JP4095975B2 - シリコン単結晶を製造するための方法及び装置、シリコン単結晶及びこれから切り出された半導体ウェーハ - Google Patents
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Description
シリコン単結晶を製造し、これから次の性質を有する半導体ウェーハを切り出すことができた:
300mmの直径を有する半導体ウェーハは、凝集した固有点欠陥に対して、凝集した空洞欠陥(COPs)のみをを有しており、その際、これらの欠陥は、50nm未満の平均直径を有し、かつ厚さが1nm未満である酸化物層で覆われていた。通常、酸化物層の厚さは2nmを上回っている。
例2
シリコン単結晶を製造し、これから次の性質を有する半導体ウェーハを切り出すことができた:
半導体ウェーハは、凝集した固有点欠陥が不含であり、かつ欠陥−タイプとしての凝集していない空洞が支配的であり、2つ又はそれ以上の互いに別個の軸対称な領域を有していた。それゆえに、半導体ウェーハは、図16の切片Aのシリコンウェーハの性質を有する。そのような半導体ウェーハの製造の特別な利点は、単結晶の製造の間のプロセス操作が単純化されていることにある、それというのも、あまり制御技術的な出費が必要とされないからである。つまり、V/Gの許された変化に関して比較的広いプロセスウインドウが存在する。さらに、そのような半導体ウェーハの場合に、空洞領域中に生じている酸素析出は、デバイス製造の要求に正確に調節されうる。
例3
この例は、例2の半導体ウェーハに類似して欠陥分布を有する半導体ウェーハに関するものであるが、但し、2つ又はそれ以上の互いに別個の軸対称な領域中に、欠陥−タイプとしてのシリコンからの凝集していない格子間原子が支配的であることが異なる。そのような半導体ウェーハの場合にも、単結晶の製造の際のプロセス操作は挙げられた理由から単純化されている。
Claims (17)
- チョクラルスキー法により、回転しているるつぼ中に予め保持された融液から単結晶を引き上げ、その際に単結晶が成長最前線で成長することによってシリコン単結晶を製造する方法において、
単結晶及びるつぼを同方向に回転させ、
るつぼの底部の中心部に配置された熱源を設け、かつ
単位時間当たり、成長最前線の中心部を取り囲んでいる周辺部領域よりも多くの熱が、成長最前線の中心部に到達するように成長最前線の中心部に作用する熱源により成長最前線の中心部に熱を供給することを特徴とする、シリコン単結晶を製造する方法。 - 成長最前線の曲率を減少させるか又は高める、請求項1記載の方法。
- 軸方向の温度勾配G(r)が成長最前線で比較的緩やかになっており、その際、rは0から成長している単結晶の半径まで達している、請求項1又は請求項2記載の方法。
- 成長最前線の下方5cmまで及び単結晶の直径の少なくとも90%の広がりを有する領域中で温度分布を発生させ、その際に、融液中の軸方向の温度勾配Gs(r)の半径方向の変化が15%未満である、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- るつぼの底部の中心部の温度を、るつぼの底部の周辺部での温度と比較して高める熱源により、熱流を発生させる、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
- るつぼの底部の中心部のるつぼの温度が、るつぼの底部の周辺部での温度に対して少なくとも2Kだけ高められている、請求項5記載の方法。
- るつぼを単結晶の回転速度の少なくとも10%で回転させる、請求項1記載の方法。
- 融液をカスプ磁場に置く、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- 融液を移動磁場に置く、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- 熱流を、融液が置かれた電磁場により発生させ、その際に、るつぼの壁面の少なくとも10%が、電磁場が融液に与える影響から遮へいされる、請求項1記載の方法。
- 熱流を移動磁場により発生させる、請求項10記載の方法。
- 電磁場の回転対称を場の部分的に遮へいにより破壊する、請求項10記載の方法。
- 熱流を、るつぼ及び単結晶に100Vを上回る正の電圧を印加することにより発生させる、請求項1記載の方法。
- 単結晶、この単結晶を取り囲んでいる雰囲気及び融液の界面に、付加的に熱を供給する、請求項1記載の方法。
- 成長している単結晶を冷却装置により冷却する、請求項1記載の方法。
- 凝集した空洞による欠陥も凝集した格子間原子による欠陥も生じない引き上げ速度で、少なくとも200mmの直径を有するシリコン単結晶を引き上げる際に、単結晶が少なくとも30mmの長さに亘り引き上げられる間に、引き上げ速度の変動が少なくとも±0.02mm/minである、請求項1記載の方法。
- 融液を含有しているるつぼ、るつぼを取り囲んでいる加熱装置、るつぼを取り囲んでおり、静磁場又は動磁場を発生させる磁気装置、融液の上方に配置されており、熱を単結晶、気相及び融液の界面に供給する熱源、単結晶を取り囲んでいる冷却装置、単結晶を取り囲んでいる熱シールド、単結晶及びるつぼの同方向回転を引き起こす制御ユニット並びにるつぼの底部の中心部に配置されており、かつ単位時間当たり、成長最前線の中心部を取り囲んでいる周辺部領域よりも多くの熱が、成長最前線の中心部に到達するように成長最前線の中心部に作用する熱源を含んでいる、チョクラルスキー法により単結晶を製造するための装置。
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