ITMI20011120A1

ITMI20011120A1 - SILICON WAFERS HAVING CONTROLLED DISTRIBUTION OF DEFECTS, METHODS OF PREPARING THEMSELVES, AND CZOCHRALSKI EXTRACTORS FOR THE FACTORY

Info

Publication number: ITMI20011120A1
Application number: IT2001MI001120A
Authority: IT
Inventors: Jea-Gun Park
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2002-11-25
Also published as: ITMI20011120A0; CN1345986A; CN1289720C; CN1782140A; SG108822A1; SG135030A1; CN100430531C; MY131022A

Description

"WAFER DI SILICIO AVENTI DISTRIBUlIONE CONTROLLATA DI "SILICON WAFERS HAVING CONTROLLED DISTRIBUTION OF

DIFETTI, METODI DI PREPARAZIONE DEGLI STESSI, ED DEFECTS, METHODS OF PREPARING THEM, ED

ESTRATTORI CZOCHRALSKI PER LA FABBRICAZIONE DI LINGOTTI DI SILICIO MONOCRISTALLINO” CZOCHRALSKI EXTRACTORS FOR MANUFACTURING MONOCRYSTALLINE SILICON INGOTS "

Campo dell’invenzione Field of the invention

Questa invenzione si riferisce a metodi e dispositivi per la fabbricazione This invention relates to manufacturing methods and devices

di dispositivi microelettronici, e più particolarmente a metodi per la of microelectronic devices, and more particularly to methods for the

fabbricazione di lingotti di silicio e a lingotti di silicio e wafer fabbricati da manufacture of silicon ingots and silicon ingots and wafers manufactured by

essi. they.

Sfondo dell invenzione Background of the invention

Silicio monocristallino, che è il materiale di partenza nella fabbricazione Monocrystalline silicon, which is the starting material in manufacturing

di dispositivi a semiconduttori, viene fatto crescere in un lingotto cilindrico of semiconductor devices, is grown into a cylindrical ingot

mediante una tecnica di crescita di cristalli, che viene chiamata tecnica by a technique of growing crystals, which is called a technique

Czochralski (CZ). Il lingotto di silicio monocristallino viene lavorato in wafer Czochralski (CZ). The monocrystalline silicon ingot is processed into wafers

attraverso una serie di processi di waferizzazione, quali taglio a fette, attacco through a series of waferization processes, such as slicing, etching

chimico, pulitura, lucidatura e simili. Secondo la tecnica CZ, un seme di chemical, cleaning, polishing and the like. According to the CZ technique, a seed of

cristallo di silicio monocristallino viene immerso in silicio allo stato fuso e monocrystalline silicon crystal is dipped in molten silicon e

tirato verso l’alto, e il silicio fuso viene quindi fatto crescere in un lingotto pulled upwards, and the molten silicon is then grown into an ingot

monocristallino mediante estrazione lenta. Il silicio fuso è contenuto in un monocrystalline by slow extraction. The molten silicon is contained in a

\ crogiolo di quarzo, e è contaminato con una varietà di impurezze, una delle \ quartz crucible, and is contaminated with a variety of impurities, one of the

quali è l'ossigeno. Alla temperatura di fusione del silicio, l’ossigeno permea which is oxygen. At the melting temperature of silicon, oxygen permeates

nel reticolo cristallino fino a raggiungere una predeterminata concentrazione che generalmente è determinata dalla solubilità dell’ossigeno nel silicio alla temperatura di fusione del silicio e dal coefficiente di segregazione effettiva dell’ossigeno nel silicio solidificato. La concentrazione di ossigeno, che permea nel lingotto di silicio durante la crescita del cristallo, è maggiore della solubilità dell’ossigeno nel silicio solidificato alle temperature tipiche usate nella fabbricazione di dispositivi a semiconduttori. Mentre il cristallo cresce dal silicio fuso e si raffredda, la solubilità dell’ossigeno in esso diminuisce rapidamente, per cui l’ossigeno viene saturato nel lingotto raffreddato. Questo lingotto viene tagliato in wafer. L’ossigeno interstiziale rimanente in ciascun wafer viene accresciuto fino a precipitati di ossigeno durante il processo termico successivo. La presenza di precipitati di ossigeno nella regione attiva del dispositivo fa degradare l’integrità dell’ossido di porta e parzialmente provoca una corrente di dispersione nel substrato. Tuttavia, se essi sono presenti all’esterno della regione attiva del dispositivo (interna), essi possono assorbire impurità metalliche provenienti dal processo di produzione del dispositivo: chiamati assorbitori. in the crystal lattice until it reaches a predetermined concentration which is generally determined by the solubility of oxygen in the silicon at the melting temperature of the silicon and by the effective segregation coefficient of oxygen in the solidified silicon. The concentration of oxygen, which permeates in the silicon ingot during the growth of the crystal, is greater than the solubility of oxygen in the solidified silicon at the typical temperatures used in the manufacture of semiconductor devices. As the crystal grows from the molten silicon and cools, the solubility of oxygen in it decreases rapidly, so oxygen is saturated in the cooled ingot. This ingot is cut into wafers. The remaining interstitial oxygen in each wafer is increased to precipitate oxygen during the subsequent thermal process. The presence of oxygen precipitates in the active region of the device degrades the integrity of the gate oxide and partially causes a leakage current in the substrate. However, if they are present outside the active region of the device (internal), they can absorb metal impurities from the production process of the device: called absorbers.

La Figura 1 è una vista in sezione di un transistore a Metallo Ossido Semiconduttore (MOS) convenzionale. Con riferimento alla Figura 1, quando i precipitati di ossigeno alla superficie del wafer esistono in una regione canale, che è disposta in una regione attiva del dispositivo a semiconduttori tra una regione sorgente 12 e una regione pozzo 14 che sono formate vicino alla superficie di un substrato di silicio 10, uno strato di isolamento di porta 16, per isolare elettricamente un elettrodo porta 18 e il substrato di silicio 10, può rompersi. In aggiunta, le caratteristiche di ripristino di un dispositivo di memoria che usa il MOSFET possono degradarsi. Figure 1 is a sectional view of a conventional Metal Oxide Semiconductor (MOS) transistor. Referring to Figure 1, when the oxygen precipitates at the wafer surface exist in a channel region, which is arranged in an active region of the semiconductor device between a source region 12 and a drain region 14 which are formed near the surface of a silicon substrate 10, a gate insulation layer 16, for electrically insulating a gate electrode 18 and the silicon substrate 10, can break. In addition, the recovery characteristics of a memory device using the MOSFET can degrade.

Ancora, i precipitati di ossigeno formati nella regione di massa IOa del wafer, che sono prodotti dal successivo trattamento termico, possono agire come una sorgente di perdita e possono agire come punti di assorbimento (gettering) intrinseco, che sono in grado di intrappolare sfavorevoli contaminanti metallici durante la successiva fabbricazione dei dispositivi a semiconduttori. Così, se la concentrazione di ossigeno nel lingotto è alta, la concentrazione di precipitati di ossigeno che agiscono come punti di assorbimento intrinseco può aumentare, così che aumenta la capacità di assorbimento. Tuttavia, se la concentrazione di ossigeno non è sufficiente, i precipitati di ossigeno non possono essere prodotti nella regione di massa, così che la capacità di assorbimento può essere ridotta o può addirittura non essere presente. Così, può essere desiderabile controllare correttamente la quantità di precipitati di ossigeno distribuiti nella regione di massa del wafer. Furthermore, the oxygen precipitates formed in the mass region 10a of the wafer, which are produced by the subsequent heat treatment, can act as a source of leakage and can act as intrinsic gettering points, which are capable of trapping unfavorable contaminants. metals during the subsequent manufacture of semiconductor devices. Thus, if the oxygen concentration in the ingot is high, the concentration of oxygen precipitates acting as intrinsic absorption points can increase, thus increasing the absorption capacity. However, if the oxygen concentration is not sufficient, the oxygen precipitates cannot be produced in the mass region, so that the absorption capacity may be reduced or may not even be present. Thus, it may be desirable to properly control the amount of oxygen precipitates distributed in the mass region of the wafer.

In un wafer che è ottenuto mediante un processo convenzionale di crescita di cristallo e waferizzazione, i precipitati di ossigeno si distribuiscono attraverso il wafer, dalla superficie superiore (lato frontale) alla superficie inferiore (lato inferiore). In generale, dovrebbe essere prevista una Zona Denudata (DZ) 10b dalla superficie superiore, fino ad una predeterminata profondità, che è priva di difetti D (agglomerati di vacanze), dislocazioni, difetti di accatastamento e precipitati di ossigeno. Tuttavia, i wafer fabbricati mediante metodi convenzionali possono produrre precipitati di ossigeno vicino alla superficie del wafer, che possono agire come una sorgente di corrente di perdita. In a wafer that is made by a conventional crystal growth and waferization process, the oxygen precipitates are distributed across the wafer, from the top surface (front side) to the bottom surface (bottom side). In general, a Denudate Zone (DZ) 10b should be provided from the upper surface, down to a predetermined depth, which is free of D defects (holiday clusters), dislocations, stacking defects and oxygen precipitates. However, wafers manufactured by conventional methods can produce oxygen precipitates near the surface of the wafer, which can act as a source of leakage current.

Così, al fine di formare punti di assorbimento intrinseco nella regione di massa del wafer con una sufficiente DZ vicino alla superficie del wafer, un wafer contenente un’alta concentrazione di ossigeno, per esempio, ad una concentrazione iniziale di ossigeno di 13 parti per milione atomi (ppma) o più, può essere trattato termicamente per un lungo periodo di tempo alternando la temperatura tra livelli alti e bassi, così che precipitati di ossigeno possano essere generati nella regione di massa del wafer, ma è difficile ottenere sufficiente DZ poiché la DZ dipende fortemente dalla diffusione esterna dell’ossigeno interstiziale. In un wafer semiconduttore trattato termicamente mediante questa tecnica convenzionale, il profilo di concentrazione del precipitato di ossigeno attraverso il wafer, dalla superficie superiore alla superficie inferiore del wafer, può essere come illustrato in Figura 2. Thus, in order to form intrinsic absorption points in the wafer mass region with sufficient DZ close to the wafer surface, a wafer containing a high concentration of oxygen, for example, at an initial oxygen concentration of 13 parts per million atoms (ppma) or more, it can be heat treated for a long period of time by alternating the temperature between high and low levels, so that oxygen precipitates can be generated in the mass region of the wafer, but it is difficult to obtain sufficient DZ since the DZ it strongly depends on the external diffusion of interstitial oxygen. In a semiconductor wafer heat treated by this conventional technique, the concentration profile of the oxygen precipitate across the wafer, from the top surface to the bottom surface of the wafer, can be as shown in Figure 2.

In particolare, le tecniche convenzionali in cui il processo termico aggiuntivo ad alta temperatura viene effettuato per un lungo periodo di tempo, possono degradare le caratteristiche del dispositivo. Per esempio, nel wafer possono verificarsi scorrimenti o svirgolamenti. Inoltre, il costo di fabbricazione può aumentare. Ancora, in tal caso, contaminanti metallici, e particolarmente ferro (Fe), che sono intrappolati dai precipitati di ossigeno nella regione di massa, possono essere rilasciati nella DZ a opera del successivo processo, cosicché i In particular, conventional techniques in which the additional high temperature thermal process is carried out over a long period of time can degrade the characteristics of the device. For example, slippages or wrinkles can occur in the wafer. Furthermore, the manufacturing cost can increase. Again, in this case, metal contaminants, and particularly iron (Fe), which are trapped by the oxygen precipitates in the mass region, can be released into the DZ by the subsequent process, so that the

contaminanti liberati possano agire come una sorgente di perdita. released contaminants can act as a source of leakage.

La Figura 3 è un diagramma illustrante un profilo di concentrazione di Figure 3 is a diagram illustrating a concentration profile of

precipitati di ossigeno ridisegnato di un wafer fabbricato mediante un altro redrawn oxygen precipitates of one wafer fabricated by another

metodo convenzionale, che è descritto in Figura 1A del brevetto US n. conventional method, which is described in Figure 1A of US patent no.

5,401,669. In particolare, la Figura 3 è il profilo di concentrazione del 5,401,669. In particular, Figure 3 is the concentration profile of

precipitato di ossigeno di un wafer rispetto alla profondità del wafer, risultante oxygen precipitate of a wafer relative to the depth of the wafer, resulting

da un processo di ricottura termica rapida su un wafer effettuato in atmosfera by a rapid thermal annealing process on a wafer carried out in the atmosphere

di azoto, e assoggettando il wafer a successivo trattamento termico. Tuttavia, of nitrogen, and subjecting the wafer to subsequent heat treatment. However,

come si può vedere dalla Figura 3, né la DZ vicino alla superficie del wafer, né as can be seen from Figure 3, neither the DZ near the wafer surface, nor

sufficienti precipitati di ossigeno nella regione di massa possono essere sufficient precipitates of oxygen in the mass region can be

ottenuti mediante questo metodo convenzionale. obtained by this conventional method.

Sommario dell invenzione Summary of the invention

Realizzazioni della presente invenzione forniscono un wafer di silicio Embodiments of the present invention provide a silicon wafer

avente una distribuzione verticale controllata di ossigeno che possono agire having a controlled vertical distribution of oxygen which can act

come punti di assorbimento intrinseco. In particolare, il profilo di as intrinsic absorption points. In particular, the profile of

concentrazione dei precipitati di ossigeno dalla superficie superiore, in cui può concentration of oxygen precipitates from the upper surface, where it can

essere formata una regione attiva di un dispositivo a semiconduttori, alla an active region of a semiconductor device be formed, at

superficie inferiore del wafer di silicio, comprende un primo e un secondo lower surface of the silicon wafer, comprises a first and a second

picco ad una prima e seconda predeterminata profondità dalle superfici peak at a first and second predetermined depth from the surfaces

superiore ed inferiore del wafer, rispettivamente. Ancora, una Zona Denudata top and bottom of the wafer, respectively. Again, a Denuded Area

(DZ) è compresa tra la superficie superiore del wafer e il primo picco e tra la (DZ) is between the upper surface of the wafer and the first peak and between the

superficie inferiore del wafer e il secondo picco. Il profilo di concentrazione bottom surface of the wafer and the second peak. The concentration profile

\ dei precipitati di ossigeno ha anche una regione concava tra il primo e il \ of the oxygen precipitates also has a concave region between the first and the

secondo picco, che può corrispondere ad una regione di massa del wafer. second peak, which may correspond to a mass region of the wafer.

In realizzazioni dell’invenzione, il profilo di concentrazione dei precipitati di ossigeno è simmetrico rispetto ad una superficie centrale del wafer di silicio che è disposta centralmente tra le superfici superiore ed inferiore. Così, per esempio, la prima e la seconda profondità predeterminate sono uguali. Tuttavia, in altre realizzazioni, il profilo non necessita di essere simmetrico così che, per esempio, possono essere previste differenti profondità per il primo e il secondo picco. Ancora, in alcune realizzazioni dell’ invenzione, la profondità delle zone denudate è nell’intervallo da circa 10 pm a circa 40 pm a partire da ciascuna superficie del wafer di silicio, così che la regione attiva del dispositivo a semiconduttori è formata ad una sufficiente profondità. In altre realizzazioni, difetti cristallini relativi all’ossigeno non esistono nelle DZ, mentre difetti D nella forma di vuoti, aventi una predeterminata dimensione, nonché i precipitati di ossigeno, possono essere altresì presenti nelle regioni di massa del wafer ad una predeterminata concentrazione. In embodiments of the invention, the concentration profile of the oxygen precipitates is symmetrical with respect to a central surface of the silicon wafer which is centrally arranged between the upper and lower surfaces. Thus, for example, the first and second predetermined depths are the same. However, in other embodiments, the profile does not need to be symmetrical so that, for example, different depths can be provided for the first and second peak. Again, in some embodiments of the invention, the depth of the denuded zones is in the range of about 10 µm to about 40 µm from each surface of the silicon wafer, so that the active region of the semiconductor device is formed at a sufficient depth. In other embodiments, crystalline defects related to oxygen do not exist in the DZ, while defects D in the form of voids, having a predetermined size, as well as oxygen precipitates, can also be present in the mass regions of the wafer at a predetermined concentration.

In altre realizzazioni dell’invenzione, le concentrazioni di precipitati di ossigeno in corrispondenza del primo e secondo picco sono almeno circa 1x1 0<9 >cm<‘3>, e la concentrazione di precipitati di ossigeno nelle regioni di massa tra il primo e il secondo picco è almeno lxl 0<"8 >cm<‘3>. In other embodiments of the invention, the concentrations of oxygen precipitates at the first and second peaks are at least about 1x1 0 <9> cm <'3>, and the concentration of oxygen precipitates in the mass regions between the first and second peak is at least lxl 0 <"8> cm <'3>.

Wafer di silicio secondo altre realizzazioni della presente invenzione comprendono una distribuzione controllata di centri di nucleazione di precipitati di ossigeno, per esempio vacanze, che possono produrre profili di concentrazione di precipitati di ossigeno descritti sopra attraverso successivo trattamento termico. Il profilo di concentrazione di vacanze comprende un primo e un secondo picco in corrispondenza della prima e seconda predeterminata profondità dalle superfici superiore ed inferiore del wafer, rispettivamente. Ancora, la concentrazione di vacanze rimane ad una predeterminata concentrazione, che è inferiore ad una concentrazione critica, per realizzare la regione DZ tra la superficie superiore del wafer e il primo picco e tra la superficie inferiore del wafer e il secondo picco. Infine, il profilo di concentrazione di vacanze ha una regione concava tra il primo e il secondo picco. Possono essere previsti profili simmetrici o asimmetrici. Silicon wafers according to other embodiments of the present invention include a controlled distribution of nucleation centers of oxygen precipitates, for example vacancies, which can produce concentration profiles of oxygen precipitates described above through subsequent heat treatment. The vacancy concentration profile comprises first and second peaks at the first and second predetermined depths from the upper and lower surfaces of the wafer, respectively. Furthermore, the vacancy concentration remains at a predetermined concentration, which is below a critical concentration, to achieve the DZ region between the upper surface of the wafer and the first peak and between the lower surface of the wafer and the second peak. Finally, the vacation concentration profile has a concave region between the first and second peaks. Symmetrical or asymmetrical profiles can be provided.

Secondo realizzazioni di metodo della presente invenzione, Ricottura Termica Rapida (RTA) viene effettuata su un wafer di silicio in un’atmosfera di una miscela di gas comprendente un gas che ha un effetto di iniezione di vacanze e un gas che ha un effetto di iniezione di silicio interstiziale sulle superfici superiore ed inferiore del wafer di silicio, per generare centri di nucleazione, che agiscono come punti di crescita di precipitati di ossigeno durante il successivo trattamento termico, tale che il profilo di concentrazione dei centri di nucleazione dalla superficie superiore alla superfìcie inferiore del wafer comprende un primo e un secondo picco in corrispondenza della prima e seconda predeterminata profondità dalle superfici superiore ed inferiore del wafer, rispettivamente. Ancora, la concentrazione dei centri di nucleazione rimane ad una predeterminata concentrazione, che è inferiore ad una concentrazione critica, per realizzare la regione DZ tra la superficie superiore del wafer e il primo picco e tra la superficie inferiore del wafer e il secondo picco. Infine, il profilo dei centri di nucleazione ha una regione concava tra il primo e il secondo picco, che corrisponde ad una regione di massa del wafer. Possono essere previsti profili simmetrici o asimmetrici. According to method embodiments of the present invention, Rapid Thermal Annealing (RTA) is carried out on a silicon wafer in an atmosphere of a gas mixture comprising a gas which has a holiday injection effect and a gas which has an injection effect. of interstitial silicon on the upper and lower surfaces of the silicon wafer, to generate nucleation centers, which act as growth points for oxygen precipitates during subsequent heat treatment, such that the concentration profile of the nucleation centers from the upper surface to the surface wafer bottom includes first and second peaks at the first and second predetermined depths from the top and bottom surfaces of the wafer, respectively. Furthermore, the concentration of the nucleation centers remains at a predetermined concentration, which is below a critical concentration, to form the DZ region between the upper surface of the wafer and the first peak and between the lower surface of the wafer and the second peak. Finally, the nucleation center profile has a concave region between the first and second peaks, which corresponds to a mass region of the wafer. Symmetrical or asymmetrical profiles can be provided.

Secondo altre realizzazioni di metodo, viene effettuato un trattamento termico dopo l’RTA per produrre un profilo di concentrazione di precipitati di ossigeno dalla superficie superiore alla superficie inferiore del wafer, che comprende un primo e un secondo picco in corrispondenza di una prima e According to other method embodiments, a heat treatment is carried out after the RTA to produce a concentration profile of oxygen precipitates from the upper surface to the lower surface of the wafer, which includes a first and a second peak at a first and

seconda predeterminata profondità dalla superfici superiore e inferiore del second predetermined depth from the upper and lower surfaces of the

wafer, rispettivamente, una DZ tra la superficie superióre del wafer e il primo wafer, respectively, a DZ between the upper surface of the wafer and the former

picco e tra la superficie inferiore del wafer e il secondo picco, in una regione peak and between the bottom surface of the wafer and the second peak, in one region

concava tra il primo e il secondo picco. Possono essere previsti profili simmetrici o asimmetrici. concave between the first and second peak. Symmetrical or asymmetrical profiles can be provided.

In altre realizzazioni dell’invenzione, la miscela di gas comprende gas In other embodiments of the invention, the gas mixture includes gas

azoto (N2) e gas argon (Ar), o gas azoto (N2) e idrogeno (H2). Ancora, nelle realizzazioni dell’ invenzione, le concentrazioni di precipitati di ossigeno nel nitrogen (N2) and argon gas (Ar), or nitrogen gas (N2) and hydrogen (H2). Furthermore, in the embodiments of the invention, the concentrations of oxygen precipitates in the

primo e secondo picco e nella regione di massa, e/o le profondità delle zone denudate possono essere controllate regolando almeno uno tra il rapporto di miscelazione, la velocità di flusso della miscela di gas, la velocità di salita a first and second peaks and in the mass region, and / or the depths of the denuded zones can be controlled by adjusting at least one of the mixing ratio, the flow rate of the gas mixture, the rate of rise to

rampa, la temperatura di ricottura, il tempo di ricottura e la velocità di discesa ramp, annealing temperature, annealing time and descent rate

a rampa del processo RTA. ramp of the RTA process.

In realizzazioni dell’invenzione, un wafer di silicio che è sottoposto ad In embodiments of the invention, a silicon wafer which is subjected to

un processo RTA secondo realizzazioni della presente invenzione può essere fabbricato da un lingotto che viene tirato da silicio fuso in un forno a zona an RTA process according to embodiments of the present invention can be fabricated from an ingot that is pulled from molten silicon in a zone furnace

calda secondo un profilo di velocità di tiro del lingotto dove la velocità di tiro hot according to an ingot shooting speed profile where the shooting speed

del lingotto è abbastanza alta da prevenire la formazione di agglomerati interstiziali, ma abbastanza bassa da limitare la formazione di agglomerati di vacanze in una regione ricca di vacanze intorno all’asse centrale del lingotto. of the ingot is high enough to prevent the formation of interstitial agglomerations, but low enough to limit the formation of holiday clusters in a region rich in holidays around the central axis of the ingot.

\ In altre realizzazioni dell’invenzione, un wafer di silicio che è sottoposto ad un processo RTA secondo realizzazioni della presente invenzione può essere fabbricato da un lingotto che viene tirato da silicio fuso in un forno a zona calda secondo un profilo di velocità di tiro del lingotto dove la velocità di tiro del lingotto è abbastanza alta da prevenire la formazione di agglomerati interstiziali, ma abbastanza bassa da prevenire la formazione di agglomerati interstiziali e da prevenire la formazione di agglomerati di vacanze. In other embodiments of the invention, a silicon wafer that is subjected to an RTA process in accordance with embodiments of the present invention can be fabricated from an ingot that is pulled from molten silicon in a hot zone furnace according to a pull rate profile of the ingot where the shooting speed of the ingot is high enough to prevent the formation of interstitial agglomerates, but low enough to prevent the formation of interstitial agglomerates and to prevent the formation of holiday agglomerates.

In ancora altre realizzazioni dell’invenzione, un wafer di silicio che è sottoposto ad un processo RTA secondo realizzazioni della presente invenzione può essere fabbricato da un lingotto che viene tirato da un silicio fuso in un forno a zona calda secondo un profilo di velocità di tiro del lingotto, dove la velocità di tiro del lingotto è abbastanza alta da formare agglomerati di vacanze attraverso il diametro del lingotto senza formare agglomerati interstiziali. In still other embodiments of the invention, a silicon wafer that is subjected to an RTA process in accordance with embodiments of the present invention can be fabricated from an ingot that is pulled from a molten silicon in a hot zone furnace according to a pull rate profile of the ingot, where the pulling speed of the ingot is high enough to form holiday agglomerates across the diameter of the ingot without forming interstitial agglomerates.

Secondo altre realizzazioni dell’invenzione, un estrattore Czochralski per far crescere un lingotto di silicio monocristallino comprende una camera di contenimento, un crogiolo nella camera di contenimento che contiene silicio fuso, un porta-seme nella camera di contenimento vicina al crogiolo per supportare il seme di cristallo, e un elemento riscaldante nella camera di contenimento circondante il crogiolo. Nella camera di contenimento è anche previsto un corpo di schermo termico a forma di anello comprendente pareti del corpo di schermo termico interna ed esterna che sono separate tra loro, e una parete superiore e una parete inferiore del corpo di schermo termico che collegano le dette pareti interna ed esterna, la parete superiore del corpo di schermo termico essendo inclinata verso l’alto a partire dalla parete interna verso la parete esterna del corpo di schermo termico, e la parete inferiore del corpo di schermo termico essendo inclinata verso il basso a partire dalla parete According to other embodiments of the invention, a Czochralski extractor for growing a monocrystalline silicon ingot comprises a containment chamber, a crucible in the containment chamber which contains molten silicon, a seed holder in the containment chamber near the crucible to support the seed crystal, and a heating element in the containment chamber surrounding the crucible. Also provided in the containment chamber is a ring-shaped heat shield body comprising walls of the inner and outer heat shield body which are separated from each other, and an upper wall and a lower wall of the heat shield body which connect said walls. internal and external, the upper wall of the heat shield body being inclined upwardly from the inner wall towards the external wall of the heat shield body, and the lower wall of the heat shield body being inclined downwardly from the wall

interna verso la parete esterna del corpo di schermo termico. Un elemento di internal to the external wall of the heat shield body. An element of

supporto supporta il corpo di schermo termico airintemo del crogiolo. support supports the heat shield body inside the crucible.

Estrattori Czochralski secondo realizzazioni dell’invenzione tirano Czochralski extractors according to realizations of the invention pull

anche il porta-semi dal crogiolo per far crescere il silicio fuso nel lingotto di also the seed holder from the crucible to grow the molten silicon into the ingot of

silìcio monocristallino cilindrico, che cresce lungo ed intorno al suo asse cylindrical monocrystalline silice, which grows along and around its axis

centrale in una forma cilindrica e forma un’interfaccia lingotto-silicio fuso con central in a cylindrical shape and forms an ingot-silicon interface fused with

il silicio fuso. Almeno una tra le lunghezze delle pareti interna ed esterna del molten silicon. At least one of the lengths of the inner and outer walls of the

corpo di schermo termico, gli angoli di inclinazione delle pareti superiore ed body of the heat shield, the inclination angles of the upper walls and

inferiore del corpo di schermo termico, la distanza tra il lingotto e la parete bottom of the heat shield body, the distance between the ingot and the wall

interna del corpo di schermo termico, la distanza tra il crogiolo e la parete inside the heat shield body, the distance between the crucible and the wall

esterna del corpo di schermo termico, la distanza tra il silicio fuso e la parete of the heat shield body, the distance between the molten silicon and the wall

interna del corpo di schermo termico e la posizione della piastra di schermo of the heat shield body and the location of the shield plate

termico sono scelti in modo tale che il lingotto tirato viene raffreddato ad una are chosen in such a way that the pulled ingot is cooled to a

velocità di almeno l,4°K/min in base alla temperatura del lingotto al suo speed of at least 1.4 ° K / min according to the temperature of the ingot to its

centro, dalla temperatura in corrispondenza dell’interfaccia lingotto-silicio center, from the temperature at the ingot-silicon interface

fuso ad una predeterminata temperatura del lingotto. melted at a predetermined temperature of the ingot.

Così, secondo realizzazioni della presente invenzione, un wafer viene Thus, according to embodiments of the present invention, a wafer comes

esposto ad RTA in un’atmosfera di una miscela di gas comprendente un gas exposed to RTA in an atmosphere of a gas mixture including a gas

che fornisce un effetto di iniezione interstiziale ed un gas che fornisce un which provides an interstitial injection effect and a gas which provides a

effetto di iniezione di vacanza sul wafer, risultandone un profilo di centri di holiday injection effect on the wafer, resulting in a profile of centers of

nucleazione di precipitati di ossigeno che ha due picchi in corrispondenza di nucleation of oxygen precipitates which has two peaks at

predeterminate profondità da ciascuna delle superfici del wafer. predetermined depths from each of the wafer surfaces.

\ Ancora, realizzazioni di processi RTA secondo la presente invenzione Again, embodiments of RTA processes according to the present invention

sono eseguite in un’atmosfera di un gas che fornisce l’effetto di iniezione interstiziale alla superficie del wafer cosicché, sebbene vuoti quali difetti D possano esistere nel wafer, i difetti D possono essere eliminati nelle profondità are performed in an atmosphere of a gas that provides the effect of interstitial injection to the surface of the wafer so that, although voids such as defects D may exist in the wafer, defects D can be eliminated in depth

della DZ per consentire di fornire una regione attiva libera in un dispositivo a semiconduttore. of the DZ to enable providing a free active region in a semiconductor device.

In aggiunta, realizzazioni di estrattori Czochralski secondo la presente invenzione possono raffreddare rapidamente il lingotto tirato, cosicché la dimensione dei vuoti, che possono essere formati durante la crescita del lingotto, può essere resa più piccola. Tali piccoli vuoti, che sono presenti nelle In addition, embodiments of Czochralski extractors according to the present invention can rapidly cool the pulled ingot, so that the size of the voids, which can be formed during ingot growth, can be made smaller. Such small voids, which are present in the

DZ, possono essere eliminati attraverso il processo RTA secondo realizzazioni DZ, can be eliminated through the RTA process according to realizations

della presente invenzione, mentre vuoti rimangono nella regione di massa del of the present invention, while voids remain in the mass region of the

wafer. wafer.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

La Figura 1 è una vista in sezione mostrante una struttura di un transistore a Metallo Ossido Semiconduttore (MOS) convenzionale formato Figure 1 is a sectional view showing a structure of a conventional Metal Oxide Semiconductor (MOS) transistor formed

vicino alla superficie di un wafer di silicio. near the surface of a silicon wafer.

La Figura 2 è un diagramma illustrante un profilo di concentrazione di precipitati di ossigeno in un wafer convenzionale. Figure 2 is a diagram illustrating a concentration profile of oxygen precipitates in a conventional wafer.

La Figura 3 è un diagramma illustrante un profilo di concentrazione di precipitati di ossigeno di un altro wafer convenzionale. Figure 3 is a diagram illustrating an oxygen precipitate concentration profile of another conventional wafer.

La Figura 4 mostra un profilo di concentrazione di precipitati di ossigeno di un wafer di silicio secondo realizzazioni della presente invenzione. Figure 4 shows an oxygen precipitate concentration profile of a silicon wafer according to embodiments of the present invention.

La Figura 5 è un diagramma temporale per un processo di Ricottura Termica Rapida (RTA) secondo realizzazioni della presente invenzione. Figure 5 is a time diagram for a Rapid Thermal Annealing (RTA) process according to embodiments of the present invention.

\ La Figura 6 mostra un profilo di concentrazione di punti difettosi rispetto alla profondità di un wafer, dopo che il processo RTA illustrato in \ Figure 6 shows a concentration profile of defective spots versus the depth of a wafer, after the RTA process illustrated in

Figura 5 è stato effettuato in un’atmosfera di gas azoto (N2). Figure 5 was carried out in an atmosphere of nitrogen gas (N2).

La Figura 7 mostra un profilo di concentrazione di punti di difetti Figure 7 shows a defect point concentration profile

rispetto alla profondità di un wafer, dopo che il processo RTA mostrato in relative to the depth of a wafer, after the RTA process shown in

Figura 5 è effettuato in un’atmosfera di gas argon (Ar). Figure 5 is carried out in an atmosphere of argon gas (Ar).

La Figura 8 mostra un profilo di concentrazione di punti di difetti Figure 8 shows a defect point concentration profile

rispetto alla profondità di un wafer, dopo che un processo RTA illustrato in relative to the depth of a wafer, after an RTA process illustrated in

Figura 5 è effettuato in un’atmosfera di gas idrogeno (H2). Figure 5 is carried out in an atmosphere of hydrogen gas (H2).

La Figura 9 mostra un profilo di concentrazione di vacanze dopo un Figure 9 shows a vacation concentration profile after a

processo RTA di Figura 5 rispetto ad una variazione del rapporto di RTA process of Figure 5 with respect to a change in the ratio of

miscelazione di una miscela di gas contenente gas N2 e gas Ar. mixing of a gas mixture containing N2 gas and Ar gas.

La Figura 10 mostra profili di concentrazione di precipitati di ossigeno Figure 10 shows concentration profiles of oxygen precipitates

ottenuti attraverso successivi trattamenti termici dopo un processo RTA obtained through subsequent heat treatments after an RTA process

secondo realizzazioni della presente invenzione, rispetto ai tipi di gas usati according to embodiments of the present invention, with respect to the types of gas used

durante l’RTA. during the RTA.

La Figura 11 è un diagramma illustrante la dissoluzione di Precipitati Figure 11 is a diagram illustrating the dissolution of Precipitates

Originati da Cristalli (COP) vicino alla superficie di wafer di silicio mentre Originated from Crystals (COP) near the surface of silicon wafers while

l’RTA di Figura 5 viene effettuato nell’atmosfera di Ar. the RTA of Figure 5 is carried out in the atmosphere of Ar.

La Figura 12 è una fotografia mostrante la distribuzione di precipitati di Figure 12 is a photograph showing the distribution of precipitates of

ossigeno in un wafer che è stato sottoposto ad un successivo trattamento oxygen in a wafer that has undergone further processing

termico dopo un processo RTA secondo realizzazioni dell’ invenzione thermal after an RTA process according to realizations of the invention

nell’atmosfera di gas N2. in the atmosphere of N2 gas.

La Figura 13 è una fotografìa mostrante la distribuzione di precipitati di Figure 13 is a photograph showing the distribution of precipitates of

ossigeno di un wafer che è stato sottoposto ad un successivo trattamento oxygen of a wafer that has been subjected to a subsequent treatment

\ termico dopo un processo RTA secondo realizzazioni dell’invenzione \ thermal after an RTA process according to embodiments of the invention

nell’atmosfera di gas Ar. in the atmosphere of Ar gas.

La Figura 14 è una fotografia mostrante la distribuzione di precipitati di Figure 14 is a photograph showing the distribution of precipitates of

termico dopo un processo RTA secondo realizzazioni dell’invenzione thermal after an RTA process according to realizations of the invention

nell’atmosfera di gas H2. in the atmosphere of gas H2.

La Figura 15 è una fotografia mostrante la distribuzione di precipitati di Figure 15 is a photograph showing the distribution of precipitates of

nell’atmosfera di gas N2 ed Ar. in the atmosphere of N2 and Ar gas.

La Figura 16 è una fotografìa mostrante la distribuzione di precipitati di Figure 16 is a photograph showing the distribution of precipitates of

nell’atmosfera di gas N2 e gas H2. in the atmosphere of gas N2 and gas H2.

La Figura 17 è una fotografia mostrante la profondità di DZ formata Figure 17 is a photograph showing the depth of DZ formed

vicino alla superficie di un wafer che è stato sottoposto ad un successivo near the surface of a wafer that has been subjected to a subsequent one

trattamento termico dopo un processo RTA secondo realizzazioni heat treatment after an RTA process according to embodiments

dell’invenzione nell’atmosfera di gas N2. of the invention in the atmosphere of N2 gas.

La Figura 18 è una fotografia mostrante la profondità di DZ formata Figure 18 is a photograph showing the depth of DZ formed

dell’invenzione nell’atmosfera di gas Ar. of the invention in the atmosphere of Ar gas.

La Figura 19 è una fotografia mostrante la profondità di DZ formata Figure 19 is a photograph showing the depth of DZ formed

\ dell’ invenzione nell’atmosfera di gas H2. \ of the invention in the atmosphere of gas H2.

La Figura 20 è una fotografia mostrante la profondità di DZ formata Figure 20 is a photograph showing the depth of DZ formed

vicino alla superficie di un wafer che è stato sottoposto ad un successivo trattamento termico dopo un processo RTA secondo realizzazioni dell’ invenzione nell’atmosfera di gas N2 e gas Ar. near the surface of a wafer that has been subjected to a subsequent heat treatment after an RTA process according to realizations of the invention in the atmosphere of N2 gas and Ar gas.

La Figura 21 è una fotografia mostrante la profondità di DZ formata vicino alla superficie di un wafer che è stato sottoposto ad un successivo trattamento termico dopo un processo RTA secondo realizzazioni dell’invenzione nell’atmosfera di gas N2 e gas H2. Figure 21 is a photograph showing the depth of DZ formed near the surface of a wafer that has been subjected to a subsequent heat treatment after an RTA process according to embodiments of the invention in the atmosphere of gas N2 and gas H2.

La Figura 22a è una fotografia mostrante la forma di un COP in uno stato accresciuto e la Figura 22b mostra la forma di COP che è cambiata dopo un processo RTA secondo realizzazioni dell’invenzione nell’atmosfera di gas N2. Figure 22a is a photograph showing the shape of a COP in an enhanced state and Figure 22b shows the shape of COP that has changed after an RTA process according to embodiments of the invention in the atmosphere of N2 gas.

La Figura 23a è una fotografia mostrante la forma di un COP in uno stato accresciuto e la Figura 23b mostra la forma di COP che è cambiata dopo un processo RTA secondo realizzazioni dell’invenzione nell’ atmosfera di gas N2 e gas Ar. Figure 23a is a photograph showing the shape of a COP in an enhanced state and Figure 23b shows the shape of COP that has changed after an RTA process according to embodiments of the invention in the atmosphere of N2 gas and Ar gas.

La Figura 24a è una fotografia mostrante la forma di un COP in uno stato accresciuto e la Figura 24b mostra la forma di COP che è cambiata dopo un processo RTA secondo realizzazioni dell’invenzione nell’atmosfera di gas N2 e gas H2. Figure 24a is a photograph showing the shape of a COP in an enhanced state and Figure 24b shows the shape of COP that has changed after an RTA process according to embodiments of the invention in the atmosphere of gas N2 and gas H2.

La Figura 25 è un diagramma di flusso illustrante la preparazione di wafer secondo realizzazioni della presente invenzione. Figure 25 is a flowchart illustrating the preparation of wafers according to embodiments of the present invention.

La Figura 26 è un diagramma concettuale illustrante una relazione tra una distribuzione di punti di difetti relativa in un lingotto di silicio, e il rapporto V/G (velocità di tiro del lingotto/gradiente di temperatura). Figure 26 is a conceptual diagram illustrating a relationship between a relative defect point distribution in a silicon ingot, and the V / G ratio (ingot pulling rate / temperature gradient).

La Figura 27 è una vista schematica illustrante un estrattore Czochralski (CZ) convenzionale. Figure 27 is a schematic view illustrating a conventional Czochralski (CZ) extractor.

La Figura 28 è una vista schematica di un altro estrattore CZ convenzionale secondo le domande seriali N. 09/989,591 e 09/320,210. Figure 28 is a schematic view of another conventional CZ extractor according to serial applications Nos. 09 / 989,591 and 09 / 320,210.

La Figura 29 è una vista schematica illustrante estrattori CZ secondo realizzazioni della presente invenzione. Figure 29 is a schematic view illustrating CZ extractors according to embodiments of the present invention.

La Figura 30 è un diagramma mostrante le parti principali degli estrattori CZ della Figura 29. Figure 30 is a diagram showing the main parts of the CZ pullers of Figure 29.

La Figura 31 è un grafico mostrante la variazione della concentrazione Figure 31 is a graph showing the change in concentration

di precipitati di ossigeno in corrispondenza dei picchi dopo l’RTA di Figura 5 of oxygen precipitates at the peaks after the RTA of Figure 5

rispetto alla variazione della velocità di flusso nella miscela di gas N2 ed Ar. with respect to the variation of the flow velocity in the mixture of N2 and Ar gas.

La Figura 32 è un grafico mostrante la variazione della concentrazione Figure 32 is a graph showing the change in concentration

rispetto ad una variazione del rapporto di miscelazione di una miscela di gas with respect to a change in the mixing ratio of a gas mixture

N2 ed Ar. N2 and Ar.

La Figura 33 è un grafico mostrante la variazione della concentrazione Figure 33 is a graph showing the change in concentration

rispetto ad una variazione della velocità di salita a rampa. with respect to a variation of the ramp-up speed.

La Figura 34 è un grafico mostrante la variazione della concentrazione Figure 34 is a graph showing the change in concentration

rispetto ad una variazione del tempo di ricottura. with respect to a variation of the annealing time.

La Figura 35 è un grafico mostrante la variazione della concentrazione Figure 35 is a graph showing the change in concentration

rispetto ad una variazione della temperatura di ricottura. with respect to a variation of the annealing temperature.

\ La Figura 36 è un grafico mostrante la variazione della concentrazione \ Figure 36 is a graph showing the change in concentration

rispetto ad una variazione della velocità di discesa a rampa. with respect to a variation of the ramp descent speed.

Descrizione dettagliata di realizzazioni preferite Detailed description of favorite achievements

La presente invenzione verrà ora descritta in modo più completo con riferimento ai disegni annessi, in cui sono mostrate realizzazioni preferite dell invenzione. Questa invenzione può, tuttavia, essere realizzata in molte forme differenti e non deve essere considerata limitata alle realizzazioni qui esposte. Piuttosto, queste realizzazioni sono fomite affinché questa descrizione sia chiara e completa e mostri completamente lo scopo dell’invenzione agli esperti del ramo. The present invention will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, in which preferred embodiments of the invention are shown. This invention may, however, be embodied in many different forms and is not to be considered limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this description is clear and complete and fully shows the purpose of the invention to those skilled in the art.

Nei disegni, lo spessore di strati e regioni è esagerato per chiarezza. I numeri uguali si riferiscono ad elementi uguali in tutto il contesto. Si comprenderà che quando un elemento quale uno strato, una regione o un substrato viene indicato come essere “su” un altro elemento, esso può essere direttamente sull’altro elemento o possono anche essere presenti altri elementi. Al contrario, quando un elemento viene indicato come essere “direttamente su” un altro elemento, non sono presenti elementi interposti. Inoltre, ciascuna realizzazione qui descritta e illustrata comprende anche la sua realizzazione di tipo conduttivamente complementare. In the drawings, the thickness of the layers and regions is exaggerated for clarity. Equal numbers refer to equal elements throughout the context. It will be understood that when an element such as a layer, a region or a substrate is indicated as being "on" another element, it can be directly on the other element or other elements can also be present. Conversely, when an element is indicated as being “directly on” another element, there are no intervening elements. Furthermore, each embodiment described and illustrated here also comprises its embodiment of the conductively complementary type.

La Figura 4 mostra schematicamente un profilo di concentrazione di precipitati di ossigeno di un wafer di silicio secondo realizzazioni della presente invenzione. Paragonando questo profilo ai profili di concentrazione di precipitati di ossigeno dei wafer di silicio fabbricati mediante le tecniche convenzionali, che sono mostrati nelle Figure 2 e 3, esistono Zone Denudate (DZ) in un predeterminato intervallo di profondità dalle superfici superiore ed inferiore del wafer, e la concentrazione di precipitati di ossigeno forma doppi picchi in corrispondenza delle zone di delimitazione tra ciascuna DZ e una regione di massa. Ancora, nella regione di massa tra i doppi picchi, è presente una grande quantità di precipitati di ossigeno, che sono abbastanza per produrre un effetto di assorbimento (gettering) su contaminanti metallici. Figure 4 schematically shows an oxygen precipitate concentration profile of a silicon wafer according to embodiments of the present invention. Comparing this profile to the oxygen precipitate concentration profiles of silicon wafers manufactured by conventional techniques, which are shown in Figures 2 and 3, there are Denuded Zones (DZ) in a predetermined depth range from the top and bottom surfaces of the wafer, and the concentration of oxygen precipitates forms double peaks at the boundary zones between each DZ and a mass region. Again, in the mass region between the double peaks, there is a large amount of oxygen precipitates, which are enough to produce a gettering effect on metal contaminants.

La Figura 5 è un diagramma temporale per un processo di Ricottura Termica Rapida (RTA) secondo realizzazioni della presente invenzione. Può essere usato un forno RTA commercialmente disponibile. Nel processo RTA, prima un Wafer di silicio secondo la presente invenzione viene caricato nel forno RTA, la cui temperatura viene impostata per esempio a circa 700°C per un periodo di attesa (I). Poi, la temperatura nel forno RTA viene rapidamente aumentata, per esempio ad una velocità di circa 50°C/sec. fino ad una temperatura di circa 1250°C (II). Poi, la temperatura viene mantenuta a 1250°C per un predeterminato periodo di tempo, per esempio circa 10 secondi (III) e la temperatura nel forno RTA viene bruscamente diminuita ad una velocità di circa 33°C/sec. fino alla temperatura del periodo di attesa (IV). Infine, il wafer viene scaricato dal forno RTA (V). Mediante realizzazioni del processo RTA illustrato in Figura 5, la distribuzione dei centri di nucleazione nei precipitati di ossigeno può essere controllata, e vuoti o Precipitati Originati da Cristalli (COP) che sono presenti vicino alla superficie del wafer, possono essere eliminati come sarà descritto più avanti con riferimento alla Figura 11. Figure 5 is a time diagram for a Rapid Thermal Annealing (RTA) process according to embodiments of the present invention. A commercially available RTA oven can be used. In the RTA process, first a silicon wafer according to the present invention is loaded into the RTA furnace, the temperature of which is set for example at about 700 ° C for a waiting period (I). Then, the temperature in the RTA oven is rapidly increased, for example at a rate of about 50 ° C / sec. up to a temperature of about 1250 ° C (II). Then, the temperature is maintained at 1250 ° C for a predetermined period of time, for example about 10 seconds (III) and the temperature in the RTA oven is abruptly decreased at a rate of about 33 ° C / sec. up to the temperature of the waiting period (IV). Finally, the wafer is unloaded from the RTA oven (V). By embodiments of the RTA process illustrated in Figure 5, the distribution of nucleation centers in the oxygen precipitates can be controlled, and voids or Crystal Originated Precipitates (COPs) that are present near the wafer surface can be eliminated as will be described later. forward with reference to Figure 11.

L’intervallo di temperature di Figura 5 è puramente illustrativo. Tuttavia, nell’RTA secondo realizzazioni della presente invenzione, il tipo di gas ambiente, velocità di flusso di gas ambiente, rapporto di miscelazione di gas ambiente, velocità di salita a rampa, temperature di ricottura, tempo di ricottura e/o velocità di discesa a rampa (cioè velocità di raffreddamento), possono contribuire tutti ad ottenere un profilo secondo la Figura 4, come sarà descritto nel seguito. L’RTA viene eseguito almeno intorno a 1150°C per The temperature range of Figure 5 is purely illustrative. However, in the RTA according to embodiments of the present invention, the ambient gas type, ambient gas flow rate, ambient gas mixing ratio, ramp rate of rise, annealing temperatures, annealing time and / or rate of descent ramp (i.e. cooling speed), can all contribute to obtaining a profile according to Figure 4, as will be described below. The RTA is performed at least around 1150 ° C for

almeno circa 5 secondi. Per esempio, l’RTA è effettuata a 1150°C per almeno at least about 5 seconds. For example, the RTA is carried out at 1150 ° C for at least

30 secondi, o a 1250°C per almeno da 5 a 10 secondi. Ancora, il wafer viene raffreddato rapidamente ad una velocità di 30°C/secondi. 30 seconds, or at 1250 ° C for at least 5 to 10 seconds. Furthermore, the wafer is rapidly cooled at a rate of 30 ° C / second.

Una miscela di gas contenente un gas che fornisce un effetto di iniezione di vacanze alla superficie del wafer, e un gas che fornisce un effetto A gas mixture containing a gas which provides a holiday injection effect to the wafer surface, and a gas which provides a holiday effect

di iniezione del silicio interstiziale, viene usata come gas per l’RTA secondo realizzazioni della presente invenzione. In alcune realizzazioni, viene usato of interstitial silicon injection, is used as a gas for the RTA according to embodiments of the present invention. In some embodiments, it is used

gas azoto (N2) quale gas che ha l’effetto di iniezione di vacanze, e viene usato nitrogen gas (N2) as a gas that has the effect of holiday injection, and is used

argon (Ar) e/o idrogeno (H2) quale gas che ha l’effetto di iniezione di silicio interstiziale. argon (Ar) and / or hydrogen (H2) as a gas that has the effect of interstitial silicon injection.

Le Figure da 6 a 8 illustrano i profili di concentrazione di punti di difetti Figures 6 to 8 illustrate the defect point concentration profiles

di difetti di vacanze e difetti di silicio interstiziale rispetto alla profondità del of vacancies defects and interstitial silicon defects with respect to the depth of the

wafer, dopo che l’RTA mostrata in Figura 5 è stata effettuata in atmosfere di wafer, after the RTA shown in Figure 5 was carried out in atmospheres of

N2, Ar e H2, rispettivamente. Nelle Figure da 6 a 8 il grafico (a) rappresenta il N2, Ar and H2, respectively. In Figures 6 to 8, graph (a) represents the

profilo di concentrazione di punti di difetti di vacanze dopo l’RTA in un’atmosfera di gas inerte, e i grafici (b) e (c) rappresentano i profili di difetti concentration profile of vacation defects points after the RTA in an inert gas atmosphere, and graphs (b) and (c) represent the defect profiles

di vacanze e interstiziali, rispettivamente, dopo l’RTA nella corrispondente atmosfera di gas. of holidays and interstitials, respectively, after the RTA in the corresponding gas atmosphere.

Come mostrato nelle realizzazioni delle Figure da 6 a 8, la concentrazione di punti di difetti di vacanze (curva convessa indicata con (a)) As shown in the embodiments of Figures 6 to 8, the concentration of vacancy defect points (convex curve denoted by (a))

dopo l’RTA nell’atmosfera di gas inerte era bassa in corrispondenza delle after the RTA in the atmosphere of inert gas was low at

\ superfici superiore ed inferiore del wafer, ed era alta nella regione di massa (interna) del wafer. Quando la temperatura del forno RTA viene rapidamente aumentata alla temperatura del punto (a) di Figura 5 nell’atmosfera di gas The upper and lower surfaces of the wafer, and was high in the mass (inner) region of the wafer. When the temperature of the RTA oven is rapidly increased to the temperature of point (a) of Figure 5 in the gas atmosphere

inerte, la concentrazione di equilibrio di vacanze, che esiste nei punti di difetti inert, the equilibrium concentration of vacancies, which exists in the points of defects

nel wafer, aumenta. Poiché la mobilità di vacanze è bassa nelle regioni di in the wafer, it increases. Since vacation mobility is low in the regions of

massa del wafer, la concentrazione di vacanze rimane inferiore alla mass of the wafer, the vacancy concentration remains below the

concentrazione di equilibrio nella regione di massa. Tuttavia, il movimento di equilibrium concentration in the mass region. However, the movement of

vacanze è attivo vicino alla superficie del wafer, cosicché la concentrazione di holidays is active near the surface of the wafer, so that the concentration of

vacanze vicino alla superficie del wafer raggiunge la concentrazione di holidays near the surface of the wafer reaches the concentration of

equilibrio rapidamente. Dall’altro lato, quando la temperatura del forno RTA balance quickly. On the other hand, when the temperature of the RTA

diminuisce bruscamente, la concentrazione di equilibrio del silicio interstiziale sharply decreases, the equilibrium concentration of interstitial silicon

viene abbassata, per esempio dalla ricombinazione Frenkel tra vacanze e is lowered, for example by the Frenkel recombination between holidays and

silicio interstiziale, con l’aumento nella concentrazione di vacanze. Ancora, interstitial silicon, with the increase in the concentration of holidays. Yet,

poiché la mobilità degli interstiziali presenti nelle regioni di massa del wafer è since the mobility of the interstitials present in the mass regions of the wafer is

bassa, come le vacanze in essi, la concentrazione interstiziale nella regione di low, like holidays in them, the interstitial concentration in the region of

massa rimane più alta della concentrazione di equilibrio. Tuttavia, la mass remains higher than the equilibrium concentration. However, the

concentrazione interstiziale vicino alla superficie del wafer raggiunge la interstitial concentration near the surface of the wafer reaches the

concentrazione di equilibrio, come fa la concentrazione di vacanze vicino alla equilibrium concentration, as does vacation concentration close to

superficie del wafer. wafer surface.

Quando il wafer è tenuto alla temperatura alta per un periodo di tempo When the wafer is held at the high temperature for a period of time

fino al punto (b) di Figura 5, si verifica una diffusione tale che sia le vacanze up to point (b) of Figure 5, a diffusion occurs such that it is holidays

che gli interstiziali raggiungono la concentrazione di equilibrio. Dopo che il that the interstitials reach the equilibrium concentration. After the

wafer è stato rapidamente raffreddato alla temperatura del punto (c) di Figura wafer was rapidly cooled to the temperature of point (c) of Figure

5, i punti di difetti interstiziali, che hanno un grande coefficiente di diffusione, 5, the points of interstitial defects, which have a large diffusion coefficient,

raggiungono una nuova concentrazione di equilibrio alla temperatura ridotta. they reach a new equilibrium concentration at the reduced temperature.

\ Tuttavia, i punti di difetto di vacanze che hanno un piccolo coefficiente di \ However, vacation default points that have a small coefficient of

diffusione, diventano supersaturati nel wafer. In particolare, il grado di supersaturazione di vacanze è alto nelle regioni di massa del wafer. Tuttavia, diffusion, they become supersaturated in the wafer. In particular, the degree of holiday supersaturation is high in the mass regions of the wafer. However,

poiché la mobilità delle vacanze è alta vicino alla superficie del wafer, la since holiday mobility is high near the wafer surface, the

concentrazione di punti di difetti di vacanze raggiunge immediatamente una holiday defect point concentration immediately reaches a

nuova concentrazione di equilibrio alla temperatura abbassata. new equilibrium concentration at the lowered temperature.

Così, il profilo di concentrazione di vacanze dopo l’RTA nell’atmosfera Thus, the concentration profile of holidays after the RTA in the atmosphere

inerte può avere la forma convessa come mostrato nelle Figure da 6 a 8. inert can have the convex shape as shown in Figures 6 to 8.

Ancora, come mostrato in Figura 6, nel caso in cui l’RTA di Figura 5 è Again, as shown in Figure 6, in the case where the RTA of Figure 5 is

effettuata in un’atmosfera di gas N2, il gas N2 che permea nella regione di carried out in an atmosphere of N2 gas, the N2 gas that permeates in the region of

massa del wafer si combina con le vacanze del silicio per produrre nitruro di mass of the wafer combines with the vacancies of the silicon to produce nitride of

silicio (Si3N4) di dimensioni più piccole, cosicché la concentrazione di vacanze silicon (Si3N4) of smaller size, so that the concentration of vacancies

nelle regioni di massa viene abbassata. Nel frattempo la concentrazione di in the mass regions it is lowered. Meanwhile the concentration of

vacanze aumenta vicino alla superficie del wafer a causa dell’effetto di holidays increases near the surface of the wafer due to the effect of

iniezione di vacanza mediante il gas N2. Come conseguenza, il profilo di holiday injection using N2 gas. As a result, the profile of

concentrazione di vacanze nell’atmosfera N2 ha la forma opposta (grafico concentration of holidays in the atmosphere N2 has the opposite form (graph

indicato con “b”) a quella del wafer fabbricato nell’atmosfera inerte. indicated with "b") to that of the wafer manufactured in the inert atmosphere.

In aggiunta, quando il processo RTA di Figura 5 viene effettuato nelle In addition, when the RTA process of Figure 5 is performed in the

atmosfere di gas Ar ed H2 come mostrato nelle Figure 7 e 8, rispettivamente, la atmospheres of Ar and H2 gases as shown in Figures 7 and 8, respectively, la

concentrazione di vacanze viene abbassata lungo tutto il wafer a causa holiday concentration is lowered all along the wafer due

dell’effetto di iniezione di silicio interstiziale. In particolare, poiché una of the interstitial silicon injection effect. In particular, since a

ricombinazione di vacanze di silicio e silicio interstiziale si verifica recombination of silicon vacancies and interstitial silicon occurs

rapidamente vicino alla superficie del wafer a causa dell’ effetto di iniezione di quickly close to the wafer surface due to the injection effect of

silicio interstiziale dei gas usati, la concentrazione di vacanze può essere interstitial silicon of the gases used, the holiday concentration can be

mantenuta ad una concentrazione critica, che è la concentrazione di equilibrio maintained at a critical concentration, which is the equilibrium concentration

\ ad una particolare temperatura. \ at a particular temperature.

Nelle realizzazioni dell’invenzione, l’RTA di Figura 5 è effettuata in un’atmosfera di miscela di gas, per esempio gas N2 e Ar o gas N2 e H2, e così i In the realizations of the invention, the RTA of Figure 5 is carried out in an atmosphere of gas mixture, for example gas N2 and Ar or gas N2 and H2, and so the

profili di concentrazione di vacanze delle atmosfere di miscele di gas possono vacancy concentration profiles of the atmospheres of gas mixtures can

essere ottenuti combinando quelli delle Figure 6 e 7, e quelle delle Figure 6 e be obtained by combining those of Figures 6 and 7, and those of Figures 6 and

8. Come mostrato nella Figura 9, i profili di concentrazione di vacanze dei 8. As shown in Figure 9, the vacation concentration profiles

wafer fabbricati nelle atmosfere di miscele di gas mostrano un primo ed un wafers fabricated in gas mixture atmospheres show a first and a

secondo picco ad una predeterminata profondità dalle superfici superiore ed second peak at a predetermined depth from the upper surfaces and

inferiore del wafer di silicio. Ancora, si può notare che la concentrazione di bottom of the silicon wafer. Again, it can be seen that the concentration of

vacanza dalle superfici superiore ed inferiore al primo e secondo picco è vacation from the upper and lower surfaces to the first and second peak is

inferiore alla concentrazione di equilibrio ad una particolare temperatura. lower than the equilibrium concentration at a particular temperature.

Ancora, nella regione di massa tra il primo e secondo picco, i profili di Again, in the mass region between the first and second peaks, the profiles of

concentrazione di vacanze hanno una forma concava. Concentration of holidays have a concave shape.

Il profilo di concentrazione di vacanze di Figura 9 può essere ottenuto The vacation concentration profile of Figure 9 can be obtained

secondo realizzazioni delPinvenzione, perché il processo RTA di Figura 5 è according to embodiments of the invention, because the RTA process of Figure 5 is

effettuato nell’atmosfera di miscele di gas contenente i gas che forniscono gli carried out in the atmosphere of gas mixtures containing the gases that supply the

effetti di vacanze e l’iniezione di silicio interstiziale. Confrontando, usando holiday effects and interstitial silicon injection. Comparing, using

una scala logaritmica, il profilo di concentrazione di vacanze di silicio ottenuto a logarithmic scale, the obtained silicon vacancy concentration profile

dall’effetto di iniezione di vacanze di silicio nell’atmosfera di gas N2, con i by the injection effect of silicon vacancies in the atmosphere of N2 gas, with i

profili di concentrazione di silicio interstiziale ottenuti dall’effetto di iniezione interstitial silicon concentration profiles obtained from the injection effect

del silicio interstiziale in atmosfera di gas Ar o H2, il profilo di concentrazione of the interstitial silicon in the atmosphere of Ar or H2 gas, the concentration profile

di vacanze di silicio è meno ripido del profilo di concentrazione del profilo di of silicon vacancies is less steep than the concentration profile of the profile

concentrazione del silicio interstiziale nella regione dalle superfici superiore e concentration of interstitial silicon in the region from the upper surfaces e

inferiore del wafer fino ad una predeterminata profondità. bottom of the wafer to a predetermined depth.

Tuttavia, il profilo di concentrazione di vacanze di silicio diventa più However, the concentration profile of silicon vacancies becomes more

\ ripido del profilo di concentrazione del silicio interstiziale dalla \ steep of the interstitial silicon concentration profile from

predeterminata profondità verso la regione di massa. Così, nella zona denudata predetermined depth to the mass region. Thus, in the denuded area

vicino alle superfici superiore ed inferiore dei wafer, la concentrazione di near the top and bottom surfaces of the wafers, the concentration of

vacanze di silicio è mantenuta uguale o inferiore al valore critico, cioè Silicon vacancy is kept at or below the critical value, i.e.

inferiore o uguale al valore di concentrazione di equilibrio ad una particolare less than or equal to the equilibrium concentration value of a particular

temperatura, dalla ricombinazione con silicio interstiziale. Oltre la zona temperature, from recombination with interstitial silicon. Beyond the area

denudata, la concentrazione di vacanze di silicio aumenta bruscamente per denuded, the concentration of silicon vacancies increases sharply for

essere uguale o maggiore al valore di concentrazione di equilibrio. Poi, alla be equal to or greater than the equilibrium concentration value. Then, to the

profondità del wafer dove la differenza tra i valori della concentrazione di wafer depth where the difference between the concentration values of

vacanze e di silicio interstiziale raggiunge un valore massimo, cioè dove il holidays and interstitial silicon reaches a maximum value, ie where the

profilo di concentrazione di vacanze di silicio diventa più ripido della Silicon vacancy concentration profile becomes steeper than the

concentrazione di silicio interstiziale, si formano picchi (primo e secondo interstitial silicon concentration, peaks are formed (first and second

picco). La concentrazione di vacanze di silicio decresce oltre i picchi verso la peak). The concentration of silicon vacancies decreases beyond the peaks towards the

regione di massa, così che si ottiene un profilo di concentrazione di vacanze mass region, so that a holiday concentration profile is obtained

concavo tra il primo e il secondo picco. concave between the first and second peak.

Secondo altre realizzazioni dell’ invenzione, i punti di difetti di vacanze According to other realizations of the invention, the holiday flaws points

del wafer generano precipitati di ossigeno attraverso cicli di processi termici of the wafer generate oxygen precipitates through thermal process cycles

nella successiva fabbricazione di dispositivi a semiconduttori. In altre parole, i in the subsequent manufacture of semiconductor devices. In other words, i

punti di difetti di vacanze diventano centri di nucleazione per precipitati di vacation flaw points become nucleation centers for precipitates

ossigeno formati dai successivi cicli di processi termici. Quanto maggiore è la oxygen formed by the subsequent cycles of thermal processes. The greater the

concentrazione di vacanze, tanto maggiore è la concentrazione di precipitati di holiday concentration, the greater the concentration of precipitates of

ossigeno. Così, il profilo di concentrazione di precipitati di ossigeno può oxygen. Thus, the concentration profile of oxygen precipitates can

essere dedotto dal profilo di concentrazione di vacanze del wafer. be inferred from the vacancy concentration profile of the wafer.

La concentrazione di vacanze e la concentrazione di precipitati di The concentration of vacancies and the concentration of precipitates of

ossigeno hanno la seguente relazione: oxygen have the following relationship:

\ Si (substrato di silicio) xOj + yVsi\ Si (silicon substrate) xOj + yVsi

[Si02 (precipitato di ossigeno) Si∑ (silicio interstiziale) σ [Si02 (oxygen precipitate) Si∑ (interstitial silicon) σ

Questa relazione dice che quando la concentrazione di vacanze di silicio (VSi) e la concentrazione di ossigeno iniziale (OJ aumenta, la reazione procede verso destra, cosicché la concentrazione di precipitato di ossigeno aumenta. Nella suddetta espressione, σ è una costante. This relationship says that as the silicon vacancy concentration (VSi) and the initial oxygen concentration (OJ increases, the reaction proceeds to the right, so that the oxygen precipitate concentration increases. In the above expression, σ is a constant.

In realizzazioni dell’ invenzione, il profilo di concentrazione di precipitati di ossigeno era ottenuto dopo successivo trattamento termico del wafer che era stato assoggettato al processo RTA di Figura 5. Le condizioni per il successivo trattamento termico erano determinate tenendo in considerazione le condizioni dei cicli di processo termico nella fabbricazione di dispositivi a semiconduttori, durante i quali sono formati i precipitati di ossigeno. Dalla comparazione tra wafers, dopo il processo RTA di Figura 5, vennero effettuati i successivi processi a circa 800°C per circa 4 ore e a circa 1600°C per circa 16 ore in un’atmosfera di gas N2. In embodiments of the invention, the concentration profile of oxygen precipitates was obtained after subsequent heat treatment of the wafer which had been subjected to the RTA process of Figure 5. The conditions for the subsequent heat treatment were determined taking into account the conditions of the cycles of thermal process in the manufacture of semiconductor devices, during which oxygen precipitates are formed. From the comparison between wafers, after the RTA process of Figure 5, the subsequent processes were carried out at about 800 ° C for about 4 hours and at about 1600 ° C for about 16 hours in an N2 gas atmosphere.

Ancora, al fine di investigare l’effetto della miscela di gas usata nella presente invenzione, vennero variati la velocità di flusso e il rapporto di miscelazione della miscela di gas usata durante il processo RTA di Figura 5. La Figura 9 mostra il profilo di concentrazione di vacanze dopo l’RTA di Figura 5 rispetto ad una variazione del rapporto di miscelazione della miscela di gas contenente gas N2 e gas Ar. La Figura 31 è un grafico mostrante la variazione nella concentrazione del precipitante ossigeno in corrispondenza dei picchi rispetto ad una variazione della velocità del flusso della miscela di gas Ar/N2. Again, in order to investigate the effect of the gas mixture used in the present invention, the flow rate and mixing ratio of the gas mixture used during the RTA process of Figure 5 were varied. Figure 9 shows the concentration profile of holidays after the RTA of Figure 5 with respect to a variation of the mixing ratio of the gas mixture containing gas N2 and gas Ar. Figure 31 is a graph showing the change in the concentration of the oxygen precipitant at the peaks versus a change in the flow rate of the Ar / N2 gas mixture.

Nella Figura 9, (a) rappresenta il profilo di concentrazione di vacanze quando il rapporto di miscelazione tra N2 e Ar è 70:30, (b) rappresenta quando il rapporto di miscelazione tra N2 e Ar è 50:50, e (c) rappresenta quando il rapporto di miscelazione tra N2 e Ar è 30:70. Si noterà che quando la concentrazione di N2 aumenta, i picchi traslano verso superfici del wafer, e la concentrazione di vacanze dei picchi aumenta. Vale a dire, le profondità delle DZ, dove non si formano i precipitati di ossigeno a causa dei successivi processi, diminuiscono bruscamente all’aumentare della concentrazione tra N2. In Figure 9, (a) represents the vacancy concentration profile when the mixing ratio between N2 and Ar is 70:30, (b) represents when the mixing ratio between N2 and Ar is 50:50, and (c) represents when the mixing ratio between N2 and Ar is 30:70. It will be noted that as the N2 concentration increases, the peaks translate to wafer surfaces, and the holiday concentration of the peaks increases. That is to say, the depths of the DZ, where oxygen precipitates are not formed due to subsequent processes, decrease sharply as the concentration between N2 increases.

La concentrazione di precipitati di ossigeno di Figura 31 in corrispondenza dei picchi venne misurata dopo un ulteriore trattamento termico a circa 800°C per circa 4 ore e poi a circa 1600°C per circa 16 ore in un’atmosfera di N2 dopo che l’RTA di Figura 5 venne completato. Qui, l’RTA venne effettuata facendo affluire una miscela di gas Ar/N2 ad una velocità di salita a rampa di circa 50°C/secondi, una temperatura di ricottura di circa 1250°C, un tempo di ricottura di circa 10 secondi e una velocità di discesa a rampa di circa 33°C/secondi. Le velocità di flusso dei gas Ar/N2 nella miscela Ar/N2 vennero variate per essere 1/1, 2/2, 3/3, 4/4 e 5/5 litri/minuti. Il risultato della Figura 3 1 mostra che la concentrazione di precipitati di ossigeno aumenta all’aumentare della velocità di flusso della miscela di gas. The concentration of oxygen precipitates of Figure 31 at the peaks was measured after further heat treatment at about 800 ° C for about 4 hours and then at about 1600 ° C for about 16 hours in an N2 atmosphere after the RTA of Figure 5 was completed. Here, the RTA was carried out by infusing an Ar / N2 gas mixture at a ramp rate of approximately 50 ° C / second, an annealing temperature of approximately 1250 ° C, an annealing time of approximately 10 seconds and a ramp descent rate of about 33 ° C / seconds. The flow rates of the Ar / N2 gases in the Ar / N2 mixture were varied to be 1/1, 2/2, 3/3, 4/4 and 5/5 liters / minute. The result of Figure 3 1 shows that the concentration of oxygen precipitates increases as the flow rate of the gas mixture increases.

La concentrazione di precipitati di ossigeno di Figura 32 in corrispondenza dei picchi venne misurata dopo che l’RTA era stata effettuata nelle stesse condizioni come per i dati di Figura 31 eccetto che i gas Ar/N2 nella miscela di gas vennero fomiti ad una velocità di flusso di 3/1, 2, 5/1, 5, 2/2, 1,5/2, 5, 1/3 litri/minuto con diversi rapporti di miscelazione. Dopo l’RTA di Figura 5 venne effettuato un ulteriore trattamento termico a 800°C per 4 ore e poi a 1600°C per 16 ore in un’atmosfera di N2. Il risultato di Figura 32 mostra che ad un flusso di massa costante della miscela di gas a 4 litri/minuti, la concentrazione di precipitati di ossigeno aumenta all’ aumentare del rapporto di N2 della miscela di gas. The concentration of oxygen precipitates of Figure 32 at the peaks was measured after the RTA was performed under the same conditions as for the data of Figure 31 except that the Ar / N2 gases in the gas mixture were supplied at a rate of flow of 3/1, 2, 5/1, 5, 2/2, 1,5 / 2, 5, 1/3 liters / minute with different mixing ratios. After the RTA of Figure 5, a further heat treatment was carried out at 800 ° C for 4 hours and then at 1600 ° C for 16 hours in an N2 atmosphere. The result of Figure 32 shows that at a constant mass flow of the gas mixture at 4 liters / minute, the concentration of oxygen precipitates increases as the N2 ratio of the gas mixture increases.

Le condizioni di trattamento dell’RTA, compresi il rapporto di miscelazione e la velocità di flusso della miscela di gas, la velocità di salita a rampa, la temperatura e il tempo di ricottura, la velocità di discesa a rampa e simili, possono essere variate a diversi livelli per variare le posizioni dei picchi nei profili di concentrazione di vacanze, il valore di concentrazione di vacanza ai picchi, il valore di concentrazione di vacanza in corrispondenza delle regioni di massa, la dimensione della zona denudata e/o simili. The treatment conditions of the RTA, including the mix ratio and flow rate of the gas mixture, the ramp-up rate, the annealing temperature and time, the ramp-down rate and the like, can be varied. at different levels to vary the positions of the peaks in the vacation concentration profiles, the vacation concentration value at the peaks, the vacation concentration value at the mass regions, the size of the denuded zone and / or the like.

La Figura 33 mostra la variazione della concentrazione di precipitati di ossigeno in corrispondenza dei picchi dopo l’RTÀ di Figura 5 rispetto ad una variazione della velocità di salita a rampa. Per confronto, le altre condizioni di trattamento dell’RTA vennero mantenute costanti, cioè il rapporto di miscelazione dei gas N2 e Ar fu stabilito a 50:50, la temperatura di cottura venne impostata a 1250°C, il tempo di ricottura venne fissato a 10 secondi e la velocità di discesa a rampa venne stabilita a 33°C/secondi. Un successivo trattamento termico venne effettuato per tutti i wafer a 800°C per 4 ore e poi a 1600°C per 16 ore in un’atmosfera di N2, che era la stessa come nelle misure precedenti. Il risultato è mostrato nella Tabella 1. Figure 33 shows the change in the concentration of oxygen precipitates at the peaks after the RTA of Figure 5 compared to a change in the ramp rate. For comparison, the other RTA treatment conditions were kept constant, i.e. the mixing ratio of N2 and Ar gases was set at 50:50, the firing temperature was set at 1250 ° C, the annealing time was set at 10 seconds and the ramp-down rate was established at 33 ° C / second. A subsequent heat treatment was carried out for all the wafers at 800 ° C for 4 hours and then at 1600 ° C for 16 hours in an atmosphere of N2, which was the same as in the previous measurements. The result is shown in Table 1.

Tabella 1 Table 1

La Figura 33 e la Tabella 1 indicano che la concentrazione dei precipitati di ossigeno in corrispondenza dei picchi non è fortemente influenzata dalla velocità di salita a rampa. Figure 33 and Table 1 indicate that the concentration of oxygen precipitates at the peaks is not strongly affected by the ramp-up rate.

La Figura 34 mostra la variazione della concentrazione di precipitati di ossigeno in corrispondenza dei picchi dopo l’RTA di Figura 5 rispetto ad una variazione del tempo di ricottura. Per un confronto accurato, le altre condizioni di trattamento dell’RTA vennero mantenute costanti, cioè il rapporto di miscelazione del gas N2 e Ar venne stabilito a 50:50, la velocità di salita a rampa venne fissata a 50°C/secondi, la temperatura di ricottura venne scelta a 1250°C, e la velocità di discesa a rampa venne stabilita a 33°C/secondi. Un successivo trattamento termico venne effettuato per tutti i wafer a 800°C per 4 ore e poi a 1600°C per 16 ore in un’atmosfera di N2, che era la stessa come nelle misure precedenti. Il risultato è mostrato nella Tabella 2. Figure 34 shows the change in the concentration of oxygen precipitates at the peaks after the RTA of Figure 5 compared to a change in the annealing time. For accurate comparison, the other treatment conditions of the RTA were kept constant, i.e. the mixing ratio of the gas N2 and Ar was set at 50:50, the ramp-up rate was set at 50 ° C / second, the annealing temperature was selected at 1250 ° C, and the ramp down rate was set at 33 ° C / second. A subsequent heat treatment was carried out for all the wafers at 800 ° C for 4 hours and then at 1600 ° C for 16 hours in an atmosphere of N2, which was the same as in the previous measurements. The result is shown in Table 2.

Tabella 2 Table 2

La Figura 34 e la Tabella 2 indicano che la concentrazione di precipitati di ossigeno in corrispondenza dei picchi è influenzata dal tempo di ricottura, e la ricottura dovrebbe essere continuata per almeno 5 secondi o più per la concentrazione di precipitati di ossigeno di almeno 10<9>/cm<3 >o più in corrispondenza dei picchi. Figure 34 and Table 2 indicate that the concentration of oxygen precipitates at the peaks is affected by the annealing time, and annealing should be continued for at least 5 seconds or more for the oxygen precipitate concentration of at least 10 <9 > / cm <3> or more at the peaks.

La Figura 35 mostra la variazione della concentrazione di precipitati di Figure 35 shows the change in the concentration of precipitates of

ossigeno in corrispondenza dei picchi dopo l’RTA di Figura 5 rispetto ad una oxygen at the peaks after the RTA of Figure 5 compared to a

variazione della temperatura di ricottura. Per il confronto, le altre condizioni di variation of the annealing temperature. For comparison, the other conditions of

trattamento dell’RTA vennero tenute costanti, cioè il rapporto di miscelazione dei treatment of the RTA were kept constant, that is, the mixing ratio of the

gas N2 e Ar venne stabilito a 50:50, la velocità di salita a rampa venne fissata a gas N2 and Ar was set at 50:50, the ramp climb rate was set at

50°C/secondi, il tempo di ricottura venne stabilito a 10 secondi, e la velocità di 50 ° C / second, the annealing time was set at 10 seconds, and the speed of

discesa a rampa venne stabilita a 33°C/secondi. Un successivo trattamento termico ramp descent was established at 33 ° C / second. A subsequent heat treatment

venne effettuato per tutti i wafer a 800°C per 4 ore e poi a 1600°C per 16 ore in was carried out for all wafers at 800 ° C for 4 hours and then at 1600 ° C for 16 hours in

un’atmosfera di N2, che era la stessa come nelle misure precedenti. Il risultato è an atmosphere of N2, which was the same as in the previous measurements. The result is

mostrato nella Tabella 3. shown in Table 3.

TABELLA 3 TABLE 3

La Figura 35 e la Tabella 3 indicano che la concentrazione di precipitati di Figure 35 and Table 3 indicate that the precipitate concentration of

ossigeno in corrispondenza dei picchi è influenzata dalla temperatura di ricottura, e oxygen at the peaks is affected by the annealing temperature, e

la temperatura di ricottura dovrebbe essere alta (almeno circa 1250°C o più) per la the annealing temperature should be high (at least about 1250 ° C or more) for the

concentrazione di precipitati di ossigeno di almeno 10<9>/cm<3 >o più in corrispondenza concentration of oxygen precipitates of at least 10 <9> / cm <3> or more correspondingly

dei picchi. La temperatura e il tempo di ricottura sono strettamente associati alla of the peaks. The annealing temperature and time are closely associated with the

concentrazione di precipitati di ossigeno. Considerando il risultato di Figura 34, si concentration of oxygen precipitates. Considering the result of Figure 34, yes

\ può notare che per una certa concentrazione di precipitato di ossigeno, il tempo di \ can note that for a certain concentration of oxygen precipitate, the time of

ricottura può essere ridotto ad una temperatura di ricottura più alta, mentre il tempo annealing can be reduced to a higher annealing temperature while the time

di ricottura può essere allungato ad una temperatura di ricottura più bassa per una can be stretched at a lower annealing temperature for one

certa concentrazione. certain concentration.

La Figura 36 mostra la variazione della concentrazione di precipitati di Figure 36 shows the change in the concentration of precipitates of

variazione della velocità di discesa a rampa. Per il confronto, le altre condizioni di variation of the ramp descent speed. For comparison, the other conditions of

gas N2 ed Ar venne stabilito a 50:50, la velocità di salita a rampa venne fissata a gas N2 and Ar was set at 50:50, the ramp climb rate was set at

50°C/secondi, la temperatura di ricottura venne impostata a 1250°C e il tempo di 50 ° C / second, the annealing temperature was set at 1250 ° C and the time of

ricottura venne impostato a 10 secondi. Un successivo trattamento termico venne annealing was set to 10 seconds. A subsequent heat treatment came

effettuato per tutti i wafer a 800°C per 4 ore e poi a 1600°C per 16 ore in carried out for all wafers at 800 ° C for 4 hours and then at 1600 ° C for 16 hours in

mostrato nella Tabella 4. shown in Table 4.

TABELLA 4 TABLE 4

La Figura 36 e la Tabella 4 indicano che la concentrazione di precipitati di Figure 36 and Table 4 indicate that the precipitate concentration of

ossigeno in corrispondenza dei picchi non è influenzata fortemente dalla velocità di oxygen at the peaks is not strongly influenced by the velocity of

discesa a rampa. Tuttavia, la concentrazione di precipitati di ossigeno aumenta ramp descent. However, the concentration of oxygen precipitates increases

leggermente all’aumentare della velocità di salita a rampa. slightly as the ramp ascent speed increases.

\ La Figura 10 mostra i profili di concentrazione di precipitati di ossigeno \ Figure 10 shows the concentration profiles of oxygen precipitates

ottenuti attraverso il successivo trattamento termico dopo il processo RTA secondo obtained through the subsequent heat treatment after the second RTA process

realizzazioni della presente invenzione, rispetto ai tipi di gas usati durante l’RTA. In Figura 10, (a) rappresenta il profilo di concentrazione di precipitati di ossigeno di un wafer fabbricato in un’atmosfera di gas N2, (b) rappresenta quello di un wafer fabbricato in un’atmosfera di gas N2 e gas Ar, (c) rappresenta quello di un wafer fabbricato in un’atmosfera di gas N2 e gas H2, (d) rappresenta quello di un wafer fabbricato in un’atmosfera di gas Ar, ed (e) rappresenta quello di un wafer fabbricato in un’atmosfera di gas H2. realizations of the present invention, with respect to the types of gas used during the RTA. In Figure 10, (a) represents the concentration profile of oxygen precipitates of a wafer manufactured in an atmosphere of N2 gas, (b) represents that of a wafer manufactured in an atmosphere of N2 gas and Ar gas, (c ) represents that of a wafer manufactured in an atmosphere of N2 gas and H2 gas, (d) represents that of a wafer manufactured in an atmosphere of Ar gas, and (e) represents that of a wafer manufactured in an atmosphere of gas H2.

Per confronto, l’RTA e il successivo trattamento termico vennero effettuati su tutti i wafer sotto le stesse condizioni di trattamento. Vale a dire, l’RTA venne effettuata a 1250°C per 10 secondi, e il successivo trattamento termico venne effettuato due volte, come descritto sopra, a 800°C per quattro ore e a 1600°C per 15 ore. I risultati sono mostrati nella Tabella 5. For comparison, the RTA and the subsequent heat treatment were carried out on all the wafers under the same treatment conditions. That is, the RTA was carried out at 1250 ° C for 10 seconds, and the subsequent heat treatment was carried out twice, as described above, at 800 ° C for four hours and at 1600 ° C for 15 hours. The results are shown in Table 5.

TABELLA 5 TABLE 5

La Figura 11 è un diagramma illustrante la dissoluzione dei COP vicino alla superficie del wafer di silicio quando l’RTÀ di Figura 5 è effettuata nell’atmosfera di Ar. In generale, i COP che sono formati durante la crescita del lingotto mediante la tecnica CZ hanno una forma ottaedrica vuota rotta, e uno strato di ossido di silicio 22 è formato sul lato interno di un vuoto 20a. Quando il processo RTA è effettuato in un’atmosfera di gas Ar o H2 in cui i gas forniscono l’effetto di iniezione di silicio interstiziale alla superficie del wafer, i COP che sono presenti vicino alla superficie del wafer vengono dissolti. Figure 11 is a diagram illustrating the dissolution of COPs near the surface of the silicon wafer when the RTA of Figure 5 is carried out in the atmosphere of Ar. In general, the COPs that are formed during ingot growth by the CZ technique have a broken hollow octahedral shape, and a silicon oxide layer 22 is formed on the inner side of a hollow 20a. When the RTA process is carried out in an atmosphere of Ar or H2 gas in which the gases provide the effect of injection of interstitial silicon to the surface of the wafer, the COPs that are present near the surface of the wafer are dissolved.

Descrivendo un meccanismo di dissoluzione dei COP in dettaglio, quando il lingotto, in cui l’ossigeno è incorporato alla concentrazione iniziale 0{ durante la crescita del cristallo, viene raffreddato, la concentrazione di ossigeno del lingotto diventa supersaturata alla temperatura di raffreddamento. Così, la concentrazione di ossigeno iniziale del wafer formato dal lingotto viene anch’essa supersaturata oltre la solubilità predeterminata di ossigeno (indicata con “S” in Figura 11). Tuttavia, la concentrazione di ossigeno iniziale vicino alla superficie del wafer è uguale o inferiore alla solubilità predeterminata “S” a causa della diffusione esterna di ossigeno attraverso la superficie del wafer. Nel contempo, nella regione di massa del wafer, l’ossigeno supersaturato viene alimentato nel vuoto 20a e viene usato per formare lo strato di ossido di silicio 22 aH’intemo del vuoto 20a. Ancora, poiché la concentrazione di ossigeno iniziale vicino alla superficie del wafer (cioè una regione tra la superficie e la linea tratteggiata “T” di Figura 1 1) è inferiore alla solubilità predeterminata “S” di ossigeno, l’ossigeno viene dissolto fuori dallo strato di ossido di silicio (non mostrato) formato nel vuoto 20b e contemporaneamente silicio viene fornito all’interno del vuoto 20b a causa dell’effetto di iniezione di silicio interstiziale del gas che è fornito durante il processo RTA. Come conseguenza, la dimensione del vuoto 20b diminuisce e il vuoto 22b infine scompare. Describing a COP dissolution mechanism in detail, when the ingot, in which oxygen is incorporated at the initial concentration 0 {during crystal growth, is cooled, the ingot's oxygen concentration becomes supersaturated at the cooling temperature. Thus, the initial oxygen concentration of the wafer formed by the ingot is also supersaturated beyond the predetermined solubility of oxygen (indicated with "S" in Figure 11). However, the initial oxygen concentration near the wafer surface is equal to or less than the predetermined solubility “S” due to the external diffusion of oxygen across the wafer surface. At the same time, in the mass region of the wafer, the supersaturated oxygen is fed into the vacuum 20a and is used to form the silicon oxide layer 22 aH inside the vacuum 20a. Again, since the initial oxygen concentration near the wafer surface (i.e. a region between the surface and the dashed line "T" of Figure 1 1) is lower than the predetermined solubility "S" of oxygen, the oxygen is dissolved out of the silicon oxide layer (not shown) formed in the vacuum 20b and simultaneously silicon is supplied within the vacuum 20b due to the interstitial silicon injection effect of the gas which is supplied during the RTA process. As a result, the size of the void 20b decreases and the void 22b eventually disappears.

A causa dell’effetto di dissoluzione di COP, il processo RTA secondo realizzazioni della presente invenzione può essere esteso a molti tipi di wafer. Come mostrato nella Tabella 5, l’effetto di dissoluzione di COP può essere migliorato usando gas H2 piuttosto che gas Ar. Due to the dissolution effect of COP, the RTA process according to embodiments of the present invention can be extended to many types of wafers. As shown in Table 5, the dissolution effect of COP can be improved by using H2 gas rather than Ar gas.

Le Figure da 12 a 16 sono fotografie mostranti le distribuzioni di precipitati di ossigeno dei wafer che sono stati sottoposti al successivo trattamento termico dopo l’RTA, e hanno i profili di concentrazione di precipitati di ossigeno di Figura 10. In particolare, la Figura 12 corrisponde al caso dell’uso di gas N2, la Figura 13 corrisponde al caso dell’uso di gas Ar, la Figura 14 corrisponde al caso dell’uso di gas H2, la Figura 15 corrisponde al caso dell’uso di gas N2 e Ar, la Figura 16 corrisponde al caso dell’uso di gas N2 e H2. Ancora, la parte sinistra di ciascuna Figura mostra la superficie superiore del wafer, e la sua parte destra mostra la superficie inferiore del wafer. Figures 12 to 16 are photographs showing the distributions of oxygen precipitates of the wafers that have undergone the subsequent heat treatment after the RTA, and have the concentration profiles of oxygen precipitates of Figure 10. In particular, Figure 12 corresponds to the case of the use of N2 gas, Figure 13 corresponds to the case of the use of Ar gas, Figure 14 corresponds to the case of the use of H2 gas, Figure 15 corresponds to the case of the use of N2 and Ar gas , Figure 16 corresponds to the case of the use of gases N2 and H2. Again, the left part of each figure shows the upper surface of the wafer, and its right part shows the lower surface of the wafer.

Le Figure da 17 a 21 sono fotografie mostranti la profondità di DZ formata vicino alla superfìcie dei wafer, dove non esistono precipitati di ossigeno, che sono stati assoggettati a successivo trattamento termico dopo l’RTA, e hanno i profili di concentrazione di precipitati di ossigeno di Figura 10. In particolare, la Figura 17 rappresenta il caso dell’uso di gas N2, la Figura 18 rappresenta il caso dell’uso di gas Ar, la Figura 19 rappresenta il caso dell’uso di gas H2, la Figura 20 rappresenta il caso dell’uso di gas N2 e Ar, e la Figura 21 rappresenta il caso dell’uso di gas N2 e H2. Come si può notare dalla tabèlla 5, la DZ è a malapena formata nell’atmosfera di N2. Figures 17 to 21 are photographs showing the depth of DZ formed near the surface of the wafers, where there are no oxygen precipitates, which have undergone subsequent heat treatment after the RTA, and have the concentration profiles of oxygen precipitates of Figure 10. In particular, Figure 17 represents the case of the use of N2 gas, Figure 18 represents the case of the use of Ar gas, Figure 19 represents the case of the use of H2 gas, Figure 20 represents the case of the use of N2 and Ar gas, and Figure 21 represents the case of the use of N2 and H2 gas. As can be seen from table 5, the DZ is barely formed in the atmosphere of N2.

Le Figure da 22a a 24b sono fotografie mostranti le forme di COP accresciute, e quelle di COP che sono sitate cambiate, dopo l’RTA di Figura 5. In particolare, le Figure 22a e 22b rappresentano i casi in cui RTA è effettuata nell’atmosfera di N2, le Figure 23a e 23b rappresentano i casi in cui RTA è effettuata nell’atmosfera di N2 e Ar, e le Figure 24a e 24b rappresentano i casi di atmosfera di N2 e H2. Come mostrato nella tabella 5, i COP non sono sostanzialmente dissolti nell’atmosfera di N2. Ancora, la dissoluzione dei COP è omogenea in un’atmosfera di miscela di gas dove il gas N2 è miscelato con gas Ar o H2, e in particolare, i COP possono essere completamente dissolti nell’atmosfera di H2. Da questo risultato, si può anche dedurre che la riduzione delle dimensioni di COP nello stato accresciuto può aiutare a dissolvere completamente i COP durante il processo RTA di Figura 5. Figures 22a to 24b are photographs showing the increased COP forms, and those of COP that have changed, after the RTA of Figure 5. In particular, Figures 22a and 22b represent the cases in which RTA is performed in the atmosphere of N2, Figures 23a and 23b represent the cases in which RTA is carried out in the atmosphere of N2 and Ar, and Figures 24a and 24b represent the cases of atmosphere of N2 and H2. As shown in table 5, the COPs are not substantially dissolved in the atmosphere of N2. Furthermore, the dissolution of the COP is homogeneous in a gas mixture atmosphere where the N2 gas is mixed with Ar or H2 gas, and in particular, the COP can be completely dissolved in the H2 atmosphere. From this result, it can also be inferred that reducing the COP size in the enhanced state can help dissolve the COPs completely during the RTA process of Figure 5.

Le realizzazioni della presente invenzione possono controllare la distribuzione dei precipitati di ossigeno formati attraverso successivi cicli di processi termici, che sono usualmente effettuati nella fabbricazione di dispositivi a semiconduttori, eseguendo il processo RTA di Figura 5 su un wafer di silicio. Verranno ora descritte realizzazioni della preparazione completa di wafer durante la quale viene effettuato il processo RTA secondo la presente invenzione, e la preparazione di wafer che sono efficaci nell’applicazione dell’RTA. The embodiments of the present invention can control the distribution of the oxygen precipitates formed through successive thermal process cycles, which are usually carried out in the manufacture of semiconductor devices, by carrying out the RTA process of Figure 5 on a silicon wafer. Realizations of the complete wafer preparation during which the RTA process according to the present invention is carried out, and the preparation of wafers that are effective in the application of RTA will now be described.

La Figura 25 è un diagramma di flusso illustrante la preparazione di wafer secondo una realizzazione della presente invenzione, e in particolare, illustrante un processo di waferizzazione generale dopo la crescita del cristallo (SIO). Una descrizione della tecnica di waferizzazione generale è fornita nel Capitolo 1 del testo “Silicon Processing for thè VLSI Era, Volume 1, Process Technology”, di S. Wolf e R.N. Tauber, 1986, pagine 1-35, il cui contenuto è qui incorporato come riferimento. Con riferimento alla Figura 25, il processo di waferizzazione generale comprende la fase di crescita del cristallo (SIO) di crescita di un lingotto usando un estrattore CZ, la fase di taglio a fette (S12) di affettamento del lingotto in wafer, ima fase di attacco chimico (S14) di arrotondamento del bordo di ciascuna fetta o attacco chimico delle superfici delle fette. Poi, dopo una prima fase di pulitura (S16) di pulitura delle superfici delle fette, viene eseguita una fase di eliminazione di donatori (S18), e vengono lucidati (S20) le superfici superiori dei wafer, dove sono formati dispositivi a semiconduttori e i wafer lucidati vengono puliti in una seconda fase di pulitura (S22). Poi, i wafer risultanti vengono confezionati (S24). Figure 25 is a flowchart illustrating wafer preparation according to an embodiment of the present invention, and in particular, illustrating a general waferization process after crystal growth (SIO). A description of the general waferization technique is provided in Chapter 1 of the text “Silicon Processing for the VLSI Era, Volume 1, Process Technology”, by S. Wolf and R.N. Tauber, 1986, pages 1-35, the content of which is incorporated herein by reference. Referring to Figure 25, the general waferization process comprises the crystal growth (SIO) step of growing an ingot using a CZ extractor, the slicing (S12) step of slicing the ingot into wafer, a step of etching (S14) of rounding the edge of each slice or etching of the surfaces of the slices. Then, after a first cleaning step (S16) of cleaning the wafer surfaces, a donor elimination step (S18) is performed, and the upper surfaces of the wafers are polished (S20), where semiconductor devices and wafers are formed. polished are cleaned in a second cleaning step (S22). Then, the resulting wafers are packaged (S24).

LUTA di Figura 5 secondo realizzazioni della presente invenzione è effettuata nella fase di eliminazione di donatori (S18). L'RTA secondo altre realizzazioni della presente invenzione può essere effettuata in una fase separata. Tuttavia, può essere preferibile effettuare l’RTA nella fase di eliminazione donatoria (S18) in vista dei costi. In generale, l’eliminazione donatoria si riferisce ad un processo di conversione del componente ossigeno contenuto nel lingotto di silicio, che è presente nella forma di ioni durante la successiva fabbricazione di dispositivi a semiconduttori e agisce come un donatore di elettroni agli ioni di impurità impiantati, in precipitati di ossigeno attraverso trattamento termico durante il processo di waferizzazione in modo da ridurre la possibilità di funzionare come donatore. Questo trattamento termico è effettuato a circa 700°C per circa 30 secondi o più in un forno RTA. LUTA of Figure 5 according to embodiments of the present invention is carried out in the phase of elimination of donors (S18). The RTA according to other embodiments of the present invention can be carried out in a separate step. However, it may be preferable to carry out the RTA in the donation elimination phase (S18) in view of the costs. In general, donor elimination refers to a process of converting the oxygen component contained in the silicon ingot, which is present in the form of ions during the subsequent manufacture of semiconductor devices and acts as an electron donor to the implanted impurity ions. , in oxygen precipitates through heat treatment during the waferization process in order to reduce the possibility of functioning as a donor. This heat treatment is carried out at about 700 ° C for about 30 seconds or more in an RTA oven.

La Figura 27 è una vista schematica di un estrattore CZ convenzionale, in cui viene effettuata la crescita del cristallo (SIO). Come mostrato in Figura 27, l’estrattore CZ 100 comprende un forno, un meccanismo di tiro del cristallo, un dispositivo di controllo dell’ambiente e un sistema di controllo a base di calcolatore. Il forno CZ è generalmente indicato come un forno a zona calda. Il forno a zona calda comprende un elemento riscaldante 104, un crogiolo 106 che può essere fatto di quarzo, un suscettore 108 che può essere fatto di grafite e un albero rotante 110 che ruota intorno ad un asse in una prima direzione 112 come mostrato. Figure 27 is a schematic view of a conventional CZ extractor, in which crystal growth (SIO) is carried out. As shown in Figure 27, the CZ 100 extractor includes an oven, a crystal pull mechanism, an environment control device and a computer-based control system. The CZ oven is generally referred to as a hot zone oven. The hot zone furnace includes a heating element 104, a crucible 106 which can be made of quartz, a susceptor 108 which can be made of graphite, and a rotating shaft 110 which rotates about an axis in a first direction 112 as shown.

Una camicia raffreddante o porta 132 viene raffreddata mediante mezzi di raffreddamento esterni quali raffreddamento ad acqua. Uno schermo termico 114 può fornire un’ulteriore distribuzione termica. Un pacco termico 102 viene riempito con un materiale assorbente calore 116 per fornire una distribuizione termica aggiuntiva. A cooling jacket or door 132 is cooled by external cooling means such as water cooling. A thermal shield 114 can provide further thermal distribution. A heat pack 102 is filled with a heat absorbing material 116 to provide additional heat distribution.

Il meccanismo di tiro del cristallo comprende un albero di tiro del cristallo 120 che può ruotare intorno all’asse in una seconda direzione 122, opposta alla prima direzione 112, come mostrato. L’albero di tiro del cristallo 120 comprende un porta-seme 120a alla sua estremità. Il porta-seme 120a supporta un seme di cristallo 124, che viene tirato da un silicio allo stato fuso 126 nel crogiolo 106 per formare un lingotto 128. The crystal pulling mechanism includes a crystal pulling shaft 120 which can rotate around the axis in a second direction 122, opposite to the first direction 112, as shown. The pull shaft of the crystal 120 includes a seed holder 120a at its end. The seed holder 120a supports a crystal seed 124, which is pulled by a molten silicon 126 into the crucible 106 to form an ingot 128.

Il sistema del controllo dell’ambiente può comprendere una camera di contenimento 130, la camicia raffreddante 132, e altri dispositivi di controllo del flusso e sistemi di scarico del vuoto che non sono mostrati. Il sistema di controllo basato su calcolatore può essere usato per controllare gli elementi riscaldanti, l’estrattore e altri elementi elettrici e meccanici. The environment control system may include a containment chamber 130, the cooling jacket 132, and other flow control devices and vacuum exhaust systems that are not shown. The computer-based control system can be used to control the heating elements, the extractor and other electrical and mechanical elements.

Al fine di far crescere un lingotto di silicio monocristallino, il seme di cristallo 124 viene portato a contatto con il silicio fuso 126 e viene gradualmente tirato nella direzione assiale (verso l’alto). Il raffreddamento e la solidificazione del silicio fuso 126 in silicio monocristallino si verifica all’interfaccia 131 tra il lingotto 128 e il silicio fuso 126. Come mostrato in Figura 27, l’interfaccia 131 è concava rispetto al silicio fuso 126. In order to grow a monocrystalline silicon ingot, the crystal seed 124 is brought into contact with the molten silicon 126 and is gradually pulled in the axial direction (upwards). The cooling and solidification of the fused silicon 126 into monocrystalline silicon occurs at the interface 131 between the ingot 128 and the fused silicon 126. As shown in Figure 27, the interface 131 is concave with respect to the fused silicon 126.

Un profilo di concentrazione di precipitati di ossigeno controllato come mostrato in Figura 4 può essere ottenuto da almeno tre tipi di wafer di silicio. A controlled oxygen precipitate concentration profile as shown in Figure 4 can be obtained from at least three types of silicon wafers.

attraverso realizzazioni di RTA secondo la presente invenzione. Specificatamente, through embodiments of RTA according to the present invention. Specifically,

RTA secondo realizzazioni della presente invenzione possono essere applicate RTA according to embodiments of the present invention can be applied

ad un wafer “perfetto” in cui non esistono difetti quali agglomerati interstiziali to a “perfect” wafer in which there are no defects such as interstitial agglomerates

e agglomerati di vacanze; un wafer “semi-perfetto” in cui agglomerati di and holiday agglomerations; a "semi-perfect" wafer in which agglomerates of

vacanze sono presenti solo in una regione ricca di vacanze in un holidays are present only in a region rich in holidays in a

predeterminato raggio dal centro del wafer, e nessun agglomerato di vacanze e predetermined radius from the center of the wafer, and no holiday agglomeration e

agglomerato interstiziale è presente all<5 >esterno della regione ricca di vacanze; interstitial agglomeration is present outside the holiday-rich region;

e un wafer che contiene solo agglomerati di vacanze attraverso il wafer, senza and a wafer that contains only holiday clusters across the wafer, without

agglomerati interstiziali. Tuttavia, la presente invenzione non è limitata ai interstitial agglomerates. However, the present invention is not limited to

suddetti wafer, e comprende tutti i tipi di wafer ai quali il principio della aforementioned wafers, and includes all types of wafers to which the principle of

presente invenzione può essere applicato. Come sopra descritto, realizzazioni present invention can be applied. As described above, realizations

della presente invenzione sono dirette al profilo di concentrazione di of the present invention are directed at the concentration profile of

precipitati di ossigeno controllato come mostrato in Figura 4, che può essere controlled oxygen precipitates as shown in Figure 4, which can be

ottenuto effettuando un processo RTA di Figura 5 e il successivo trattamento obtained by carrying out an RTA process of Figure 5 and the subsequent treatment

termico di un wafer di silicio al quale la presente invenzione può essere thermal of a silicon wafer to which the present invention may be

applicata. Ancora, come per i COP, realizzazioni della presente invenzione applied. Again, as for the COPs, embodiments of the present invention

forniscono un wafer in cui COP sono presenti solo nella regione di massa del provide a wafer in which COPs are present only in the mass region of the

wafer e non presenti nelle DZ. wafers and not present in the DZ.

Al fine di prevenire i difetti dei wafer di silicio, molte investigazioni In order to prevent silicon wafer defects, many investigations

pratiche si sono focalizzate su un processo di crescita del cristallo per un practices have focused on a crystal growth process for a

lingotto ad alta purezza. Per esempio, è ampiamente noto che la velocità di tiro high purity ingot. For example, it is widely known that the shooting speed

del seme di cristallo e i gradienti di temperatura nella struttura della zona calda of the crystal seed and temperature gradients in the structure of the hot zone

dovrebbero essere controllati. Il controllo della velocità di tiro (V) del lingotto they should be checked. The control of the shooting speed (V) of the ingot

\ e dei gradienti di temperatura (G) dell’interfaccia lingotto-silicio fuso sono \ and the temperature gradients (G) of the ingot-molten silicon interface are

descritti in dettaglio in “The Mechanism of Swirl Defects Formation in Silicon” di Voronkov, Journal of Crystal Growth, Voi. 59, 1982, pagine 625-643. Ancora, un’applicazione della teoria di Voronkov può essere trovata in una pubblicazione del presente inventore et al. intitolata “Effect of Crystal Defects on Device Characteristics”, Proceedings of thè Second International Symposium on Advanced Science and Technology of Silicon Material, 25-29 Novembre, 1996, pag. 519. Questa pubblicazione descrive che quando il rapporto di V rispetto a G (indicato come rapporto V/G) è al disotto di un rapporto critico (V/G)*, viene formata una regione ricca interstiziale, mentre quando il rapporto V/G è al disopra del rapporto critico (V/G)*, viene formata una regione ricca di vacanze. described in detail in Voronkov's “The Mechanism of Swirl Defects Formation in Silicon”, Journal of Crystal Growth, Vol. 59, 1982, pages 625-643. Again, an application of Voronkov's theory can be found in a publication by the present inventor et al. entitled "Effect of Crystal Defects on Device Characteristics", Proceedings of the Second International Symposium on Advanced Science and Technology of Silicon Material, November 25-29, 1996, p. 519. This publication describes that when the ratio of V to G (referred to as the V / G ratio) is below a critical ratio (V / G) *, a rich interstitial region is formed, whereas when the V / G ratio above the critical ratio (V / G) *, a region rich in holidays is formed.

In particolare, la Figura 26 è una vista concettuale illustrante la relazione tra una distribuzione relativa di punti di difetti in un lingotto di silicio e il rapporto V/G. Come mostrato in Figura 26, durante la crescita del lingotto, per un rapporto V/G al disopra di un rapporto critico (V/G)*, viene formata una regione ricca di vacanze. Ancora, per un rapporto V/G dove la concentrazione di vacanze è al disopra di una concentrazione di vacanze critica Cv*, vengono formati agglomerati di vacanze, mentre per un rapporto V/G dove la concentrazione interstiziale è al disopra di una concentrazione interstiziale critica Q*, vengono formati agglomerati interstiziali. Ancora, nella Figura 26, l’ampiezza da (V/G)i* a (V/G)B* rappresenta una banda B, che sono difetti interstiziali correlati (dislocazioni di piccole dimensioni), e l’ampiezza da (V/G)v* a (V/G)P* rappresenta una banda P che è un anello O.S.F. (precipitati di ossigeno di grandi dimensioni). In particular, Figure 26 is a conceptual view illustrating the relationship between a relative distribution of defect points in a silicon ingot and the V / G ratio. As shown in Figure 26, during the growth of the ingot, for a V / G ratio above a critical ratio (V / G) *, a region rich in holidays is formed. Again, for a V / G ratio where the holiday concentration is above a critical holiday concentration Cv *, agglomerations of holidays are formed, while for a V / G ratio where the interstitial concentration is above a critical interstitial concentration Q *, interstitial agglomerates are formed. Again, in Figure 26, the amplitude from (V / G) i * to (V / G) B * represents a band B, which are related interstitial defects (small dislocations), and the amplitude from (V / G) v * a (V / G) P * represents a P band which is an O.S.F. (large oxygen precipitates).

Realizzazioni della presente invenzione possono essere applicate ad un wafer perfetto senza difetti, che ha un rapporto V/G tra la banda B e la banda P durante la crescita del lingotto, un wafer semi-perfetto che ha un rapporto V/G comprendente la banda P, e un wafer dove gli agglomerati di vacanze sono formati attraverso il wafer a causa del rapporto V/G al disopra del rapporto critico (V/G)v* corrispondente alla concentrazione di vacanze critica Cy*. Embodiments of the present invention can be applied to a flawless perfect wafer, which has a V / G ratio between the B-band and the P-band during ingot growth, a semi-perfect wafer that has a V / G ratio comprising the band P, is a wafer where holiday agglomerates are formed across the wafer due to the V / G ratio above the critical (V / G) v * ratio corresponding to the critical holiday concentration Cy *.

Wafer perfetti e wafer semi-perfetti, che sono applicabili alla presente invenzione, sono descritti in dettaglio nella domanda US 08/989,591 e nelle sue continuation-in-part, domande N. US 09/320,210 e 09/320,102, che furono qui incorporate come riferimento. Pertanto, una loro descrizione dettagliata sarà omessa. Perfect wafers and semi-perfect wafers, which are applicable to the present invention, are described in detail in US application 08 / 989,591 and its continuation-in-part, applications Nos US 09 / 320,210 and 09 / 320,102, which were incorporated herein. as a reference. Therefore, a detailed description of them will be omitted.

La Figura 28 è una vista schematica di un estrattore CZ modificato descritto nelle domande di continuation-in-part, in cui uno schermo termico 214 è modificato rispetto all’estrattore CZ mostrato nella Figura 27. Brevemente, come mostrato in Figura 28, l’estrattore CZ modificato 200 comprende un forno, un meccanismo di tiro del cristallo, un dispositivo di controllo dell’ambiente e un sistema di controllo basato su calcolatore. Il forno a zona calda comprende un dispositivo riscaldante 204, un crogiolo 206, un suscettore 208 e un albero rotante 210 che ruota intorno ad un’asse in una prima direzione 212 come mostrato. Una camicia raffreddante 232 e uno schermo termico 214 possono fornire ulteriore distribuzione termica, e un pacco termico 202 contiene un materiale assorbente calore 216 per fornire un’ulteriore distribuzione termica. Figure 28 is a schematic view of a modified CZ extractor described in the continuation-in-part questions, in which a heat shield 214 is modified with respect to the CZ extractor shown in Figure 27. Briefly, as shown in Figure 28, the Modified CZ extractor 200 comprises a furnace, a crystal pull mechanism, an environment control device and a computer-based control system. The hot zone furnace comprises a heating device 204, a crucible 206, a susceptor 208 and a rotating shaft 210 which rotates around an axis in a first direction 212 as shown. A cooling jacket 232 and a heat shield 214 can provide further thermal distribution, and a thermal pack 202 contains a heat absorbing material 216 to provide further thermal distribution.

Il meccanismo di tiro del cristallo comprende un albero di tiro del cristallo 220 che può ruotare attorno ad un asse in una seconda direzione 222, opposta alla prima direzione 212, come mostrato. L’albero di tiro del cristallo 220 comprende un porta-seme 220a alla sua estremità. Il porta-semi 220a supporta un seme di cristallo 224 che viene attivato dal silicio fuso nel crogiolo 206 per formare un lingotto 228. The crystal pulling mechanism comprises a crystal pulling shaft 220 which can rotate about an axis in a second direction 222, opposite to the first direction 212, as shown. The shooting shaft of the crystal 220 includes a seed holder 220a at its end. The seed holder 220a supports a crystal seed 224 which is activated by the molten silicon in the crucible 206 to form an ingot 228.

Il sistema di controllo dell’ambiente può comprendere una camera di contenimento 230, la camicia raffreddante 232 e altri dispositivi di controllo di flusso e sistemi di scarico del vuoto che non sono mostrati. Il sistema di controllo basato su calcolatore può essere usato per controllare gli elementi riscaldanti, l’estrattore e altri elementi elettrici e meccanici. The environment control system may include a containment chamber 230, the cooling jacket 232 and other flow control devices and vacuum exhaust systems which are not shown. The computer-based control system can be used to control the heating elements, the extractor and other electrical and mechanical elements.

Al fine di far crescere un lingotto di silicio monocristallino, il seme di cristallo 224 viene portato a contatto con il silicio fuso 226 e viene gradualmente tirato nella direzione assiale (verso l’alto). Il raffreddamento e la solidificazione del silicio fuso 226 in silicio monocristallino si verifica all’interfaccia 231 tra il lingotto 228 e il silicio fuso 226. Al contrario dell’estrattore CZ di Figura 27, l’estrattore CZ 200 di Figura 28 comprende altresì un corpo di schermo termico 234 nello schermo termico 214, che permette un più accurato controllo del rapporto V/G. In order to grow a monocrystalline silicon ingot, the crystal seed 224 is brought into contact with the molten silicon 226 and is gradually pulled in the axial direction (upwards). The cooling and solidification of the fused silicon 226 into monocrystalline silicon occurs at the interface 231 between the ingot 228 and the fused silicon 226. Unlike the CZ extractor of Figure 27, the CZ 200 extractor of Figure 28 also comprises a body of heat shield 234 in heat shield 214, which allows more accurate control of the V / G ratio.

La Figura 29 è una vista schematica di un estrattore CZ modificato secondo realizzazioni della presente invenzione, e la Figura 30 illustra dettagli di parti modificate dell’estrattore CZ di Figura 29. Nelle Figure 29 e 30, gli stessi numeri di riferimento usati nella Figura 28 vengono utilizzati per indicare gli stessi elementi, e solo le differenze dall’estrattore CZ di Figura 28 verranno descritte. Come mostrato nelle Figure 29 e 30, le differenze dall’estrattore CZ di Figura 28 comprendono la forma di un corpo di schermo termico 300 e l’installazione aggiuntiva di una piastra di schermo termico 360. Il corpo di schermo termico 300, che ha una forma trapezoidale ruotata di 90°, come un anello, comprende una parete di corpo di schermo termico interna 310 e ima parete di corpo di schermo termico esterna 330, che sono preferibilmente verticali, e una parte superiore di corpo di schermo termico 340 e una parte inferiore di corpo di schermo termico 320 che collegano le pareti interna ed esterna 310 e 330 del corpo di schermo termico. Qui, la parte superiore 340 del corpo di schermo termico è inclinata verso l’alto di un angolo di β dall’orizzontale dalla parete interna 310 verso la parete esterna 330 del corpo di schermo termico, mentre la parte inferiore 320 del corpo di schermo termico è inclinata verso il basso di un angolo di a dall’orizzontale dalla parete interna 310 Figure 29 is a schematic view of a modified CZ extractor according to embodiments of the present invention, and Figure 30 illustrates details of modified parts of the CZ extractor of Figure 29. In Figures 29 and 30, the same reference numbers used in Figure 28 they are used to indicate the same elements, and only the differences from the CZ extractor of Figure 28 will be described. As shown in Figures 29 and 30, the differences from the CZ puller of Figure 28 include the shape of a heat shield body 300 and the additional installation of a heat shield plate 360. The heat shield body 300, which has a trapezoidal shape rotated 90 °, such as a ring, comprises an inner heat shield body wall 310 and an outer heat shield body wall 330, which are preferably vertical, and an upper heat shield body part 340 and a portion lower heat shield body 320 connecting the inner and outer walls 310 and 330 of the heat shield body. Here, the upper part 340 of the heat shield body is inclined upward at an angle of β from the horizontal from the inner wall 310 to the outer wall 330 of the heat shield body, while the lower part 320 of the heat shield body is inclined downward by an angle of a from the horizontal from the inner wall 310

verso la parete esterna 330 del corpo di schermo termico, formando la forma trapezoidale come mostrato. towards the outer wall 330 of the heat shield body, forming the trapezoidal shape as shown.

Il corpo di schermo termico a forma di anello 300 può essere riempito con un materiale assorbente calore (non mostrato) e può essere formato di ferrite di carbonio. The ring-shaped heat shield body 300 may be filled with a heat absorbing material (not shown) and may be formed of carbon ferrite.

Ancora, il corpo di schermo termico 300 è fissato alla parte superiore del Again, the heat shield body 300 is attached to the top of the

pacco termico 202 mediante un elemento di supporto 350. La piastra di schermo thermal pack 202 by means of a support element 350. The shield plate

termico 360 è disposta tra la parte superiore 340 del corpo di schermo termico 300 e 360 is disposed between the upper part 340 of the heat shield body 300 e

la camicia raffreddante 232, intorno al lingotto che viene tirato. the cooling jacket 232, around the ingot being pulled.

La configurazione dell’estrattore CZ mostrato nelle Figure 29 e 30 può consentire alla velocità di raffreddamento del lingotto di aumentare. La dimensione The configuration of the CZ extractor shown in Figures 29 and 30 can allow the cooling rate of the ingot to increase. The dimension

dei vuoti, che sono presenti nel lingotto tirato, è generalmente proporzionale alla of the voids, which are present in the pulled ingot, is generally proportional to the

radice quadrata della concentrazione di vacanze iniziale all’interfaccia lingottosilicio fuso, ma inversamente proporzionale alla radice quadrata della velocità di raffreddamento del lingotto. Come descritto con riferimento alla Figura 11, fintanto square root of the initial vacancy concentration at the molten ingotosilicon interface, but inversely proportional to the square root of the ingot cooling rate. As described with reference to Figure 11, for the time being

che la dimensione dei vuoti presenti nel lingotto, che sono formati durante la that the size of the voids present in the ingot, which are formed during the

crescita del cristallo, è inferiore a una dimensione predeterminata, sebbene il crystal growth, is less than a predetermined size, although the

lingotto tirato contenga vuoti, i vuoti possono essere dissolti dalla DZ attraverso il processo RTA secondo realizzazioni della presente invenzione. pulled ingot contains voids, the voids can be dissolved by the DZ through the RTA process according to embodiments of the present invention.

\ Così, al fine di ridurre la dimensione di vuoti nel lingotto, che è desiderabile secondo realizzazioni della presente invenzione, la velocità di raffreddamento del Thus, in order to reduce the size of voids in the ingot, which is desirable according to embodiments of the present invention, the cooling rate of the

lingotto può essere aumentata. Quando la velocità di raffreddamento del lingotto aumenta, un gradiente di temperatura Gc al centro del lingotto può aumentare. ingot can be increased. As the cooling rate of the ingot increases, a Gc temperature gradient at the center of the ingot can increase.

Quindi, se il rapporto V/G è costante per una predeterminata distribuzione di difetti, Thus, if the V / G ratio is constant for a predetermined distribution of defects,

la velocità di tiro del lingotto (V) dovrebbe essere aumentata. ingot shooting speed (V) should be increased.

Secondo realizzazioni della presente invenzione, al fine di aumentare la velocità di raffreddamento del lingotto ad almeno l,4°K/minuti o più in base alla temperatura del lingotto al suo centro, per raffreddare il lingotto dalla temperatura alPinterfaccia lingotto-silicio fuso fino ad una predeterminata temperatura del lingotto, almeno una tra la lunghezza a della parete interna 310 del corpo di schermo termico, la lunghezza c della parete esterna 330 del corpo di schermo termico, l’angolo β della parte superiore 340 del corpo di schermo termico, l’angolo a della parte inferiore 320 del corpo di schermo termico, la distanza d tra il According to embodiments of the present invention, in order to increase the cooling rate of the ingot to at least 1.4 ° K / minute or more based on the temperature of the ingot at its center, to cool the ingot from the temperature at the ingot-molten silicon interface up to a predetermined temperature of the ingot, at least one of the length a of the inner wall 310 of the heat shield body, the length c of the outer wall 330 of the heat shield body, the angle β of the upper part 340 of the heat shield body, l 'angle a of the lower part 320 of the heat shield body, the distance d between the

lingotto 228 e la parete interna 310 del corpo di schermo termico, la distanza f tra il crogiolo 206 e la parete esterna 330 del corpo di schermo termico, la distanza e tra ingot 228 and the inner wall 310 of the heat shield body, the distance f between the crucible 206 and the outer wall 330 of the heat shield body, the distance e between

le pareti interna ed esterna 310 e 330 del corpo di schermo termico, la distanza b tra the inner and outer walls 310 and 330 of the heat shield body, the distance b between

la parete interna 310 del corpo di schermo termico e il silicio fuso 226, e la posizione della piastra di schermo termico 360 possono essere variati. the inner wall 310 of the heat shield body and the molten silicon 226, and the position of the heat shield plate 360 can be varied.

Nell’estrattore CZ di Figura 29, a causa dell’alta velocità di raffreddamento In the CZ extractor in Figure 29, due to the high cooling rate

del lingotto tirato, la velocità di tiro del lingotto può essere aumentata, per esempio nell’intervallo da 0,50 a 1,00 mm/min., in modo che la produttività del lingotto of the ingot pulled, the ingot pulling speed can be increased, for example in the range from 0.50 to 1.00 mm / min., so that the productivity of the ingot

possa aumentare. In aggiunta, un margine di lavorazione per wafer perfetti o wafer may increase. In addition, a working margin for perfect wafers or wafers

semi-perfetti, che sono fabbricati mediante l’estrattore CZ di Figura 28, può essere previsto per la crescita del lingotto. semi-perfect, which are manufactured using the CZ extractor of Figure 28, can be predicted for ingot growth.

\ Nei disegni e nella descrizione, sono state descritte realizzazioni preferite In the drawings and in the description, preferred embodiments have been described

tipiche dell’ invenzione e, sebbene siano stati impiegati termini specifici, essi sono typical of the invention and, although specific terms have been used, they are

usati solo in un senso generico e descrittivo e non per scopi di limitazione, lo scopo dell’invenzione essendo espresso nelle rivendicazioni che seguono. used only in a generic and descriptive sense and not for limitation purposes, the purpose of the invention being expressed in the following claims.

Claims

CLAIMS 1. A silicon wafer having a top surface, a bottom surface and a concentration profile of oxygen precipitates therein between the upper surface and the lower surface, the concentration profile of oxygen precipitates comprising: first and second peaks at first and second predetermined depths from the upper and lower surfaces of the wafer, respectively; a Denuded Zone (DZ) between the upper surface of the wafer and the first peak and between the bottom surface of the wafer and the second peak; a concave region between the first and second peaks.

The silicon wafer according to claim 1, wherein the concentration profile of oxygen precipitates is symmetrical with respect to a central surface of the silicon wafer which is centrally disposed between the upper and lower surfaces.

3. Silicon wafer according to claim 1, wherein the depth of the stripped areas is in the range from about 10 μm to about 40 pm from the upper and lower surfaces of the silicon wafer.

4. The silicon wafer of claim 3 wherein the depth of the stripped areas is about 30 µm from the upper and lower surfaces of the silicon wafer.

5. A silicon wafer according to claim 1, wherein the concentrations of oxygen precipitates at the first and second peaks are at least about lxlO <9> cm <'3>. \

6. Silicon wafer according to claim 1, wherein the concentration of oxygen precipitates in the concave region between the first and second peaks is at least about lxlO <8> cm <'3>.

7. Silicon wafer according to claim 1, wherein the precipitates originated from crystal (COP) are present in the wafer only in the concave region between the former and the second peak.

8. Silicon wafer having an upper surface, a lower surface and a vacation concentration profile in it between the upper surface and the surface lower, the holiday concentration profile including: a first and a second peak at a first and a second peak predetermined depth from the top and bottom surfaces of the wafer, respectively; a region having a predetermined concentration of holidays, which is less than a critical concentration, between the top surface of the wafer and the first peak and between the bottom surface of the wafer and the second peak; And a concave region between the first and second peaks.

9. A silicon wafer according to claim 8, wherein the profile of vacancy concentration is symmetrical with respect to a central surface of the wafer of silicon which is centrally located between the upper and lower surfaces.

10. Silicon wafer according to claim 8, wherein precipitates originated from crystal (COP) are present in the wafer only in the mass region between the first and the second peak.

11. A method of manufacturing silicon wafers, comprising: carrying out a Rapid Thermal Annealing (RTA) process on a wafer of silicon having an upper surface and a lower surface in an atmosphere of \ a gas mixture comprising a gas which has a holiday injection effect e a gas which has an interstitial silicon injection effect on the upper surfaces and lower of the silicon wafer, to generate nucleation centers, which serve as growth points for oxygen precipitates, during subsequent treatment thermal, in a concentration profile of nucleation centers from the surface higher than the lower surface of the wafer, the concentration profile of centers of nucleation including: a first and a second peak at a first and a second peak predetermined depth from the top and bottom surfaces of the wafer, respectively; a region having a predetermined concentration of nucleation centers, which is below a critical concentration, between the top surface of the wafer and the first peak and between the bottom surface of the wafer and the second peak; And a concave region between the first and second peaks.

12. Method according to claim 11, wherein the step of carrying out a Rapid thermal annealing process also produces a concentration profile of holidays from the top surface to the bottom surface of the wafer, the profile of holiday concentration including: a first and a second peak at a first and a second peak predetermined depth from the top and bottom surfaces of the wafer, respectively; a region having a predetermined concentration of holidays, which is less than a critical concentration, between the top surface of the wafer and the first peak and between the bottom surface of the wafer and the second peak; And a concave region between the first and second peaks. \

13. Method according to claim 11, further comprising the step of carrying out a subsequent heat treatment on the silicon wafer to form a concentration profile of oxygen precipitates from the upper surface to the bottom surface of the wafer, the concentration profile of oxygen precipitates including: a first and a second peak at a first and a second peak predetermined depth from the top and bottom surfaces of the wafer, respectively; a denuded zone (DZ) between the upper surface of the wafer and the first peak and between the bottom surface of the wafer and the second peak; And a concave region between the first and second peaks.

The method according to claim 11, wherein the gas mixture comprises gas nitrogen (N2) and argon gas (Ar).

15. The method of claim 12 wherein the gas mixture comprises gas nitrogen (N2) and argon gas (Ar).

A method according to claim 11, wherein the precipitate concentrations of oxygen in the first and second first and in the concave region are controlled adjusting a mixing ratio of the gas mixture.

Method according to claim 11, wherein the depths of the denuded areas are controlled by adjusting a mixing ratio of the gas mixture.

18. A method according to claim 16, wherein the precipitate concentrations of oxygen in the first and second peak and in the concave region are also controlled adjusting the temperature and time of the rapid thermal annealing process.

A method according to claim 17, wherein the depths of the denuded areas they are also controlled by regulating the temperature and time of the annealing process \ rapid thermal.

A method according to claim 11, wherein the step of carrying out a rapid thermal annealing process comprises rapid cooling of the wafer at a rate of at least about 30 ° C / sec.

A method according to claim 20, wherein the step of carrying out a rapid thermal annealing process is carried out at a temperature of at least about 1150 ° C.

A method according to claim 21, wherein the step of carrying out a rapid thermal annealing process is carried out for a period of time of at least about 5 seconds.

A method according to claim 21, wherein the step of carrying out a rapid thermal annealing process is carried out at about 1150 ° C or more for about 30 seconds or more.

The method according to claim 21, wherein the step of carrying out a rapid thermal annealing process is carried out at about 1250 ° C or more for about 5 seconds.

Method according to claim 13, wherein the step of carrying out a subsequent heat treatment on the silicon wafer is carried out at a temperature between about 800 ° C and about 1000 ° C for a time between about 4 hours and about 20 hours.

A method according to claim 11, wherein the concentration profile of oxygen precipitates is controlled to be symmetrical with respect to a central surface of a silicon wafer which is centrally disposed between the upper and lower surfaces.

27. Silicon wafer according to claim 11, wherein the depth of the stripped areas is in the range from about 10 pm to about 40 pm from the upper and lower surfaces of the silicon wafer.

28. A silicon wafer according to claim 11, wherein the depth of the denuded areas is about 30 μm from the upper and lower surfaces of the silicon wafer.

29. Silicon wafer according to claim 11, wherein the concentrations of oxygen precipitates at the first and second peaks are about lxlO <9> cm <'3>.

30. Silicon wafer according to claim 11, wherein the concentration of oxygen precipitates in the concave region between the first and second peaks is at least about lxlO <8> cm <'3>.

A method according to claim 11, wherein rapid thermal annealing is performed during a donor elimination step of a waferization process for the silicon wafer.

32. Method according to claim 11, further comprising polishing the upper surface of the wafer after carrying out the thermal annealing process quick.

33. Method according to claim 11, in which the step of carrying out is preceded from: pulling an ingot from molten silicon in a hot zone furnace according to an ingot pulling speed profile where the ingot pulling speed is high enough to prevent the formation of interstitial agglomerates, but low enough to limit the formation of holiday clusters in a region rich in holidays around to the central axis of the ingot; And slicing the ingot in a radial direction to provide the silicon wafer.

34. Method according to claim 11, in which the carrying out step is preceded by: \ firing an ingot from molten silicon in a hot zone furnace according to an ingot firing rate profile that produces a holiday rich region comprising holiday clusters at its core, and a pure region outside the holiday rich region , the pure region comprising points of interstitial defects without holiday agglomerates and interstitial agglomerates; And slicing the ingot in a radial direction to provide a silicon wafer.

35. Method according to claim 11, in which the carrying out step is preceded by: firing of an ingot from molten silicon in a hot zone furnace according to an ingot firing rate profile where the ingot firing rate is high enough to prevent the formation of interstitial agglomerates, but low enough to prevent the formation of agglomerates of vacation; And slicing the ingot in a radial direction to provide the silicon wafer.

36. Method according to claim 11, in which the execution step is preceded by: firing an ingot from molten silicon in a hot zone furnace according to an ingot firing rate profile which produces defect points and does not produce interstitial agglomerates and holiday agglomerates; And fete cutting of the lingot in a radial direction to produce a silicon wafer.

37. Method according to claim 11, in which the carrying out step is preceded by: firing a molten silicon ingot in a hot zone furnace according to a lingot firing rate profile where the ingot firing rate is high enough to form holiday agglomerates across the lingot diameter without forming interstitial agglomerates; And Fetal cutting of the lingot in a radial direction to provide a silicon wafer.

38. Method according to claim 33, wherein the size of the agglomerates of vacancies that are formed in the silicon wafer during the firing phase is about 0.2 μm.

39. A method according to claim 34, wherein the size of the vacant agglomerates which are formed in the silicon wafer during the firing step is about 0.2 μιη.

A method according to claim 35, wherein the size of the vacant agglomerates which are formed in the silicon wafer during the firing step is about 0.2 µm.

A method according to claim 33, wherein the ingot pulling step further comprises cooling the ingot which is pulled to a predetermined temperature at a cooling rate of at least about 1.4 ° K / min. based on the temperature of the ingot in the center.

A method according to claim 34, wherein the ingot pulling step further comprises cooling the ingot which is pulled to a predetermined temperature at a cooling rate of at least about 1.4 ° K / min. based on the temperature of the ingot in the center.

A method according to claim 35, wherein the ingot pulling step further comprises cooling the ingot which is pulled to a predetermined temperature at a cooling rate of at least about 1.4 ° K / min. based on the temperature of the ingot in the center.

44. Method according to claim 33, wherein the ingot pulling phase comprises the extraction of the ingot at a shooting speed in the range from about 0.5 to about 1.0 mm / minute.

45. Method according to claim 34, wherein the ingot pulling step comprises the extraction of the ingot at a shooting speed in the range from about 0.5 to about 1.0 mm / minute.

46. Method according to claim 35, in which the ingot pulling phase comprises the extraction of the ingot at a shooting speed of the range from about 0.5 to about 1.0mm / minute.

47. A Czochralski extractor for growing monocrystalline silicon ingots, comprising: a containment chamber; a crucible in the containment chamber that contains molten silicon; a seed holder in the containment chamber, near the crucible to support a crystal seed; a heating element in the containment chamber surrounding the crucible; a ring-shaped heat shield body in the containment chamber, including inner and outer heat shield body walls which are separated from each other, and an upper and a lower part of the screen body which connect the inner and outer walls of the heat shield body, the upper part of the heat shield body being inclined upwards from the inner wall towards the outer wall of the heat shield body, and the lower part of the heat shield body being sloped downward from the wall internal to the external wall of the heat shield body; And a support element that supports the heat shield body inside the crucible.

48. A Czochralski extractor according to claim 47, wherein the ring-shaped heat shield body is filled with a heat absorbing material. \

49. A Czochralski extractor according to claim 47, further comprising a cooling jacket between the heat shield and the seed holder.

50. A Czochralski extractor according to claim 49, further comprising a heat shield plate surrounding the ingot being pulled between the heat shield body and the cooling jacket.

51. Czochralski extractor according to claim 50, wherein the extractor is further configured to pull the seed holder from the crucible to grow the molten silicon into the cylindrical monocrystalline silicon ingot, which grows into the cylindrical shape and forms an ingot-interface. fused silicon with fused silicon; at least one of the lengths of the inner and outer walls of the heat shield body, the inclination angles of the upper and lower parts of the heat shield body, the distance between the ingot and the inner wall of the heat shield body, the distance between the crucible and the outer wall of the heat shield body, the distance between the molten silicon and the inner wall of the heat shield body and the location of the heat shield plate being selected such that the pulled ingot is cooled to a rate of at least 1, 4 ° K / min. based on the temperature of the ingot at its center, from the temperature at the ingot-molten silicon interface to a predetermined temperature of the ingot.

52. A Czochralski extractor according to claim 47, wherein the heat shield body is formed of carbon ferrite.