JP4432576B2 - Silicon single crystal pulling apparatus and single crystal silicon wafer - Google Patents

Silicon single crystal pulling apparatus and single crystal silicon wafer Download PDF

Info

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
Application number
JP2004098252A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005281071A (en
Inventor
良一 海東
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumco Corp
Original Assignee
Sumco Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumco Corp filed Critical Sumco Corp
Priority to JP2004098252A priority Critical patent/JP4432576B2/en
Publication of JP2005281071A publication Critical patent/JP2005281071A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4432576B2 publication Critical patent/JP4432576B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

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。
特開平11−157995号公報 特開昭62−153191号公報
Further, Patent Document 2 describes a single crystal pulling apparatus including a plurality of heaters provided in the vertical direction around the crucible and supplying a power that is adjusted according to the pulling progress of the single crystal. ing.
JP-A-11-15795 JP 62-153191 A

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/cm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/cm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 crystal pulling apparatus 10 includes a substantially cylindrical outer shell 11 and accommodates a quartz crucible 12 for melting and storing silicon therein. For example, the outer shell 11 may have a double-wall structure in which a constant gap is formed inside. By flowing the cooling water 13 through the gap, the outer shell 11 is heated when the quartz crucible 12 is heated. To prevent.

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 outer shell 11 is provided with an air supply / exhaust pipe 21, and an inert gas such as argon is introduced into the silicon single crystal pulling apparatus 10 when pulling the silicon single crystal. A pulling drive device 14 is provided on the top of the outer shell 11. The pulling drive device 14 pulls the seed crystal 6 that is a growth nucleus of the silicon single crystal ingot 5 and the silicon single crystal ingot 5 that is grown therefrom while pulling upward.

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 heat insulating cylinder 15 is provided inside the outer shell 11. The heat insulating cylinder 15 may be made of graphite, for example, and serves to reduce the temperature drop during heating of the quartz crucible 12 and to suppress the temperature rise of the outer shell 11.

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 cylindrical side heater 16 is provided inside the heat insulating cylinder 15. The side heater 16 heats the cylindrical body 12 a of the quartz crucible 12. A quartz crucible 12 and a crucible support (graphite crucible) 17 are accommodated inside the side heater 16. The quartz crucible 12 is formed of quartz as a whole and is composed of a substantially cylindrical body 12a having an open surface 12c on the upper side and a mortar-shaped bottom 12b closing the lower side of the body 12a.

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 quartz crucible 12 stores a silicon melt 7 obtained by melting solid silicon. The crucible support 17 is made of, for example, graphite as a whole, and supports the crucible 12 so as to wrap the quartz crucible 12. The crucible support 17 maintains the shape of the quartz crucible 12 softened when silicon is melted and plays a role of supporting the quartz crucible 12.

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 bottom heater 18 is provided below the quartz crucible 12. The bottom heater 18 heats the bottom 12 b of the quartz crucible 12 via the crucible support 17. The quartz crucible 12 is heated from the side surface and the bottom surface to, for example, 1420 ° C. by the side surface heater 16 and the bottom surface heater 18.

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 crucible support device 19 is provided below the crucible support 17. The crucible support device 19 supports the crucible support 17 and the quartz crucible 12 from below, and moves up and down to adjust the position of the quartz crucible 12 corresponding to the liquid surface position of the silicon melt 7 that changes with growth. It has a mechanism.

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 crystal pulling apparatus 10 has an inner peripheral surface 16 a of the side heater 16 and an inner side (inner periphery of the quartz crucible 12) when the thickness value of the side heater 16 that heats the quartz crucible 12 is A. The distance B to the surface) is set to 3 times or less the thickness A of the side heater 16. At the same time, the distance C between the upper surface 18 a of the bottom heater 18 and the deepest portion inside (inner bottom surface) of the bottom 12 b of the quartz crucible 12 is set within two thirds of the height H of the quartz crucible 12.

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 side heater 16 is 16 to 30 mm, the thickness D of the bottom heater 18 is 8 to 30 mm, and the distance between the inner peripheral surface 16 a of the side heater 16 and the inner side (inner peripheral surface) of the body 12 a of the quartz crucible 12. B is preferably set to 30 to 56 mm, and the distance C between the upper surface 18a of the bottom heater 18 and the deepest portion on the inner side (inner bottom surface) of the bottom 12b of the quartz crucible 12 is set to 350 mm or less.

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 body 12a of the quartz crucible 12 can be 5 mm to 20 mm, and the diameter of the quartz crucible 12 is 40 to 82 cm (16 ″, 18 ″, 22 ″, 24 ″, 26 ″, 28 ″, 30 ″, 32) and the like.

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 quartz crucible 12 is heated by setting the output ratio of the side heater 16 and the bottom heater 18 to 3 to 3.2 to 2, and the silicon single crystal ingot 5 is grown. As described above, the size of the heater and crucible of the silicon single crystal pulling apparatus and the output ratio of the heater are set so that the R-OSF is distributed on the outermost periphery of the single crystal and the COP is appropriately controlled. Can be obtained at low cost.

例えば、酸素濃度が1.45×1018atms/cm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/cm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).

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。FIG. 1 is a partially broken perspective view schematically showing a silicon single crystal pulling apparatus according to the present invention. 図2は、図1に示すシリコン単結晶引上装置の要部断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part of the silicon single crystal pulling apparatus shown in FIG. 図3は、本発明の検証結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the verification results of the present invention. 図4は、本発明の検証結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the verification results of the present invention. 図5は、本発明の検証結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the verification results of the present invention. 図6は、本発明の検証結果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the verification results of the present invention. 図7は、本発明の検証結果を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the verification results of the present invention. 図8は、本発明の検証結果を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the verification results of the present invention. 図9は、本発明の検証結果を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the verification results of the present invention. 図10は、本発明の検証結果を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the verification results of the present invention. 図11は、本発明の検証結果を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the verification results of the present invention. 図12は、本発明の検証結果を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the verification results of the present invention. 図13は、本発明の検証結果を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the verification results of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 10 Silicon single crystal pulling apparatus 12 Quartz crucible 12a Trunk part 12b Bottom part 12c Open surface 16 Side heater 16a Inner peripheral surface 18 Bottom heater

Claims (2)

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。
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 .
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したことを特徴とする請求項1記載のシリコン単結晶引上装置。 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. 2. The silicon single crystal pulling apparatus according to claim 1, wherein
JP2004098252A 2004-03-30 2004-03-30 Silicon single crystal pulling apparatus and single crystal silicon wafer Expired - Lifetime JP4432576B2 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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