JP2022033854A - 低酸素含有シリコンを生産するシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリコンインゴットを生産する方法は、カスプ磁場を含む真空チャンバ101に封入されたるつぼ10に溶融したシリコンを含む溶融物から種結晶115を引き抜くことを含む。少なくとも1つのプロセスパラメータは、中間インゴット長さまでのシリコンインゴットを形成に対応する第1のステージと、中間インゴット長さから総インゴット長さへのシリコンインゴットの形成に対応する第2のステージを含む、少なくとも2つのステージで調整される。第2のステージの間、プロセスパラメータの調整は、第1のステージに対して、結晶回転率を減らすこと、るつぼ回転率を減らすこと、及び/または磁場強度を増加することを含むことができる。
【選択図】図4
Description
本出願は、その全体を参照することによって、本明細書によって組み込まれた、2015年12月4日に出願された、米国特許出願62/263,355の優先権を主張する。
技術分野
表1:シリコンインゴットの酸素濃度における後半本体成長ステージの磁場強度の効果
Claims (37)
- シリコンインゴットを生産する方法であって、
るつぼに溶融したシリコンを備える溶融物から種結晶を引き抜く、シリコンインゴットを形成することであって、るつぼは、カスプ磁場を含む、真空チャンバに封入される、シリコンインゴットを形成することと、
少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することであって、少なくとも1つのプロセスパラメータは、少なくとも2つのステージで調整され、
少なくとも2つのステージは、
中間インゴット長さまでの、シリコンインゴットの形成に対応する第1のステージと、
中間インゴット長さから総インゴット長さの、シリコンインゴットの形成に対応する第2のステージと、を備え、
第2のステージの間の少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、
第1のステージの間の結晶回転率に対して、結晶回転率を減らすことと、
第1のステージの間のるつぼ回転率に対して、るつぼ回転率を減らすことと、
第1のステージの間の磁場強度に対して、磁場強度を増加することと、
の少なくとも1つを備える、少なくとも1つのプロセスパラメータを調整すること、
を備える方法。 - 少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、第1のステージの間、8rpmから14rpmの結晶回転率範囲に調整すること及び第2のステージの間、6rpmから8rpmの結晶回転率範囲に調整することを備える、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、第1のステージの間、12rpmに結晶回転率を調整することを備え、
第2のステージの間、少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、
シリコンインゴットの長さが950mmに達したときに、第1のステージの終わりの12rpmから8rpmへ、徐々に、結晶回転率を減らすことと、
950mmの中間インゴット長さから総インゴット長さの間まで、シリコンインゴットの形成の間、8rpmに結晶回転率を維持すること、を備える、請求項1に記載の方法。 - 少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、第1ステージの間、1.3rpmから2.2rpmの間に、及び第2ステージの間、0.5rpmから1.7rpmの間にるつぼ回転率を調整することを備える、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、第1のステージの間、1.7rpmに、第2のステージの間、0.5rpmから1.7rpmの間にるつぼ回転率を調整することを備える、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、第1のステージの間、1.7rpmにるつぼ回転率を調整することを備え、
第2のステージの間、少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、
シリコンインゴットの長さが950mmに達したときに、第1のステージの終わりの1.7rpmから0.5rpmへ徐々にるつぼ回転率を減らすことと、
950mmの中間のインゴット長さと総インゴット長さの間のシリコンインゴットの形成の間、0.5rpmに結晶回転率を維持すること、
を備える、請求項1に記載の方法。 - 第2のステージの間の少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、第1のステージの間の磁場強度の150%に、第2のステージの間の磁場強度を調整することを備える、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、第1のステージの間、固液界面のシリコンインゴットの端部において、0.02から0.05テスラの強度へ磁場強度を調整し、るつぼの壁において、0.05から0.12テスラの強度へ磁場強度を調整することを備え、
第2のステージの間の少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、固液界面のシリコンインゴットの端部において、0.03から0.075テスラの強度へ磁場強度を調整し、るつぼの壁において、0.075から0.18テスラの強度へ磁場強度を調整することを備える、請求項1に記載の方法。 - さらに、第1及び第2のステージの間、複数の追加のプロセスパラメータを制御することを備える、請求項1に記載の方法。
- 複数の追加のプロセスパラメータは、ヒータ出力、溶融物対反射体間隙、種の持ち上げ、引っ張り速度、不活性ガス流、不活性ガス圧、及びカスプの位置の少なくとも1つを備える、請求項9に記載の方法。
- 第1及び第2のステージの間、複数の追加のプロセスパラメータを制御することは、複数の追加のプロセスパラメータのそれぞれのパラメータにおいて、第1及び第2のステージの間、実質的に同じであるように、パラメータを制御することを備える、請求項10に記載の方法。
- 請求項1の方法を使って、生産されたシリコンインゴット。
- シリコンインゴットは、5パーツパーミリオン原子(ppma)未満の酸素濃度を含む、請求項12に記載のシリコンインゴット。
- シリコンインゴットは、150ミリメータ(mm)より大きいインゴット直径を備える、請求項13に記載のシリコンインゴット。
- インゴット直径は、150mmから460mmである、請求項14に記載のシリコンインゴット。
- インゴット直径は、300mmである、請求項15に記載のシリコンインゴット。
- シリコンインゴットは、少なくとも900mmの総インゴット長さを備える、請求項1に記載のシリコンインゴット。
- シリコンインゴットの長さは、900mmから1200mmである、請求項17に記載のシリコンインゴット。
- 中間インゴット長さは800mmである、請求項1に記載のシリコンインゴット。
- 請求項12のシリコンインゴットから生産されたウェハ。
- ウェハが、RF、HR-SOI、及びCTL-SOI用途の使用に適するように、ウェハは、P型の抵抗率が750Ωcmより大きい請求項20に記載のウェハ。
- ウェハはハンドルウェハである、請求項20に記載のウェハ。
- ウェハは、多数キャリアとして、ボロン、アルミニウム、ゲルマニウム、及びインジウムの少なくとも1つを有し、小数キャリアとして、赤リン、リン、ヒ素、及びアンチモンの少なくとも1つを有するP型生産物である、請求項20に記載のウェハ。
- ウェハは、多数キャリアとして、赤リン、リン、ヒ素、及びアンチモンの少なくとも1つを有し、小数キャリアとして、ボロン、アルミニウム、ゲルマニウム、及びインジウムの少なくとも1つを有するN型生産物である、請求項20に記載のウェハ。
- ウェハは、IGBT用途の使用に適するように、30Ωcmから300ΩcmのN型の抵抗率を有する、請求項20に記載のウェハ。
- ウェハは、IGBT用途の使用に適するように、N/P型の抵抗率が750Ωcmより大きい、請求項20に記載のウェハ。
- シリコンインゴットを生産する、結晶成長システムであって、
真空チャンバと、
真空チャンバの中に配置されたるつぼであって、るつぼは、対称軸の周りに回転可能であり、溶融したシリコンを含む溶融物を保持するように構成された、るつぼと、
対称軸に沿って動作可能で、対称軸の周りに回転可能で、種結晶を保持するように構成された、プルシャフトと、
るつぼの中に制御可能なカスプ磁場を発生する少なくとも1つの磁石と、
プロセッサとメモリを備える、制御ユニットであって、
メモリは、プロセッサによって実行されたとき、
るつぼの溶融物から種結晶を引き抜き、シリコンインゴットを形成することと、
少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することであって、少なくとも1つのプロセスパラメータは、少なくとも2つのステージで調整され、
少なくとも2つのステージは、中間インゴット長さまでシリコンインゴットの形成に対応する第1のステージと、中間インゴット長さから総インゴット長さへのシリコンインゴットの形成に対応する第2のステージを備える、少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することと、
をプロセッサにさせる指示を格納した、制御ユニットと、を備え、
プロセッサによって実行されたとき、指示は、プロセッサに、
第1のステージの間の結晶回転率に対して、結晶回転率を減らすこと、
第1のステージの間のるつぼ回転率に対して、るつぼ回転率を減らすこと、及び
第1のステージの間の少なくとも1つの磁石によって発生された磁場強度に対して、少なくとも1つの磁石によって発生された磁場強度を増加すること、
の少なくとも1つによって、少なくとも1つのプロセスパラメータを調整させるシステム。 - メモリは、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、第1のステージの間8rpmから14rpmの間に結晶回転率の範囲を調整すること及び第2のステージの間6rpmから8rpmの間に結晶回転率の範囲を調整することによって、少なくとも1つのプロセスパラメータを調整させる指示を格納する、請求項27に記載のシステム。
- メモリは、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、
第1のステージの間、12rpmに結晶回転率を調整すること、
シリコンインゴットの長さが950mmに達したときに、第1のステージの終わりの12rpmから8rpmへ、徐々に、結晶回転率を減らすこと、
950mmの中間インゴット長さから総インゴット長さの間まで、シリコンインゴットの形成の間、8rpmに結晶回転率を維持すること、
によって、少なくとも1つのプロセスパラメータを調整させる指示を格納する、請求項27に記載のシステム。 - メモリは、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、第1ステージの間、1.3rpmから2.2rpmの間に、及び第2ステージの間、0.5rpmから1.7rpmの間にるつぼ回転率を調整することによって、少なくとも1つのプロセスパラメータを調整させる指示を格納する、請求項27に記載のシステム。
- メモリは、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、第1のステージの間、1.7rpmに、第2のステージの間、0.5rpmから1.7rpmの間にるつぼ回転率を調整することによって、少なくとも1つのプロセスパラメータを調整させる指示を格納する、請求項27に記載のシステム。
- メモリは、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、
第1のステージの間、1.7rpmにるつぼ回転率を調整すること、
シリコンインゴットの長さが950mmに達したときに、第1のステージの終わりの1.7rpmから0.5rpmへ徐々にるつぼ回転率を減らすこと、
950mmの中間インゴット長さと総インゴット長さの間のシリコンインゴットの形成の間、0.5rpmに結晶回転率を維持すること、
によって、少なくとも1つのプロセスパラメータを調整させる指示を格納する、請求項27に記載のシステム。 - メモリは、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、第1のステージの間の磁場強度の150%に、第2のステージの間の磁場強度を調整することによって、少なくとも1つのプロセスパラメータを調整させる指示を格納する、請求項27に記載のシステム。
- メモリは、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、
第1のステージの間、固液界面のシリコンインゴットの端部において、0.02から0.05テスラの強度へ、るつぼの壁において、0.05から0.12テスラの強度へ磁場強度を調整すること、
第2のステージの間、固液界面のシリコンインゴットの端部において、0.03から0.075テスラの強度へ、るつぼの壁において、0.075から0.18テスラの強度へ磁場強度を調整することによって、少なくとも1つのプロセスパラメータを調整させる指示を格納する、請求項27に記載のシステム。 - さらにメモリは、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、第1及び第2のステージの間、複数の追加のプロセスパラメータを制御させる指示を格納する、請求項27に記載のシステム。
- 複数の追加のプロセスパラメータは、ヒータ出力、溶融物対反射体間隙、種の持ち上げ、引っ張り速度、不活性ガス流、不活性ガス圧、及びカスプの位置の少なくとも1つを備える、請求項35に記載のシステム。
- メモリは、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、複数の追加のプロセスパラメータのそれぞれのパラメータにおいて、第1及び第2のステージの間、実質的に同じであるように、プロセスパラメータを制御させる、指示を格納する、請求項36に記載のシステム。
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