KR20040084728A - 실리콘 단결정, 결정된 결함분포를 가진 실리콘 단결정 및실리콘 반도체 웨이퍼의 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초크랄스키방법에 의해 회전도가니내에 유지되고 있는 용융물에서 단결정을 견인하여 실리콘 단결정을 제조하는 방법에 관한 것이며, 이때 단결정은 성장 앞면에서 성장되며, 열은 성장 앞면으로 향한 열유량에 의해 성장 앞면의 중심에 일정하게 공급된다. 또 본 발명은 4*10¹⁷㎝^-3~ 7.2*10¹⁷㎝^-3의 산소함량 및 응집 고유반점 결함이 없는 5%이하의 보론 또는 인의 방사상 농도변화를 가진 실리콘 단결정에 관한 것이며, 또 단결정에서 분리된 반도체 웨이퍼, 다만 고유반점 결함으로서 응집 공백점 결함(COPs)을 가진 반도체 웨이퍼 및 기타 결함분포를 가진 반도체 웨이퍼에 관한 것이다.

Description

실리콘 단결정, 결정된 결함분포를 가진 실리콘 단결정 및 실리콘 반도체 웨이퍼의 제조방법 및 장치{Method and Device for the Production of a Silicon Single Crystal, Silicon Single Crystal and Silicon Semiconductor Wafers with determined Defect Distributions}

본 발명은 초크랄스키방법에 의해 회전도가니내에 유지된 용융물로부터 성장단면에서 성장하는 단결정을 견인하여 실리콘 단결정을 제조하는 방법에 관한 것이며, 또 단결정에서 분리된 실리콘 단결정 및 반도체 웨이퍼에 관한 것이다.

가능한 한 좁게 허용 한계범위내로 방사상 결정특성을 일정하게 조정하는 것을 특히 어려움으로, 직경 200㎜이상을 가진 단결정의 제조에는 큰 도전이 요구된다는 것이 알려져 있다. 이것은 불순물 또는 도핑제 및 특히 결정결함 및 고유반점 결함 및 그 응집체에도 적용된다. 고유반점 결함은 격자간 실리콘 원자(실리콘 고유격자간 원자) 및 단결정의 성장 앞면에서 형성된 공백점을 함유하며, 실제로 추후 단결정에서 발생하는 반경방향 및 축방향 결함분포를 결정하며, 또 발생하는 불순물 분포에 영향을 미친다. 예를 들면, 공백점은 산소의 침전에 기여한다. 공백점이 약 70㎚의 크기를 초과할 경우에는 산소침전물은 산소유도 적층결함(OSFs)을 형성한다. 공백점 자체는 응집체와 결합되어 소위 COPs(crystal originated particles)를 형성한다. 격자간 원자의 응집체는 사용되는 검출방법 때문에 LPITs (large etch pits)로 불리우는 국부결정전위를 형성한다. 성장 앞면과 응고단결정에서의 산소농도 및 열조건은 결정결함 및 불순물의 성질 및 분포를 결정한다.

단결정을 견인할 때 열조건은 열원, 즉 사용되는 가열소자에 의해 발생하며, 결정화의 열은 응고시 방출된다. 열에너지는 방열, 열전도 및 예로써 용융물에서의 흐름인 열운반에 의해 이동된다. 성장 앞면 부근에서의 열제거는 대부분 단결정의 에지에서 방열된 열에 의해 그리고 단결정에서의 열소산에 의해 결정된다. 전반적으로, 열예산은 견인시스템의 구성, 즉 열적전도부품, 열차폐의 지리학적 배치를 통하여, 그리고 부가적 열원에 의해 영향을 받게 된다. 예를 들면 성장속도, 압력, 수량, 형태 및 불활성가스의 흐름 등의 처리조건은 견인시스템을 통하여 크게 열평형에 기여한다. 예로써, 압력의 증가 또는 불활성가스의 양의 온도를 강화시키며, 견인속도가 빠를수록 결정화의 열은 더욱 많이 생성된다.

용융물에서 열을 수송하는 흐름은 예측하기가 매우 어렵다.

일반적으로 도가니 주위의 링내에 배치된 가열소자는 용융물에 대류적 흐름을 생성한다. 통상적으로 단결정 및 도가니에 사용되는 역회전과 함께, 그것은 용융물의 운동패턴으로 나타내며, 도가니의 단부에서 상방향 용융물의 흐름 및 성장단결정 아래에서 하방향 용융물의 흐름이 발생하는 것을 특징으로 한다.

실험에서 나타난 것 같이, 용융물의 운동은 도가니 및 단결정의 회전량 및 방향에 좌우된다. 예로써, 동회전 및 역회전은 매우 다른 대류패턴을 생성한다. 동회전을 통한 결정견인은 이미 조사되었다(결정 8에서 쑤레너/후버씨, 스프링커 출판사, 베르린 하이델 베르그 1982년, 페이지 44 ~ 46). 역회전은 일반적으로 동회전에 비교하여 결정성장에 대하여 보다 적은 산소함유물질 및 더욱 안정된 상태로 되게 함으로 바람직하다. 동회전을 통한 변종은 일반적으로 산업규모에는 사용되지 않는다.

또, 용융물내에 열 및 산소를 운반하는 흐름은 형성된 전자자기장의 힘작용을 통하여 영향을 받는다. 여러 다른 산소함량을 얻을 수 있도록, 정자장 또는 동자장은 용융물의 흐름의 양 및 방향을 변경하는 것이 가능하며, 그것은 첫째로 산소제어에 사용된다. 자장은, 예로써 정자장(수평, 수직 및 CUSP자장), 단상 또는 다상교번자장, 회전자장 및 진행자장의 형태로 여러 변종에서 사용된다. 예를 들면, 특허출원서(US-2002/0092461 A1)에 의하면, 진행자장(travelling magnetic field)는 단결정내의 산소의 혼합을 제어하기 위하여 사용된다. 용융물의 운동에서 자기장의 효과에 대한 최근의 수치모사는 예로써 "정 및 동자기장의 영향하에 큰 직경 CZ-결정성장의 실리콘 용용물 흐름의 수치조사"(결정성장 230의 잡지, 2001년, 페이지 92 ~ 99)에 제시되어 있다.

결정의 성장 앞면에서 방사상 온도분포의 결정특성에 대해 매우 중요하며, 그것은 단결정의 에지로부터 방사된 열에 의해 근본적으로 결정된다. 그러므로, 매우 큰 온도강하가 중앙에서 보다 단결정의 에지에서 관찰된다. 통상적으로 축방향의 온도강하는 G(축방향 온도경사, axial temperature gradient)에 의해 표시된다. 그의 방사상 변동(G(r))은 사실상 고유점 결함분포, 그러므로 그외의 결정특성을 결정한다.

열예산에 의한 온도경사(G)의 방사상 변화는 일반적으로 수치모사계산에 의해 결정된다. 온도경사의 방사상 변형은 여러 다른 성장속도에 대해 방사상 결정결함분포의 행위에서 실험을 통하여 결정된다.

비율 V/G(r)은 결정결함의 생성에 관하여 결정적 중요성을 가지며, G(r)는 단결정의 성장 앞면에서 축방향 온도경사이며, 단결정에서 방사상위치(반경 r)에좌우되며, 또 V는 단결정을 용융물에서 견인한 속도이다. 비율 V/G이 임계값(k1)보다 큰 경우에는, 주로 공백결함(공백점)이 발생한다;

이것들은 응집되고, 그다음 예로써 COPs(crystal originated particles, 결정배향입자)로 동일시 된다.

검출방법에 따라서, COPs는 LPDs(light point defects, 광점결함) 또 LLPs (localized light scatterers, 국부광산란체)로서 불리운다. 통상적으로 감소하는 V/G의 방사상 프로파일 때문에, 최대의 COPs는 가장 통속적으로 결정의 중앙에서 발생하며, 일반적으로 약 100㎚의 직경을 가지며, 그러므로 부품제조에 대한 문제를 일으킨다. COPs의 크기 및 수는 응집시에 공백점의 초기농도, 냉각속도 및 불순물의 존재에 의해 결정된다. 예를 들면, 질소의 존재는 큰 결함밀도를 가진 작은 COPs방향으로 크기분포의 이동을 하게 한다.

비율 V/G이 k1보다 작은 임계값 k2보다 작은 경우에는. 고유점 결함은 주로 응집체를 생성하여 전위루프로서 현미경적으로 불 수 있는 격자간 원자(실리콘 자기격자간 원자)의 형태에서 발견된다. 이것은 흔히 A소용돌이로 불리우며, 그리고 작은 형태는 B소용돌이 또는 그의 외관 때문에 간단하게 LPIT(large etch pits)로 불리우며, LPIT의 크기는 10㎛의 범위에 있다. 대체로, 에피택셜층이라도 이 결함을 완전히 덮을 수가 없다. 또, 이 결함은 반도체 웨이퍼에 제조된 전자부품의 작용성을 침해할 수가 있다.

넓은 의미에서 공백점 또는 격자간 원자의 응집체도 일어나지 않는, 즉 V/G가 k1과 k2 사이에 있는 영역은 중립지대 또는 완전영역으로 불리운다. 결정이 본래 과잉공백점에서 과잉격자간 원자로 변화하는 V/G의 값은 k1과 k2 사이에 있으며, 문헌에는 임계한계 C_crit= 1.3*10^-3㎠min^-1k^-1(아문씨, 결정성장의 잡지, 151, 1995년, 페이지 273 ~ 277)로 주어진다. 그러나, 더 상세하게는 아직 자유 비응집 공백점이 있는 영역과 자유격자간 원자의 특정영역 사이에 구별을 짓게 된다. 또한 V영역(공백점)으로 불리우는 공백영역은, i영역(격자간 원자)이 완전히 결함없이 남아있을 때, 단결정의 산소함량이 충분할 경우에는 산화유도 적층결함은 그곳에 생성된다. 그러므로, 더욱 상세하게는 다만 i영역이 실제로 완전한 결정영역이다.

약 70㎚이상의 직경을 가진 성장 대형 산소침전물은 산소유도 적층결함 (OSFs)으로서 드러낼 수가 있다.

이 때문에, 단결정으로부터 절삭된 반도체 웨이퍼는 습식산화법으로 불리우는 소정의 열처리를 받게 된다. 결정견인시 생성되는 성장 BMDs(bulk micro-defects)로 불리우는 산소침전물의 성장속도는 실리콘 격자의 공백점을 통하여 촉진된다. 그러므로, OSFs는 주로 V영역에서 발견할 수 있다.

견인조건을 결함작용(V/G(r))의 방사상 프로파일이 COP 또는 LPIT 형성물에 대해 임계한계내에 놓일 수 있도록 조정할 경우에는, 단결정은 실제로 무결함으로 된다. 그러나, 그것은 G의 값이 방사상위치(r)에 좌우됨으로 비교적 큰 직경을 가진 단결정이 견인되는 경우에는 특히 실시하는 것이 용이하지 않는다. 일반적으로, 방사열 손실 때문에 온도경사(G)는 단결정의 중앙에서 보다 에지에서 더욱더크다.

결함작용(V/G(r)), 또는 온도경사(G(r))의 방사상 프로파일은 단결정으로부터 절삭된 반도체 웨이퍼에 수개의 결함영역이 존재하도록 이르게 하며, COPs는 중앙에서 발생하는 것이 바람직하다. 응집 공백점의 크기분포는 성장 앞면 부근의 단결정의 냉각속도에서 발생한다. COPs의 크기분포는 소수의 큰 COPs에서 다수의 작고 적게 교란한 COPs까지 높은 냉각속도(2k/분 이상)에 의해, 또는 용융점에서 약 1100℃까지의 온도영역에서 짧은 체재시간을 통하여, 또는 용융물을 질소로 도핑시킴으로 변화된다. 또한, 작은 결함이 증가한 반경으로 형성되는 방사상 크기분포는 COP영역에서 발견되며, COP영역에는 공백점 및 산소침전물의 상호작용 때문에 산소유도 적층결함링(OSF)이 연결된다. 바깥쪽으로 이것은 다른 편으로는 격자간 응집체(KPITs)로 구성한 결정결함을 가진 영역에 의해 접경된 완벽한 무결함영역이다. 단결정의 단부에는, 센티미터(㎝)넓이의 무결함링이 그곳에 생성되도록 격자간 원자가 열상태에 따라 확산한다.

발생하는 결정결함영역에 대하여는 이미 충분히 방사상 V/G 프로파일에 관하여 아이덴존/푸자노프(Eidenzon/Puzanov)씨에 의한 무기물질(33권, 3번, 1997년, 219 ~ 255 페이지)에서 논의 되었으며, 이 조항에서 무결함 물질을 제조하는 가능한 방법이 이미 제시되었으며, 응집작용시 온도영역에서의 냉각속도, 발진성장속도 등의 질소도핑의 효과 및 방법이 본 문맥에 관련된다.

어느 정도까지는, V/G(r)의 방사상 균질화는 예로써 특허문헌(US-1653008)에 제안된 것 같이, 응고 앞면 부근에서 수동적 또는 능동적 차폐를 사용하여 달성되며, 대부분의 출판물은 변형된 열차폐를 통하여 냉각행위의 효과와 관련이 있다. 그러나, 공지의 종래기술에서는 완벽한 실리콘 제조의 충분한 방사상 V/G 동질화, 특히 큰 결정직경에서는 이와 같은 방법으로는 달성될 수가 없다. 예로써, 질소 또는 탄소, 그러나 또 산소 등의 불순물에 의해 결함분포의 크기 및 위치결정에 영향을 주게 됨으로 예로써 산소 등의 불순물의 침전에 영향을 주게 된다. 그러므로, 축방향 및 방사상의 불순물 프로파일을 임의로 생성하고 제어할 수 있는 것은 매우 중요한 것이다.

본 발명의 목적은 가능한 한 다수의 반도체 웨이퍼가 단결정의 소정특성을 얻을 수 있도록 수요자가 요구하는 결함분포를 큰 결정직경을 가진 단결정에도 임의로 설정할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. 다만 COPs를 가지며, 특히 소정의 크기 및 밀도분포를 반도체 웨이퍼 및 고유점 결함의 응집체(완전 실리콘)를 갖지 않는 반도체 웨이퍼는 본 분맥에서는 특별한 관심을 가진다. 그러나, 적층결함(링 웨이퍼)을 가진, 소정의 산소농도 또는 특정한 산소침전과 함께 양쪽 고유점 결함형 또는 다만 한쪽 고유점 결함형을 가진 반도체 웨이퍼는 수요자에 의해 특성이 부여된다.

본 발명은 초크랄스키방법에 따라 회전도가니에 수용하고 있는 용융물에서 성장 앞면에서 성장한 단결정을 견인하여 실리콘 단결정을 생성하는 방법에 관한 것이며, 이때 열은 성장 앞면으로 향한 열유량에 의해 성장 앞면의 중앙에 임의로공급된다.

또, 본 발명은 4*10¹⁷㎝^-3~ 7.2*10¹⁷㎝^-3의 산소함량 및 5%이하의 붕소 또는 인의 방사상 농도변화를 가지며, 응집된 고유점 결함을 가지며 또 질소 및/또는 탄소로 도핑된 실리콘 단결정에 관한 것이다. 산소농도의 방사상 변이(ROV)는 바람직하게는 많아야 5%, 특히 바람직하게는 많아야 2%이다.

또, 본 발명은 다만 고유점 결함 같은 응집된 공백점결함을 가진 실리콘 반도체 웨이퍼에 관한 것이며, 이 결함은 10%이하의 평균직경의 변이를 가지며 반도체 웨이퍼의 원형표면에 존재하며, 그 원형표면의 직경은 반도체 웨이퍼 직경의 최소 90%이다.

끝으로, 본 발명은 어느 다른 결함분포를 가진 반도체 웨이퍼에 관한 것이다.

실시되는 견인검사를 분석할 경우, 비율 V/G(r)의 불충분한 방사상 균질성을 용용물로부터 성장 앞면의 중심까지 부적절한 열공급과 관련 되었다. 과거에는, 완전 실리콘의 생산을 위해 용융물로부터의 열공급의 중요성은 이해되지 않았으나, 본 발명에 의하여, 단위시간당 더 많은 열이 중심을 둘러싸고 있는 성장 앞면의 에지영역보다 성장 앞면의 중앙에 도달할 수 있도록 열을 성장 앞면에 공급하는 것이 추천되었다. 이것은 성장 앞면의 중앙에 작용하는 열원에 의해 및/또는 용융물의 중심에서 상부방향 용융물의 흐름에 의해 달성된다.

성장 앞면으로 향한 축방향의 열유량의 중요성이외에, 성장단결정 밑에 5㎝까지의 영역에서 성장 앞면에 평행으로 용융물의 동온도분표를 특히 방사상 균질화에 대해 유리하다는 것을 알게 되었다. 용융물의 축방향 온도경사(Gs(r))에 관하여 표현하면, 용융물의 온도경사의 방사상 변이는 15%이하인 온도분포를 성장 앞면 밑에 5㎝까지의 크기를 가진 영역에서 생성되며 그리고 단결정 직경의 최소 90%이다. Gs(r)의 방사상 변이는 10%이하가 바람직하며, 3%이하가 특히 바람직하다. 그러므로, 본 발명은 목표된 결함제어 또는 완전 실리콘의 생산에 적합한 조건을 제공한다.

특히 완전 실리콘의 생산에 관한 시험에서, 본 발명의 방법이 특히 견인속도의 변동에 대하여는 관대한 것으로 나타났다. 예를 들면, 견인속도가 ±0.02㎜/분, 특히 바람직하게는 ±0.025㎜/분이상 변동할지라도, 최소 200㎜의 직경을 가지며 응집점결함을 갖지 않는 실리콘 단결정을 견인하는 것이 가능하다. 이때 변동범위는 최소 30㎜의 단결정에 적용된다. 이와 같은 사실은 견인속도를 제어하기 위해 추가된 에러프론(error-prone) 조정장치를 공급할 필요 없이 수율을 크게 증가시킨다.

본 발명의 한 실시예에 있어서, 용융물의 중심으로 향한 열유량은 도가니와 성장단결정의 동회전에 의해 상방향 용융물의 흐름 형태에서 생성되며, 이때 도가니는 단결정의 회전속도의 최소 10%로 회전하게 된다. 그러나, 단결정의 산소함량은 그때문에 기술적으로 부적당한 농도로 증가됨으로, 자장을 이용하여 결정격자내에 산소의 혼입을 방해하는 것이 바람직하다. 예로써, 이에 적합한 것은 도가니벽에 평행으로 상방향 또는 하방향 흐름을 생성하는 이동자장(TMFs), 또는 도가니 에지 부근에서 용융물 운동을 축소시키는 정CUSP자장이다. 앞에 설명한 자장을 통하여, 산소함량은 6.0*10¹⁷㎝^-3이하로 감소되고, 성장조건은 동시에 안정화 된다. 50회전 코일에 의한 3000A의 전류를 사용하여 필요한 자장을 생성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 성장 앞면의 중앙으로 향한 열유량은 도가니 저면의 에지에서의 온도에 비하여 도가니 저면의 중앙에서의 온도를 유유히 증가시키는 열원에 의해 생성된다. 도가니의 온도는 도가니 저면의 중앙에서, 즉 단결정의 성장 앞면의 중앙의 영역에서, 도가니 저면의 에지에서의 온도보다 최소 2k, 바람직하게는 최소 5k, 특히 바람직하게는 최소 10k 높다. 그러므로, 본 발명의 한 실시예는 도가니 저면의 중앙에, 또는 도가니 저면의 중앙 저부에 도가니축에 끼워맞춤된 가열저항의 사용을 제공한다. 가열저항 대신에, 중파에서 고주파(5㎐ ~ 500㎐)에 동작하는 유도코일을 사용하는 것도 가능하다. 코일에 의한 전자기력은 성장 앞면의 중앙으로 향한 상방향 흐름을 추진시키며, 용융물은 도가니 저면의 중앙으로부터 가열된다. 지리적 배치에 따라, 1㎾ ~ 60㎾ 범위의 가열출력이 필요하게 된다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 최소 200㎜의 직경을 가진 단결정을 제조하는 견인시스템에 관례적으로 존재하는 저면 가열기는 도가니 저면의 중앙에서 용융물을 가열하기 위하여 사용되며, 이때 열절연이 사용되어 저면 가열기가 도가니 저면의 에지보다 더욱 강력하게 도가니 저면의 중앙을 가열하는 것을 보장하게된다. 이 때문에, 열적으로 절연재료로 채워진 중앙 갭이 기판의 외측영역 및/또는 외측도가니에 제공됨으로, 수정도가니가 외측영역에서 더 강력히 열적으로 절연된다. 기판은 도가니 및 도가니를 둘러싸고 있는 흑연 외측도가니를 가지고 있다.

그러므로, 가열이 저면 가열기로 실시될 경우, 열은 기판의 환상열적절연 또는 외측도가니의 환상열적절연 때문에 다만 수정도가니 저면의 중앙에서 주로 도가니에 공급된다. 예를 들면, 흑연판 또는 흑연펠트(felt)가 기판 및/또는 외측도가니에 있는 갭을 채우는 절연재로서 적합하다. 필요한 저면 가열기 출력은 관례적 출력보다 높은 20㎾ ~ 80㎾의 범위에 있는 것이 바람직하며, 또 도가니축을 통하여 하방의 열손실을 최소화하기 위해 열절연은 도가니축에 통합된다.

성장 앞면의 중앙에 열공급을 하기 위한 본 발명의 또다른 실시예는 용융물에서 성장하는 결정의 중앙하부에 열원을 끼워맞춤하는데 있다. 예로써, 이것은 수정에 매입된 전기적으로 동작하는 흑연 가열소자를 사용하여 또는 기타처리에 적합한 재료를 사용하여 용융물에 보호되는 가열소자에 의해 이루어진다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 성장 앞면의 중앙으로 향한 열유량은 용융물이 노출되고 용융물에 전자기장의 효과를 지키기 위해 도가니의 벽영역의 최소 10%를 부분적으로 차폐하는 전자기장에 의해 생성된다.

그와 같은 열유량은 생성하는 특히 바람직한 방법은 이동자장을 사용하는데 있다. 자장에 의한 힘은 차폐재료 및 자장을 생성하는 코일을 통하여 흐르는 전류의 진폭 및 주파수에 좌우된다. 예로써, 자기코일과 도가니 사이에 배치되어, 도가니 벽 및 그 벽뒤의 용융물의 일부를 자기장의 작용에서 벗어나게 하는 센티미터(㎝)범위의 두께를 가진 동판 등의 금속재료가 자기차폐물로서 사용된다. 2개의 서로 대향된 판으로 구성되고 각각 90°의 꼭지점각을 가진 차폐가 특히 효과적인 것으로 입증되었다.

10㎐ ~ 약1000㎐의 주파수를 사용하는 것이 바람직하며, 직4각형의 동판의 형태로 부분적으로 차폐된 이동자기장을 사용할 경우 10㎐ ~ 100㎐의 주파수가 특히 적합하다.

50회전 코일을 가진 500A의 전류를 그와 같은 이동자장을 생성하기 위해 사용하는 것이 바람직하다.

성장 앞면에 추가열의 공급이 도가니회전의 속도에 의해 영향을 받음으로 최소 3rpm의 도가니 고속회전은 자기장의 효과를 감소시킨다. 여러 다른 용융물 흐름의 패턴은 용융물 양에 좌우되어 형성됨으로 도가니에 각각 존재하는 용융물의 양을 고려해야 한다. 각각 존재하는 용융물의 양에 좌우되는 필요한 조건, 즉 예로써 도가니회전, 자기장의 비율, 차폐 및 견인처리 파라미터는 각각 실험 및 대략적 모의계산에 의해 결정된다.

본 발명의 상기 실시예는 이미 공지되고 축방향 온도경사(G(r))를 균질화 하는데 적합한 방법과 결합된다.

바림직한 결합은, 성장단결정, 그 단결정을 둘러싸고 있는 분위기 및 용융물에 의해 형성된 상계면(phase boundary)에 열을 추가로 공급하는 결합이다. 예를 들면, 그것은 특허문헌(US 6,153,008)에 기재된 열차폐를 사용하여 이루어지며, 그 특허출원서에 기재된 열차폐의 하부에지에 가열소자를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 단결정에 작용하는 냉각기는 특허문헌(US 5,567,399)에 기재된 것 같이 가열소자 위에 끼워맞춤되며, 그것은 견인속도를 증가시키며 또 G(r)의 방사상 균질화의 조절을 가능하게 한다. 또, 그와 관련된 가속냉각은 잔류 COPs를 크게 작게한다. 그러므로, COPs의 크기는 임계치 이하로 되며, 그 임계치 이하에서는 그 결함은 더이상 부품기능에 어떠한 효과를 가져오지 않는다.

도 1은 본 발명에 의한 방법의 원리를 나타내는 개략도이다.

도 2는 단결정의 반경에 따른 비율 V/G(r)의 프로파일을 나타낸 도이다.

도 3은 통상적 초크랄스키방법(단결정과 도가니의 역회전에 의한)에서 발생하는 전형적 용융물의 흐름을 나타낸 도이다.

도 4는 용융물에서 축방향 온도경사(Gs(r))로부터 생기는 전형적인 프로파일을 나타낸 도이다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 방법을 실시할 때 부닥치는 용융물 흐름패턴 및 축방향 온도경사(Gs(r))의 프로파일을 각각 나타낸 도이다.

도 7 ~ 도 13은 본 발명의 바람직한 실시예의 여러 다른 배치를 나타낸 도이다.

도 14는 가열 및 냉각소자가 제공된 도 11에 의한 배치를 나타낸 도이다.

도 15 ~ 도 17은 본 발명의 예에 관한 것이며 여러 결정영역에서의 결함형의분포를 나타낸 도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 단결정, 2 : 성장 앞면,

3 : 열유량, 7 : 표시된 동온도분포,

4 : 가열기, 5 : 도가니 외부,

6 : 열절연, 8 : 가열기,

9 : 가열기소자, 10 : 가열소자,

11 : 흐름패턴, 13 : 마그넷 코일,

14 : 차폐, 19 : 열원,

17 : 냉각장치.

본 발명을 도면에 의해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 방법의 원리를 나타낸 개략도이다.

단결정(1)은 성장 앞면(2)에서 성장하며, 그 성장 앞면의 중앙에 열유량 (3)이 용융물을 통하여 공급된다. 도시된 추가 축방향의 열공급을 통하여, 완전 실리콘의 제조에 충분한 성장 앞면에서 방사상 온도경사(G(r))의 동질화를 실행하는 것이 가능하며, 또는 최소 200㎜의 큰 직경을 가진 단결정에 대해 결함제어에 필요한 온도경사(G(r))를 설정하는 것이 가능하다. G(r)의 균질화의 품질은 용융물의 온도분포에 의해 나타낸다. 성장 앞면에 평행되게 표시된 동온도분포(7)를 얻기 위하여 용융물에 설정된 축방향 온도경사(Gs(r))가 용융물에서 가능한 최소의 방사상 변화를 가지는 것이 특히 바람직하다.

본 발명에 의한 방법의 효과는 300㎜의 직경을 가진 단결정에 대해 단결정의 반경에 좌우하는 도 2에 나타난 비율(V/G(r))의 프로파일을 통하여 설명된다.

본 발명에 의한 단결정의 동회전에 의해 얻어진 성장 앞면의 중앙방향으로의용융물의 흐름은, 본 발명에 한하지 않는 다른 구성(a) 및 (b)에 의한 열보호 차폐에 의해 시도된 동질화가 완전 실리콘의 보호를 위해 불충분할 때, V/G(r)의 매우 충분한 방사상 동질화를 하게 된다. 다음의 도면에서 모델계산의 결과의 형태에서 본 발명에 의한 중앙 열유량의 효과(도 5 및 도 6)와 관례적인 용융물 대류(도 3 및 도 4)를 서로 비교한다.

도 3은 도가니 저면에서 하방으로 향한 축방향 흐름을 특징으로 하는 관례적 초크랄스키방법(단결정과 도가니의 반대회전을 가진)에서 발생하는 전형적 용융물 흐름을 나타낸다. 이 경우, 도 4에 나타난 온도조건을 성장 앞면 밑에 수 센티미터(㎝)에서 얻을 수 이다. Gs(r)은 반경에 좌우되어 강한 변화를 나타내며, 결정직경내에서 Gs(r)의 방사상 변화는 약 17%이다.

예로써, 도가니의 벽영역의 최소 10%를 차폐하는 2개의 차폐에 의해 발생된 비대칭 이동자장에 용융물이 노출되는 실시예에 의해, 본 발명에 의한 방법을 실시할 경우, 상태는 크게 다르다. 도 5에 나타난 용융물 흐름 패턴은 성장 앞면 방향으로 향한 축방향의 용융물 흐름을 나타낸다.

용융물 흐름에 의한 열운반은 도 4에 비하여 성장단결정(도 6)하부의 용융물에 크게 다른 온도분포를 생성한다. 단결정에서 고유점 결함, 불순물 및 도핑제의 축방향 균질화를 제공하는 매우 큰 균질의 온도경사(Gs(r))가 용융물에서 볼 수가 있다. Gs(r)가 방사상 변화는 실리콘 용융물에서 15%이하이며, 도 6을 기저로 한 상태에서는 평균 7%가 확정된다.

다음 도(도 7 ~ 도 13)는 본 발명의 바람직한 실시예의 여러 배치를 나타낸다. 가열소자는 도 7 ~ 도 10에서 중심역할을 한다; 그 소자는 전기적 가열저항, 유도가열기 또는 방사가열기로 구성되며, 성장단결정 하부에서 각각 다른 위치에 배치된다. 각 가열소자는 단결정의 성장 앞면의 중앙방향으로 열유량을 생성하는 열원으로 작용한다. 가열소자의 효과를 강화하기 위하여, 예로써 흑연판 또는 흑연펠트 등의 열절연소자(6)가, 도가니 저면의 중앙이 아니고, 석영도가니의 하부에 있는 링에 끼워맞추어지며, 그 절연소자는 용융물에서 축이탈한 열의 공급을 방해한다. 성장 앞면의 중앙으로 향한 용융물 흐름의 가열효과를 집중시키기 위해, 예로써 흑연 또는 기타처리 적합한 물질로 된 매우 높은 열전도율을 가진 소자가 도가니 저면의 중앙에 결합된다. 열소자에 의해 공급된 에너지는 매번 기하학적 및 처리유효한 상태에 적용되며 예로써 결정이 성장함에 따라 감소되는 도가니에 있는 용융물의 잔존량에 따라 재조정되어야 한다.

도 7은 통상적인 주가열기(4)외에 흑연 외측도가니(5)하부에 도가니 저면 가열기로서 배치되어 열절연(6)에 의해 단결정의 성장 앞면(2)의 중앙에서 상부로 향한 열유량을 생성하는 추가가열소자(8)를 가진 배치를 나타낸다.

열절연(6)은 외측도가니에 및/또는 외측도가니를 지니고 있는 기판에 통합된다. 유효적 열유량을 생성하기 위하여, 추가도가니 저면 가열기(8)의 가열출력은 주가열기의 가열출력의 2%이상인 것이 바람직하다. 예로써, 도가니 저면 가열기는 흑연으로 된 전기적 가열저항으로 구성되며, 필요에 따라 변형될 수 있도록 형성된다. 필요한 가열출력은 용융물의 각각의 양에 적용되어야 하며(이미 응고된 결정의 길이에 따라서), 그것은 5㎾이상의 범위에 있다.

도 8은 도가니 중심에서 향상된 열전송으로 이르게 하는 그외의 구성특징으로 나타낸다. 그러므로, 중심의 열유량은 예로써 외측도가니의 중심두께(12)에 의해 석영도가니 중심에서 보강된 재료받침대에 의해 강화된다. 절연소자(16)는 도가니축을 통하여 열소산을 방지하기 위해 삽입된다.

도 9에 따른 배치에 있어서, 열유량을 생성하는 추가가열소자(9)는 외측도가니(5)의 저면에 통합되며, 본 실시예에서 유도에 의해 동작하는 가열소자, 또는 저항가열소자 또는 양자의 혼합물을 사용하는 것이 가능하다.

도 10에 의한 배치에 있어서, 성장 앞면의 중심에서 본 발명에 의해 필요한 열유량은 성장단결정의 성장 앞면 하부에서 용융물에 배치된 가열소자(10)에 의해 생성된다. 그러므로, 예로써 확대스케일로 나타낸 가열영역의 꼬불꼬불한 구조를 가진 가열기 같은 석영피복된 흑연 가열기를 사용하는 것이 가능하다.

도 11에 의한 배치에 있어서, 성장 앞면의 중심으로 향한 열유량(3)은 단결정과 도가니의 동회전에 의해 생성된다. 이 때문에, 도가니회전의 속도는 결정회전속도의 최소 10%의 치로 설정되고, 바람직한 흐름패턴(11)이 용융물에 생긴다. 견인공정시, 도가니 또는 결정회전의 추가변화가 변화하는 열예산을 보상하기 위하여 필요하다. 도가니와 단결정의 동회전에 의해 용융물의 높은 산소함량은 주로 도가니의 에지영역의 용융물에 작용하는 자기장에 의해 감소된다. 정자기장 및 CUSP장기장이 특히 유리하며, 본 발명의 처리조건을 손상치 않고 용융물의 산소함량을 6.0*10¹⁷㎝^-3이하로 할 수가 있다.

도 12에 의한 배치에 있어서, 성장 앞면의 중심으로 향하는 열유량(3)은 도가니와 단결정 사이에 있는 정전기장에 의해 생성된다. 그 때문에, 100V이상의 양 전압이 도가니에 공급되며, 바람직한 흐름패턴(11)이 용융물에 생긴다.

본 발명에 의한 그외의 바람직한 실시예는, 자장이 용융물에 가하는 힘 때문에 성장 앞면에 수직으로 향한 열유량을 생성하는 전자기장의 사용에 관계 되며, 이때 용융물에의 힘은 도가니의 벽영역의 최소 10%를 차폐함으로 제한된다. 자기장을 생성하는 코일은 결정견인시스템의 외부 또는 내부에 배치되며, 이와 같은 형의 실시예는 부분적으로 차폐된 이동자장을 함유한다.

도 13은 성장 앞면(2)에서 성장하는 단결정(1), 이동자장의 효력에 의해 생성되어 성장 앞면의 중심으로 향한 열유량(3) 및 도가니 주위에 배치된 환상가열소자 (4)를 구비한 적합한 배치를 나타내고, 바람직한 흐름패턴(11)이 용융물에 생기며, 이동자장은 가열소자(4) 주위의 링에 배치된 자석(13)에 의해 생성된다. 50회전의 코일 및 500㎜이상의 코일직경에 의해, 100A ~ 500A이상의 전류가 특히 자장을 생성하는데 적합한 것을 알 수가 있다. 이동자장의 부분적 차폐를 위하여, 얼마의 다른 상태가 수직방향 이외에 차폐의 방향으로 형성되도록, 자장의 회전대칭이 깨여진 2개의 서로 대향된 차폐(14)가 자기코일 내부에 방사상으로 끼워맞추어져 있으며, 차폐는 동으로 형성되는 것이 바람직하고 각각은 90°의 꼭지점각을 가지며, 도가니 벽영역의 최소 10%를 차폐한다.

본 발명의 특히 바람직한 특허 청구된 실시예로서, 도 14에서는, 추가열을 단결정의 상계면에, 상계면을 둘러싼 대기에 및 용융물에 각각 공급하는 추가열원(19)과 도 11의 실시예의 조합을 나타낸다. 그 열원(19)은 상계면 부근에 단결정을 둘러싸고 있는 링으로 구성된 가열저항기를 함유하는 것이 바람직하다. 단결정의 상계면에서 온도기울기(G(r))가 동질화되도록 5㎾이상의 출력이 열원(19)에 송출되는 것이 바람직하다. 열원은 용융물의 열방사로부터 단결정의 충분한 차폐를 확보하며, 그러므로 단결정의 온도분포에 영향을 끼치는 통례적 열차폐에 절연재를 통하여 접속된다. 그 때문에, 요구에 따라 기하학적으로 형성한 예로써 흑연의 복수층, 흑연펠트, 몰리브덴 또는 그들의 혼합물로 이루어진 열차폐가 사용된다. 냉각장치(17)를 통하여 필요한 온도분포를 조정하는 그외의 방법이 가능하다. 그외에, 냉각장치를 통하여 기울기(G)가 전체적으로 상승됨으로, 예로써 완전 결정 300㎜에 대해 0.36㎜/분이상의 높은 견인속도가 가능하게 된다. 정자기장 또는 동자기장이 도가니 주위에 배치된 자기코일(13)에 의해 용융물에 생성된다.

그러므로 열 및 산소를 운반하는 필요한 용융물의 흐름이 정확히 조정된다.

물론, 그와 같은 조합을 명백하게 언명하지 않았을지라도, 본 발명은 설명한 실시예 형태 및 특징의 기타조합을 포괄한다.

예로써, 또다른 실시예는 도 14에 나타낸 것을 기저로 하며, 그러나 환상 가열기(19) 대신에 도 8의 부분적 열절연물(6) 또는 도 9의 도가니 저면 부근의 가열소자(9) 등의 특징을 구비한다. 본 실시예는 300㎜이상의 직경을 가진 단결정을 최소 0.6㎜/분의 비교적 빠른 견인속도로 견인하는 것이 가능하며, 이때 방사상 온도 기울기는 임계치(C_crit)에서 10%이상을 벗어나지 않는다. 그러므로, 증가된 출력을 가진 단결정을 생산할 수 있으며, 단결정의 응집된 고유반점 결함은 그의 작은 크기 및 혼합물 때문에 반도체 부품의 제조공정에서 생산성 손실을 가져오지 않으며 또는 크게 축소된 생산성 손실을 가져온다.

본 발명의 특별한 사용을 도 14에 의한 장치를 사용하여 실리콘 반도체 웨이퍼의 생산에 관계된 3개 예의 참조하여 다음에 소개한다.

비응집 고유반점 결함영역은 충전 캐리어 수명측정(μPCD)에 의하여 결정된다. 그 때문에, 예로써, 단결정의 축방향 단면이 원활하게 에칭되고 세정되며, 또 800℃에서 4시간 및 1000℃에서 16시간 열처리되며, 수명측정은 영상처리후에 시행된다. 그러므로, 공백점영역은 형성된 산소침전물에 의해 변화생존기간이 있으므로 검출이 가능하다.

도 15는 축방향 결정 단면에 대해 μPCD측정으로 결정된 분포를 나타내며, 단결정은 증가한 견인속도로 견인되었다.

환원산소침전물 때문에 구조물 없이 나타난 방사상영역은 격자간 실리콘 원자가 우위를 차지하는 영역을 특징으로 하며, 한편 공백점결함은 그외의 영역에서 우세하다.

견인속도가 증가함에 따라, 비응집 격자간 원자(31)를 통하여, 응집 격자간 원자(LPITs)에서 비응집 공백점(32)까지의 변천을 관찰할 수가 있다. 그러므로, 단면위치(A)에서 단결정으로부터 취한 실리콘 웨이퍼는 웨이퍼 에지에서도 도 15에서와 같이 공백점(32)의 방사상영역을 가진다. 5*10¹⁷1/㎤이상의 산소함량에 대하여는, 적용되는 영역순서는 마찬가지로 산소유도 적층결함의 도움으로 정확히 결정된다. 본 발명의 방법에 의해 열조건은 모든 필요한 소정의 방사상 결함분포가 가능하도록 설정된다.

응집된 고유반점 결함(COPs 또는 LPITs)의 분포는 광학 현미경을 사용하여 연삭되고 평탄하게 에칭된 시험 웨이퍼로 Secco에칭(30℃에서 21분)에 의한 통상방법으로 분석된다. 또, 90㎚이상의 직경을 가진 큰 COPs를 검출할 수 있도록, 통상적 광산란 방법이 연마 웨이퍼(SPI)에 사용된다.

작은 COPs를 검출하기 위해 이 COPs는 표준에칭방법에 의해 광산란 측정전에 측정가능범위로 확대되어, SC1처리(수소과산화물 및 암모니아수에서 3시간) 또는 게이트산화물 통합시험(GOI test)이 실시되었다. 응집된 고유반점 결함의 상세한 크기조사는 투과전자 현미경적 조사(TEM)에 의해 실시되었다. 측정방법은 이미 여러번 기재하였고 또 예로써 H.Bender, J. Vanhellemont, R. Schmolke씨에 의한 "성장초크랄스키 실리콘에서의 8면체 공극결함의 고해상도 구조영상"(일본, 응용물리 간행물, 36(1997), L1217 ~ L1220, Part 2, No. 9A/B)의 문헌에 상상히 기재되었다. 다음의 실시예는 주로 300㎜의 직경을 가진 (100)-배향 단결정에 관한 것이다. 그러나, 결과는 어려움 없이 예로써 (110) 또는 (113) 같은 기타 오리엔테이션 및 큰 직경에 응용될 수가 있다.

실시예 1.

다음의 특성을 가진 반도체 웨이퍼를 분리하여 실리콘 단결정이 생성되었다;

응집 고유점 결함에 관련하여, 직경 300㎜을 가진 단결정은 다만 응집 공백점 결함(COPs)을 가진다. 여기서 그 결함은 50㎚이하의 평균직경을 가지며, 두께가 1㎚이하인 산화물층으로 덮혀 있으며, 산화물층의 두께는 통상적으로 2㎚이상이었다.

도 16은 레이저 산란방법에 의해 50㎚(작은 COPs)이하의 직경을 가진 작은 공백점 응집체를 시험한 연마, SC1처리된 실리콘 웨이퍼 300㎚를 나타낸다. 또 결함분포는 축방향 결정단면에 측정을 통하여 그리고 GOI조사를 통하여 확정되었다.

그와 같은 반도체 웨이퍼의 특별한 장점으로는, 결함(작은 COPs)은 소형의 응집체 및 작은 두께의 산화물층 임으로, 최소한 구성성분을 통합하는 영역에서 열처리에 의해 소멸되기 때문에 그 결함은 전자부품의 제조시 문제를 일으키지 않는 것이다.

반도체 웨이퍼는 모든 경우 부품제조 개시시 최소 1000℃의 필요온도에 노출됨으로, 열처리는 반드시 분리시켜 실시할 필요는 없다.

사용된 처리 파라미터는 일반적으로 COPs의 크기분포를 부여하는 다음식에서 얻어진다.

COPs의 크기분포는 용량(V_COPS)에 의해 주어진다.

q는 1100℃ ~ 약 1000℃의 온도영역에서 응고 앞면의 결정의 냉각속도이다.앞에서 설명한 것과 같이, 결함작용(V/G(r))은 발생하는 결함에 대하여는 결정화 처리를 특징으로 하며, 이 경우, 임계치는 C_crit= 1.3*10^-3㎠min^-1K^-1이다.

그러므로, 전형적인 비례인자가 결정화 처리에서 결정된 후에, COPs의 크기분포는 V/G 및 냉각속도에 의해 조절된다.

열거한 예에 있어서, 1100℃ ~ 950℃의 온도영역에서의 냉각속도는 관계모델 모의계산에서 약 0.8℃/min으로 결정되었다. 그 때문에, 50㎝의 원통형 결정위치에서는 1:2의 도가니회전 대 결정회전의 비율 및 주가열기(4), 저면 가열기(8) 및 링가열기(19)의 열공급이 약 1:0.3:0.2의 비율로 사용되었으며, 비율 V/G은 C_crit보다 10% 많았다.

실시예 2.

실리콘 단결정은 다음 특성을 가진 반도체 웨이퍼에서 분리되어 제조되었다:

반도체 웨이퍼는 응집 고유반점 결함이 없으며 또 비응집 공백점이 결함형으로서 우세한 2개이상의 상호분리된 축방향 대칭영역을 가진다. 그러므로, 반도체 웨이퍼는 도 15에서 단면 A에 상응하는 실리콘 웨이퍼의 특성을 가진다.

그와 같은 반도체 웨이퍼는 제조하는 특별한 장점은 단결정 제조시 제어기술에 비용이 적게 필요함으로, 공정관리가 단순화 된다는 것이다. 그것은 V/G의 허용된 변화에 관하여 비교적 넓은 프로세스 윈도우(process window)가 있기 때문이다. 또, 그와 같은 반도체 웨이퍼의 경우, 공백점영역에서 발생하는 산소침전은부품제조에 요구에 따라 정확히 조절된다.

본 실시예에 있어서, 원통형 결정길이를 따라서 약 30㎝인 단면위치에서 1:2.4의 도가니회전 대 결정회전의 비율 및 주가열기(4), 저면 가열기(8) 및 링가열기(19)의 열공급 비율이 1:0.3:0.24로 사용되었으며, 비율 V/G은 C_crit에 가까웠다.

실시예 3.

본 실시예는 실시예 2의 반도체 웨이퍼의 결함분포와 유사한 결함분포를 가진 반도체 웨이퍼에 관한 것이며, 차이점으로는 비응집 격자간 실리콘 원자가 2개이상 서로 분리된 축방향 대칭영역에서 결함형으로 우세한 것이다.

단결정의 제조시, 공정관리는 그와 같은 반도체 웨이퍼의 경우 상기와 같은 이유로 단순화 된다.

그와 같은 분포가 도 17에 나타나 있다. 응고 앞면에서 열분포의 신중한 제어는 격자간 원자로 우세한 영역(31)이 중앙에서 생성되게 또는 방사방향 서열에서 공백점이 풍부한 환상영역(32)과 교체되는 것을 가능하게 한다.

상기한 분포는 응고 앞면의 중앙에서 강렬한 열공급을 통하여 달성되었으며, 그 때문에, 필요한 열유량은 처리압력 및 아르곤 흐름과 함께, 가열출력, 결정치환 및 도가니와 결정회전에 의해 각 결정위치에 생성되었다.

본 실시예에 있어서, 원통형 결정길이를 따라서 약 45㎝인 단면위치에서,1:2.1의 도가니회전 대 결정비율이, 1:0.4:0.24의 주가열기(4), 저면 가열기(8) 및 링가열기(19)에서의 열공급과 함께 사용되었으며, 이 경우 비율 V/G이 C_crit에 가까웠다.

제안된 발명의 도움으로, 격자간 원자(LPITs)의 응집체의 크기가 작아서 A수용돌이로 되는 2차 전위가 형성되지 않을지라도, 격자간 원자의 응집체가 격자간 원자의 우세영역에서 결함형으로 생기는 반도체 웨이퍼를 얻는 것이 더욱 가능하다.

본 실시예는 응집 격자간 원자(LPITs)의 크기가 작음으로 2차 전위가 없을지라도 결함형으로서 응집 격자간 원자를 가진 실리콘 반도체 웨이퍼를 포함한다.

또 다른 실시예는 결함형으로서 응집 공백점 결함(COPs)의 최소 1개영역을 가진 실리콘 반도체 웨이퍼를 함유하여, 그와 같은 결함은 50㎚이하의 평균직경을 가지며, 두께가 1㎚이하의 산화물층으로 덮히고, 크기가 작아서 2차 전위가 없을지라도 결함형으로서 응집 격자간 원자(LPITs)를 가진 최소 1개영역을 함유한다.

본 발명은 단결정에서 큰 결정직경을 가진 것도 수용자가 요구하는 결함분포의 설정을 가능하게 하는 방법을 제공함으로서, 많은 반도체 웨이퍼를 단결정에서 얻을 수가 있는 것이다.

Claims (32)

1. 초크랄스키방법에 의해 회전도가니에 유지된 용융물로부터 성장 앞면에 성장하는 단결정을 견인하여 실리콘 단결정을 제조하는 방법에 있어서, 열은 성장 앞면으로 향한 열유량에 의해 성장 앞면에 일정하게 공급되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 성장 앞면의 곡률이 감소 또는 증가되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, r이 0에서 성장단결정의 반경까지 연장될 때, 성장 앞면에서 축방향 온도기울기(G(r))가 조절되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 용융물에서 온도기울기(Gs(r))의 반경방향 변화가 15%이하인 온도분포는 성장 앞면 밑에 5㎝까지의 범위 및 단결정 직경의 최소 90%의 범위를 가진 영역에서 생성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 열유량은 도가니의 저면 에지에서의 온도에 비하여 도가니의 저면 중앙에서의 온도를 일정하게 증가시키는 열원에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 저면 가열기는 도가니 밑에 배치되며, 절연재가 사용되어 저면 가열기가 도가니의 저면 에지보다 더욱 강하게 도가니의 저면 중앙을 가열하는 것을 보정함을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
7. 제5항에 있어서, 열원은 도가니의 저면 중앙에 배치되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
8. 제5항에 있어서, 도가니의 저면 중앙에서의 도가니의 온도는 도가니의 저면 에지에서의 온도에 비하여 최소 2k만큼 증가된 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
9. 제1항에 있어서, 열원은 용융물의 성장 앞면 밑에 배치된 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
10. 제1항에 있어서, 열유량은 단결정 및 단결정 회전속도의 최소 10%로 회전하는 도가니의 동회전에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
11. 제10항에 있어서, 용융물은 CUSP자기장에 노출되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
12. 제10항에 있어서, 용융물은 이동자기장에 노출되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
13. 제1항에 있어서, 용융물에의 전자기장의 영향을 저지하기 위해 최소 10%의 도가니 벽영역이 차폐될 때, 열유량은 용융물이 노출된 전자기장에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
14. 제13항에 있어서, 열유량은 이동자기장에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
15. 제14항에 있어서, 전자기장의 회전균형은 그 전자기장의 부분차폐에 의해 깨지는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
16. 제1항에 있어서, 열유량은 100V이상의 양전압을 도가니에 인가함으로 생성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
17. 제1항에 있어서, 추가열은 단결정의 상계면, 그 상계면을 둘러싸고 있는 대기 및 용융물에 공급되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
18. 제1항에 있어서, 성장단결정은 냉각장치에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
19. 제1항에 있어서, 최소 200㎜의 직경을 가진 실리콘 단결정을 견인시 견인속도의 변동은 응집 공백점 결함에 의한 결함이나 응집 격자간 원자에 의한 결함이 생성되지 않는 견인속도를 가지며, 단결정이 최소 30㎜의 길이를 통하여 견인될 때 최소 ±0.02㎜이 되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조방법.
20. 4*10¹⁷㎝^-3~ 7.2*10¹⁷㎝^-3의 산소함량 및 5%이하의 보론 또는 인의 방사상 농도변화를 가지며, 응집 고유반점 결함을 구비하지 않는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정.
21. 제20항에 있어서, 질소 및/또는 탄소로 도핑되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정.
22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 많아야 5%의 방사상 산소농도변화(ROV)를 가진 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정.
23. 제20항의 단결정에서 분리되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.
24. 결함이 10%이하의 평균직경의 변화를 가지며 반도체 웨이퍼의 원형표면에 존재할 때, 또 원형표면의 직경이 반도체 웨이퍼 직경의 최소 90%일 때, 다만 고유반점 결함형으로서 응집 공백점 결함(COPs)을 가진 것을 특징으로 하는 실리콘 반도체 웨이퍼.
25. 결함이 두께가 1㎚이하의 산화물층으로 덮어질 때, 결함형으로서 응집 공백점(COPs)을 가진 것을 특징으로 하는 실리콘 반도체 웨이퍼.
26. 제25항에 있어서, 결함은 50㎚이하의 평균직경을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.
27. 응집 고유반점 결함이 없으며, 또 비응집 공백점이 결함형으로서 우세한 2개이상의 서로 분리된 축방향 대칭영역을 구비한 것을 특징으로 하는 실리콘 반도체웨이퍼.
28. 응집 고유반점 결함이 없으며, 또 비응집 격자간 실리콘 원자가 결함형으로서 우세한 2개이상의 서로 분리되 축방향 대칭영역을 구비한 것을 특징으로 하는 실리콘 반도체 웨이퍼.
29. 응집 격자간 원자(LPITs)가 작음으로 2차 전위가 존재 않을지라도, 결함형으로서 응집 격자간 원자를 가진 것을 특징으로 하는 실리콘 반도체 웨이퍼.
30. 결함이 1㎚이하의 두께를 가진 산화물층으로 덮힐 때 결함형으로서 최소 응집 공백점 결함(COPs)을 가진 최소 1개영역을 가지며, 또 응집 격자간 원자(LPITs)가 작음으로 2차 전위가 존재 않을지라도 결함형으로서 응집 격자간 원자를 가진 최소 1개의 영역을 구비한 것을 특징으로 하는 실리콘 반도체 웨이퍼.
31. 제30항에 있어서, 응집 공백점 결함은 50㎚이하의 평균직경을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.
32. 용융물을 함유한 도가니, 도가니를 둘러싸고 있는 가열장치, 도가니를 둘러싸고 정 또는 동자기장을 생성하는 자기장치, 용융물 위에 배치되어 단결정의 상계면, 가스상 및 용융물에 열을 공급하는 열원, 단결정을 둘러싸고 있는 냉각장치, 단결정을 둘러싸고 있는 열차폐 및 단결정과 도가니의 동회전을 일으키는 제어장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 초크랄스키방법에 의한 단결정의 제조장치.