KR19990063423A - A single crystal growing method, a single crystal and a monocrystalline wafer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적층결함링의 직경을 제어함으로서 단결정 내에서의 grown-in 결함의 밀도를 낮추는 것을 목적으로 하고 있고, 도가니(crucible) 내에서의 용융액에 종결정을 담근 후, 그 종결정을 끌어올림으로써 단결정을 육성하는 단결정육성방법에 있어서, 결정 끌어올림방향에 직교하는 결정면(1) 내의 (최대직경(DMAX)-최소직경(DMIN))/최소직경(DMIN)으로 나타나는 결정변형율이 1.5∼2.0%가 되는 것 같은 끌어올림속도(Vop)를 미리 산출해 두고, 실제의 육성시의 목표 끌어올림속도(V)를 V = Vop×α(α≤0.8)로 설정하여 끌어올린다.The present invention aims at lowering the density of grown-in defects in a single crystal by controlling the diameter of the stacked defect ring, and after seed crystals are immersed in a melt in a crucible, the seed crystals are pulled up as in the single crystal growth method for growing a single crystal, in the crystal pull the crystal plane (1) perpendicular to the lifting direction-determining strain represented by (maximum diameter (D mAX), minimum diameter (D MIN)) / the minimum diameter (D MIN) is The pulling-up speed V op at 1.5 to 2.0% is calculated in advance and the target pulling-up speed V at the time of actual firing is set to V = V op x? (?? 0.8) .

Description

단결정육성방법, 그 방법을 사용해서 육성된 단결정 및 단결정웨이퍼A single crystal growing method, a single crystal and a monocrystalline wafer

본 발명은 단결정육성방법, 그 방법을 사용해서 육성된 단결정 및 단결정웨이퍼에 관한 것이고, 보다 상세하게는 반도체재료로서 사용되는 결함밀도가 낮은 실리콘단결정을 육성하는 단결정육성방법, 또한 그 방법을 사용해서 육성된 단결정 및 단결정웨이퍼에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a single crystal growing method for growing a silicon single crystal having a low defect density used as a semiconductor material, and a method for growing a single crystal using the method Crystal single crystal wafers.

쵸크랄스키법(Czochralski method, 이하, CZ법이라 한다)에 의해 끌어올려진 실리콘단결정 중에는 통상, 적외산란체(COP(Crystal Originated Particle), FPD(Flow Pattern Defect))나 전위 클러스터(cluster) 등으로 호칭되는 결함이 발생하고 있고, 이들 결함은 그 후의 디바이스 제조과정의 열처리에 의해 결정 내에 새롭게 형성되는 것이 아니라 결정 끌어올림 중에 이미 형성되어 있는 것이고, grown-in 결함이라고도 불리어지고 있다.The silicon single crystal pulled up by the Czochralski method (hereinafter referred to as the CZ method) usually contains an infrared scatterer (COP (Crystal Originated Particle), FPD (Flow Pattern Defect)), dislocation cluster And these defects are not newly formed in the crystal by heat treatment in the subsequent device manufacturing process but are already formed during crystal pulling and are also called grown-in defects.

도 1은 단결정 육성시에 있어서의 끌어올림속도와 결정결함의 발생위치의 일반적인 관계를 나타낸 모식도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 열처리 유기결함의 일종인 산화유기적층결함(OSF : Oxidation-induced Stacking Fault)이 존재하는 적층결함링(R-OSF)(22)의 내측에는 결정육성 후의 평가에서 관찰되는 grown-in 결함 중의 적외산란체(21)가 검출되고, 상기 적층결함링(R-OSF)(22)의 외측에는 grown-in 결함 중의 전위 클러스트(24)로 불리어지는 결함이 검출되며, 적층결함링(R-OSF)(22)에 근접한 외측에는 무결함영역(23)이 존재한다. 도면 중의 grown-in 결함링의 직경(D)은 적층결함링(22)의 내측에서 검출되는 적외산란체(21)가 발생하는 영역의 직경을 나타내고 있다. 또, 적층결함링(22)의 발생영역은 단결정육성 중의 끌아올림속도에 의존하고 있고, 끌어올림속도를 작게 해 가면 적층결함링(22)이 나타나는 영역이 결정의 외측에서 내측으로 수축해 간다.1 is a schematic diagram showing a general relationship between a pulling-up speed and a generation position of a crystal defect at the time of growing a single crystal. As shown in FIG. 1, in the inside of a laminated defect ring (R-OSF) 22 in which an oxidative-induced stacking fault (OSF), which is a kind of heat-treated organic defect, exists, the defects called the dislocation clusters 24 in the grown-in defects are detected outside the laminated defect ring (R-OSF) 22, A defect-free region 23 is present outside the ring (R-OSF) 22. The diameter (D) of the grown-in defect ring in the figure indicates the diameter of the region where the external anti-scattering member 21 is detected inside the stacking fault ring 22. The region where the stacked fault ring 22 is generated depends on the pulling speed during the single crystal growth. When the pulling up speed is reduced, the region where the stacked fault ring 22 appears shrinks from the outside to the inside of the crystal.

관계된 상세한 기술내용에 대해서는, Defect Control in Semiconductor(Elsevier Science Publishers B.V.(1990), M. Hasebs etc. p157)에 기술되어 있다.Related technical details are described in Defect Control in Semiconductor (Elsevier Science Publishers BV (1990), M. Hasebs et al. P157).

최근에는 반도체 디바이스 제조 프로세스의 저온화나 육성되는 단결정의 저산소화에 따라서 산화유기형의 적층결함에 의한 디바이스로의 악영향이 억제되게 되어 상기 적층결함에 기인하는 디바이스특성의 열화(劣化)는 큰 과제가 되지 않고 있다.In recent years, due to the low temperature of the semiconductor device manufacturing process and the low oxygenation of the grown single crystal, adverse effects on the devices due to the oxidative organic type stacking faults are suppressed, and deterioration of the device characteristics due to the stacking faults becomes a big problem It is not.

이에 반해서, 상기 적층결함링(22)의 내측에 존재하는 grown-in 결함은 게이트산화막의 완전성(GOI(Gate Oxide Integrity))에 악영향을 미치기 때문에 단결정 내에서의 상기 grown-in 결함의 밀도를 낮추는 것이 최근에는 중요과제가 되고 있고, 다양한 기술의 제안이 이루어지고 있다.On the other hand, the grown-in defects existing inside the stacked fault ring 22 adversely affect the integrity (GOI (Gate Oxide Integrity) of the gate oxide film), so that the density of the grown-in defects in the single crystal is lowered Has recently become an important issue, and various technology proposals have been made.

예를 들면, 일본국 특허공개공보 평9-202690호(문헌 1)에는 「끌어올림장치 고유의 한계 끌어올림속도(VMAX)에 대해서 80%∼60%의 끌어올림속도로 단결정을 육성한다」고 한 기술이 개시되고, 또 일본국 특허공개공보 평7-257991호(문헌 2)에는 「 한계 끌어올림속도(VMAX= f×G) 이하에서 단결정을 육성함으로써 적층결함링을 가지지 않는 단결정웨이퍼를 얻을 수 있다(f : 비례계수, G : 축방향의 온도구배)」라고 한 기술이 개시되어 있다.For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-202690 (Document 1), "a single crystal is grown at a pulling rate of 80% to 60% with respect to a limit raising speed (V MAX ) inherent to the raising device" Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-257991 (Document 2) discloses a technique of growing a single crystal at a limit lifting speed (V MAX = f x G) or less, whereby a single crystal wafer having no stacked fault ring (F: proportional coefficient, G: temperature gradient in the axial direction) ".

이들 종래기술은 단결정의 생산효율을 떨어뜨리지 않고(즉, 단결정의 끌어올림속도를 크게 저하시키지 않고), 끌어올림속도에 의존하는 상기 적층결함링의 직경을 축소시켜서 링 외측에 존재하는 무결함영역을 유효하게 이용하는 것을 의도하고 있다.These conventional techniques reduce the diameter of the stacking fault ring depending on the pulling speed without reducing the production efficiency of the single crystal (i.e., without significantly lowering the pulling rate of the single crystal) And the like.

문헌 1 및 문헌 2의 어느 곳에 기재된 기술도, 한계 끌어올림속도(VMAX) 이하에 있는 끌어올림속도(V = VMAX× 0.6∼0.8(문헌 1))로 단결정을 육성하는 것을 주요 내용으로 하고 있다. 단결정의 성장속도(Vgr)는 간단하게는 하기의 수학식 1로 나타낼 수 있다.The technology described in any of Document 1 and Document 2 focuses on cultivating a single crystal with a lifting speed (V = V MAX x 0.6 to 0.8 (Document 1)) that is below the limit lifting speed (V MAX ) have. The growth rate ( Vgr ) of the single crystal can be simply expressed by the following equation (1).

Vgr=1/L[KS(dT/dx)S-KL(dT/dx)L] V gr = 1 / L [K S (dT / dx) S -K L (dT / dx) L]

Vgr: 성장속도V gr : growth rate

L : 응고열L: Solid heat

ρ : 결정의 밀도ρ: density of crystal

KS: 결정의 열전도율K S : Thermal conductivity of crystal

(dT/dx)S: 결정 중의 온도구배(dT / dx) S : Temperature gradient in crystal

KL: 용융액의 열전도율K L : Thermal conductivity of melt

(dT/dx)L: 용융액 중의 온도구배(dT / dx) L : Temperature gradient in melt

한계 끌어올림속도(VMAX)는 용융액으로부터의 입열이 없는 경우를 의미하고 있기 때문에 상기 수학식 1에 의해 용융액의 전열항이 삭제되고, 하기의 수학식 2와 같이 나타난다.Since the limit lifting speed V MAX means that there is no heat input from the melt, the heat transfer term of the melt is eliminated by the equation (1), and is expressed by the following equation (2).

VMAX=1/L[KS(dT/dx)S]V MAX = 1 / L [K S (dT / dx) S ]

상기 수학식 2로부터 이해할 수 있고, 또 문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이, 한계 끌어올림속도(VMAX)를 구하기 위해서는 결정 중에서의 온도구배의 값이 필요하다. 역으로 말한다면, 상기 온도구배의 값을 알 수 없다면 상기 한계 끌어올림속도(VMAX)를 구할 수 없다.As can be understood from the equation (2) and as described in the document 2, a value of the temperature gradient in the crystal is required to obtain the limit raising speed (V MAX ). Conversely, if the value of the temperature gradient is not known, the limit pull-up speed (V MAX ) can not be obtained.

그런데, 상기 온도구배의 값은 결정의 육성에 따라서 변화하는 원료용융액 잔량이나 용융액이 충진되어 있는 도가니와 히터의 상대위치 등에 의해서 시시각각으로 변화해 가기 때문에 경험적으로 구하는 것 마저도 극히 곤란한 값이었다. 더구나, 현실의 결정육성공정에서는 상기 수학식 2에 나타낸 바와 같은 이상적인 한계 끌어올림속도(VMAX)는 존재하지 않고, 결정 회전축과 도가니 회전축의 기계적인 어긋남, 결정 중에서의 회전중심과 열분포중심의 어긋남, 혹은 단결정 육성장치의 수평으로부터의 기울기 등의 다양한 요인에 의해서 상기 수학식 1에서의 KL(dT/dx)L의 항이 0이 되어 있지 않아도 즉, 이론상의 한계 끌어올림속도(VMAX)에 달해 있지 않은 속도 V1(<VMAX)에서 단결정을 끌어올리고 있다고 해도, 단결정이 나선상(螺旋狀)으로 뒤틀려서 변형되고 마는 것 등에 의해, 결정육성의 계속이 불가능하게 되는 경우가 있다. 이러한 경우, 작업자는 계속이 불가능하게 된 시점에서의 끌어올림속도를 한계 끌어올림속도(VMAX)(실제는 외관상의 한계 끌어올림속도(VMAX'))로 판단하고 말기 때문에 작업자의 감성에 기초하여 진짜의 한계 끌어올림속도(VMAX)를 결정하는 것은 어렵다.However, since the value of the temperature gradient varies instantaneously depending on the residual amount of the raw material melt that changes depending on the growth of the crystal or the relative position of the crucible and the heater in which the melt is filled, the value is extremely difficult to obtain even empirically. In addition, in the actual crystal growth process, there is no ideal limit lifting speed V MAX as shown in the above-mentioned formula (2), and the mechanical shift between the crystal rotation axis and the crucible rotation axis, the shift center in the crystal and the center of the thermal distribution , or on a number of factors, K L (dT / dx) L required of the subsection 0 is not this that is, the theoretical limit lifting speed of (V MAX) in the equation (1) by such inclination of the horizontal from the single crystal growth apparatus Even if the single crystal is pulled up at the speed V 1 (<V MAX ) which is not reached, the crystal growth can not be continued because the single crystal is twisted and deformed spirally. In this case, the operator judges that the lifting speed at the time when the continuation becomes impossible is determined as the limit lifting speed V MAX (actually, the apparent lifting speed (V MAX ')) and based on the emotion of the operator It is difficult to determine the real limit-up speed (V MAX ).

또, 상기한 결정 회전축과 도가니 회전축의 기계적인 어긋남, 결정 중에서의 회전중심과 열분포중심의 어긋남, 혹은 단결정 육성장치의 수평으로부터의 기울기 등의 요인도 포함하고, 또한 결정육성로 내의 핫존(hot zone)으로 불리어지는 흑연 구조물의 구성의 차이 등에 의해서도 한계 끌어올림속도(VMAX)는 변화하기 때문에, 단결정 육성장치 각각에 고유의 한계 끌어올림속도를 일의적으로 결정하는 것은 매우 곤란하다. 즉, 문헌 1에 기재된 「단결정 육성장치 고유의 한계 끌어올림속도(VMAX)」를 결정하는 것은 사실상 불가능하다.In addition, the above-mentioned factors include factors such as the mechanical shift between the crystal rotation axis and the crucible rotation axis, the shift of the center of rotation and the distribution center in the crystal, or the inclination from the horizontal of the single crystal growth apparatus, ), It is very difficult to uniquely determine the inherent limit lifting speed for each of the single crystal growing apparatuses, because the limit pulling up speed V MAX also varies depending on the difference in configuration of the graphite structure. That is, it is practically impossible to determine the "limit pull-up speed (V MAX ) inherent to the single crystal growing device" described in Document 1.

따라서, 상기 문헌 1 혹은 문헌 2에 기재된 종래기술을 채용한다고 해도 상기 적층결함링(22)의 직경을 제어하는 것은 사실상 불가능하고, 단결정 내의 상기 적층결함링(22)의 내측에 존재하는 grown-in 결함의 밀도를 낮추는 것은 곤란하였다.Therefore, it is practically impossible to control the diameter of the stacked fault ring 22 even if the conventional technique described in the document 1 or the document 2 is employed, and it is impossible to control the diameter of the stacked fault ring 22 in the grown- It is difficult to lower the density of defects.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 발명된 것으로서, 상기 적층결함링의 직경을 제어함으로써 단결정의 grown-in 결함의 밀도를 낮출 수 있는 단결정육성방법을 제공하고, 아울러 grown-in 결함의 존재확률이 극히 작은 단결정 및 단결정웨이퍼를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.The present invention has been made in view of the above problems and provides a method of growing a single crystal capable of reducing the density of grown-in defects of a single crystal by controlling the diameter of the stacked defect ring, It is an object of the present invention to provide a small single crystal and a single crystal wafer.

도 1은 단결정 육성시에 있어서의 끌어올림속도와 결정결함의 발생위치의 일반적인 관계를 나타낸 모식도,1 is a schematic view showing a general relationship between a pulling-up speed and a generation position of crystal defects at the time of growing a single crystal,

도 2는 결정 끌어올림방향에 직교하는 결정면을 나타낸 모식도,2 is a schematic view showing a crystal plane perpendicular to the crystal pulling direction,

도 3은 결정변형율과 적층결함링 직경의 관계를 나타낸 그래프,3 is a graph showing the relationship between the crystal strain rate and the stacking fault ring diameter,

도 4는 도 3에서 나타낸 샘플의 결정변형율과 그들 샘플의 육성시에 있어서의 끌어올림속도의 관계를 나타낸 그래프,FIG. 4 is a graph showing the relationship between the crystal strain of the sample shown in FIG. 3 and the lifting speed at the time of growing the sample,

도 5는 CZ법에 이용되는 단결정 육성장치를 모식적으로 나타낸 단면도,5 is a sectional view schematically showing a single crystal growing apparatus used in the CZ method,

도 6은 단결정의 전체길이에 걸쳐서 결정변형율이 1.5%∼1.8%의 범위 내에 들어간 단결정의 각 결쥘이의 끌어올림속도(Vop)를 나타낸 그래프.Figure 6 is a graph showing the lifting velocity (V op) of the gyeoljwil each of the single crystal into the crystal strain in the range of 1.5% ~1.8% over the entire length of the single crystal.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

1 : 결정면 2 : 단결정의 외주면1: crystal plane 2: outer periphery of single crystal

2a : 돌기형상의 정벽선(crystal habit) 21 : 적외산란체2a: crystal habit of protruding shape 21:

22 : 적층결함링 23 : 무결함영역22: laminated defect ring 23: defect-free region

24 : 클러스트24: Cluster

단결정의 끌어올림속도가 진짜의 한계 끌어올림속도(VMAX)에 접근하면, 즉 상기 수학식 1에서의 KL(dT/dx)L의 항이 0에 접근하면, 육성중의 결정 끌어올림 방향에 직교하는 면의 형상은 진원(眞圓)형상에서 벗어나 간다. 도 2는 결정 끌어올림방향에 직교하는 결정면(1)을 나타낸 모식도이고, 끌어올려지는 단결정이 무전위 성장한 경우, 도시한 바와 같이, 끌어올려진 단결정의 외주면(2)의 4곳에는 끌어올림방향에 수평으로 뻗은 돌기형상의 정벽선(crystal habit)(2a)이 나타나고, 결정방위에 관한 성장속도의 의존성에 기초하여 단결정의 절단면(1)의 형상은 진원형상에서 사각형상으로 변형해 간다. 도면 중에 DMAX, DMIN은 각각 단결정의 최대직경, 최소직경을 나타내고 있다.When the lifting speed of the single crystal approaches the real limit boosting speed V MAX , that is, when the term of K L (dT / dx) L in the above Equation 1 approaches 0, The shape of the orthogonal plane deviates from the round shape. Fig. 2 is a schematic view showing a crystal plane 1 perpendicular to the crystal pulling direction. When the pulled up single crystal is electrolessly grown, as shown in Fig. 2, four regions of the peripheral face 2 of the pulled- Shaped crystal habit 2a extending horizontally and extending in the horizontal direction and the shape of the cut surface 1 of the single crystal is deformed from a full circle shape to a rectangular shape based on the dependency of the growth rate with respect to the crystal orientation. In the figure, D MAX and D MIN represent the maximum diameter and the minimum diameter of the single crystal, respectively.

본 발명자들은 진원형상에서 벗어나는 단결정의 절단면 형상에 착안하여 다양한 시험/해석을 하였다.The present inventors focused on the shape of a cut surface of a single crystal deviating from a perfect shape and subjected to various tests / analyzes.

이 시험/해석의 결과, 상기 단결정의 절단면 형상의 진원형상에서의 어긋나는 비율(이하, 간단히 결정변형율이라 한다), 즉 결정 끌어올림방향에 직교하는 면 내에서의(최대직경(DMAX) - 최소직경(DMIN))/최소직경(DMIN)과 적층결함링의 직경의 사이에 강한 상관관계가 성립하고 있는 것을 발견했다. 이것으로 결정변형율을 지표로 하는 것으로, 상기 적층결함링의 직경을 소망의 값으로 설정하는 것이 가능하게 되었다.As a result of this test / analysis, the ratio of deviation of the cut surface shape of the single crystal in the round shape (hereinafter simply referred to as crystal distortion ratio), that is, the ratio of the maximum diameter (D MAX ) It has been found that a strong correlation is established between the diameter (D MIN ) / the minimum diameter (D MIN ) and the diameter of the stacking fault ring. This makes it possible to set the diameter of the laminated defect ring to a desired value by using the crystal strain rate as an index.

도 3은 결정변형율과 적층결함링 직경의 관계를 나타내는 그래프이다. 도면 중, 흑원은 직경이 6인치인 결정으로부터 얻어진 데이터를 나타내고, 또, 흰원, 흑삼각 및 백사각은 직경이 8인치인 결정으로부터 얻어진 데이터를 각각 나타내고 있다. 흑원 및 흰원으로 나타낸 결정은 동일 단결정 육성장치를 사용해서 단결정을 육성하였지만, 흑원, 흑삼각과, 백사각에서는 사용한 단결정 육성장치가 각각 다르게 되어 있다. 여기서의 단결정 육성장치의 차이로는, 결정육성로 내의 핫존으로 불리어지는 흑연 구조물의 구성의 차이 등을 포함하는 것이다.3 is a graph showing the relationship between the crystal strain rate and the stacking defect ring diameter. In the figure, the black circle represents data obtained from a crystal having a diameter of 6 inches, and the white circle, black triangle and white circle represent data obtained from a crystal having a diameter of 8 inches. The crystals represented by the black circle and the white circle were grown using the same single crystal growing apparatus, but the single crystal growing apparatus used for the black circle, the black triangle and the white circle were different from each other. The difference of the single crystal growing apparatus here includes the difference in the composition of the graphite structure called the hot zone in the crystal growing furnace.

또, 흰원의 가운데에 ×표를 기입한 것은 결정이 원주상에서 사각주형상 혹은 다각주형상으로 변형하였기 때문에 결정육성의 계속이 불가능하게 된 경우를 나타내고 있고, 백사각의 가운데에 ×표를 기입한 것은 결정이 나선상의 뒤틀림 변형을 일으켰기 때문에 결정육성의 계속이 불가능하게 된 경우를 나타내고 있다.In the middle of the white circle, the symbol x is written. This indicates that the crystal growth can not be continued because the crystal has been deformed into a rectangular or polygonal shape on the circumference. This indicates that the crystal growth can not be continued because the spiral warping deformation has occurred.

도 3에 나타낸 데이터는 결정의 길이방향 대략 중앙부(결정직동부(結晶直胴部)의 탑부에서 400㎜∼600㎜정도의 위치)에서 얻어진 것이다. 도 3에서 명백한 바와 같이, 결정직경이나 단결정 육성장치에는 거의 관계 없고, 결정변형율이 1.5% 이상이 되면, 적층결함링의 직경이 끌어올려지는 단결정의 최외주에 위치하고 있다. 또, 도시하지 않지만, 이와 같은 결정변형율과 적층결함링의 직경의 관계는 끌어올려진 단결정의 탑부 및 보텀(bottom)부에서도 같이 성립되어 있다.The data shown in Fig. 3 was obtained at a substantially central portion in the longitudinal direction of the crystal (a position of about 400 mm to 600 mm at the top of the crystal straight body portion). As apparent from Fig. 3, there is almost no relation to the crystal diameter or the single crystal growing apparatus, and when the crystal strain is 1.5% or more, the diameter of the stacked fault ring is located at the outermost periphery of the single crystal. Although not shown, the relationship between the crystal strain rate and the diameter of the stacked fault ring is also established in the top portion and the bottom portion of the pulled up single crystal.

도 4는 도 3에서 나타낸 샘플의 결정변형율과 그들 샘플의 육성시에 있어서의 끌어올림속도의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 3 및 도 4에서 명백한 바와 같이, 결정육성이 계속 불가능하다는 의미에서의 한계 끌어올림속도로부터는 단결정에서의 적층결함링의 최외주 위치를 일의적으로 결정하는 것은 불가능하다. 그러나, 결정변형율이 1.5% 이상이 되면 결정직경이나 단결정 육성장치의 차이에 관계없이 적층결함링이 끌어올려진 단결정의 최외주에 위치하고 있고, 이 결정변형율을 지표로 하는 것으로 적층결함링이 끌어올려진 단결정의 최외주에 위치하고 있는 경우의 끌어올림속도에 대해서 소정계수(α)를 곱하는 것으로 소망의 적층결함링 직경을 갖는 단결정이 얻어지게 된다. 또, 결정변형율이 2.0%를 넘으면 결정 끌어올림방향에 직교하는 면형상의 요철이 지나치게 크게 되고, 소정의 웨이퍼 직경을 얻기 위한 둥근 절삭가공 로스가 크게 되기 때문에 결정변형율이 2.0%를 넘는 값으로 끌어올림속도를 설정하는 것은 바람직하지 않다.Fig. 4 is a graph showing the relationship between the crystal strain of the sample shown in Fig. 3 and the lifting speed at the time of growing the sample. As apparent from Figs. 3 and 4, it is impossible to uniquely determine the outermost position of the stacking fault ring in the single crystal from the limit pull-up speed in the sense that crystal growth can not be continued. However, when the crystal strain is 1.5% or more, the laminated defect ring is located at the outermost periphery of the pulled single crystal regardless of the crystal diameter or the difference of the single crystal growing apparatus, and the laminated defect ring is pulled up A single crystal having a desired laminated defect ring diameter can be obtained by multiplying the lifting speed in the case of being located at the outermost periphery of the germanium single crystal by a predetermined coefficient. If the crystal strain exceeds 2.0%, the irregularities of the planar shape perpendicular to the crystal pulling-up direction become excessively large, and the round cutting loss for obtaining a predetermined wafer diameter becomes large, so that the crystal strain rate is pulled to a value exceeding 2.0% It is not desirable to set the up speed.

상기 고찰에 기초하여 결정 끌어올림방향의 탑부에서 보텀부에 걸쳐 결정변형율이 1.5∼2.0%의 범위 내에 들어가도록 결정 끌어올림속도의 프로파일을 설정해 두고, 결정의 각 길이방향 위치에서 상기 결정 끌어올림속도의 프로파일 값에 소정계수를 곱해가는 것으로 단결정의 전체길이에 걸쳐 소망의 적층결함링 직경을 갖는 단결정을 얻는 것이 가능하게 된다.On the basis of the above consideration, a profile of the crystal pulling up speed is set so that the crystal strain rate is within a range of 1.5 to 2.0% from the top portion to the bottom portion in the crystal pulling direction, It is possible to obtain a single crystal having a desired laminated defect ring diameter over the entire length of the single crystal.

즉, 본 발명에 관한 단결정육성방법 (1)은 도가니 내의 용융액에 종결정을 담근 후, 그 종결정을 끌어올림으로써 단결정을 육성하는 단결정육성방법에 있어서, 결정 끌어올림방향에 직교하는 면 내에서의(최대직경 - 최소직경)/최소직경으로 나타나는 결정변형율이 1.5∼2.0%의 범위내에 들어가는 것 같은 끌어올림속도(Vop)를 미리 산출해 두고, 실제의 육성시의 목표 끌어올림속도(V)를 V = Vop×α(α≤0.8)로 설정하는 것을 특징으로 하고 있다.That is, the single crystal growing method (1) according to the present invention is a single crystal growing method in which a seed crystal is immersed in a melt in a crucible and then the seed crystal is pulled up to grow a single crystal, (V op ) in which the crystal deformation rate represented by (maximum diameter-minimum diameter) / minimum diameter of the crystal growth rate (maximum diameter-minimum diameter) / minimum diameter of the crystal is within the range of 1.5 to 2.0% is calculated in advance and the target raising speed V ) Is set to V = V op x alpha (alpha &amp;le; 0.8).

상기 단결정육성방법 (1)에 의하면 결정변형율이 적절한 값(1.5∼2.0%)의 범위 내에 들어가는 것 같은 끌어올림속도(Vop)에 대해서 소정계수 α(≤0.8)를 곱하는 것으로 적층결함링의 직경을 소망의 값으로 설정하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 적층결함링의 직경을 축소시킴으로써 그 적층결함링의 외측에 존재하는 무결함 영역을 유효하게 이용할 수 있게 된다.According to the above-described single crystal growing method (1), the lifting speed (V op ) in which the crystal strain rate falls within a proper range (1.5 to 2.0%) is multiplied by a predetermined coefficient? (? Can be set to a desired value. Therefore, by reducing the diameter of the stacked fault ring, it is possible to effectively use the non-defective area existing outside the stacked fault ring.

또, 본 발명에 관한 단결정육성방법 (2)는 상기 단결정육성방법 (1)에 있어서, 결정 끌어올림방향에 직교하는 면 내에서의(최대직경 - 최소직경)/최소직경으로 나타나는 결정변형율이 1.5∼2.0%의 범위 내에 들어가는 것 같은 끌어올림속도(Vop)를 미리 산출해 두고, 실제의 육성시의 목표 끌어올림속도(V)를 V = Vop×β(0.3≤β≤1.0)로부터 구하고, 적어도 2수준의 계수 β1, β2를 사용한 상기 목표 끌어오림속도를 기초로 하여 육성한 각각의 결정의 grown-in 결함링의 직경 D1, D2를 계측하고, 이들 계측결과로부터 grown-in 결함링의 직경변화율(D1- D2)/(β1- β2)를 산출하고 이 산출결과에 기초하여 grown-in 결함링의 직경을 소망의 값으로 설정하기 위한 계수(α)를 구하는 것을 특징으로 하고 있다.The method (2) for growing a single crystal according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned single crystal growing method (1), the crystal strain rate represented by (maximum diameter - minimum diameter) / minimum diameter in the plane perpendicular to the crystal pulling direction is 1.5 The target lifting speed V during actual growth is obtained from V = V op x (0.3??? 1.0) by previously calculating the lifting speed (V op ) , The diameters D 1 and D 2 of the grown-in defect rings of each crystal grown on the basis of the target pull-up speed using the coefficients β 1 and β 2 of at least two levels are measured, and from these measurement results, in defect ring diameter variation rate (D 1 - D 2 ) / (β 1 - β 2 ) is calculated and a coefficient α for setting the diameter of the grown-in defect ring to a desired value is calculated on the basis of the calculated result .

상기 단결정육성방법 (2)에 의하면, 적어도 2수준의 계수 β1, β2를 사용하여 육성한 각각의 단결정으로부터 구해진 grown-in 결함링의 상기 직경변화율을 이용함으로써 단결정의 전체길이에 걸쳐서 grown-in 결함링의 직경을 소망의 값으로 정확히 설정할 수 있다.According to the above-mentioned single crystal growing method (2), by using the rate of change in diameter of the grown-in defect ring obtained from each single crystal grown by using the coefficients β 1 and β 2 of at least two levels, in diameter of the defect ring can be accurately set to a desired value.

또, 본 발명에 관한 단결정육성방법 (3)은 상기 단결정육성방법 (1) 또는 (2)에 있어서 실제의 육성시에 있어서의 끌어올림속도(Vr)를 Vr= V ± 0.4V의 범위 내로 제어하고, 단결정의 끌어올림 개시시로부터 소정사간 내의 평균 끌어올림속도(Vac)를 Vac= V ± 0.02V의 범위 내로 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.The single crystal growth method according to the present invention 3 has the single crystal growth method (1) or (2) the lifting speed (V r) at the time of the actual development of V r = V ± 0.4V in the range of , And controls the average lifting speed (V ac ) within a predetermined period from the start of lifting of the single crystal to fall within the range of V ac = V 0.02V.

상기 단결정육성방법 (3)에 의하면 단결정의 육성시에 있어서의 실제의 끌어올림속도의 폭을 적절한 범위 내로, 또한 평균 끌어올림속도도 적절한 범위 내로 제어함으로써 단결정의 생산효율을 떨어뜨리지 않고 적층결함링 직경의 변동을 작게 억제할 수 있다.According to the above-described single crystal growing method (3), the width of the actual lifting speed at the time of growing the single crystal is controlled within an appropriate range, and the average lifting speed is controlled within an appropriate range, The fluctuation of the diameter can be suppressed to be small.

또, 본 발명에 관한 단결정육성방법 (4)는 상기 단결정육성방법 (1) 내지 (3)의 어느 하나에 있어서, 계수(α)가 0.6 이하인 것을 특징으로 하고 있다.The single crystal growing method (4) according to the present invention is characterized in that the coefficient (?) Is 0.6 or less in any one of the above-mentioned single crystal growing methods (1) to (3).

상기 단결정육성방법 (4)에 의하면, 계수(α)가 0.6 이하로서 단결정을 육성함으로서 파티클카운트수가 실질적으로 0이 되는 단결정을 육성할 수 있다.According to the above-described single crystal growing method (4), a single crystal in which the number of particle counts is substantially zero can be grown by raising a single crystal with the coefficient alpha of 0.6 or less.

또, 본 발명에 관한 단결정 (1)은 상기 단결정육성방법 (1) 내지 (4)의 어느 하나를 사용해서 육성된 단결정으로서, grown-in 결함이 0∼1×105/㎤로 저밀도이며, 또한 grown-in 결함이 단결정의 전체길이에 걸쳐서 균일적으로 분포하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.The single crystal 1 according to this invention is as a single crystal grown by using any one of the single crystal growth method of (1) to (4), a low-density grown-in defect is 0~1 × 10 5 / ㎤, And the grown-in defects are uniformly distributed over the entire length of the single crystal.

상기 단결정 (1)에 의하면, grown-in 결함이 저밀도이고, 또한 grown-in 결함이 단결정의 전체길이에 걸쳐서 균일적으로 분포하고 있기 때문에 반도체재료로서 뛰어난 부분이 큰 단결정을 얻을 수 있다.According to the single crystal (1), since the grown-in defects are low in density and the grown-in defects are evenly distributed over the entire length of the single crystal, a single crystal having a superior portion as a semiconductor material can be obtained.

또, 본 발명에 관한 단결정웨이퍼 (1)은 상기 단결정육성방법 (1) 내지 (3)의 어느 하나를 사용해서 육성된 단결정을 슬라이스 하고, 경면연마 등으로 제작된 단결정웨이퍼로서, 레이저 면검출기에 의한 0.13㎛ 이상 사이즈의 파티클의 카운트수가 6인치 웨이퍼로 25 이하이고, 8인치 웨이퍼로 50 이하이며, 12인치 웨이퍼로 100 이하인 것을 특징으로 하고 있다.The single crystal wafer 1 according to the present invention is a single crystal wafer produced by slicing a grown single crystal using any one of the above-described single crystal growing methods (1) to (3) Wherein the number of particles having a size of 0.13 占 퐉 or more is 25 or less on a 6-inch wafer, 50 or less on an 8-inch wafer, and 100 or less on a 12-inch wafer.

상기 단결정웨이퍼 (1)에 의하면, 상기 파티클의 카운트수가 극히 적고, 특성이 양호한 고품질의 반도체 디바이스를 제작할 수 있다.According to the single crystal wafer 1, it is possible to manufacture a high-quality semiconductor device with extremely few counts of particles and good characteristics.

또, 본 발명에 관한 단결정웨이퍼 (2)는, 상기 단결정육성방법 (4)를 사용해서 육성된 단결정을 슬라이스 하고, 경면연마 등으로 제작된 단결정웨이퍼로서, 레이저 면검출기에 의한 0.13㎛ 이상 사이즈의 파티클의 카운트수가 실질적으로 0인 것을 특징으로 하고 있다.The single crystal wafer 2 according to the present invention is a single crystal wafer produced by slicing a single crystal grown by the above-described single crystal growing method (4), mirror polishing, or the like. And the number of counts of particles is substantially zero.

상기 단결정웨이퍼 (2)에 의하면, 상기 파티클의 카운트수가 실질적으로 0이기 때문에 특성이 매우 양호한 고품질의 반도체 디바이스를 제작할 수 있다.According to the single crystal wafer 2, since the number of counts of the particles is substantially zero, a high-quality semiconductor device having excellent characteristics can be manufactured.

이하, 본 발명에 관한 단결정육성방법의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the single crystal growing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 5는 CZ법에 이용되는 단결정 육성장치의 일례를 모식적으로 나타낸 단면도이고, 도면 중 11은 도가니를 나타내고 있다.Fig. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of a single crystal growing apparatus used in the CZ method. In Fig. 5, reference numeral 11 denotes a crucible.

이 도가니(11)는 유저원통형상(有底圓筒形狀)의 석영제 도가니(11a)와, 이 석영제 도가니(11a)의 외측에 끼워 맞추어진 같은 유저원통형상의 흑연제 도가니(11b)로 구성되어 있고, 도가니(11)는 도면 중의 화살표 A방향으로 소정의 속도로 회전하는 지지축(18)에 지지되어 있다. 이 도가니(11)의 외측에는 저항가열식의 히터(12), 이 히터(12)의 외측에는 보온통(17)이 동심원상으로 배치되어 있고, 도가니(11) 속에는 이 히터(12)로 용융시킨 결정용 원료의 용융액(13)이 채워 넣어지도록 되어 있다. 또, 도가니(11)의 중심축 상에는 끌어올림봉 혹은 와이어 등으로 된 끌어올림축(14)이 이어서 설치되어 있고, 이 끌어올림축(14)의 끝에 유지구(14a)를 통해서 종결정(15)이 설치되도록 되어 있다. 또, 이들 부재는 압력의 제어가 가능한 수냉식의 챔버(chamber)(19)에 수납되어 있다.This crucible 11 is composed of a quartz crucible 11a having a cylindrical shape of a bottom and a cylindrical crucible 11b of the same cylindrical shape as that of the quartz crucible 11a fitted on the outside of the quartz crucible 11a And the crucible 11 is supported by a support shaft 18 rotating at a predetermined speed in the direction of arrow A in the drawing. A heater 12 is disposed on the outer side of the crucible 11 and a heat insulating container 17 is disposed on the outer side of the heater 12. The crucible 11 is provided with a crystal So that the melt 13 of the raw material is filled. On the central axis of the crucible 11 is provided a lifting shaft 14 made of a lifting rod or a wire and the lifting shaft 14 is provided with a seed crystal 15 ). These members are accommodated in a water-cooled chamber 19 capable of controlling the pressure.

상기한 단결정 육성장치를 사용해서 단결정(16)을 끌어올리는 방법에 대해서 설명한다. 우선, 챔버(19) 내를 감압하고, 다음에 불활성가스를 도입하여 챔버(19) 내를 감압의 불활성가스 분위기로 하고, 그 후 히터(12)에 통전하여 결정용 원료를 용융시킨다.A method of pulling up the single crystal 16 using the above-described single crystal growing apparatus will be described. First, the pressure in the chamber 19 is reduced, and then an inert gas is introduced into the chamber 19 to form an inert gas atmosphere in the chamber 19, and then the heater 12 is energized to melt the crystal raw material.

다음에, 지지축(18)과 동일축심에서 역방향으로 소정의 속도로 끌어올림축(14)을 회전시키면서, 유지구(14a)에 설치된 종결정(15)을 강하시켜서 용융액(13)에 접촉시켜 종결정(15)을 용융액(13)에 충분히 융합시킨 후, 종결정(15)의 하단으로부터 단결정(16)을 성장시킨다.Next, the seed crystal 15 provided on the holding tool 14a is lowered to be brought into contact with the molten liquid 13 while rotating the lifting shaft 14 at a predetermined speed in the reverse direction at the same axis as the supporting shaft 18 After the seed crystal 15 is sufficiently fused with the melt 13, the single crystal 16 is grown from the bottom of the seed crystal 15. [

일반적으로는, 단결정(16)의 직경은 광학식, 또는 중량식의 센서(도시하지 않음)에 의해 직접적 혹은 간접적으로 인식되고 있고, 단결정(16)의 육성은 제어수단(도시하지 않음)에 의해서 미리 설정, 입력된 단결정 직경이나 단결정 끌어올림속도의 프로파일에 따라서 행해진다.Generally, the diameter of the single crystal 16 is directly or indirectly recognized by an optical or weight sensor (not shown). The growth of the single crystal 16 is controlled by a control means (not shown) And the profile of the input single crystal diameter or the single crystal pulling up speed.

다음에, 본 발명의 실시형태에 관한 단결정육성방법 (1)의 개략을 이하에 낱낱의 조목을 쓰도록 한다.Next, an outline of the single crystal growing method (1) according to the embodiment of the present invention is described below.

1. 결정육성 중의 결정직경을 CCD카메라를 이용해서 항상 계측한다.1. The crystal diameter during crystal growth is always measured using a CCD camera.

2. 그 계측으로부터 결정변형율을 산출한다.2. Calculate the crystal strain rate from the measurement.

3. 학습기능을 갖춘 학습제어시스템을 이용함으로써 상기 결정변형율이 목표 결정변형율(1.5∼2.0%)의 범위 내에 들어가도록 끌어올림속도를 조정한다.3. By using a learning control system with a learning function, the pull-up speed is adjusted so that the crystal strain rate falls within the range of the target determination strain (1.5 to 2.0%).

4. 그 조정결과로부터 상기 결정변형율이 1.5∼2.0%의 범위 내에 들어가는 끌어올림속도(Vop)를 산출한다.4. From the adjustment result, the lifting speed (V op ) in which the crystal strain rate falls within the range of 1.5 to 2.0% is calculated.

5. 실제의 육성시에 있어서의 목표 끌어올림속도(V)를 V = Vop×α(α≤0.8)로 설정한다.5. Set the target raising speed (V) at the time of actual raising to V = V op x (?? 0.8).

6. 상기 5에서 설정된 목표 끌어올림속도(V)에 따라, 도 5에 나타낸 단결정 육성장치를 이용해서 단결정(16)을 육성한다.6. The single crystal 16 is grown using the single crystal growing apparatus shown in Fig. 5 in accordance with the target lifting speed V set in the above 5.

상기 실시형태에 관한 단결정육성방법 (1)에 의하면, 결정변형율이 적절한 값(1.5∼2.0%)이 되는 것 같은 끌어올림속도(Vop)에 대해서 소정계수 α(≤0.8)를 곱하는 것으로 적층결함링의 직경을 소망의 값으로 설정할 수 있다. 따라서, 상기 적층결함링의 직경을 축소시켜서 그 적층결함링의 외측에 존재하는 무결함 영역을 증대시킴으로써 단결정의 유효한 이용을 도모하는 것이 가능하게 된다.According to the single crystal growing method (1) of the embodiment, the lifting speed (V op ) in which the crystal strain rate becomes an appropriate value (1.5 to 2.0%) is multiplied by a predetermined factor? (? The diameter of the ring can be set to a desired value. Therefore, it is possible to reduce the diameter of the laminated defect ring and increase the number of non-defective regions present outside the laminated defect ring, thereby making effective use of the single crystal.

다음에, 실시형태에 관한 단결정육성방법 (2)의 개략을 이하에 낱낱의 조목을 쓰도록 한다. 그 단결정육성방법 (2)는 상기 실시형태에 관한 단결정육성방법 (1)에 기초한 것이다.Next, an outline of the single crystal growing method (2) according to the embodiment will be described in detail below. The single crystal growing method (2) is based on the single crystal growing method (1) according to the above embodiment.

1. 결정육성 중의 결정직경을 CCD카메라를 이용해서 항상 계측한다.1. The crystal diameter during crystal growth is always measured using a CCD camera.

2. 그 계측값으로부터 결정변형율을 산출한다.2. Calculate the crystal strain rate from the measured values.

3. 학습기능을 갖춘 학습제어시스템을 이용함으로써 상기 결정변형율이 목표 결정변형율(1.5∼2.0%)의 범위 내에 들어가도록 끌어올림속도를 조정한다.3. By using a learning control system with a learning function, the pull-up speed is adjusted so that the crystal strain rate falls within the range of the target determination strain (1.5 to 2.0%).

4. 그 조정결과로부터 상기 결정변형율이 1.5∼2.0%의 범위 내에 들어가는 끌어올림속도(Vop)를 산출한다.4. From the adjustment result, the lifting speed (V op ) in which the crystal strain rate falls within the range of 1.5 to 2.0% is calculated.

5. 실제의 육성시의 목표 끌어올림속도(V)를 V = Vop×β(0.3≤β≤1.0)로부터 구하고, 적어도 2수준의 계수 β1, β2를 이용한 목표 끌어올림속도 V1, V2를 설정한다.5. The target lifting speed V 1 using at least two levels of the coefficients β 1 and β 2 is obtained by obtaining the target lifting speed V at actual upbringing from V = V op × (0.3≤β≤1.0) V 2 is set.

6. 설정된 V1, V2에 따라서, 도 5에 나타낸 단결정 육성장치를 이용해서 단결정(16)을 육성한다.6. Single crystals 16 are grown using the single crystal growth apparatus shown in Fig. 5 in accordance with the set V 1 and V 2 .

7. 육성된 각각의 단결정(16)에서의 grown-in 결함링의 직경 D1, D2를 계측한다.7. Diameters D 1 and D 2 of the grown-in defect ring in each grown single crystal 16 are measured.

8. 이들 계측결과로부터 grown-in 결함링의 직경변화율(D1- D2)/(β1- β2)를 산출한다.8. From these measurement results, calculate the diameter change rate (D 1 - D 2 ) / (β 1 - β 2 ) of the grown-in defect ring.

9. 이 산출결과에 기초해서 grown-in 결함링의 직경을 소망의 값으로 설정하기 위한 계수 C를 구한다.9. Based on the calculation result, a coefficient C for setting the diameter of the grown-in defect ring to a desired value is obtained.

10. 구한 계수 C에 기초해서 실제의 육성시의 목표 끌어올림속도(V)를 V = Vop×C로 설정한다.10. Based on the obtained coefficient C, the target raising speed V at the time of actual raising is set as V = V op x C.

11. 상기 10에서 설정된 목표 끌어올림속도(V)에 따라, 도 5에 나타낸 단결정 육성장치를 이용해서 단결정(16)을 육성한다.11. The single crystal 16 is grown using the single crystal growing apparatus shown in Fig. 5 in accordance with the target lifting speed V set in the above 10.

상기 실시형태에 관한 단결정육성방법 (2)에 의하면 적어도 2수준의 계수 β1, β2를 이용해서 육성한 각각의 단결정으로부터 구한 상기 직경변화율을 이용함으로써, 단결정의 전체길이에 걸쳐서 grown-in 결함링의 직경을 소망의 값으로 정확히 설정할 수 있다.According to the single crystal growing method (2) of the above embodiment, by using the rate of change in diameter obtained from each single crystal grown using the coefficients? 1 and? 2 of at least two levels, the grown- The diameter of the ring can be accurately set to a desired value.

다음에, 실시형태에 관한 단결정육성방법 (3)에 대해서 설명한다. 다만, 그 단결정육성방법 (3)은 상기 실시형태에 관한 단결정육성방법 (1) 또는 (2)에 기초한 것이고, 상기 실시형태에 관한 단결정육성방법 (1)과 같은 부분에 대해서는 그 설명을 생략한다.Next, the single crystal growing method (3) according to the embodiment will be described. However, the single crystal growing method (3) is based on the single crystal growing method (1) or (2) according to the above embodiment, and the same parts as the single crystal growing method (1) .

즉, 실시형태에 관한 단결정육성방법 (3)에서는 상기 실시형태에 관한 단결정육성방법 (1)의 상기 6.의 공정, 또는 (2)의 상기 11.의 공정에 있어서의 실제의 끌어올림속도(Vr)를 Vr= V±0.4V의 범위 내에서 제어하고, 결정의 육성개시로부터 소정시간 내의 평균 끌어올림속도(Vac)를 Vac= V±0.02V의 범위 내로 제어하면서, 도 5에 나타낸 단결정 육성장치를 이용해서 단결정(16)을 육성한다.That is, in the single crystal growing method (3) according to the embodiment, the actual lifting speed in the step (6) of the single crystal growing method (1) or the step (11) V r ) is controlled within the range of V r = V ± 0.4 V and the average lifting speed (V ac ) within a predetermined time from the start of crystal growth is controlled to fall within the range of V ac = V ± 0.02 V, The single crystal 16 is grown using the single crystal growing apparatus shown in Fig.

상기 실시형태에 관한 단결정육성방법 (3)에 의하면, 육성시에 있어서의 실제의 끌어올림속도(Vr)의 폭을 적절한 범위내(V±0.4V)로, 또한 평균 끌어올림속도(Vac)도 적절한 범위내(V±0.02V)에 들어가는 제어를 행하기 때문에, 단결정(16)의 생산효율을 떨어뜨리지 않고 적층결함링 직경의 변동폭을 작게 억제할 수 있다.According to the single crystal growth method (3) according to the embodiment, the width of the actual lifting velocity (V r) of at the time of training in the proper range (V ± 0.4V), an average lifting speed (V ac (V ± 0.02 V), the variation width of the laminated defect ring diameter can be suppressed to be small without deteriorating the production efficiency of the single crystal 16.

또, 본 발명의 실시형태에 관한 단결정 (1)은 상기 실시형태에 관한 단결정육성방법 (1) 내지 (3)의 어느 하나를 이용해서 육성된 단결정으로서, grown-in 결함이 0∼1×105/㎤로 저밀도이고, 또한 grown-in 결함이 단결정의 전체길이에 걸쳐서 균일하게 분포되어 있다.The single crystal 1 according to the embodiment of the present invention is a single crystal grown using any one of the single crystal growing methods (1) to (3) according to the above-described embodiment, wherein the grown- 5 / cm &lt; 3 &gt;, and the grown-in defects are evenly distributed over the entire length of the single crystal.

상기 실시형태에 관한 단결정 (1)에 의하면, grown-in 결함이 저밀도이고, 또한 grown-in 결함이 단결정의 전체길이에 걸쳐서 균일하게로 분포되어 있기 때문에 반도체 재료로서 우수한 부분이 많은 단결정을 얻을 수 있다.According to the single crystal 1 of the present embodiment, since the grown-in defects are low in density and the grown-in defects are uniformly distributed over the entire length of the single crystal, single crystals having many excellent portions as semiconductor materials can be obtained have.

또, 본 발명의 실시형태에 관한 단결정웨이퍼 (1)은 상기 실시형태에 관한 단결정육성방법 (1) 내지 (3)의 어느 하나를 이용해서 육성된 단결정을 슬라이스하고, 경면연마(鏡面硏磨) 등으로 제작된 단결정웨이퍼로서, 레이저 면검출기에 의한 0.13㎛ 이상의 사이즈의 파티클 카운트수가 6인치 웨이퍼로 25 이하이고, 8인치 웨이퍼로 50 이하이며, 12인치 웨이퍼로 100 이하이다.The single crystal wafer 1 according to the embodiment of the present invention is obtained by slicing a grown single crystal using any one of the single crystal growing methods (1) to (3) according to the above embodiment, The number of particles counted by a laser surface detector of 0.13 占 퐉 or more is 25 or less on a 6-inch wafer, 50 or less on an 8-inch wafer, and 100 or less on a 12-inch wafer.

상기 실시형태에 관한 단결정웨이퍼 (1)에 의하면, 상기 파티클의 카운트수가 극히 적고, 특성이 양호한 고품질의 반도체 디바이스를 제작할 수 있다.According to the single crystal wafer 1 of the above embodiment, a high-quality semiconductor device with extremely few counts of particles and excellent characteristics can be manufactured.

또, 본 발명의 실시형태에 관한 단결정웨이퍼 (2)는 상기 실시형태에 관한 단결정육성방법 (1) 내지 (3)의 어느 하나를 이용해서 육성된 단결정을 슬라이스하고, 경면연마 등으로 제작된 단결정웨이퍼로서, 레이저 면검출기에 의한 0.13㎛ 이상의 사이즈의 파티클 카운트수가 실질적으로 0이다.The single crystal wafer 2 according to the embodiment of the present invention is obtained by slicing a grown single crystal using any one of the single crystal growing methods (1) to (3) according to the above embodiment, As the wafer, the particle count number of 0.13 mu m or more in size by the laser surface detector is substantially zero.

상기 실시형태에 관한 단결정웨이퍼 (2)에 의하면, 상기 파티클 카운트수가 실질적으로 0이기 때문에 특성이 매우 양호한 고품질의 반도체 디바이스를 제작할 수 있다.According to the single crystal wafer 2 of the embodiment, since the particle count number is substantially zero, a high-quality semiconductor device having excellent characteristics can be manufactured.

이하 실시예에 관한 단결정육성방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, the single crystal growing method according to the embodiment will be described.

실시예 1 내지 3Examples 1 to 3

여기서의 실시예 1 내지 3은 상기 실시형태에 관한 단결정육성방법 (1)을 채용하고 있고, 비교예 1, 2로서 CZ법에 의한 단결정 육성장치(도 5)를 이용하여 종래의 방법으로 단결정의 끌어올림을 행한 경우에 대해서도 아울러 설명한다. 이하, 그 조건을 기재한다.In Examples 1 to 3, the single crystal growing method (1) according to the above embodiment was employed. As Comparative Examples 1 and 2, a single crystal growing apparatus (FIG. 5) The case where lifting is performed is also described. The conditions are described below.

[실시예 1∼3, 및 비교예 1, 2에 공통되는 조건][Conditions Common to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2]

결정용 원료의 넣는 량 : 100KgAmount of raw material for crystal: 100Kg

챔버(19) 내의 분위기 : Ar분위기Atmosphere in the chamber 19: Ar atmosphere

Ar의 유량 : 100ℓ/분Ar flow rate: 100 t / min

노내 압력 : 2660Pa(약 20Torr)In-furnace pressure: 2660 Pa (about 20 Torr)

도가니(11)의 직경 : 22인치Diameter of crucible 11: 22 inches

끌어올리는 단결정(16)의 형상The shape of the single crystal 16 to be pulled up

직경 : 8인치Diameter: 8 inches

길이 : 1000㎜Length: 1000㎜

평균 결정끌어올림속도 : 0.8㎜/분Average crystal pull-up speed: 0.8 mm / min

도 6은 단결정의 전체길이에 걸쳐서 결정변형율이 1.5%∼1.8%로 된 단결정의 끌어올림속도(Vop)를 나타낸 그래프이다.Figure 6 is a graph showing a lifting speed of the crystal strain over the entire length of the single crystal is a single crystal to 1.5% ~1.8% (V op).

이 단결정의 끌어올림속도(Vop)의 설정은 결정육성 중에 항상 결정직경을 CCD카메라로 계측하고, 그 계측값으로부터 산출한 결정변형율과, 미리 설정한 목표변형율(여기서는 1.8%)을 비교하여, 실제의 결정변형율이 1.8%가 되도록 끌어올림속도를 바꾸어 가는 학습기능을 가진 학습제어시스템을 이용해서 행하였다.The setting of the lifting speed (V op ) of this single crystal is carried out by always measuring the crystal diameter with the CCD camera during crystal growth and comparing the crystal strain rate calculated from the measured value with a preset target strain rate (1.8% in this case) And a learning control system having a learning function for changing the pulling up speed so that the actual crystal strain rate becomes 1.8%.

다음에, 상기 끌어올림속도(Vop)에 대해서 결정위치의 어느 위치(x)에 대해서도 일정 계수(α)를 곱하여 V(x) = Vop(x)×α가 되는 3개의 결정을 육성하였다. 계수(α)로서 0.8, 0.6 및 0.4를 채용하고, 결정 성장방향에 대해서 200㎜간격에 샘플웨이퍼를 2매씩 채취하여, 1매는 결정결함의 평가에 이용하고 또다른 1매는 적층결함링의 직경의 계측에 이용하였다.Next, three crystals having V (x) = V op (x) x alpha were fostered by multiplying a certain position (x) of the determined position with a constant coefficient alpha with respect to the lifting speed ( Vop ) . Two sample wafers were taken at intervals of 200 mm with respect to the crystal growth direction by employing 0.8, 0.6, and 0.4 as the coefficient alpha, and one sample was used for evaluation of crystal defects, and another sample was used for evaluation of crystal defects And used for measurement.

결정의 산소농도에 따른 웨트(wet) 산소분위기에서 열처리를 하고, 그 후 wright액으로 선택적 에칭을 행하므로써, 적층결함을 관찰하여 적층결함링의 외경을 계측하고, 그 외경을 상기 적층결함링의 직경으로 하였다. 또 1매에는 열처리를 가하지 않고, Secco액을 이용해서 선택적으로 에칭을 행하여 상기 적층결함링의 내측에 존재하는 grown-in 결함의 발생영역을 계측하고, 그 발생영역의 외주의 직경을 grown-in 결함링의 직경으로 하였다. 하기의 표 1에 그 계측결과를 나타내고 있다.The outer diameter of the stacked fault ring is measured by observing the stacking faults by performing heat treatment in a wet oxygen atmosphere according to the oxygen concentration of crystal and then selectively etching with a wright solution to measure the outer diameter of the stacked fault ring, Diameter. One sheet is etched selectively using a Secco solution without heat treatment to measure a region where a grown-in defect existing inside the stacked defect ring is generated, and the diameter of the outer periphery of the generated region is grown-in Diameter of the defect ring. The measurement results are shown in Table 1 below.

실시예 1(0.8)Example 1 (0.8) 실시예 2(0.6)Example 2 (0.6) 실시예 3(0.4)Example 3 (0.4) 적 * 위치(㎜)층 0결 200함 400링 600직 800경 1000Red * Position (mm) Layer 0 Concave 200 Concave 400 Ring 600 Shape 800 Shape 1000 (㎜)178166164165160162(Mm) 178166164165160162 (㎜)978982808887(Mm) 978982808887 (㎜)000000(Mm) 000000 평균직경 (㎜)Average diameter (mm) 166166 8787 00 직경흩어짐 (㎜)Diameter scattering (mm) 1818 1717 00 grown *위치(㎜)-in 0결 200함 400링 600직 800경 1000grown * position (mm) -in 0 0 200 400 400 600 600 (㎜)165158150155151154(Mm) 165158150155151154 (㎜)877771737575(Mm) 877771737575 (㎜)000000(Mm) 000000 평균직경 (㎜)Average diameter (mm) 156156 7676 00 직경흩어짐 (㎜)Diameter scattering (mm) 1515 1616 00

*위치 : 결정탑부에서의 샘플위치* Location: Sample location in the decision tower

표 1에 나타낸 결과로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 경우에는 결정의 탑부에서 보텀부에 걸쳐서 적층결함링 직경 및 grown-in 결함링 직경을 대략 일정하게 제어할 수 있다. 또, 그 흩어짐은 실시예 1, 2에서는 각각 18㎜, 16㎜정도이고, 흩어짐이 억제되어 있다. 또, 실시예 3에서는 적층결함링 직경 및 grown-in 결함링 직경이 0으로 되어 있다.As is apparent from the results shown in Table 1, in the case of Examples 1 to 3, the laminated defect ring diameter and the grown-in defect ring diameter can be controlled to be substantially constant from the top of the crystal to the bottom. In addition, the scattering is about 18 mm and 16 mm in Examples 1 and 2, respectively, and scattering is suppressed. In Example 3, the laminated defect ring diameter and the grown-in defect ring diameter are zero.

비교예 1, 2로서 종래와 같이 작업자의 감성에 기초하여 한계 끌어올림속도를 기준으로 하고, 이것에 계수 0.8을 곱한 경우의 grown-in 결함링 직경의 평가결과를 하기의 표 2에 나타내었다. 단, 비교예 1은 실시예 1 내지 3에서 사용한 단결정 육성장치를 사용하였지만, 비교예 2에서는 실시예 1 내지 3에서 사용한 단결정 육성장치와는 핫존의 부분에 있어서 구조를 달리하는 단결정 육성장치를 사용하였다.As Comparative Examples 1 and 2, evaluation results of the grown-in defect ring diameter in the case where the limit pull-up speed is used as a reference based on emotion of the operator and the coefficient 0.8 is multiplied are shown in Table 2 below. However, in Comparative Example 1, the single crystal growing apparatus used in Examples 1 to 3 was used. In Comparative Example 2, a single crystal growing apparatus having a structure different from that of the single crystal growing apparatus used in Examples 1 to 3 Respectively.

비교예 1(0.8)Comparative Example 1 (0.8) 비교예 2(0.8)Comparative Example 2 (0.8) grown *위치(㎜)-in 0결 200함 400링 600직 800경 1000grown * position (mm) -in 0 0 200 400 400 600 600 (㎜)132168167173160155(Mm) 132168167173160155 (㎜)118137145130112106(Mm) 118137145130112106 평균직경 (㎜)Average diameter (mm) 159159 125125 직경흩어짐 (㎜)Diameter scattering (mm) 4141 3939

*위치 : 결정탑부에서의 샘플위치* Location: Sample location in the decision tower

표 2에 나타낸 결과로부터 명백한 바와 같이, 비교예에 관한 방법에서는 본질적인 한계 끌어올림속도가 설정되어 있지 않기 때문에 단결정 육성장치가 다른 경우에는 일정의 계수를 곱한다고 해도 일정의 결정결함의 발생영역을 얻을 수 없었다. 또, 비교예 1, 2의 어느 경우에 있어서도 결정 성장방향에 관한 grown-in 결함링 직경의 흩어짐은 큰 것이었다.As apparent from the results shown in Table 2, in the method according to the comparative example, since the essential limit lifting speed is not set, even if the single crystal growing apparatus is different, even if a constant coefficient is multiplied, I could not. In both of Comparative Examples 1 and 2, scattering of the grown-in defect ring diameter in the crystal growth direction was large.

또, 실시예 1 내지 3에서 얻어진 계수가 각각 0.8, 0.6 및 0.4인 3개의 결정을 끌어올림방향의 전체길이에 걸쳐 슬라이스하고, 경면연마 등을 가해서 제작한 단결정웨이퍼를 SC-1 세정후, 레이저 면검출기를 이용해서 그 표면을 검사하였다. 검사매수는 모두 150매씩으로 하였다. 하기의 표 3에 0.13㎛ 이상 사이즈의 파티클의 평균 카운트수를 나타내고 있다.The single crystal wafers prepared by slicing the three crystals obtained in Examples 1 to 3 with the coefficients 0.8, 0.6, and 0.4, respectively, in the entire pulling direction, and mirror polishing, were cleaned with SC-1, The surface was inspected using a surface detector. The number of inspections was 150 sheets. Table 3 below shows the average count number of particles of 0.13 mu m or larger in size.

계수Coefficient 카운트수/웨이퍼Counts / Wafer 실시예 1Example 1 0.80.8 22∼4922 to 49 실시예 2Example 2 0.60.6 3∼383 to 38 실시예 3Example 3 0.40.4 0∼80 to 8

표 3에 나타낸 결과로부터 명백한 바와 같이, 어느 경우에도 상기 파티클의 카운트수가 극히 적고, 또한 상기 파티클의 분포는 단결정의 끌어올림방향의 전체길이에 걸쳐서 균일한 것이었다. 따라서, 실시예에 관한 단결정웨이퍼를 이용해서 제작되는 반도체 디바이스의 특성은 양호하고 고품질의 것이 된다. 또, 실시예 3(계수 0.4 이하)에서 얻어진 단결정웨이퍼에 있어서는 상기 파티클의 카운트수가 8개/웨이퍼 이하로 되어, 실질적으로 0이 되었다.As apparent from the results shown in Table 3, in any case, the number of counts of the particles was extremely small, and the distribution of the particles was uniform over the whole length of the single crystal in the lifting direction. Therefore, the semiconductor device manufactured using the single crystal wafer according to the embodiment has good characteristics and high quality. In the single crystal wafer obtained in Example 3 (coefficient of 0.4 or less), the number of counts of the particles was 8 / wafer or less and became substantially zero.

다음에, 상기 실시형태에 관한 단결정육성방법 (2)를 채용한 경우의 실시예 4에 대해서 설명한다.Next, a fourth embodiment in which the single crystal growing method (2) according to the above embodiment is employed will be described.

실시예 1 내지 3에서 얻어진 3개의 결정 중, 계수 0.8(실시예 1) 및 계수 0.6(실시예 2)의 2개의 결정으로부터 얻어진 grown-in 결함링에서의 평균직경(Dde)(표 1 참조)를 이용해서 그 계수 β와 평균직경 Dde로부터 직경변화율(ΔDde/Δβ)을 산출하였다.Among the three crystals obtained in Examples 1 to 3, the average diameter Dde (see Table 1) in the grown-in defect ring obtained from the two crystals of the coefficient 0.8 (Example 1) and the coefficient 0.6 (Example 2) , The diameter change rate (? Dde /?) Was calculated from the coefficient? And the average diameter Dde.

이 직경변화율을 사용해서 grown-in 결함링의 직경이 100㎜가 되는 결정의 육성을 시도하였다. 표 1에 나타낸 계수 0.8 및 0.6일 때의 평균직경 156㎜와 76㎜를 이용하여 하기의 계산을 하였다.Using this rate of change in diameter, an attempt was made to grow a crystal having a diameter of the grown-in defect ring of 100 mm. Using the average diameters of 156 mm and 76 mm at the coefficients 0.8 and 0.6 shown in Table 1, the following calculation was made.

결함발생영역의 직경변화율 = (156-76)/(0.8-0.6)The diameter change rate of the defect occurrence area = (156-76) / (0.8-0.6)

= 400= 400

따라서, grown-in 결함링의 직경이 100㎜가 되는 결정을 얻기 위한 계수(C100)는 76+400×(C100-0.6)=100으로 구해지고, C100=0.66이 얻어졌다.Therefore, the coefficient (C 100 ) for obtaining the crystal having the diameter of the grown-in defect ring of 100 mm was found to be 76 + 400 x (C 100 -0.6) = 100, and C 100 = 0.66 was obtained.

하기의 표 4에 V=Vop×0.66으로 설정한 끌어올림속도(V)를 이용하여 육성한 결정의 평가결과를 나타내고 있다. 평가는 실시예 1 내지 3에서의 grown-in 결함의 평가의 경우와 같은 방법으로 하였다. 표 4에 나타난 결과로부터 명백한 바와 같이, grown-in 결함링의 직경은 거의 목표한대로의 100㎜ 근방의 값이 되었다.Table 4 below shows the evaluation results of crystals grown using the lifting speed (V) set at V = V op x 0.66. The evaluation was conducted in the same manner as in the evaluation of the grown-in defects in Examples 1 to 3. As apparent from the results shown in Table 4, the diameter of the grown-in defect ring was almost a value near 100 mm as desired.

계수0.66Coefficient 0.66 grown *위치 (㎜)-in0결 200함 400링 600직 800경 1000grown * position (mm) -in0 bond 200 ring 400 ring 600 straight 800 (㎜)9810211010810298(Mm) 9810211010810298 평균직경 (㎜)Average diameter (mm) 103103 직경 흩어짐 (㎜)Diameter scattering (mm) 1212

*위치 : 결정탑부에서의 샘플위치* Location: Sample location in the decision tower

실시예 5 내지 8Examples 5 to 8

다음에, 상기 실시형태에 관한 단결정육성방법 (3)을 채용한 경우의 실시예 5 내지 8에 대해서 설명한다. 이하, 그 조건을 기재한다.Next, Examples 5 to 8 when the single crystal growing method (3) according to the above embodiment is employed will be described. The conditions are described below.

[실시예 5∼8에 공통되는 조건][Conditions Common to Examples 5 to 8]

결정용 원료의 넣는 량 : 100KgAmount of raw material for crystal: 100Kg

챔버(19) 내의 부위기 : Ar분위기Negative in chamber 19: Ar atmosphere

Ar의 유량 : 100ℓ/분Ar flow rate: 100 t / min

노내 압력 : 2660Pa(약 20Torr)In-furnace pressure: 2660 Pa (about 20 Torr)

도가니(11)의 직경 : 22인치Diameter of crucible 11: 22 inches

끌어올리는 단결정(16)의 형상The shape of the single crystal 16 to be pulled up

직경 : 8인치Diameter: 8 inches

길이 : 1000㎜Length: 1000㎜

평균 결정끌어올림속도 : 0.8㎜/분Average crystal pull-up speed: 0.8 mm / min

상기 실시예 1에서 설정한 끌어올림속도(Vop)에 대해서 결정위치의 어느 위치(x)에 대해서도 계수 0.8을 곱하여 V(x)=Vop(x)×0.8의 조건으로 결정을 육성하였다.The crystal was grown under the condition of V (x) = V op (x) x 0.8 by multiplying the position (x) of the determined position with the coefficient 0.8 with respect to the lifting speed (V op ) set in the first embodiment.

결정직경을 설정직경값(8인치)으로 유지하기 위해, 계측한 결정직경값의 어긋남에 따라서 끌어올림속도(Vr)에 5초 사이클로 연산한 후의 끌어올림속도 제어량을 피드백하고, 육성시의 끌어올림속도 Vr(x)를 Vr(x)=Vop(x)×0.8에 대해서 일정의 제어폭을 설치해서 결정육성을 실시하였다.In order to keep the crystal diameter at the set diameter value (8 inches), the lifting speed control amount after the calculation at the lifting speed ( Vr ) in a cycle of 5 seconds is fed back in accordance with the deviation of the measured crystal diameter value, by installing a control width of the constant with the lift speed V r (x) to V r (x) = V op (x) × 0.8 was subjected to crystal growth.

즉, 속도(V)에 대해서 상하 0.2배, 0.4배, 0.6배 및 0.8배(실시예 5∼8)를 주어서 결정육성을 실시하고, 실시예 1∼3의 경우와 같이 grown-in 결함링의 직경을 계측하였다. 하기의 표 5에 그 계측결과를 나타내고 있다.In other words, crystal growth was carried out with respect to the velocity (V) in the upper and lower directions of 0.2, 0.4, 0.6 and 0.8 (Examples 5 to 8) Diameter was measured. The measurement results are shown in Table 5 below.

범위range 직경의 변동Variation in diameter 평균속도Average speed 실시예 5Example 5 V±0.2VV ± 0.2V 15㎜15 mm V±0.004VV ± 0.004V 실시예 6Example 6 V±0.4VV ± 0.4V 15㎜15 mm V±0.020VV ± 0.020V 실시예 7Example 7 V±0.6VV ± 0.6V 32㎜32 mm V±0.026VV ± 0.026V 실시예 8Example 8 V±0.8VV ± 0.8V 45㎜45 mm V±0.033VV ± 0.033 V

표 5에 나타낸 결과로부터 명백한 바와 같이, 결정육성시의 끌어올림속도(Vr)를 V±0.2V, 혹은 V±0.4V의 범위 내로 제어하는 경우에는 결함발생의 직경의 변동이 결정의 성장방향에 대해서 15㎜ 정도이었지만, V±0.6V의 범위 내에서는 32㎜, V±0.8V의 범위 내에서는 45㎜로 크게 되었다.As apparent from the results shown in Table 5, when controlling the raising speed (V r ) during crystal growth to fall within the range of V ± 0.2 V or V ± 0.4 V, But it was increased to 32 mm within the range of V ± 0.6 V and to 45 mm within the range of V ± 0.8 V.

또, 결정육성 개시로부터 60분간의 평균 끌어올림속도(Vac)를 조사하면, 실시예 5 내지 8의 순번으로 V±0.004V, V±0.020V, V±0.026V, V±0.033V이었다.When the average lifting speed (V ac ) for 60 minutes from the initiation of crystal growth was examined, V ± 0.004 V, V ± 0.020 V, V ± 0.026 V, and V ± 0.033 V were obtained in the order of Examples 5 to 8.

무결함영역을 넓고 유효하게 사용하기 위해서 grown-in 결함의 발생영역의 직경을 8인치 결정에서 140㎜ 이하로 하는 것이 바람직하지만, 이를 위해서는 결정 끌어올림속도는 평균값으로 Vop×C140(C140=약 0.75(하기 수학식 3 참조))으로 할 필요가 있다. 또, grown-in 결함영역의 직경의 변동이 크면, 그것에 대한 끌어올림속도를 더욱 낮게 설정할 필요가 발생한다. 예를 들면, 32㎜(실시예 7)의 변동에 대처하기 위해서는 Vop×C108(C108=약 0.68(하기 수학식 4 참조))로 설정해 두지 않으면, grown-in 결함링의 최대직경을 140㎜ 이하로 할 수 없다.To the defect-free region using the large effective grown-in preferably with a diameter of less than 140㎜ generating region of the defect, but with an 8-inch crystal, crystal lifting speed in order to do this is by the average value V op × C 140 (C 140 = About 0.75 (see Equation 3 below)). In addition, when the diameter of the grown-in defective area varies greatly, it is necessary to set the pull-up speed to a lower value. For example, in order to cope with the variation of 32 mm (Example 7), the maximum diameter of the grown-in defect ring is set to V op x C 108 (C 108 = about 0.68 (see Equation 4 below) It can not be made 140 mm or less.

grown-in 결함링의 직경을 8인치 결정에서 140㎜로 하는 경우의 계수(C140)를 실시예 4에 기초하여 산출한다.The coefficient (C 140 ) in the case where the diameter of the grown-in defect ring is 140 mm in the 8-inch crystal is calculated based on the fourth embodiment.

76+400(C140-0.6)=14076 + 400 (C 140 - 0.6) = 140

grown-in 결함링의 직경을 8인치 결정에서 108㎜로 하는 경우의 계수(C108)를 실시예 4에 기초하여 산출한다.The coefficient (C 108 ) in the case where the diameter of the grown-in defect ring is set to 108 mm from the 8-inch crystal is calculated on the basis of the fourth embodiment.

76+100(C108-0.6)=10876 + 100 (C 108 -0.6) = 108

계수(C)가 작게 되는 것은 생산효율을 떨어뜨리는 것이 되기 때문에 계수(C)를 필요이상으로 낮게 설정하는 것은 피해야 한다. 이를 위해서는 극력(極力), 성장방향에 관한 grown-in 결함링의 직경변동을 억제하는 것이 바람직하다. 따라서, 제어주기마다의 끌어올림속도(Vr)를 V±0.4V의 범위내로 제어한다면 결정육성 개시로부터 60분간의 평균 끌어올림속도(Vac)의 변동이 V±0.020V 이하가 되고, grown-in 결함링의 직경변동이 작아진다. 이 때의 계수(C)는 약 0.72가 된다.Setting the coefficient C to a value lower than the necessary value should be avoided because the coefficient C is decreased because the production efficiency is lowered. To this end, it is desirable to suppress fluctuations in the diameter of the grown-in defect ring with respect to the maximum extent and growth direction. Therefore, if the lifting speed V r for each control period is controlled within the range of V ± 0.4 V, the fluctuation of the average lifting speed V ac for 60 minutes from the start of crystal growth becomes V ± 0.020 V or less, -in The diameter variation of the defect ring becomes small. The coefficient C at this time is about 0.72.

본 발명의 단결정육성방법 (1)에 의하면, 결정변형율이 적절한 값(1.5∼2.0%)의 범위 내에 들어가는 것 같은 끌어올림속도(Vop)에 대해서 소정계수 α(≤0.8)를 곱하는 것으로 적층결함링의 직경을 소망의 값으로 설정하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 적층결함링의 직경을 축소시킴으로써 그 적층결함링의 외측에 존재하는 무결함 영역을 유효하게 이용할 수 있게 된다.According to the single crystal growing method (1) of the present invention, by multiplying the pulling up speed (V op ) such that the crystal strain rate falls within the appropriate range (1.5 to 2.0%) by a predetermined factor? (? 0.8) It is possible to set the diameter of the ring to a desired value. Therefore, by reducing the diameter of the stacked fault ring, it is possible to effectively use the non-defective area existing outside the stacked fault ring.

또한, 본 발명의 단결정육성방법 (2)에 의하면, 적어도 2수준의 계수 β1, β2를 사용하여 육성한 각각의 단결정으로부터 구해진 grown-in 결함링의 상기 직경변화율을 이용함으로써 단결정의 전체길이에 걸쳐서 grown-in 결함링의 직경을 소망의 값으로 정확히 설정할 수 있다.Further, according to the single crystal growing method (2) of the present invention, by using the rate of change in diameter of the grown-in defect ring obtained from each single crystal grown using the coefficients β 1 and β 2 of at least two levels, The diameter of the grown-in defect ring can be accurately set to a desired value.

또한, 본 발명의 단결정육성방법 (3)에 의하면, 단결정의 육성시에 있어서의 실제의 끌어올림속도의 폭을 적절한 범위 내로, 또한 평균 끌어올림속도도 적절한 범위 내로 제어함으로써 단결정의 생산효율을 떨어뜨리지 않고 적층결함링 직경의 변동을 작게 억제할 수 있다.Further, according to the single crystal growing method (3) of the present invention, the production efficiency of the single crystal is lowered by controlling the width of the actual lifting speed at the time of growing the single crystal within an appropriate range and also raising the average lifting speed The fluctuation of the laminated defect ring diameter can be suppressed to be small.

또한, 본 발명의 단결정육성방법 (4)에 의하면, 계수(α)가 0.6 이하로서 단결정을 육성함으로서 파티클카운트수가 실질적으로 0이 되는 단결정을 육성할 수 있다.Further, according to the single crystal growing method (4) of the present invention, a single crystal in which the number of particle counts is substantially zero can be grown by raising a single crystal with a coefficient (?) Of 0.6 or less.

그리고, 본 발명의 단결정 (1)에 의하면, grown-in 결함이 저밀도이고, 또한 grown-in 결함이 단결정의 전체길이에 걸쳐서 균일적으로 분포하고 있기 때문에 반도체재료로서 뛰어난 부분이 큰 단결정을 얻을 수 있다.According to the single crystal 1 of the present invention, since the grown-in defects are low in density and the grown-in defects are uniformly distributed over the entire length of the single crystal, a single crystal having a large portion excellent in semiconductor material can be obtained have.

그리고, 본 발명의 단결정웨이퍼 (1)에 의하면, 상기 파티클의 카운트수가 극히 적고, 특성이 양호한 고품질의 반도체 디바이스를 제작할 수 있다.According to the single crystal wafer 1 of the present invention, it is possible to manufacture a high-quality semiconductor device with extremely few counts of particles and good characteristics.

또한, 본 발명의 단결정웨이퍼 (2)에 의하면, 상기 파티클의 카운트수가 실질적으로 0이기 때문에 특성이 매우 양호한 고품질의 반도체 디바이스를 제작할 수 있다.Further, according to the single crystal wafer 2 of the present invention, since the count number of the particles is substantially zero, a high-quality semiconductor device having excellent characteristics can be manufactured.

Claims (13)

도가니 내의 용융액에 종결정을 담근 후, 그 종결정을 끌어올림으로써 단결정을 육성하는 단결정육성방법으로서,A single crystal growing method for growing a single crystal by immersing a seed crystal in a melt in a crucible and then raising the seed crystal, 결정 끌어올림방향에 직교하는 면내에서의 (최대직경 - 최소직경)/최소직경으로 나타나는 결정변형율이 1.5∼2.0% 범위의 소정의 목표 결정변형율의 범위 내에 들어가는 것 같은 끌어올림속도(Vop)를 미리 산출해 두는 공정과,The pulling up speed (V op ) in which the crystal strain rate expressed by (maximum diameter-minimum diameter) / minimum diameter in the plane orthogonal to the crystal pulling up direction falls within the range of the predetermined target crystal strain within the range of 1.5 to 2.0% A step of calculating in advance, 실제의 단결정 육성시의 목표 끌어올림속도(V)를 V = Vop×α(α≤0.8)로 설정하여 단결정을 육성하는 공정을 포함하는 단결정육성방법.And a step of cultivating a single crystal by setting a target pulling up speed (V) at the time of actually growing a single crystal to V = V op x? (?? 0.8). 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 결정 끌어올림방향에 직교하는 면내에서의 (최대직경 - 최소직경)/최소직경으로 나타나는 결정변형율이 1.5∼2.0% 범위의 소정 목표 결정변형율의 범위 내에 들어가는 것 같은 끌어올림속도(Vop)를 미리 산출해 두는 공정과,(V op ) in which the crystal strain rate represented by (maximum diameter-minimum diameter) / minimum diameter in the plane perpendicular to the crystal pulling direction falls within a predetermined target crystal strain range in the range of 1.5 to 2.0% , 실제의 단결정 육성시의 목표 끌어올림속도(V)를 V = Vop×β(0.3≤β≤1.0)로부터 구하는 공정과,A step of obtaining a target lifting speed (V) at the time of actually growing a single crystal from V = V op x (0.3??? 1.0) 적어도 2수준의 계수 β1, β2를 사용한 상기 목표 끌어올림속도에 기초하여 단결정을 육성하는 공정과,A step of growing a single crystal on the basis of the target raising speed using coefficients? 1 and? 2 of at least two levels, 각각의 단결정 grown-in 결함링의 직경 D1, D2를 계측하는 공정과,A step of measuring diameters D 1 and D 2 of each single crystal grown-in defect ring, 이들 계측결과로부터 grown-in 결함링의 직경변화율(D1- D2)/(β1- β2)를 산출하는 공정과,From the measurement results, it is possible to calculate the diameter change rate (D 1 - D 2 ) / (β 1 - β 2 ) of the grown- 이 산출결과에 기인하여 grown-in 결함링의 직경을 소망의 값으로 설정하기 위한 계수(α)를 구하는 공정을 포함하는 단결정육성방법.And a step of finding a coefficient (alpha) for setting the diameter of the grown-in defect ring to a desired value based on the calculation result. 제1항 또는 제2항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 실제의 단결정 육성시의 끌어올림속도(Vr)를 Vr= V±0.4V의 범위 내로 제어하고, 단결정의 육성개시시로부터 소정시간내의 평균 끌어올림속도(Vac)를 Vac= V±0.02V의 범위내로 제어하는 단결정육성방법.The raising speed V r during the actual single crystal growing is controlled to fall within the range of V r = V ± 0.4 V and the average raising speed V ac within a predetermined time from the start of the growth of the single crystal is set to V ac = V ± 0.02V. &Lt; / RTI &gt; 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 계수(α)가 0.6 이하인 단결정육성방법.The single crystal growing method according to claim 1 or 2, wherein the coefficient (?) Is 0.6 or less. 제3항에 있어서, 상기 계수(α)가 0.6 이하인 단결정육성방법.The single crystal growing method according to claim 3, wherein the coefficient (?) Is 0.6 or less. 제1항 또는 제2항의 단결정육성방법을 사용해서 육성된 단결정으로서, grown-in 결함이 끌어올림방향의 전체길이에 걸쳐서 균일적으로 0∼1×105개/㎤로 저밀도인 것을 특징으로 하는 단결정.A single crystal grown using the single crystal growing method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the grown-in defects are uniformly distributed at a low density ranging from 0 to 1 x 10 5 / cm 3 over the entire length in the pulling direction Single crystal. 제3항의 단결정육성방법을 사용해서 육성된 단결정으로서, grown-in 결함이 끌어올림방향의 전체길이에 걸쳐서 균일적으로 0∼1×105개/㎤로 저밀도인 단결정.A single crystal grown using the single crystal growing method according to claim 3, wherein a single crystal having a low density uniformly in a range of 0 to 1 x 10 5 / cm 3 over the entire length of the grown-in defect in the pulling direction. 제4항의 단결정육성방법을 사용해서 육성된 단결정으로서, grown-in 결함이 끌어올림방향의 전체길이에 걸쳐서 균일적으로 0∼1×105개/㎤로 저밀도인 단결정.4. A single crystal grown by the method for growing a single crystal according to claim 4, wherein the grown-in defect has a low density uniformly in the range of 0 to 1 x 10 5 / cm 3 over the entire length in the pulling direction. 제5항의 단결정육성방법을 사용해서 육성된 단결정으로서, grown-in 결함이 끌어올림방향의 전체길이에 걸쳐서 균일적으로 0∼1×105개/㎤로 저밀도인 단결정.A single crystal grown by the method for growing a single crystal according to claim 5, wherein the grown-in defect has a low density uniformly in the range of 0 to 1 x 10 5 / cm 3 over the entire length in the pulling-up direction. 제1항 또는 제2항의 단결정육성방법을 사용해서 육성된 단결정을 끌어올림방향의 전체길이에 걸쳐서 슬라이스하고, 경면연마 등으로 제작된 단결정웨이퍼로서, 레이저 면검출기에 의한 0.13㎛ 이상 사이즈의 파티클 카운트수가 6인치 웨이퍼로 25 이하이고, 8인치 웨이퍼로 50 이하이며, 12인치 웨이퍼로 100 이하인 단결정웨이퍼.A single crystal wafer produced by slicing a single crystal grown by using the single crystal growing method of claim 1 or 2 over an entire length in a pulling direction and having a particle count of not less than 0.13 占 퐉 by a laser face detector, Single crystal wafers with a number of 6 or less wafers of 25 or less, 8 or less wafers of 50 or less, and 12 or less wafers of 100 or less. 제3항의 단결정육성방법을 사용해서 육성된 단결정을 끌어올림방향의 전체길이에 걸쳐서 슬라이스하고, 경면연마 등으로 제작된 단결정웨이퍼로서, 레이저 면검출기에 의한 0.13㎛ 이상 사이즈의 파티클 카운트수가 6인치 웨이퍼로 25 이하이고, 8인치 웨이퍼로 50 이하이며, 12인치 웨이퍼로 100 이하인 단결정웨이퍼.A monocrystalline wafer sliced over the entire length in the pulling direction by using the single crystal growing method of claim 3 and manufactured by mirror polish or the like has a particle count number of 0.13 占 퐉 or more by a laser surface detector, Of 25 or less, an 8-inch wafer of 50 or less, and a 12-inch wafer of 100 or less. 제4항의 단결정육성방법을 사용해서 육성된 단결정을 끌어올림방향의 전체길이에 걸쳐서 슬라이스하고, 경면연마 등으로 제작된 단결정웨이퍼로서, 레이저 면검출기에 의한 0.13㎛ 이상 사이즈의 파티클 카운트수가 실질적으로 0인 단결정웨이퍼.A single crystal wafer produced by slicing a single crystal grown using the single crystal growing method of claim 4 over the entire length in the pulling direction and mirror polished or the like and having a particle count number of 0.13 占 퐉 or more by a laser face detector, Single crystal wafer. 제5항의 단결정육성방법을 사용해서 육성된 단결정을 끌어올림방향의 전체길이에 걸쳐서 슬라이스하고, 경면연마 등으로 제작된 단결정웨이퍼로서, 레이저 면검출기에 의한 0.13㎛ 이상 사이즈의 파티클 카운트수가 실질적으로 0인 단결정웨이퍼.A monocrystalline wafer produced by slicing a single crystal grown by using the single crystal growing method of claim 5 over the entire length in the pulling direction and mirror polishing or the like, wherein the particle count number of 0.13 占 퐉 or more by the laser face detector is substantially 0 Single crystal wafer.
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