JP2003508332A - 均一熱履歴を有する単結晶シリコンの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 均一な熱履歴を有する単結晶シリコンインゴットを製造するチョクラルスキー法を開示する。該方法において、インゴットの本体およびエンドコーンの成長を通して側面加熱器に供給する電力を実質的に一定に維持し、下部加熱器に供給する電力は、本体の第２半分およびエンドコーンの成長の際に徐々に増加させる。本発明の方法は、約０．２ミクロンを越える大きさの光点欠陥を少ない数で有し、向上したゲートオキシドインテグリティを有するウエハを生じるインゴッを得ることを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は一般に、チョクラルスキー法によって単結晶シリコンインゴットを製
造する方法に関する。本発明は特に、インゴットから得たウエハの空孔関連凝集
欠陥の密度および大きさを制限し、ゲートオキシドインテグリティを向上させる
ために、インゴットを成長させる際にインゴットの熱履歴を調節する方法に関す
る。

【０００２】 （背景技術） 半導体電子部品を製造する多くの方法における出発物質である単結晶シリコン
は、いわゆるチョクラルスキー（Ｃｚ）法によって製造される。この方法におい
て、多結晶シリコン（ポリシリコン）をルツボに装填し、溶融させ、種結晶を溶
融シリコンに接触させ、単結晶をゆっくり引き上げることによって成長させる。
ネックの形成が終了した後、引き上げ速度および／または溶融温度を減少させる
ことによって、結晶の直径を、所望のまたは目標とする直径に到達するまで大き
くする。次に、減少するメルト量を補いながら、引き上げ速度および溶融温度を
調節することによって、ほぼ一定の直径を有する結晶の筒状本体を成長させる。
成長工程の終わりに近く、ルツボから溶融シリコンがなくなる前に、結晶直径を
徐々に減少させてエンドコーンを形成しなければならない。一般に、エンドコー
ンは、結晶引き上げ速度およびルツボに供給される熱を増加させることによって
形成される。直径が充分に小さくなったときに、結晶をメルトから分離する。

【０００３】 近年、単結晶シリコンの多くの欠陥は、インゴットが凝固温度から冷却する際
に、成長室において形成されることが確認されている。すなわち、インゴットが
冷却する際に、結晶格子空孔またはシリコン自己格子間原子のような真性点欠陥
は、それより低い温度で所定濃度の真性点欠陥が臨界的に過飽和になる限界温度
に到達するまで、シリコン格子において可溶性を維持する。一旦この限界温度よ
り低く冷却すると、反応または凝集現象が生じ、その結果、凝集真性点欠陥が形
成される。

【０００４】 シリコンにおけるこれらの点欠陥の種類および初期濃度は、インゴットが、凝
固温度（すなわち、約１４１０℃）から約１３００℃より高い温度（すなわち、
約１３２５℃、１３５０℃またはそれ以上）に冷却する際に決まることがこれま
でに報告されている（例えば、ＰＣＴ／ＵＳ９８／０７３６５およびＰＣＴ／Ｕ
Ｓ９８／０７３０４参照）。すなわち、これらの欠陥の種類および初期濃度はｖ
／Ｇ_０の比率によって調節され、ｖは成長速度、Ｇ_０はこの温度範囲における平
均軸方向温度勾配である。特に、増加するｖ／Ｇ_０の値については、漸減する自
己格子間原子優勢成長から、漸増する空孔優勢成長への移行が、ｖ／Ｇ_０の臨界
値付近で生じ、該臨界値は現在得られる情報に基づいて約２．１×１０^−５ｃｍ ^２ ／ｓＫであると考えられ、Ｇ_０は上述の温度範囲において軸方向温度勾配が一
定である条件において求められる。したがって、工程条件、例えば成長速度およ
び冷却速度（ｖに影響を与える）ならびに熱領域配置（Ｇ_０に影響を与える）を
調節して、単結晶シリコンの真性点欠陥が主として空孔（ｖ／Ｇ_０が一般に臨界
値より大きい）であるかまたは自己格子間原子（ｖ／Ｇ_０が一般に臨界値未満で
ある）であるかを決めることができる。

【０００５】 結晶格子空孔の凝集に関係する欠陥、または空孔真性点欠陥は、Ｄ−欠陥、フ
ローパターン欠陥（ＦＰＤ）、ゲートオキシドインテグリティ（ＧＯＩ）欠陥、
結晶起源粒子（ＣＯＰ）欠陥、および結晶起源光点欠陥（ＬＰＤ）のような観察
できる結晶欠陥、ならびに赤外線散乱法（例えば走査赤外線鏡検法およびレーザ
ー走査断層撮影法）によって観察されるある種のバルク欠陥を包含する。酸化誘
起積層欠陥（ＯＩＳＦ）の形成の核として作用する欠陥も、過剰空孔の領域に存
在する。この特殊な欠陥は、過剰空孔の存在によって生じる高温核形成酸素凝集
物であると考えられる。

【０００６】 一旦「凝集限界（凝集閾値）」に到達すると、それより低い温度で真性点欠陥
が工業的に実用的な時間にわたって移動性でない第２限界温度（すなわち「拡散
限界（拡散閾値）」）より高い温度に、インゴットのその部分の温度が維持され
る限り、空孔のような真性点欠陥がシリコン格子に拡散し続ける。インゴットが
この温度より高い温度に維持されている間に、空孔真性点欠陥が結晶格子を通っ
て、凝集空孔欠陥が既に存在する部位に拡散して、効果的に所定の凝集欠陥を大
きさにおいて成長させる。これらの凝集欠陥部位は基本的に「シンク」（ｓｉｎ
ｋｓ）として作用し、凝集のより有利なエネルギー状態の故に、空孔真性点欠陥
を誘引し、収集する。

【０００７】 したがって、そのような凝集空孔欠陥の形成および大きさは、「凝集限界」〜
「拡散限界」の温度範囲における、インゴット本体の熱履歴、特に冷却速度また
は滞留時間に依存する。例えば、速い冷却速度は、直径が比較的小さい多くの凝
集空孔欠陥を有するシリコンインゴットを一般に生じる。そのような条件は、例
えば光点欠陥（ＬＰＤ）に有利であり、何故なら、集積回路製造者は一般に、約
０．２ミクロンを越える大きさのそのような欠陥の数が、２００ｍｍの直径のウ
エハについて約２０個を越えないことを要求するからである。しかし、そのよう
な条件は許容されないゲートオキシドインテグリティ（ＧＯＩ）を有するウエハ
を一般に生じ、すなわち、そのような条件はゲートオキシドインテグリティに否
定的な影響を与える多くの小さい凝集空孔欠陥を有するウエハを生じる故に、好
ましくない。これに対して、遅い冷却速度は、少ない数の極めて大きい凝集空孔
欠陥を有するインゴットを一般に生じ、したがって、許容されるＧＯＩを有する
が、許容されないＬＰＤを有するウエハを生じる。

【０００８】 凝集空孔欠陥に関係する問題は、インゴットの冷却速度が本体の長さにわたっ
て均一でない場合が多いことによってさらに複雑化する。その結果、そのような
インゴットから得られるウエハの欠陥の大きさおよび濃度は同じでない。１つの
インゴットから得られたウエハのこの変化は、それらの形成後にそのような凝集
欠陥を除去することを提案する者に問題を付す。特に、ウエハ形態のシリコンを
熱処理することによって、速い引き上げ速度で成長させたインゴットに形成され
た欠陥を消滅させることを提案する者もいる。例えば、Ｆｕｓｅｇａｗａらは、
ヨーロッパ特許出願第５０３、８１６ Ａ１号において、０．８ｍｍ／分を越え
る成長速度でシリコンインゴットを成長させ、インゴットからスライスしたウエ
ハを１１５０℃〜１２８０℃の温度で熱処理して、結晶成長工程の間に形成した
欠陥を消滅させることを提案している。そのような熱処理は、ウエハ表面に近い
浅い領域における欠陥密度を減少させることが示されている。しかし、必要とさ
れる特定条件は、特に欠陥の濃度および位置に依存して変化する。例えば、その
ような熱処理は、シードコーンに近いインゴットの部分から得たウエハにおける
凝集空孔欠陥は溶解し得るが、エンドコーンに近いインゴットの部分から得たウ
エハにおいては溶解できない。したがって、不均一軸方向熱履歴、したがって凝
集欠陥の不均一軸方向濃度を有するインゴットから得たウエハの処理は、種々の
処理条件を必要とする。その結果、そのようなウエハの熱処理は高コストである
。さらに、これらの処理は、シリコンウエハの金属性不純物を導入する可能性が
ある。

【０００９】 所定のインゴットの不均質熱履歴は、例えば、インゴットの本体またはエンド
コーンの成長に関係する条件に帰因する。特に、本体の後半部分およびエンドコ
ーンの冷却速度は、本体の前半部分の冷却速度と異なる場合が多く、一般に（ｉ
）側面加熱器電力は本体の２０％が成長した後に増加し、（ｉｉ）側面加熱器電
力および成長速度はインゴットのエンドコーンの成長の際に増加する、と仮定し
て、本体の後半部分およびエンドコーンの冷却速度は、本体の前半部分の冷却速
度と異なる場合が多い。メルトの量が減少すると共に、ポリシリコンを溶融状態
に維持することを確実にするために追加の加熱を必要とするので、側面加熱器電
力を本体の成長の際に一般に増加し、すなわち、ポリシリコンメルトが減少する
と共に側面加熱器電力を一般に増加して、それが再凝固するかまたは「凝固」（
ｆｒｅｅｚｅ）しないことを確実にする。エンドコーンの成長の際に、側面加熱
器電力および／または成長速度を一般に増加して、インゴットの直径を減少させ
る。

【００１０】 したがって、比較的均一な熱履歴であって、ＬＰＤ条件を満たし、最適なＧＯ
Ｉ値を有するウエハが得られるようにする熱履歴をインゴットの本体が有するよ
うな仕方で、単結晶シリコンインゴットを成長させることができる方法が必要と
されている。

【００１１】 （発明の開示） 本発明の目的および特徴は、単結晶シリコンインゴットの熱履歴を調節する方
法を提供し；インゴットの本体の冷却速度が比較的均一であるそのような方法を
提供し；インゴットの本体およびエンドコーンの成長の際に、結晶引取装置の側
面加熱器電力を実質的に一定に維持するそのような方法を提供し；インゴットの
凝集空孔欠陥の濃度が、インゴットの本体の長さにわたって比較的均一であるそ
のような方法を提供し；ウエハ形態のシリコンにおけるそのような凝集欠陥の大
きさを最小にするそのような方法を提供し；ウエハ形態のシリコンのゲートオキ
シドインテグリティーを向上させるそのような方法を提供し；ウエハ形態のシリ
コンの高温加熱処理を必要としないか、または種々の高温熱処理を必要としない
そのような方法を提供し；インゴットの本体の成長の際に、引き上げ速度を減少
させることによって、処理量を実質的に減少させないそのような方法を提供し；
および、それより高い温度で真性点欠陥が移動性を維持する温度において、結晶
引取装置におけるインゴットの軸方向温度勾配を調節して、インゴットの本体の
熱履歴の均一性を向上させるそのような方法を提供することである。

【００１２】 したがって、簡単に言えば、本発明は、単結晶シリコンインゴットの熱履歴を
成長の際に調節する方法に関し、該シリコンインゴットはチョクラルスキー法に
よってシリコンメルトから引き上げられ、該インゴットはシードコーン、本体お
よびエンドコーンを連続して有する。該方法は、（ｉ）成長速度ｖ、および（ｉ
ｉ）平均軸方向温度勾配Ｇ_０を、インゴットの本体の成長の際に凝固温度〜約１
３２５℃以上の温度の範囲で調節し、それによって空孔が本体における優勢真性
点欠陥になるようにし、本体の成長の際に側面加熱器および下部加熱器を使用し
てシリコンメルトを加熱し、本体およびエンドコーンの成長の際に該側面加熱器
を実質的に一定の電力レベルに維持することを含んで成る方法である。

【００１３】 本発明は、少なくとも５０％のゲートオキシドインテグリティー値、および約
２０個より少ない数の約０．２ミクロンを越える大きさの光点欠陥を有する単結
晶シリコンウエハを、それから得ることができる単結晶シリコンインゴットの製
造法にも関する。単結晶シリコンインゴットをチョクラルスキー法によってシリ
コンメルトから引き上げ、成長速度ｖおよび平均軸方向温度勾配Ｇ_０を、成長の
際に凝固温度〜約１３２５℃以下の温度の範囲で調節し、それによって空孔がそ
れの優勢真性点欠陥になるようにする。インゴットは、シードコーン、本体およ
びエンドコーンを連続して有する。該方法は、本体およびエンドコーンの成長の
際に、メルトが再凝固するのを防止するために下部加熱器を使用してシリコンメ
ルトの下方から加熱しながら側面加熱器電力を実質的に一定に維持することを特
徴とする。

【００１４】 本発明の他の目的および特徴は、一部は明らかであり、一部は下記に示す。

【００１５】

【好適な実施形態の詳細な説明】

本発明の方法は、有利には、チョクラルスキー型単結晶シリコンインゴット、
好ましくはシリコン格子空孔を優勢真性点欠陥として有するインゴットであって
、熱履歴がインゴットの全本体にわたって実質的に均一であるインゴットを成長
させる方法を提供する。特に、本発明によれば、インゴットの本体の所定部分が
該本体の他の部分とほぼ同じ速度で凝集限界温度〜拡散限界温度の間で冷却する
ように、成長条件を調節する。言い換えれば、所定部分が本体の他の部分とほぼ
同じ時間にわたって凝集限界温度〜拡散限界温度に維持されるように、成長条件
を調節する。したがって、本体およびエンドコーンの成長の際に側面加熱器電力
を増加させる従来法に対して、本発明の方法のインゴットの本体の熱履歴は、少
なくとも部分的に、下部加熱器（すなわち、結晶引取装置内の、シリコンメルト
を含有するルツボの下方に位置する加熱器）から熱を供給しながら、側面加熱器
に供給される電力を実質的に一定のレベルに維持することによって調節される。

【００１６】 なお、側面加熱器に関して本明細書において使用される「実質的に一定」とい
う語句は、一般に約１０％、５％、または２％未満の変化を意味する。

【００１７】 図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、本発明の方法によってチョクラルスキー型
単結晶シリコンインゴット１０を製造するのに好適な結晶引取装置８の例が示さ
れている。結晶引取装置８は、グラファイトサセプター１４に囲まれ、水冷ステ
ンレス鋼成長室１６に収容された融解石英ルツボ１２を有し、該成長室はインゴ
ット成長がその中で起こるスペースまたは「熱領域」を規定している。ルツボ１
２は、固体多結晶シリコンまたは「ポリシリコン」（図示せず）をルツボ１２に
装填することによって供給されるシリコンメルト１８を含有する。ポリシリコン
は、ルツボ１２を囲む側面加熱器２０から供給される熱によって溶融する。任意
に、ポリシリコンの溶融を、ルツボ１２の下方に位置する下部加熱器２２の使用
によって補助することもできる。側面加熱器２０を断熱材２４で囲んで、ルツボ
内の熱を維持するのを助ける。単結晶シリコン種結晶２８を、それの下方末端で
支える引き上げ軸またはワイヤ２６は、シリコンメルト１８より上に位置する。

【００１８】 一般的に言えば、チョクラルスキー法を行う際に、種結晶２８をシリコンメル
ト１８の液面に接するまで下げ、溶融を開始させる。熱平衡の後に、引き上げワ
イヤ２６を引き込んで、種結晶２８をシリコンメルト１８から引き上げる。種結
晶２８を引き上げると共に、シリコンメルト１８からの液体シリコンが、メルト
より上にある単結晶中の種結晶の周りに凝固する。形成された単結晶を吊り下げ
る引き上げワイヤ２６は、回転すると共に、シリコンメルト１８から連続的に引
き上げられ、実質的に筒状のネック領域３０を形成する。インゴットのネックを
形成した後、引き上げ速度を増加し、一般にインゴットのシードコーンと称され
る外側に向かって開いた領域３２を形成する。所望の直径を得たときに、成長条
件を調節して、インゴット１０の本体３４に実質的に一定の直径を与える。

【００１９】 インゴット１０を引き上げる間に、軸３６によってルツボ１２をインゴットと
反対の方向に回転させる。インゴット１０が成長すると共に、ルツボ１２を成長
室１６内で上昇させて、シリコンメルト１８の減少を補う。従来の成長法におい
ては、結晶引取装置の熱領域における特定の配置に依存して、インゴット１０の
本体３４の約２０％〜約５０％が成長した後に、側面加熱器電力を一般に増加さ
せて、メルトの温度を維持し、メルトを溶融状態に維持することを確実にする。
従来法においては、メルトがほぼ枯渇したときに、側面加熱電力、引き上げ速度
、またはそれらの両方を増加させて、インゴット１０の直径を減少させ、その結
果、円錐エンドコーン３８を形成する。一旦エンドコーン３８の直径が充分に小
さくなったら（一般に２ｍｍ〜４ｍｍ）、インゴットの本体３４に転位を拡散さ
せずに、インゴット１０をシリコンメルト１８から離すことができる。次に、イ
ンゴット１０を成長室１４から取り出し、加工して、シリコンウエハを形成する
。

【００２０】 一般に、成長インゴットの各凝固部分は、シリコンメルトおよびルツボより上
に引き上げられて離れると共に冷却し、その結果、インゴットの本体の長さにわ
たって温度勾配を生じる。例えば、メルト／個体界面の直上にある本体の凝固部
分は、約１４００℃の温度を有し、先に凝固したインゴットの各部分は、相応し
て低い温度を有する。しかし、各部分が冷却する正確な程度は、少なくとも部分
的に、（ｉ）引き上げ速度、（ｉｉ）加熱器電力、および（ｉｉｉ）熱領域デザ
イン（すなわち、例えば、反射器、放射線シールド、パージ管、光パイプ、およ
び第２加熱器の存在および配置であり、それらは全て図１Ｂに４０で一般的に示
されている）の関数である。なお、特に各凝固部分は次の部分より低い温度を一
般に有するが、成長条件および／または熱領域デザインを調節して、この結果を
変化させることができる。

【００２１】 前述の例として、従来条件（すなわち、本体の成長の際に側面加熱器電力を増
加し、エンドコーンの成長の際に側面加熱器電力および引き上げ速度の両方を増
加させる方法）によって、一般的な「開放」熱領域デザイン（すなわち、そうで
なければ成長インゴットが冷却する速度を遅くするための、反射器、放射線シー
ルド、パージ管、光パイプ、または第２加熱器を有さないメルトより上に存在す
る熱領域）において成長させた呼称直径２００ｍｍのインゴットの温度勾配は、
シリコンメルトから離した直後に、（エンドコーンの先端付近の約１４００℃）
〜（シードコーン付近の約７５０℃）に及ぶ。さらに、引き上げ速度が増加し、
インゴットがメルトから離れて、インゴットがメルトから受け取る伝導熱（ｃｏ
ｎｄｕｃｔｉｖｅ ｈｅａｔ）が得られなくなることによって、インゴットの本
体の後半部分およびシードコーンは、本体の前半部分より速く冷却する。

【００２２】 図２を参照すると、インゴットの種々の部分における冷却速度の違いは、イン
ゴットの長さにわたって、フローパターン欠陥または光点欠陥のような凝集欠陥
の大きさおよび分布に特に影響を与えることができる（例えば、先に凝固し冷却
した部分の密度と比較した約９００ｍｍの軸方向位置における欠陥密度を参照）
。言い換えれば、インゴットの部分における冷却速度の違いにより、インゴット
の後半部分は、インゴットの前半部分から得たウエハと比較して、より高い密度
の小さい光点欠陥またはフローパターン欠陥、したがって、より低いＧＯＩ値を
有するウエハを一般に生じる。

【００２３】 前述のように、熱領域デザインは、結晶引取装置内で成長インゴットが冷却す
る速度、およびその結果としてそれ以外では生じる欠陥の大きさおよび分布に影
響を与える。例えば、一般的な「開放」熱領域の予測される結果に対して、前記
の方法を「徐冷」熱領域（すなわち、図１Ｂにおいて４０で一般的に示され、メ
ルトより上に存在し、反射器、放射線シールド、パージ管、光パイプ、第２加熱
器、またはそれらの組み合わせを有し、成長インゴットの温度分布を一般に２℃
／ｍｍ、約１℃／ｍｍまたはそれ以下に制限する熱領域）において行う場合、側
面加熱器電力の増加は、インゴットの後半部分の軸方向温度分布を実際に減少さ
せ、この部分を前半部分より遅い速度で冷却させる。この効果は、エンドコーン
の形成の際に成長速度を増加する場合でさえ得られる。

【００２４】 図９Ａ〜図９Ｅを参照すると、大きさにおいて約０．２ミクロンより大きいＬ
ＰＤの存在について、当分野で一般的な方法によって分析した多くのウエハの結
果が一般的に示されている。特に、多くのウエハを「徐冷」熱領域で製造したイ
ンゴットから得、該熱領域において、各インゴットの本体の約５０％を成長させ
た後に側面加熱器電力を増加した。これらの結果（図９Ａ〜図９Ｅは、インゴッ
トの本体の連続した２０％の部分から得たウエハを示す）からわかるように、側
面加熱器電力のこの増加は、最終的に、形成される大きいＬＰＤの数に影響を与
える。特に、インゴットの本体の初めの４０％から得たウエハ（図９Ａおよび図
９Ｂ参照）のうち５個だけが、許容されない数の約０．２ミクロンを越えるＬＰ
Ｄを有していたことに注意すべきである。これに対して、同じインゴットの本体
の次の４０％から得たウエハ（図９Ｃおよび図９Ｄ参照）のうち約８個のウエハ
が許容されなかった。しかし、最も顕著には、同じインゴットの最後の２０％か
ら得たウエハ（図９Ｅ参照）の２５個より多いウエハが許容されなかった。

【００２５】 いかなる特定の理論にも縛られるものではないが、熱分布を制限するために熱
領域に添加した材料が、側面加熱器によって生じる付加熱を吸収し、次に、この
熱をインゴット本体の隣接する部分に放射すると一般に考えられる。その結果、
本体のこの部分、ならびに成長される本体の残りの部分の冷却速度が減少する。
言い換えれば、本体のこれらの部分の臨界温度範囲（すなわち、「凝集限界」温
度を上限とし、「拡散限界」温度を下限として有する温度範囲）における「滞留
時間」が増加する。したがって、インゴットのこの部分から得られるウエハは、
インゴットの本体の前半部分から得たウエハと比較して、より低い密度の小さい
凝集欠陥、およびより多い数の大きい欠陥を有する。

【００２６】 前述のように、高集積回路の製造者は、許容される凝集欠陥の数および大きさ
、ならびにＧＯＩに厳しい制限を課している。前述に鑑みて、インゴットの本体
の成長の際に何らかのバランスを維持して、これらの制限がインゴットの長さに
わたって満たされることを確実にするのが好ましいことが理解される。特に、イ
ンゴットの本体のどの特定部分も充分に速く冷却し、それによって、それから得
られるどの特定ウエハも、約０．２ミクロンより大きいＬＰＤの数について課せ
られている制限を越えないようにし、一方、冷却が速すぎないようにして、同じ
ウエハが多すぎる小さいＬＰＤを有し、したがって許容されないＧＯＩ値を有さ
ないようにすることを確実にするように、成長条件を維持するのが好ましい。

【００２７】 一般的に言えば、本発明の方法は、有利には、熱履歴がインゴットの全本体に
わたって実質的に均一な、チョクラルスキー型単結晶シリコンインゴットを成長
させる方法を提供する。本発明によれば、インゴットの熱履歴は、真性点欠陥が
移動性である限界温度（すなわち、「拡散限界」、一般に、約８００℃、９００
℃、９５０℃、または１０５０℃）より高く調節され、それによって、実質的に
インゴットの全本体がほぼ同じ速度で冷却するか、または、実質的に全本体がほ
ぼ同じ時間にわたってこの温度より高い温度に維持する。本体およびエンドコー
ンの成長の際に側面加熱器電力を増加させる従来の方法に対して、本発明におい
て調節される冷却速度または滞留時間は、少なくとも部分的に、本体およびエン
ドコーンの両方の成長の際に側面加熱器に供給される電力を実質的に一定のレベ
ルに維持することによって調節される。

【００２８】 単結晶シリコンインゴットを成長させる際に側面加熱器電力のほぼ一定レベル
を維持することは、下部加熱器（すなわち、成長室内の、ルツボおよびシリコン
メルトの下方に位置する加熱器）によってシリコンメルトに熱を供給することに
よって行われ、特に、本体の後半部分およびエンドコーンの両方の成長の際に、
この下部加熱器に供給される電力を増加することによって行われる。一般的に言
えば、側面加熱器電力を実質的に一定に維持している間に、別の方法では側面加
熱器電力を増加させる工程の同じ時点で、本体の成長の際に下部加熱器によって
メルトに熱を供給する。例えば、従来の「開放」熱領域における一般的な成長工
程は、本体の約２０％〜約３０％またはそれ以上を成長させた後に、側面加熱器
電力を増加することを含む。これに対して、下部加熱は一般に、本体の約４０％
、５０％、６０％またはそれ以上を成長させた後に、「徐冷」熱領域において開
始する。したがって、下部加熱を開始する正確な時点は、少なくとも部分的に、
使用される熱領域のデザインに関係し、したがって結晶引取装置ごとに変化しう
ることに注意すべきである。

【００２９】 図１０Ａ〜１０Ｅを参照すると、当分野で一般的な方法によってＬＰＤの検出
について分析した多くのウエハの結果が一般に示され、該ウエハは「徐冷」熱領
域において製造したインゴットから得、該熱領域において、インゴットの本体の
約５０％を成長させた後に下部加熱器に電力を供給しながら、側面加熱器電力を
一定に維持する。これらの結果（図１０Ａ〜１０Ｅはインゴットの本体の連続す
る２０％部分から得たウエハを示す）からわかるように、図９Ａ〜９Ｅに示した
対応する結果と比較して、一定の側面加熱器電力を維持することは、大きいＬＰ
Ｄを有するウエハの数を顕著に減少させる。特に、インゴットの本体の第２の４
０％部分においては、約２個未満のウエハが許容されないことがわかり、最後の
２０％部分においては、約２個のウエハだけが許容されないことがわかったこと
が理解されるであろう。

【００３０】 単結晶シリコンインゴットの本体の成長の際に側面加熱要素および下部加熱要
素に供給される電力についての正確な数値は、特に熱領域のデザインおよびポリ
シリコン装填材料の大きさに依存して変化しうる。しかし、一般的には、「徐冷
」熱領域配置において、実質的に全本体（すなわち、約８０％、９０％、９５％
またはそれ以上）およびエンドコーンを成長させる際に、側面加熱器に供給され
る電力は、約１００〜約１５０ｋＷ、好ましくは１２０ｋＷ〜約１３０ｋＷ、最
も好ましくは約１２４〜約１２６ｋＷに維持される。これに対して、同じかまた
は類似した熱領域について、本体の最初のほぼ半分（すなわち、本体の約４０％
〜６０％）の成長の際に下部加熱器に供給される電力は、約０〜約５ｋＷ、好ま
しくは約０〜約３ｋＷに維持され、本体の残り部分およびエンドコーンの成長の
際に下部加熱器に供給される電力は一般に、初期の値から、約３０ｋＷ未満、好
ましくは約２５ｋＷ未満、より好ましくは約２０ｋＷ未満、最も好ましくは約１
５ｋＷ未満の値に、ゆっくり増加される。

【００３１】 下部加熱器電力を増加する仕方について、いくつかの実施態様においては、図
３に例示するような二次曲線（ｑｕａｒｄｒａｔｉｃ ｃｕｒｖｅ）に沿って増
加し、他の実施態様においては、電力を一般に約０．０１〜約０．１ｋＷ／ｍｍ
、好ましくは約０．０１〜約０．０５ｋＷ／ｍｍ、最も好ましくは約０．０２〜
約０．０３ｋＷ／ｍｍで増加する。

【００３２】 より均一な熱履歴は、本体の長さにわたって凝集空孔欠陥のより均一な分布を
有するシリコンインゴットが得られるようにし、すなわち、インゴットの本体が
冷却する仕方を、（凝集欠陥が形成し始める温度）〜（工業的に実用的な時間に
わたって空孔が充分に移動性でない温度）で調節することよって、ＦＰＤのより
均一な分布が得られる。特に、ルツボの下方からメルトに熱を供給しながら、側
面加熱器電力を実質的に一定のレベルに維持して、成長インゴットの本体が、約
９００℃〜約１１５０℃、好ましくは約１０００℃〜１１００℃の温度範囲で基
本的に同じ速度で冷却するようにする。言い換えれば、本体の各部分を前記の温
度範囲にほぼ同じ時間で維持する場合に、欠陥均一性が増加する。

【００３３】 前記に鑑みて、本発明の方法は、下部加熱器を使用してシリコンメルトに熱を
供給しながら、本体およびエンドコーンの成長の際に実質的に一定な側面加熱器
電力を使用する。一般的に言えば、ポリシリコン装填材料を工程を通して溶融状
態に維持するのに必要である故に、下部加熱器が使用される。特に、本体の約４
０％、５０％、６０％またはそれ以上を形成した後に「徐冷」型の熱領域におい
てメルトに熱を供給して、本体の後半部分が、先に凝固した部分とほぼ同じ速度
で冷却するようにする。したがって、本体の所定部分の冷却速度は、他の部分と
比較して約５０％未満で変化するように調節され、約３５％、２０％および１０
％未満で変化するのがさらに好ましい。本体の所定部分の冷却速度は、本体の他
の部分に対して約５％未満で変化するのが最も好ましい。

【００３４】 図５〜８を参照すると、本発明の方法によって、実質的に一定な側面加熱器電
力を、ルツボおよびシリコンメルトの下方からの熱の適用と組み合わせて使用し
て、インゴットの本体の軸方向温度勾配を一般に約２℃／ｍｍ未満に維持する。
軸方向温度勾配は約１．５℃／ｍｍ、より好ましくは約１℃／ｍｍ、最も好まし
くは約０．５℃／ｍｍを越えないのが好ましい。

【００３５】 インゴットの本体の熱履歴は、本体の成長およびエンドコーンの成長の際に、
必要であればインゴットおよびルツボの回転速度を調節しながら、比較的一定な
引き上げ速度に維持することによって調節することができる。本発明の方法にお
いて、本体（第１半分および第２半分の両方）の成長の際の、インゴットの平均
引き上げ速度は、エンドコーンの平均引き上げ速度と実質的に同じである。した
がって、一般に、本体の第１半分、本体の第２半分、およびエンドコーンの平均
引き上げ速度は、約５０％より以上で変化しない。第１半分、第２半分、および
エンドコーンの平均引き上げ速度は、約３５％より以上、より好ましくは約２０
％より以上、さらに好ましくは約１０％より以上で変化しないのが好ましい。本
体の第１半分および第２半分ならびにエンドコーンの平均引き上げ速度は、約５
％より以上で変化しないのが最も好ましい。

【００３６】 本体およびエンドコーンの成長の際の引き上げ速度は一般に約０．４ｍｍ／分
〜約１．２５ｍｍ／分である。特に、本体の第１半分、本体の第２半分、および
エンドコーンの平均引き上げ速度は、好ましくは約０．４５ｍｍ／分〜約０．７
５ｍｍ／分、より好ましくは約０．４５ｍｍ／分〜約０．６５ｍｍ／分である。
しかし、引き上げ速度は少なくとも部分的にインゴットの直径の関数であり、し
たがって、約２００ｍｍを越えるインゴットの直径に関しては、引き上げ速度は
一般に相応してより低いことに注意すべきである。

【００３７】 好ましい実施態様において、本発明の方法を「徐冷」型の熱領域で行い、一定
の側面加熱器電力および引き上げ速度の調節と組み合わせて下部加熱器を使用し
て、本体の後半部分（すなわち、最後の６０％、５０％またはそれ以下）が、約
２℃／分未満、好ましくは約１．５℃／分未満、より好ましくは約１℃／分未満
、最も好ましくは約０．５℃／分未満の速度で冷却することを確実にする。言い
換えれば、下部加熱器を、引き上げ速度および側面加熱器電力の調節と組み合わ
せて使用して、インゴットの実質的に全本体が約９００℃〜約１１５０℃、好ま
しくは約１０００℃〜１１００℃に、少なくとも約２５分間、好ましくは少なく
とも約５０分間、より好ましくは少なくとも約７５分間にわたって維持するよう
にし、ある場合には少なくとも約１００分、１５０分またはそれ以上の時間が好
ましいこともある。しかし、この「滞留時間」は比較的高いＧＯＩ値を得るのに
充分な時間であるが、許容されない数の約０．２ミクロンを越えるＬＰＤを生じ
る時間を超えないのが好ましいことに注意すべきである。したがって、一般に、
所定のインゴット部分は約２５０分より長い時間でこの温度範囲に維持されない
。

【００３８】 しかし、冷却速度および滞留時間の絶対値は、熱領域のデザイン、インゴット
の直径、および引き上げ速度に特に依存して変化することに注意すべきである。
したがって、欠陥均一性を目的として、本発明の方法に絶対値は重要ではなく、
むしろ、ある所定部分についての冷却速度および滞留時間の絶対値の相対差（ｒ
ｅｌａｔｉｖｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ）を考慮することが重量である。

【００３９】 図４を参照すると、この方法によって成長させた単結晶シリコンインゴットは
、特にインゴットの本体にわたって、ＦＰＤのような空孔型凝集欠陥の比較的均
一な軸方向濃度を示す。そのような均一性は、特に後成長処理の問題および不均
質結晶に要するコストを減少させる。しかし、インゴットの長さにわたって欠陥
分布の均一性を得る他に、形成される凝集欠陥の大きさおよび数を調節すること
も重要である。したがって、本発明の方法は、許容されるＧＯＩ値（すなわち、
少なくとも約５０％、６０％、７０％またはそれ以上のＧＯＩ値）を得ることを
確実にしながら、大きさにおいて約０．２ミクロンを越える光点欠陥の数を制限
するようにも最適化される。特に、前記の方法で熱履歴を調節することによって
、ＧＯＩに否定的な影響を与えるＦＰＤのようなより小さい欠陥の数も制限しな
がら、本体における大きい光点欠陥の密度および均一性を調節することができる
。

【００４０】 したがって、一般に、本発明の方法は、本体の実質的部分（すなわち、約７０
％、８０％、９０％またはそれ以上）にわたって、比較的均一な密度のＦＰＤを
有する単結晶シリコンインゴットを製造することを可能にし、該密度は一般に約
１５０欠陥／ｃｍ^２未満、好ましくは約１００欠陥／ｃｍ^２未満、より好ましく
は約７５欠陥／ｃｍ^２未満、最も好ましくは約５０欠陥／ｃｍ^２未満である。さ
らに、本発明の方法は、表面における大きい（すなわち、約０．２ミクロンより
大きい）ＬＰＤの数が約２０欠陥／ウエハ未満、好ましくは約１５欠陥／ウエハ
未満、より好ましくは約１５欠陥／ウエハ未満のシリコンウエハが得られるよう
にする。したがって、本発明の方法は、集積回路製造者によって課されている現
在の条件を満たすかまたはそれを越えるウエハを得ることができるようにする。

【００４１】 これに関して、ＦＰＤおよびＬＰＤは、当分野で一般的な方法によって検出さ
れ、測定されることに注意すべきである。例えば、ＦＰＤについては、空孔の多
いウエハを一般にＳｅｃｃｏ腐蝕液に約３０分間で浸漬し、次に、顕微鏡で目視
検査して、そのような欠陥を検出する。ＬＰＤは一般に、ウエハ表面からレーザ
ー光を反射させるか、Ｓｕｒｆｓｃａｎ ６２００またはＴｅｎｃｏｒ ＳＰ−
１器具を使用して、検出し、測定する。

【００４２】 ＬＰＤの制限の他に、集積回路の製造者は、シリコンウエハのゲートオキシド
インテグリティにも制限を課しており、当分野で一般的な方法によって測定して
少なくとも５０％のＧＯＩをウエハが有することを一般に要請していることにも
注意すべきである。したがって、本明細書において先に記載した方法で、インゴ
ットの本体の熱履歴を調節することによって、少なくとも約５０％、好ましくは
約６０％、より好ましくは約７０％、さらに好ましくは約８０％、最も好ましく
は約８５％のゲートオキシドインテグリティ（ＧＯＩ）を有するシリコンウエハ
をそれから得ることができる。したがって、本発明の方法は、単結晶シリコンイ
ンゴットの実質的に全部の使用可能な長さ（すなわち、少なくとも約７０％、８
０％、９０％、９５％またはそれ以上）にわたって、現在のＬＰＤおよびＧＯＩ
の条件を満たすシリコンウエハを得る方法を提供する故に有利である。

【００４３】 インゴットの本体の成長の際に加熱器電力を調節する他に、エンドコーンの成
長の際に加熱器電力を調節することも重要である。特に、本体およびエンドコー
ンの両方の成長を通して側面加熱器電力を実質的に一定に維持しながら、下部加
熱器に供給される電力を、本体およびエンドコーンの成長が開始したときにその
成長を通して増加する。前記のように、いくつかの実施態様においては、図３に
例示するような二次曲線に沿って電力を増加する。さらに、エンドコーンの成長
の際に下部加熱器に供給される平均電力は一般に、本体の成長の際に下部加熱器
に供給される平均電力の少なくとも約１１０％であることにも注意すべきであり
、少なくとも約２００％、３００％、または４００％の平均電力レベルがより好
ましい。

【００４４】 しかし、成長工程の際の下部加熱器電力のこれらの増加でさえ、大部分の場合
において、下部加熱器に供給される平均電力は、加熱要素に供給される全電力の
僅かな部分にすぎないことに注意すべきである。特に、エンドコーンの成長の際
に下部加熱器に供給される電力は一般に、エンドコーンの成長の際に側面加熱器
に供給される平均電力の約５％〜約１５％にすぎない。

【００４５】 側面加熱器電力については、先に記載したように、全成長工程（すなわち、本
体およびエンドコーンの両方の成長）を通して、これを基本的に一定に維持する
のが好ましい。しかし、電力レベルは、エンドコーンの成長の間に変化させるこ
ともでき、このときに供給される平均電力は、本体の成長の際に側面加熱器に供
給される平均電力の約９０％〜約１１０％である。

【００４６】 加熱器電力および引き上げ速度を調節する他に、インゴットおよびルツボの回
転速度を、本体および／またはエンドコーンの成長の際に調節することができる
。一般に、本体の成長の際のインゴットの回転速度およびルツボの回転速度は、
約１０ｒｐｍ〜約１５ｒｐｍおよび約５ｒｐｍ〜約１０ｒｐｍにそれぞれ維持さ
れる。エンドコーンの成長の際に、これらの回転速度の１つまたは両方を一般に
減少し、エンドコーンの成長の際の平均値は、本体の成長の際のそれぞれの平均
値より低い。例えば、エンドコーンの成長の際のインゴットの回転速度は約１０
ｒｐｍ未満であるのが好ましく、エンドコーンの成長の際のルツボの回転速度は
約６ｒｐｍ未満であるのが好ましい。インゴットおよびルツボの回転速度は、下
向きに傾斜するのがより好ましい。インゴットおよびルツボの回転速度は、約１
０ｒｐｍ〜約５ｒｐｍおよび約６ｒｐｍ〜約１ｒｐｍにそれぞれ傾斜するのが最
も好ましい。

【００４７】 本発明の方法は、インゴットの本体の実質的部分、好ましくは長さ全体にわた
って、シリコン格子空孔を優勢真性点欠陥にする成長条件において「徐冷」熱領
域で製造した単結晶シリコンインゴットから得たシリコンウエハにおいて、約０
．２ミクロンを越えるＬＰＤの数を制限しながら、ゲートオキシドインテグリテ
ィを向上させるのに特に好適である。一般的に言えば、ｖ／Ｇ_０の比率の値がｖ
／Ｇ_０の臨界値（現在得られる情報に基づいて約２．１ｘ１０^−５ｃｍ^２／ｓＫ
であると考えられ、Ｇ_０は、（凝固温度）〜（約１３００℃より高い温度）の範
囲で、軸方向温度勾配が一定である条件において求められる）より大きくなるよ
うに調節することによって、単結晶シリコンインゴットを「空孔型」に成長させ
ることができる。ｖ／Ｇ_０の比率の調節については、例えば、本発明の開示の一
部を構成するＰＣＴ／ＵＳ９８／０３６８６、ＰＣＴ／ＵＳ９８／０７３６５お
よびＰＣＴ／ＵＳ９８／０７３０４に詳しく説明されている。

【００４８】 下記実施例に示すように、本発明の方法を使用して、単結晶シリコンインゴッ
トの熱履歴をより正確に調節することができる。側面加熱器要素および下部加熱
器要素への電力の供給を調節することによって、結晶の熱履歴の均一性を向上さ
せる。調節された電力供給は、より一定した結晶の引き上げ速度／成長速度を可
能にすることによっても、熱履歴の均一性を向上させる。その結果、本発明によ
って製造した単結晶シリコンインゴットを、当分野で一般的な方法によってさら
に加工して、向上したゲートオキシドインテグリティおよび少ない光点欠陥を有
する単結晶シリコンウエハをインゴットの長さにわたって一貫して生じることが
できる。

【００４９】 実施例は、所望の結果を得るために使用しうる特定の条件を示している。しか
し、インゴットの呼称直径、熱領域のデザイン、ルツボの直径、および装填量の
ようなパラメーターに依存して、これらの条件を変更し、成長の間のある時点で
、例えば、成長速度、インゴットおよびルツボの回転速度ならびに加熱器に供給
される電力を調節するのが好ましい場合があることに注意すべきである。したが
って、これらの条件は制限するものではないと理解されるものとする。

【００５０】 （実施例） 本発明によって、多くの単結晶シリコンインゴットをチョクラルスキー法によ
って製造し、空孔がシリコンにおける優勢点欠陥である（すなわち、インゴット
が空孔型である）ことを確実にする条件において成長させる。特に、各インゴッ
トを、約２００ｍｍの呼称直径および約８５０ｍｍの本体長さを有するように成
長させ、各インゴットを、１００ｋｇのポリシリコン装填材料を含有する２２イ
ンチの直径のルツボから引き上げた。全ての場合に、「徐冷」熱領域配置を有す
るＦｅｒｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ結晶引取装置を使用した。

【００５１】 本体の成長の際の引き上げ速度は、約０．６ｍｍ／分〜約１ｍｍ／分の範囲で
変化した（特にシリコンを空孔型に維持するのに必要である故に、該速度を調節
する）。インゴットの回転速度は約１５ｒｐｍであり、ルツボの回転速度は約６
ｒｐｍ〜約８ｒｐｍの範囲で変化した。本体およびエンドコーンの成長の際に側
面加熱器に供給される電力は、実質的に一定であり、一般に約１２０ｋＷ〜約１
３０ｋＷであった。本体のほぼ半分（すなわち、約４００ｍｍ）が成長するまで
、下部加熱器の電力を切った状態に維持し、次に、電力供給を開始し、二次曲線
に沿って約３０ｋＷの最終レベルにゆっくり増加させた。特に、約４００ｍｍ〜
約８５０ｍｍの軸方向位置にわたって、電力を約０ｋＷから約１０ｋＷに増加し
た。エンドコーンの成長を開始させるときに、テーパーを開始させる必要がある
故にルツボおよび／またはインゴットの回転速度あるいは成長速度を増加し、電
力供給を約１０ｋＷから最終値の約３０ｋＷに増加した。

【００５２】 比較のために、多くの単結晶シリコンインゴットを同様に製造し（すなわち、
同様の成長速度、インゴットおよびルツボの回転速度、結晶引取装置／熱領域配
置など）、但し、下部加熱器を使用せず、成長工程の際に側面加熱器電力を増加
した。特に、下部加熱器は工程を通して切った状態に維持し、側面加熱器電力は
、本体のほぼ半分が成長した後に約１２０ｋＷ〜約１４０ｋＷに徐々に増加した
。さらに、エンドコーンの成長が一旦開始されると、側面加熱器を約１４０ｋＷ
〜約１６０ｋＷに増加した。

【００５３】 成長した後に、各インゴットの本体を、当分野で一般的な方法によってウエハ
にスライスし、次に、ウエハを、それが得られたインゴット本体のどの２０％部
分であるかによって分類した。次に、ウエハを、当分野で一般的な方法によって
、約０．２ミクロンを越えるＬＰＤの存在について分析した。本発明の方法につ
いての結果を図１０Ａ〜１０Ｅに示し、一定側面加熱器電力／下部加熱を使用せ
ず成長させた比較例のインゴットの結果を図９Ａ〜９Ｅに示す。先に詳しく説明
したように、側面加熱器電力を増加した場合に、インゴットの後半部分における
約０．２ミクロンを越えるＬＰＤの数が顕著に増加することがわかる。

【００５４】 前記に鑑みて、本発明の目的が達成されることが理解されるであろう。本発明
の範囲を逸脱せず、前記の工程条件に種々の変更を加えることができるので、先
に説明した全ての内容は例示するものであって限定するものではないと理解すべ
きものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】 本発明の実施態様によるチョクラルスキー成長装置の断面図で
ある。

【図１Ｂ】 「徐冷」熱領域の例を示すチョクラルスキー成長装置の部分断
面図である（装置４０は一般に、引取室から延在し、メルトの上方に位置して、
成長インゴットを冷却する速度を遅くする断熱材、シールド／反射器または加熱
器を示す）。

【図２】 「開放」型熱領域配置を使用する従来法によって成長させたイン
ゴットの本体における、フローパターン欠陥の密度ならびにその軸方向変化を示
すグラフである。

【図３】 従来法および本発明の方法によって単結晶シリコンインゴットを
引き上げる際に、側面加熱器要素および下部加熱器要素に適用される電力を、両
方とも本体の長さの関数として示すグラフである。

【図４】 当分野で一般的な方法によって配置した「徐冷」熱領域を使用す
る本発明の方法によって成長させたインゴットの本体における、フローパターン
欠陥の密度ならびに密度の軸方向変化を示すグラフである。

【図５】 全厚の半分の厚みの側面断熱材を有する「徐冷」型チョクラルス
キー成長装置における、メルト面からの距離の関数としての、単結晶シリコンイ
ンゴットの第２半分（すなわち、約４００ｍｍ〜約８５０ｍｍの軸方向位置）の
軸方向温度分布を示すグラフである。

【図６】 全厚の半分の厚みの側面断熱材を有する「徐冷」型チョクラルス
キー成長装置における、温度の関数としての、単結晶シリコンインゴットの第２
半分（すなわち、約４００ｍｍ〜約８５０ｍｍの軸方向位置）の軸方向温度勾配
を示すグラフである。

【図７】 全厚の７／８の厚みの側面断熱材を有する「徐冷」型チョクラル
スキー成長装置における、メルト面からの距離の関数としての、単結晶シリコン
インゴットの第２半分（すなわち、約４００ｍｍ〜約８５０ｍｍの軸方向位置）
の軸方向温度分布を示すグラフである。

【図８】 全厚の７／８の厚みの側面断熱材を有する「徐冷」型チョクラル
スキー成長装置における、温度の関数としての、単結晶シリコンインゴットの第
２半分（すなわち、約４００ｍｍ〜約８５０ｍｍの軸方向位置）の軸方向温度勾
配を示すグラフである。

【図９Ａ〜９Ｅ】 約０．２ミクロンを越える光点欠陥の存在について多く
のウエハを分析したヒストグラム（Ｙ軸＝ウエハの数、Ｘ軸＝約０．２ミクロン
を越えるＬＰＤの数）であり、図９Ａ〜９Ｅは、それからウエハを得たインゴッ
トの連続した２０％の部分を示し、単結晶シリコンインゴットは、成長工程の際
に下部加熱器を使用せず、側面加熱器の電力を増加させる「除冷」熱領域配置に
おいて成長させた。

【図１０Ａ〜１０Ｅ】 約０．２ミクロンを越える光点欠陥の存在について
多くのウエハを分析したヒストグラム（Ｙ軸＝ウエハの数、Ｘ軸＝約０．２ミク
ロンを越えるＬＰＤの数）であり、図１０Ａ〜１０Ｅは、それからウエハを得た
インゴットの連続した２０％の部分を示し、単結晶シリコンインゴットは、成長
工程の際に下部加熱器を使用し、側面加熱器の電力を一定に維持する「除冷」熱
領域配置において成長させた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＮ，ＪＰ，Ｋ Ｒ，ＳＧ (72)発明者 マコト・コジマ アメリカ合衆国63376ミズーリ州セント・ ピーターズ、メール・ゾーン・エムゼット 33、ポスト・オフィス・ボックス８、パー ル・ドライブ501番、エムイーエムシー・ エレクトロニック・マテリアルズ・インコ ーポレイテッド (72)発明者 ヤスヒロ・イシイ アメリカ合衆国63376ミズーリ州セント・ ピーターズ、メール・ゾーン・エムゼット 33、ポスト・オフィス・ボックス８、パー ル・ドライブ501番、エムイーエムシー・ エレクトロニック・マテリアルズ・インコ ーポレイテッド Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF10 EG19 EH10 HA12 PE22 【要約の続き】

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単結晶シリコンインゴットの熱履歴を成長の際に調節する方
   法であって、該シリコンインゴットはチョクラルスキー法によってシリコンメル
   トから引き上げ、該インゴットはシードコーン、本体およびエンドコーンを連続
   して有し、該方法は、 （ｉ）成長速度ｖ、および（ｉｉ）平均軸方向温度勾配Ｇ_０を、インゴットの
   本体の成長の際に、凝固温度〜約１３２５℃以上の温度の範囲で調節し、それに
   よって、空孔が本体における優勢真性点欠陥になるようにし；および 本体の成長の際に、側面加熱器および下部加熱器を使用してシリコンメルトを
   加熱し、側面加熱器を、本体およびエンドコーンの成長の際に実質的に一定の電
   力レベルに維持する； ことを含んで成る方法。
2. 【請求項２】 本体の成長の際に、本体の約４０％が成長した後に下部加熱
   器電力供給を開始する請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 本体の成長の際に、本体の約５０％が成長した後に下部加熱
   器電力供給を開始する請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 本体の成長の際に、本体の約６０％が成長した後に下部加熱
   器電力供給を開始する請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 エンドコーンの成長が終了するまで、下部加熱器電力を約０
   ．０１〜約０．０５ｋＷ／ｍｍで増加させる請求項２、３、または４のいずれか
   に記載の方法。
6. 【請求項６】 本体が約１℃／ｍｍ未満の平均軸方向温度勾配を有する請求
   項１に記載の方法。
7. 【請求項７】 本体が約０．５℃／ｍｍ未満の平均軸方向温度勾配を有する
   請求項１に記載の方法。
8. 【請求項８】 インゴットの本体の少なくとも約７５％が、約１００欠陥／
   ｃｍ^２未満のフローパターン欠陥濃度を有する請求項１に記載の方法。
9. 【請求項９】 インゴットの本体の少なくとも約８５％が、約１００欠陥／
   ｃｍ^２未満のフローパターン欠陥濃度を有する請求項１に記載の方法。
10. 【請求項１０】 本体およびエンドコーンの成長の際に、側面加熱器電力を
    約１２０ｋＷ〜約１３０ｋＷに維持する請求項１に記載の方法。
11. 【請求項１１】 下部加熱器電力供給を開始した後に約０ｋＷから約２５ｋ
    Ｗ未満に増加させる請求項１０に記載の方法。
12. 【請求項１２】 インゴットの本体の実質的部分を、約２５〜約１００分間
    にわたって、約１０００℃〜約１１００℃に維持する請求項１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 インゴットの本体の実質的部分を、約５０〜約７５分間に
    わたって、約１０００℃〜約１１００℃に維持する請求項１２に記載の方法。
14. 【請求項１４】 シリコンインゴットの本体の実質的部分をスライスして、
    約２０個未満の約０．２ミクロン未満の大きさの光点欠陥を有するシリコンウエ
    ハを得る請求項１に記載の方法。
15. 【請求項１５】 インゴットの本体の少なくとも約８５％からウエハを得る
    請求項１４に記載の方法。
16. 【請求項１６】 インゴットの本体の少なくとも約９５％からウエハを得る
    請求項１５に記載の方法。
17. 【請求項１７】 ウエハが、約１５個未満の約０．２ミクロン未満の大きさ
    の光点欠陥を有する請求項１４、１５または１６のいずれかに記載の方法。
18. 【請求項１８】 ウエハが、少なくとも約７０％のゲートオキシドインテグ
    リティを有する請求項１４、１５、または１６のいずれかに記載の方法。
19. 【請求項１９】 ウエハが、少なくとも約８０％のゲートオキシドインテグ
    リティを有する請求項１４、１５、または１６のいずれかに記載の方法。
20. 【請求項２０】 単結晶シリコンインゴットを製造する方法であって、該イ
    ンゴットから、少なくとも約５０％のゲートオキシドインテグリティおよび約２
    ０個未満の約０．２ミクロンを越える大きさの光点欠陥を有する単結晶シリコン
    ウエハを得ることができ、単結晶シリコンインゴットをチョクラスルキー法によ
    ってシリコンメルトから引き上げ、成長の際に成長速度ｖおよび平均軸方向温度
    勾配Ｇ_０を凝固温度〜約１３２５℃以上の温度の範囲で調節し、それによって空
    孔がインゴットにおける優勢真性点欠陥であるようにし、インゴットは、シード
    コーン、本体およびエンドコーンを連続して有し、該方法は、本体およびエンド
    コーンの成長の際に、メルトが再凝固するのを防止するために、下部加熱器を使
    用してシリコンメルトの下方から熱を適用しながら側面加熱器電力を実質的に一
    定に維持することを特徴とする方法。
21. 【請求項２１】 ウエハが少なくとも約７０％のゲートオキシドインテグリ
    ティを有する請求項２０に記載の方法。
22. 【請求項２２】 ウエハが少なくとも約８０％のゲートオキシドインテグリ
    ティを有する請求項２０に記載の方法。
23. 【請求項２３】 ウエハが約１５個未満の約０．２ミクロンを越える光点欠
    陥を有する請求項２１、２２または２３のいずれかに記載の方法。
24. 【請求項２４】 ウエハが約１０個未満の約０．２ミクロンを越える光点欠
    陥を有する請求項２１、２２または２３のいずれかに記載の方法。
25. 【請求項２５】 インゴットの本体の少なくとも約８５％からウエハを得る
    ことをさらに特徴とする請求項２０、２１または２２のいずれかに記載の方法。
26. 【請求項２６】 インゴットの本体の少なくとも約９５％からウエハを得る
    ことをさらに特徴とする請求項２０、２１または２２のいずれかに記載の方法。