JP4112654B2 - Method for manufacturing silicon wafer - Google Patents

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JP4112654B2 JP25579297A JP25579297A JP4112654B2 JP 4112654 B2 JP4112654 B2 JP 4112654B2 JP 25579297 A JP25579297 A JP 25579297A JP 25579297 A JP25579297 A JP 25579297A JP 4112654 B2 JP4112654 B2 JP 4112654B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チョクラルスキー法( 以下、CZ法) により製造された絶縁酸化膜の耐電圧特性( 以下、酸化膜耐圧) が優れ、かつ酸素析出が抑制された優れたシリコン単結晶およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
CZシリコン単結晶は結晶強度が高いなどの優れた特徴を有しているため、従来よりLSI 用の材料として広く用いれられている。ところが、シリコン単結晶の酸化膜耐圧は、製造方法の根本的な違いにより大きく異なることが知られており、CZシリコン単結晶の酸化膜耐圧はフローティングゾーン法により製造されたシリコン単結晶やCZシリコンウエーハ上にシリコン薄膜をエピタキシャル成長させたウエーハのそれに比べて著しく低い。しかし、近年のMOS デバイス集積度の増加に伴い、ゲート酸化膜の信頼性向上が強く望まれるところとなり、酸化膜耐圧はその信頼性を決定する重要な材料特性の1 つであるため、酸化膜耐圧特性の優れたCZシリコン単結晶の製造技術開発が重要視されていた。
【0003】
一方、CZ法により製造されたシリコン単結晶中には過飽和な酸素が含まれている。この過飽和な酸素原子はLSI 製造工程の熱処理中に析出し、酸素析出物を発生させる。この析出物が素子形成領域で発生すると、接合リークなどの素子特性劣化を引き起こし、素子にとって有害な役割を果たす。したがって、歩留り良くLSI を製造するためには、酸素析出を抑制することが重要である。
【0004】
酸化膜耐圧の優れたCZシリコン単結晶の製造方法としては、特開平2-267195号公報のCZ法により直径100mm 以上のシリコン単結晶を製造する方法において、結晶育成速度を0.8mm/分以下とすることを特徴とする方法が開示されている。しかし、この方法では生産性が悪いため実用的ではなかった。
【0005】
また、特公平3-67994 号公報では、引き上げられつつあるシリコン単結晶を1100℃から900 ℃へ温度降下を3 時間以上かけてゆっくり行う引き上げを施し、半導体デバイス工程での酸素析出物核を減少させ、欠陥発生を抑制する方法が示されている。しかし、この方法では酸素析出は抑制できるが、酸化膜耐圧をむしろ劣化させていた。
【0006】
また、特開平7-223893号公報では、シリコン単結晶を製造する際に、1200℃から1000℃の結晶温度領域において結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下となる温度領域を形成させる方法が示されている。しかし、この方法で製造したシリコン単結晶の場合、デバイス特性に有害な酸素析出が多かった。さらに、同公報には、シリコン単結晶を製造する際に、1200℃〜1000℃の結晶温度領域において冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度領域を形成し、かつ1000℃〜500 ℃の結晶温度領域において冷却速度が常に1.0 ℃/ 分以上で冷却することを付加する方法が示されている。しかし、この方法の場合、1000℃を境界として狭い温度域内で徐冷と急冷を実現する必要があるため、シリコン単結晶の引き上げ炉内に特殊な構造が必要となり、製造コストの上昇を招いていた。
【0007】
また、これまで1200℃から1000℃の結晶温度領域において結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下となる温度領域を形成させる方法で製造された酸化膜耐圧の優れたシリコン単結晶の初期酸素濃度と析出酸素濃度の明確な関係は示されていなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
CZ法により製造された酸化膜耐圧が優れ、かつ酸素析出が抑制された優れたシリコン単結晶の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明においては
(1) チョクラルスキー法により製造するシリコン単結晶において、1200℃以下1000℃以上の結晶温度域の冷却速度が1.0℃/分以下となる領域、1000℃未満800℃以上の結晶温度域の冷却速度が1.0℃/分以下となる領域があり、かつ800℃未満700℃以上の結晶温度域で急冷を開始し、急冷開始温度〜600℃の温度域において、冷却速度が20℃/分以上の条件で製造したシリコン単結晶を、スライス、研磨することを特徴とするシリコンウエーハの製造方法、
(2) (1)に加えて、600℃未満500℃以上の温度域において、冷却速度が10℃/分以上であることを特徴とするシリコンウエーハの製造方法、
(3) (2)に加えて、500℃未満400℃以上の温度域において、冷却速度が8℃/分以上であることを特徴とするシリコンウエーハの製造方法、
(4) (3)に加えて、400℃未満300℃以上の温度域において、冷却速度が5℃/分以上であることを特徴とするシリコンウエーハの製造方法、
である。
【0010】
【発明の実施の形態】
絶縁酸化膜の耐電圧特性は、上層がアルミニウム、下層がドープされた多結晶シリコンからなる面積20mm2 の2 層ゲート電極を有し、その電極面積が20mm2 で、絶縁酸化膜厚が25.0nmであるMOS ダイオードを当該シリコン単結晶から切り出したシリコンウエーハ上全面に実装し、基板シリコンから多数キャリアが注入される極性の直流電圧を各MOS ダイオードに印加して電圧ランピング法により評価される。酸化膜を通して流れる電流密度が1mA/cm2 の時の該酸化膜にかかる平均電界が8.0MV/cm以上の領域は、真性絶縁破壊領域あるいはC モード領域と呼ばれ、シリコン結晶中に耐圧特性を劣化させる結晶欠陥が存在しないことを示す領域である。また、該酸化膜に印加される平均電界が1.0MV/cmから8.0MV/cmで酸化膜を通して流れる電流密度が1mA/cm2 に達する時、その電界領域はB モード領域と呼ばれ、シリコン結晶中に耐圧特性を劣化させる欠陥が存在することを示す領域である。従来のCZシリコン結晶は、C モード領域で絶縁破壊するMOS ダイオードの個数の総数に対する割合が、1 ウエーハにつき10〜30% 程度であり、B モード領域で絶縁破壊するMOS ダイオードの個数の総数に対する割合も大きい。したがって、C モード領域で絶縁破壊するMOS ダイオードの個数の総数に対する割合が40% 以上であるようなCZシリコン単結晶が酸化膜耐圧特性の優れたCZシリコン結晶である。さらに、C モード領域で絶縁破壊するMOS ダイオードの個数の総数に対する割合が50% 以上であり、B モード領域で破壊するMOS ダイオードの個数の割合が小さい、あるいは最小破壊電界値が高い( 例えば、6.0MV/cm以下で破壊するダイオードが20% 未満である) ようなCZシリコン単結晶が酸化膜耐圧特性のより優れたCZシリコン結晶である。
【0011】
酸素析出は析出酸素濃度の大小で判定される。析出酸素濃度は、窒素ガス雰囲気中で800 ℃4 時間に加え、窒素ガス雰囲気中で1000℃16時間の熱処理( 以下、酸素析出熱処理) を行う前と後の酸素濃度の差として表わされる。
【0012】
本発明により製造したシリコン単結晶の酸素析出の評価方法は次のように行った。鏡面加工を施したシリコンウエーハ試料の、直交する2 つの直径を各々2 0 等分した各点( 合計39点) の初期酸素濃度をフーリエ変換型赤外吸収法(FT-IR法) にて測定した。そのウエーハを、窒素ガス雰囲気中で800 ℃4 時間に加え窒素ガス雰囲気中で1000℃16時間の酸素析出熱処理を施した後、初期酸素濃度を測定した点と同じ位置の39点の酸素濃度を測定し、その酸素濃度と初期酸素濃度の差を析出酸素濃度として求めた。酸素濃度は日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数に基づき算出した。
【0013】
本発明者らは、酸素析出熱処理を施す前のシリコン単結晶中の固溶酸素濃度( 以下、初期酸素濃度) をA ×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数に基づき算出) とし、酸素析出熱処理を施した後の析出酸素濃度をB ×101 7 atoms/cm3 とした場合、各種条件のCZ法で製造されたシリコンウエーハについて検討した結果、
B=48-11.9 ×A+0.74×A 2
の関係を境界として、デバイス特性が大きく変化することを見い出した。そして従来の製造技術で得られたシリコンウエーハでは、 B>48-11.9×A+0.74×A 2
となり、PN接合リークに代表されるデバイス特性の劣るものであった。
【0014】
また、本発明者らは、シリコン単結晶を製造する際に1200℃〜1000℃の結晶温度領域における結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下となる温度域を形成する方法で製造された酸化膜耐圧特性に優れたシリコンウエーハについて検討した結果、
B=26-7.6×A+0.55×A 2
の関係を境界として、デバイス特性が大きく変化することを見いだした。そして1200℃〜1000℃の結晶温度領域における結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下となる温度域を形成する方法で製造された従来の酸化膜耐圧特性に優れたシリコンウエーハでは、B>26-7.6×A+0.55×A 2 となり、PN接合リークに代表されるデバイス特性の劣るものであった。
【0015】
さらに、本発明者らは、各種酸化膜耐圧特性を有する結晶の育成中の冷却条件を詳細に調査した結果、冷却条件と絶縁破壊原因となる微小欠陥の形成との間に次のような関係があることを見い出した。CZ法によるシリコン単結晶の育成過程において、凝固界面から酸化膜耐圧を劣化させる原因となる欠陥発生核が導入される。1200℃〜1000℃の温度域では、結晶冷却速度を小さくし徐冷することによりこの欠陥発生核が分解し密度が減少する。1000℃〜800 ℃の温度域では、オストワルド型成長反応を生じ、あるサイズ以上の欠陥発生核は結晶欠陥として成長するが、あるサイズ以下の欠陥発生核は溶解し消滅する。結晶欠陥の成長に関しては、シリコン結晶中に含まれる不純物元素である酸素や原子空孔やシリコン格子間原子などの点欠陥の拡散が主原因となって欠陥成長を促進する。1200℃〜1000℃の温度域を徐冷することなく、1000℃〜800 ℃の温度域を徐冷した場合には欠陥発生核のサイズが大きいため、結晶欠陥として成長し、酸化膜耐圧を劣化させるが、1200℃〜1000℃の温度域を徐冷した後に1000℃〜800 ℃の温度域を徐冷した場合には1200℃〜1000℃の温度域を徐冷中に欠陥発生核が分解して、欠陥発生核のサイズが小さくなり、つづく1000℃〜800 ℃の温度域の徐冷中にさらに溶解する。従って、酸化膜耐圧の劣化原因となる欠陥発生核の成長を抑制するためには、1200℃〜1000℃での冷却速度を低下させ、その温度領域の通過時間を長くした上でさらに1000℃〜800 ℃の冷却速度を低下させ、その温度領域の通過時間を長くすることが有効である。
【0016】
一方、1200℃〜1000℃の温度域を徐冷することにより、分解した欠陥発生核は極微小な酸素析出潜在核となる。700 ℃以下の結晶温度域では、酸素析出潜在核が酸素析出核として成長する。酸素析出核の成長に関しては、シリコン結晶中の酸素が主原因となって酸素析出核の成長を促進する。従って、酸素析出潜在核の成長を抑制するためには、700 ℃以下を含むより高い温度域( 例えば、700 ℃以上800 ℃未満の温度域) から急冷することが有効である。また、酸素析出核は700 ℃以下の温度域の低温ほど多く形成される。従って、析出核密度を低減するためには700 ℃以下の温度域のより低温側を急冷するほど効果は大きくなる。
【0017】
本発明に用いたシリコン単結晶製造装置は、通常のCZ法によるシリコン単結晶製造に用いられるものであれば特に限定されるものではなく、本実施例では図1 に示すような製造装置を用いた。このCZ法シリコン単結晶製造装置は、シリコン溶融液M を収容する石英ルツボ6aとこれを保護する黒鉛製ルツボ6bとから構成されたルツボ6 と育成されたシリコン単結晶インゴットS を収容する結晶引上炉1 である。ルツボ6 の側面部は加熱ヒーター4 と加熱ヒーター4 からの熱が結晶引上炉外部に逃げるのを防止するため断熱材3 が取り囲むように設置されており、このルツボ6 は図示されていない駆動装置と回転治具5 によって接続され、この駆動装置によって所定の速度で回転されると共に、ルツボ6 内のシリコン融液の減少にともないシリコン融液液面が低下するのを補うためにルツボ6 を昇降させるようになっている。引き上げ炉1 内には、垂下された引き上げワイヤー7 が設置され、このワイヤーの下端には種結晶8 を保持するチャック9 が設けられている。この引き上げワイヤー7 の上端側は、ワイヤ巻き上げ機2 に巻きとられて、シリコン単結晶インゴットを引き上げるようになった引き上げ装置が設けられている。そして、引き上げ炉内1 には、引き上げ炉1 に形成されたガス導入口10からArガスが導入され、引き上げ炉1 内を流通してガス流出口11から排出される。このようにArガスを流通させるのは、シリコンの溶融に伴って引き上げ炉内1 内に発生するSiO をシリコン融液内に混入させないようにするためである。結晶引き上げ炉内1 で冷却速度の極小となる温度が1200℃〜1000℃の結晶温度域内になるように温度制御装置20を設置した。また、結晶引き上げ炉内1 で1000℃〜800 ℃の結晶温度領域において冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる部分を含むように温度制御装置25を設置した。温度制御装置としては、引き上げ育成されるシリコン単結晶インゴットS を取り囲むように設置された黒鉛などの断熱保温材や加熱ヒーターなどが有効である。また、結晶引き上げ炉内1 で700 ℃以上から結晶を急冷できるように内部冷却装置30を設置した。内部冷却装置としては、引き上げ育成されるシリコン単結晶を取り囲むように設置された黒鉛材やガス吹付装置などが有効である。また、700 ℃以上から結晶を急冷するためには、引き上げが完了した直後に引き上げ炉1 を大気に解放し、結晶を大気中で冷却する方法も有効である。さらに、700 ℃以上から結晶をより速く急冷するためには結晶引き上げ炉1 の外に外部冷却装置40を設置し、外部冷却装置としては、引き上げが完了し取り出されたシリコン単結晶を急冷することができるガス吹付装置やミスト吹付装置、水冷漕などが有効である。
【0018】
本発明では、結晶引上炉内に温度制御機能を設置し、冷却速度が極小となる温度が1200℃〜1000℃の温度領域内になるように徐冷することで、欠陥発生核の分解を促進して酸化膜耐圧を向上させる。また、結晶引上炉内に別の温度制御機能を設置したり、引上後の結晶の冷却方法を変更することによって、800 ℃未満700 ℃以上の温度から急冷し、かつ急冷を開始する温度〜600 ℃の温度領域内での冷却速度が20℃/ 分以上となるようにすることで、酸素析出潜在核の成長を抑制し、酸素析出を抑制する。この場合、シリコンウエーハの絶縁破壊電界が8.0MV/cm以上を示す割合が40% 以上であり、かつシリコンウエーハの初期酸素濃度をA ×101 7 atoms/cm3 、酸素析出熱処理によるシリコンウエーハの析出酸素濃度をB ×101 7 atoms/cm3 としたときの平均値( A , B ) が、B <26-7.6 ×A +0.55 ×A 2 の条件を満足する酸化膜耐圧に優れ酸素析出の少ないシリコン単結晶を製造することができる。
【0019】
加えて、600 ℃〜500 ℃の冷却速度が10℃/ 分以上となるようにすることで、さらに酸素析出を抑制する。この場合、シリコンウエーハ上のいかなる位置においても析出酸素濃度B が初期酸素濃度A に対して、B<26-7.6×A+0.55×A 2 を満足する酸化膜耐圧に優れ酸素析出の少ないシリコン単結晶を製造することができる。
【0020】
加えて、500 ℃〜400 ℃の冷却速度が8 ℃/ 分以上となるようにすることで、さらに酸素析出を抑制する。この場合、シリコンウエーハの初期酸素濃度をA ×101 7 atoms/cm3 、酸素析出熱処理によるシリコンウエーハの析出酸素濃度をB ×101 7 atoms/cm3 としたときの平均値( A , B ) が、B <48-11.9×A +0.74 ×A 2 を満足する酸化膜耐圧に優れ酸素析出の少ないシリコン単結晶を製造することができる。
【0021】
加えて、400 ℃〜300 ℃の冷却速度が5 ℃/ 分以上となるようにすることで、さらに酸素析出を抑制する。この場合、シリコンウエーハ上のいかなる位置の析出酸素濃度B が初期酸素濃度A に対して、B<48-11.9 ×A+0.74×A 2 を満足する酸化膜耐圧に優れ酸素析出の少ないシリコン単結晶を製造することができる。
【0022】
また、本発明では、結晶引上炉内に温度制御機能を設置し、冷却速度が極小となる温度が1200℃〜1000℃の温度領域の冷却速度が1.0 ℃/ 分以下となる領域があり、かつ1000℃未満800 ℃以上の結晶温度域の冷却速度が1.0 ℃/ 分以下となる領域がある条件で引き上げることにより、欠陥発生核の分解を促進して酸化膜耐圧を向上させる。また、結晶引上炉内に別の温度制御機能を設置したり、引上後の結晶の冷却方法を変更することによって800 ℃未満700 ℃以上の温度から急冷し、かつ急冷を開始する温度〜600 ℃の温度領域内での冷却速度が20℃/ 分以上となるようにすることで、酸素析出潜在核の成長を抑制し、酸素析出を抑制する。この場合、シリコンウエーハの絶縁破壊電界が8.0MV/cm以上を示す割合が50% 以上であり、かつ6.0MV/cm以下を示す割合が20% 未満であり、かつシリコンウエーハの初期酸素濃度をA ×101 7 atoms/cm3 、酸素析出熱処理によるシリコンウエーハの析出酸素濃度をB ×101 7 atoms/cm3 としたときの平均値( A , B ) が、B <26-7.6 ×A +0.55 ×A 2 の条件を満足する酸化膜耐圧に優れ酸素析出の少ないシリコン単結晶を製造することができる。
【0023】
加えて、600 ℃〜500 ℃の冷却速度が10℃/ 分以上となるようにすることで、さらに酸素析出を抑制する。この場合、シリコンウエーハ上のいかなる位置においても析出酸素濃度B が初期酸素濃度A に対して、 B<26-7.6 ×A+0.55×A 2 を満足する酸化膜耐圧に優れ酸素析出の少ないシリコン単結晶を製造することができる。
【0024】
加えて、500 ℃〜400 ℃の冷却速度が8 ℃/ 分以上となるようにすることで、さらに酸素析出を抑制する。この場合、シリコンウエーハの初期酸素濃度をA ×101 7 atoms/cm3 、酸素析出熱処理によるシリコンウエーハの析出酸素濃度をB ×101 7 atoms/cm3 としたときの平均値( A , B ) が、B<48-11.9 ×A +0.74 ×A 2 を満足する酸化膜耐圧に優れ酸素析出の少ないシリコン単結晶を製造することができる。
【0025】
加えて、400 ℃〜300 ℃の冷却速度が5 ℃/ 分以上となるようにすることで、さらに酸素析出を抑制する。この場合、シリコンウエーハ上のいかなる位置の析出酸素濃度B が初期酸素濃度A に対して、 B<48-11.9×A+0.74×A 2 を満足する酸化膜耐圧に優れ酸素析出の少ないシリコン単結晶を製造することができる。
【0026】
【実施例】
以下に本発明の実施例を挙げて説明するが、本発明がこれらの実施例の記載によって制限されるものではないことは言うまでもない。
【0027】
(参考例1)
図1の装置を使用して、以下の条件でシリコン単結晶を育成した。結晶育成速度は1.0mm/minである。1200℃〜1000℃温度領域の結晶冷却温度および速度パターンは、図2に示すような引き上げ条件、すなわち1200℃〜1000℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0℃/分以下になる温度がある。また、700℃付近以降の結晶冷却温度および速度パターンは、図3に示すような引き上げ条件、すなわち急冷を開始する温度は710℃であり、710℃〜600℃の温度領域内の結晶冷却速度が20.0℃/分以上である。これらの条件でシリコン単結晶を5本育成した。
【0028】
この条件で育成された5 本のシリコン単結晶インゴットは次の通りである。伝導型:p型( ボロンドープ) 、結晶径:160mm(6インチ用) および210mm(8 インチ用) 、抵抗率:10 Ω・cm、酸素濃度:8.0〜10.5×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 、炭素濃度:<1.0 ×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) 。
【0029】
これらのインゴットから切り出したウエーハの酸化膜耐圧を測定し、図5 に示した。C モード領域の割合はいずれも40% 以上であり、本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、良好な酸化膜耐圧を有していることを示している。また、このインゴットから切り出したウエーハ内の上記の39点の初期酸素濃度A と析出酸素濃度B を測定し、図6 に示した。これらのシリコンウエーハの析出酸素濃度B の平均値は
B <26-7.6 ×A +0.55 ×A 2
であり、本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、酸素析出が抑制されていることを示している。
【0030】
(参考例2)
図1の装置を使用して、以下の条件でシリコン単結晶を育成した。結晶育成速度は1.0mm/minである。1200℃〜1000℃温度領域の結晶冷却温度および速度パターンは、図2に示すような引き上げ条件、すなわち1200℃〜1000℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0℃/分以下になる温度がある。また、700℃付近以降の結晶冷却温度および速度パターンは、図3に示すような引き上げ条件、すなわち急冷を開始する温度は720℃であり、720℃〜600℃の温度領域内の結晶冷却速度が20.0℃/分以上、600℃〜500℃の温度領域内の結晶冷却速度が10.00℃/分以上である。これらの条件でシリコン単結晶を5本育成した。
この条件で育成された5本のシリコン単結晶インゴットは次の通りである。伝導型:n型(リンドープ)、結晶径:160mm(6インチ用)および210mm(8インチ用)、抵抗率:2Ω・cm、酸素濃度:8.0〜10.5×1017atoms/cm3(日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出)、炭素濃度:<1.0×1017atoms/cm3(日本電子工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出)。
【0031】
この条件で育成された5 本のシリコン単結晶インゴットは次の通りである。伝導型:n型( リンドープ) 、結晶径:160mm(6インチ用) および210mm(8 インチ用) 、抵抗率:2Ω・cm、酸素濃度:8.0〜10.5×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 、炭素濃度:<1.0 ×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) 。
【0032】
これらのインゴットから切り出したウエーハの酸化膜耐圧を測定し、図5 に示した。C モード領域の割合はいずれも40% 以上であり、本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、良好な酸化膜耐圧を有していることを示している。また、このインゴットから切り出したウエーハ内の上記の39点の初期酸素濃度A と析出酸素濃度B を測定し、図7 に示した。これらのシリコンウエーハは全ての測定点で、
B<26-7.6×A+0.55×A 2
であり、本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、酸素析出が抑制されていることを示している。
【0033】
(参考例3)
図1の装置を使用して、以下の条件でシリコン単結晶を育成した。結晶育成速度は1.0mm/minである。1200℃〜1000℃温度領域の結晶冷却温度および速度パターンは、図2に示すような引き上げ条件、すなわち1200℃〜1000℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0℃/分以下になる温度がある。また、700℃付近以降の結晶冷却温度および速度パターンは、図3に示すような引き上げ条件、すなわち急冷を開始する温度は720℃であり、720℃〜600℃の温度領域内の結晶冷却速度が20.0℃/分以上、600℃〜500℃の温度領域内の結晶冷却速度が10.0℃/分以上、500℃〜400℃の温度領域内の結晶冷却速度が8.0℃/分以上である。これらの条件でシリコン単結晶を5本育成した。
【0034】
この条件で育成された5 本のシリコン単結晶インゴットは次の通りである。伝導型:p型( ボロンドープ) 、結晶径:160mm(6インチ用) および210mm(8 インチ用) 、抵抗率:8Ω・cm、酸素濃度:8.0〜10.5×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 、炭素濃度:<1.0 ×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) 。
【0035】
これらのインゴットから切り出したウエーハの酸化膜耐圧を測定し、図5 に示した。C モード領域の割合はいずれも40% 以上であり、本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、良好な酸化膜耐圧を有していることを示している。また、このインゴットから切り出したウエーハ内の上記の39点の初期酸素濃度A と析出酸素濃度B を測定し、図8 に示した。これらのシリコンウエーハの析出酸素濃度B の平均値は、
B <48-11.9×A +0.74 ×A 2
であり、本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、酸素析出が抑制されていることを示している。
【0036】
(参考例4)
図1の装置を使用して、以下の条件でシリコン単結晶を育成した。結晶育成速度は1.0mm/minである。1200℃〜1000℃温度領域の結晶冷却温度および速度パターンは、図2に示すような引き上げ条件、すなわち1200℃〜1000℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0℃/分以下になる温度がある。また、700℃付近以降の結晶冷却温度および速度パターンは、図3に示すような引き上げ条件、すなわち急冷を開始する温度は720℃であり、720℃〜600℃の温度領域内の結晶冷却速度が20.0℃/分以上、600℃〜500℃の温度領域内の結晶冷却速度が10.0℃/分以上、500℃〜400℃の温度領域内の結晶冷却速度が8.0℃/分以上、400℃〜300℃の温度領域内の結晶冷却速度が5.0℃/分以上である。これらの条件でシリコン単結晶を5本育成した。
【0037】
この条件で育成された5 本のシリコン単結晶インゴットは次の通りである。伝導型:n型( ボロンドープ) 、結晶径:160mm(6インチ用) および210mm(8 インチ用) 、抵抗率:10 Ω・cm、酸素濃度:8.0〜10.5×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 、炭素濃度:<1.0 ×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) 。
【0038】
これらのインゴットから切り出したウエーハの酸化膜耐圧を測定し、図5 に示した。C モード領域の割合はいずれも40% 以上であり、本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、良好な酸化膜耐圧を有していることを示している。また、このインゴットから切り出したウエーハ内の上記の39点の初期酸素濃度A と析出酸素濃度B を測定し、図9 に示した。これらのシリコンウエーハの全ての測定点で、
B<48-11.9 ×A+0.74×A 2
であり、本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、酸素析出が抑制されていることを示している。
【0039】
( 実施例5)
図1 の装置を使用して、以下の条件でシリコン単結晶を育成した。結晶育成速度は1.0mm/min である。1200℃〜1000℃温度領域の結晶冷却温度および速度パターンは、図2 に示すような引き上げ条件、すなわち1200℃〜1000℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度があり、1000℃〜800 ℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度がある。また、700 ℃付近以降の結晶冷却温度および速度パターンは、図3 に示すような引き上げ条件、すなわち急冷を開始する温度は710 ℃であり、710 ℃〜600 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が20.0℃/ 分以上である。これらの条件でシリコン単結晶を5 本育成した。
【0040】
この条件で育成された5 本のシリコン単結晶インゴットは次の通りである。伝導型:p型( ボロンドープ) 、結晶径:160mm(6インチ用) および210mm(8 インチ用) 、抵抗率:10 Ω・cm、酸素濃度:8.0〜10.5×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 、炭素濃度:<1.0 ×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) 。
【0041】
これらのインゴットから切り出したウエーハの酸化膜耐圧を測定し、図5 に示した。C モード領域の割合はいずれも50% 以上であり、かつ6.0MV/cm以下を示す割合が20% 未満であり本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、良好な酸化膜耐圧を有していることを示している。また、このインゴットから切り出したウエーハ内の上記の39点の初期酸素濃度A と析出酸素濃度B を測定し、図6 に示した。これらのシリコンウエーハの析出酸素濃度B の平均値は、
B <26-7.6 ×A +0.55 ×A 2
であり、本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、酸素析出が抑制されていることを示している。
【0042】
( 実施例6)
図1 の装置を使用して、以下の条件でシリコン単結晶を育成した。結晶育成速度は1.0mm/min である。1200℃〜1000℃温度領域の結晶冷却温度および速度パターンは、図2 に示すような引き上げ条件、すなわち1200℃〜1000℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度があり、1000℃〜800 ℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度がある。また、700 ℃付近以降の結晶冷却温度および速度パターンは、図3 に示すような引き上げ条件、すなわち急冷を開始する温度は720 ℃であり、720 ℃〜600 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が20.0℃/ 分以上、600 ℃〜500 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が10.0℃/ 分以上である。これらの条件でシリコン単結晶を5 本育成した。
【0043】
この条件で育成された5 本のシリコン単結晶インゴットは次の通りである。伝導型:n型( リンドープ) 、結晶径:160mm(6インチ用) および210mm(8 インチ用) 、抵抗率:2Ω・cm、酸素濃度:8.0〜10.5×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 、炭素濃度:<1.0 ×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) 。
【0044】
これらのインゴットから切り出したウエーハの酸化膜耐圧を測定し、図5 に示した。C モード領域の割合はいずれも50% 以上であり、かつ6.0MV/cm以下を示す割合が20% 未満であり本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、良好な酸化膜耐圧を有していることを示している。また、このインゴットから切り出したウエーハ内の上記の39点の初期酸素濃度A と析出酸素濃度B を測定し、図7 に示した。これらのシリコンウエーハは全ての測定点で、
B<26-7.6×A+0.55×A 2
であり、本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、酸素析出が抑制されていることを示している。
【0045】
( 実施例7)
図1 の装置を使用して、以下の条件でシリコン単結晶を育成した。結晶育成速度は1.0mm/min である。1200℃〜1000℃温度領域の結晶冷却温度および速度パターンは、図2 に示すような引き上げ条件、すなわち1200℃〜1000℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度があり、1000℃〜800 ℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度がある。また、700 ℃付近以降の結晶冷却温度および速度パターンは、図3 に示すような引き上げ条件、すなわち急冷を開始する温度は720 ℃であり、720 ℃〜600 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が20.0℃/ 分以上、600 ℃〜500 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が10.0℃/ 分以上、500 ℃〜400 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が8.0 ℃/ 分以上である。これらの条件でシリコン単結晶を5 本育成した。
【0046】
この条件で育成された5 本のシリコン単結晶インゴットは次の通りである。伝導型:p型( ボロンドープ) 、結晶径:160mm(6インチ用) および210mm(8 インチ用) 、抵抗率:8Ω・cm、酸素濃度:8.0〜10.5×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 、炭素濃度:<1.0 ×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) 。
【0047】
これらのインゴットから切り出したウエーハの酸化膜耐圧を測定し、図5 に示した。C モード領域の割合はいずれも50% 以上であり、かつ6.0MV/cm以下を示す割合が20% 未満であり本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、良好な酸化膜耐圧を有していることを示している。また、このインゴットから切り出したウエーハ内の上記の39点の初期酸素濃度A と析出酸素濃度B を測定し、図8 に示した。これらのシリコンウエーハの析出酸素濃度B の平均値は、
B<48-11.9 ×A+0.74×A 2
であり、本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、酸素析出が抑制されていることを示している。
【0048】
( 実施例8)
図1 の装置を使用して、以下の条件でシリコン単結晶を育成した。結晶育成速度は1.0mm/min である。1200℃〜1000℃温度領域の結晶冷却温度および速度パターンは、図2 に示すような引き上げ条件、すなわち1200℃〜1000℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度があり、1000℃〜800 ℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度がある。また、700 ℃付近以降の結晶冷却温度および速度パターンは、図3 に示すような引き上げ条件、すなわち急冷を開始する温度は720 ℃であり、720 ℃〜600 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が20.0℃/ 分以上、600 ℃〜500 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が10.0℃/ 分以上、500 ℃〜400 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が8.0 ℃/ 分以上、400 ℃〜300 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が5.0 ℃/ 分以上である。これらの条件でシリコン単結晶を5 本育成した。
【0049】
この条件で育成された5 本のシリコン単結晶インゴットは次の通りである。伝導型:n型( ボロンドープ) 、結晶径:160mm(6インチ用) および210mm(8 インチ用) 、抵抗率:10 Ω・cm、酸素濃度:8.0〜10.5×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 、炭素濃度:<1.0 ×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) 。
【0050】
これらのインゴットから切り出したウエーハの酸化膜耐圧を測定し、図5 に示した。C モード領域の割合はいずれも50% 以上であり、かつ6.0MV/cm以下を示す割合が20% 未満であり本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、良好な酸化膜耐圧を有していることを示している。また、このインゴットから切り出したウエーハ内の上記の39点の初期酸素濃度A と析出酸素濃度B を測定し、図9 に示した。これらのシリコンウエーハの全ての測定点で、
B<48-11.9 ×A+0.74×A 2
であり、本発明の方法で製造されたシリコン単結晶インゴットから切り出されたウエーハは、酸素析出が抑制されていることを示している。
【0051】
( 比較例1)
図1 の装置を使用して、以下の条件でシリコン単結晶を育成した。結晶育成速度は1.0mm/min である。1200℃〜1000℃温度領域の結晶冷却温度および速度パターンは、図2 に示すような引き上げ条件、すなわち1200℃〜1000℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度がない。また、700 ℃付近以降の結晶冷却温度および速度パターンは、図4 に示すような引き上げ条件、すなわち急冷を開始する温度は720 ℃であり、720 ℃〜600 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が20.0℃/ 分以上、600 ℃〜500 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が10.0℃/ 分以上、500 ℃〜400 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が8.0 ℃/ 分以上、400 ℃〜300 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が5.0 ℃/ 分以上である。これらの条件でシリコン単結晶を10本育成した。
【0052】
この条件で育成された10本のシリコン単結晶インゴットは次の通りである。伝導型:p型( ボロンドープ) 、結晶径:160mm(6インチ用) および210mm(8 インチ用) 、抵抗率:10 Ω・cm、酸素濃度:8.0〜10.5×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 、炭素濃度:<1.0 ×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) 。
【0053】
これらのインゴットから切り出したウエーハの酸化膜耐圧を測定し、図5 に示した。C モード領域の割合はいずれも40% 未満であり、このウエーハの酸化膜耐圧は劣っていることを示している。
【0054】
( 比較例2)
図1 の装置を使用して、以下の条件でシリコン単結晶を育成した。結晶育成速度は1.0mm/min である。1200℃〜1000℃温度領域の結晶冷却温度および速度パターンは、図2 に示すような引き上げ条件、すなわち1200℃〜1000℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度がある。また、700 ℃付近以降の結晶冷却温度および速度パターンは、図4 に示すような引き上げ条件、すなわち急冷を開始する温度は680 ℃であり、680 ℃〜600 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が20.0℃/ 分以上、600 ℃〜500 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が10.0℃/ 分以上、500 ℃〜400 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が8.0 ℃/ 分以上、400 ℃〜300 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が5.0 ℃/ 分以上である。これらの条件でシリコン単結晶を10本育成した。
【0055】
この条件で育成された10本のシリコン単結晶インゴットは次の通りである。伝導型:p型( ボロンドープ) 、結晶径:160mm(6インチ用) および210mm(8 インチ用) 、抵抗率:6Ω・cm、酸素濃度:8.0〜10.5×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 、炭素濃度:<1.0 ×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) 。
【0056】
このインゴットから切り出したウエーハ内の上記の39点の初期酸素濃度A と析出酸素濃度B を測定し、図10に示した。これらのシリコンウエーハには、
B<26-7.6×A+0.55×A 2
となる点はなく、このウエーハは、酸素析出が抑制されていないことを示している。
【0057】
( 比較例3)
図1 の装置を使用して、以下の条件でシリコン単結晶を育成した。結晶育成速度は1.0mm/min である。1200℃〜1000℃温度領域の結晶冷却温度および速度パターンは、図2 に示すような引き上げ条件、すなわち1200℃〜1000℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度がある。また、700 ℃付近以降の結晶冷却温度および速度パターンは、図4 に示すような引き上げ条件、すなわち急冷を開始する温度は720 ℃であり、720 ℃〜600 ℃の温度領域内に結晶冷却速度が20.0℃/ 分未満である部分を含み、600 ℃〜500 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が10.0℃/ 分以上、500 ℃〜400 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が8.0 ℃/ 分以上、400 ℃〜300 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が5.0 ℃/ 分以上である。これらの条件でシリコン単結晶を10本育成した。
【0058】
この条件で育成された10本のシリコン単結晶インゴットは次の通りである。伝導型:n型( リンドープ) 、結晶径:160mm(6インチ用) および210mm(8 インチ用) 、抵抗率:4Ω・cm、酸素濃度:8.0〜10.5×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 、炭素濃度:<1.0 ×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) 。
【0059】
このインゴットから切り出したウエーハ内の上記の39点の初期酸素濃度A と析出酸素濃度B を測定し、図11に示した。これらのシリコンウエーハには、
B<26-7.6×A+0.55×A 2
となる点はなく、このウエーハは、酸素析出が抑制されていないことを示している。
【0060】
( 比較例4)
図1 の装置を使用して、以下の条件でシリコン単結晶を育成した。結晶育成速度は1.0mm/min である。1200℃〜1000℃温度領域の結晶冷却温度および速度パターンは、図2 に示すような引き上げ条件、すなわち1200℃〜1000℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度があり、1000℃〜800 ℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度がある。また、700 ℃付近以降の結晶冷却温度および速度パターンは、図4 に示すような引き上げ条件、すなわち急冷を開始する温度は680 ℃であり、680 ℃〜600 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が20.0℃/ 分以上、600 ℃〜500 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が10.0℃/ 分以上、500 ℃〜400 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が8.0 ℃/ 分以上、400 ℃〜300 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が5.0 ℃/ 分以上である。これらの条件でシリコン単結晶を10本育成した。
【0061】
この条件で育成された10本のシリコン単結晶インゴットは次の通りである。伝導型:p型( ボロンドープ) 、結晶径:160mm(6インチ用) および210mm(8 インチ用)、抵抗率:6Ω・cm、酸素濃度:8.0〜10.5×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 、炭素濃度:<1.0 ×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) 。
【0062】
このインゴットから切り出したウエーハ内の上記の39点の初期酸素濃度A と析出酸素濃度B を測定し、図10に示した。これらのシリコンウエーハには、
B<26-7.6×A+0.55×A 2
となる点はなく、このウエーハは、酸素析出が抑制されていないことを示している。
【0063】
( 比較例5)
図1 の装置を使用して、以下の条件でシリコン単結晶を育成した。結晶育成速度は1.0mm/min である。1200℃〜1000℃温度領域の結晶冷却温度および速度パターンは、図2 に示すような引き上げ条件、すなわち1200℃〜1000℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度があり、1000℃〜800 ℃の温度領域内に結晶冷却速度が1.0 ℃/ 分以下になる温度がある。また、700 ℃付近以降の結晶冷却温度および速度パターンは、図4 に示すような引き上げ条件、すなわち急冷を開始する温度は720 ℃であり、720 ℃〜600 ℃の温度領域内に結晶冷却速度が20.0℃/ 分未満である部分を含み、600 ℃〜500 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が10.0℃/ 分以上であり、500 ℃〜400 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が8.0 ℃/ 分以上、400 ℃〜300 ℃の温度領域内の結晶冷却速度が5.0 ℃/ 分以上である。これらの条件でシリコン単結晶を10本育成した。
【0064】
この条件で育成された10本のシリコン単結晶インゴットは次の通りである。伝導型:n型( リンドープ) 、結晶径:160mm(6インチ用) および210mm(8 インチ用) 、抵抗率:4Ω・cm、酸素濃度:8.0〜10.5×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 、炭素濃度:<1.0 ×101 7 atoms/cm3 ( 日本電子工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) 。
【0065】
このインゴットから切り出したウエーハ内の上記の39点の初期酸素濃度A と析出酸素濃度B を測定し、図11に示した。これらのシリコンウエーハには、
B<26-7.6×A+0.55×A 2
となる点はなく、このウエーハは、酸素析出が抑制されていないことを示している。
【0066】
【発明の効果】
発明の製造方法によるシリコン単結晶は、良好な酸化膜耐圧を有しかつ酸素析出が抑制されているため、ゲート酸化膜の信頼性が高いうえ、PN接合リーク特性にも優れており、MOSデバイス用ウエーハに適する。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明で用いたCZ法シリコン単結晶製造装置の模式図。
【図2】は、参考例 1 4 実施例5〜8および比較例1〜5の1400℃〜800℃温度域の引き上げ中の結晶温度と冷却速度との関係を示す図。
【図3】は、参考例 1 4 および実施例5〜8の800℃〜300℃温度域の引き上げ中の結晶温度と冷却速度との関係を示す図。
【図4】は、比較例1〜5の800℃〜300℃温度域の引き上げ中の結晶温度と冷却速度との関係を示す図。
【図5】(a)は、参考例 1 4 実施例5〜8および比較例1の酸化膜耐圧特性のCモード比率を示す図、(b)は、参考例 1 4 実施例5〜8および比較例1の酸化膜耐圧特性の6MV/cm以下の比率を示す図。
【図6】は、参考例1および実施例5の初期酸素濃度と析出酸素濃度の関係を示す図。
【図7】は、参考例2および実施例6の初期酸素濃度と析出酸素濃度の関係を示す図。
【図8】は、参考例3および実施例7の初期酸素濃度と析出酸素濃度の関係を示す図。
【図9】は、参考例4および実施例8の初期酸素濃度と析出酸素濃度の関係を示す図。
【図10】は、比較例2および比較例4の初期酸素濃度と析出酸素濃度の関係を示す図。
【図11】は、比較例3および比較例5の初期酸素濃度と析出酸素濃度の関係を示す図。
【符号の説明】
1・・・CZシリコン単結晶引き上げ炉
2・・・ワイヤ巻き上げ機
3・・・断熱材
4・・・加熱ヒーター
5・・・回転治具
6・・・ルツボ
6a・・・石英ルツボ
6b・・・黒鉛ルツボ
7・・・ワイヤ
8・・・種結晶
9・・・チャック
10・・・ガス導入口
11・・・ガス排出口
20・・・温度制御装置(1200℃〜1000℃温度域の徐冷)
25・・・温度制御装置(1000℃〜800℃温度域の徐冷)
30・・・内部冷却装置
40・・・外部冷却装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides an excellent silicon single crystal in which an insulating oxide film manufactured by the Czochralski method (hereinafter referred to as CZ method) has excellent withstand voltage characteristics (hereinafter referred to as oxide film breakdown voltage) and oxygen precipitation is suppressed, and its manufacture Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
CZ silicon single crystals have been widely used as LSI materials because of their excellent characteristics such as high crystal strength. However, it is known that the oxide breakdown voltage of a silicon single crystal varies greatly depending on the fundamental difference in the manufacturing method. The oxide breakdown voltage of a CZ silicon single crystal is different from that of a silicon single crystal or CZ silicon manufactured by the floating zone method. This is significantly lower than that of a wafer obtained by epitaxially growing a silicon thin film on a wafer. However, with the recent increase in MOS device integration, it is strongly desired to improve the reliability of the gate oxide film, and the oxide breakdown voltage is one of the important material characteristics that determine its reliability. Development of manufacturing technology for CZ silicon single crystals with excellent withstand voltage characteristics was emphasized.
[0003]
On the other hand, a silicon single crystal produced by the CZ method contains supersaturated oxygen. These supersaturated oxygen atoms are precipitated during the heat treatment in the LSI manufacturing process, generating oxygen precipitates. When this precipitate is generated in the element forming region, it causes element characteristic deterioration such as junction leakage, and plays a harmful role for the element. Therefore, it is important to suppress oxygen precipitation in order to manufacture LSIs with high yield.
[0004]
As a method for producing a CZ silicon single crystal having an excellent oxide film withstand voltage, a method for producing a silicon single crystal having a diameter of 100 mm or more by the CZ method of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-267195 has a crystal growth rate of 0.8 mm / min or less. Disclosed is a method characterized by: However, this method is not practical due to poor productivity.
[0005]
In Japanese Patent Publication No. 3-67994, the silicon single crystal being pulled is pulled slowly from 1100 ° C to 900 ° C over 3 hours to reduce oxygen precipitate nuclei in the semiconductor device process. And a method for suppressing the occurrence of defects is shown. However, this method can suppress oxygen precipitation, but rather deteriorates the oxide film breakdown voltage.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-223893 discloses a method of forming a temperature region in which a crystal cooling rate is 1.0 ° C./min or less in a crystal temperature region of 1200 ° C. to 1000 ° C. when a silicon single crystal is manufactured. ing. However, in the case of a silicon single crystal manufactured by this method, there are many oxygen precipitations that are harmful to device characteristics. Further, the publication discloses that when a silicon single crystal is produced, a temperature region in which a cooling rate is 1.0 ° C./min or less is formed in a crystal temperature region of 1200 ° C. to 1000 ° C., and a crystal of 1000 ° C. to 500 ° C. A method of adding cooling at a cooling rate of always 1.0 ° C./min or more in the temperature region is shown. However, in this method, since it is necessary to realize slow cooling and rapid cooling within a narrow temperature range with a boundary of 1000 ° C., a special structure is required in the silicon single crystal pulling furnace, which increases the manufacturing cost. It was.
[0007]
In addition, the initial oxygen concentration and precipitation of silicon single crystals with a superior oxide breakdown voltage manufactured by the method of forming a temperature range where the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less in the crystal temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C. A clear relationship of oxygen concentration was not shown.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
  Excellent silicon single crystal with excellent breakdown voltage and suppressed oxygen precipitation produced by CZ methodCrystalAn object is to provide a manufacturing method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, in the present invention,,
(1) In silicon single crystals manufactured by the Czochralski method, the cooling rate in the crystal temperature range of 1200 ° C or lower and 1000 ° C or higher is 1.0 ° C / min or lower, the cooling rate in the crystal temperature range of less than 1000 ° C and 800 ° C or higher is There is a region where the temperature is 1.0 ° C / min or less, and rapid cooling is started in the crystal temperature range of less than 800 ° C and 700 ° C or more, and in the temperature range from the rapid cooling start temperature to 600 ° C, the cooling rate is 20 ° C / min or more. A method for producing a silicon wafer, characterized by slicing and polishing a produced silicon single crystal,
(2) (1), In addition, in a temperature range of less than 600 ° C. and 500 ° C. or more, a cooling method having a cooling rate of 10 ° C./min or more,
(Three) (2), In addition, in a temperature range of less than 500 ° C. and 400 ° C. or more, the cooling rate is 8 ° C./min or more, a silicon wafer production method,
(Four) (ThreeIn addition, in a temperature range of less than 400 ° C. and 300 ° C. or more, the method for producing a silicon wafer, wherein the cooling rate is 5 ° C./min or more,
It is.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The withstand voltage characteristic of the insulating oxide film is that the upper layer is made of aluminum and the lower layer is made of polycrystalline silicon doped with 20mm area.22 layer gate electrode, the electrode area is 20mm2Then, a MOS diode with an insulating oxide film thickness of 25.0 nm is mounted on the entire surface of the silicon wafer cut out from the silicon single crystal, and a DC voltage having a polarity in which majority carriers are injected from the substrate silicon is applied to each MOS diode. It is evaluated by the voltage ramping method. Current density flowing through the oxide film is 1mA / cm2The region where the average electric field applied to the oxide film at this time is 8.0 MV / cm or more is called an intrinsic breakdown region or C-mode region, and indicates that there are no crystal defects in the silicon crystal that degrade the breakdown voltage characteristics. It is. In addition, the average electric field applied to the oxide film is 1.0 MV / cm to 8.0 MV / cm, and the current density flowing through the oxide film is 1 mA / cm.2The electric field region is referred to as a B mode region, and indicates that a defect that degrades the breakdown voltage exists in the silicon crystal. In conventional CZ silicon crystals, the percentage of the total number of MOS diodes that break down in the C mode region is about 10-30% per wafer, and the percentage of the total number of MOS diodes that break down in the B mode region. Is also big. Therefore, a CZ silicon single crystal whose ratio to the total number of MOS diodes that cause dielectric breakdown in the C mode region is 40% or more is a CZ silicon crystal having excellent oxide breakdown voltage characteristics. Furthermore, the percentage of the total number of MOS diodes that break down in the C mode region is 50% or more, and the percentage of the number of MOS diodes that break down in the B mode region is small or the minimum breakdown electric field value is high (for example, 6.0 A CZ silicon single crystal such as a diode that breaks down at MV / cm or less (less than 20%) is a CZ silicon crystal with more excellent oxide breakdown voltage characteristics.
[0011]
Oxygen precipitation is determined by the magnitude of the precipitated oxygen concentration. The precipitated oxygen concentration is expressed as the difference in oxygen concentration before and after heat treatment at 1000 ° C. for 16 hours in a nitrogen gas atmosphere (hereinafter referred to as oxygen precipitation heat treatment) in addition to 800 ° C. for 4 hours in a nitrogen gas atmosphere.
[0012]
The evaluation method of oxygen precipitation of the silicon single crystal produced according to the present invention was performed as follows. Measure the initial oxygen concentration at each point (total 39 points) obtained by dividing the two orthogonal diameters into 20 equal parts of a silicon wafer sample that has been mirror-finished using the Fourier transform infrared absorption method (FT-IR method). did. The wafer was subjected to an oxygen precipitation heat treatment at 1000 ° C. for 16 hours in a nitrogen gas atmosphere in addition to 800 ° C. for 4 hours in a nitrogen gas atmosphere, and then the 39 oxygen concentrations at the same position as the initial oxygen concentration were measured. The difference between the oxygen concentration and the initial oxygen concentration was determined as the precipitated oxygen concentration. The oxygen concentration was calculated based on the oxygen concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association.
[0013]
The inventors of the present invention set the solid solution oxygen concentration in the silicon single crystal before the oxygen precipitation heat treatment (hereinafter referred to as initial oxygen concentration) to A × 10.1 7atoms / cmThree(Calculated based on the oxygen concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association) and the oxygen concentration after the oxygen precipitation heat treatment was B × 101 7atoms / cmThreeAs a result of examining silicon wafers manufactured by the CZ method under various conditions,
B = 48-11.9 × A + 0.74 × A2
We found that the device characteristics changed greatly with the relationship of. And for silicon wafers obtained by conventional manufacturing technology, B> 48-11.9 × A + 0.74 × A2
Thus, the device characteristics represented by PN junction leakage were inferior.
[0014]
In addition, the inventors of the present invention, when manufacturing a silicon single crystal, the oxide film withstand voltage manufactured by a method of forming a temperature range in which the crystal cooling rate in the crystal temperature range of 1200 ° C. to 1000 ° C. is 1.0 ° C./min or less. As a result of examining silicon wafers with excellent characteristics,
B = 26-7.6 × A + 0.55 × A2
We found that the device characteristics changed greatly with the relationship of. In a conventional silicon wafer with excellent oxide breakdown voltage characteristics manufactured by a method of forming a temperature range in which the crystal cooling rate in the crystal temperature range of 1200 ° C. to 1000 ° C. is 1.0 ° C./min or less, B> 26-7.6 × A + 0.55 × A2Thus, the device characteristics represented by PN junction leakage were inferior.
[0015]
Furthermore, as a result of detailed investigation of the cooling conditions during the growth of crystals having various oxide film breakdown voltage characteristics, the present inventors have found the following relationship between the cooling conditions and the formation of minute defects that cause dielectric breakdown. Found that there is. In the process of growing a silicon single crystal by the CZ method, defect generation nuclei that cause deterioration of the oxide film breakdown voltage are introduced from the solidification interface. In the temperature range of 1200 ° C. to 1000 ° C., the defect generation nuclei are decomposed and the density is reduced by decreasing the crystal cooling rate and gradually cooling. In the temperature range of 1000 ° C. to 800 ° C., an Ostwald type growth reaction occurs, and defect generation nuclei of a certain size or more grow as crystal defects, but defect generation nuclei of a certain size or less dissolve and disappear. Regarding the growth of crystal defects, the growth of defects is promoted mainly by the diffusion of point defects such as oxygen, atomic vacancies and silicon interstitial atoms, which are impurity elements contained in the silicon crystal. When the temperature range of 1000 ° C to 800 ° C is gradually cooled without slow cooling of the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C, the size of the defect-generating nuclei is large, so it grows as a crystal defect and degrades the oxide film breakdown voltage. However, when the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C is gradually cooled and then the temperature range of 1000 ° C to 800 ° C is gradually cooled, the defect generating nuclei decompose during the slow cooling of the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C, Defect generation nuclei become smaller in size and further dissolve during slow cooling in the temperature range of 1000 ° C to 800 ° C. Therefore, in order to suppress the growth of defect-generating nuclei that cause deterioration of the oxide film breakdown voltage, the cooling rate at 1200 ° C. to 1000 ° C. is reduced, and the passage time in the temperature region is increased, and further 1000 ° C. to It is effective to reduce the cooling rate of 800 ° C and increase the transit time in that temperature range.
[0016]
On the other hand, by slowly cooling the temperature range of 1200 ° C. to 1000 ° C., the decomposed defect-producing nuclei become extremely minute oxygen precipitation latent nuclei. In the crystal temperature range below 700 ° C, oxygen precipitation latent nuclei grow as oxygen precipitation nuclei. As for the growth of oxygen precipitation nuclei, oxygen in the silicon crystal is mainly responsible for promoting the growth of oxygen precipitation nuclei. Therefore, in order to suppress the growth of oxygen precipitation latent nuclei, it is effective to rapidly cool from a higher temperature range including 700 ° C. or lower (for example, a temperature range of 700 ° C. or higher and lower than 800 ° C.). In addition, more oxygen precipitation nuclei are formed at lower temperatures in the temperature range of 700 ° C. or lower. Therefore, in order to reduce the density of precipitation nuclei, the effect becomes greater as the lower temperature side in the temperature range of 700 ° C. or lower is quenched.
[0017]
The silicon single crystal manufacturing apparatus used in the present invention is not particularly limited as long as it is used for silicon single crystal manufacturing by a normal CZ method. In this embodiment, a manufacturing apparatus as shown in FIG. 1 is used. It was. This CZ method silicon single crystal manufacturing apparatus is composed of a crucible 6 composed of a quartz crucible 6a containing a silicon melt M and a graphite crucible 6b protecting the silicon crucible 6a, and a crystal drawing containing a grown silicon single crystal ingot S. Upper furnace 1 The side surface of the crucible 6 is installed so as to surround the heater 4 and the heat insulating material 3 to prevent the heat from the heater 4 from escaping outside the crystal pulling furnace, and this crucible 6 is not shown in the drawing. The crucible 6 is connected to the apparatus by a rotating jig 5 and rotated at a predetermined speed by the driving device, and the crucible 6 is adjusted to compensate for a decrease in the silicon melt liquid level as the silicon melt in the crucible 6 decreases. It is designed to move up and down. A hanging pulling wire 7 is installed in the pulling furnace 1, and a chuck 9 for holding a seed crystal 8 is provided at the lower end of the wire. The upper end side of the pulling wire 7 is wound around a wire winding machine 2 and provided with a pulling device configured to pull up the silicon single crystal ingot. Then, Ar gas is introduced into the pulling furnace 1 from the gas inlet 10 formed in the pulling furnace 1, flows through the pulling furnace 1, and is discharged from the gas outlet 11. The reason why Ar gas is circulated in this way is to prevent SiO 2 generated in the pulling furnace 1 from melting into the silicon melt from being mixed into the silicon melt. The temperature controller 20 was installed so that the temperature at which the cooling rate was minimized in the crystal pulling furnace 1 was in the crystal temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C. In addition, the temperature controller 25 was installed so as to include a portion where the cooling rate was 1.0 ° C./min or less in the crystal temperature region of 1000 ° C. to 800 ° C. in the crystal pulling furnace 1. As the temperature control device, a heat insulating heat insulating material such as graphite or a heater installed so as to surround the silicon single crystal ingot S to be raised and grown is effective. In addition, an internal cooling device 30 was installed so that the crystal could be rapidly cooled in the crystal pulling furnace 1 from 700 ° C. or higher. As the internal cooling device, a graphite material or a gas spraying device installed so as to surround the silicon single crystal to be raised and grown is effective. In order to rapidly cool the crystal from 700 ° C. or higher, it is also effective to release the pulling furnace 1 to the atmosphere immediately after the pulling is completed and cool the crystal in the air. In addition, an external cooling device 40 is installed outside the crystal pulling furnace 1 in order to rapidly cool the crystal from 700 ° C. or higher. As the external cooling device, the silicon single crystal taken out after the pulling is completed is rapidly cooled. A gas spraying device, a mist spraying device, and a water-cooled soot can be used.
[0018]
In the present invention, a temperature control function is installed in the crystal pulling furnace, and the temperature at which the cooling rate is minimized is gradually cooled so that it falls within the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C. Promote and improve the oxide film breakdown voltage. In addition, by installing another temperature control function in the crystal pulling furnace, or by changing the cooling method of the crystal after pulling, the temperature at which quenching is started from a temperature lower than 800 ° C and 700 ° C or higher, and the rapid cooling starts. By controlling the cooling rate within the temperature range of ˜600 ° C. to 20 ° C./min or more, growth of oxygen precipitation latent nuclei is suppressed and oxygen precipitation is suppressed. In this case, the ratio that the dielectric breakdown electric field of the silicon wafer indicates 8.0 MV / cm or more is 40% or more, and the initial oxygen concentration of the silicon wafer is A × 101 7atoms / cmThree, The oxygen concentration of silicon wafer by oxygen precipitation heat treatment1 7atoms / cmThreeAverage value (A,B) But,B<26-7.6 ×A+0.55 ×A 2It is possible to produce a silicon single crystal that satisfies the above condition and has an excellent oxide film withstand voltage and little oxygen precipitation.
[0019]
In addition, oxygen precipitation is further suppressed by adjusting the cooling rate of 600 ° C. to 500 ° C. to 10 ° C./min or more. In this case, at any position on the silicon wafer, the precipitated oxygen concentration B is B <26-7.6 × A + 0.55 × A with respect to the initial oxygen concentration A.2It is possible to produce a silicon single crystal that has an excellent oxide film withstand voltage and little oxygen precipitation.
[0020]
In addition, oxygen precipitation is further suppressed by adjusting the cooling rate of 500 ° C. to 400 ° C. to 8 ° C./min or more. In this case, the initial oxygen concentration of the silicon wafer is A × 101 7atoms / cmThree, The oxygen concentration of silicon wafer by oxygen precipitation heat treatment1 7atoms / cmThreeAverage value (A,B) But,B<48-11.9 ×A+0.74 ×A 2It is possible to produce a silicon single crystal that has an excellent oxide film withstand voltage and little oxygen precipitation.
[0021]
In addition, oxygen precipitation is further suppressed by setting the cooling rate of 400 ° C. to 300 ° C. to 5 ° C./min or more. In this case, the precipitated oxygen concentration B at any position on the silicon wafer is B <48-11.9 × A + 0.74 × A with respect to the initial oxygen concentration A.2It is possible to produce a silicon single crystal that has an excellent oxide film withstand voltage and little oxygen precipitation.
[0022]
Further, in the present invention, a temperature control function is installed in the crystal pulling furnace, and there is a region where the cooling rate in the temperature region of 1200 ° C to 1000 ° C at which the cooling rate is minimized is 1.0 ° C / min or less, In addition, by pulling up under a condition where the cooling rate in the crystal temperature range of less than 1000 ° C. and 800 ° C. or more is 1.0 ° C./min or less, decomposition of defect-generating nuclei is promoted and the oxide film breakdown voltage is improved. In addition, by installing another temperature control function in the crystal pulling furnace, or by changing the cooling method of the crystal after pulling, the temperature at which quenching is started from a temperature lower than 800 ° C and higher than 700 ° C, and the rapid cooling starts. By controlling the cooling rate in the temperature range of 600 ° C to 20 ° C / min or more, the growth of oxygen precipitation latent nuclei is suppressed and oxygen precipitation is suppressed. In this case, the rate at which the dielectric breakdown electric field of the silicon wafer is 8.0 MV / cm or more is 50% or more, the rate at which 6.0 MV / cm or less is less than 20%, and the initial oxygen concentration of the silicon wafer is A × 101 7atoms / cmThree, The oxygen concentration of silicon wafer by oxygen precipitation heat treatment1 7atoms / cmThreeAverage value (A,B) But,B<26-7.6 ×A+0.55 ×A 2It is possible to produce a silicon single crystal that satisfies the above condition and has an excellent oxide film withstand voltage and little oxygen precipitation.
[0023]
In addition, oxygen precipitation is further suppressed by adjusting the cooling rate of 600 ° C. to 500 ° C. to 10 ° C./min or more. In this case, at any position on the silicon wafer, the precipitated oxygen concentration B is less than the initial oxygen concentration A, B <26-7.6 × A + 0.55 × A2It is possible to produce a silicon single crystal that has an excellent oxide film withstand voltage and little oxygen precipitation.
[0024]
In addition, oxygen precipitation is further suppressed by adjusting the cooling rate of 500 ° C. to 400 ° C. to 8 ° C./min or more. In this case, the initial oxygen concentration of the silicon wafer is A × 101 7atoms / cmThree, The oxygen concentration of silicon wafer by oxygen precipitation heat treatment1 7atoms / cmThreeAverage value (A,B) But B <48-11.9 ×A+0.74 ×A 2It is possible to manufacture a silicon single crystal that has excellent oxide breakdown voltage and little oxygen precipitation.
[0025]
In addition, oxygen precipitation is further suppressed by setting the cooling rate of 400 ° C. to 300 ° C. to 5 ° C./min or more. In this case, the precipitated oxygen concentration B at any position on the silicon wafer is B <48-11.9 × A + 0.74 × A with respect to the initial oxygen concentration A.2It is possible to produce a silicon single crystal that has an excellent oxide film withstand voltage and little oxygen precipitation.
[0026]
【Example】
Examples of the present invention will be described below, but it goes without saying that the present invention is not limited by the description of these examples.
[0027]
  (referenceExample 1)
  Using the apparatus of FIG. 1, a silicon single crystal was grown under the following conditions. The crystal growth rate is 1.0 mm / min. The crystal cooling temperature and rate pattern in the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C is the pulling condition as shown in Fig. 2, that is, the temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less within the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C. . In addition, the crystal cooling temperature and rate pattern after around 700 ° C is the pulling condition as shown in Fig. 3, that is, the temperature at which the rapid cooling starts is 710 ° C, and the crystal cooling rate within the temperature range of 710 ° C to 600 ° C is 20.0 ° C / min or more. Five silicon single crystals were grown under these conditions.
[0028]
The five silicon single crystal ingots grown under these conditions are as follows. Conductive type: p-type (boron-doped), crystal diameter: 160 mm (for 6 inches) and 210 mm (for 8 inches), resistivity: 10 Ω-cm, oxygen concentration: 8.0-0.5 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using the oxygen concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association), carbon concentration: <1.0 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using carbon concentration conversion factor by Japan Electronics Industry Promotion Association).
[0029]
The oxide film breakdown voltage of the wafer cut out from these ingots was measured and shown in FIG. The proportions of the C mode region are all 40% or more, which indicates that the wafer cut from the silicon single crystal ingot manufactured by the method of the present invention has a good oxide film breakdown voltage. Further, the initial oxygen concentration A and the precipitated oxygen concentration B at the 39 points in the wafer cut out from the ingot were measured, and are shown in FIG. The average value of the precipitated oxygen concentration B of these silicon wafers is
B<26-7.6 ×A+0.55 ×A 2
The wafer cut out from the silicon single crystal ingot produced by the method of the present invention shows that oxygen precipitation is suppressed.
[0030]
  (reference(Example 2)
  Using the apparatus of FIG. 1, a silicon single crystal was grown under the following conditions. The crystal growth rate is 1.0 mm / min. The crystal cooling temperature and rate pattern in the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C is the pulling condition as shown in Fig. 2, that is, the temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less within the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C. . In addition, the crystal cooling temperature and rate pattern after around 700 ° C is the pulling condition as shown in Fig. 3, that is, the temperature at which rapid cooling starts is 720 ° C, and the crystal cooling rate in the temperature range of 720 ° C to 600 ° C is The crystal cooling rate in the temperature range of 20.0 ° C./min or higher and 600 ° C. to 500 ° C. is 10.00 ° C./min or higher. Five silicon single crystals were grown under these conditions.
  The five silicon single crystal ingots grown under these conditions are as follows. Conductive type: n-type (phosphorus-doped), crystal diameter: 160 mm (for 6 inches) and 210 mm (for 8 inches), resistivity: 2 Ω · cm, oxygen concentration: 8.0-0.5 × 1017atoms / cmThree(Calculated using the oxygen concentration conversion factor by Japan Electronics Industry Promotion Association), carbon concentration: <1.0 × 1017atoms / cmThree(Calculated using the carbon concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association).
[0031]
The five silicon single crystal ingots grown under these conditions are as follows. Conductive type: n-type (phosphorus-doped), crystal diameter: 160 mm (for 6 inches) and 210 mm (for 8 inches), resistivity: 2 Ω-cm, oxygen concentration: 8.0-0.5 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using the oxygen concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association), carbon concentration: <1.0 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using carbon concentration conversion factor by Japan Electronics Industry Promotion Association).
[0032]
The oxide film breakdown voltage of the wafer cut out from these ingots was measured and shown in FIG. The proportions of the C mode region are all 40% or more, which indicates that the wafer cut from the silicon single crystal ingot manufactured by the method of the present invention has a good oxide film breakdown voltage. Further, the initial oxygen concentration A and the precipitated oxygen concentration B at the 39 points in the wafer cut out from the ingot were measured and shown in FIG. These silicon wafers are measured at all measurement points.
B <26-7.6 × A + 0.55 × A2
The wafer cut out from the silicon single crystal ingot produced by the method of the present invention shows that oxygen precipitation is suppressed.
[0033]
  (reference(Example 3)
  Using the apparatus of FIG. 1, a silicon single crystal was grown under the following conditions. The crystal growth rate is 1.0 mm / min. The crystal cooling temperature and rate pattern in the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C is the pulling condition as shown in Fig. 2, that is, the temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less within the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C. . In addition, the crystal cooling temperature and rate pattern after around 700 ° C is the pulling condition as shown in Fig. 3, that is, the temperature at which rapid cooling starts is 720 ° C, and the crystal cooling rate in the temperature range of 720 ° C to 600 ° C is The crystal cooling rate in the temperature region of 20.0 ° C./min or higher, 600 ° C. to 500 ° C. is 10.0 ° C./min or higher, and the crystal cooling rate in the temperature region of 500 ° C. to 400 ° C. is 8.0 ° C./min or higher. Five silicon single crystals were grown under these conditions.
[0034]
The five silicon single crystal ingots grown under these conditions are as follows. Conductive type: p-type (boron-doped), crystal diameter: 160 mm (for 6 inches) and 210 mm (for 8 inches), resistivity: 8 Ω-cm, oxygen concentration: 8.0-0.5 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using the oxygen concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association), carbon concentration: <1.0 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using carbon concentration conversion factor by Japan Electronics Industry Promotion Association).
[0035]
The oxide film breakdown voltage of the wafer cut out from these ingots was measured and shown in FIG. The proportions of the C mode region are all 40% or more, which indicates that the wafer cut from the silicon single crystal ingot manufactured by the method of the present invention has a good oxide film breakdown voltage. Further, the initial oxygen concentration A and the precipitated oxygen concentration B at the 39 points in the wafer cut out from the ingot were measured and are shown in FIG. The average value of the precipitated oxygen concentration B of these silicon wafers is
B<48-11.9 ×A+0.74 ×A 2
The wafer cut out from the silicon single crystal ingot produced by the method of the present invention shows that oxygen precipitation is suppressed.
[0036]
  (reference(Example 4)
  Using the apparatus of FIG. 1, a silicon single crystal was grown under the following conditions. The crystal growth rate is 1.0 mm / min. The crystal cooling temperature and rate pattern in the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C is the pulling condition as shown in Fig. 2, that is, the temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less within the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C. . In addition, the crystal cooling temperature and rate pattern after around 700 ° C is the pulling condition as shown in Fig. 3, that is, the temperature at which rapid cooling starts is 720 ° C, and the crystal cooling rate in the temperature range of 720 ° C to 600 ° C is 20.0 ° C / min or more, crystal cooling rate in the temperature range of 600 ° C to 500 ° C is 10.0 ° C / min or more, crystal cooling rate in the temperature range of 500 ° C to 400 ° C is 8.0 ° C / min or more, 400 ° C to 300 ° C The crystal cooling rate in the temperature range of ℃ is 5.0 ℃ / min or more. Five silicon single crystals were grown under these conditions.
[0037]
The five silicon single crystal ingots grown under these conditions are as follows. Conductive type: n-type (boron-doped), crystal diameter: 160 mm (for 6 inches) and 210 mm (for 8 inches), resistivity: 10 Ω · cm, oxygen concentration: 8.0-0.5 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using the oxygen concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association), carbon concentration: <1.0 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using carbon concentration conversion factor by Japan Electronics Industry Promotion Association).
[0038]
The oxide film breakdown voltage of the wafer cut out from these ingots was measured and shown in FIG. The proportions of the C mode region are all 40% or more, which indicates that the wafer cut from the silicon single crystal ingot manufactured by the method of the present invention has a good oxide film breakdown voltage. In addition, the initial oxygen concentration A and the precipitated oxygen concentration B at the 39 points in the wafer cut out from the ingot were measured and shown in FIG. At all measurement points of these silicon wafers,
B <48-11.9 × A + 0.74 × A2
The wafer cut out from the silicon single crystal ingot produced by the method of the present invention shows that oxygen precipitation is suppressed.
[0039]
(Example 5)
Using the apparatus of FIG. 1, a silicon single crystal was grown under the following conditions. The crystal growth rate is 1.0 mm / min. The crystal cooling temperature and rate pattern in the 1200 ° C to 1000 ° C temperature range include the pulling conditions as shown in Fig. 2, that is, the temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less within the 1200 ° C to 1000 ° C temperature range. In the temperature range of 1000 ° C to 800 ° C, there is a temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less. In addition, the crystal cooling temperature and rate pattern after around 700 ° C are as shown in Fig. 3, that is, the temperature at which rapid cooling starts is 710 ° C, and the crystal cooling rate within the temperature range of 710 ° C to 600 ° C is 20.0 ℃ / min or more. Under these conditions, five silicon single crystals were grown.
[0040]
The five silicon single crystal ingots grown under these conditions are as follows. Conductive type: p-type (boron-doped), crystal diameter: 160 mm (for 6 inches) and 210 mm (for 8 inches), resistivity: 10 Ω-cm, oxygen concentration: 8.0-0.5 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using the oxygen concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association), carbon concentration: <1.0 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using carbon concentration conversion factor by Japan Electronics Industry Promotion Association).
[0041]
The oxide film breakdown voltage of the wafer cut out from these ingots was measured and shown in FIG. The ratio of the C mode region is 50% or more, and the ratio of 6.0 MV / cm or less is less than 20%. A wafer cut from a silicon single crystal ingot manufactured by the method of the present invention is excellent. It shows that the oxide film has a breakdown voltage. Further, the initial oxygen concentration A and the precipitated oxygen concentration B at the 39 points in the wafer cut out from the ingot were measured, and are shown in FIG. The average value of the precipitated oxygen concentration B of these silicon wafers is
B<26-7.6 ×A+0.55 ×A 2
The wafer cut out from the silicon single crystal ingot produced by the method of the present invention shows that oxygen precipitation is suppressed.
[0042]
(Example 6)
Using the apparatus of FIG. 1, a silicon single crystal was grown under the following conditions. The crystal growth rate is 1.0 mm / min. The crystal cooling temperature and rate pattern in the 1200 ° C to 1000 ° C temperature range include the pulling conditions as shown in Fig. 2, that is, the temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less within the 1200 ° C to 1000 ° C temperature range. In the temperature range of 1000 ° C to 800 ° C, there is a temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less. In addition, the crystal cooling temperature and rate pattern after around 700 ° C are as shown in Fig. 3, that is, the temperature at which rapid cooling starts is 720 ° C, and the crystal cooling rate within the temperature range of 720 ° C to 600 ° C is The crystal cooling rate in the temperature range of 20.0 ° C./min or higher and 600 ° C. to 500 ° C. is 10.0 ° C./min or higher. Under these conditions, five silicon single crystals were grown.
[0043]
The five silicon single crystal ingots grown under these conditions are as follows. Conductive type: n-type (phosphorus-doped), crystal diameter: 160 mm (for 6 inches) and 210 mm (for 8 inches), resistivity: 2 Ω-cm, oxygen concentration: 8.0-0.5 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using the oxygen concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association), carbon concentration: <1.0 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using carbon concentration conversion factor by Japan Electronics Industry Promotion Association).
[0044]
The oxide film breakdown voltage of the wafer cut out from these ingots was measured and shown in FIG. The ratio of the C mode region is 50% or more, and the ratio of 6.0 MV / cm or less is less than 20%. A wafer cut from a silicon single crystal ingot manufactured by the method of the present invention is excellent. It shows that the oxide film has a breakdown voltage. Further, the initial oxygen concentration A and the precipitated oxygen concentration B at the 39 points in the wafer cut out from the ingot were measured and shown in FIG. These silicon wafers are measured at all measurement points.
B <26-7.6 × A + 0.55 × A2
The wafer cut out from the silicon single crystal ingot produced by the method of the present invention shows that oxygen precipitation is suppressed.
[0045]
(Example 7)
Using the apparatus of FIG. 1, a silicon single crystal was grown under the following conditions. The crystal growth rate is 1.0 mm / min. The crystal cooling temperature and rate pattern in the 1200 ° C to 1000 ° C temperature range include the pulling conditions as shown in Fig. 2, that is, the temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less within the 1200 ° C to 1000 ° C temperature range. In the temperature range of 1000 ° C to 800 ° C, there is a temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less. In addition, the crystal cooling temperature and rate pattern after around 700 ° C are as shown in Fig. 3, that is, the temperature at which rapid cooling starts is 720 ° C, and the crystal cooling rate within the temperature range of 720 ° C to 600 ° C is The crystal cooling rate in the temperature region of 20.0 ° C / min or higher, 600 ° C to 500 ° C is 10.0 ° C / min or higher, and the crystal cooling rate in the temperature region of 500 ° C to 400 ° C is 8.0 ° C / min or higher. Under these conditions, five silicon single crystals were grown.
[0046]
The five silicon single crystal ingots grown under these conditions are as follows. Conductive type: p-type (boron-doped), crystal diameter: 160 mm (for 6 inches) and 210 mm (for 8 inches), resistivity: 8 Ω-cm, oxygen concentration: 8.0-0.5 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using the oxygen concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association), carbon concentration: <1.0 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using carbon concentration conversion factor by Japan Electronics Industry Promotion Association).
[0047]
The oxide film breakdown voltage of the wafer cut out from these ingots was measured and shown in FIG. The ratio of the C mode region is 50% or more, and the ratio of 6.0 MV / cm or less is less than 20%. A wafer cut from a silicon single crystal ingot manufactured by the method of the present invention is excellent. It shows that the oxide film has a breakdown voltage. Further, the initial oxygen concentration A and the precipitated oxygen concentration B at the 39 points in the wafer cut out from the ingot were measured and are shown in FIG. The average value of the precipitated oxygen concentration B of these silicon wafers is
B <48-11.9 × A + 0.74 × A2
The wafer cut out from the silicon single crystal ingot produced by the method of the present invention shows that oxygen precipitation is suppressed.
[0048]
(Example 8)
Using the apparatus of FIG. 1, a silicon single crystal was grown under the following conditions. The crystal growth rate is 1.0 mm / min. The crystal cooling temperature and rate pattern in the 1200 ° C to 1000 ° C temperature range include the pulling conditions as shown in Fig. 2, that is, the temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less within the 1200 ° C to 1000 ° C temperature range. In the temperature range of 1000 ° C to 800 ° C, there is a temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less. In addition, the crystal cooling temperature and rate pattern after around 700 ° C are as shown in Fig. 3, that is, the temperature at which rapid cooling starts is 720 ° C, and the crystal cooling rate within the temperature range of 720 ° C to 600 ° C is 20.0 ° C / min or more, crystal cooling rate in the temperature range of 600 ° C to 500 ° C is 10.0 ° C / min or more, crystal cooling rate in the temperature range of 500 ° C to 400 ° C is 8.0 ° C / min or more, 400 ° C to 300 ° C The crystal cooling rate in the temperature region of ℃ is 5.0 ℃ / min or more. Under these conditions, five silicon single crystals were grown.
[0049]
The five silicon single crystal ingots grown under these conditions are as follows. Conductive type: n-type (boron-doped), crystal diameter: 160 mm (for 6 inches) and 210 mm (for 8 inches), resistivity: 10 Ω · cm, oxygen concentration: 8.0-0.5 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using the oxygen concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association), carbon concentration: <1.0 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using carbon concentration conversion factor by Japan Electronics Industry Promotion Association).
[0050]
The oxide film breakdown voltage of the wafer cut out from these ingots was measured and shown in FIG. The ratio of the C mode region is 50% or more, and the ratio of 6.0 MV / cm or less is less than 20%. A wafer cut from a silicon single crystal ingot manufactured by the method of the present invention is excellent. It shows that the oxide film has a breakdown voltage. In addition, the initial oxygen concentration A and the precipitated oxygen concentration B at the 39 points in the wafer cut out from the ingot were measured and shown in FIG. At all measurement points of these silicon wafers,
B <48-11.9 × A + 0.74 × A2
The wafer cut out from the silicon single crystal ingot produced by the method of the present invention shows that oxygen precipitation is suppressed.
[0051]
(Comparative Example 1)
Using the apparatus of FIG. 1, a silicon single crystal was grown under the following conditions. The crystal growth rate is 1.0 mm / min. The crystal cooling temperature and rate pattern in the 1200 ° C to 1000 ° C temperature range are as shown in Fig. 2, that is, there is no temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less within the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C. . In addition, the crystal cooling temperature and rate pattern after around 700 ° C are as shown in Fig. 4, that is, the temperature at which rapid cooling starts is 720 ° C, and the crystal cooling rate in the temperature range of 720 ° C to 600 ° C is 20.0 ° C / min or more, crystal cooling rate in the temperature range of 600 ° C to 500 ° C is 10.0 ° C / min or more, crystal cooling rate in the temperature range of 500 ° C to 400 ° C is 8.0 ° C / min or more, 400 ° C to 300 ° C The crystal cooling rate in the temperature region of ℃ is 5.0 ℃ / min or more. Ten silicon single crystals were grown under these conditions.
[0052]
Ten silicon single crystal ingots grown under these conditions are as follows. Conductive type: p-type (boron-doped), crystal diameter: 160 mm (for 6 inches) and 210 mm (for 8 inches), resistivity: 10 Ω-cm, oxygen concentration: 8.0-0.5 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using the oxygen concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association), carbon concentration: <1.0 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using carbon concentration conversion factor by Japan Electronics Industry Promotion Association).
[0053]
The oxide film breakdown voltage of the wafer cut out from these ingots was measured and shown in FIG. The proportion of the C mode region is less than 40%, indicating that the oxide film breakdown voltage of this wafer is inferior.
[0054]
(Comparative Example 2)
Using the apparatus of FIG. 1, a silicon single crystal was grown under the following conditions. The crystal growth rate is 1.0 mm / min. The crystal cooling temperature and rate pattern in the 1200 ° C to 1000 ° C temperature range are as shown in Fig. 2, that is, there is a temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less within the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C. . In addition, the crystal cooling temperature and rate pattern after around 700 ° C are as shown in Fig. 4, that is, the temperature at which rapid cooling starts is 680 ° C, and the crystal cooling rate in the temperature range of 680 ° C to 600 ° C is 20.0 ° C / min or more, crystal cooling rate in the temperature range of 600 ° C to 500 ° C is 10.0 ° C / min or more, crystal cooling rate in the temperature range of 500 ° C to 400 ° C is 8.0 ° C / min or more, 400 ° C to 300 ° C The crystal cooling rate in the temperature region of ℃ is 5.0 ℃ / min or more. Ten silicon single crystals were grown under these conditions.
[0055]
Ten silicon single crystal ingots grown under these conditions are as follows. Conductive type: p-type (boron-doped), crystal diameter: 160 mm (for 6 inches) and 210 mm (for 8 inches), resistivity: 6 Ω · cm, oxygen concentration: 8.0-0.5 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using the oxygen concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association), carbon concentration: <1.0 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using carbon concentration conversion factor by Japan Electronics Industry Promotion Association).
[0056]
The initial oxygen concentration A and the precipitated oxygen concentration B at the 39 points in the wafer cut out from the ingot were measured and shown in FIG. These silicon wafers include
B <26-7.6 × A + 0.55 × A2
This wafer shows that oxygen precipitation is not suppressed.
[0057]
(Comparative Example 3)
Using the apparatus of FIG. 1, a silicon single crystal was grown under the following conditions. The crystal growth rate is 1.0 mm / min. The crystal cooling temperature and rate pattern in the 1200 ° C to 1000 ° C temperature range are as shown in Fig. 2, that is, there is a temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less within the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C. . In addition, the crystal cooling temperature and rate pattern after around 700 ° C are as shown in Fig. 4, that is, the temperature at which rapid cooling starts is 720 ° C, and the crystal cooling rate is within the temperature range of 720 ° C to 600 ° C. Including the part that is less than 20.0 ° C / min, the crystal cooling rate in the temperature range of 600 ° C to 500 ° C is 10.0 ° C / min or more, and the crystal cooling rate in the temperature range of 500 ° C to 400 ° C is 8.0 ° C / min or more The crystal cooling rate in the temperature range of 400 ° C. to 300 ° C. is 5.0 ° C./min or more. Ten silicon single crystals were grown under these conditions.
[0058]
Ten silicon single crystal ingots grown under these conditions are as follows. Conductive type: n-type (phosphorus-doped), crystal diameter: 160 mm (for 6 inches) and 210 mm (for 8 inches), resistivity: 4 Ω-cm, oxygen concentration: 8.0 to 10.5 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using the oxygen concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association), carbon concentration: <1.0 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using carbon concentration conversion factor by Japan Electronics Industry Promotion Association).
[0059]
The initial oxygen concentration A and precipitated oxygen concentration B at the 39 points in the wafer cut out from the ingot were measured and shown in FIG. These silicon wafers include
B <26-7.6 × A + 0.55 × A2
This wafer shows that oxygen precipitation is not suppressed.
[0060]
(Comparative Example 4)
Using the apparatus of FIG. 1, a silicon single crystal was grown under the following conditions. The crystal growth rate is 1.0 mm / min. The crystal cooling temperature and rate pattern in the 1200 ° C to 1000 ° C temperature range include the pulling conditions as shown in Fig. 2, that is, the temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less within the 1200 ° C to 1000 ° C temperature range. In the temperature range of 1000 ° C to 800 ° C, there is a temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less. In addition, the crystal cooling temperature and rate pattern after around 700 ° C are as shown in Fig. 4, that is, the temperature at which rapid cooling starts is 680 ° C, and the crystal cooling rate in the temperature range of 680 ° C to 600 ° C is 20.0 ° C / min or more, crystal cooling rate in the temperature range of 600 ° C to 500 ° C is 10.0 ° C / min or more, crystal cooling rate in the temperature range of 500 ° C to 400 ° C is 8.0 ° C / min or more, 400 ° C to 300 ° C The crystal cooling rate in the temperature region of ℃ is 5.0 ℃ / min or more. Ten silicon single crystals were grown under these conditions.
[0061]
Ten silicon single crystal ingots grown under these conditions are as follows. Conductive type: p-type (boron-doped), crystal diameter: 160 mm (for 6 inch) and 210 mm (for 8 inch), resistivity: 6 Ω · cm, oxygen concentration: 8.0 to 10.5 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using the oxygen concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association), carbon concentration: <1.0 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using carbon concentration conversion factor by Japan Electronics Industry Promotion Association).
[0062]
The initial oxygen concentration A and the precipitated oxygen concentration B at the 39 points in the wafer cut out from the ingot were measured and shown in FIG. These silicon wafers include
B <26-7.6 × A + 0.55 × A2
This wafer shows that oxygen precipitation is not suppressed.
[0063]
(Comparative Example 5)
Using the apparatus of FIG. 1, a silicon single crystal was grown under the following conditions. The crystal growth rate is 1.0 mm / min. The crystal cooling temperature and rate pattern in the 1200 ° C to 1000 ° C temperature range include the pulling conditions as shown in Fig. 2, that is, the temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less within the 1200 ° C to 1000 ° C temperature range. In the temperature range of 1000 ° C to 800 ° C, there is a temperature at which the crystal cooling rate is 1.0 ° C / min or less. In addition, the crystal cooling temperature and rate pattern after around 700 ° C are as shown in Fig. 4, that is, the temperature at which rapid cooling starts is 720 ° C, and the crystal cooling rate is within the temperature range of 720 ° C to 600 ° C. The crystal cooling rate in the temperature range of 600 ° C to 500 ° C is 10.0 ° C / min or more, including the part that is less than 20.0 ° C / min, and the crystal cooling rate in the temperature range of 500 ° C to 400 ° C is 8.0 ° C / min Min., And the crystal cooling rate in the temperature range of 400 ° C. to 300 ° C. is 5.0 ° C./min or more. Ten silicon single crystals were grown under these conditions.
[0064]
Ten silicon single crystal ingots grown under these conditions are as follows. Conductive type: n-type (phosphorus-doped), crystal diameter: 160 mm (for 6 inches) and 210 mm (for 8 inches), resistivity: 4 Ω-cm, oxygen concentration: 8.0 to 10.5 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using the oxygen concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association), carbon concentration: <1.0 × 101 7atoms / cmThree(Calculated using carbon concentration conversion factor by Japan Electronics Industry Promotion Association).
[0065]
The initial oxygen concentration A and precipitated oxygen concentration B at the 39 points in the wafer cut out from the ingot were measured and shown in FIG. These silicon wafers include
B <26-7.6 × A + 0.55 × A2
This wafer shows that oxygen precipitation is not suppressed.
[0066]
【The invention's effect】
  BookThe silicon single crystal produced by the manufacturing method of the present invention has a good oxide film breakdown voltage and suppressed oxygen precipitation, so that the gate oxide film has high reliability and excellent PN junction leakage characteristics, and is a MOS device. Suitable for wafers.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a CZ method silicon single crystal manufacturing apparatus used in the present invention.
FIG. 2 showsReference example 1 ~ Four ,ExampleFiveThe figure which shows the relationship between the crystal | crystallization temperature and the cooling rate in the 1400 to 800 degreeC temperature range pulling of ~ 8 and Comparative Examples 1-5.
FIG. 3 showsReference example 1 ~ Four andExampleFiveThe figure which shows the relationship between the crystal | crystallization temperature and the cooling rate during raising of 800 to 300 degreeC temperature range of ~ 8.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the cooling temperature and the crystal temperature during pulling in the 800 ° C.-300 ° C. temperature range of Comparative Examples 1-5.
FIG. 5 (a)Reference example 1 ~ Four ,ExampleFiveThe figure which shows the C mode ratio of the oxide-film pressure | voltage resistant characteristic of -8 and the comparative example 1, (b),Reference example 1 ~ Four ,ExampleFiveThe figure which shows the ratio of 6 MV / cm or less of the oxide film pressure | voltage resistant characteristic of -8 and the comparative example 1. FIG.
FIG. 6 showsreferenceFIG. 6 is a graph showing the relationship between the initial oxygen concentration and the precipitated oxygen concentration in Example 1 and Example 5.
FIG. 7 showsreferenceFIG. 6 is a graph showing the relationship between the initial oxygen concentration and the precipitated oxygen concentration in Example 2 and Example 6.
FIG. 8 showsreferenceFIG. 6 is a graph showing the relationship between the initial oxygen concentration and the precipitated oxygen concentration in Example 3 and Example 7.
FIG. 9 showsreferenceFIG. 6 is a graph showing the relationship between the initial oxygen concentration and the precipitated oxygen concentration in Example 4 and Example 8.
10 is a graph showing the relationship between the initial oxygen concentration and the precipitated oxygen concentration in Comparative Examples 2 and 4. FIG.
11 is a graph showing the relationship between the initial oxygen concentration and the precipitated oxygen concentration in Comparative Examples 3 and 5. FIG.
[Explanation of symbols]
  1 ... CZ silicon single crystal pulling furnace
  2 ... Wire hoisting machine
  3 ... Insulation
  4 ... Heating heater
  5 ... Rotating jig
  6 ... Crucible
    6a Quartz crucible
    6b Graphite crucible
  7 ... Wire
  8 ... Seed crystal
  9 ... Chuck
10 ... Gas inlet
11 ... Gas outlet
20 ... Temperature control device (Slow cooling in the temperature range of 1200 ° C to 1000 ° C)
25 ... Temperature control device (slow cooling in the temperature range of 1000 ° C to 800 ° C)
30 ... Internal cooling device
40 ... External cooling device

Claims (4)

チョクラルスキー法により製造するシリコン単結晶において、In a silicon single crystal produced by the Czochralski method, 12001200 ℃以下℃ or less 10001000 ℃以上の結晶温度域の冷却速度がCooling rate in the crystal temperature range above ℃ 1.01.0 // 分以下となる領域、An area that is less than or equal to minutes, 10001000 ℃未満Less than ℃ 800800 ℃以上の結晶温度域の冷却速度がCooling rate in the crystal temperature range above ℃ 1.01.0 // 分以下となる領域があり、かつThere are areas that are less than or equal to minutes, and 800800 ℃未満Less than ℃ 700700 ℃以上の結晶温度域で急冷を開始し、急冷開始温度〜Starts rapid cooling in the crystal temperature range above ℃, 600600 ℃の温度域において、冷却速度がIn the temperature range of ℃, the cooling rate is 2020 // 分以上の条件で製造したシリコン単結晶を、スライス、研磨することを特徴とするシリコンウエーハの製造方法。A method for producing a silicon wafer, comprising slicing and polishing a silicon single crystal produced under conditions of more than 5 minutes. 600600 ℃未満Less than ℃ 500500 ℃以上の温度域において、冷却速度がIn the temperature range above ℃, the cooling rate is 10Ten // 分以上であることを特徴とする請求項Claim or more 11 記載のシリコンウエーハの製造方法。The manufacturing method of the silicon wafer of description. 500500 ℃未満Less than ℃ 400400 ℃以上の温度域において、冷却速度がIn the temperature range above ℃, the cooling rate is 88 // 分以上であることを特徴とする請求項Claim or more 22 記載のシリコンウエーハの製造方法。The manufacturing method of the silicon wafer of description. 400400 ℃未満Less than ℃ 300300 ℃以上の温度域において、冷却速度がIn the temperature range above ℃, the cooling rate is 5Five // 分以上であることを特徴とする請求項Claim or more 3Three 記載のシリコンウエーハの製造方法。The manufacturing method of the silicon wafer of description.
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