TWI225113B - Silicon single crystal wafer and method for producing silicon single crystal wafer - Google Patents

Silicon single crystal wafer and method for producing silicon single crystal wafer Download PDF

Info

Publication number
TWI225113B
TWI225113B TW088108217A TW88108217A TWI225113B TW I225113 B TWI225113 B TW I225113B TW 088108217 A TW088108217 A TW 088108217A TW 88108217 A TW88108217 A TW 88108217A TW I225113 B TWI225113 B TW I225113B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
single crystal
silicon single
wafer
crystal wafer
patent application
Prior art date
Application number
TW088108217A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaro Tamatsuka
Akihiro Kimura
Katsuhiko Miki
Makoto Iida
Original Assignee
Shinetsu Handotai Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinetsu Handotai Kk filed Critical Shinetsu Handotai Kk
Application granted granted Critical
Publication of TWI225113B publication Critical patent/TWI225113B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C30B15/206—Controlling or regulating the thermal history of growing the ingot
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Description

1225113 A7 _B7_ 五、發明説明（1 ) 發明領域 本發明係關於一種矽單晶晶圓，其中稱爲成長缺陷之 在晶體內部之晶體缺陷之尺寸藉由摻雜氮和使冷卻率，氮 濃度和氧濃度在以Czochralski法（以下稱爲c Z法）拉一 單晶晶體時最佳化而降低至極小，和用以製造砂單晶晶圓 之方法。 相關技藝之說明 關於製造例如半導體積體電路之裝置方面，主要使用 以C Z法成長之矽單晶晶圓。如果在此矽單晶晶圓中存在 晶體缺陷時，在製造半導體裝置時，會引起圖樣失敗。特 別的，近年來高度整合之裝置之圖樣寬度細至0 . 3 //m 或更小。因此，即使小至0 · 1 V m之晶體缺陷亦會引起 例如裝置中之圖樣失敗，且會顯著的降低半導體裝置之良 率和特性。因此，在矽單晶晶圓中之晶體缺陷之尺寸必須 儘可能降低。 近年來，藉由各種量測方法，已報導在晶體成長時所 發生之所謂成長缺陷之晶體缺陷亦發生在由C Z法成長之 矽單晶晶體中。例如，在以一般成長率（約1 m m / m i η或更多）成長之商用單晶晶體中之晶體缺陷可藉由 使晶體之表面受到以S e c c 〇溶液（K 2 C r 2〇7 ,氫 氟酸，和水之混合物）周緣蝕刻（S e c c 〇蝕刻）而偵 測如同一坑（日本專利第4 一 1 9 2 3 4 5號案）。 產生此坑之主要原因爲在製造單晶晶體時集合之空洞 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ~7[ "" (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
裝- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225113 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ) 之叢集或由石英坩堝所收集之.氧原子之凝結塊之氧化物沉 澱物。當這些晶體缺陷呈現在所製造半導體裝置之表面部 份（在0至5 //m之深度）時，它們會對裝置之特性造成 破壞。因此，亟需降低這些晶體缺陷。 例如，藉由降低晶體之成長率（例如，至0 . 4 m m /mi η或更低），可降低上述空禪L叢集之導度^曰本專 利第2—267195號案）。但是，當採用此方法時， 會產生一晶體缺陷，其被視爲因過多空隙矽原子之新集合 體之結果而產生之僱IP，如此亦會顯著的破壞裝置之特 性。因此，以此方法無法解決上述之問題。再者，由於晶 體之成長率由一般約1 . 〇mm/mi η降低至〇 · 4 m m /m i η或更小，在此方法中，單晶晶體之生產率和 成本效能亦顯著降低。 發明槪要 本發明乃用以解決上述之問題，且本發明之主要目的 乃在提供以C Ζ法以高產率製造用於半導體裝置之矽單晶 晶圓，其中可抑制晶體缺陷之形成。 爲了達成上述之目的，本發明提供一種矽單晶晶圓， 其藉由處理以Czochralski法摻雜氮而成長之矽單晶晶錠而 產生，其中在矽單晶晶圓中之成長缺陷尺寸爲70nm或㉑、。 如上所述，當矽單晶晶圓藉由處理以Czochralski法摻 雜氮而成長之矽單_晶晶錠而產生時，在矽單晶晶圓中之成 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
裝. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225113 A7 __B7_ 五、發明説明（3 ) 、 長缺陷尺寸可降低至7 0 nm或更小。由於此種細晶―體缺 陷難以對裝置之製造造成有害的影響，因此可改善矽單晶 '一 - . 晶圓之良率和裝置之品質。 較佳的，在藉由處理以Czochralski法摻雜氮而成長之 矽單晶晶錠而產生之矽單晶晶圓中，矽單晶晶錠以控制 1150至1080 °C之冷卻率爲2 · 3 °C/分或更大而 成長。 如上所述，當矽單晶晶圓藉由處理以Czochralsld法摻 雜氮而成長之矽單晶晶錠而產生時，在矽單晶晶1L _Φ.ZM 廣._&爲摻雜氮之存在而非常少。當矽單晶晶錠以控制 1 1 50至1 080°C之冷卻率爲2 · 3°C/分或更大而 成長時，晶體缺陷可減少至幾乎對裝置之製造完全無影響 之狀態。再者，由於可抑制晶體缺陷之成長，因此可以高 速成長晶體，因此可改善生產率。 在上述之例中，在矽單晶晶圓中之氮濃度最好在 0 · 2至5X1015原子/cm3之範圍中。 爲了抑制晶體缺陷之成長，氮濃度最好爲1 . 0 X .1 0 1 5原子/ c m 3或更多。爲了防止單晶之結晶，氮濃 度最好爲5xl 015原子/cm3或更小。但是，氮濃度 在0 · 2至5xl 015原子/cm3之範圍中可最有效抑 制晶體缺陷之成長，且因此，當氮濃度在此範圍中時，可 有效的抑制晶體缺陷之成長。 當以Czochralski法摻雜氮而成長之矽單晶晶錠時，在 矽單晶晶圓中之氧_濃度最好控制爲1·〇χ1〇ΐ8原子/ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本¾}
-I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -6 - 1225113 A7 B7 五、發明説明（4 ) ^.;---! (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) cm3 (ASTMJE79値）或更小。當氧濃度如上述之低 時，可進一步抑制晶體缺陷，且可防止在表面層上之氧化 物沉澱物之形成。 如上所述之矽單晶晶圓之表面上具有非常少的晶體缺 陷。特別的，由於晶體缺陷之密度可降低至4 0個/ c m 或更小，可顯著的改善在製造裝置時之良率，因此，可顯 著的改善晶體之生產率。 本發明亦提供一種矽單晶晶圓之製法，其中矽單晶晶 錠以摻雜氮且控制1 1 5 0至1 0 8 0 °C之冷卻率爲 2 · 3 °C /分或更大而成長，而後受到處理以提供矽單晶 晶圓。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如上所述，在用於成長矽單晶晶錠之C Z法中，可藉 由摻雜氮而抑制在晶體成長時發生之晶體缺陷之成長。再 者，由於成長晶體以控制1 1 5 0至1 0 8 0 °C之冷卻率 爲2 · 3 °C /分或更大，可抑制晶體缺陷之成長，且此晶 體缺陷變成非常細。再者，由於可顯著的抑制晶體缺陷之 成長，因此可以高速成長晶體，因此可顯著的改善晶體之 生產率。 在矽單晶晶錠中之氮濃度最好爲〇 · 2至5 X 1 0 1 8 原子/ c m 3。在矽單晶晶錠中之氧濃度最好爲χ · 〇 X 1 0 18原子/cm3或更小。 如上所述，當以高速執行冷卻且摻雜氮之濃度和氧濃 度控制在以摻雜氮之C Z法產生矽單晶時之最佳範圍中時 ，可以高生產率產·生具有高品質和少晶體缺陷之矽單晶晶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 1225113 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ______B7五、發明説明（5 ) 圓。 在藉由處理以Czochralski法摻雜氮而成長之矽單晶晶 錠而產生之砂單晶晶圓中，在矽單晶晶圓中之成長缺陷尺 寸爲7 0 nm或更小，且因此，可改善裝置之良率和品質 〇 依照本發明之矽單晶晶圓之製法，矽單晶晶錠藉由摻 雜氮和以控制1 1 5 0至1 0 8 0 t之冷卻率爲2 · 3 °C /分或更大而成長，而後受處理以提供矽單晶晶圓。因此 ，可抑制在由C Z法產生之矽單晶中之晶體缺陷之成長， 且輕易的，高產率的產生矽單晶晶圓，其中在晶圓之表面 層上偵測到之晶體缺陷非常小，且晶體缺陷數目非常少。 較佳實施例之詳細說明 以下詳細說明本發明。但是，本發明並不限於此。 發明人發現，除了在以C Z法之矽單晶成長時之摻雜 氮外，晶體缺陷之尺寸明顯的決定於由1 1 5 0至 1 0 8 0 °C之晶體冷卻率，當成晶體成長狀況，且藉由控 制冷卻率高至2 · 3 °C /分或更高，可獲得一矽單晶晶圓 ，其中在裝置製造層（晶圓之表面層）中之晶體缺陷細小 到足以不會引起如因集合等之不良結果，因此可抑制晶體 缺陷成長。'因此，本發明人藉由硏究此狀況而完成本發明 0 亦即，當氮摻雜在矽單晶中時，可抑制在矽中之空洞 之凝結塊，因此晶體缺陷之密度降低（T. Abe和 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） .g: (請先閲讀背面之注意事_ 4 ，項再填」 裝-- 寫本頁) 訂 1225113 A7 B7 五、發明説明（6 ) H.Takeno , Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 262 , 3 , 1 992 )°此效果之達成結果爲空洞凝結塊由同質核子形成轉爲 異質核子形成。因此，具有非常小晶體缺陷之矽單晶可藉< 由以CZ法摻雜氮而成長之矽單晶而得，且因此，藉由處 理此矽單晶可獲得具有非常小晶體缺陷之矽單晶晶圓。依 照此方法，不必如習知方法般始終降低晶體之成長率，且 因此，可以高生產率生產具有低缺陷密度之矽單晶晶圓。 再者，晶體缺陷之尺寸明顯決定於通過空洞之集結溫 度範圍之時間。已知空洞之集結溫度範圍在1 1 5 0至 1 0 8 0 °C間，且因此，可預測的是，當晶體成長時，藉 由縮短通過溫度範圍之時間，可降低晶體缺陷之尺寸。因 此，在本發明中，晶體成長在您肩由1 1 5 0 °C至 1 0 8 0 °C (其爲集結溫度之範圍）以2 · 3 °C /分，最 好爲3 · 5°C/分下進行。藉此，可縮短通過集結溫度之 時間，因此晶體缺陷之尺寸可降低至在製造半導體裝置時 不會引起任何問題之細小。 產生在矽中之晶體缺陷之成長可受到摻雜氮在矽單晶 而抑制之原因爲空洞凝結塊處理由同質核子形成轉爲異質 核子形成。 因此，摻雜氮濃度最好爲1 X 1 01()原子/ cm3或 更多，以使充分的形成異質核子形成。當氮濃度爲5 X 1 0 1 5原子/ c m 3時（其爲在矽單晶中之固態可溶解氮 ),可阻止單晶之結晶。因此，最好不要超過該濃度。 再者，本發明人進一步硏究氮之濃度，且發現最有效 I.--•丨·---^裝. (請先閲讀背面之注意事項再填寫太 窝本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · g - 1225113 A7 B7 五、發明説明（7 ) ^ I. •裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 的氮濃度在0 · 2至5 · OxlO15原子/cm3間。當 摻雜氮濃度高至如同上述範圍時，藉由摻雜氮可達成高效 果的抑制晶體缺陷形成，且可幾乎完成防止會引起問題之 大晶體缺陷之形成。 另一方面，已知當晶體成長時，在矽單晶中之氮原子 會加速氧沉澱（如 F. Shimura 和 R· S· Hockett，Appl· Phys Lett. 48, 224， 1 986所述）。因此，當使用具有一般氧濃 度（1 X 1 018原子/cm3或更多）之單晶時，會形成 氧化物沉澱，其對存在接近處理晶圓表面之裝置有害。因 此，本發明人藉由摻雜氮在具有低於一般値之氧濃度lx 1 018原子/ cm3或更少（ASTM；E7 9 )之CZ矽單 晶中以解決此一問題。 在習知具有低氧濃度之C Z矽單晶中，會有晶體強度 降低之問題。但是，依照本發明，氮以例如0 . 2至5 X 10 15原子/cm3之濃度摻雜在單晶中，由於氮之存在 ，可獲得充分的晶體強度（K. Sumini, I.Yonenaga,和 M. Imai , J. Appl. Phys. 54 , 501 6 , 1 983 ) 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本發明中，摻雜有g之矽單晶晶錠可以C Z法依照 已知之方法如日本專利第6 0 - 2 5 1 1 9 號案所揭示 者而成長。 亦即/在包含以包括在石英坩堝中之多晶矽熔融原料 接觸種晶，且以旋轉而拉晶以成長具有所欲尺寸之矽單晶 晶錠之C Z法中，藉由先在石英坩堝中設置氮化物，且將 氮化物加入熔融矽_中，或藉由使用含氮之氣體時，可摻雜 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1225113 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（9 ) 、 包含所需濃度之氧，且晶體以在c Z法中之所需冷卻率成 長。在以例如內徑刀切片器或線鋸等之切片裝置切片後， 晶錠受到削角，重疊，蝕刻，拋光等處理以形成矽單晶晶 圓。這些處理只是舉例而已，當然可進行如淸潔處理之其 它處理，且可根據目的而適當的改變處理之順序，或省略 一些處理。 如上所述，於此產生本發明之矽單晶晶圓，其乃藉由 處理以Czochralski法摻雜氮而成長之矽單晶晶錠，且以控 制1 150至1080 °C之冷卻率爲2 · 3 t：/分或更大 而獲得。 在此矽單晶晶圓中，在表面層上之晶體缺陷非常少，. 特殊爲4 0個/c m2或更少。特別的，可幾乎完全消除可 能引起半導體裝置處理珠問題之表面晶體缺陷，因此，可 顯著的改善半導體裝置之良率。 (範例） 下述範例和比較例乃用以進一步說明本發明。這些範 例並非用以限制本發明之範疇。 (範例，比較例） 依照C Z法，4 0 k g之多晶矽材料置入具有1 8吋 直徑之石英坩堝中，以一般値之1·2mm/分之拉起速 率拉起具有6吋’P導電型直徑和< 1 0 〇 >定向之六個矽 單晶晶錠。 ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
裝· 訂 I# 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 12- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225113 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 拉起其中五個，而具有氮化矽之矽晶圓預先置入熔融 砂中，因此，可達成在晶體中之氮濃度爲5·〇xl015 原子/cm3。坩堝之轉動數目受控制，因此，可達成在單 晶中之0 · 8至1 · 〇xl 〇18原子/cm3之氧濃度。 每個單晶晶錠受拉起，而經由使用提供在C Z法矽單晶晶 體成長裝置之室中之冷卻裝置控制由1 1 5 0至 1080 °C 之冷卻率爲 1·2，1·6, 2.3，3.0 ,3 · 5 °C / 分。 另一晶錠受拉起而依照習知方法未摻雜氮。此晶錠受 拉起，而控制由1 150至1080 °C之冷卻率爲2 · 3 °C /分。在單晶中之氧濃度控制爲0 · 8 X 1 0 1 8原子/ cm3。 由所獲得之單晶晶錠以一線鋸切片晶圓，而後受到削 角，重疊，蝕刻，鏡面拋光等處理。而後，直徑6吋之矽 單晶鏡面拋光晶圓幾乎在完全相同的狀況下（冷卻率和氧 濃度），除了摻雜氮與否。 經由L S T (雷射散佈斷層圖）執行在兩晶圓中之成 長缺陷之尺寸之量測和比較，其一晶圓摻雜有0 · 2至 5 · 0 X 1 0 1 5原子/ c m 3濃度之氮，而另一晶圓則無 摻雜氮，且兩者以2 · 3 °C /分之冷卻率產生。所得之結 果如圖1和2所示。如圖1和2所示，在由具有〇 . 8 X 1 0 1 8原子/ c m 3之相同氧濃度之晶體中所獲得之晶圓 中，其皆以如2 · 3t/分之高冷卻率產生，由雜^ $晶體所獲得之晶圓上之成長缺陷之尺寸爲( — ^ ^裝 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13· 1225113 A7 __B7_ 五、發明説明（11 ) - 圖2 )，而由摻雜氮之晶體所獲得之晶圓上之成長缺陷之 尺寸爲6〇nm (圖1)。明顯的是，後者在缺陷成長上 爲前者之一半。 如此所獲得之矽單晶晶圓受到S e c c 〇飩刻，且藉 由以顯微鏡觀察表面以決定晶體缺陷（成長缺陷）之密度 。此量測在晶圓之中央部份，在與中央部份距離半個半徑 ，和在周緣部份上執行，該晶圓之周緣部份爲在由每個晶 錠之肩部份起10, 20, 30,40, 50,或60 c m上之位置上之單晶晶錠起切片之位置。 結果如圖3至5所示。圖3爲介於由摻雜氮之五個矽 單晶晶錠切出之矽單晶晶圓之晶體缺陷密度之平均値和冷 卻率間之關係圖。圖4爲由摻雜氮和控制冷卻率爲2 · 3 °C /分而成長之晶錠所獲得之矽單晶晶圓之缺陷密度之圖 。圖5爲由習知未摻雜氮而成長之晶錠所獲得之矽單晶晶 圓之缺陷密度之圖。在每個圖中，方形線表示在晶圓中央 上之資料，圓形線表示與晶圓之中央有一半半徑之距離上 之資料，和三角形線表示在晶圓之周緣部份上之資料。 如圖3所示，當冷卻率增加時，缺陷密度降低。因此 ，明顯的是，冷卻率最好爲2 · 3 °C /分或更大，特別的 ，爲3 · 5 °C/分或更大。其原因爲缺陷之集結塊在高冷 卻率下受到抑制，且因此其尺寸降低至極細。 如圖4所示，在本發明之矽單晶晶圓產生時，拉起率 爲1 · 0mm/分或更多，其和習知方法相同或高於習知 方法，但是，和以習知方法所獲得之晶圓比較，由相同晶 請 先 閲 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 寫 本 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14 1225113 A7 _________Β7__ 五、發明説明（12 ) ^ 錠切片之所有晶圓之晶體缺陷之密度在整個晶圓上降低至 幾乎爲零。亦即，依照本發明，可確定的提供一矽單晶晶 圓，其具有在晶圓表面上4 〇個/ c m 2或更少之晶體缺陷> 密度。 如圖5所示，在習知矽單晶晶圓中，在由單晶晶錠之 肩部份切片中遠離肩部份之晶圓之晶體缺陷密度較高。特 別的，在由單晶晶錠之肩部份切片中遠離肩部份2 0 c m 之晶圓之晶體缺陷密度爲6 0 0個/c m2或更高。 本發明並不限於上述之實施例。上述之實施例只爲一 範例而已，而具有實質如申請專利範圍所述相同的構造且 提供相似的作用和效果者皆包括在本發明之範疇內。 例如，本發明之方法不只可應用於C Z法，且可應用 於任何型式之M C Z法（磁場應用C Z晶體成長法），其 中當拉起矽單晶時，應用磁場。亦即，所謂的C Ζ法不只 包含一般的C Ζ法且包括MC Ζ法。 圖式簡單說明 圖1爲介於成長缺陷之尺寸和具有在摻雜氮之矽單晶 晶圓中之尺寸之缺陷數目間之關係圖。 圖2爲介於成長缺陷之尺寸和具有未摻雜氮之矽單晶 晶圓中之尺寸之缺陷數目間之關係圖。 圖3爲介於由摻雜氮之五個矽單晶晶錠切出之矽單晶 晶圓之晶體缺陷密度之平均値和冷卻率間之關係圖。 圖4爲由摻雜_氮和控制冷卻率爲2 · 3 °C /分而成長 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 請 先 閲 讀 背 面 之 注 項 再 填 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 15- 1225113 A7 B7 五、發明説明（13 ) ^ 之晶錠所獲得之矽單晶晶圓之缺陷密度之圖。 圖5爲由未摻雜氮而成長之晶錠所獲得之矽單晶晶圓 圖 之 度 密 陷 缺 之 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16 _

Claims (1)

1225113
公告本 I ^——M 2 六、申請專利範圍 " ^ - 第88 1 082 1 7號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 民國90年7月修正 1 · 一種矽單晶晶圓，其藉由處理以Czochralski法摻 雜氮而成長之矽單晶晶錠而產生，其中在矽單晶晶圓中之 成長缺陷尺寸爲7 0 n m或更小。 2 . —種矽單晶晶圓，其藉由處理以Czochralski法摻 雜氮而成長之矽單晶晶錠而產生，其中矽單晶晶錠以控制 1 1 5 0至1 0 8 0°C之冷卻率爲2 . 3°C/分或更大而 成長。 3 .如申請專利範圍第1項之矽單晶晶圓，其中在矽 單晶晶圓中之氮濃度在0 · 2至5 X 1 0 1 5原子/ c m 3 之範圍中。 4 .如申請專利範圍第2項之矽單晶晶圓，其中在矽 單晶晶圓中之氮濃度在0 · 2至5 X 1 0 1 5原子/ c m 3 之範圍中。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 ·如申請專利範圍第1項之矽單晶晶圓，其中在矽 單晶晶圓中之氧濃度爲1 · 〇xl〇18原子/cm3或更 小0 6 ·如申請專利範圍第2項之矽單晶晶圓，其中在矽 單晶晶圓中之氧濃度爲1 · 〇xl 〇18原子/cm3或更 小0 7 ·如申請專利範圍第3項之矽單晶晶圓，其中在矽 單晶晶圓中之氧濃度爲1 · 0 X 1 〇 1 8原子/ c m 3或更 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐·） - 1 - 1225113 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 小〇 - 8 ·如申請專利範圍第4項之矽單晶晶圓，其中在砂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 卓晶晶圓中之氧濃度爲1 · 〇x 1 〇18原子/ 更 小0 9 ·如申請專利範圍第1項之矽單晶晶圓，其中在晶 圓表面上之晶體缺陷之密度爲4 0個/ c m2或更少。 1〇·如申請專利範圍第2項之矽^晶晶圓，其中在 晶Η表面上之晶體缺陷之扭、度爲4 0個/ c m2或更少。 1 1 ·如申請專利範圍第3項之矽單晶晶圓，其中在 晶圓表面上之晶體缺陷之密度爲4 0個/ c m 2或更少。 1 2 ·如申請專利範圍第4項之矽單晶晶圓，其中在 晶圓表面上之晶體缺陷之密度爲4 0個/ c m 2或更少。 1 3 ·如申請專利範圍第5項之砂單晶晶圓，其中在 晶圓表面上之晶體缺陷之密度爲4 0個/ c m 2或更少。 1 4 ·如申請專利範圍第6項之矽單晶晶圓，其中在 晶圓表面上之晶體缺陷之密度爲4 0個/ c m 2或更少。 1 5 ·如申請專利範圍第7項之矽單晶晶圓，其中在 晶圓表面上之晶體缺陷之密度爲4 0個/ c m 2或更少。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 6 .如申請專利範圍第8項之矽單晶晶圓，其中在 晶圓表面上之晶體缺陷之密度爲4 0個/ c m 2或更少。 1 7 . —種矽單晶晶圓之製法，其中矽單晶晶錠以摻 雜氮且控制11 50至1080 °C之冷卻率爲2 · 3 °C/ 分或更大而成長，而後受到處理以提供矽單晶晶圓。 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項之矽單晶晶圓之製法 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐·） 1225113 8888 ABCD 六、申請專利範圍 ，其中當以~Czochralski法摻雜氮而成長之矽單晶晶錠時， 在矽單晶晶圓中之氮濃度在0 · 2至5X1 〇15原子/ c m 3之範圍中。 1 9 .如申請專利範圍第1 7項之矽單晶晶圓之製法 ，其中當以Czochralski法摻雜氮而成長之矽單晶晶錠時， 在矽單晶晶圓中之氧濃度爲1 · 〇 X 1 Q 1 8原子/ c m 3 或更小。 2〇·如申請專利範圍第1 8項之矽單晶晶圓之製法 ，其中當以Czochralski法摻雜氮而成長之砂單晶晶鏡時， 在矽單晶晶圓中之氧濃度爲1 · 0 X 1 〇 1 8原子/ c m 3 或更小。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -3· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
TW088108217A 1998-06-03 1999-05-19 Silicon single crystal wafer and method for producing silicon single crystal wafer TWI225113B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10170629A JPH11349393A (ja) 1998-06-03 1998-06-03 シリコン単結晶ウエーハおよびシリコン単結晶ウエーハの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TWI225113B true TWI225113B (en) 2004-12-11

Family

ID=15908422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW088108217A TWI225113B (en) 1998-06-03 1999-05-19 Silicon single crystal wafer and method for producing silicon single crystal wafer

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6299982B1 (zh)
EP (1) EP0962557B1 (zh)
JP (1) JPH11349393A (zh)
KR (1) KR100582239B1 (zh)
DE (1) DE69900210T2 (zh)
TW (1) TWI225113B (zh)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69841714D1 (de) 1997-04-09 2010-07-22 Memc Electronic Materials Silicium mit niedriger Fehlerdichte und idealem Sauerstoffniederschlag
EP1090166B1 (en) 1998-06-26 2002-03-27 MEMC Electronic Materials, Inc. Process for growth of defect free silicon crystals of arbitrarily large diameters
EP1125008B1 (en) 1998-10-14 2003-06-18 MEMC Electronic Materials, Inc. Thermally annealed, low defect density single crystal silicon
CN1313651C (zh) 1998-10-14 2007-05-02 Memc电子材料有限公司 基本无生长缺陷的外延硅片
US6312516B2 (en) 1998-10-14 2001-11-06 Memc Electronic Materials, Inc. Process for preparing defect free silicon crystals which allows for variability in process conditions
US6544332B1 (en) 1999-08-30 2003-04-08 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for manufacturing silicon single crystal, silicon single crystal manufactured by the method, and silicon wafer
DE60010496T2 (de) * 1999-09-23 2005-04-07 Memc Electronic Materials, Inc. Czochralski-Verfahren zur Herstellung Silizium-Einkristalle durch Steuerung der Abkühlgeschwindigkeit
US6391662B1 (en) 1999-09-23 2002-05-21 Memc Electronic Materials, Inc. Process for detecting agglomerated intrinsic point defects by metal decoration
JP3551867B2 (ja) * 1999-11-09 2004-08-11 信越化学工業株式会社 シリコンフォーカスリング及びその製造方法
JP2001220291A (ja) * 2000-02-01 2001-08-14 Komatsu Electronic Metals Co Ltd シリコンウエハの製造方法
US6733585B2 (en) * 2000-02-01 2004-05-11 Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha Apparatus for pulling single crystal by CZ method
DE10014650A1 (de) * 2000-03-24 2001-10-04 Wacker Siltronic Halbleitermat Halbleiterscheibe aus Silicium und Verfahren zur Herstellung der Halbleiterscheibe
JP2001278692A (ja) 2000-03-29 2001-10-10 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコンウエーハおよびシリコン単結晶の製造方法
US6835245B2 (en) * 2000-06-22 2004-12-28 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation Method of manufacturing epitaxial wafer and method of producing single crystal as material therefor
JP4718668B2 (ja) * 2000-06-26 2011-07-06 株式会社Ｓｕｍｃｏ エピタキシャルウェーハの製造方法
US7105050B2 (en) 2000-11-03 2006-09-12 Memc Electronic Materials, Inc. Method for the production of low defect density silicon
US6858307B2 (en) 2000-11-03 2005-02-22 Memc Electronic Materials, Inc. Method for the production of low defect density silicon
JP4554886B2 (ja) * 2001-01-02 2010-09-29 エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド 向上したゲート酸化物完全性を有する単結晶シリコンの製造方法
KR100805518B1 (ko) 2001-01-26 2008-02-20 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈 인코포레이티드 산화 유도된 적층 결함을 실질적으로 포함하지 않는베이컨시 지배 코어를 갖는 낮은 결함 밀도의 실리콘
JP2002353282A (ja) * 2001-05-30 2002-12-06 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコン単結晶ウェーハ中の窒素濃度の評価方法
JP4567251B2 (ja) * 2001-09-14 2010-10-20 シルトロニック・ジャパン株式会社 シリコン半導体基板およびその製造方法
JP4549589B2 (ja) * 2001-09-14 2010-09-22 シルトロニック・ジャパン株式会社 シリコン半導体基板およびその製造方法
KR100445189B1 (ko) * 2001-10-22 2004-08-21 주식회사 실트론 실리콘 단결정 잉곳 제조시 질소 도핑방법과 실리콘 단결정 잉곳 성장장치 및 질소도핑용 첨가제
KR100588425B1 (ko) * 2003-03-27 2006-06-12 실트로닉 아게 실리콘 단결정, 결정된 결함분포를 가진 실리콘 단결정 및 실리콘 반도체 웨이퍼의 제조방법
US7014704B2 (en) 2003-06-06 2006-03-21 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation Method for growing silicon single crystal
JP4854936B2 (ja) * 2004-06-15 2012-01-18 信越半導体株式会社 シリコンウエーハの製造方法及びシリコンウエーハ
JP2006273631A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Komatsu Electronic Metals Co Ltd シリコン単結晶の製造方法およびアニールウェーハおよびアニールウェーハの製造方法
MY157902A (en) 2006-05-19 2016-08-15 Memc Electronic Materials Controlling agglomerated point defect and oxygen cluster formation induced by the lateral surface of a silicon single crystal during cz growth
EP2309038B1 (en) * 2009-10-08 2013-01-02 Siltronic AG production method of an epitaxial wafer
KR101472349B1 (ko) * 2013-05-21 2014-12-12 주식회사 엘지실트론 반도체용 실리콘 단결정 잉곳 및 웨이퍼

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4591409A (en) 1984-05-03 1986-05-27 Texas Instruments Incorporated Control of nitrogen and/or oxygen in silicon via nitride oxide pressure during crystal growth
JPS60251190A (ja) 1984-05-25 1985-12-11 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコン単結晶の製造方法
US4851358A (en) * 1988-02-11 1989-07-25 Dns Electronic Materials, Inc. Semiconductor wafer fabrication with improved control of internal gettering sites using rapid thermal annealing
JPH0633235B2 (ja) 1989-04-05 1994-05-02 新日本製鐵株式会社 酸化膜耐圧特性の優れたシリコン単結晶及びその製造方法
US5096839A (en) * 1989-09-20 1992-03-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Silicon wafer with defined interstitial oxygen concentration
JPH06103714B2 (ja) 1990-11-22 1994-12-14 信越半導体株式会社 シリコン単結晶の電気特性検査方法
JP3285111B2 (ja) * 1994-12-05 2002-05-27 信越半導体株式会社 結晶欠陥の少ないシリコン単結晶の製造方法
JPH08337490A (ja) 1995-06-09 1996-12-24 Shin Etsu Handotai Co Ltd 結晶欠陥の少ないシリコン単結晶及びその製造方法
JP3533812B2 (ja) * 1996-02-14 2004-05-31 信越半導体株式会社 チョクラルスキー法による結晶製造装置、結晶製造方法、およびこの方法から製造される結晶
DE19637182A1 (de) 1996-09-12 1998-03-19 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben aus Silicium mit geringer Defektdichte
MY127594A (en) * 1997-04-09 2006-12-29 Memc Electronic Materials Low defect density, vacancy dominated silicon
TW508378B (en) * 1998-03-09 2002-11-01 Shinetsu Handotai Kk A method for producing a silicon single crystal wafer and a silicon single crystal wafer

Also Published As

Publication number Publication date
DE69900210D1 (de) 2001-09-13
EP0962557A1 (en) 1999-12-08
KR20000005835A (ko) 2000-01-25
US6299982B1 (en) 2001-10-09
EP0962557B1 (en) 2001-08-08
KR100582239B1 (ko) 2006-05-24
JPH11349393A (ja) 1999-12-21
DE69900210T2 (de) 2002-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI225113B (en) Silicon single crystal wafer and method for producing silicon single crystal wafer
TWI227286B (en) Silicon single crystal wafer, epitaxial silicon wafer, and methods for producing them
TW505709B (en) A method for producing an epitaxial silicon single crystal wafer and the epitaxial silicon single crystal wafer
TW589415B (en) Method for producing silicon single crystal wafer and silicon single crystal wafer
TW546422B (en) Method of producing silicon wafer and silicon wafer
TW526297B (en) Silicon wafer and silicon epitaxial wafer and production methods thereof
TW552323B (en) Method for producing SOI substrate and SOI substrate
TW508378B (en) A method for producing a silicon single crystal wafer and a silicon single crystal wafer
JP3975605B2 (ja) シリコン単結晶ウエーハおよびシリコン単結晶ウエーハの製造方法
KR20180094102A (ko) 균질한 방사형 산소 변화를 갖는 실리콘 웨이퍼
WO2001027362A1 (fr) Microplaquette epitaxiale, silicium monocristallin a cet effet, procede de production et d'evaluation
KR20160002323A (ko) β-Ga2O3계 단결정 기판
WO2012176370A1 (ja) シリコンウェーハ及びその製造方法
TWI402383B (zh) 磊晶晶圓及其製備方法
JP5836999B2 (ja) β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法、及びβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法
TW530325B (en) Semiconductor wafer manufacturing process
JP3614019B2 (ja) シリコン単結晶ウエーハの製造方法およびシリコン単結晶ウエーハ
JP3771737B2 (ja) シリコン単結晶ウエーハの製造方法
US6261362B1 (en) Silicon epitaxial wafer manufacturing method
JP3618254B2 (ja) Ｓｏｉ基板の製造方法
JPH1192283A (ja) シリコンウエハ及びその製造方法
JP3412531B2 (ja) リンドープシリコン単結晶ウエーハ及びエピタキシャルシリコンウエーハ及びこれらの製造方法
JP3433678B2 (ja) アンチモンドープシリコン単結晶ウエーハ及びエピタキシャルシリコンウエーハ並びにこれらの製造方法
JP2007073594A (ja) エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法
JP2000072595A (ja) ボロンドープシリコン単結晶ウエーハ及びエピタキシャルシリコンウエーハ及びこれらの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees