JP4432576B2 - Silicon single crystal pulling apparatus and single crystal silicon wafer - Google Patents
Silicon single crystal pulling apparatus and single crystal silicon wafer Download PDFInfo
- Publication number
- JP4432576B2 JP4432576B2 JP2004098252A JP2004098252A JP4432576B2 JP 4432576 B2 JP4432576 B2 JP 4432576B2 JP 2004098252 A JP2004098252 A JP 2004098252A JP 2004098252 A JP2004098252 A JP 2004098252A JP 4432576 B2 JP4432576 B2 JP 4432576B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- heater
- crucible
- silicon
- silicon single
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims description 81
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 65
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 65
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 65
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 title description 17
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 34
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 28
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 15
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
本発明は、シリコン単結晶を形成するためのシリコン単結晶引上装置およびこのシリコン単結晶引上装置で育成されたシリコン単結晶インゴットからスライスされた単結晶シリコンウェハに関するものである。 The present invention relates to a silicon single crystal pulling apparatus for forming a silicon single crystal and a single crystal silicon wafer sliced from a silicon single crystal ingot grown by the silicon single crystal pulling apparatus.
半導体デバイスなどの基板として用いられる単結晶シリコンウェハは、シリコン単結晶インゴットをスライスして、鏡面加工等を行うことにより製造される。こうしたシリコン単結晶インゴットの製造方法としては、例えば、チョクラルスキー法(CZ法)やフローティングゾーン法(FZ法)などが挙げられる。このうち、CZ法は、大口径の単結晶インゴットを得やすいことや、欠陥の制御が比較的容易であるなどの理由により、シリコン単結晶インゴットの製造の大部分を占める。 A single crystal silicon wafer used as a substrate for a semiconductor device or the like is manufactured by slicing a silicon single crystal ingot and performing mirror surface processing or the like. Examples of a method for producing such a silicon single crystal ingot include the Czochralski method (CZ method) and the floating zone method (FZ method). Among them, the CZ method occupies most of the production of a silicon single crystal ingot because it is easy to obtain a large-diameter single crystal ingot and the defect control is relatively easy.
チョクラルスキー法で育成されたシリコン単結晶中には、一般にCOPや転位クラスターと称される欠陥が存在していることがある。COP(Crystal-Originated-Particle)とは、例えばアンモニア水と過酸化水素混合液であるSC−1洗浄液などによって洗浄した際にピットとして顕在化しパーティクルカウンターで見出されるか、AFM(Atomic force Micriscopy)により直接観察される微小な空隙欠陥であり、本願出願人等がこれを発見したものである。こうした欠陥はgrow−in欠陥とも呼ばれ、結晶の育成に伴って形成されるものである。 In a silicon single crystal grown by the Czochralski method, defects called COPs or dislocation clusters may exist. COP (Crystal-Originated-Particle) is, for example, manifested as a pit when cleaned with SC-1 cleaning solution, which is a mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide, or found in a particle counter, or by AFM (Atomic force Micriscopy) It is a minute void defect that is directly observed, and was discovered by the applicant of the present application. Such a defect is also called a grow-in defect, and is formed as the crystal grows.
酸化誘起積層欠陥リング(R−OSF)領域の内側には、grow−in欠陥のうちのCOPが検出され、R−OSF領域の外側には転位クラスター欠陥が検出されることが知られている。そして、R−OSFに近接する外側には無欠陥領域が存在する。このようなR−OSFの発生領域は、単結晶の育成速度に依存しており、結晶引上速度を大きくしていくと、R−OSFの発生領域は結晶の内側から外側へと移動していく。 It is known that COPs among grow-in defects are detected inside the oxidation-induced stacking fault ring (R-OSF) region, and dislocation cluster defects are detected outside the R-OSF region. A defect-free region exists outside the R-OSF. Such an R-OSF generation region depends on the growth rate of the single crystal, and when the crystal pulling speed is increased, the R-OSF generation region moves from the inside to the outside of the crystal. Go.
OSFは酸化熱処理時に生じる格子間型の転位ループであり、デバイスの活性領域であるウェハ表面に存在した場合は、リーク電流の原因となり、デバイス特性を劣化させる欠陥となる。このため、単結晶の育成時にR−OSFの発生位置が結晶の最外周部に分布するように、比較的高い引上速度で育成された単結晶が多く製造されていた。 OSF is an interstitial dislocation loop generated during the oxidation heat treatment, and when it is present on the wafer surface, which is an active region of the device, causes a leakage current and becomes a defect that degrades device characteristics. For this reason, many single crystals grown at a relatively high pulling speed have been manufactured so that the generation positions of R-OSF are distributed in the outermost peripheral portion of the crystal when growing the single crystal.
これらR−OSFの位置を結晶の最外周に分布させたシリコン単結晶では、R−OSFの内側のCOPのサイズおよび密度をコントロールすることによってシリコンウェハの製造を可能にしている。このタイプのウェハは安価に作製できることが特徴であり、それゆえ多くのメモリーメーカーで使用されている。 In a silicon single crystal in which the positions of these R-OSFs are distributed on the outermost periphery of the crystal, the silicon wafer can be manufactured by controlling the size and density of the COP inside the R-OSF. This type of wafer is characterized by its low cost and is therefore used by many memory manufacturers.
また、ウェハ面内の性質が一様な方がチップの作製が容易であることからも、R−OSFの位置を結晶の最外周に分布させたシリコンウェハが、半導体デバイス用基板の主流となっている。そこで、こうしたR−OSFの位置をシリコン単結晶の外側部分に分布させる種々の方法が従来から提案されている。 In addition, since it is easier to manufacture a chip if the properties in the wafer plane are uniform, silicon wafers in which the R-OSF positions are distributed on the outermost periphery of the crystal have become the mainstream of semiconductor device substrates. ing. Accordingly, various methods for distributing the position of the R-OSF in the outer portion of the silicon single crystal have been proposed.
例えば、特許文献1には、R−OSFの発生位置をコントロールするために、単結晶育成時の引き上げ速度(V)と、引き上げ軸方向の結晶内温度勾配(G)の比、V/G値を適切に制御することによってR−OSFの半径をほぼ一義的に定めることができ、R−OSFの発生領域を調整できることが記載されている。 For example, in Patent Document 1, in order to control the generation position of R-OSF, the ratio of the pulling speed (V) during single crystal growth to the temperature gradient (G) in the crystal in the pulling axis direction, V / G value It is described that the radius of the R-OSF can be determined almost uniquely by appropriately controlling the R-OSF, and the generation region of the R-OSF can be adjusted.
また、特許文献2には、ルツボ周囲の上下方向に複数のヒーターを設けて、単結晶の引上進行状態に応じて、加減した電力を供給する装置を備えた単結晶引上装置が記載されている。
しかしながら、上述した特許文献1に記載された単結晶引上装置のように、R−OSFに近接する無欠陥領域を狙って、V/G値を制御して単結晶を成長させる場合、引上速度が遅くなりやすく、シリコンウェハの製造コストが高くなる懸念があり、R−OSFを単結晶の最外周に分布させたほうが、引上速度を早くできるという課題があった。 However, when the single crystal is grown by controlling the V / G value aiming at the defect-free region close to the R-OSF as in the single crystal pulling apparatus described in Patent Document 1 described above, There is a concern that the speed is likely to be slow and the manufacturing cost of the silicon wafer is high, and there is a problem that the pulling speed can be increased if R-OSF is distributed on the outermost periphery of the single crystal.
また、特許文献2に記載された単結晶引上装置では、酸素濃度を制御することはできても、COPを適切に制御することは難しい。 Further, in the single crystal pulling apparatus described in Patent Document 2, it is difficult to appropriately control the COP even though the oxygen concentration can be controlled.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、R−OSFを単結晶の最外周に分布させ、かつCOPを減らしたシリコン単結晶をローコストに製造可能なシリコン単結晶引上装置と単結晶シリコンウェハを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and includes a silicon single crystal pulling apparatus capable of manufacturing a silicon single crystal in which R-OSF is distributed on the outermost periphery of the single crystal and COP is reduced at a low cost. An object is to provide a single crystal silicon wafer.
上記の目的を達成するために、本発明によれば、上方が開放された略円筒形の胴部およびこの胴部の下方を閉塞する底部とからなるルツボと、前記胴部の外側を取り巻いて前記ルツボを前記胴部から加熱する側面ヒータと、前記底部の下側に配置され前記ルツボを前記底部から加熱する底面ヒータとを有し、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引上げるシリコン単結晶引上装置であって、
前記側面ヒータの内周面と前記ルツボの内周面との距離を前記側面ヒータの厚みの3倍以下に設定し、前記底面ヒータの上面と前記ルツボの内底面の最深部との距離を前記ルツボの高さの3分の2以内に設定し、前記側面ヒータと前記底面ヒータとの出力比を3〜3.2対2に設定し、前記側面ヒータの厚みを16〜30mmの範囲、前記底面ヒータの厚みを8〜30mmの範囲にそれぞれ設定したことを特徴とするシリコン単結晶引上装置が提供される。
前記側面ヒータの内周面と前記ルツボの内周面との距離を30〜56mmの範囲、前記底面ヒータの上面と前記ルツボの内底面の最深部との距離を350mm以下にそれぞれ設定するのが好ましい。
In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, a crucible comprising a substantially cylindrical body portion opened upward and a bottom portion closing the lower portion of the body portion, and an outer side of the body portion are surrounded. A silicon single crystal that has a side heater that heats the crucible from the body and a bottom heater that is disposed below the bottom and heats the crucible from the bottom, and pulls up the silicon single crystal by the Czochralski method A lifting device,
Set the distance between the inner peripheral surface of the crucible and the inner peripheral surface of the side heater below 3 times the thickness of the side heater, wherein the distance between the inner bottom surface of the deepest portion of the upper surface and the crucible of the bottom heater Set within 2/3 of the height of the crucible, set the output ratio of the side heater and the bottom heater to 3 to 3.2 to 2, the thickness of the side heater in the range of 16 to 30 mm, A silicon single crystal pulling apparatus is provided in which the thickness of the bottom heater is set in a range of 8 to 30 mm .
The distance between the inner peripheral surface of the side heater and the inner peripheral surface of the crucible is set in a range of 30 to 56 mm, and the distance between the upper surface of the bottom heater and the deepest portion of the inner bottom surface of the crucible is set to 350 mm or less. preferable.
本発明のシリコン単結晶引上装置によれば、側面ヒータの厚みの値をAとしたときに、側面ヒータの内周面とルツボの内周面との距離を側面ヒータの厚みAの3倍以下に設定するとともに、底面ヒータの上面とルツボの内底面の最深部との距離をルツボの高さの3分の2以内に設定することによって、R−OSFが単結晶の最外周に分布し、COPを適切に制御した単結晶シリコンウェハをローコストに得ることが可能になる。 According to the silicon single crystal pulling apparatus of the present invention, when the thickness value of the side heater is A, the distance between the inner peripheral surface of the side heater and the inner peripheral surface of the crucible is three times the thickness A of the side heater. By setting the distance between the upper surface of the bottom heater and the deepest part of the inner bottom surface of the crucible within two-thirds of the height of the crucible, the R-OSF is distributed on the outermost periphery of the single crystal. , It becomes possible to obtain a single crystal silicon wafer with COP appropriately controlled at low cost.
本発明のシリコン単結晶引き上げ装置によれば、前記側面ヒータと前記底面ヒータとの出力比を3〜3.2:2(側面ヒータ:底面ヒータ)に設定することで、一定サイズ以上のCOP個数を低減することができる。上記の範囲よりも側面ヒータの出力比を大きくした場合には、COP個数が低減することがないため好ましくなく、上記の範囲よりも側面ヒータの出力比を小さくした際には、ルツボ内の対流が大きくなりすぎる可能性があるため好ましくない。 According to the silicon single crystal pulling apparatus of the present invention, by setting the output ratio of the side heater and the bottom heater to 3 to 3.2: 2 (side heater: bottom heater), the number of COPs more than a certain size. Can be reduced. When the output ratio of the side heater is made larger than the above range, the number of COPs is not reduced, which is not preferable. When the output ratio of the side heater is made smaller than the above range, the convection in the crucible is not preferable. Is not preferred because it may become too large.
これらにより、酸素濃度が1.45×1018atms/cm3 以下でかつ、ウェハ面内の酸化誘起積層欠陥の平均個数が3個/cm3 以下でかつ、COP発生領域がシリコン単結晶インゴットの直径の90%以上でかつ、酸化誘起積層欠陥リングをシリコン単結晶インゴットの最外周部分に分布させるとともに、0.106μm以上のCOPが単結晶シリコンウェハの面内で140個以下でかつ、0.120μm以上のCOPが単結晶シリコンウェハの面内で70個以下の単結晶シリコンウェハを得ることを可能にする。 Thus, the oxygen concentration is 1.45 × 10 18 atms / cm 3 or less, the average number of oxidation-induced stacking faults in the wafer surface is 3 / cm 3 or less, and the COP generation region is a silicon single crystal ingot. More than 90% of the diameter and the oxidation-induced stacking fault ring is distributed in the outermost peripheral portion of the silicon single crystal ingot, and the number of COPs of 0.106 μm or more is 140 or less in the plane of the single crystal silicon wafer. A COP of 120 μm or more makes it possible to obtain 70 or less single crystal silicon wafers in the plane of the single crystal silicon wafer.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明のシリコン単結晶引上装置の概略を示す一部破断斜視図である。シリコン単結晶引上装置10は、略円筒形の外殻11を備え、内部にシリコンを溶融して貯留する石英ルツボ12を収容する。外殻11は、例えば内部に一定の隙間を形成した二重壁構造であればよく、この隙間に冷却水13を流すことによって、石英ルツボ12を加熱した際に外殻11が高温化することを防止する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially broken perspective view schematically showing a silicon single crystal pulling apparatus according to the present invention. The silicon single
また、外殻11には、給排気管21が備えられ、シリコン単結晶の引上時にはシリコン単結晶引上装置10の内部にアルゴンなどの不活性ガスが導入される。外殻11の頂部には、引上駆動装置14が備えられる。引上駆動装置14は、シリコン単結晶インゴット5の成長核となる種結晶6およびそこから成長するシリコン単結晶インゴット5を回転させつつ上方に引上げる。
The
外殻11の内側には、保温筒15が備えられる。保温筒15は、例えば黒鉛で形成されれば良く、石英ルツボ12の加熱中の温度低下を軽減するとともに、外殻11の昇温を抑制する役割りを果たす。
A
保温筒15の内側には、略円筒形の側面ヒータ16が備えられる。側面ヒータ16は、石英ルツボ12の円筒形の胴部12aを加熱する。この側面ヒータ16の内側に、石英ルツボ12およびルツボ支持体(黒鉛ルツボ)17が収容される。石英ルツボ12は、全体が石英で一体に形成され、上方が開放面12cを成す略円筒形の胴部12aおよびこの胴部12aの下方を閉塞するすり鉢状の底部12bとからなる。
A substantially
石英ルツボ12には、固形のシリコンを溶融したシリコン融液7が貯留される。ルツボ支持体17は、例えば全体が黒鉛で形成され、石英ルツボ12を包むように密着して支持する。ルツボ支持体17は、シリコンの溶融時に軟化した石英ルツボ12の形状を維持し、石英ルツボ12を支える役割りを果たす。
The
石英ルツボ12の下側には、底面ヒータ18が備えられる。底面ヒータ18は、ルツボ支持体17を介して石英ルツボ12の底部12bを加熱する。こうした側面ヒータ16および底面ヒータ18によって、石英ルツボ12は側面と底面から例えば1420℃まで加熱される。
A
ルツボ支持体17の下側にはルツボ支持装置19が備えられる。ルツボ支持装置19は、ルツボ支持体17および石英ルツボ12を下側から支えるとともに、育成に伴って変化するシリコン融液7の液面位置に対応して、石英ルツボ12の位置を調節する上下動機構を備えている。
A
次に、図2を参照して、本発明のシリコン単結晶引上装置の各部の最適な配置および寸法を例示する。シリコン単結晶引上装置10は、石英ルツボ12を加熱する側面ヒータ16の厚みの値をAとしたときに、側面ヒータ16の内周面16aと石英ルツボ12の胴部12aの内側(内周面)との距離Bを側面ヒータ16の厚みAの3倍以下に設定する。そして同時に、底面ヒータ18の上面18aと石英ルツボ12の底部12bの内側(内底面)の最深部との距離Cを石英ルツボ12の高さHの3分の2以内に設定する。
Next, with reference to FIG. 2, the optimal arrangement | positioning and dimension of each part of the silicon | silicone single crystal pulling apparatus of this invention are illustrated. The silicon single
例えば、側面ヒータ16の厚みAを16〜30mm、底面ヒータ18の厚みDを8〜30mm、側面ヒータ16の内周面16aと石英ルツボ12の胴部12aの内側(内周面)との距離Bを30〜56mm、底面ヒータ18の上面18aと石英ルツボ12の底部12bの内側(内底面)の最深部との距離Cを350mm以下にそれぞれ設定するのが好ましい。
For example, the thickness A of the
ここで、石英ルツボ12の胴部12aの厚み寸法は5mm〜20mmであることができ、また、石英ルツボ12の口径は40〜82cm(16”,18”,22”,24”,26”,28”,30”,32)等であることができる。
Here, the thickness dimension of the
そして、側面ヒータ16と底面ヒータ18との出力比を3〜3.2対2に設定して石英ルツボ12を加熱し、シリコン単結晶インゴット5を育成する。上述したようにシリコン単結晶引上装置のヒータやルツボの寸法やヒータを出力比を設定することによって、R−OSFが単結晶の最外周に分布し、COPを適切に制御した単結晶シリコンウェハをローコストに得ることが可能になる。
Then, the
例えば、酸素濃度が1.45×1018atms/cm3 以下でかつ、ウェハ面内の酸化誘起積層欠陥の平均個数が3個/cm3 以下でかつ、COP発生領域がシリコン単結晶インゴットの直径の90%以上でかつ、酸化誘起積層欠陥リングをシリコン単結晶インゴットの最外周部分に分布させるとともに、0.106μm以上のCOPが単結晶シリコンウェハの面内で140個以下でかつ、0.120μm以上のCOPが単結晶シリコンウェハの面内で70個以下の単結晶シリコンウェハを得ることが可能になる。 For example, the oxygen concentration is 1.45 × 10 18 atms / cm 3 or less, the average number of oxidation-induced stacking faults in the wafer surface is 3 / cm 3 or less, and the COP generation region is the diameter of the silicon single crystal ingot. And the oxidation-induced stacking fault ring is distributed in the outermost peripheral portion of the silicon single crystal ingot, and the COP of 0.106 μm or more is 140 or less in the plane of the single crystal silicon wafer and 0.120 μm. It becomes possible to obtain a single crystal silicon wafer having 70 or less COPs in the plane of the single crystal silicon wafer.
本出願人は、上述したような本発明のシリコン単結晶引上装置を用いて得られる単結晶シリコンウェハの特性を検証した。検証にあたって、図1に示したシリコン単結晶引上装置を用い、COP発生領域を育成されたシリコン単結晶インゴットの直径の90%以上の範囲として、酸化誘起積層欠陥リング(R−OSF)をシリコン単結晶インゴットの再外周部に分布させる引上速度に設定し、底面ヒータを使用した場合と使用しなかった場合のそれぞれの条件でシリコン単結晶インゴットを育成して、鏡面ウェハ加工したのち、表面のCOP数をサイズ別に比較した。 The present applicant verified the characteristics of a single crystal silicon wafer obtained by using the silicon single crystal pulling apparatus of the present invention as described above. In the verification, using the silicon single crystal pulling apparatus shown in FIG. 1, the COP generation region is set to a range of 90% or more of the diameter of the grown silicon single crystal ingot, and the oxidation-induced stacking fault ring (R-OSF) is silicon. Set the pulling speed to be distributed on the re-periphery of the single crystal ingot, grow the silicon single crystal ingot under the conditions of using the bottom heater and not using it, and processing the mirror surface wafer. The COP numbers were compared by size.
底面ヒータを使用せずに側面ヒータのみで石英ルツボを加熱して育成したシリコン単結晶インゴットから作製した単結晶シリコンウェハにおける0.106μm以上のサイズのCOP個数の度数分布を図3に、0.120μm以上のサイズのCOP個数の度数分布を図4にそれぞれ示す。 The frequency distribution of the number of COPs having a size of 0.106 μm or more in a single crystal silicon wafer produced from a silicon single crystal ingot grown by heating a quartz crucible with only a side heater without using a bottom heater is shown in FIG. The frequency distribution of the number of COPs having a size of 120 μm or more is shown in FIG.
これに対して、底面ヒータおよび側面ヒータの両方を使用して石英ルツボを加熱して育成したシリコン単結晶インゴットから作製した単結晶シリコンウェハにおける0.106μm以上のサイズのCOP個数の度数分布を図5に、0.120μm以上のサイズのCOP個数の度数分布を図6にそれぞれ示す。 In contrast, the frequency distribution of the number of COPs having a size of 0.106 μm or more in a single crystal silicon wafer produced from a silicon single crystal ingot grown by heating a quartz crucible using both a bottom heater and a side heater is shown. FIG. 6 shows the frequency distribution of the number of COPs having a size of 0.120 μm or more.
図3〜6に示す検証結果によれば、底面ヒータおよび側面ヒータの両方を使用して石英ルツボを加熱することにより、側面ヒータのみで石英ルツボを加熱した場合と比較して、0.106μm以上のサイズのCOP個数は、平均で158個から107個に減少した。また、0.120μm以上のサイズのCOP個数は、平均で89個から55個に減少した。これにより、底面ヒータの効果が確認された。 According to the verification results shown in FIGS. 3 to 6, the quartz crucible is heated by using both the bottom heater and the side heater, so that it is 0.106 μm or more compared with the case where the quartz crucible is heated only by the side heater. The average number of COPs decreased from 158 to 107 on average. The number of COPs having a size of 0.120 μm or more was reduced from 89 to 55 on average. Thereby, the effect of the bottom heater was confirmed.
次に、図1に示したシリコン単結晶引上装置を用い、COP発生領域を育成されたシリコン単結晶インゴットの直径の90%以上の範囲として、酸化誘起積層欠陥リング(R−OSF)をシリコン単結晶インゴットの再外周部に分布させる引上速度に設定し、側面ヒータと底面ヒータの出力比を変えてシリコン単結晶インゴットをそれぞれ育成して、鏡面ウェハ加工したのち、表面のCOP数をサイズ別に比較した。 Next, using the silicon single crystal pulling apparatus shown in FIG. 1, the COP generation region is set to a range of 90% or more of the diameter of the grown silicon single crystal ingot, and an oxidation-induced stacking fault ring (R-OSF) is formed in silicon. Set the pulling speed to be distributed on the outer periphery of the single crystal ingot, change the output ratio of the side heater and bottom heater, grow each silicon single crystal ingot, process the mirror wafer, then size the number of COPs on the surface Compared separately.
側面ヒータと底面ヒータの出力比を3〜3.2:2(側面ヒータ:底面ヒータ)に設定して石英ルツボを加熱して育成したシリコン単結晶インゴットから作製した単結晶シリコンウェハにおける0.106μm以上のサイズのCOP個数の度数分布を図7に、0.120μm以上のサイズのCOP個数の度数分布を図8にそれぞれ示す。 0.106 μm in a single crystal silicon wafer produced from a silicon single crystal ingot grown by heating a quartz crucible with the output ratio of the side heater and bottom heater set to 3 to 3.2: 2 (side heater: bottom heater) FIG. 7 shows the frequency distribution of the COP number having the above size, and FIG. 8 shows the frequency distribution of the COP number having the size of 0.120 μm or more.
これに対して、側面ヒータと底面ヒータの出力比を3.2〜3.4:2(側面ヒータ:底面ヒータ)に設定して石英ルツボを加熱して育成したシリコン単結晶インゴットから作製した単結晶シリコンウェハにおける0.106μm以上のサイズのCOP個数の度数分布を図9に、0.120μm以上のサイズのCOP個数の度数分布を図10にそれぞれ示す。 On the other hand, the output ratio of the side heater and the bottom heater is set to 3.2 to 3.4: 2 (side heater: bottom heater), and a single crystal ingot produced from a silicon single crystal ingot grown by heating a quartz crucible. FIG. 9 shows a frequency distribution of COP numbers having a size of 0.106 μm or more in a crystalline silicon wafer, and FIG. 10 shows a frequency distribution of COP numbers having a size of 0.120 μm or more.
図7〜10に示す検証結果によれば、側面ヒータと底面ヒータの出力比を変化させてシリコン単結晶インゴットを育成することによって、COP数が大きく変化することが確認された。側面ヒータと底面ヒータの出力比を3〜3.2:2(側面ヒータ:底面ヒータ)に設定することで、0.106μm以上のサイズのCOP個数は、平均で70個となり、0.120μm以上のサイズのCOP個数は、平均で34個にすることができた。 According to the verification results shown in FIGS. 7 to 10, it was confirmed that the COP number greatly changes by growing the silicon single crystal ingot by changing the output ratio of the side heater and the bottom heater. By setting the output ratio of the side heater and the bottom heater to 3 to 3.2: 2 (side heater: bottom heater), the average number of COPs with a size of 0.106 μm or more becomes 70, that is, 0.120 μm or more. The number of COPs of the size could be 34 on average.
さらに、図1に示したシリコン単結晶引上装置を用い、COP発生領域を育成されたシリコン単結晶インゴットの直径の90%以上の範囲として、酸化誘起積層欠陥リング(R−OSF)をシリコン単結晶インゴットの再外周部に分布させる引上速度に設定し、底面ヒータの出力を一定にしたうえで、底面ヒータの上面と石英ルツボの内底面の最深部との距離(図2中の距離C)を変えてシリコン単結晶インゴットをそれぞれ育成して、鏡面ウェハ加工したのち、表面のCOP数をサイズ別に比較した。 Further, using the silicon single crystal pulling apparatus shown in FIG. 1, the oxidation-induced stacking fault ring (R-OSF) is formed on the silicon single crystal by setting the COP generation region to a range of 90% or more of the diameter of the grown silicon single crystal ingot. The pulling speed distributed to the re-periphery of the crystal ingot is set, the output of the bottom heater is made constant, and the distance between the top surface of the bottom heater and the deepest portion of the inner bottom surface of the quartz crucible (distance C in FIG. 2) ) Were grown and each single-crystal silicon ingot was grown and mirror-finished wafers were processed. Then, the number of COPs on the surface was compared by size.
ウェハ表面のサイズ別COP個数と、底面ヒータの上面と石英ルツボの内底面の最深部との距離の関係を図11に示す。以上のような検証結果から、最適な引上条件で育成されたシリコン単結晶インゴットから作成された単結晶シリコンウェハの0.106μm以上のCOPサイズの個数は、平均で68個(図12参照)であり、0.120μm以上のCOPサイズの個数は、平均で32個(図13参照)であった。 FIG. 11 shows the relationship between the number of COPs by size on the wafer surface and the distance between the upper surface of the bottom heater and the deepest portion of the inner bottom surface of the quartz crucible. From the above verification results, the average number of COP sizes of 0.106 μm or more of single crystal silicon wafers made from silicon single crystal ingots grown under optimum pulling conditions (see FIG. 12) The average number of COP sizes of 0.120 μm or more was 32 (see FIG. 13).
10 シリコン単結晶引上装置
12 石英ルツボ
12a 胴部
12b 底部
12c 開放面
16 側面ヒータ
16a 内周面
18 底面ヒータ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記側面ヒータの内周面と前記ルツボの内周面との距離を前記側面ヒータの厚みの3倍以下に設定し、
前記底面ヒータの上面と前記ルツボの内底面の最深部との距離を前記ルツボの高さの3分の2以内に設定し、
前記側面ヒータと前記底面ヒータとの出力比を3〜3.2対2に設定し、
前記側面ヒータの厚みを16〜30mmの範囲、前記底面ヒータの厚みを8〜30mmの範囲にそれぞれ設定したことを特徴とするシリコン単結晶引上装置。 A crucible composed of a substantially cylindrical body having an open top and a bottom that closes the bottom of the body, a side heater that surrounds the outside of the body and heats the crucible from the body, and the bottom A silicon single crystal pulling apparatus that has a bottom surface heater that heats the crucible from the bottom portion and that pulls up the silicon single crystal by the Czochralski method,
The distance between the inner peripheral surface of the side heater and the inner peripheral surface of the crucible is set to be not more than three times the thickness of the side heater ;
The distance between the upper surface of the bottom heater and the deepest part of the inner bottom surface of the crucible is set within two thirds of the height of the crucible ;
The output ratio of the side heater and the bottom heater is set to 3 to 3.2 to 2,
A silicon single crystal pulling apparatus , wherein the thickness of the side heater is set in a range of 16 to 30 mm, and the thickness of the bottom heater is set in a range of 8 to 30 mm .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004098252A JP4432576B2 (en) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | Silicon single crystal pulling apparatus and single crystal silicon wafer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004098252A JP4432576B2 (en) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | Silicon single crystal pulling apparatus and single crystal silicon wafer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005281071A JP2005281071A (en) | 2005-10-13 |
JP4432576B2 true JP4432576B2 (en) | 2010-03-17 |
Family
ID=35179855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004098252A Expired - Lifetime JP4432576B2 (en) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | Silicon single crystal pulling apparatus and single crystal silicon wafer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4432576B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5580764B2 (en) * | 2011-03-03 | 2014-08-27 | トヨタ自動車株式会社 | SiC single crystal manufacturing equipment |
-
2004
- 2004-03-30 JP JP2004098252A patent/JP4432576B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005281071A (en) | 2005-10-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007261846A (en) | Method for manufacturing defect-free silicon single crystal | |
TWI266815B (en) | Method for growing silicon single crystal and method for manufacturing silicon wafer | |
JP2009114054A (en) | Method for producing semiconductor single crystal having improved oxygen concentration characteristics | |
JP2007182373A (en) | Method for producing high quality silicon single crystal and silicon single crystal wafer made by using the same | |
CN114318500A (en) | Crystal pulling furnace and method for pulling single crystal silicon rod and single crystal silicon rod | |
JPH09188590A (en) | Production of single crystal and apparatus therefor | |
US7329317B2 (en) | Method for producing silicon wafer | |
US7582159B2 (en) | Method for producing a single crystal | |
JP2016183071A (en) | Manufacturing method of silicon single crystal | |
WO2023051616A1 (en) | Crystal pulling furnace for pulling monocrystalline silicon rod | |
JP5392040B2 (en) | Single crystal manufacturing apparatus and single crystal manufacturing method | |
JP4432576B2 (en) | Silicon single crystal pulling apparatus and single crystal silicon wafer | |
JP5415052B2 (en) | Ultra-low defect semiconductor single crystal manufacturing method and manufacturing apparatus thereof | |
JP4422813B2 (en) | Method for producing silicon single crystal | |
JP4193500B2 (en) | Silicon single crystal pulling apparatus and pulling method thereof | |
JP2007284324A (en) | Manufacturing device and manufacturing method for semiconductor single crystal | |
TWI784314B (en) | Manufacturing method of single crystal silicon | |
JP4899608B2 (en) | Semiconductor single crystal manufacturing apparatus and manufacturing method | |
JP2011105526A (en) | Method for growing silicon single crystal | |
JP2022526817A (en) | Manufacturing method of ingot with reduced distortion in the latter half of the main body length | |
JP4016471B2 (en) | Crystal growth method | |
JP4407192B2 (en) | Single crystal manufacturing method | |
JP2007210820A (en) | Method of manufacturing silicon single crystal | |
KR102492237B1 (en) | Method and apparatus for growing silicon single crystal ingot | |
JP2009126738A (en) | Method for manufacturing silicon single crystal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060620 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081114 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081118 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090114 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091201 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091214 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4432576 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130108 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |