KR20210020153A

KR20210020153A - 반도체 재료의 단결정 형성 방법, 이 방법을 수행하는 장치 및 실리콘 반도체 웨이퍼

Info

Publication number: KR20210020153A
Application number: KR1020217001793A
Authority: KR
Inventors: 루드빅 알트만쇼퍼; 괴츠 마이슈터에른슈트; 군다르스 라트니크스; 지몬 치첼슈베르거
Original assignee: 실트로닉 아게
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2021-02-23
Also published as: JP2021529149A; EP3810834A1; TW202001008A; CN112334605A; US11788201B2; KR102522807B1; WO2020001940A1; TWI707991B; CN112334605B; US20210222319A1; JP7225270B2; DE102018210317A1

Abstract

FZ 방법에 따라 반도체 재료의 단결정을 제조하는 방법, 이 방법을 수행하는 장치 및 실리콘 반도체 웨이퍼를 제공한다. 상기 방법은 공급 로드와 성장하는 단결정 사이에 용융 영역을 생성하는 단계, 제1 유도 코일의 고주파 자기장에서 공급 로드의 재료를 용융시키는 단계, 성장하는 단결정의 상부에 용융 영역의 재료를 결정화하는 단계, 성장하는 단결정을 회전 축선(7)을 중심으로 회전시키고 회전 방향 및 회전 속도를 미리 정해진 패턴에 따라 변경하는 단계 및 용융 영역에 대해 제2 유도 코일의 교번 자기장을 인가하는 단계 - 상기 교번 자기장은 상기 성장하는 단결정의 회전 축선에 대해 축대칭이 아님 - 를 포함한다.

Description

반도체 재료의 단결정 형성 방법, 이 방법을 수행하는 장치 및 실리콘 반도체 웨이퍼

본 발명의 목적은 공급 로드와 성장하는 단결정 사이에 용융 영역을 생성하는 단계를 포함하는, 프로팅 존(floating zone)법에 따라 반도체 재료의 단결정을 제조하는 방법이다. 본 발명은 또한 상기 방법을 수행하기에 적절한 장치 및 상기 방법에 의해 얻을 수 있는 n-형 도펀트로 도핑된 실리콘 반도체 웨이퍼에 관한 것이다.

플로팅 존(FZ)법은 공급 로드와 성장하는 단결정 사이에 용융 영역을 생성하고, 고주파 자기장에서 공급 로드의 재료를 용융하고, 성장하는 단결정 상의 용융 영역의 재료를 결정화하는 단계를 포함한다.

US 3,705,789는 용융 영역에 추가적인 자기장을 인가하여 FZ법을 이용하여 단결정을 제조하는 방법을 설명한다. 이 자기장은 500 Hz 내지 500 kHz의 주파수 전류가 공급되는 추가 유도 코일에 의해 생성된다. 추가로 인가된 자기장은 용융 영역을 지원하는 역할을 한다.

WO2008/125104 A1은 유사한 방법을 설명하는 데, 그 주요 목적은 단결정에서 절단된 웨이퍼 상의 단결정의 전기적 특성을 균질화하는 것이다. 이 방법은 또한 성장하는 단결정을 회전 축선을 중심으로 회전시키고 미리 결정된 패턴에 따라 회전 방향 및 회전 속도를 변경하는 단계를 포함한다.

JP 2015-229 612 A는 직경 200 mm의 단결정 실리콘 반도체 웨이퍼와 5 mm의 엣지 제외를 고려할 때 3.8 내지 16%가 최적인 RRV를 얻을 수 있도록 하는 FZ법에 따른 방법을 기술한다. RRV(반경방향 저항률 변동)는 단결정의 종축에 수직인 평면의 저항률 변동의 척도이다. RRV는 아래 공식에 따라 계산된다: RRV = [(ρmax-ρmin)/ρmin] × 100%, 여기서, ρmax 및 ρmin은 각각 웨이퍼의 평면에서의 최대 저항율 및 최소 저항률을 나타낸다.

무엇보다도, 인, 비소 및 안티몬과 같은 n-형 도펀트의 편석 계수가 비교적 작기 때문에, 성장하는 단결정에서 이러한 도펀트의 균일한 분포를 달성하기가 더 곤란하다. 따라서, n-도핑된 실리콘 웨이퍼의 저항률은 p-형 도펀트로 도핑된 대응하는 웨이퍼보다 반경 방향으로 더 많이 변한다.

본 발명의 목적은 저항률의 균질화에 영향을 미치고 향상된 전기적 특성을 갖는 단결정 실리콘의 반도체 웨이퍼를 얻을 수 있게 하는 FZ법에 따라 반도체 재료의 단결정을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

이 과제는 도펀트로 도핑된 반도체 재료의 단결정을 제조하는 다음의 단계들을 포함하는 방법으로 해결된다:

공급 로드와 성장하는 단결정 사이에 용융 영역을 형성하는 단계;

제1 유도 코일의 고주파 자기장 내에서 공급 로드의 재료를 용융시키는 단계;

성장하는 단결정 상의 상기 용융 영역의 재료를 결정화하는 단계;

성장하는 단결정을 회전 축선을 중심으로 회전시키는 단계;

미리 정해진 패턴에 따라 회전 방향 및 회전 속도를 변경하는 단계; 및

상기 용융 영역에 제2 유도 코일의 교번 자기장을 인가하는 단계 - 상기 교번 자기장은 성장하는 단결정의 회전 축선에 대해 축대칭이 아님 -.

본 발명자들은 이 과제를 해결하기 위해 용융 영역에 교번 자기장을 인가하는 제2 유도 코일을 수평 위치로부터 경사지게 배치하는 것이 유리하다는 것을 발견했다. 제2 유도 코일의 중심축과 성장하는 단결정의 회전 축선은 제로가 아닌 각도를 가진다. 이 각도는 바람직하게는 15°이상 30°이하이다. 교번 자기장은 용융 영역에 전자기력을 인가하여 용융 영역 내의 도펀트의 혼합을 개선하고 용융 영역의 중심에서의 흐름을 현저하게 비대칭으로 정렬한다. 이것은 도펀트가 특히 성장하는 단결정의 중심에 더 균일하게 혼합되는 것을 보장한다.

이 방법은 도펀트 종류에 관계없이 효과적이다. 따라서, 이 방법은 n-형 도펀트로 도핑된 반도체 재료의 단결정은 물론, p-형 도펀트로 도핑된 반도체 재료의 단결정을 제조하는 데 사용될 수 있다. 이 방법은 특히 직경이 200 mm 이상인 실리콘 단결정을 제조하는 데 사용하는 것이 특히 유리하다. 이 경우, 공급 로드는 바람직하게는 다결정 실리콘으로 이루어지며, 바람직하게는 화학적 기상 증착에 의해 제조된다.

도펀트는 사전 도핑된 공급 로드 및/또는 용융 영역으로 전달되는 도핑 가스를 통해 성장하는 단결정에 공급될 수 있다. 본 발명의 바람직한 구성에 따르면, 도펀트는 용융 영역의 외부 영역에 이르는 경로에서 도핑 가스로서 전달된다. 도핑 가스는 용융 영역의 외부 영역과 용융 영역의 내부 영역으로 2가지 다른 방식으로 전달되는 것이 특히 바람직하다. 도핑 가스의 흐름 및/또는 도핑 가스의 도펀트 농도는 양자의 방식에 대해 개별적으로 조정될 수 있으며, 이 방법에 의해 성장하는 단결정의 엣지에서의 도펀트의 공핍(depletion)이 방지될 수 있다. 도핑 가스는, 성장하는 단결정이 외부에 위치된 노즐로부터의 도핑 가스가 용융물의 자유 표면과 접촉하되 결정의 엣지 부분과는 직접적이지 않게 접촉할 정도로 충분히 큰 직경에 도달할 때까지, 용융 영역의 외부 영역으로 전달되지 않는 것이 유리하다. 바람직한 구성에서, 노즐의 위치는 결정의 원통형 부분의 직경의 90% 내지 95%에 해당하고, 도핑은 원통형 부분의 직경의 95% 내지 100%에 도달시 시작된다. 원통형 부분은 후속 처리 중에 복수의 반도체 웨이퍼로 분할되는 단결정의 부분이다. 이 최소 직경에 아직 도달하지 않은 경우, 도핑 가스의 흐름은 용융 영역과 성장하는 단결정 사이에서 성장하는 단결정의 엣지 부분에 있는 상 경계와 일시적으로 접촉하는 데, 해당 상 경계는 이 지점까지 도핑 가스의 전달로 야기되는 것을 포함하는 외란에 특히 취약하다. 도핑 가스는 바람직하게는 캐리어 가스 및 도펀트, 예를 들어, 아르곤 및 포스핀으로 이루어진다.

성장하는 단결정은 회전 축선을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되며, 회전 방향과 속도는 미리 정해진 패턴에 따라 수시로 변화된다.

또한, 본 발명의 목적은 도펀트로 도핑된 반도체 재료의 단결정을 제조하기위한 다음의 구성을 포함하는 장치이다:

공급 로드와 성장하는 단결정 사이에 용융 영역을 생성하는 제1 유도 코일;

제1 유도 코일에 대한 전류 리드; 및

상기 성장하는 단결정을 둘러싸고 상기 용융 영역에 교번 자기장을 인가하는 한편, 수평면으로부터 경사진 제2 유도 코일.

제2 유도 코일에는 주파수가 바람직하게는 25 Hz 이상 250 Hz 이하인 교류가 공급된다. 따라서, 이 주파수는 통상 2-3 MHz 범위의 MHz 범위에 있는 제1 유도 코일의 교류 주파수보다 상당히 낮다. 제2 유도 코일은 바람직하게는 700 암페어-턴(ampre-turn) 이상 1100 암페어-턴 이하의 기자력(mmf)으로 작동된다.

제2 유도 코일은 수평면으로부터 경사진다. 이 유도 코일의 중심축은 성장하는 단결정의 회전 축선과는 바람직하게는 15°이상 30°이하의 각도를 가진다. 제2 유도 코일은 바람직하게는 제1 유도 코일이 전류 리드를 갖는 지점에서 제1 유도 코일까지의 거리가 최대가 되도록 경사진다. 즉, 제2 유도 코일은 바람직하게는 제1 유도 코일의 전류 리드로부터 멀어지게 경사진다.

바람직하게, 상기 장치는 용융 영역의 외측 부분으로 도핑 가스를 전달하는 하나 이상의 노즐 및 더 바람직하게는 용융 영역의 내측 부분으로 도핑 가스를 전달하는 하나 이상의 추가 노즐을 더 포함한다. 노즐은 바람직하게는 제1 유도 코일의 하부에 장착된다. 예를 들어, 3개의 외부 노즐이 제공되며, 이들 노즐 중 하나와 다음 노즐 사이의 거리는 90°또는 바람직하게는 120°이다.

또한, 장치는 바람직하게는 용융 영역과 성장하는 단결정 사이의 상 경계의 영역에서 성장하는 단결정을 둘러싸는 재가열기를 포함한다. 재가열기는 반사체로 구성하는 것이 바람직하지만, 능동 발열 요소로 구성될 수도 있다. 재가열기는 성장하는 단결정까지의 거리가 성장하는 단결정까지의 제2 유도 코일의 거리보다 작은 직경을 가지는 것이 바람직하다.

제2 유도 코일은 바람직하게는 제2 유도 코일의 전기적으로 절연된 권선이 물과 같은 냉매에 의해 냉각되는 하우징에 수용된다. 하우징은 바람직하게는 비자 성(비강자성) 강과 같은 도전 재료로 형성된다. 은 코팅과 같은 코팅을 이용하여 하우징을 특히 도전성을 갖도록 하는 것이 특히 바람직하다. 코팅의 두께는 바람직하게는 40 ㎛ 이상이다.

마지막으로, 본 발명은 n-형 도펀트로 도핑된 적어도 200 mm의 직경의 단결정 실리콘으로 된 다음의 특성을 포함하는 반도체 웨이퍼에 관한 것이다:

1 × 10¹⁶ 원자/cm³ 이하의 침입형 산소 농도;

R/2의 위치로부터 반도체 웨이퍼의 엣지까지 적어도 2%의 저항률 증가 - R은 반도체 웨이퍼의 반경 -;

RRV로 표현되는 9% 이하의 저항률의 변화; 및

변동 범위가 ±10% 이하인 스트라이에이션(striations).

n-형 도펀트는 바람직하게는 인이다. 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼는 본 발명에 따른 방법의 적용에 의해 제조된 단결정으로부터 절단된다.

침입형 산소의 농도는 새로운 ASTM 표준에 따라 측정된다.

중성자 변환 도핑(NTD)에 의해 도핑된 반도체 웨이퍼에 비해, 본 발명에 따른 웨이퍼의 저항률은 엣지 측으로 증가한다.

RRV는 인접한 측정 위치들 사이의 거리가 2 mm인 반도체 웨이퍼의 직경을 따라 4-포인트 프로브 방법에 따라 측정되며, 6 mm 엣지 제외를 고려해야 한다.

스트라이에이션은 용융 영역과 성장하는 단결정 사이의 상 경계에서의 온도 및 도펀트 농도 변동에 의해 발생되며, 이에 따른 저항률 변동을 보여준다. 스트라이에이션의 변동 범위에 대한 조사는 인접한 측정 위치들 사이의 거리가 50 ㎛인 반도체 웨이퍼 중심에서 반경 방향 외측으로 이어지는 라인을 따라 반경의 60%의 길이가 측정되는 확산 저항 프로파일링(SRP) 측정을 통해 수행된다.

본 발명의 방법의 상기 언급된 버전과 관련하여 주어진 특징은 본 발명의 장치로도 전달될 수 있다. 반대로, 본 발명에 따른 장치의 상기 형태에 대해 주어진 특징은 본 발명에 따른 방법에 준용될 수 있다. 본 발명의 형태의 이들 및 다른 특징은 도면의 설명 및 청구범위에서 설명된다. 개별적인 특징은 개별적으로 또는 조합하여 본 발명의 실시예로서 실현될 수 있다. 또한, 이들 특징은 독립적으로 보호될 수 있는 유리한 실행을 설명할 수 있다.

본 발명은 도면을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 바람직한 구성의 특징을 개략적으로 예시한다.
도 2, 도 3, 도 4 및 도 6은 예시적인 실험 및 비교 실험으로부터의 일부 반도체 웨이퍼에 대한 4-포인트 프로브 방법으로 측정된 반경방향 좌표(Pos)에 따른 목표 저항률로부터의 저항률 편차(Δρ)를 보여준다.
도 5 및 도 7은 예시적인 실험의 반도체 웨이퍼 및 비교 실험의 반도체 웨이퍼에 대해 SRP 측정으로 측정된 이들 반도체 웨이퍼의 엣지로부터의 거리(ΔP)의 함수로서 목표 저항률로부터의 저항률 편차(Δρ)를 보여준다.

도 1에 예시된 장치는 제1 유도 코일(1)과 제2 유도 코일(2)을 포함한다. 제1 유도 코일은 고주파 교류에 의해 전력이 공급되며 공급 로드(3)와 성장하는 단결정(4) 사이에 위치된다. 제1 유도 코일의 주요 역할은 공급 로드(3)와 성장하는 단결정(4) 사이에 용융 영역(5)을 형성하고 공급 로드(3)의 재료를 용융시켜 성장하는 단결정(4)에서 결정화되는 용융 영역(5)의 재료를 보상하는 것이다. 공급 로드와 성장하는 단결정을 회전시키고 성장하는 단결정을 하강시키는 장치로서 전문가에게 알려진 장치는 예시되어 있지 않다.

제2 유도 코일(2)은 저주파 교류로 작동되고 수평 위치로부터 기울어지는 방식으로 성장하는 단결정(4) 주위에 배열된다. 이러한 배열로 인해, 제2 유도 코일(2)의 중심을 통과하는 축선(6)과 성장하는 단결정(4)의 회전 축선(7)은 0보다 큰 값의 각도(α)로 교차된다. 제2 유도 코일(2)은 제1 유도 코일(1)로 이어지는 전류 리드(8)로부터 멀어지도록 경사지고, 용융 영역(5)에 교번 자기장을 인가한다. 제2 유도 코일(2)의 경사 배열로 인해, 용융 영역(5)에서의 교번 자기장은 용융 영역(5)의 중앙을 가로지르는 화살표(9) 방향으로 용융 흐름을 유도하는 체적력(volume force)을 유발한다. 이 비대칭 용융 흐름은 용융 영역 내의 도펀트 분포를 균질화하여 궁극적으로 성장하는 단결정(4) 내의 도펀트 분포가 균질화된다.

예시된 장치는 도펀트를 함유하는 도핑 가스를 용융 영역(5)의 외측 부분으로 전달하기 위한 적어도 하나의 노즐(10) 및 도펀트를 포함하는 도핑 가스를 용융 영역(5)의 내측 부분으로 전달하기 위한 적어도 하나의 추가 노즐(11)을 더 포함한다. 노즐(10, 11)은 바람직하게는 제1 유도 코일(1)의 하부 측에 장착된다. 전형적인 본 발명의 장치는 내부 노즐(11) 없이도 구성될 수 있다.

마지막으로, 예시된 장치는, 성장하는 단결정(4)을 둘러싸고, 특히 용융 영역(5)과 성장하는 단결정(4) 사이의 상 경계(phase boundary) 영역에서 성장하는 단결정(4)의 엣지에서의 반경방향 온도 구배가 감소되게 하는 피동 재가열기(passive reheater)(12)(반사판)를 포함한다.

본 발명은 n-형 도펀트(도핑 가스: Ar 및 PH₃)로 도핑된 실리콘 단결정을 생성하기 위해 도 1에 예시된 특징을 가지는 장치를 사용하여 여러 실험으로 테스트되었다. 이후 단결정을 직경 200 mm의 연마된 반도체 웨이퍼로 연마 가공하였다. 제2 유도 코일(2)은 300 mm의 직경을 가지며 121회의 감김수로 구성된다. 제2 유도 코일은 제1 유도 코일(1)의 전류 리드(8)의 수평 위치로부터 아래로 경사지게 배치되었고, 여기서 성장하는 단결정의 회전 축선(7)과 제2 유도 코일(2)의 중심을 통과하는 축선(6) 사이의 각도(α)는 22.5°였다. 제2 유도 코일은 50 Hz 교류로 작동되었고, 전류 세기는 제1 실험예에서 5 A(605 암페어-턴의 mmf에 해당), 제2 실험예에서 7.5 A(907.5 암페어-턴의 mmf에 해당)였다. 비교를 위해, 비교 실험을 통해 다른 단결정을 제조하여 반도체 웨이퍼로 가공하였으며, 이 경우 단결정은 도 1과 같은 특징을 갖지만 제2 유도 코일(2)이 없는 장치로 제조하였다.

획득진 웨이퍼의 저항률은 웨이퍼 직경(인접한 측정 위치들 사이의 거리 2 mm, 엣지 제외 6 mm)을 따라 4-포인트 프로브 방법으로 측정하였고, 스티라이에이션(striation)의 변동 범위는 SRP 측정(반경의 60% 길이에 걸쳐 50 ㎛의 인접한 측정 위치들 사이의 거리를 갖고 웨이퍼의 중심에서 반경방향 외측으로 이어지는 라인을 따라 측정)으로 결정되었다.

도 2는 제1 실험예의 일부 웨이퍼에 대한 반경방향 좌표(Pos)에 따른 목표 저항률로부터의 저항률 편차(Δρ)를 보여준다.

도 3은 제2 실험예의 일부 반도체 웨이퍼에 대한 반경방향 좌표(Pos)의 함수로서 목표 저항률로부터의 저항률 편차(Δρ)를 보여준다. 더 높은 전류 세기를 사용하면 특히 반도체 웨이퍼의 중심(Pos = 0 mm) 주변 영역에서 더 균일한 저항률 곡선을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

도 4는 제3 실험예의 일부 반도체 웨이퍼에 대한 반경방향 좌표(Pos)의 함수로서 목표 저항률로부터의 저항률 편차(Δρ)를 보여준다. 제3 실험예에서, 단결정의 도핑은 용융 영역의 외측 부분에 이르는 경로와 용융 영역의 내측 부분에 이르는 경로에서 용융 영역으로 도핑 가스를 전달하는 것에 의해 행해지는 한편, 제1 및 제2 실험예에서 도핑 가스는 용융 영역의 외측 부분으로 전달되지 않는다. 용융 영역의 외측 부분에 도핑 가스를 추가로 전달함으로써 특히 반도체 웨이퍼의 엣지(Pos = ± 94 mm) 영역에서 더 균일한 저항률 곡선을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 반도체 웨이퍼의 경우 RRV는 9% 이하였고, 스트라이에이션의 변동 범위는 ± 10% 이하였다.

도 5는 제3 실험예의 반도체 웨이퍼에 대한 SRP 측정 결과를 보여주며, 여기서 목표 저항률로부터의 저항률 편차(Δρ)는 이들 반도체 웨이퍼 중 2개의 웨이퍼의 엣지로부터의 거리(ΔP)의 함수로 표시된다. ΔP = 100 mm는 웨이퍼의 중심을 나타낸다.

도 6은 비교 실험의 일부 반도체 웨이퍼에 대한 반경방향 좌표(Pos)의 함수로서 목표 저항률로부터의 저항률 편차(Δρ)를 보여준다.

도 7은 비교 실험의 반도체 웨이퍼에 대한 SRP 측정 결과를 보여주며, 여기서 목표 저항률로부터의 저항률 편차(Δρ)는 이들 반도체 웨이퍼 중 2개의 웨이퍼의 엣지로부터의 거리(ΔP)의 함수로 표시된다. ΔP = 100 mm는 웨이퍼의 중심을 나타낸다.

예시적인 구성에 대한 상기 설명은 하나의 예로서 이해되어야 한다. 한편으로, 본 개시 내용은 전문가가 본 발명 및 관련 장점을 이해할 수 있게 하며, 다른 한편으로, 전문가의 이해는 설명된 구조 및 프로세스의 자명한 수정 및 변형을 역시 포함한다. 따라서, 이러한 모든 수정과 변형 및 균등물은 청구범위의 보호 범위에 의해 포함되어야 한다.

1 제1 유도 코일
2 제2 유도 코일
3 공급 로드
4 성장하는 단결정
5 용융 영역
6 축선
7 회전 축선
8 전류 리드
9 화살표 방향
10 노즐
11 노즐
12 재가열기

Claims

도펀트로 도핑된 반도체 재료의 단결정을 제조하는 방법으로서:
공급 로드(3)와 성장하는 단결정(4) 사이에 용융 영역(5)을 생성하는 단계;
제1 유도 코일(1)의 고주파 자기장에서 상기 공급 로드(3)의 재료를 용융시키는 단계;
상기 성장하는 단결정(4)의 상부에 상기 용융 영역(5)의 재료를 결정화하는 단계;
상기 성장하는 단결정(4)을 회전 축선(7)을 중심으로 회전시키고 미리 정해진 패턴에 따라 회전 방향 및 회전 속도를 변경하는 단계; 및
상기 용융 영역(5)에 대해 제2 유도 코일(2)의 교번 자기장을 인가하는 단계 - 상기 교번 자기장은 상기 성장하는 단결정(4)의 회전 축선(7)에 대해 축대칭이 아님 -
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 유도 코일(2)의 중심을 통과하는 축선(6)과 상기 성장하는 단결정(4)의 회전 축선(7)은 15도 이상 30도 이하인 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 유도 코일(2)은 700 암페어-턴(ampere-turn) 이상 1100 암페어-턴 이하의 기자력으로 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 도펀트를 함유하는 도핑 가스를 상기 용융 영역(5)의 외측 부분에 이르는 경로에서 상기 용융 영역(5)으로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, 도핑 가스를 상기 용융 영역(5)의 외측 부분에 이르는 경로에서 상기 용융 영역(5)으로 전달하는 단계는 상기 성장하는 단결정(4)이 상기 성장하는 단결정(4)의 원통형 부분의 직경의 적어도 95%에 상응하는 직경에 도달한 후에 상기 직경이 상기 원통형 부분의 직경의 100%가 되기 전에 시작되는 것을 특징으로 하는 방법.
도펀트로 도핑된 반도체 재료의 단결정을 제조하는 장치로서:
공급 로드(3)와 성장하는 단결정(4) 사이에 용융 영역(5)을 생성하는 제1 유도 코일(1);
상기 제1 유도 코일(1)에 대한 전류 리드(8); 및
상기 성장하는 단결정(4)을 둘러싸고 상기 용융 영역(5)에 교번 자기장을 인가하는 한편, 수평면으로부터 경사진 제2 유도 코일(2)
을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서, 상기 제2 유도 코일(2)의 중심을 통과하는 축선(6)은 상기 성장하는 단결정(4)의 회전 축선(7)과 15도 이상이고 30도 이하인 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 유도 코일(1, 2) 사이의 거리는 상기 제1 유도 코일(1)이 전류 리드(8)를 가지는 위치에서 가장 큰 것을 특징으로 하는 장치.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 도펀트를 함유하는 도핑 가스를 상기 용융 영역(5)의 외측 부분으로 전달하는 적어도 하나의 노즐(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제9항에 있어서, 상기 용융 영역(5)의 외측 부분으로 도핑 가스를 전달하도록 서로 120도 이격된 3개의 노즐(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 영역(5)과 상기 성장하는 단결정(4) 사이의 상 경계 영역에서 상기 성장하는 단결정(4)을 둘러싸는 재가열기(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
적어도 200 mm의 직경을 가지고 n-형 도펀트로 도핑된 단결정 실리콘의 반도체 웨이퍼로서:
1 × 10¹⁶ 원자/cm³ 이하의 침입형 산소 농도;
R/2의 위치로부터 반도체 웨이퍼의 엣지까지 적어도 2%의 저항률 증가 - R은 반도체 웨이퍼의 반경 -;
RRV로 표현되는 9% 이하의 저항률의 변화; 및
변동 범위가 ±10% 이하인 스트라이에이션(striations)
을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.