gewünschten Dotiermaterialien, Sb oder As, in den Quarztiegel 11 platziert. Ein Impfkristall wird dann an einer Ziehachse angebracht und durch eine Halterung 29 gehalten. Die Ziehkammer 13 wird zu einem Vakuum evakuiert, und die Heizvorrichtung 17 schmilzt das polykristalline Silicium und das Dotiermaterial/die Dotiermaterialien. Ein inertes Trägergas, wie z.B. Argon, wird durch einen Einlass 31 in die Ziehkammer 13 um den Quarztiegel 11 und aus dem Auslass 33 hinaus geleitet. Gleichzeitig wird der Impfkristall in die Schmelze in dem Quarztiegel 11 eingetaucht. Der Ziehachse zieht dann den Impf kristall mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit unter Rotation relativ zum Quarztiegel 11 heraus.
2 und 3 zeigen die Axialverteilungen der Sauerstoff- bzw. Kohlenstoffkonzentration in einem mit Arsen in der Größenordnung von 10¹⁹ Atomen/cm³ dotierten Siliciumkristall mit einem Durchmesser von 100 mm. Vor dem Züchten des Kristalls wurden zu Beginn 150 mg Kohlenstoff zu der geschmolzenen Siliciumcharge mit 30 kg zugesetzt. Die umgekehrten Konzentrationseigenschaften von Sauerstoff und Kohlenstoff sind anhand der beiden Diagramme ersichtlich. Mit Kohlenstoff co-dotierte n⁺-Kristalle liefern auch ohne Mittel zur Aufrechterhaltung einer hohen Sauerstoffinkorporation im Verlauf der Kristalllänge deutlich höhere Ausbeuten in Bezug auf Material mit potentiell hoher Fehlerdichte, das für die Herstellung von n⁺-Substraten zur letztendlichen Herstellung von leckbeständigen n/n⁺-Epitaxiewafern erforderlich ist.
4 zeigt den Anstieg der Kristallausbeute als Funktion des zu der Siliciumschmelze zugesetzten Kohlenstoffs. Aus 4 geht deutlich hervor, dass ein einfaches Verfahren zur Bestimmung der Kohlenstoffmenge eingeführt wird, die zu der anfänglich geschmolzenen Siliciumcharge zugesetzt werden muss, um ein gewünschtes Mindestmaß der Massenkristallfehlerdichte in einem definierten Abschnitt der Gesamtlänge des aus dieser Charge unter Einsatz eines herkömmlichen Züchtungsverfahrens und unter Anwendung eines definierten Wafer-Temper-Verfahrens aus dieser Charge gezüchteten Kristalls zu erzielen. In Labortests wurde beispielsweise festgestellt, dass Substratmaterial mit Arsenkonzentrationen in der Größenordnung von 10¹⁹ Atomen/cm³ die N_c-Grenze (für wirksame innere Getterung) bei einer Sauerstoffkonzentration von etwa 7,5 × 10¹⁷ Atomen/cm³ erreicht, wenn nur ein leichtes Dotieren mit Kohlenstoff mit 1,9 × 10¹⁶ Atomen/cm³ angewandt wird. Das stellt eine wesentliche Verbesserung in Bezug auf die erforderlichen 8,0 × 10¹⁷ Sauerstoffatome/cm³ dar, die bei der typischen Kohlenstoffkonzentration nach dem Stand der Technik von < 10¹⁶ Atomen/cm³ erforderlich ist. Sauerstoff kann weiter auf 6,25 × 10¹⁷ Atome/cm³ reduziert werden, wenn die Kohlenstoffkonzentration am Impfende des Kristalls auf 4,3 × 10¹⁶ Atome/cm³ gesteigert wird. In der Folge besteht bei mit Kohlenstoff dotierten Kristallen kein oder ein extrem reduzierter Bedarf an der Steige rung der L_c durch die Reduktion der axialen Sauerstoffschwankungen (Steigerung der Sauerstoffkonzentration in Richtung des Kristallendstücks).
Bei Betrachtung des Diagramms in 5 ist zu erkennen, dass ein einfaches Verfahren zur Einschätzung der Sauerstoffkonzentration eingeführt wird, die für einen Bereich von Kohlenstoff-Co-Dotierkonzentrationen erforderlich ist. Die Datenpunkte "a", "b" und "c" in 4 und die entsprechenden Datenpunkte "d", "e" und "f" in 5 stammen aus Tests, bei denen drei stark Arsen-dotierte Kristalle mit 100 mm Durchmesser verglichen wurden. Die Arsenkonzentration in diesen Kristallen sollte von 1,8 × 10¹⁹ Atomen/cm³ (Kristallkeim) auf 3,8 × 10¹⁹ Atome/cm³ (Kristallendstück) ansteigen. Die entsprechende Menge Arsendotiermaterial wurde zu 30-kg-Chargen Polysilicium nach dem Schmelzen der Siliciumcharge zugesetzt. Der erste Kristall wurde ohne absichtliches Zusetzen von Kohlenstoff gezüchtet (Datenpunkte "a" bzw. "d" in 4 bzw. 5). Der zweite Kristall wurde gezüchtet, nachdem nur 50 mg hochreiner Kohlenstoff zu der Schmelze zugesetzt worden waren (Datenpunkte "b" bzw. "e" in 4 bzw. 5), und für den dritten Kristall wurden 150 mg hochreiner Kohlenstoff zugesetzt (Datenpunkte "c" bzw. "f" in 4 bzw. 5). Es wurden keine zusätzlichen Gegenmaßnahmen zur Homogenisierung des axialen Sauerstoffprofils eingesetzt. Das Ergebnis: Die drei Kristalle mit verschiedenen Kohlenstoffkonzentrationen weisen ein vergleichbares axiales Sauerstoffprofil auf: Die Sauerstoffkonzentration fällt von 8,3 × 10¹⁷ Atomen/cm³ am Kristallkeim auf 4,0 × 10¹⁷ Atome/cm³ am Kristallendstück.
Zusammenfassend können kritische Massenkristallfehlerdichtewerte, die für eine wirksame innere Getterung in Substraten für Epitaxiewafer erforderlich sind, in den jeweiligen Kristallmaterialien im Vergleich mit Materialien ohne Kohlenstoff-Dotierung bei deutlich niedrigeren Sauerstoffkonzentrationen erzielt werden. Bei Ausfällungstests von Wafern aus diesen Kristallen (Bewertung von N_c als Funktion der Kristallanordnung) wurde festgestellt, dass die Co-Dotierung mit Kohlenstoff die kritische Kristalllänge mit den für eine wirksame innere Getterung erforderlichen Sauerstoffausfällungseigenschaften deutlich steigert (N_c > 10⁹ Atome/cm³). Es liegt ein fast linearer Anstieg des Abschnitts mit hoher Ausfällung dieser mit Kohlenstoff co- dotierten Kristalle vor (4). Mehr als 50 % der Gesamtlänge eines Kristalls übersteigen beispielsweise L_c, wenn 150 mg Kohlenstoff zu einer anfänglichen 30-kg-Siliciumcharge zugesetzt werden. Die für eine wirksame innere Getterung erforderliche Sauerstoffkonzentration steht mit dem zugesetzten Kohlenstoff in einem gut definierten Zusammenhang (5). Das bedeutet, dass das Co-Dotieren mit Kohlenstoff zur Sauerstoffausfällungssteuerung in n⁺-Material, das für Epi-Wafersubstrate verwendet wird, anstelle technisch anspruchsvoller und/oder teurer Maßnahmen zur Steigerung und axialen Homogenisierung der Sauerstoffkonzentration in solchen Kristallen eingesetzt werden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung von n⁺-Siliciummaterial, umfassend folgende Schritte: – Auftragen eines Dotiermaterials aus Antimon oder Arsen auf eine Siliciumschmelze in einer Menge, die ausreicht, um eine n⁺-Dotierungskonzentration zu erzielen; – Auftragen eines Co-Dotierungsmaterials aus Kohlenstoff auf die Siliciumschmelze in einer Menge, die wirksam ist, um die Sauerstoffausfällung im Siliciummaterial in Gegenwart der n⁺-Dotierungskonzentration zu fördern; und – Auftragen eines Impfkristalls auf die Schmelze und Züchten eines Kristalls daraus durch Ziehen des Impfkristalls durch das Czochralski-Verfahren.
Verfahren zur Herstellung von n⁺-Siliciummaterial wie in Anspruch 1 definiert, wobei das n⁺-Dotiermaterial aus Arsen in einer Konzentration von zumindest 10¹⁹ Atomen/cm³ vorhanden ist.
Verfahren zur Herstellung von n⁺-Siliciummaterial wie in Anspruch 1 definiert, wobei das n⁺-Dotiermaterial aus Antimon in einer Konzentration von zumindest 10¹⁸ Atomen/cm³ vorhanden ist.
Verfahren zur Herstellung von n⁺-Siliciummaterial wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 definiert, weiters umfassend die Anwendung eines definierten Wafer-Annealing-Verfahrens auf zumindest Teile des gezüchteten Kristalls.
Verfahren zur Herstellung von n⁺-Siliciummaterial wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 definiert, wobei vorbestimmte Mengen Kohlenstoff zu der Siliciumschmelze kontrolliert zugesetzt werden, um ein vorbestimmtes Maß an Sauerstoffausfällung vor dem Züchten des Kristalls aus der Schmelze zu erzeugen.
Verfahren zur Herstellung von n⁺-Siliciummaterial wie in einem der Ansprüche 1 bis 5 definiert, wobei das Co-Dotiermaterial aus Kohlenstoff in einer Konzentration von zumindest 10¹⁶ Atomen/cm³ vorhanden ist.
Verfahren zur Herstellung von n⁺-Siliciummaterial wie in Anspruch 6 definiert, wobei das Co-Dotiermaterial aus Kohlenstoff in einer Konzentration zwischen 1,9 × 10¹⁶ Atomen/cm³ und 2 × 10¹⁷ Atomen/cm³ vorhanden ist.
Verfahren zur Herstellung von n⁺-Siliciummaterial wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 definiert, weiters umfassend das Inkorporieren von Sauerstoff in die wachsenden Kristalle durch die Lösung von Quarzglas- oder Quarzbehältnissen, die die Schmelze beinhalten, wobei das Auftragen eines Co-Dotiermaterials aus Kohlenstoff auf die Siliciumschmelze die Konzentration des Sauerstoffs unter einen bestimmten Sauerstoffkonzentrationsspiegel senkt, der für ein vorbestimmtes Maß an Sauerstoffausfällung während des folgenden thermischen Verarbeitungsverfahrens bei einer Kristalllänge erforderlich ist, während der Impfkristall aus der Schmelze gezogen wird.
Verfahren zur Herstellung von n⁺-Siliciummaterial wie in Anspruch 8 definiert, wobei die vorbestimmten Mengen des Co-Dotiermaterials Kohlenstoff kontrolliert zugesetzt werden, um vorbestimmte Sauerstoffausfällungsausmaße zu erzeugen, bevor der Kristall aus der Schmelze gezüchtet wird, unabhängig von der Sauerstoffkonzentration in den verschiedenen Teilen des wachsenden Kristalls.
Verfahren zur Herstellung von n⁺-Siliciummaterial wie in Anspruch 8 definiert, wobei die Sauerstoffausfällung bei einer Sauerstoffkonzentration von nur 6,25 × 10¹⁷ Atomen/cm³ aufrechterhalten wird.
Verfahren zur Herstellung von n⁺-Siliciummaterial wie in einem der Ansprüche 1 bis 10 definiert, wobei das Co-Dotiermaterial aus Kohlenstoff in einer Konzentration von zumindest 1,9 × 10¹⁶ Atomen/cm³ vorhanden ist.
Verfahren zur Herstellung von n⁺-Siliciummaterial wie in einem der Ansprüche 1, 3 oder 5 definiert, wobei das Co-Dotiermaterial aus Kohlenstoff in einer Konzentration aufgetragen wird, die ausreicht, um Massenkristallfehler in Zusammenhang mit Sauerstoffausfällung in dem Material von zumindest 10⁹/cm³ zu erzeugen.
Verfahren zur Herstellung von n⁺-Siliciummaterial wie in Anspruch 1 definiert, weiters umfassend das Schneiden des Kristalls in Wafer und die Herstellung von Substratwafer daraus.
Verfahren zur Herstellung von n⁺-Siliciummaterial wie in Anspruch 13 definiert, weiters umfassend die Bildung einer Epitaxieschicht auf einer Hauptoberfläche der Substratwafer, wodurch eine aktive Bauelementschicht für die Ausbildung einer aktiven Bauelementschicht getrennt von den Kristallfehlern in dem Substratwafer bereitgestellt wird.
Verbessertes n⁺-Siliciumkristallmaterial für Epitaxiesubstrate, umfassend ein Dotiermaterial aus n⁺-Material in einer Konzentration von zumindest 10¹⁸ Atomen/cm³ und ein Co-Dotiermaterial aus Kohlenstoff in einer Konzentration von zumindest 10¹⁶ Atomen/cm³, wobei das Dotiermaterial Antimon oder Arsen ist.
Verbessertes n⁺-Siliciumkristallmaterial für Epitaxiesubstrate wie in Anspruch 15 definiert, wobei das Dotiermittel des n⁺-Materials Arsen in einer Konzentration von zumindest 10¹⁹ Atomen/cm³ ist.
Verbessertes n⁺-Siliciumkristallmaterial für Epitaxiesubstrate wie in Anspruch 15 definiert, wobei das Dotiermittel des n⁺-Materials Antimon in einer Konzentration von zumindest 10¹⁸ Atomen/cm³ ist.
Verbessertes n⁺-Siliciumkristallmaterial für Epitaxiesubstrate wie in Anspruch 15 definiert, umfassend: eine Epitaxieschicht auf einer Hauptoberfläche des Substratwafers, wodurch eine aktive Bauelementschicht für die Ausbildung einer aktiven Bauelementschicht getrennt von Kristallfehlern in dem Substratwafer bereitgestellt wird.
Verbessertes n⁺-Siliciumkristallmaterial für Epitaxiesubstrate wie in Anspruch 15 definiert, weiters umfassend eine Sauerstoffkonzentration von weniger als 8,3 × 10¹⁷ Atomen/cm³.
Verbessertes n⁺-Siliciumkristallmaterial für Epitaxiesubstrate wie in Anspruch 15 definiert, weiters umfassend eine Sauerstoffkonzentration zwischen 8,3 × 10¹⁷ Atomen/cm³ und 4,0 × 10¹⁷ Atomen/cm³.