KR20030093311A - 고저항율의 초크랄스키 실리콘 내의 열적 도너 형성의 제어 - Google Patents
고저항율의 초크랄스키 실리콘 내의 열적 도너 형성의 제어 Download PDFInfo
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Abstract
Description
Claims (62)
- 초크랄스키 방법에 따라 성장한 단결정 실리콘 잉곳으로부터 슬라이스된 웨이퍼에 있어서,전면, 후면, 상기 전면 및 상기 후면 사이에 거의 동일한 거리에 있는 가상의 중심 평면, 상기 전면으로부터 상기 중심 평면을 향하여 측정된 거리 D1과 상기 전면 사이의 웨이퍼의 영역을 포함하는 전면층, 및 상기 가상의 중심 평면을 포함하지만 상기 전면층을 포함하지 않는 벌크층, 및비균일한 농도의 결정 격자 베이컨시를 포함하고, 상기 벌크층내의 베이컨시의 농도는 상기 전면층내의 베이컨시의 농도보다 크고,(i) D1는 약 5 마이크론 이상 약 30 마이크론 미만이고, (ii) 상기 표면층은 약 50 ohm ㎝보다 큰 저항율을 가지며, (iii) 700℃을 초과하는 온도에서의 산소 침전 열처리시, 표면층은 약 1×107㎝-3보다 적은 산소 침전물들을 가지며, 벌크층은 약 1×107㎝-3보다 많은 산소 침전물들을 갖는 웨이퍼.
- 제 1 항에 있어서, D1은 약 5 마이크론보다 크고 25 마이크론보다 작은 웨이퍼.
- 제 1 항에 있어서, D1은 약 5 마이크론보다 크고 20 마이크론보다 작은 웨이퍼.
- 제 1 항에 있어서, D1은 약 5 마이크론보다 크고 15 마이크론보다 작은 웨이퍼.
- 제 1 항에 있어서, 상기 표면층은 100 ohm ㎝보다 큰 저항율을 갖는 웨이퍼.
- 제 1 항에 있어서, 상기 표면층은 200 ohm ㎝보다 큰 저항율을 갖는 웨이퍼.
- 제 1 항에 있어서, 상기 표면층은 약 10 ppma 보다 작은 인터스티셜(interstitial) 산소 농도를 갖는 웨이퍼.
- 제 1 항에 있어서, 웨이퍼가 약 650℃에서 약 1시간동안 어닐링되는 열적 도너 소멸(annihilation) 단계 후에 웨이퍼가 약 450℃에서 약 1시간동안 어닐링되는 열적 도너 발생 단계로 구성된 2단계의 열처리시, 상기 표면층은 약 1013㎝-3보다 작은 열적 도너 밀도를 갖는 웨이퍼.
- 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼는 상기 전면 상에 에피택셜층을 더 포함하는웨이퍼.
- 제 1 항에 있어서, 상기 벌크층은 약 1×108㎝-3보다 많은 산소 침전물들을 갖는 웨이퍼.
- 초크랄스키 방법에 따라 성장한 단결정 실리콘 잉곳으로부터 슬라이스되고, 전면, 후면, 상기 전면 및 상기 후면 사이에 거의 동일한 거리에 있는 가상의 중심 평면, 약 50 ohm ㎝ 보다 큰 저항율을 가지며 상기 전면으로부터 상기 중심 평면을 향하여 측정하여 약 5 마이크론보다 크고 약 30 마이크론보다 작은 거리 D1과 상기 전면 사이의 웨이퍼의 영역을 포함하는 전면층, 및 상기 가상의 중심 평면을 포함하지만 상기 전면층을 포함하지 않는 벌크층을 포함하는 실리콘 웨이퍼를 제조하는 방법에 있어서,상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 급속 열 어닐러내에서 열처리하여 상기 전면층과 상기 벌크층내에 결정 격자 베이컨시를 형성하는 단계; 및상기 열처리된 웨이퍼를 급속 냉각하여 산소 침전물을 위한 템플릿을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 약 700℃를 초과하는 온도에서의 산소 침전 열처리시, 산소 침전물이 상기 벌크층과 상기 전면층 내에 형성되는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 약 700℃를 초과하는 온도에서의 산소 침전 열처리시, 산소 침전물이 벌크층 내에는 형성되고 상기 전면층 내에는 형성되지 않는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 웨이퍼를 약 700℃를 초과하는 온도에서 산소 침전 열처리하여, 상기 전면층 내에 디누디드 존을 가지며 상기 벌크층 내에 산소 침전물을 갖는 웨이퍼를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 벌크층은 약 1×107㎝-3보다 큰 산소 침전물 밀도를 갖는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 웨이퍼를 약 700℃를 초과하는 온도에서 산소 침전 열처리하여, 상기 전면층 내에 디누디드 존을 가지며 상기 벌크층내에 산소 침전물을 갖는 웨이퍼를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 벌크층은 약 1×108㎝-3보다 큰 산소 침전물 밀도를 갖는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 산소 침전 열처리 전에, 상기 웨이퍼는 약 10 ppma보다 작은 인터스티셜 산소 농도를 갖는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼는 산소 함유 가스 및 질소 함유 가스의 혼합물을 포함하는 분위기에서, 열처리되고, 상기 열처리된 웨이퍼가 냉각되는 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 분위기는 질소 함유 화합물 가스를 포함하는 방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 질소 함유 화합물 가스는 암모니아인 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 질소 함유 가스는 원소 질소인 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 산소 함유 가스는 원소 산소 또는 발열성 스트림인 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 가스 혼합물은 불활성 가스를 더 포함하는 방법.
- 제 22 항에 있어서, 상기 불활성 가스는 아르곤, 헬륨, 네온, 이산화탄소 또는 그 혼합물로부터 선택된 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 분위기는 질소, 아르곤 및 산소를 포함하는 방법.
- 제 24 항에 있어서, 질소 함유 가스 대 불활성 가스의 비는 약 1:5 내지 약 5:1인 방법.
- 제 24 항에 있어서, 질소 함유 가스 대 불활성 가스의 비는 약 1:4 내지 약 4:1인 방법.
- 제 24 항에 있어서, 질소 함유 가스 대 불활성 가스의 비는 약 1:5인 방법.
- 제 24 항에 있어서, 질소 함유 가스 대 불활성 가스의 비는 약 1:3인 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 가스 혼합물 내의 질소 함유 가스의 농도는 약 10% 내지 약 90%의 범위인 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 가스 혼합물 내의 질소 함유 가스의 농도는 약 20% 내지 80%인 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 분위기는 약 400 ppma 보다 작은 산소 분압을 갖는 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 분위기는 약 200 ppma 보다 작은 산소 분압을 갖는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 열처리된 웨이퍼는 결정 격자 베이컨시가 실리콘 내에서 상대적으로 유동적인 온도 범위에서 약 20℃/초 이상의 속도로 냉각되는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 열처리된 웨이퍼는 결정 격자 베이컨시가 실리콘 내에서 상대적으로 유동적인 온도 범위에서 약 50℃/초 이상의 속도로 냉각되는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 웨이퍼는 약 1175℃ 이상의 온도에서 약 60초 미만의 기간동안 결정 격자 베이컨시를 형성하도록 열처리되는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 웨이퍼를 다른 웨이퍼에 본딩하여 본딩된 합성물을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 웨이퍼에 이온을 주입하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상기 표면 상에 에피택셜층을 증착하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상기 전면층은 약 100 ohm ㎝보다 큰 저항율을 갖는 방법.
- 초크랄스키 방법에 따라 성장한 단결정 실리콘 잉곳으로부터 슬라이스되고, 약 10 ppma보다 작은 인터스티셜 산소 농도를 가지며, 전면, 후면, 상기 전면 및 상기 후면 사이에 거의 동일한 거리에 있는 가상의 중심 평면, 약 50 ohm ㎝ 보다 큰 저항율을 가지며 상기 전면으로부터 상기 중심 평면을 향하여 측정하여 약 5 마이크론보다 크고 약 30 마이크론보다 작은 거리 D1과 상기 전면 사이의 웨이퍼의 영역을 포함하는 전면층, 및 상기 가상의 중심 평면을 포함하지만 상기 전면층을 포함하지 않는 벌크층을 포함하는 실리콘 웨이퍼를 제조하는 방법에 있어서,상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 열처리하여 상기 전면층과 상기 벌크층내에 결정 격자 베이컨시를 형성하는 단계; 및상기 열처리된 웨이퍼를 냉각하여 피크 베이컨시 농도가 상기 벌크층내에 있는 비균일한 분포의 베이컨시 농도 프로파일을 생성하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 40 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상기 산소 농도는 약 9 ppma보다 작은 방법.
- 제 40 항에 있어서, D1는 약 5 마이크론보다 크고 약 20 마이크론보다 작은방법.
- 제 40 항에 있어서, 상기 표면층은 약 100 ohm ㎝보다 큰 저항율을 갖는 방법.
- 제 40 항에 있어서, 상기 표면층은 약 200 ohm ㎝보다 큰 저항율을 갖는 방법.
- 제 40 항에 있어서, 상기 열처리된 웨이퍼는 결정 격자 베이컨시가 실리콘 내에서 상대적으로 유동적인 온도 범위에서 약 50℃/초 이상의 속도로 냉각되는 방법.
- 제 40 항에 있어서, 상기 웨이퍼는 약 1150℃ 이상의 온도에서 약 60초 미만의 기간동안 결정 격자 베이컨시를 형성하도록 열처리되는 방법.
- 디바이스층, 지지층 및 그들 사이의 절연층을 포함하는 실리콘 온 인슐레이터 구조물에 있어서, 상기 지지층은,제 1 층 및 제 2 층 - 상기 제 1 층은 (i) 상기 제 2 층보다 큰 저항율을 가지며, (ii) 상기 절연층으로부터 상기 제 2 층으로 연장하고, (iii) 상기 절연층으로부터 상기 제 2 층으로 측정하여 두께 T1를 가짐-; 및비균일 농도의 결정 격자 베이컨시 -상기 제 2 층내의 베이컨시의 농도는 상기 제 1 층의 베이컨시의 농도보다 큼-을 포함하며,(i) T1은 약 5 마이크론 이상이고 약 30 마이크론보다 작고, (ii) 상기 제 1 층은 약 50 ohm ㎝보다 큰 저항율을 가지며, (iii) 약 700℃를 초과하는 온도에서 산소 침전 열처리시, 상기 제 1 층은 약 1×107㎝-3보다 작고 산소 침전물 밀도를 가지며, 상기 제 2 층은 약 1×107㎝-3보다 큰 산소 침전물 밀도를 갖는 실리콘 온 인슐레이터 구조물.
- 제 47 항에 있어서, T1는 약 5 마이크론보다 크고 약 25 마이크론보다 작은 실리콘 온 인슐레이터 구조물.
- 제 47 항에 있어서, 상기 제 1 층은 약 100 ohm ㎝보다 큰 저항율을 갖는 실리콘 온 인슐레이터 구조물.
- 제 47 항에 있어서, 상기 제 1 층은 약 500 ohm ㎝보다 큰 저항율을 갖는 실리콘 온 인슐레이터 구조물.
- 제 47 항에 있어서, 상기 제 1 층은 약 10 ppma 보다 작은 인터스티셜 산소 농도를 갖는 실리콘 온 인슐레이터 구조물.
- 제 47 항에 있어서, 상기 절연층은 주입된 이온으로만 거의 구성된 실리콘 온 인슐레이터 구조물.
- 제 52 항에 있어서, 상기 주입된 이온은 산소 또는 질소인 실리콘 인슐레이터 구조물.
- 초크랄스키 방법에 따라 성장한 단결정 실리콘 잉곳으로부터 슬라이스된 실리콘 웨이퍼를 포함하는 실리콘 온 인슐레이터(Silicon on insulator) 구조물에 있어서,(i) 전면, 후면, 상기 전면과 상기 후면 사이에 거의 동일한 거리에 있는 가상의 중심 평면,(ii) 상기 전면으로부터 상기 중심 평면을 향하여 측정한 거리 D와 상기 전면 사이의 웨이퍼의 영역을 포함하고, 상기 전면으로부터 상기 절연층으로 연장하는 디바이스층과 절연층을 포함하는 표면층,(iii) 상기 가상의 중심 평면을 포함하지만 상기 제 1 층은 포함하지 않는 벌크층, 및(iv) 비균일한 농도의 결정 격자 베이컨시 -상기 벌크층내의 베이컨시의 농도는 상기 표면층내의 베이컨시의 농도보다 큼-을 가지며,(i) D는 약 5 마이크론 이상 30 마이크론 미만이고, (ii) 상기 표면층은 약 50 ohm ㎝보다 큰 저항율을 가지며, (iii) 700℃을 초과하는 온도에서의 산소 침전 열처리시, 표면층은 약 1×107㎝-3보다 작은 산소 침전물 밀도를 가지며, 벌크층은 약 1×107㎝-3보다 큰 산소 침전물 밀도를 갖는 실리콘 온 인슐레이터 구조물.
- 제 54 항에 있어서, 상기 절연층은 주입된 이온을 포함하는 실리콘 온 인슐레이터 구조물.
- 제 55 항에 있어서, 상기 이온층은 산소 또는 질소를 포함하는 실리콘 온 인슐레이터 구조물.
- 제 55 항에 있어서, 상기 표면층내의 절연 주입 이온층이 상기 전면으로부터 1000 옹스트롬 이내에 피크 농도를 갖는 실리콘 온 인슐레이터 구조물.
- 제 55 항에 있어서, 상기 표면층내의 절연 주입 이온층이 약 250 옹스트롬보다 크고 1000 옹스트롬보다 작은 위치에 피크 농도를 갖는 실리콘 온 인슐레이터구조물.
- 제 55 항에 있어서, 상기 표면층내의 절연 주입 이온층이 약 500 옹스트롬보다 크고 750 옹스트롬보다 작은 위치에 피크 농도를 갖는 실리콘 온 인슐레이터 구조물.
- 제 54 항에 있어서, D는 약 10 마이크론보다 크고 약 25 마이크론보다 작은 실리콘 온 인슐레이터 구조물.
- 제 54 항에 있어서, 상기 표면층은 약 10 ppma보다 작은 인터스티셜 산소 농도를 갖는 실리콘 온 인슐레이터 구조물.
- 제 54 항에 있어서, 상기 벌크층은 약 1×108㎝-3보다 큰 산소 침전물 밀도를 갖는 실리콘 온 인슐레이터 구조물.
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