JPH08253388A - Lifting of silicon single crystal - Google Patents

Lifting of silicon single crystal

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JPH08253388A
JPH08253388A JP5225795A JP5225795A JPH08253388A JP H08253388 A JPH08253388 A JP H08253388A JP 5225795 A JP5225795 A JP 5225795A JP 5225795 A JP5225795 A JP 5225795A JP H08253388 A JPH08253388 A JP H08253388A
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JP
Japan
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temperature
single crystal
silicon
ingot
silicon single
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Application number
JP5225795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoji Suzuki
洋二 鈴木
Toshihiko Watanabe
敏彦 渡辺
Hideki Sakamoto
秀樹 坂本
Hideo Tanaka
秀夫 田中
Hisashi Furuya
久 降屋
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.)
Mitsubishi Materials Silicon Corp
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Silicon Corp
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

PURPOSE: To obtain a silicon single crystal ingot having high reliability and high quality by lifting a silicon single crystal ingot from a fused silicon by CZ method and subsequently subjecting the lifted silicon single crystal ingot to a specific reheating treatment, when the temperature of the ingot is lowered to a prescribed temperature. CONSTITUTION: A fused silicon 7 is held in a crucible 4 in an ingot-lifting device 12, and a silicon single crystal ingot 11 is lifted by Czochralski method. When cooled to a temperature T1 of 20-950 deg.C, the silicon single crystal ingot 11 is reheated to a temperature T2 of 700-1000 deg.C (T2 >T1 ) for 60min or shorter, held at the temperature T2 for 24hrs or shorter, and subsequently gradually cooled. When the silicon single crystal ingot is raised, processed into silicon wafers and then thermally treated, the change in the density of oxide deposits generated in the silicon wafers in dependence on the temperature of the thermal treatment can thereby be prevented. The change in the condition of the thermal treatment in the device process is thus not required for every silicon wafer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、チョクラルスキー(C
Z)法によるシリコン単結晶の育成方法に関する。更に
詳しくは育成後シリコンウェーハにして熱処理したとき
にこのシリコンウェーハに生じる酸素析出物の密度が熱
処理温度に依存しないシリコン(Si)単結晶インゴッ
トの引上げ方法及び育成されたままの状態(以下、as-g
rownという)のシリコンウェーハに生じるフローパター
ン欠陥(FPD:flow patterndefect)密度を減少させ
るシリコン単結晶インゴットの引上げ方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to Czochralski (C
Z) method for growing a silicon single crystal. More specifically, the method of pulling a silicon (Si) single crystal ingot in which the density of oxygen precipitates generated in the silicon wafer after growth is heat-treated and does not depend on the heat treatment temperature, and the as-grown state (hereinafter, as -g
The present invention relates to a method for pulling a silicon single crystal ingot that reduces the flow pattern defect (FPD) density that occurs in a silicon wafer of row n).

【0002】[0002]

【従来の技術】図10に示すように、一般にシリコン単
結晶インゴット1は、インゴット引上げ装置2内の下部
に回転軸3により支持された石英坩堝4内に保持された
シリコン融液7から引上げられる。同時にシリコン単結
晶インゴット1は保温体5と坩堝4の間に設けたヒータ
6により加熱されたシリコン融液7に、引上げ軸8の先
端に取付けた種結晶9を漬け、この引上げ軸8を回転さ
せながら、例えば1mm/分の速度で引上げることによ
り製造されている。この引上げ育成直後のシリコン単結
晶インゴットは、その長さが例えば30cmの場合、下
端部の約1400℃から漸次上端部の約800℃までの
降下温度分布をもつ。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 10, a silicon single crystal ingot 1 is generally pulled up from a silicon melt 7 held in a quartz crucible 4 supported by a rotating shaft 3 in a lower portion of an ingot pulling apparatus 2. . At the same time, the silicon single crystal ingot 1 is dipped with a seed crystal 9 attached to the tip of the pulling shaft 8 in a silicon melt 7 heated by a heater 6 provided between the heat retaining body 5 and the crucible 4, and the pulling shaft 8 is rotated. While pulling, for example, it is manufactured by pulling up at a speed of 1 mm / min. When the length of the silicon single crystal ingot immediately after the pulling growth is, for example, 30 cm, it has a temperature drop distribution from about 1400 ° C. at the lower end to about 800 ° C. at the upper end.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、CZ法により
引上げられたシリコン単結晶インゴットは、過飽和の酸
素を含有するため、これには酸素析出物形成のもととな
る多数の核が存在し、このため半導体デバイス工程にお
いて、上記シリコン単結晶インゴットから製造したウェ
ーハに種々の高温処理が施されると、上記ウェーハには
上記核を中心にして酸素析出物が形成される。この酸素
析出物の密度はウェーハになった後の熱処理温度に依存
する。例えば上記引上げ条件で育成の終了したシリコン
単結晶インゴットから製造した複数枚のウェーハを乾燥
窒素(dryN2)雰囲気中、それぞれ800℃(12
0時間保持)、900℃(100時間保持)、1000
℃(24時間保持)で熱処理温度した場合、図6に示す
ように三者の酸素析出物の平均密度の最大値(800℃
熱処理)と最小値(1000℃熱処理)は2桁程度異な
る。酸素析出物の形成は転位や積層欠陥(OSF:oxid
ation induced stacking fault)などの欠陥発生の原因
となり、しかもこれらの欠陥は半導体デバイスの酸化膜
耐圧不良や、キャリアのライフタイム減少などの重大な
特性劣化を招くため、ウェーハになった後の酸素析出物
の密度が熱処理温度に依存しないシリコン単結晶の引上
げ方法が望まれていた。また、これらの欠陥のうちフロ
ーパターン欠陥(以下、FPDという)は酸化膜耐圧に
悪影響を及ぼすことが知られている。このFPDは、as
-grownのCZシリコンウェーハを長時間(30分)化学
エッチングしたとき、ウェーハ表面に出現する特異な痕
跡(フローパターン)であって、急激な化学エッチング
により溶解するもの、或いは何らかの気体が詰まった気
泡のようなものと考えられている。従来このフローパタ
ーン欠陥を減少させるためにウェーハ加工後、1100
℃の熱処理を行っていた。しかし、1100℃の高温熱
処理は省エネルギの観点から改善が望まれていた。
However, since the silicon single crystal ingot pulled up by the CZ method contains supersaturated oxygen, there are a large number of nuclei that form oxygen precipitates, Therefore, in the semiconductor device process, when the wafer manufactured from the silicon single crystal ingot is subjected to various high temperature treatments, oxygen precipitates are formed on the wafer with the nuclei at the center. The density of the oxygen precipitates depends on the heat treatment temperature after the wafer is formed. For example, a plurality of wafers manufactured from a silicon single crystal ingot that has been grown under the above pulling conditions are each dried at 800 ° C. (12 ° C.) in a dry nitrogen (dryN 2 ) atmosphere.
0 hour hold), 900 ° C (100 hour hold), 1000
When the heat treatment temperature was kept at ℃ (holding for 24 hours), the maximum value of the average density of the three oxygen precipitates (800 ℃
The heat treatment) and the minimum value (heat treatment at 1000 ° C.) differ by about two digits. The formation of oxygen precipitates is caused by dislocations and stacking faults (OSF: oxid
cation induced stacking fault), and these defects lead to serious deterioration of characteristics such as defective oxide film withstand voltage of semiconductor devices and reduction of carrier lifetime, resulting in oxygen precipitation after wafer formation. A method of pulling a silicon single crystal in which the density of the material does not depend on the heat treatment temperature has been desired. Further, among these defects, flow pattern defects (hereinafter referred to as FPD) are known to adversely affect the oxide film breakdown voltage. This FPD is as
-A unique trace (flow pattern) that appears on the wafer surface when a CZ silicon wafer of grown is chemically etched for a long time (30 minutes), which is dissolved by rapid chemical etching or bubbles filled with some gas. Is considered to be something like. Conventionally, after wafer processing to reduce this flow pattern defect, 1100
It was heat treated at ℃. However, the high temperature heat treatment at 1100 ° C. has been desired to be improved from the viewpoint of energy saving.

【0004】本発明の目的は、半導体デバイス工程で熱
処理したときにこのシリコンウェーハに発現する酸素析
出物の密度の熱処理温度による変化を抑制するシリコン
単結晶インゴットの引上げ方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、as-grownのシリコンウェーハに生
じるFPD密度を減少させるシリコン単結晶の引上げ方
法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for pulling a silicon single crystal ingot which suppresses a change in the density of oxygen precipitates appearing in the silicon wafer during heat treatment in a semiconductor device process due to the heat treatment temperature.
Another object of the present invention is to provide a method for pulling a silicon single crystal that reduces the FPD density generated in an as-grown silicon wafer.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】図9に示すように、本発
明は引上げ装置12内の坩堝4に保持されたシリコン融
液7からシリコン単結晶インゴット11を引上げる方法
の改良である。その特徴ある第1の構成は、図1に示す
ようにシリコン単結晶インゴット11が20〜950℃
の温度T1まで降下した時点で続いて長くても60分間
で700〜1000℃の温度T2まで昇温し(T2
1)、この温度T2で長くても24時間保持し、その後
徐冷することにより育成後シリコンウェーハにして熱処
理したときにこのシリコンウェーハに生じる酸素析出物
の密度の上記熱処理温度による変化を抑制することにあ
る。
As shown in FIG. 9, the present invention is an improvement of a method for pulling a silicon single crystal ingot 11 from a silicon melt 7 held in a crucible 4 in a pulling device 12. The characteristic first structure is that the silicon single crystal ingot 11 has a temperature of 20 to 950 ° C. as shown in FIG.
The temperature was raised to a temperature T 2 of the 700 to 1000 ° C. followed by longer be 60 minutes at the time of the drop to the temperature T 1 (T 2>
T 1 ), holding at this temperature T 2 for at least 24 hours, and then slowly cooling it to obtain a silicon wafer after growth and subjecting it to a heat treatment, the change in the density of oxygen precipitates generated in this silicon wafer due to the above heat treatment temperature. To suppress.

【0006】また特徴ある第2の構成は、図2に示すよ
うにシリコン単結晶インゴット11が700〜1000
℃の温度T3まで降下した時点でこの温度T3で長くても
24時間保持し、その後徐冷することにより育成後シリ
コンウェーハにして熱処理したときにこのシリコンウェ
ーハに生じる酸素析出物の密度の上記熱処理温度による
変化を抑制することにある。
Further, the characteristic second structure is that the silicon single crystal ingot 11 is 700 to 1000 as shown in FIG.
Long at the time when lowered to a temperature T 3 of ℃ at this temperature T 3 also hold 24 hours, the density of the subsequent slow cooling oxygen precipitates generated in the silicon wafer when heat-treated in the growing after the silicon wafer by It is to suppress the change due to the heat treatment temperature.

【0007】また特徴ある第3の構成は、図3に示すよ
うにシリコン単結晶インゴット11が700〜1000
℃の温度T4まで降下した時点で続いて長くても30分
間で更に500〜900℃の温度T5まで降温し(T5
4)、この温度T5で長くても24時間保持し、その後
徐冷することにより育成後シリコンウェーハにして熱処
理したときにこのシリコンウェーハに生じる酸素析出物
の密度の上記熱処理温度による変化を抑制することにあ
る。
Further, the characteristic third structure is that the silicon single crystal ingot 11 is 700 to 1000 as shown in FIG.
And ° C. long followed at the time of the drop to a temperature T 4 of the temperature was lowered to a temperature T 5 also further 500 to 900 ° C. for 30 minutes (T 5 <
T 4 ), holding at this temperature T 5 for at least 24 hours, and then slowly cooling it to obtain a silicon wafer after growth and subjecting it to a heat treatment. To suppress.

【0008】また特徴ある第4の構成は、図4に示すよ
うにシリコン単結晶インゴット11が20〜950℃の
温度T6まで降下した時点で続いて長くても60分間で
950〜1050℃の温度T7まで昇温し(T7
6)、この温度T7で長くても24時間保持し、その後
徐冷することによりas-grownのシリコンウェーハに生じ
るFPD密度を減少させるようにすることにある。
Further, the characteristic fourth structure is, as shown in FIG. 4, when the silicon single crystal ingot 11 is lowered to a temperature T 6 of 20 to 950 ° C., the temperature is kept at 950 to 1050 ° C. for 60 minutes at the maximum. to a temperature T 7 raised (T 7
T 6 ), this temperature T 7 is held for at least 24 hours, and then slowly cooled to reduce the FPD density generated in the as-grown silicon wafer.

【0009】以下、本発明を詳述する。本発明のシリコ
ン単結晶インゴットの一旦降下した温度を上昇する手段
としては、図9に示すように引上げつつあるシリコン単
結晶インゴット11の周囲を補助ヒータ10で加熱する
か、もしくは引上げ育成直後のシリコン単結晶インゴッ
トを補助ヒータで加熱する方法がある。室温まで降温す
る場合には、インゴットを引上げ装置内で再加熱しても
よいが、インゴットを装置外に取出して別のヒータによ
り加熱してもよい。またインゴットの一旦降下した温度
を保持する手段としては、引上げ速度を遅くせずに保温
材で被包するか、或いは育成後引上げ速度を速くして、
所定の温度T3の領域に引上げる方法がある。更にイン
ゴットの一旦降下した温度T4を更に急速に下降する方
法としては、育成後引上げ速度を速くして、所定の温度
5(T5<T4)の領域に引上げる方法がある。上記所
定の温度領域は補助ヒータで温度T3又はT5に加熱して
おくことにより作り出される。本発明のシリコン単結晶
インゴットの温度を測定する方法は、本発明の目的を達
成されれば、特に限定されないが、この方法には例えば
インゴットに取付けた熱電対の温度測定データに基づく
方法や、或いは非接触型の赤外線温度センサによって引
上げつつあるシリコン単結晶インゴットの温度を測定す
る方法等がある。
The present invention will be described in detail below. As a means for raising the once lowered temperature of the silicon single crystal ingot of the present invention, as shown in FIG. 9, the periphery of the silicon single crystal ingot 11 being pulled is heated by the auxiliary heater 10 or the silicon immediately after being pulled up is grown. There is a method of heating a single crystal ingot with an auxiliary heater. When the temperature is lowered to room temperature, the ingot may be reheated in the pulling device, or the ingot may be taken out of the device and heated by another heater. Also, as a means for holding the temperature of the ingot once lowered, it is wrapped with a heat insulating material without slowing down the pulling rate, or the pulling rate after growing is increased,
There is a method of raising the temperature to a predetermined temperature T 3 . As a method of further rapidly lowering the once lowered temperature T 4 of the ingot, there is a method of increasing the pulling rate after growth to raise it to a region of a predetermined temperature T 5 (T 5 <T 4 ). The predetermined temperature range is created by heating the temperature to T 3 or T 5 with an auxiliary heater. The method for measuring the temperature of the silicon single crystal ingot of the present invention is not particularly limited as long as the object of the present invention is achieved, and in this method, for example, a method based on temperature measurement data of a thermocouple attached to the ingot, Alternatively, there is a method of measuring the temperature of the silicon single crystal ingot which is being pulled up by a non-contact type infrared temperature sensor.

【0010】本発明の引上げ速度は0.6〜2.0mm
/分の範囲にある。0.6mm/分未満では生産性に劣
り、2.0mm/分を越えると単結晶での成長が困難と
なる等の問題がある。またシリコン単結晶インゴットが
温度T1に達した時点で温度T2に長くても60分間で昇
温するのは、60分を超えると図2に示した場合のT3
=T1等の方法で代行できるため、特に長時間で昇温す
る必要はない。シリコン単結晶インゴットが温度T4
達した時点で温度T5に長くても30分間で降温するの
も同じ理由である。またシリコン単結晶インゴットが温
度T6に達した時点で温度T7に長くても60分間で昇温
するのは60分を超えても効果は変わらないため、特に
長時間で昇温する必要はない。
The pulling speed of the present invention is 0.6 to 2.0 mm.
/ Minute range. If it is less than 0.6 mm / min, the productivity is inferior, and if it exceeds 2.0 mm / min, there is a problem that it is difficult to grow a single crystal. Further, when the temperature of the silicon single crystal ingot reaches the temperature T 1 , the temperature rises to the temperature T 2 in 60 minutes at the longest because T 3 in the case shown in FIG. 2 exceeds 60 minutes.
Since it can be substituted by a method such as = T 1, it is not necessary to raise the temperature particularly for a long time. For the same reason, the temperature of the silicon single crystal ingot is lowered to the temperature T 5 at the time when it reaches the temperature T 4 for at most 30 minutes. Further, when the temperature of the silicon single crystal ingot reaches the temperature T 6 , the temperature rises to the temperature T 7 in 60 minutes even if it is longer than 60 minutes because the effect does not change. Therefore, it is particularly necessary to raise the temperature in a long time. Absent.

【0011】温度T1の下限を20℃にするのは、20
℃未満にすると降温に長時間を要するか、或いは特別な
冷却装置を要し、その上本発明の効果は変わらないから
であり、温度T1の上限を950℃にするのは、温度T2
の下限値が高くなり過ぎるためである。温度T2の下限
を700℃にするのはこれ以下の温度では効果を得るの
に非常に時間を要するためであり、温度T2の上限を1
000℃にするのは、これ以上の温度では析出物密度に
著しい低下が認められるためである。この温度T1は6
00〜950℃の範囲が好ましく、また温度T2は70
0〜950℃の範囲が好ましい。また温度T2の保持時
間を長くても24時間にするのは本発明の目的を達成す
るために必要であり、好ましい保持時間は、700〜8
50℃では6〜24時間、850〜950℃では長くて
も10時間である。温度T3の下限を700℃にするの
は、これ以下の温度では効果を得るのに長時間を要する
ためであり、温度T3の上限を1000℃にするのは、
これ以上の温度では析出物密度に著しい低下が認められ
るためである。この温度T3は700〜950℃の範囲
が好ましい。また温度T3の保持時間長くても24時間
は本発明の目的を達成するために必要であり、好ましい
保持時間は、700〜850℃では6〜24時間、85
0〜950℃では長くても10時間である。
The lower limit of the temperature T 1 is 20 ° C. is 20
Or that less than ° C. takes a long time for cooling, or requires special cooling device, it is because not change the effect of the above invention, to the upper limit of the temperature T 1 of the 950 ° C., the temperature T 2
This is because the lower limit of is too high. The reason why the lower limit of the temperature T 2 is 700 ° C. is that it takes a very long time to obtain the effect at a temperature lower than this, and the upper limit of the temperature T 2 is set to 1
The reason why the temperature is set to 000 ° C. is that the density of precipitates is remarkably lowered at a temperature higher than this. This temperature T 1 is 6
The range of 00 to 950 ° C. is preferable, and the temperature T 2 is 70.
The range of 0-950 degreeC is preferable. Further, it is necessary to achieve the holding time of the temperature T 2 of at most 24 hours in order to achieve the object of the present invention, and the preferable holding time is 700 to 8
It is 6 to 24 hours at 50 ° C, and 10 hours at the longest at 850 to 950 ° C. The reason why the lower limit of the temperature T 3 is 700 ° C. is that it takes a long time to obtain the effect at a temperature lower than this, and the upper limit of the temperature T 3 is 1000 ° C.
This is because the precipitate density is remarkably reduced at a temperature higher than this. The temperature T 3 is preferably in the range of 700 to 950 ° C. Further, the holding time of the temperature T 3 is at most 24 hours in order to achieve the object of the present invention, and the preferable holding time is 700 to 850 ° C., 6 to 24 hours, and 85.
It is 10 hours at the longest at 0 to 950 ° C.

【0012】温度T4の下限を700℃にするのは、T5
の上限値が低くなり過ぎるためであり、温度T4の上限
を1000℃にするのは、これ以上の温度では析出物密
度に著しい低下が認められるためである。温度T5の下
限を500℃にするのはこれ以下の温度では効果を得る
のに長時間を要するためであり、温度T5の上限を90
0℃にするのは、温度T4の下限値が高くなり過ぎるた
めである。この温度T4は700〜900℃の範囲が好
ましく、また温度T5は600〜800℃の範囲が好ま
しい。また温度T5の保持時間長くても24時間は本発
明の目的を達成するために必要であり、好ましい保持時
間は長くても24時間である。温度T6の下限を20℃
にするのは、20℃未満にすると降温に長時間を要する
か、或いは特別な冷却装置を要し、その上本発明の効果
は変わらないからであり、温度T6の上限を950℃に
するのは、温度T6は温度T7以下でないと、本発明の効
果が得られないからである。温度T7の下限を950℃
にするのはこれ以下の温度では効果が少ないからであ
り、温度T7の上限を1050℃にするのは、これ以上
の温度では効果が上がらないからである。この温度T6
は700〜950℃の範囲が好ましく、また温度T7
950〜1000℃の範囲が好ましい。また温度T7
保持時間を長くても24時間にするのは本発明の目的を
達成するために必要であり、好ましい保持時間は長くて
も6時間である。なお、本明細書で、徐冷とは自然冷却
又は炉冷をいう。
[0012] to the lower limit of the temperature T 4 to 700 ° C. is, T 5
The reason is that the upper limit of the temperature T 4 becomes too low, and the upper limit of the temperature T 4 is set to 1000 ° C. because the precipitate density is remarkably reduced at the temperature higher than this. The lower limit of the temperature T 5 is set to 500 ° C. because it takes a long time to obtain the effect at a temperature lower than this, and the upper limit of the temperature T 5 is set to 90 ° C.
The reason for setting the temperature to 0 ° C. is that the lower limit value of the temperature T 4 becomes too high. The temperature T 4 is preferably in the range of 700 to 900 ° C., and the temperature T 5 is preferably in the range of 600 to 800 ° C.. Further, the holding time of the temperature T 5 is at most 24 hours in order to achieve the object of the present invention, and the preferable holding time is at most 24 hours. The lower limit of temperature T 6 is 20 ° C
The reason for this is that if the temperature is lower than 20 ° C., it takes a long time to lower the temperature, or a special cooling device is required, and the effect of the present invention does not change, and the upper limit of the temperature T 6 is set to 950 ° C. This is because the effect of the present invention cannot be obtained unless the temperature T 6 is lower than the temperature T 7 . The lower limit of temperature T 7 is 950 ° C
This is because the effect is small at a temperature lower than this, and the upper limit of the temperature T 7 is set to 1050 ° C. because the effect is not improved at a temperature higher than this. This temperature T 6
Is preferably in the range of 700 to 950 ° C, and the temperature T 7 is preferably in the range of 950 to 1000 ° C. Further, the holding time of the temperature T 7 is set to be at most 24 hours in order to achieve the object of the present invention, and the preferable holding time is at most 6 hours. In this specification, slow cooling refers to natural cooling or furnace cooling.

【0013】[0013]

【作用】一般に、結晶育成後の冷却過程では多数の析出
核が形成される。これらの析出核はある温度で熱処理し
た場合、その温度で安定な析出核は成長し、不安定な析
出核は消滅する。通常の方法で結晶を育成した場合、様
々な安定度の析出核が存在し、低温で安定な析出核ほど
密度が多い。このため通常、ウェーハを熱処理した場
合、低温ほど高密度の析出物が発生する。図1の場合
は、結晶冷却中に温度T1及び温度T2で2段熱処理を行
っていることになる。このため温度T1まで冷却した時
点で形成された析出核のうち温度T1で安定なものが若
干成長し、より高温で安定な析出核になる。更に温度T
2まで昇温して保持することによって温度T2で安定な析
出核とそうでないものに分離される。温度T2で保持し
た後の冷却過程では析出核の形成が少ないことから、温
度T2で保持している間、つまり析出核が安定化してい
る間に、例えば点欠陥のような析出核を形成する要素が
平衡濃度に達するか、もしくは消費されることによって
減少し、冷却中の析出核の発生量が抑制されたと推定す
ることができる。従って温度T1、T2及びそれぞれの保
持時間によって分離、安定化された析出核のみが形成さ
れ、発生する析出核の密度が熱処理温度に依存しない結
晶を作製することができる。
In general, many precipitation nuclei are formed in the cooling process after crystal growth. When these precipitation nuclei are heat-treated at a certain temperature, stable precipitation nuclei grow at that temperature and unstable precipitation nuclei disappear. When a crystal is grown by a usual method, precipitation nuclei of various degrees of stability exist, and the precipitation nuclei that are stable at low temperatures have a higher density. Therefore, when the wafer is heat-treated, a denser precipitate is usually generated at lower temperatures. In the case of FIG. 1, the two-step heat treatment is performed at the temperature T 1 and the temperature T 2 during the crystal cooling. Therefore stables at temperatures T 1 of the precipitation nuclei formed when cooled to a temperature T 1 is slightly grows, the more stable precipitation nuclei at a high temperature. Further temperature T
By raising the temperature to 2 and holding it, the stable precipitation nuclei and those not stable at temperature T 2 are separated. Since the formation of precipitation nuclei in the course of cooling after holding at temperature T 2 is small, while retaining at temperature T 2, that is, while the precipitation nuclei are stabilized, for example, the precipitation nuclei such as point defects It can be inferred that the amount of the formation nuclei during the cooling was suppressed because the elements to be formed reached the equilibrium concentration or were reduced by being consumed, and the generation amount of the precipitation nuclei during cooling was suppressed. Therefore, only the precipitation nuclei separated and stabilized by the temperatures T 1 and T 2 and the respective holding times are formed, and a crystal in which the density of the generated precipitation nuclei does not depend on the heat treatment temperature can be produced.

【0014】図2の場合は、図1の2段熱処理を1段と
したもので基本的に同様な考えである。図3の場合は、
通常に結晶を作製した場合に温度T4から温度T5まで冷
却される間に形成される析出核を急冷させることによっ
て減少させ、保持する部分は図2の場合と同様な考えで
ある。図4の場合は、実験結果からいくつかの可能性が
示唆される。結晶引上げ中、温度T6まで冷却された時
点で、既にFPDが形成されているとすると、この時点
でのFPDは、一旦室温まで冷却された結晶中に存在し
ているFPDより温度T7における熱的安定性が低く、
言い換えれば温度が下がるに従ってより安定になる。も
しくは熱処理時の形状の違い、即ち熱処理時の結晶表面
の影響によってFPDの減少する量が異なる。温度T6
ではまだFPDが形成されていなかったとすると、FP
Dを形成する要素、例えば空孔や格子間シリコン原子の
濃度が1000℃付近の熱処理中に平衡状態にまで達
し、この程度の濃度ではFPDはほとんど形成されなく
なると考えられる。
In the case of FIG. 2, the two-step heat treatment of FIG. In the case of FIG.
In the case where crystals are normally produced, the precipitation nuclei formed during the cooling from the temperature T 4 to the temperature T 5 are rapidly cooled to reduce and hold the same idea as in the case of FIG. In the case of FIG. 4, several possibilities are suggested from the experimental results. When FPD is already formed at the time of cooling to the temperature T 6 during pulling of the crystal, the FPD at this time is at a temperature T 7 rather than the FPD existing in the crystal once cooled to room temperature. Low thermal stability,
In other words, it becomes more stable as the temperature decreases. Alternatively, the amount of FPD reduction varies depending on the difference in shape during heat treatment, that is, the influence of the crystal surface during heat treatment. Temperature T 6
Then, if the FPD has not been formed yet, FP
It is considered that the concentration of the elements forming D, such as vacancies and interstitial silicon atoms, reaches an equilibrium state during the heat treatment at about 1000 ° C., and FPD is hardly formed at this concentration.

【0015】[0015]

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳し
く説明する。 <実施例1>先ず、引上げ中のシリコン単結晶インゴッ
トの引上げ方向(長さ方向)の部位毎の温度分布を調べ
るために、図10に示されるインゴット引上げ装置2で
育成の終了した直径5インチの長さ800mmのシリコ
ン単結晶インゴットにその中心軸と平行に深さ400m
mの穴をあけ、穴の中に等間隔に複数の熱電対を取付け
た。この熱電対を取付けたインゴットを同一の引上げ装
置2内にセットし、通常の引上げ時の加熱条件でヒータ
6によりシリコン融液を保持したままインゴットを加熱
した。その後シリコン単結晶インゴットを段階的に下降
溶解させながら熱電対で温度を測定した。これにより引
上げ中のインゴットのボトム(0mm)からトップ(8
00mm)に至る引上げ方向の温度分布を把握した。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. <Example 1> First, in order to examine the temperature distribution of each part in the pulling direction (length direction) of the silicon single crystal ingot being pulled, a diameter of 5 inches after the growth was completed by the ingot pulling device 2 shown in FIG. A silicon single crystal ingot with a length of 800 mm and a depth of 400 m parallel to its central axis.
m holes were made, and a plurality of thermocouples were mounted in the holes at equal intervals. The ingot to which this thermocouple was attached was set in the same pulling device 2, and the ingot was heated while holding the silicon melt by the heater 6 under the heating conditions for normal pulling. Then, the temperature was measured with a thermocouple while gradually melting the silicon single crystal ingot. As a result, the bottom (0 mm) of the ingot being pulled up to the top (8 mm)
The temperature distribution in the pulling direction up to 00 mm) was grasped.

【0016】次いで、図10の引上げ装置2内の引上げ
中のインゴットが900℃に達する位置に図9に示すよ
うに補助ヒータ10を設けた。図9において、図10に
示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し
ている。この例では補助ヒータ10は引上げ中のインゴ
ットを1000℃で6時間保持できるようにその熱量及
び長さLを選定して設置した。このときの900℃から
1000℃に達するまでの昇温に要する時間は10分で
あった。この図9に示される引上げ装置12を用いて2
mm/分の等速でシリコン単結晶インゴット11を引上
げ育成した。このインゴットの熱履歴を図1の一点鎖線
で示す。育成の終了したインゴット11を装置12から
取出し、インゴットの引上げ方向に垂直にスライスして
複数枚のシリコンウェーハを得た。これらを乾燥窒素
(dryN2)雰囲気中、800℃で120時間と90
0℃で100時間それぞれ熱処理してサンプルA1及び
2を得た。
Next, as shown in FIG. 9, an auxiliary heater 10 was provided at a position in the pulling device 2 shown in FIG. 10 where the ingot being pulled reaches 900 ° C. 9, the same components as those shown in FIG. 10 are designated by the same reference numerals. In this example, the auxiliary heater 10 was installed by selecting its heat quantity and length L so that the ingot being pulled could be held at 1000 ° C. for 6 hours. At this time, the time required to raise the temperature from 900 ° C. to 1000 ° C. was 10 minutes. Using the pulling device 12 shown in FIG.
The silicon single crystal ingot 11 was pulled up and grown at a constant speed of mm / min. The thermal history of this ingot is shown by the one-dot chain line in FIG. The grown ingot 11 was taken out from the apparatus 12 and sliced perpendicularly to the pulling direction of the ingot to obtain a plurality of silicon wafers. These were dried in an atmosphere of dry nitrogen (dryN 2 ) at 800 ° C. for 120 hours and 90
Each sample was heat treated at 0 ° C. for 100 hours to obtain samples A 1 and A 2 .

【0017】<実施例2>図10の引上げ装置2内の引
上げ中のインゴットが700℃に達する位置に図9に示
すように補助ヒータ10を設け、この補助ヒータ10に
より引上げ中のインゴットを900℃で6時間保持でき
るようにした以外は実施例1と同様にしてシリコン単結
晶インゴット11を引上げ育成した。このときの700
℃から900℃に達するまでの昇温に要する時間は20
分であった。このインゴットの熱履歴を図1の破線で示
す。このインゴット11から実施例1と同様に複数枚の
シリコンウェーハを得た。これらを乾燥窒素(dryN
2)雰囲気中、800℃で120時間と900℃で10
0時間と1000℃で24時間それぞれ熱処理してサン
プルB1、B2及びB3を得た。
<Embodiment 2> As shown in FIG. 9, an auxiliary heater 10 is provided at a position where the ingot being pulled in the pulling device 2 shown in FIG. 10 reaches 700 ° C., and the ingot being pulled by the auxiliary heater 10 is 900. A silicon single crystal ingot 11 was pulled up and grown in the same manner as in Example 1 except that the temperature could be maintained at 6 ° C. for 6 hours. 700 at this time
The time required to raise the temperature from ℃ to 900 ℃ is 20
It was a minute. The thermal history of this ingot is shown by the broken line in FIG. A plurality of silicon wafers were obtained from this ingot 11 in the same manner as in Example 1. Dry nitrogen (dryN)
2 ) In the atmosphere, at 800 ℃ for 120 hours and at 900 ℃ for 10 hours.
Samples B 1 , B 2 and B 3 were obtained by heat treatment at 0 ° C. and 1000 ° C. for 24 hours, respectively.

【0018】<実施例3>図9に示すように引上げ装置
12内の上部に900℃の温度に設定し得る補助ヒータ
10を設けておく。育成の終了した時点で装置12のヒ
ータ6のスイッチを切って装置全体を室温まで降温し
た。次いでインゴットが室温に達した時点でインゴット
を補助ヒータ10より上部まで引上げた後、補助ヒータ
10のスイッチを入れ、補助ヒータ10内の雰囲気を2
時間で900℃にした。このとき結晶は200℃まで昇
温されている。この後インゴットを補助ヒータ10まで
下降し、この状態で6時間保持した。このときの200
℃から900℃に達するまでの昇温に要する時間は40
分であった。このインゴットの熱履歴を図1の実線で示
す。このインゴット11から実施例1と同様に複数枚の
シリコンウェーハを得た。これらを乾燥窒素(dryN
2)雰囲気中、800℃で120時間と900℃で10
0時間と1000℃で24時間それぞれ熱処理してサン
プルC1、C2及びC3を得た。
<Embodiment 3> As shown in FIG. 9, an auxiliary heater 10 capable of setting a temperature of 900 ° C. is provided in the upper part of the pulling device 12. When the growth was completed, the heater 6 of the device 12 was turned off to cool the entire device to room temperature. Next, when the ingot reaches room temperature, the ingot is pulled up above the auxiliary heater 10 and then the auxiliary heater 10 is turned on to set the atmosphere inside the auxiliary heater 10 to 2
The temperature was set to 900 ° C. At this time, the temperature of the crystal is raised to 200 ° C. After that, the ingot was lowered to the auxiliary heater 10 and kept in this state for 6 hours. 200 at this time
The time required to raise the temperature from ℃ to 900 ℃ is 40
It was a minute. The thermal history of this ingot is shown by the solid line in FIG. A plurality of silicon wafers were obtained from this ingot 11 in the same manner as in Example 1. Dry nitrogen (dryN)
2 ) In the atmosphere, at 800 ℃ for 120 hours and at 900 ℃ for 10 hours.
Samples C 1 , C 2 and C 3 were obtained by heat treatment at 0 ° C. and 1000 ° C. for 24 hours respectively.

【0019】<実施例4>図10の引上げ装置2内の引
上げ中のインゴットが700℃に達する位置に図示しな
い補助ヒータを設けた。この補助ヒータは引上げ中のイ
ンゴットを700℃で24時間保持できるようにその熱
量及び長さを選定して設置した。この装置を用いて実施
例1と同様にしてシリコン単結晶インゴットを引上げ育
成した。このインゴットの熱履歴を図2の実線で示す。
このインゴットから実施例1と同様に複数枚のシリコン
ウェーハを得た。これらを乾燥窒素(dryN2)雰囲
気中、800℃で120時間と900℃で100時間そ
れぞれ熱処理してサンプルD1及びD2を得た。
<Embodiment 4> An auxiliary heater (not shown) was provided at a position where the ingot being pulled reaches 700 ° C. in the pulling device 2 shown in FIG. This auxiliary heater was installed by selecting its heat quantity and length so that the ingot being pulled could be kept at 700 ° C. for 24 hours. Using this apparatus, a silicon single crystal ingot was pulled up and grown in the same manner as in Example 1. The thermal history of this ingot is shown by the solid line in FIG.
A plurality of silicon wafers were obtained from this ingot in the same manner as in Example 1. These were heat-treated in a dry nitrogen (dryN 2 ) atmosphere at 800 ° C. for 120 hours and 900 ° C. for 100 hours to obtain samples D 1 and D 2 .

【0020】<実施例5>図9に示すように引上げ装置
2内の上部に700℃の温度に設定し得る補助ヒータを
設けておく。引上げ中のインゴットのトップが900℃
に達する位置に達したとき、育成を終了し、インゴット
を上記補助ヒータによる700℃の雰囲気に引上げた。
この補助ヒータは引上げ中のインゴットを700℃で6
時間保持できるようにその熱量及び長さを選定して設置
した。このときの900℃から700℃に達するまでの
降温に要する時間は10分であった。このインゴットの
熱履歴を図3の実線で示す。このインゴットから実施例
1と同様に複数枚のシリコンウェーハを得た。これらを
乾燥窒素(dryN2)雰囲気中、800℃で120時
間と900℃で100時間それぞれ熱処理してサンプル
1及びE2を得た。
<Embodiment 5> As shown in FIG. 9, an auxiliary heater capable of setting a temperature of 700 ° C. is provided in the upper portion of the pulling device 2. The top of the ingot being pulled is 900 ° C
When it reached the position reaching, the growth was terminated and the ingot was pulled up to the atmosphere of 700 ° C. by the auxiliary heater.
This auxiliary heater is used to pull the ingot under pulling at 700 ℃.
The heat quantity and length were selected and installed so that it could be held for a long time. At this time, the time required to lower the temperature from 900 ° C. to 700 ° C. was 10 minutes. The thermal history of this ingot is shown by the solid line in FIG. A plurality of silicon wafers were obtained from this ingot in the same manner as in Example 1. These were heat-treated at 800 ° C. for 120 hours and 900 ° C. for 100 hours in a dry nitrogen (dryN 2 ) atmosphere to obtain samples E 1 and E 2 .

【0021】<比較例1>図9の引上げ装置2から補助
ヒータを取外した、図10に示される引上げ装置2を用
いて、シリコン単結晶インゴットを実施例1と同様に引
上げ育成した。このインゴット1から実施例1と同様に
複数枚のシリコンウェーハを得た。これらを乾燥窒素
(dryN2)雰囲気中、800℃で120時間と90
0℃で100時間と1000℃で24時間それぞれ熱処
理してサンプルF1、F2及びF3を得た。
Comparative Example 1 A silicon single crystal ingot was pulled and grown in the same manner as in Example 1 by using the pulling apparatus 2 shown in FIG. 10 in which the auxiliary heater was removed from the pulling apparatus 2 in FIG. A plurality of silicon wafers were obtained from this ingot 1 in the same manner as in Example 1. These were dried in an atmosphere of dry nitrogen (dryN 2 ) at 800 ° C. for 120 hours and 90
Samples F 1 , F 2 and F 3 were obtained by heat treatment at 0 ° C. for 100 hours and 1000 ° C. for 24 hours.

【0022】<比較試験1及びその評価> 酸素析出物の発生状況の観察 実施例1のサンプルA1,A2と、実施例2のサンプルB
1〜B3と、実施例3のサンプルC1〜C3と、実施例4の
サンプルD1,D2と、実施例5のサンプルE1,E2と、
比較例1のサンプルF1〜F3の各表面を酸素析出物に選
択性のあるエッチング液で処理した後、光学顕微鏡によ
り観察した。実施例1〜実施例5の結果を図5に、また
比較例1の結果を図6に示す。図5及び図6から明らか
なように、比較例1のサンプルの酸素析出物の密度が熱
処理温度が高くなるほど小さくなるのに対して、実施例
1〜5のサンプルの酸素析出物の密度は熱処理温度に拘
わらずほぼ一定であった。具体的には酸素析出物の密度
が比較例1のサンプルF1とF3とでは107/cm3のオ
ーダーから109/cm3のオーダーまで変化して2桁程
度異なるが、実施例1のサンプルA1,A2は107/c
3のオーダーであり、実施例2のサンプルB1〜B3
108/cm3のオーダーであった。また実施例3のサン
プルC1〜C3及び実施例5のサンプルE1,E2は109
/cm3のオーダーであり、実施例4のサンプルD1,D
2は1010/cm3のオーダーであった。
<Comparative Test 1 and Evaluation> Observation of Occurrence of Oxygen Precipitates Samples A 1 and A 2 of Example 1 and Sample B of Example 2
1 to B 3 , Samples C 1 to C 3 of Example 3, Samples D 1 and D 2 of Example 4, and Samples E 1 and E 2 of Example 5,
Each surface of Samples F 1 to F 3 of Comparative Example 1 was treated with an etching solution having selectivity for oxygen precipitates, and then observed with an optical microscope. The results of Examples 1 to 5 are shown in FIG. 5, and the results of Comparative Example 1 are shown in FIG. As is clear from FIGS. 5 and 6, the density of oxygen precipitates of the sample of Comparative Example 1 decreases as the heat treatment temperature increases, whereas the density of oxygen precipitates of the samples of Examples 1 to 5 decreases. It was almost constant regardless of the temperature. Specifically, the densities of oxygen precipitates in the samples F 1 and F 3 of Comparative Example 1 varied from the order of 10 7 / cm 3 to the order of 10 9 / cm 3 and differed by about two orders of magnitude. Samples A 1 and A 2 of 10 7 / c
m 3 and the samples B 1 to B 3 of Example 2 were on the order of 10 8 / cm 3 . The samples C 1 to C 3 of Example 3 and the samples E 1 and E 2 of Example 5 were 10 9
/ Cm 3, of the samples D 1 and D of Example 4.
2 was on the order of 10 10 / cm 3 .

【0023】<実施例6>図10の引上げ装置2内の引
上げ中のインゴットが700℃に達する位置に図9に示
すように補助ヒータ10を設けた。この例では補助ヒー
タ10は引上げ中のインゴットを980℃で6時間保持
できるようにその熱量及び長さLを選定して設置した。
このときの700℃から980℃に達するまでの昇温に
要する時間は30分であった。この図9に示される引上
げ装置12を用いて実施例1と同様にシリコン単結晶イ
ンゴット11を引上げ育成した。このインゴットの熱履
歴を図4の実線で示す。育成の終了したインゴット11
を装置12から取出し、インゴットの引上げ方向に垂直
にスライスしてシリコンウェーハを得た。このウェーハ
をサンプルGとした。
<Embodiment 6> An auxiliary heater 10 was provided in the pulling device 2 shown in FIG. 10 at a position where the ingot being pulled reaches 700 ° C. as shown in FIG. In this example, the auxiliary heater 10 was installed by selecting its heat quantity and length L so that the ingot being pulled could be held at 980 ° C. for 6 hours.
At this time, the time required to raise the temperature from 700 ° C. to 980 ° C. was 30 minutes. A silicon single crystal ingot 11 was pulled and grown in the same manner as in Example 1 using the pulling apparatus 12 shown in FIG. The thermal history of this ingot is shown by the solid line in FIG. Ingot 11 after training
Was taken out from the device 12 and sliced perpendicularly to the pulling direction of the ingot to obtain a silicon wafer. This wafer was used as sample G.

【0024】<実施例7>図10の引上げ装置2内の引
上げ中のインゴットが700℃に達する位置に図9に示
すように補助ヒータ10を設けた。この例では補助ヒー
タ10を引上げ中のインゴットを1000℃で6時間保
持できるようにその熱量及び長さLを選定して設置し
た。このときの700℃から1000℃に達するまでの
昇温に要する時間は30分であった。以下、実施例6と
同様にシリコン単結晶インゴット11を引上げ育成し、
インゴットの引上げ方向に垂直にスライスしてシリコン
ウェーハを得た。このウェーハをサンプルHとした。
Example 7 An auxiliary heater 10 was provided as shown in FIG. 9 at a position where the ingot being pulled in the pulling device 2 shown in FIG. 10 reached 700 ° C. In this example, the amount of heat and the length L of the auxiliary heater 10 were selected and set so that the ingot being pulled up could be held at 1000 ° C. for 6 hours. At this time, the time required to raise the temperature from 700 ° C. to 1000 ° C. was 30 minutes. Thereafter, the silicon single crystal ingot 11 is pulled up and grown in the same manner as in Example 6,
A silicon wafer was obtained by slicing perpendicularly to the pulling direction of the ingot. This wafer was designated as sample H.

【0025】<比較例2>図10の引上げ装置2内の引
上げ中のインゴットが700℃に達する位置に図9に示
すように補助ヒータ10を設けた。この例では補助ヒー
タ10を引上げ中のインゴットを700℃で6時間保持
できるようにその熱量及び長さLを選定して設置した。
以下、実施例6と同様にシリコン単結晶インゴット11
を引上げ育成し、インゴットからサンプルIのシリコン
ウェーハを得た。
<Comparative Example 2> An auxiliary heater 10 was provided as shown in FIG. 9 at a position where the ingot being pulled in the pulling device 2 in FIG. 10 reached 700 ° C. In this example, the amount of heat and the length L of the auxiliary heater 10 are selected and set so that the ingot being pulled up can be held at 700 ° C. for 6 hours.
Thereafter, as in Example 6, the silicon single crystal ingot 11
Was pulled up and grown, and a silicon wafer of Sample I was obtained from the ingot.

【0026】<比較例3>図10の引上げ装置2内の引
上げ中のインゴットが700℃に達する位置に図9に示
すように補助ヒータ10を設けた。この例では補助ヒー
タ10を引上げ中のインゴットを900℃で6時間保持
できるようにその熱量及び長さLを選定して設置した。
このときの700℃から900℃に達するまでの昇温に
要する時間は20分であった。以下、実施例6と同様に
シリコン単結晶インゴット11を引上げ育成し、インゴ
ットからサンプルJのシリコンウェーハを得た。
Comparative Example 3 An auxiliary heater 10 was provided as shown in FIG. 9 at a position where the ingot being pulled inside the pulling device 2 shown in FIG. 10 reached 700 ° C. In this example, the heat amount and length L of the auxiliary heater 10 are selected and set so that the ingot being pulled up can be held at 900 ° C. for 6 hours.
At this time, the time required to raise the temperature from 700 ° C. to 900 ° C. was 20 minutes. Thereafter, a silicon single crystal ingot 11 was pulled up and grown in the same manner as in Example 6, and a silicon wafer of Sample J was obtained from the ingot.

【0027】<比較例4>図10の引上げ装置2内の上
部に図9に示すように補助ヒータ10を設けた。この例
では補助ヒータ10をインゴットを900℃で6時間保
持できるようにその熱量及び長さLを選定して設置し
た。育成の終了した時点で装置12のヒータ6のスイッ
チを切って装置全体を室温まで降温した。次いでインゴ
ットが室温に達した時点でインゴットを補助ヒータ10
より上部まで引上げた後、補助ヒータ10のスイッチを
入れ、補助ヒータ10内の雰囲気を2時間で900℃に
した。このとき結晶は200℃まで昇温されている。こ
の後インゴットを補助ヒータ10まで下降し、この状態
でインゴットを6時間保持した。このときの200℃か
ら900℃に達するまでの昇温に要する時間は40分で
あった。以下、実施例6と同様にシリコン単結晶インゴ
ット11を引上げ育成し、インゴットからサンプルKの
シリコンウェーハを得た。
<Comparative Example 4> An auxiliary heater 10 was provided in the upper portion of the pulling device 2 shown in FIG. 10 as shown in FIG. In this example, the auxiliary heater 10 was installed by selecting its heat quantity and length L so that the ingot could be held at 900 ° C. for 6 hours. When the growth was completed, the heater 6 of the device 12 was turned off to cool the entire device to room temperature. Next, when the ingot reaches room temperature, the ingot is heated by the auxiliary heater 10
After pulling up to a higher position, the auxiliary heater 10 was turned on, and the atmosphere inside the auxiliary heater 10 was raised to 900 ° C. in 2 hours. At this time, the temperature of the crystal is raised to 200 ° C. After this, the ingot was lowered to the auxiliary heater 10, and the ingot was held in this state for 6 hours. At this time, the time required to raise the temperature from 200 ° C. to 900 ° C. was 40 minutes. Thereafter, a silicon single crystal ingot 11 was pulled up and grown in the same manner as in Example 6, and a silicon wafer of Sample K was obtained from the ingot.

【0028】<比較例5>補助ヒータを有しない以外は
図9の引上げ装置2と同一の図10に示される引上げ装
置2を用いて、シリコン単結晶インゴットを実施例1と
同様に引上げ育成した。このインゴット1からサンプル
Mのシリコンウェーハを得た。
Comparative Example 5 A silicon single crystal ingot was pulled and grown in the same manner as in Example 1 by using the pulling apparatus 2 shown in FIG. 10 which is the same as the pulling apparatus 2 of FIG. 9 except that the auxiliary heater is not provided. . A silicon wafer of Sample M was obtained from this ingot 1.

【0029】<実施例8>補助ヒータによる保持時間を
24時間できるようにした以外は実施例6と同様にして
インゴットを引上げ育成し、サンプルNのシリコンウェ
ーハを得た。
<Example 8> A silicon wafer of Sample N was obtained by pulling up and growing the ingot in the same manner as in Example 6 except that the holding time by the auxiliary heater was set to 24 hours.

【0030】<実施例9>補助ヒータによる保持時間を
24時間できるようにした以外は実施例7と同様にして
インゴットを引上げ育成し、サンプルOのシリコンウェ
ーハを得た。
<Example 9> A silicon wafer of Sample O was obtained by pulling up and growing the ingot in the same manner as in Example 7 except that the holding time by the auxiliary heater was set to 24 hours.

【0031】<比較例6>補助ヒータによる保持時間を
24時間できるようにした以外は比較例2と同様にして
インゴットを引上げ育成し、サンプルPのシリコンウェ
ーハを得た。
<Comparative Example 6> A silicon wafer of Sample P was obtained by pulling up and growing the ingot in the same manner as in Comparative Example 2 except that the holding time by the auxiliary heater was changed to 24 hours.

【0032】<比較例7>補助ヒータによる保持時間を
24時間できるようにした以外は比較例3と同様にして
インゴットを引上げ育成し、サンプルQのシリコンウェ
ーハを得た。
<Comparative Example 7> A silicon wafer of Sample Q was obtained by pulling up and growing the ingot in the same manner as in Comparative Example 3 except that the holding time by the auxiliary heater was set to 24 hours.

【0033】<比較試験2及びその評価> FPD密度の発生状況の観察 先ず、重クロム酸カリウムとフッ酸と水からなる化学エ
ッチング液(Seccoエッチャント)を用意し、この液面
にサンプル表面が垂直になるように、実施例6〜9のサ
ンプルG,H,N,Oと比較例2〜7のサンプルI,
J,K,M,P,Qとをそれぞれ降下させ、その状態で
エッチング液に30分間浸漬した。エッチング液からサ
ンプルを取出し、光学顕微鏡でFPD密度を調べた。そ
の結果インゴットの引上げ中の熱履歴によって、特異な
フローパターンの密度が変化した。引上げ中昇温して6
時間保持した実施例6,7のサンプルG,H及び比較例
2〜5のサンプルI,J,K,MのFPD密度を図7に
示す。また引上げ中昇温して24時間保持した実施例
8,9のサンプルN,O及び比較例5〜7のサンプル
M,P,QのFPD密度を図8に示す。図7及び図8か
ら明らかなように、比較例2〜7は補助ヒータを用いな
い比較例5(図中、Ref.で示す)と比べてFPD密
度は有意差はみられなかったのに対して、実施例6〜9
は比較例5と比べてFPD密度のバラツキも小さくかつ
1桁程度FPD密度が減少していた。具体的にはFPD
の平均密度が比較例2〜7で約7×105/cm3〜約1
5×105/cm3であったのに対して、実施例6〜9で
は約1×105/cm3〜約2×105/cm3であった。
<Comparative Test 2 and Evaluation> Observation of FPD Density Generation First, a chemical etching solution (Secco etchant) containing potassium dichromate, hydrofluoric acid and water was prepared, and the sample surface was perpendicular to this liquid surface. So that samples G, H, N and O of Examples 6 to 9 and samples I of Comparative Examples 2 to 7,
Each of J, K, M, P, and Q was lowered, and in that state, they were immersed in an etching solution for 30 minutes. A sample was taken out from the etching solution and the FPD density was examined with an optical microscope. As a result, the density of the peculiar flow pattern changed with the heat history during the pulling of the ingot. 6 while raising the temperature during pulling
FIG. 7 shows the FPD densities of Samples G and H of Examples 6 and 7 and Samples I, J, K, and M of Comparative Examples 2 to 5, which were held for a time. FIG. 8 shows the FPD densities of Samples N and O of Examples 8 and 9 and Samples M, P and Q of Comparative Examples 5 to 7 which were heated for 24 hours during pulling. As is clear from FIGS. 7 and 8, Comparative Examples 2 to 7 showed no significant difference in FPD density as compared with Comparative Example 5 (denoted by Ref. In the figure) which does not use an auxiliary heater. Examples 6-9
In comparison with Comparative Example 5, the FPD density variation was small and the FPD density decreased by about one digit. Specifically, FPD
Has an average density of about 7 × 10 5 / cm 3 to about 1 in Comparative Examples 2 to 7.
While it was 5 × 10 5 / cm 3 , in Examples 6 to 9, it was about 1 × 10 5 / cm 3 to about 2 × 10 5 / cm 3 .

【0034】[0034]

【発明の効果】以上述べたように、本発明のシリコン単
結晶の引上げ方法によれば、引上げ後、半導体デバイス
工程で熱処理したときにシリコンウェーハに発現する酸
素析出物の密度が熱処理温度に依存せず、酸素析出物の
密度の熱処理温度による変化が抑制される。この結果、
デバイス工程の熱処理条件をシリコンウェーハ毎に変え
る必要がなくなり、高信頼性で高品質のシリコン単結晶
インゴットが得られる。また、本発明の別のシリコン単
結晶の引上げ方法によれば、as-grownのシリコンウェー
ハに生じるFPD密度を減少させることができ、従来の
1100℃にも及ぶ高温熱処理工程を省略し、エネルギ
消費が少なくて済む利点がある。
As described above, according to the method for pulling a silicon single crystal of the present invention, the density of oxygen precipitates that appear in a silicon wafer when heat-treated in the semiconductor device process after pulling depends on the heat-treatment temperature. However, the change in the density of oxygen precipitates due to the heat treatment temperature is suppressed. As a result,
Since it is not necessary to change the heat treatment conditions in the device process for each silicon wafer, a highly reliable and high quality silicon single crystal ingot can be obtained. Further, according to another method of pulling a silicon single crystal of the present invention, the FPD density generated in an as-grown silicon wafer can be reduced, and the conventional high temperature heat treatment process up to 1100 ° C. can be omitted to save energy consumption. Has the advantage of being less

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明実施例1〜3のシリコン単結晶インゴッ
ト引上げ時の温度分布図。
FIG. 1 is a temperature distribution diagram during pulling up of a silicon single crystal ingot according to Examples 1 to 3 of the present invention.

【図2】本発明実施例4のシリコン単結晶インゴット引
上げ時の温度分布図。
FIG. 2 is a temperature distribution diagram during pulling up of a silicon single crystal ingot of Example 4 of the present invention.

【図3】本発明実施例5のシリコン単結晶インゴット引
上げ時の温度分布図。
FIG. 3 is a temperature distribution diagram during pulling up of a silicon single crystal ingot of Example 5 of the present invention.

【図4】本発明実施例6のシリコン単結晶インゴット引
上げ時の温度分布図。
FIG. 4 is a temperature distribution diagram during pulling up of a silicon single crystal ingot of Example 6 of the present invention.

【図5】実施例1〜5の育成後シリコンウェーハにして
熱処理をしたこのシリコンウェーハの熱処理温度に応じ
た酸素析出物の密度の変化状況を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing changes in the density of oxygen precipitates according to the heat treatment temperature of the silicon wafers that were heat-treated after being grown in Examples 1 to 5;

【図6】比較例1の育成後シリコンウェーハにして熱処
理をしたこのシリコンウェーハの熱処理温度に応じた酸
素析出物の密度の変化状況を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing changes in the density of oxygen precipitates according to the heat treatment temperature of this silicon wafer that has been heat-treated as a grown silicon wafer in Comparative Example 1.

【図7】実施例6,7及び比較例2〜5のas-grownのシ
リコンウェーハのFPD密度を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing FPD densities of as-grown silicon wafers of Examples 6 and 7 and Comparative Examples 2 to 5.

【図8】実施例8,9及び比較例5〜7のas-grownのシ
リコンウェーハのFPD密度を示す図。
FIG. 8 shows FPD densities of as-grown silicon wafers of Examples 8 and 9 and Comparative Examples 5 to 7.

【図9】シリコン単結晶インゴットの育成に用いた、補
助ヒータを有する引上げ装置の構成図。
FIG. 9 is a configuration diagram of a pulling device having an auxiliary heater used for growing a silicon single crystal ingot.

【図10】シリコン単結晶インゴットの育成に用いた、
補助ヒータを有しない引上げ装置の構成図。
FIG. 10 was used to grow a silicon single crystal ingot,
The block diagram of the pulling apparatus which does not have an auxiliary heater.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 シリコン単結晶インゴット 2,12 インゴット引上げ装置 4 石英坩堝 6 ヒータ 7 シリコン融液 10 補助ヒータ 1,11 Silicon single crystal ingot 2,12 Ingot pulling device 4 Quartz crucible 6 Heater 7 Silicon melt 10 Auxiliary heater

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 秀樹 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内 (72)発明者 田中 秀夫 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内 (72)発明者 降屋 久 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hideki Sakamoto, 1-297 Kitabukuro-cho, Omiya-shi, Saitama, Central Research Laboratory, Mitsubishi Materials Corporation (72) Hideo Tanaka 1-297, Kitabukuro-cho, Omiya-shi, Saitama Mitsubishi Materials Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Hisa Furuya 1-297 Kitabukurocho, Omiya City, Saitama Prefecture Mitsubishi Materials Corporation Central Research Laboratories

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 引上げ装置(12)内の坩堝(4)に保持され
たシリコン融液(7)からシリコン単結晶インゴット(11)
を引上げる方法において、 シリコン単結晶インゴット(11)が20〜950℃の温度
1まで降下した時点で続いて長くても60分間で70
0〜1000℃の温度T2まで昇温し(T2>T1)、こ
の温度T2で長くても24時間保持し、その後徐冷する
ことにより育成後シリコンウェーハにして熱処理したと
きにこのシリコンウェーハに生じる酸素析出物の密度の
前記熱処理温度による変化を抑制することを特徴とする
シリコン単結晶の引上げ方法。
1. A silicon single crystal ingot (11) formed from a silicon melt (7) held in a crucible (4) in a pulling device (12).
In the method of pulling up, the silicon single crystal ingot (11) is cooled to a temperature T 1 of 20 to 950 ° C. and then 70 minutes at a maximum at 60 minutes.
The temperature is raised to a temperature T 2 of 0 to 1000 ° C. (T 2 > T 1 ), kept at this temperature T 2 for at least 24 hours, and then slowly cooled to obtain a silicon wafer after growth, A method for pulling a silicon single crystal, which suppresses a change in the density of oxygen precipitates generated in a silicon wafer due to the heat treatment temperature.
【請求項2】 引上げ装置(12)内の坩堝(4)に保持され
たシリコン融液(7)からシリコン単結晶インゴット(11)
を引上げる方法において、 シリコン単結晶インゴット(11)が700〜1000℃の
温度T3まで降下した時点でこの温度T3で長くても24
時間保持し、その後徐冷することにより育成後シリコン
ウェーハにして熱処理したときにこのシリコンウェーハ
に生じる酸素析出物の密度の前記熱処理温度による変化
を抑制することを特徴とするシリコン単結晶の引上げ方
法。
2. A silicon single crystal ingot (11) formed from a silicon melt (7) held in a crucible (4) in a pulling device (12).
In pulling Ru way, be longer at this temperature T 3 when the silicon single crystal ingot (11) has fallen to a temperature T 3 of 700 to 1000 ° C. 24
A method for pulling a silicon single crystal characterized by suppressing a change due to the heat treatment temperature in a density of oxygen precipitates generated in a silicon wafer after being grown by being held for a time and then gradually cooled to be a silicon wafer after growth. .
【請求項3】 引上げ装置(12)内の坩堝(4)に保持され
たシリコン融液(7)からシリコン単結晶インゴット(11)
を引上げる方法において、 シリコン単結晶インゴット(11)が700〜1000℃の
温度T4まで降下した時点で続いて長くても30分間で
更に500〜900℃の温度T5まで降温し(T5
4)、この温度T5で長くても24時間保持し、その後
徐冷することにより育成後シリコンウェーハにして熱処
理したときにこのシリコンウェーハに生じる酸素析出物
の密度の前記熱処理温度による変化を抑制することを特
徴とするシリコン単結晶の引上げ方法。
3. A silicon single crystal ingot (11) formed from a silicon melt (7) held in a crucible (4) in a pulling device (12).
In the method of pulling up, the silicon single crystal ingot (11) is further lowered to a temperature T 5 of 500 to 900 ° C. for at least 30 minutes at the time when the temperature falls to a temperature T 4 of 700 to 1000 ° C. (T 5 <
T 4 ), holding at this temperature T 5 for at least 24 hours, and then slowly cooling it to obtain a silicon wafer after growth and subjecting it to a heat treatment, a change in the density of oxygen precipitates generated in this silicon wafer due to the heat treatment temperature A method for pulling a silicon single crystal, characterized by suppressing.
【請求項4】 引上げ装置(12)内の坩堝(4)に保持され
たシリコン融液(7)からシリコン単結晶インゴット(11)
を引上げる方法において、 シリコン単結晶インゴット(11)が20〜950℃の温度
6まで降下した時点で続いて長くても60分間で95
0〜1050℃の温度T7まで昇温し(T7≧T6)、こ
の温度T7で長くても24時間保持し、その後徐冷する
ことにより育成されたままの状態のシリコンウェーハに
生じるフローパターン欠陥密度を減少させるようにする
ことを特徴とするシリコン単結晶の引上げ方法。
4. A silicon single crystal ingot (11) formed from a silicon melt (7) held in a crucible (4) in a pulling device (12).
In the method of pulling up, the silicon single crystal ingot (11) is cooled to a temperature T 6 of 20 to 950 ° C. and then 95 minutes at a maximum for 60 minutes.
The temperature is raised to a temperature T 7 of 0 to 1050 ° C. (T 7 ≧ T 6 ), kept at this temperature T 7 for at least 24 hours, and then gradually cooled, whereby the silicon wafer in the as-grown state is produced. A method for pulling a silicon single crystal, which comprises reducing a flow pattern defect density.
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