TW200821416A - Silicon single crystal manufacturing method and silicon wafer manufacturing method - Google Patents

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200821416 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於利用丘克拉斯基法之矽單晶之製造方法 、及利用以該方法所得到之矽單晶之矽晶圓之製造方法。 【先前技術】 矽半導體之積體電路元件（裝置）之高積體化急速地 發展，同時，積體電路對於微細化及形成裝置之矽晶圓之 品質的要求也更爲嚴格。因此，於形成裝置之所謂裝置活 性區域，對於錯位等之結晶缺陷及金屬系雜質之存在有嚴 格的限制限。因爲它們係導致漏電流之增大及載體之壽命 降低之原因。 另一方面，近年來，將功率半導體裝置利用於電源控 制等之用途。功率半導體裝置用之基板，主要係利用，切 割利用丘克拉斯基法（以下，稱爲CZ法）育成之矽單晶 錠，於得到之矽晶圓之表面，實施幾乎完全除去結晶缺陷 之砂嘉晶層之成長之嘉晶砂晶圓。 該功率半導體裝置用基板，爲了進一步達到低消耗電 力化，而要能能提供低電阻率之矽晶圓。採用低電阻矽晶 圓做爲磊晶晶圓之設計上之理由，係利用低電阻矽晶圓可 以防止裝置執行動作時所產生之浮動電何驅動寄生電晶體 之所謂鎖定現象，且裝置之設計較爲容易。此外，使用溝 槽構造之電容時，使用低電阻矽晶圓具有對溝槽周邊施加 電壓時可以防止空乏層之擴散之優點’也是其理由之一。 -5- 200821416 該低電阻矽晶圓，一般會摻雜高濃度之摻雜劑。P型 矽晶圓時，摻雜高濃度之p型摻雜劑之硼（B) ，n型矽 晶圓時，摻雜高濃度之η型摻雜劑之磷（P )、砷（As ) 、銻（Sb )等。 利用CZ法育成矽單晶時，藉由使種晶接觸矽熔化液 時之熱衝使種晶內發生錯位，然而，傳統上常用之晶軸 [100]之矽單晶時，卻可以消滅縮頸處理所發生之錯位。 然而，晶軸方向爲[1 10]之矽單晶時，結晶構造上， 因爲具有與上昇軸方向平行之滑移面{111}面，與矽熔化 液接觸所發生之錯位，於縮頸處理時不易移至種晶外。因 此’錯位會通過頸部繼續成長結晶，而有無法育成無錯位 之砂卓晶之問題。 此外，隨著矽單晶錠之大口徑·大重量化，頸徑需要 增大，由此觀點而言，更難除去錯位。 亦即，以直徑3 00mm之單晶上昇爲例，爲了增大種 晶本身之耐荷重而使用直徑1 〇mm以上之種晶，並以成爲 直徑4mm〜6mm程度之頸部之方式實施頸徑之減徑。然 而’使用直徑較大之種晶時，種晶之中心部及外周部之溫 度分佈難以均一化，容易產生溫度誤差而發生錯位。此外 ’矽熔化液之接觸面積變大，也會增加種晶內之錯位發生 量。 針對該問題，日本特開2003-313089號公報提出下之 單晶砂之製造方法，亦即，<11〇>結晶方向相對於種晶之 軸方向呈傾斜之狀態下，藉由該種晶之上昇，於縮頸製程 -6 - 200821416 使除去滑動錯位之矽單晶上昇。其次，前述之傾斜方向若 係以相對於該<1 1 〇>結晶方向爲垂直位置關係之其他 <11 〇>結晶方向爲旋轉軸而進行旋轉之方向，因爲檢測上 昇之單晶之結晶方向時所使用之X射線之繞射面所使用 之{220}面（平行於{110}面）與其他<100>軸結晶或<111> 軸結晶之{220 }面爲平行，而與昇之單晶之結晶方向無關 ，可以共用X射線繞射裝置及依據檢測到之方向實施定 向平面及凹槽之加工等之加工裝置。 第1圖係日本特開2003-3 1 3 089號公報之第2圖，係 矽結晶之結晶方向及種晶之軸方向之關係之說明圖。該圖 係將用以表示矽結晶7之構造之圖重疊於將種晶浸漬於矽 融液6而上昇時之頸部（第1圖係標示成滑動錯位除去部 4 )。前述「相對於種晶之軸方向呈傾斜之方向」於本第 1圖中，係垂直於<110>方向10之位置關係之其他<11〇> 結晶方向，亦即，第1圖中，以附有粗底線之{ 1 1 0 }面之 方向做爲旋轉軸之旋轉方向，於該方向進行旋轉之結果， 矽結晶7之<1 10>方向1〇相對於種晶之軸方向（結晶上昇 方向）9會處於呈0 °傾斜之狀態。 另一方面’添加著高濃度之硼等之摻雜劑之 10OmQcm以下之p型低電阻矽單晶之育成時，種晶及矽 熔化液之摻雜劑濃度若不同，則因爲晶格常數不同，而有 種晶及熔化液之接觸時，種晶內容易發生不配錯位之問題 針對上述問題，例如，日本特開平9 - 2 5 5 4 9 0號公報 200821416 即提出以下之技術，亦即，使用具有與矽熔化液中之硼濃 度相同等級之硼濃度之種晶，來迴避因爲晶格常數不同而 發生之錯位之技術。 此外，日本特開200 1 -240493號公報則記載著利用無 錯位單晶做爲種晶，使種晶及成長結晶之間之硼濃度之差 成爲既定値以下之無錯位矽單晶之製造方法。然而，晶軸 方向[110]之矽單晶之育成時，該單晶因爲具先前所述之 與上昇軸方向爲同方向之滑移面（{111}面），故沒有充 份之錯位除去效果。 此外，對晶圓表面利用（1 1 〇 )面之矽晶圓實施磊晶 成長處理時，也會有磊晶層表面之霧狀惡化之問題。 【發明內容】 本發明之目的，係在提供可解決前述之問題，可得到 晶軸方向爲[11 〇]之矽晶圓，而且，可充份除去錯位之矽 單晶之製造方法及其所使用之矽種晶、以及利用以該方法 所得到之矽單晶製造晶軸方向爲[11 〇]之低電阻率矽晶圓 之方法。 本發明者爲了解決上述課題，亦考慮應用於主要係被 使用於功率半導體裝置之基板之低電阻之磊晶矽晶圓，針 對添加硼做爲摻雜劑，利用中心軸相對於[110]晶軸呈既 定角度傾斜之無錯位之矽單晶之CZ法之製造、及利用該 矽單晶之晶軸方向爲[11 〇]之矽晶圓之製造進行檢討’而 實現本發明。 -8 - 200821416 本發明之要旨係下述（1)之矽單晶之製造方法、（2 )或（3 )之矽晶圓之製造方法、以及（4 )之矽種晶。 (1 )係利用CZ法之矽單晶之製造方法，係特徵爲 ，藉由將中心軸相對於[1 1 0]晶軸呈〇 · 6°〜1 〇°傾斜且與形 成於利用前述矽熔化液育成之單晶之頸部之硼濃度爲大致 相同濃度之矽種晶，浸漬於使當做摻雜劑進行添加之硼成 爲 6.25X1017〜2.5xl02()atoms/cm3之濃度之矽熔化液，來 育成中心軸相對於[1 10]晶軸呈0.6°〜10°傾斜之矽單晶之 矽單晶之製造方法。 前述（1 )之矽單晶之製造方法時，應爲矽種晶之中 心軸以垂直於前述[1 10]晶軸之<100>晶軸爲旋轉軸而朝旋 轉方向傾斜，與朝其他方向傾斜時相比，頸部之長度較短 時，亦可除去縮頸之間之錯位。 此外，前述（1 )之矽單晶之製造方法時，種晶應使 用接觸矽溶融液之種晶下端部之直徑至少爲8mm以下而 形成直徑4〜6mm之頸部者。 (2 )係從利用前述（1 )項所記載之方法所得到之矽 單晶切割晶圓時，以對應於前述種晶之傾斜角度之角度斜 向切割矽單晶，而切割出表面具有（1 1 〇 )面之矽晶圓之 矽晶圓之製造方法。 (3 )係從利用前述（1 )項所記載之方法所得到之矽 單晶切割晶圓時，以相對於前述矽單晶之直徑方向之最大 傾斜角度爲土1〇°以下之方式切割矽單晶之矽晶圓之製造方 法。 -9- 200821416 於利用前述（2 )或（3 )項所記載之方法所得到之矽 晶圓之表面形成磊晶層，可以製造抑制霧狀之發生之晶晶 石夕晶圓。 (4)係硼濃度爲5χ1017〜2xl02Gatoms/cm3且中心軸 相對於[1 1 〇 ]晶軸呈〇 · 6 °〜1 0 °傾斜之矽種晶。亦即，於以 前述矽熔化液之硼濃度所育成之單晶形成頸部之硼濃度， 應依據硼之偏析係數來設定，使用與其大致相同之濃度之 矽種晶。 前述（4 )之矽種晶之中心軸若以垂直前述[1 1 〇 ]晶軸 之< 1 〇 〇>晶軸做爲旋轉軸並朝旋轉方向傾斜，則利用該種 晶實施砂單晶之上昇時，可以縮短除去錯位之頸部之長度 〇 依據本發明之矽單晶之製造方法，可以抑制不配錯位 之發生，而且，可以充份除去於縮頸處理不易移除之錯位 ，並製造中心軸相對於[1 10]晶軸呈0.6°〜1 0°傾斜之矽單 晶。實該本方法時，最好使用本發明之矽種晶。 此外，依據本發明之矽晶圓之製造方法，可以製造晶 軸方向於[1 1 〇]無錯位之低電阻矽晶圓。亦可製造可抑制 形成於晶圓表面之磊晶層表面之霧狀發生之晶圓。 【實施方式】 以下，針對前述（1 )〜（4 )項所記載之本發明之矽 單晶之製造方法及其製造所使用之矽種晶及矽晶圓之製造 方法進行說明。 -10- 200821416 前述（1)項所記載之矽單晶之製造方法，係利用CZ 法之砂單晶之製造方法，係藉由將中心軸相對於[n 〇 ]晶 軸呈0 · 6 °〜1 0 °傾斜之矽種晶浸漬於以6.2 5 X 1 0 17〜2 · 5 X 102C)at〇mS/Cm3之濃度添加著做爲摻雜劑之硼之矽熔化液 ，來育成矽單晶之方法。 亦即’使滑動面（{ 1 1 1 }面）從成長方向（亦即，上 昇軸方向）呈傾斜上昇，故被導入種晶之外周部之熱衝錯 位位於滑動面上，而使縮頸之間從頸側面呈現開放。結果 ，可製造可充份除去錯位之無錯位之矽單晶。該矽單晶之 中心軸相對於[1 10]晶軸呈0.6°〜10°之傾斜。 基於以下之理由，將種晶之傾斜角度設定成前述之範 圍。 首先，假設縮頸之間之頸部直徑爲6mm，求取以使 滑動面上之錯位從頸側面開放爲目的之必要之頸部長度（ L)，如表1所示。. 表1 θ η 0.4 0.5 0.6 0.7 1 1.5 2 3 10 20 45 90 L(mm) 1052 842 701 601 420 281 210 140 41.9 20.6 8.48 4.24 tan φ 5.70 7.13 8.55 9.88 1.43 2.14 2.85 4.28 1.43 2.91 7.07 1.14 χ1〇·3 χΗΓ3 χ1〇·3 χΙΟ*3 χΙΟ-2 χΙΟ'2 χΙΟ*2 χΙΟ·2 χΙΟ·1 χΙΟ1 χΙΟ·1 φ Ο 0.33 0.41 0.49 0.57 0.82 1.22 1.63 2.45 8.15 16.20 35.26 54.70

此處，0係以垂直於[110]晶軸之<100> (更具體而言 ，[001]或[00-1])爲中心進行旋轉時，[110]晶軸及種晶 之中心軸之夾角（以下，標示成「種晶之傾斜角度」或單 •11 - 200821416 純標示成「傾斜角度」），φ係U 11}滑動面（具體而言 ，（-111) 、 （1-11) 、 （1-1-1) 、 （-11-1)之 4 面） 與種晶之中心軸之夾角。Θ及φ之間’具有下述（a )式所 表示之關係。 . sin Θ sin 54.74 tan φ = . . · - - - β · · (a) γ cos2 54.74 sin2 54.74 cos2 θ φ 爲了將以上方式育成之矽單晶切割成如後面所述之表 面具有（1 1 0 )面之晶圓，必須以矽單晶之中心軸相對於 線鋸呈傾斜之方式進行設置。切割成之晶圓並非真圓而爲 橢圓。橢圓之短軸，爲了使其成爲真圓，硏磨多餘之部份 使其變成圓後之直徑。長軸則依據種晶之傾斜角度而變化 〇 表2係矽單晶之直徑爲3 00mm時之種晶之傾斜角度 (0)及長軸（b)之關係。 表2 Θ (°) 0.4 0.5 0.6 0.7 1 10 20 b(mm) 300.007 300.011 300.016 300.022 300.046 304.628 319.253 切割出之晶圓之扁平部份，係切割（以下，亦稱爲「 切片」）後，以形成真圓爲目的之硏磨而成爲加工損耗之 部份。 此外，因爲以傾斜方式將矽單晶之中心軸裝設於線鋸 -12- 200821416 而產生之振動幅度，塊長度（將單晶錠以如後面所述切割 成適度長度所得到之塊之長度，相當於矽單晶之直徑）爲 3 0 0mm時，如表3所示。此外，前述之振動幅度係指， 因爲以傾斜方式裝設塊而使切割之必要加工長度增加若干 時之該增加部份。 表3係矽單晶之直徑爲3 00mm時之種晶之傾斜角度 (0 )及振動幅度（D )之關係。 參 表3 Θ (°) 0.4 0.5 0.6 0.7 1 10 20 D(mm) 2.09 2.62 3.67 3.67 5.24 52.09 102.6 以實施直徑3 00mm之矽單晶之切片爲目的，至少必 須具有實施3 00mm加上表3所示之振動幅度D之「 D + 3 00mm」之寬度之結晶之切片時之加工能力。 綜合考量以上之表1〜表3所示之頸部之長度L、以 使橢圓成爲真圓爲目的之加工損耗、以及振動幅度D，種 晶之傾斜角度爲0.6°〜10°。最好爲1°〜1〇°。傾斜角度 小於前述時，以除去錯位爲目的之頸部之長度會太長，且 無法充份得到錯位除去效果。此外，種晶之傾斜角度大於 前述時，切片後之扁平程度較大，而增加加工損耗之部份 ，必要之線鋸加工能力也會較大。 本發明時，種晶傾斜之方向只要爲{ 1 1 1 }滑動面相對 於上昇軸之傾斜方向即可。例如，使種晶之中心軸相對於 [1 1 0 ]晶軸呈傾斜時，亦可朝與垂直於[i丨〇 ]晶軸之 < 〗i J > 200821416 晶軸（更具體而言，[-1 1-1]、[1-1 1]、 「1-1-1」、[-1 1 1] 晶軸）方向（正確而言，係以< 1 11 >晶軸爲中心之旋轉方 向）不同之方向傾斜。此外，垂直於[110]晶軸之<10 〇>晶 軸（更具體而言，[001]、[00-1]晶軸）方向，亦即，以得 到前述表1所示之結果之方式，朝以<1〇〇>晶軸爲中心之 旋轉方向傾斜亦可。 矽種晶之中心軸若朝以垂直於前述[1 10]晶軸之<1〇〇> 晶軸爲旋轉軸之旋轉方向傾斜，可將可除去縮頸之間之錯 位之頸部之長度（L )如以下所述，進行縮短，可緩和單 晶上昇時之限制而更佳。 以前述之垂直於「[110]晶軸之<1〇〇>晶軸爲旋轉軸之 旋轉方向」，於前述第1圖中，係以附有粗底線之{1 00 } 面之方向爲旋轉軸之旋轉方向。亦即，0 °爲0°之狀態下 ，以前述{100}面之方向爲旋轉軸，相對於第1圖之紙面 朝前方之方向或其相反之方向旋轉之方向。 前述表1所示之頸部之長度（L )，係相對於種晶之 中心軸之[110]晶軸之傾斜方向爲以垂直於[110]晶軸之 <1〇〇>晶軸爲旋轉軸之旋轉方向時，然而，如前述之曰本 特開2003 -3 1 3 089號公報之記載所示，朝相對於<110>結 晶方向爲垂直之位置關係之其他之< 1 1 〇>結晶方向爲旋轉 軸之旋轉方向傾斜時，α及Φ之間，以下述（b )式所表 示之關係會成立。此處，α係種晶之傾斜角度，對應於前 述（a )式之0。此外，φ係{1 00}滑動面與種晶之中心軸 之夾角。 -14- 200821416 sin a sin 35.26 tan φ = .: - · - (b) V cos2 35.26 + sin2 35.26 cos2 〇i 利用該（b )式，與前述表1時相同，計算頸部之長 度（L )，而如表4所示。 表4 α(°) 0.4 0.5 0.6 0,7 1 1.5 2 3 10 L(mm) 1488 1190 994 850 596 396 299 199 59.6 tan φ 4.03 5.04 6.05 7.05 1.01 1.51 2.02 3.02 1.01 χ10·3 χΙΟ*3 χΙΟ'3 χΙΟ·3 χΙΟ-2 χ10_2 χΙΟ-2 χΙΟ'2 χΙΟ·1 φ Ο 0.231 0.289 0.346 0.404 0.577 0.866 1.15 1.73 5.75

將表1及表4之頸部之長度（L )進行比較，表1之 頸部之長度（L )相對較短，相對於種晶之中心軸之[1 1 〇] 晶軸之傾斜方向爲以垂直於[1 10]晶軸之<100>晶軸爲中心 之旋轉方向時，可以縮短可除去錯位之頸部之長度（L ) 〇 依據該結果，實際上，將傾斜角度爲6°或10°時進行 比較，確認到種晶之傾斜方向爲以垂直於[1 1 0]晶軸之 <100>晶軸爲旋轉軸之旋轉方向時，可除去錯位之頸部之 長度（L )會縮短。 本發明之矽單晶之製造方法時，將與形成於該矽熔化 液所育成之單晶頸部之硼濃度爲大致相同濃度之矽種結晶 浸漬於添加著6.25¥1017〜2.5\102(^〇1113/〇1113之濃度之做 -15- 200821416 爲摻雜劑之硼之矽熔化液。 P型低電阻矽單晶之育成時，因爲種晶及矽溶融彼之 摻雜劑濃度不同所導致之晶格常數不同，而使種晶內容易 發生不配錯位，然而，藉由使種晶及矽熔化液之育成結晶 之頸部之硼濃度成爲大致相同，可以抑制低電阻矽單晶之 育成之問題之不配錯位之發生。 前述之大致相同濃度，種晶及矽熔化液之育成結晶之 頸部之其中一方之硼濃度，相對於另一方之硼濃度，最好 爲10〜1000% (亦即，0·1〜10倍）之範圍內之濃度。若 爲該範圍內之濃度差，確認具有不配錯位發生之抑制效果 〇 基於後述實施例之結果，將矽熔化液之育成結晶之頸 部及種晶之硼濃度規定成如前所述。 適用於本發明之矽種晶，係硼濃度爲5 X 1 0 17〜2 X 102Qat〇mS/cm3且中心軸相對於[1 10]晶軸呈0.6°〜10°傾 斜之種晶。 本發明之矽單晶之製造方法時，矽種晶係使用與矽熔 化液之育成結晶之頸部之硼濃度爲大致相同濃度之種晶， 然而’若使用實質相同濃度之種晶，則可消除成長結晶之 晶格常數之差異，而具有更高之抑制不配錯位之發生之效 果。

亦即，考慮硼之偏析係數，依據硼之偏析係數推測形 成於以前述矽熔化液之硼濃度所育成之單晶之頸部之硼濃 度’最好使其與其大致相同之濃度之 5x 1017〜2 X -16- 200821416 102()atoms/cm3 之砂種晶。 本發明之矽單晶之製造方法時，種晶係使用接觸矽熔 化液之種晶下端部之直徑爲至少8mm以下者，若形成直 徑4〜6mm之頸部，因爲與熔化液接觸之接觸面積較小， 利用預熱可使種晶溫度充份均一化，故可進一步降低錯位 之發生量而更佳。 前述（2 )項所記載之矽晶圓之製造方法，係從利用 本發明之製造方法所得到之低電阻率之矽單晶切割出晶圓 時，以對應於前述種晶之傾斜角度之角度來斜向切割矽單 晶，而切割出表面具有（1 1 〇 )面之矽晶圓之矽晶圓之製 造方法。 以對應於種晶之傾斜角度之角度來斜向切割矽單晶’ 並切割出其切割面含有（1 1 0 )面之矽晶圓，故可製造晶 軸方向爲[1 1 0]之無錯位之低電阻矽晶圓。 此外，前述（3 )項所記載之矽晶圓之製造方法，從 以相同之本發明之製造方法所得到之矽單晶切割晶圓時， 以相對於前述矽單晶之直徑方向（單晶端面之水平方向） 爲最大傾斜角度± 1 〇°以下之方式切割矽單晶之矽晶圓之製 造方法。 以上述方式切割矽單晶，可製造晶軸相對於[1 1 〇]晶 軸呈傾斜之無錯位之低電阻矽晶圓。因爲該矽晶圓表面並 非（1 1 0 )面，故可抑制於磊晶成長處理時會成爲問題之 嘉晶層表面之霧狀之發生。 利用本發明之矽單晶之製造方法製造矽晶圓之加工流 -17- 200821416 程之槪略如下所示。 首先，對上昇之矽單晶（錠）實施外周硏磨。考慮品 質上之要求、及上昇中之干擾所導致之直徑變動，單晶錠 應爲比目的之晶圓徑上昇中數％之直徑之單晶錠，故利用 該單晶錠之外周硏磨而硏磨成目的之直徑。 其次，切斷錠之肩部及尾部，此外，切斷成適度長度 之塊。 接著，將塊黏結於碳之基台，將塊之中心軸以傾斜方 式裝設於線鋸。此時，利用X射線繞射裝置檢測結晶之 方向，以切片後之表面成爲（no)面之方式、或以相對 於砍單晶之直徑方向之最大傾斜角度爲±10°以下之方式進 行裝設，利用線鋸進行切斷。 因爲被切片之晶圓係扁平之橢圓形狀，硏磨去除多餘 部份而成爲真圓。其後，利用磨光使表面成爲鏡面。 (實施例1 ) 以下所示之結晶育成條件育成矽單晶，調查單晶之有 錯位化之有無。此外’矽結晶中之硼濃度及種晶之傾斜角 度之任一水準，矽單晶之上昇個數皆爲3個。 針對矽種晶之硼濃度，採用方便使用之標記。附加於 P之「+」或「++」係表示摻雜劑濃度（此處，係硼濃度 )較高及結晶之電阻率較低，而以「-」表示其相反。因 爲摻雜劑濃度及電阻率沒有明確定義，此處，特別針對摻 雜劑濃度較高之P+、P + +定義如下。 -18- 200821416 p+:硼濃度 5xl017 〜2xl018atoms/cm3 電阻率1 00〜20mQcm P + +:硼濃度 7xl〇18 〜2xl02Gatoms/cm3 電阻率 2 0〜0.8 m Ω c m 此外，爲了育成P +及P + +之單晶，考慮偏析現象， 融液中之摻雜劑濃度必須爲1/偏析係數倍（1/0.8 = 1.25 倍：硼時）之濃度。 <結晶育成條件> 晶軸方向：< 1 1 0 > 單晶直徑：3 00mm 育成結晶之硼濃度：p_、p、p+、P + +

種晶之硼濃度：P 種晶之傾斜角度：0°、0.7°、Γ、5°、10° 頸部長度：300mm 調查結果如表5所示。表5中，以全部3個矽單晶皆 無錯位育成時爲〇、部份矽單晶有錯位化時爲△、全部單 晶有錯位化時爲X之方式進行評估。實施例2〜實施例4 亦相同。 -19- 200821416 表5

種晶之傾斜角度 (° ) 育成結晶之硼濃度 P- P + P + + 條件1 0 Δ X X 條件2 0.7 〇 X X 條件3 1.0 〇 X X 條件4 5.0 〇 Δ X 條件5 10.0 〇 Δ X 由表5可知，種晶之中心軸未傾斜（傾斜角度：〇°) 之育成條件1時，P-結晶等爲利用硼濃度較低之矽熔化液 所育成之相對較高電阻之砂單晶時，3個中之一部份之石夕 單晶可以無錯位育成，P+、P + +之矽單晶（低電阻結晶） 之育成全部有錯位化。 使種晶傾斜上昇之條件2〜5時，無錯位單晶之良率 全部提升，然而，P + +之結晶育成全部有錯位化。其應該 係只使種晶之中心軸相對於[11 〇]晶軸呈傾斜上昇，除去 不配錯位之效果較小所致。 (實施例2) 除了頸長度變更成4 0 0mm以外，以其餘與實施例1 相同之條件育成矽單晶。矽單晶之錯位化之有無之調查結 果如表6所示。 • 20- 200821416 表6

種晶之傾斜角度 — (° ) L_ 育成結晶之硼濃度 P- P + P + + 條件1 0 Δ X X 條件2 0.7 〇 X X 條件3 1.0 〇 Δ X 條件4 5.0 〇 〇 X 條件5 10.0 〇 〇 X

如表6所示’藉由增長頸長度，頸長度3〇〇mm時 無法無錯位化之條件亦可無錯位化。 (實施例3 ) 除了將頸長度變更成600mm以外，以其餘與實施例 1相同之條件育成矽單晶。調查結果如表7所示。 表7

種晶之傾斜角度 育成結晶之硼濃度 (° ) P- P + P + + 條件 1 0 Δ X X 條件 2 0.7 〇 Δ X 條件3 1.0 〇 〇 X 條件 4 5.0 〇 〇 X 條件5 10.0 〇 〇 X 由表7可知，藉由增長頸長度，於實施例1、2無法 無錯位化之條件下，亦可以無錯位化。實施例2、3之特 微，係針對P +結晶之育成並藉由增長頸長而提高無錯位 -21 - 200821416 之成功率，相對於其，即使增長P + +結晶之育成之頸長亦 不會提高無錯位之成功率。可知，矽熔化液之摻雜劑濃度 較高者，利用種晶之傾斜角度之調整所獲得之改善效果較 小。 (實施例4) 除了種晶之硼濃度配合育成結晶之硼濃度以外，以全 部與實施例1相同之條件使矽單晶上昇。其調查結果如表 8所示。 表8 種晶之傾斜角度 育成結晶之硼濃度 (° ) P- P + P + + 條件 1 0 Δ Δ Δ 條件 2 0.7 〇 〇 〇 條件3 1.0 〇 〇 〇 條件 4 5.0 〇 〇 〇 條件5 10.0 〇 〇 〇

由表8可知，條件1〜5之全部皆可以無錯位實施單 晶育成。 (實施例5 ) 種晶之傾斜角度爲5°，以與實施例1相同之條件， 利用硼濃度爲P + +之種晶，育成p + +之矽單晶，將相對於 (1 1 〇 )面之傾斜角度進行各種變更，切割砂晶圓。針對 -22- 200821416 各晶圓實施磊晶成長處理而於晶圓表面形成磊晶層後，檢 測磊晶層表面之表面粗糙度。 磊晶成長條件，原料來源氣體係使用三氯矽烷（TCS )，以1 1 3 0 °c之溫度，於晶圓表面形成電阻率P、厚度3 //m之晶晶層。其結果如表9所示。表9中，「表面粗糖 度RMS」係利用由下述（c )式所定義之晶圓表面之微視 的粗糙度（微粗糙度），利用 AFM ( Atomic Force

M i c r o s c o p y )進行檢測、評估。

•••(c) 但，N :檢測點 zi :檢測點i之表面高度 表9 相對於（110)面之傾斜角度（° ) 傾斜方向 表面粗糙度（RMS) 條件1 0 • 0.106 條件2 0.46 [00-1] 0.084 條件3 0.48 [00-1]+20。 0.075 條件4 0.44 R1-H 0.162 條件5 0.42 [-1001 0.264 由表9可知，與晶圓表面爲（1 1 〇 )面時（表9之條 件1)之表面粗糙度相比，表面粗糙度較小。亦即，變更 相對於（1 1 0 )面之傾斜角度時，推測可抑制霧狀之發生 〇 本發明之矽單晶之製造方法，係以規定矽熔化液及浸 -23- 200821416 漬於其之種晶之硼濃度以及種晶相對於[1 1 〇]晶軸之傾斜 角度之方法’而可製造可充份除去錯位，中心軸相對於 [110]晶軸呈0.6°〜10°傾斜之矽單晶。實施此方法時，以 使用本發明之矽種晶爲佳。依據該利用矽單晶之本發明之 矽晶圓之製造方法，可以製造晶軸方向爲[11 0]之無錯位 之低電阻矽晶圓。亦可以於晶圓表面形成抑制霧狀之發生 之磊晶層。 因此’本發明之矽單晶之製造方法及其所使用之矽種 晶、以及矽晶圓之製造方法，適合應用於矽半導體材料及 裝置之製造。 【圖式簡單說明】 第1圖係矽結晶之結晶方向及種晶之軸方向之關係之 說明圖。 【主要元件符號說明】 4 :滑動錯位除去部 5 :滑動錯位 6 :融液 6 a :融液表面 7 =矽結晶 8 : {111}面棱線方向 9:種晶之軸方向（結晶上昇方向） 10·· < 1 1 0 > 方向 •24-

Claims (1)

1. 200821416 十、申請專利範圍 1 . 一種矽單晶之製造方法，係利用丘克拉斯基法之 矽單晶之製造方法，其特徵爲： 藉由將中心軸相對於[110]晶軸呈0.6°〜10°傾斜且與 形成於利用前述矽熔化液育成之單晶之頸部之硼濃度爲大 致相同濃度之矽種晶，浸漬於使當做摻雜劑進行添加之硼 成爲6.25><1017〜2.5\102(^〇1113/(：1113之濃度之砍熔化液， φ 來育成中心軸相對於[1 10]晶軸呈0.6°〜10°傾斜之矽單晶 〇 2 ·如申請專利範圍第1項所記載之矽單晶之製造方 法，其中 矽種晶之中心軸朝以垂直於前述[1 1〇]晶軸之<1〇〇>晶 軸爲旋轉軸之旋轉方向傾斜。 3 ·如申請專利範圍第1或2項所記載之矽單晶之製 造方法，其中 φ 前述種晶係使用接觸矽熔化液之種晶下端部之直徑爲 8mm以下者，形成直徑4〜6mm之頸部。 4 · 一種矽晶圓之製造方法，其特徵爲·· 從利用申請專利範圍第1〜3項中之任一項所記載之 方法所得到之矽單晶切割出晶圓時，以對應於前述種晶之 傾斜角度之角度斜向切割矽單晶，而切割成表面具有（ 1 1 〇 )面之矽晶圓。 5· —種政晶圓之製造方法，其特徵爲·· 從利用申請專利範圍第1〜3項中之任一項所記載之 -25 - 200821416 方法所得到之矽單晶切割出晶圓時，以前述矽單晶相對於 直徑方向之最大傾斜角度爲± 1 0°以下之方式切割單晶。 6· —種磊晶矽晶圓之製造方法，其特徵爲： 於利用申請專利範圍第4或5項所記載之方法所得到 之矽晶圓之表面，形成磊晶層。 7. —種矽種晶，其特徵爲： 硼濃度爲5xl017〜2xl02Gatoms/cm3且中心軸相封於 [1 1 0 ]晶軸呈〇 . 6 °〜1 0 °傾斜。 8. 如申請專利範圍第7項所記載之矽種晶，其中 矽種晶之中心軸朝以垂直於前述[1 10]晶軸之<100>晶 軸爲旋轉軸之旋轉方向傾斜。 -26-