JP6665797B2 - シリコン単結晶育成方法、シリコン単結晶及びシリコン単結晶ウェーハ - Google Patents
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Description
以下、本発明のシリコン単結晶育成方法について詳述する。
{(dshkl/ds100)2×(dnhkl/dn100)}×0.75≦Dhkl/D100≦{(dshkl/ds100)2×(dnhkl/dn100)}×1.25である。
V100×{(Dhkl/D100)×0.75}≦Vhkl≦V100×{(Dhkl/D100)×1.25}である。
V100×{(Dhkl/D100)×0.75}≦Vhkl≦V100×{(Dhkl/D100)×1.25}である。この範囲における少なくとも一部の範囲を含む成長速度において、漸減又は漸増法を適用することで、より迅速に<hkl>の軸方位を有する無欠陥結晶が育成可能な結晶成長速度を求めることができる。
V100×(D110/D100)×0.75≦V110≦V100×(D110/D100)×1.25である。
V100×(D111/D100)×0.75≦V111≦V100×(D111/D100)×1.25である。
{(dshkl/ds100)2×(dnhkl/dn100)}×0.75≦D_hkl/D_100≦{(dshkl/ds100)2×(dnhkl/dn100)}×1.25である。
Dhkl/D100=(dshkl/ds100)2×(dnhkl/dn100)×α
として用いることがより好ましい。
本発明では、直径300mm以上であり、<100>以外の軸方位<hkl>を持つシリコン単結晶であって、該シリコン単結晶は、フッ酸、硝酸、酢酸及び水からなる選択性のあるエッチング液での選択エッチングにより、FPD及びLEPが検出されないものであることを特徴とするシリコン単結晶を提供する。
更に本発明では、直径300mm以上であり、(100)以外の面方位(hkl)を持つシリコン単結晶ウェーハであり、該単結晶ウェーハは、フッ酸、硝酸、酢酸及び水からなる選択性のあるエッチング液での選択エッチングにより、FPD及びLEPが検出されないものであることを特徴とするシリコン単結晶ウェーハを提供する。
図1に概略を示したシリコン単結晶製造装置を用いて、狙い直径206mmの<111>結晶を育成した。このシリコン単結晶製造装置及びシリコン単結晶製造装置内に用いられるHZと呼ばれる部品を用いて、磁場中心での磁場強度が4000Gの水平磁場を印加して<100>結晶を育成した場合、平均結晶成長速度0.71mm/minでほぼ全量無欠陥結晶を得ることが可能である。
平均成長速度を0.71mm/minとしたことを除いて、実施例1と同じ条件で<111>結晶を育成した。この結晶から輪切りにしてサンプルを採取して、実施例1と同様に選択エッチング法で欠陥を評価した結果、<100>でのFPDとは見え方が異なるがVoid欠陥に起因すると思われる模様が検出された。
実施例1と同じ条件で<110>結晶を育成した。ただし、<110>結晶ではダッシュネック法による無転位化が難しいので、特許文献6に開示されている無転位種付け法を用いた。
平均成長速度を、実施例2で育成した結晶のうち成長速度の漸減を始める前の平均成長速度0.71mm/minとしたことを除いて、実施例2と同じ条件で<110>結晶を育成した。この結晶の輪切りのサンプルを採取して、実施例1と同様に選択エッチング法で、欠陥を評価した結果、<100>でのFPDとは見え方が異なるVoid欠陥に起因すると思われる模様が検出された。
図1に概略を示したシリコン単結晶製造装置を用いて、狙い直径300mmの<111>結晶を育成した。このシリコン単結晶製造装置及びシリコン単結晶製造装置内に用いられるHZと呼ばれる部品を用いて、磁場中心での磁場強度が4000Gの水平磁場を印加して<100>結晶を育成した場合、平均結晶成長速度0.45mm/minでほぼ全量無欠陥結晶を得ることが可能である。
平均成長速度を0.45mm/minとしたことを除いて、実施例3と同じ条件で直径300mmの<111>結晶を育成した。この結晶から輪切りにしてサンプルを採取して、実施例1と同様に選択エッチング法で欠陥を評価した結果、<100>でのFPDとは見え方が異なるがVoid欠陥に起因すると思われる模様が検出された。
4…原料融液、 5…石英ルツボ、 6…黒鉛ルツボ、
7…加熱ヒーター、 8…断熱部材、 9…ガス流出口、
10…ガス導入口、 11…トップチャンバー、 12…ガスパージ筒、
13…熱遮蔽部材。
Claims (9)
- チョクラルスキー法によってシリコン単結晶を育成する方法であって、
<100>の軸方位を有する無欠陥結晶が製造可能な単結晶製造装置を用いて、<100>以外の軸方位<hkl>を有するシリコン単結晶を製造する際に、前記<100>の軸方位を有する無欠陥結晶を製造可能な条件のうち少なくとも一条件を、前記軸方位<hkl>の点欠陥拡散係数Dhklを用いて補正した条件を用いて、前記軸方位<hkl>を有するシリコン単結晶を無欠陥で育成することを特徴とするシリコン単結晶育成方法。 - 前記<100>の軸方位を有する無欠陥結晶を製造可能な条件のうち少なくとも一条件を、<100>方向の点欠陥拡散係数をD100とした時、前記Dhklと前記D100との比であるDhkl/D100={(dshkl/ds100)2×(dnhkl/dn100)}±25%[式中、ds:面間隔、dn:原子面密度を示す]を用いて補正し、前記軸方位<hkl>を有するシリコン単結晶を無欠陥で育成することを特徴とする請求項1に記載のシリコン単結晶育成方法。
- 前記補正を行う製造条件を結晶成長速度とし、前記<100>の軸方位を有する無欠陥結晶の成長速度がV100であるとき、前記軸方位<hkl>の結晶成長速度Vhklを、Vhkl=V100×{(Dhkl/D100)±25%}の範囲内の結晶成長速度とし、前記軸方位<hkl>を有するシリコン単結晶を無欠陥で育成することを特徴とする請求項2に記載のシリコン単結晶育成方法。
- 前記軸方位<hkl>の結晶成長速度Vhklを、前記<100>の軸方位を有する無欠陥結晶の成長速度がV100であるとき、V100×{(Dhkl/D100)±25%}の少なくとも一部の範囲を含む速度で漸減又は漸増することにより、<hkl>の軸方位を有する無欠陥結晶が育成可能な結晶成長速度を求め、前記軸方位<hkl>を有するシリコン単結晶を製造する際に、前記求めた結晶成長速度として前記軸方位<hkl>を有するシリコン単結晶を無欠陥で育成することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のシリコン単結晶育成方法。
- 前記軸方位<hkl>を<110>とし、該<110>の軸方位の点欠陥拡散係数をD110とした時、D110/D100=0.707であり、<110>の軸方位の結晶成長速度V110を、V110=V100×{(D110/D100)±25%}の範囲内として<110>の軸方位を有するシリコン単結晶を無欠陥で育成することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のシリコン単結晶育成方法。
- 前記軸方位<hkl>を<111>とし、該<111>の軸方位の点欠陥拡散係数をD111とした時、D111/D100=0.770であり、<111>の軸方位の結晶成長速度V111を、V111=V100×{(D111/D100)±25%}の範囲内として<111>の軸方位を有するシリコン単結晶を無欠陥で育成することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のシリコン単結晶育成方法。
- 前記軸方位<hkl>を有するシリコン単結晶を無欠陥で育成する製造条件を、前記点欠陥拡散係数Dhklを用いた点欠陥シミュレーションを行って求めることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のシリコン単結晶育成方法。
- 直径300mm以上であり、<100>以外の軸方位<hkl>を持つシリコン単結晶であって、該シリコン単結晶は、フッ酸、硝酸、酢酸及び水からなる選択性のあるエッチング液での選択エッチングにより、FPD及びLEPが検出されないものであることを特徴とするシリコン単結晶。
- 直径300mm以上であり、(100)以外の面方位(hkl)を持つシリコン単結晶ウェーハであり、該単結晶ウェーハは、フッ酸、硝酸、酢酸及び水からなる選択性のあるエッチング液での選択エッチングにより、FPD及びLEPが検出されないものであることを特徴とするものであることを特徴とするシリコン単結晶ウェーハ。
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