TWI251037B - Process for preparing single crystal silicon sing crucible rotation to control temperature gradient - Google Patents

Description

1251037 玫、發明說明·· 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用來製造電子元件的半導體級單晶矽之製 備。更明確地說，本發明係關於一種用來製備單晶矽之方 法’以晶棒或晶圓形式，其中利料網旋轉控制晶體中的 平均軸向溫度梯度，Go，做為半徑的函數（即（GG(r))，特別 是在或接軸處。此外，利用„旋轉調變來獲得其 中軸向-致的氧含量。在-具體實施例中，本發明係針對 —種用來製備具有軸向對稱區域之單晶矽之方法，該轴像 對稱區域基本上沒有附聚的本徵點缺陷，本方法利用掛禍 旋轉來改進G〇之半徑一致性。 【先前技術】 平日-日矽，具係 •、二/王丁子菔m于兀件之方法白 起始材料，通常是利用所謂的柴氏（”Cz”）長晶法來製備。名 此万法中’ #多晶矽C’poiysmcon”)填充至一坩堝中並辱 化’使-晶種晶體與該融熔的矽接觸，並利用緩慢拉起身 成長單晶石夕。在頸部的形成完成之後，利用，例如，降伯 匕起速率及/或融化溫度來增加該晶體的直徑，直到達到预 期或目標直徑為止。然後利用控制拉起速率和融化溫度並 補償降低的融化平面來成長直徑大約固定的該晶體之圓柱 狀主體。在接近成長製料點㈣㈣㈣之㈣硬前， 必頊逐漸縮減該晶體直徑以形成一終端圓錐。通常，嗦饮 端圓錐係利用增加晶體拉起速率以及供應至該料的ϋ 开/成。當m得…、時，即可將該晶體與該㈣物分離。 89219 1251037 f ’在成長反應室中

溫度，低於此已知的本徵點缺陷濃度變得嚴重過飽和。在冷 目前已知當該晶棒從凝結溫度冷卻時，名 形成的單晶矽會有一些缺陷。更明確地說， 時，d歡點缺陷’例如晶格空雜式xt 卻至低於此門限溫度時，會產生反應或附聚的結果’而導致 附聚的本徵點缺陷的形成。 \如在別處所揭示者（見，例如，美國專利第5,919,302號； 第 6,254,672號，第 6,287,380 號；第 6,328,795 號；以及第 6,312,516號），這些矽中之點缺陷的型式和初始濃度在該晶 棒從凝結溫度（例如，約1410。(：）冷卻至大於約13〇〇。(3的溫度 (即，約1325 C、1350°C或更高）時決定，也就是說，這些缺 陷的型式和初始濃度係由v/G〇來控制，其中v是成長速度， 而G〇疋晶體中在此溫度範圍内的平均軸向溫度梯度。更具 體地’現在參見圖1，對於增加的v/Gg值來說，從漸減的自 晶隙控制成長轉換至漸增的空缺控制成長在接近v/Gq之臨 界值附近發生’其’基於目前可得的資訊，出現在約2 · 1 χ 1 〇·5 cm /sK ’其中G〇係在上面界定的溫度範圍内之軸向溫度梯 度固走的情況下決定。因此’製程條件，例如成長速率（影 響v) ’以及熱區域配置（影響G〇)，可經控制以決定該單晶石夕 内的本徵點缺陷大邵分是空缺（此時V/GQ通常比臨界值大） 或是自晶隙（此時v/Gq通常比臨界值小）。 附聚缺陷的形成通常以兩個步驟發生；第一，發生缺陷 「成核」，其係本徵點缺陷在已知溫度下過度飽^和的結果。 89219 1251037 -旦細「成核門限」溫度’本徵點缺陷便附聚。該等 本徵點缺陷會繼續擴散通過矽晶格，只要其所在的晶棒部 分之溫度維持在第二門限溫度(即，「擴散門限」）以上，低 於此溫度本徵點缺陷便不再於商業t施時間㈣動。舍續 晶棒保持在此溫度以上時’空缺或晶隙本徵點缺陷分別擴 散通過晶格至附聚的空缺缺陷或晶隙缺陷已存在的位置， 導致已知的附聚缺陷尺寸增大。增大的發生是因為這些附 水缺1¾位置基本上扮演「水槽(sink)」的角色，利用附聚作 用之更有利的能態來吸引並聚集本 /徵點缺陷。 ' 因此’附聚缺陷的形成和尺寸係取決於成長條件，包含 v/G〇(影響此類點缺陷的初始濃度），以及該日日日棒主體在由該 「成核門限」#成之上限和該「擴散門限」(影響此類缺陷 的尺寸和密度）構成之下限所限制之溫度範圍内的冷卻速 率或留置時間。如先前已揭示者（見，例如，前面所提及的 美國專利），冷卻速率或留置時間的控制使附聚本徵點缺陷 的形成可以在大許多的v/G〇值範圍内被抑制；也就是說， 冷卻控制允許使用大許多的可接受之v/以值「窗」，同時仍 然可以成長出基本上無缺陷的矽。 但是，關於本徵點缺陷之型式和初始濃度，已知在凝固 時，孩拉起速率，因而本質上V，也該特定的軸向位置上作 為半&的函數基本上是固定的；也就是說，V在晶棒中的每 個轴向仏置本質上是徑向（radially)固定的。進一步知道 L #本欲點缺陷的濃度，以及也許型式，並不是沿著半徑 不&的’因為在晶棒外部或橫向表面處的熱損耗的緣故， ' 89219 1251037 因此導致G0由該晶棒中心處沿著半徑向外移動而增加。通 常，這是因為熱區域設計的限制（即，無法充分限制結晶表 面的熱損耗）。無法控制gq⑴的事實在Gq的實際值增加時變 得更明顯。結果是，增加基本上無缺陷的矽之產量變得更 困難（v的增加通常需要增加Gg，以維持點缺陷之預期型式 和初始濃度）。 【發明内容】 因此簡單地說，本發明係針對一種根據柴氏長晶法來拉 起一單晶矽晶棒之方法，其中使一晶種晶體與容納在一坩 堝内的矽融熔物接觸，該坩堝係與該晶種同軸，然後從其 中拉起以形成一鄰接在該晶種晶體的頸部，一鄰接於該頸 部的晶種圓錐，以及一鄰接於該晶種圓錐的固定直徑部 分，該固定直徑部分具有至少15〇毫米的公稱直徑（n〇minal cHameter)，該固定直徑部分具有⑴一長度L，從一由該晶種 圓錐變成該固定直徑部分的轉換沿著晶棒的軸測得，（ii)一 第一系列位置— M，分別沿著該軸與該轉換距離。）， 其係做為L的分數來決定，以及（iii) 一第二系列位置 PP() ’分別沿著該軸與該轉換距離DD(1_>n)，其係做為L 的分數來決定’其中該第二系列中之位置和其分別的距離 可以與該第一系列中者相同或不同。該方法包含（a)以相反 方向旋轉該晶種晶體和該坩堝；（b)以該晶棒之固定直徑部 分的漸增軸長度之函數來降低平均坩堝旋轉速率（CR)，其 中在一位置’ P i，上的平均坩堝旋轉速率係大於在一位置’ P2 ’上的平均坩堝旋轉速率，其中DAPi+O.lL);以及，（c) 89219 I2s1〇37 利用坩堝旋轉速率調變（CRM)來控制欲使其基本上保持不 變之該固定直徑部分中的平均軸向氧含量。 本發明進一步針對一種根據柴氏長晶法來拉起一單晶矽 晶棒之方法，其中使一晶種晶體與容納在一坩堝内的矽融 熔物接觸，該坩堝係與該晶種同軸，然後從其中拉起以形 成一鄰接於該晶種晶體的頸部，一鄰接於該頸部的晶種圓 錐，以及一鄰接於該晶種圓錐的固定直徑部分，該固定直 徑邵分具有從該軸延伸至其橫向表面之至少乃毫米的公稱 半徑。孩方法包含：（a)以相反方向旋轉該晶種晶體和該坩 堝；（b)在成長該固定直徑部分期間以一平均坩堝旋轉速率 (CR)旋轉一坩堝，其係足以在接近該軸處得到高度， 土少約5 *米的融熔物-固態介面，如從該融熔物表面所測 侍者，以及一高度ZR/2,其中ZR/2是在該融熔物表面上方大 、勺在居半徑中點處的介面尚度，其至少約是&的i 2〇% ;以 及，（〇利用坩堝旋轉調變（CRM)來控制欲使其基本上保持 不變之該固定直凝部分中的平均軸向氧含量。 本發明又進一步針對一種根據柴氏長晶法來拉起一單晶 矽晶棒之方法，其中使一晶種晶體與容納在一坩堝内的矽 融熔物接觸，該坩堝係與該晶種同軸，然後從其中拉起以 形成一鄰接於该晶種晶體的頸邵，一鄰接於該頸部的晶種 圓錐，以及一鄰接於該晶種圓錐的固定直徑部分，該固定 直技邵分具有至少1 5 〇耄米的公稱直徑。該方法包含（a)以相 反方向旋轉該晶種晶體和該坩堝；（b)控制v/Gq比例，其中v 係成長速度而G〇係該晶棒之固定直徑部分的至少一個段落 89219 -10- 1251037 在仗极固至不低於約1300t的溫度範圍内之平均抽向溫度 梯度’來㈣該比例包含在成長該段落時降低平均甜瑪旋 轉速率（CR) ; (c)利用掛網旋轉調變（CR⑷來控制欲使其基 本上保持不變之該段落中的平均轴向氧含量；以及，⑷控 制省/又落;k做固溫度至約丨〇5〇。〇或更低的冷卻速率，其中 該段落包含一軸向對稱區域，其基本上係無⑴附聚空缺缺 陷’或（ii)A型附聚晶隙缺陷。 在咸削述方法之一具體實施例中，v/G〇係經絕佳控制而 在。亥4刀内k成一抽向對稱區域的形成，其基本上沒有附 聚本徵點缺陷，其中主要的本徵點缺陷若不是矽自晶隙就 是碎晶格空缺。 進步/主思到在本方法之任何前述實施例中，可以選擇 / 、性地使用坩堝旋轉調變（CRM)來達到一基本上固定的氧濃 度’違氧濃度本質上落在任何通常可由柴氏型長晶法達到 的範圍内。 本發明之其他特徵將在如下在某種程度上變得更顯而易 見’並且在某種程度上被指明。 【實施方式】 一般來說，根據本發明，已發現平均坩堝旋轉速率（CR) 可經控制來改變融熔物-固體介面的形狀以及該晶體中的 平均軸向溫度梯度，G〇，界定在從凝固至一大於約1300°C 的溫度（例如1325°C、1350°C或更高）之溫度範圍内，如分別 由圖2和3所示者。更明確地說，本發明之方法利用cr來增 加接近該成長晶體中心軸處的平均軸向溫度梯度，同時對 89219 -11 - 1251037 於接近其橫向表面處的梯度基本上沒有影響，即使在G〇值 I I- 蓍 、 上 局於習知方法的情況下，因而有效地使V/G0在做為 半徑函數上更一致。 在沒有任何特定理論基礎下，並且參考圖4A和4B(其提供 的目的只用來做說明），通常咸信坩堝旋轉作用在於在單晶 矽晶棒成長期間改變融熔物流，使得該晶棒中心軸附近的 融熔物較不混亂，而導致其有較為向下的流量，或較不向 上的流量。這具有從該融熔物將更多的熱分佈至該中心軸 附近的晶體中的效應，並因此增加該中心軸附近的成長中 的晶棒之梯度。 眾所周知的是增加Gq是所欲的，因為這轉而容許v，主要 由拉起速率來控制，可以增加，同時得到相同的v/G〇比例， 因此增加同樣型式和品質的單晶矽的產量。本發明用來控 制或改變G〇的方法，特別是在或接近該中心軸處，係可與 其他利用熱區域設計來增加G〇的方法區別出來的。更明確 地說’此類習知方法基本上通常導致G〇在整個晶棒半徑上 的增加，特別是在半徑邊緣處，而本發明方法則在接近該 中心軸處獲致較高的G〇，並在半徑邊緣處有非常小的，如 果有任何的話，改變的G〇。此外，本發明方法係可與習知 的柴氏型長晶法區別’其中平均掛瑪旋轉速率是固定的咬 以晶體之固定直徑部分的長度之函數增加，以獲得其中轴 向一致的氧濃度（見’例如’美國專利弟5，5 9 3，4 9 8號；第 5,766,341 號；第5,215,620號，第 4,040,895號；第 4,436,577 號和第5，178,720號），因為其在該晶體之固定直徑部分的軸 89219 -12- 1251037 向長度的一部份，並且在某些實施例中基本上是所有部 分’上使用漸減的CR。 本發明方法利用坩堝旋轉調變（CRM)來補償固定直徑部 分中的氧濃度控制或一致性的減少。一般來說，已觀察到， 至少在某些實施例中，增加CRM的振幅及/或週期使氧氣濃 度可以與現行的柴氏方法相比；事實上，本發明方法基本 上提供一般柴氏型成長技術可以獲得的任何氧濃度（即，落 在、、々1 0 PPMA至約1 8 PPMA之間的範圍内，經由美國測試暨 材料學會（ASTM)F-121-83，包含例如約10、約12、約14、 約丨6或甚至約is PPMA的濃度）。 在本發明之一特別佳的實施例中，平均坩堝旋轉速率的 增加可以與拉起速率和其他在技藝中已知的參數併用來控 制v/GQ比例，選擇性地連同冷卻速率（如在此進一步描述 者）’以限制，並且最佳地預防附聚本徵點缺陷在該單晶矽 晶棒 < 一段或所有的固定直徑部分中形成。如在此進一步 描述及示出者（見，例如，圖5)，以此方式成長基本上無缺 陷的單晶矽是有利的，因為其作用使v/G〇⑴更一致。咸信 此類條件對於最佳化良率有幫助，至少在某種程度上，因 為其作用以確保該晶棒之固定直徑部分的每一段皆一致地 成長（卩暴路在基本上相同的熱條件和冷卻速率下）。此 外’因為v/G〇比例是由G〇來控制，並且更明確地說由影響 G〇的一種或多種參數來控制，而不是由v，因此成長速度可 以设定在可能的最高速率下以最佳化產量。 L介面形狀 89219 -13 - 1251037 現在參見圖4A和4B，以及圖6A和6B，注意到，根據本發 明方法，在該單晶矽晶棒之固定直徑部分或主體的成長期 間控制平均坩堝旋轉速率會導致「Μ形」或「海鷗翅膀形」 的融熔物-固體介面。具體參見圖7，在某些實施例中該介 面在中心軸或接近中心軸處具有一高度，Za，其係在該融 熔物水平面上（即介於該坩堝中之融熔物水平面和在該中 心軸或接近該中心軸處的融熔物-固體介面之間的距離，沿 著該中心軸測量）至少約5毫米、10毫米、15毫米或更高。 此外，從該中心軸徑向地向外移動，該介面在在該半徑中 或一半的約中點處具有一高度，Zr/2，其至少是該高度z α 的約120%，並且在某些實施例中可能是約125%、130%、 135%、140%、145%、150%或更多。 此種介面可能是來自約10%、20%、30%、40%、50%、 60%、70%、80%、90%或更多的晶棒主體已形成之後對於 平均旋轉速率的控制而來。以另一種方式來說，此介面可 能在約 10。/〇、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、 90%或更多的融熔物已經耗盡或凝固之後發生。 II.製程參數 Α·坩堝旋轉（CR) 根據本發明， 旦石夕融溶物的製備已經完成並且已使〜

低’當將彡亥晶種晶體從其中拉起以 Ν，並且更明確地說是降 以成長該晶棒之固定直徑 89219 •14- 1251037 部分時，以控制G〇，並且更明確地以增加在成長中的固定 直徑部分中心軸處或附近的G〇，同時使其邊緣或橫向表面 處或附近的G〇基本上保持不變，與不使用坩堝旋轉速率來 達到控制G〇的目的之標準或習知方法相比（例如，坩蜗旋轉 速率基本上保持不變或以固定直徑部分的長度之函數增 加，以控制氧含量者），如圖3和9所示者（也參見美國專利第 5,593,498號；第 5,766,341 號；第 5,215,620號；第 4.040.895 號；第4,436,577號和第5，178,720號，其中CR是不變的或以 軸向長度的函數增加）。此外，本發明方法應用坩堝旋轉速 率調變（CRM)來確保該晶棒之固定直徑部分做為其軸向長 度之函數的基本上一致的或不變的氧含量（見，例如，圖丨i)。 就此點而言，需注意的是，如在此所使用者，「平均」坩 禍速率表示在一已知軸向位置處的旋轉速率值，其基本上 係平均地介於一調變週期内之瞬時坩堝旋轉速率的最大和 最小值之間；也就是說，平均值係坩堝旋轉速率最大和最 小值之中間值，其係緊接在彼此之前或之後，做為調變週 期的一部份。此外，當應用坩堝旋轉速率調變時，瞬時掛 堝旋轉速率和平均坩堝旋轉速率基本上是相同的。 在本發明方法中，在該晶棒之固定直徑部分的至少一部 分已形成時（例如，至少約50%、60%、70%、80%、90%、 95%或甚至約100%的固定直徑部分之總軸向長度），藉由降 低平均掛碼旋轉速率（CR)來製備一公稱直徑約150毫米、 〇 3 0 0 i米或更大的單晶碎晶棒。例如，根據本發 明炙一實施例，該晶棒的固定直徑部分具有⑴一長度ι^從 89219 -15 - 1251037 一由該晶種圓錐變成該固定直徑部分的轉換沿著晶棒的軸 測得，（ii) 一第一系列位置p( 1 ~>n)，分別沿著該轴與該轉換 距離D(1—η)，其係做為L的分數來決定，以及（iii) 一第二系 列位置pp(1—n)，分別沿著該軸與該轉換距離DD0—10，其係 做為L的分數來決定’其中該第二系列中之位置和其分別的 距離可以與該第一系列中者相同或不同。該方法包含，部 分地’以該晶棒之固定直徑邵分的漸增抽長度之函數來降 低平均坩堝旋轉速率（CR)，其中在一位置，Pi，上的平均 掛禍旋轉速率係大於在一位置，！>2，上的平均坩堝旋轉速 率，其中 DAPi + O.lL)。 就此點而言需注意的是，位置Ρι和ppl可能，獨立地，位 万、4轉換處，該晶棒之固定直徑部分的成長在該處開始或 被起始（即，在0L處），或者位於沿著該晶棒之固定直徑部 刀的軸向長度之任何點上（例如，在約〇1L、〇 2乙、〇 ·几、 〇.4L、0.5L、〇.6L、〇.7L、〇 8L、或〇 9L處）。據此，在某些 實施例中，〇2可以是約 0.9l、〇8l、〇7L、〇6l、〇5l、〇4l「 0-3L、0.2L或更小’因此Di分別是至少小〇.il。例如： 备〇2約〇.9L時，D丨可以是約0.8L或更小（例如，约 H H G.5L、G.4L、G.3L、G.2L、G.1L或更小）； 田〇2約〇.8L時，Di可以是約0.7L或更小（例如，約 0·6[、G.5L、0.4L、Q.3L、G.2L、Q.1L或更小）； 田D2約〇.6L時，Di可以是約0.5L或更小（例如 〇。.礼、〇.3L、0.2L、0.1L或更小）； 河D2約0.4L時’ Dl可以是約〇.3乙或更小（例如 89219 -16- 1251037 〇.2L、0.1L或更小）；以及 -當D2約〇.2L時，D1可以是約0.1L或更小。 在某一她例中’料旋轉速率的降低不是在該固定直 徑部分的成長開始時即展 ,^ u ^ '、 了丨展開。反之，在某些實施例中，在 ㈣万、d日曰種圓錐之固定直徑部分大約起初叫、 10%(0’1L)或甚至15%(().15L)或2〇%⑺叫的成長期間，其可 把日力或者保持不變。此外，坩堝的旋轉速率可能不是 在所有貝訑例中都繼續降低直到該終點圓錐開始成長為 止，或更^普遍地直到該固定直徑部分終止成長為止。反之， 在某些貫施例在與該晶種圓錐相反的末端鄰接之固定 直徑邵分大約最後5%(〇 〇5]1)、1〇%(〇1L)或甚至15%(〇1几) 或20%(〇.2L)的成長期間，該速率可能會增加，或保持不變。 在某些實施例中，CR基本上可以在該晶體之指明部分或 點之間（例如，在點匕和！^之間）呈線性降低，而在其他實施 例中’ CR可以以基本上非線性的方式降低。無論速率是以 何種方式降低’在速率降低的已知區域中（例如，在CR固定 或增加的第一和最後區域之間，或者是在點Ρι和p2之間）， CR可以降低’例如，至少約1〇%、2〇%、3〇0/。、4〇%、5〇%、 60%、70%、80%或甚至90% ;也就是說，在p2處的坩堝旋 轉速率之平均值可以小於在p 1處的坩堝旋轉速率之平均值 約 10%、20%、30%、40%、5 0%、60%、70%、80%或甚至 90% °在一示範實施例中（大體而言參見圖9)，CR在該晶棒 的固定直徑部分成長時之降低係，例如⑴當Pj々〇.lL*P2 約 0.4L時，約 1〇%、15%或甚至 20%; (ii)當 PJt〇.4L 而？2約 89219 -17- 1251037 0.7L時，約l〇%、15%或甚至20% ;以及（iii)當P卜約〇.7L而P2 约〇 · 9 L時，約5 %、1 〇 %或甚至1 5 %。 需注意的是坩堝旋轉速率的精確值可以改變，例如，以 i甘禍尺寸、晶棒直徑、熱區域設計等的函數（即，那些對於 融物及/或晶體的熱梯度有影響的參數）。就其本身而言， CR —般可以落在用於柴氏型成長方法中的旋轉速率範圍 内。但是，通常在主體或關注的部分之成長期間，CR範圍 係從約1至約20 rpm，從約5至約15 rpm，或約7至約12 rpm。 更明確地說，某些實施例中，在主體最初5%(〇〇5L)、1〇0/〇 (0.1L)、20%(〇.2L)、30%(0.3L)、40%(0.4L)、50%(0.5L)或更 多之成長期間，CR範圍可以從約i〇至15 rpin ;以另一個方 式來說，在約最初5%至50%，約10%至40%，或約最初15% 至30%的成長期間，CR範圍可以從約丨〇至15 rpm。此外， 在相同的或其他實施例中，在主體之其餘部分之成長期間 (例如，約最後95%、90%、80%、70%、60%、50%或更少）， CR範圍可以從約5至約1〇 rpm，或從約6至約8 rpm。在一較 佳實施例中，當Pi處於約0.1L*04L之間的軸向位置上時 (即’ Di係在約〇.il和〇.4L之間），CR可以有在約1〇至约15 rpm ’或11至13 rpm範圍内的值。此外，當p2處於約〇.6]1和 0.9L之間的軸向位置上時（即，在約〇.6L和0.9L之間），CR 可以有在約5至約1〇 rpm，或6至8 rpm範圍内的值。 B.坩堝旋轉調變（crm) 如觔所s主者’由利用平均掛螞旋轉速率來改變G〇(r)(即， 平均軸向溫度梯度做為該晶棒之固定直徑部分的半徑之函 89219 -18- 1251037 數)而引起的任何控制氧本量 禍旋轉速率調變可以藉由使用琳 ^(CRM)來抵銷或補償； 雖然CR可能對 曰“攻疋說，已發現 的衝擊，但一，5夕的型式和品質有實質上 關注的其上之不# ’因此，該固定直徑部分，或所 速率來控制 綠周艾坩堝旋轉 、一 ^ 以此万式，該晶棒之固定直徑部分，或其上 L段’的平均氧含量可以在缺乏，例如，應用磁場下控 1 幻如，美國專利第5，178,720號和第6,458,204號）。 、/見固11例如，該晶棒，或所關注的其上之一段，之 平均氧3里可以根據本發明來控制，以在本質上落在可由 柴氏型成長方法達到的範圍内之任何一點上；也就是說， 平均氧含量可以是約10 PPMA、12 PPMA、14 PPMA、16 PPMA或甚至約丨8 ppMA(經由美國測試暨材料學會 83)此外，可以利用CRM來控制氧含量以使其基本上呈軸 向固足；也就是說可以利用CRM來控制平均氧含量，以使 其做為遠晶棒之固定直徑部分的軸向長度，或所關注的其 上之一段’之函數的變化小於約1〇%、5%、4%、3%、2%、 1 %或甚至更少。 再參見圖9，雖然坩堝旋轉速率調變基本上可以在主體成 長期間於任何點上起始，但通常不會在固定直徑部分開始 成長時起始，因為氧含量在此端傾向於是最高的，在所有 其他參數都相等的情況下。因此，在至少某些實施例中， CRM不會被起始，直到該固定直徑部分的約最初5% (0.05L)、10%(〇.il)、15%(0.15L)、20%(0.2L)或更多已經成 -19- 89219 1251037 長〈後。 就此點而了，需注意的是，、、力 ^ ^ 在/又有任何特定理論基礎下， 適吊相信由調變數據所引起 “ 的坩堝〈加速及速度的快速改 夕融炫物内接近㈣壁處的氧擴散界限層厚度。 这提焉了碎祕物的氧，並透過在硬轉物·固體介面處的 ^增加了成長晶棒之固定直徑部分的氧濃度。因此，調 變數據在拉起之固定直徑部分的氧濃度若不使用此方法就 會很低的時候被加入速度訊號中。因為氧濃度在固定直徑 邵分的起始部分期間是最高的，咸信這至少—部分是因為 該融溶物和該掛禍表面間的高度接觸，咸信此時並沒有增 加氧>辰度的需要，因為通常不會將調變數據加入速度訊號 中。但是在成長該固定直徑部分的初期部分之後，氧濃度 開始降低，肇因於融炫物高度㈣低，因此緩慢地將調變 數據逐步引入以增加氧濃度並且基本上降低軸向氧梯度。 就此點而s ’需注意的是，CR控制和調變可以利用技藝 中已知的方法來完成（見，例如，美國專利第5,766,341號和 第 5,593,498號）。 至少在某些實施例中，調變振幅係以固定直徑部分轴向 長度的函數增加。更明確地說，如前所註般，該晶棒之固 定直徑部分具有⑴一長度L，從一由該晶種圓錐變成該固定 直徑部分的轉換沿著晶棒的軸測得，（ii) 一第一系列位置 P(l~>n)，分別沿著該軸與該轉換距離D(1—n)，其係做為L的分 數來決定，以及（iii) 一第二系列位置PP(1—n)，分別沿著該軸 與該轉換距離DD(1_>n)，其係做為L的分數來決定，其中該 89219 -20- 1251037 第二系列中之位置和其分別的距離可以與該第—系 尔歹I】中者 相同或不同。該方法因此包含利用CRM來控制欲使其芙本 上保持不變之該晶棒之固定直徑部分内的平均妯&严 平由向氧含 量，其中在一位置，PP1，上的CRM振幅係小於在— 佐置， PP2，上的振幅，其中dd2》dd 1。 在本方法之某些實施例中，DD22 (DD^O. 1L)。例如， 可以是約 0.9L、0.8L、0.7L、0.6L、0.5L、〇 4L、〇 it

Λ 0.2L 或更小，因此DD1分別是至少小0.1L。例如： - 當DD2約0.9L時，DD1可以是約0.8L或更小（例如，約 0.7L、0.6L、0.5L、0.4L、0.3L、〇.2L、0.1L或更小）； _當DD2約0.8L時，DD1可以是約〇.7L或更小（例如，約 0.6L、0.5L、0.4L、0.3L、0.2L、0.1L或更小）； -當DD2約0.6L時，DD1可以是約〇.5L或更小（例如，約 〇.4L、0.3L、0.2L、0.1L或更小）； -當DD2約0.4L時’ DD1可以是約〇,3L或更小（例如，約 0.2L、0.1L或更小）；以及 • 當DD2約0.2L時，DD1可以是約(^丨乙或更小。 坩堝旋轉速率增加或降低的程度基本上在任何已知的軸 向位置上是相同的。例如，在位於該晶棒之固定直徑部分 内的已知軸向位置上，CRM振幅的範圍可以高於和低於平 均坩堝旋轉速率從約1%至約50%或更多，或者從約5%至約 4〇%，從約10%至約30%，或從約15%至約25%。在—較佳 實施例中，坩堝旋轉速率調變具有正弦波的形狀（坩堝旋轉 速度以正弦波之值的函數增加或降低）。 89219 -21 - 1251037 現在參見圖9和12，需注意的是至少在某些實施例中， CRM不是在該固定直徑部分的成長開始時即開。反之，在 某些貫施例中’坩堝旋轉速率調變可以在鄰接於該晶種圓 錐之固足直徑邵分已成長約最初的5%(〇.〇5L)、 或甚至15%(〇.15L)或20%(〇.2L)之後才開始。此外，需注意 的是CRM振幅可能不是在所有實施例中都繼續增加直到該 終點圓錐開始成長為止，或更普遍地直到該固定直徑部分 終止成長為止。反之，在某些實施例中，在與該晶種圓錐 相反的末端鄰接之固定直徑部分約最後的5%(〇 〇5L)、 i〇%(〇.il)或甚至15%(0.15L)或20%(0 2L)的成長期間，振幅 可能會降低，或者保持不變。 在某些實施例中，CRM振幅基本上可以在該晶體之指明 部分或點之間（例如，在點pp 1和pp2之間）呈線性增加，而在 其他實施例中，CRM振幅可以以基本上非線性的方式增 加。無論振幅是以何種方式增加，在振幅增加的已知區域 中（例如’在CRM振幅基本上是零、固定或減少的第一和最 後區域之間，或者是在點PP1和PP2之間），CRM振幅可以增 加，例如，至少約 U5X、15χ、2χ、3χ、4χ、5χ、6乂或 更多；也就是說，在PP2處的CRM振幅可以大於在Ρρι處的 CRM振幅約2倍、3倍、4倍、5倍、6倍或更多倍。在一示範 實施例中（大體而言參見圖n)，CRM振幅在該晶棒的固定 直徑部分成長時為控制其中的氧含量所做的增加係，例如

⑴當 PP1 約 0.2L 而 PP2 約 0.4L時，約 2X 或 3X; (ii)當 PP1 約 〇.4L 而PP2約0.6L時，約ι·5Χ或2X;以及（iii)當PP1约〇.6l而pP2 89219 -22 - l25l〇37 約 0.9L時，約 125χ或 ι ·5Χ。 人CRM之大小和持續期間或週期的實際值一般可以落在用 於柴氏型成長方法中的調變速率範圍内之基本上任何一點 以達到預期的氧含里。但是，通常CRM振幅範圍係從 、勺〇. 1 土約1〇 rpm ,從約i至約9 rpm，從約2至約8 rpm，或 約3至約5 rpm;也就是說，平均坩堝旋轉速率係增加及/或 減少約1至約l〇rpm，約2至約8rpm，或約3至約5rpm。例… 如，在一較佳實施例中，當ppl處於約〇1乙和〇.礼之間的軸 向位置上時（即，DDl係在約〇.lr^〇.4L之間）’ crm振幅可· 以有在大於約0(例如〇.! rpm)至約2 rpm或更小，或從約〇·5 至約範圍内的值。此外，當ρρ2處於約〇乩和〇.礼之 間的軸向位置上時（即，DD2在約〇 6i^〇 9l之間），crm振- 幅可以有在大於約2至約4 rpm，或2.5至3·5 rpm範圍内的值。_ 就,點而言，需注意的是’如在此所使用者，振幅表示 在一單一調變週期内之瞬時坩堝旋轉速率的最大或最小 值。 關於調變的頻率，較佳地是足夠高以防止該融溶物平面· =的熱和機械變動，其可能不利地影響成長的晶種或晶 體。因此，調變週期範圍通常在從約10至約120秒，從約3〇 -至約90秒，或從約45至約75秒。 關万;氧含里控制’需注意的是，㉟常’當運用較大的振 幅調變數據時會得到較高的氧含量，而當運用較小的振幅 凋邊數據時會得到較低的氧含量。 此外需江意的是，CR調變的方式和程度可以是不背離本 89219 -23- 1251037 發明範圍之除了在此所描述者（見，例如’美國專利第 5,766,341號和第5,593,498號）。例如，在其他實施例中，坩 堝旋轉可以以脈衝之方波或三角波的函數來調變（見，例 如，美國專利第5,215,620號）。

此外需注思的疋，根據本發明，控制CR和CRM使大直徑 單晶矽晶棒的產量可以增加，與CR，以及選擇性地CRM , 的控制只是單純為了維持晶棒的氧含量的習知方法相比。 在沒有特定理論基礎下，咸信，至少一部分，此增加的產 ϊ疋在中心軸或接近中心軸處的被增加（在某些實施例 中具有，例如至少約2°C /mm、2.25°C /mm、2.5°C /mm或更 大的值）’而在該晶棒之固定直徑部分的橫向表面或徑向邊 緣或附近的G 〇基本上沒有改變（在某些實施例中具有，例如 約4°C /mm、4 · 25 °C /mm、4 · 5 °C /mm或更大的值）的方法之結 果。 III·基本上無缺陷的成長

A.無缺陷的矽 之前，已描述過可以在根據柴氏長晶法製備之單晶矽晶 棒成長期間控制製程條件，以使該晶棒之固定直徑部分包 含一個基本上沒有附聚本徵點缺陷的區域或段落（見，例 如，美國專利第5,919,302號；第6,254,672號；第6,287,380 號；第6,328,795號；以及第6,312,516號）。如在此所揭示者， 成長條件，包含成長速度v，介於凝固溫度和一高於約 1300°C的溫度（即，至少約1325°C，至少約135〇°C或甚至至 少約1375°C )之間的平均軸向溫度梯度G〇，以及選擇性地從 89219 -24- 1251037 凝固至石夕自晶隙或空缺本徵點缺陷基本上不再於商業實施 時間内活動的溫度（例如，低於約_。(：，1〇5(TC，100(rc， 900 C或甚至8〇(TC )之冷卻速率，係經控制以引發形成⑴— 晶隙主導的轴向對稱區域，從該晶棒之固定直徑部分的周 圍或橫向邊緣往内徑向延伸，及/或（ιι卜空缺主導的軸向對 稱區域，其寬度至少约15毫米或包含該晶棒之中心軸，其· · 基本上沒有附聚本徵點缺陷。 ： 如上所提到的參照中所揭示者以及如在此進一步描述和 示出者（見，例如，圖1 〇 A、丨0 B和丨〇 C以及在此相關的討論），^ 在某些例子中成長條件可經控制以最佳化相應於該晶棒之 固疋直徑部分的體積之這些軸向對稱區域之一的體積（例 如，徑向寬度與該晶棒之固定直徑部分的半徑大約相等的 ’ 特疋關注區域）。或者，但是，這些軸向對稱區域可以具有 ， 小於與該晶棒之固定直徑部分的半徑大約相等之寬度。例 如’當該晶隙主導的軸向對稱區域具有小於與該晶棒之固 走直徑部分的半徑大約相等之寬度時，此區域可能具有與 ·· 该晶棒之半徑的約1 0%或20%相當的徑向寬度，如從橫向邊 * 緣朝中心軸測得者，具有約30%、40%、60%、80%、90% 或甚至約9 5 %的寬度都是可能的。此外，該軸向對稱區域 ‘ 可以延伸過該晶棒之固定直徑部分的至少約丨〇%或2〇%的 : 長度，具有約30%、40%、60%、80%、90%、95%或甚至約 100%的寬度都是可能的。 同樣地，當該空缺主導的軸向對稱區域之寬度小於與該 晶棒之固定直徑部分大約相等的寬度時，在某些實施例中 89219 -25 - 1251037 此區域可能具有與該晶棒之半徑的約10%或20%相當的徑 向寬度，如從空缺-晶隙邊界朝中心軸測得者，具有約30%、 40%、60%、80%、90%或甚至約95%的寬度都是可能的。 此外，該軸向對稱區域可以延伸過該晶棒之固定直徑部分 的至少約10%或20%的長度，具有約30%、40%、60%、80%、 90%、95%或甚至約100%的寬度都是可能的。 需注意的就此點而言，當該基本上無缺陷、空缺主導的 區域沒有延伸至或包含該晶棒之中心時，可能會存在一包 含附聚的缺陷之空缺主導核心區域。此外需注意的是，在 某些晶隙主導區域具有小於與該晶棒之半徑相等的寬度之 實施例中，可能會在晶隙主導區域内徑向地存在一空缺主 導的、包含附聚的缺陷或無缺陷區域；也就是說，在某些 實施例中，一晶隙主導的軸向對稱區域可能會圍繞一包含 或不包含附聚空缺缺陷之空缺主導區域。 此外，在其.他實施例中，空缺主導和晶隙主導區域兩者 皆可存在，該空缺主導區域係徑向地存在該晶隙主導區域 内；也就是說當兩個區域皆存在時，該空缺主導區域會徑 向地向内延伸，從該晶隙主導區域朝向該晶棒的中心軸。 因此，當該晶隙主導區域的徑向寬度增加時，該空缺主導 區域的徑向寬度便減少，且反之亦然。在某些實施例中， 兩個區域的合併寬度基本上會等於該晶棒之固定直徑部分 的寬度；也就是說，在某些實施例中，一包含有附聚的空 缺缺陷之空缺主導核心區域並不存在。在所有的例子中， 此合併的、無缺陷的區域之長度係如上所述般（例如，約 89219 -26- 1251037 1 0%、2 0%、3 0%、40%、60%、80%、90%、95%或甚至 100〇/〇 的晶棒之固定直徑部分的長度）。 B.控制v / G 〇和冷卻速率 如在前面提到的參照中所述者（即，在上面的A部分中那 些），以及如在此進一步描述者，通常相信此一或這些軸向 . 對稱區域的形成係由抑制矽自晶隙（或在某些例子中，晶格 … 空缺）本徵點缺陷反應產生附聚本徵點缺陷的反應來達 · · 成。此抑制係藉由在該晶棒之成長，並且選擇性地冷卻， 期間控制该或該等軸向對稱區域的這些本徵點缺陷濃度來 | 達成’以確保該或該等區域絕對不會變成嚴重過飽和。防 止嚴重過飽和，或本徵點缺陷的附聚作用，可以藉由建立 一初始濃度（由v/G〇(r)來控制，其中係半徑的函數）來達 -· 成，其係足夠低以使嚴重過飽和現象絕對不會實現。但是， - 此種方式可能是有限制的，因為其需要v/Gq的實際值維持 在非常接近v/G〇的臨界值之狹窄的目標範圍值内。 幸運地’因為自晶隙具有相對大的移動性（通常約丨〇·4平 -方公分/秒）’所以有效地在相對大的距離内抑制本徵點缺㉟· 濃度是有可能的（例如，約3公分、5公分、8公分、至約1 〇 公分或更長的距離），藉由自晶隙徑向擴散至位於該晶體表I 面的凹槽（sink)或至位於該晶體内的空缺主導區域。可以有 : 效地利用徑向擴散來抑制自晶隙（以及在某些例子中，空缺） 濃度，若有足夠的時間容許本徵點缺陷初始濃度的徑向擴 散的話。通常，擴散時間取決於本徵點缺陷之初始濃度的 徑向變兴’較!>的向變異需要較短的擴散時間。 89219 -27- 1251037 此種徑向擴散可以利用控制冷卻的方式來達成。因此， 又控制的冷卻可以用來增加該晶棒之已知段落在本徵點缺 陷可移動的溫度範圍内的留置時間，以提供點缺陷更多時 間末擴政土 G們可以被抵銷的位址。如進一步在，例如， 美國專利第6,312,5 16號中所描述者，受控制的冷卻可以用 來顯著擴大v/G〇值的範圍，其可以被使用同時仍然避免附 聚缺陷的形成。如在此所註者，受控制的冷卻可以用來提 供在該晶棒至少約5%、1〇%、15%、20%或更多的長度上之 v/G〇的變化或「漫遊」。 此外’但是，需注意的是也可以運用快速冷卻來防止附 聚本徵點缺陷的形成。在此情況中，該晶棒之固定直徑部 分的已知段落係經「淬火」，或快速冷卻，通過主導的本徵 點缺陷除此之外會附聚而形成缺陷的溫度範圍。藉由限制 此類點缺陷可以擴散並與其他點缺陷附聚的總時間，可以 防止附聚空缺或自晶隙缺陷的形成。 根據本發明之一實施例，成長速度，v，和平均軸向溫度 梯度’ G〇，通常係受到控制以使v/Gg比例會在從約ο.〗至約 2.5倍的¥/0〇臨界值的範圍值内（即，約1乂1〇-5。1112/成至約 5xl0_5 cm2/sK，基於目前可得&v/G()臨界值資訊）。但是， 在某些實施例中，v/G〇比例會在從約〇·6至約15倍的v/仏臨 界值的範圍值内（即，約1·3χΐ〇·5 cm2/sK至約3xl〇-5 cm2/sK， 基於目如可得的v/G〇臨界值資訊）。在一特別佳的實施例 中，其中一晶隙主導區域從該晶棒的邊緣延伸至該中心 軸，v/G〇比例範圍在從約〇·75至約丨倍的v/G()臨界值（即，約 89219 -28 · I2s1〇37 1·6χ1〇4 cm2/sK至約 2.U1CT5 cm2/sK，基於目前可得的 v/G〇 臨界值資訊）。在一第二特別佳的實施例中，其中一空缺主 導區域從該晶棒的邊緣延伸至該中心軸，v/G〇比例範圍在 k約1至約1.1倍的v/G〇臨界值（即，約2·1χ1〇-5 Cm2/SK至約 2·3χ1(Γ5 cm2/sK，基於目前可得的v/Gq臨界值資訊）。如在 此進一步描述者，這些比例係藉由控制相應於成長速度， v，的平均軸向溫度梯度，G〇，來達成。 ^吊平均軸向溫度梯度，G〇，的控制可以透過，例如， 该晶體拉起器之「熱區域（hotz〇ne)」的設計來達成（即，構 成加熱器、絕緣器、熱及輻射檔板或反射器之石墨，或其 他材料，&了別的以外）。賴設計的詳細情況會隨著晶體 ^起器的製造方法和樣式而定’通常’仏可以利用目前技 扁中用來在茲融熔物_固體介面處控制熱傳輸的任何已知 方法來㈣，包含反射器、絕緣環、輻射檔板、清潔管： 光導管（ilght pipes)、以及加熱器。通常，G。的徑向變里係 :由設置此種設備在該融炫物-固體介面上方約一個晶體 :内的万式來最小化。此外’爛用調整該設備相應 ^谷物（通常表示為距離，Hr)及/或晶體（在晶體成長之前 及/或期間）的位置來進一步控制。 在兮斗Fk右不疋楮由碉整該設備 “仏心㈣以㈣㈣㈣物的表面，例㈣ 由=孩熱區域内的·物表面(相對於用 ： 的“’例如)來完成’利用技藝中已知的方法，例：！!; 使用：⑴用來在晶棒成長期間測量位二 相對於’例如，位於該轉物上方 ^備内 反射时的融这物平面/ 89219 -29· 1251037 =置的視訊系統和方法’如由例如r ―加代等在美國專利 第6，171，391號中所描述去· ^ 田、考，（u)用來升高/降低該熱傳輸控制 裝置的升起或驅動機械裝置（見，例如，美國專利第 5’853,480號），及/或（111)用來升高/降低包含該融溶物之掛堝 的升起或驅動機械裝置’在那些例子中，其中，例如，該·· 反應器係位在該融熔物表面上方的固定位置上。但是，根 據本發明，G〇係利用調整平均坩堝旋轉速率（CR)來控制，… 或另外受控制，如此間上文所描述者。 在凝固後，晶體内之本徵點缺陷濃度較佳地藉由容許胃· 等本徵點缺陷擴散來降低，並且直到可應用點缺陷的互相 抵銷的程度。通常主導的本徵點缺陷至該橫向晶體表面的 擴散會是降低濃度的主要方法，若該晶棒從晶棒中心至橫_ · 向表面係空缺或晶隙主導的話。但是，如果該晶棒含有被·-該軸向對稱晶隙主導區域包圍的空缺主導核心的話，濃度 的降低主要會是晶隙至該表面的向外擴散和晶隙至該空缺 主導區域’在此其被抵銷，的向内擴散的合併。因此此類 _ 本徵點缺陷的濃度可以被抑制以防止附聚情況產生。 · 當從單晶從凝固溫度冷卻至成核溫度時，本徵點缺陷可 以擴散至矽表面或其可以抵銷（即，晶隙和空缺合併）的總時 ， 間係，部分地，本徵點缺陷初始濃度的函數，以及，部分 ， 地’通過附聚缺陷的成核溫度之冷卻速率的函數。在此方 法中可以應用多種方式來避免缺陷的形成（見，例如，美國 專利第 6,328,795 號；第 6,312,516號；第 6,287,380 號；第 6,254,672號以及第 5,919,302號）。 89219 -30- 1251037 例如，在缺之快速冷卻步驟下，通常可以避免附聚缺陷 若該晶棒係以一段（1)對於15〇毫米公稱直徑的矽晶體來 說，至少約5小時，較佳地至少約1〇小時，並且更佳地至少 約15小時，（11)對於200毫米公稱直徑的矽晶體來說，至少 約5小時，較佳地至少約1 〇小時，更佳地至少約小時，又 更佳地至少約25小時，並且最佳地至少約3〇小時，（ιιι)對於 具有300¾米或更大之公稱直徑的矽晶體來說，至少約汕小 時，較佳地至少約40小時，更佳地至少約㈧小時，並且最 佳地至少約75小時的時間從凝度溫度冷卻至成核溫度的約 50 C、25 C、15 C或甚至ig°c的範圍内之溫度的話。除了 上註之「留置時間」之外，已知晶棒段落的冷卻可以額外 地，或此外地，就冷卻速率方面來考量。因此在某些實施 例中：通過自晶隙可移動的溫度範圍之冷卻速率通常會從 、’勺〇·1 C /分鐘至約1·5 C /分鐘，從約〇·2π /分鐘至約rc /分 鐘，或從约〇.4。(〕/分鐘至約0.8t/分鐘。 需注意的{，在某些實施例中，晶體可能在確保至少沒 有其固定直徑部分的一部分冷卻至低於本徵點缺陷除此之 :會在其成長期間在該固定直徑部分内產生附聚的溫度之 h况下成長，以確保其基本上會沒有附聚本徵點缺陷（關於 其他細節見，例如，美國專利第6,328,795號）。 、但是1注意的是附聚缺陷的避免可以另外利用快速冷 二〔广卞火&卻」方法來達到。更明確地說，做為利用緩 ▽卩（以备泎该本徵點缺陷濃度的擴散，因而抑制）來避免 附聚缺陷形成的另-種選擇，可以使用-淬火冷卻方法， 89219 •31 - 1251037 其中該晶棒段落係通過附聚缺陷以，例如’至少約5、1 〇、 20、30、40、50°C /分鐘或更高的速率成核之溫度範圍内來 淬火冷卻（例如，約1200-1 000°C )。因此，可以避免附聚缺 陷的成核（因而形成）。 因此，對於會被快速冷卻的晶棒之這些段落來說，所容 許的擴散時間通常會是上註時間的某些分數，該分數隨著 冷卻速率的增加而減少，而容許沒有快速冷卻的那些段落 可以擴散的時間則會是如上所述般。在某些實施例中，做 為無附聚缺陷之晶棒之固定直徑部分的百分比，快速冷卻 的段落可以構成至少約25%、50%、75%、90或甚至更多。 無論方法，該晶棒可以選擇性地包含，除了快速冷卻段 落之外，至少一個簡單地利用控制本徵點缺陷初始濃度， 以及選擇性地在達到成核溫度前提供擴散適當的時間（如 在此所述般）來避免附聚反應的區段（從該橫向邊緣至某些 從向位置）。 Ιν·熱區域 需注意的是，至少在某些實施例中，本發明之方法可以 應用在標準柴氏型拉起設備中。更明確地說，本發明方法 可經應用來製備多種型式和品質的單晶矽，使用，例如， 在美國專利第5,593,498號和第5,766,341號中所述的晶體拉 起設備。 但是，如前所註般，本發明方法可以用來製備基本上無 缺陷的單晶矽。在此種實施例中，本發明方法可以另外被 應用在.具有「封閉」或「低速冷卻」熱區域之晶體拉起器 89219 >32- 1251037 中。更明確地說，本發明方法可被用在包含作用為控制該 成長製程之熱狀態，以及在一已知的溫度範圍内的冷卻速 率或留置時間的結構構件之晶體拉起器中，以避免附聚本 啟點缺陷的形成，如前面更詳盡敘述者。（成長基本上無附 聚缺陷的單晶矽的進一步細節在，例如，美國專利第 5,919,302號；第 6,254,672號；第 6,287,38〇號；第 6,328,795 號；以及第6,312,516號中提供）。 v.額外的材料特徵/限制： A·氧含量 對於根據本發明之方法的某些實施例製備並且具有V/I 界線，或更明確地說具有空缺主導區域的晶棒來說，經驗 顯示氧含量低的材料，即，低於約135 ppMA(每百萬原子 分之一，美國）並且通常範圍從約13 ppMA至約n ppMA， 可能是較佳地。氧含量較低的材料可能是較佳地，因為在 中至向氧含量晶圓中（即，約14 PPMA至约18 ppMA)，剛好 ，該ν/ι界線内部之氧誘導疊差（stackmg fauh)以及增大的 氧群集帶的形成可能會變得更顯著。這些的每一個皆是已 知積體電路製造方法中的潛在問題來源。但是，需注意的 疋’當孩晶隙主導的軸向對稱區域具有與該晶棒半徑大約 相等的寬度時，可以去除氧含量限制，因為若不存在空缺 型材料，空缺輔助的氧群集之形成也不會發生。 仁疋而/王思的是，在某些例子中晶圓可能會在進一步處 里又則經文熱回火（例如在經受會形成氧化謗導疊差之氧 化處理疋前），以消除或者改變其存在會導致氧化誘導疊差 89219 -33 - 1251037 形成的晶核。以另一種方式來說，本發明之方法可以額外 包含熱回火，在該晶棒段落已成長並且已從其得到晶圓之 後’在氧化處理之前，以限制或避免氧化誘導疊差的形成。 此熱回火，或快速熱回火，可以利用許多不同方式來執 行（見，例如，美國專利第5,919,3〇2號；第5,994,761號；第 6，190,63 1 號；第 6,254,672號；第 6,287,38〇號；第 6,328,795 號，以及第6,312,516號）。但是一般來說，此種處理牵涉到 加熱該晶圓至至少約950°C、1000°C、ll〇〇t、120〇°C或更 高的溫度（例如，從約1250t：至約1270。〇持續幾秒鐘（例 如 ’ 2、4、6、8)、幾十秒（例如，：1〇、2〇、3〇、4〇)、或甚 至幾分鐘，取決於所使用的溫度以及要消除的晶核之尺寸 及/或數量。 硬含量 取代碳，當存在單晶石夕中做為不純物時，具有催化氧凝 聚成核中心1成的能力。因此基於這些及其他原因，較佳 :，至少在某些實施例中，該單^晶棒具有低濃度的碳； :就是說，該單晶珍内的碳濃度在某些實施例中較佳地低 =約5XlG原子/立方公分，更佳地低於1·5Χΐ〇、子/立方 4分，又更佳地低於1χ1〇16原子 於3Χ101^+/、、ν ν 子丄万公分，並且最佳地低 、〇原子/互万公分，如利用技蓺中# 如，室溫簡）。 4 W万法測定者（例 c ·電阻率 物 89219 對於那些熟知技藝者來說，通常都知 中的存在會衝擊該V/；[界線在該單晶 道摻質在該>5夕融溶 砂晶棒中的相對位 -34- l25l〇37 如，硼-空缺-氧的互相作用）。因此， 較佳地該矽融熔物的摻質含量，因 棒’會是使所形成的單晶矽之電阻 (例如，範圍從大於約1歐姆-公分至 或從約1至約100歐姆-公分）。 VI.應用 置（若存在的話）。在沒有任何特定理論基礎下，通常相信這 是由高摻質濃度所造成的G。改變的結果(改變係起因於，例 至少在某些實施例中， 而由此形成的單晶矽晶 率大於約0.1歐姆-公分 低於約300歐姆-公分， 、〜叫r 千、…到卜木的曲圓 主要係適於用來做為裝置生產用之抛光晶圓，但也可以用 來做為可^其上沉積-蓋晶層的基材。暴晶沉積可以利用 通常在技蟄中使用的方法來執行。 此外’需注意的是從根據本發明成長的晶棒切刻下來的 晶圓也適於用來做為絕緣結構上之半導體用的基材。該免 、緣體上之半導體組成可以如，例如，_等在美國專利第 5,494,849號（在此藉由引用的女斗 1 j的万式併入）中所述般來形成。或 者，一單—晶圓可以在料子氧離子（q2+)或原子氧離子（0+) 植入至低於孩晶圓表面處以形成一氧化層（通常稱為 SIMOX的製程，即，氣柏A阪雜、,0 / 乳植入^離)(見’例如，美國專利第 5,436，175號）的情況中使用。 最^也需注意的是根據本發明製備的㈣係適於與氯 氣或氬氣回火處理並用的，例如在歐洲專利申靖安第 503,81“1中所述的處理。或者，晶圓可以經受會使晶：空 缺發生不均勻分佈的熱處理’而使該等晶圓，在基本上任 89219 -35- 1251037 何電子裝置製造方法之熱處理週期期間，可以形成理想 勺深度不均勾分佈的氧凝聚（見，例如，美國專利第 5,994,761 號及第6，1 80,220號）。 VII. A型和B型晶隙缺陷 在本發明之一實施例中，所形成的晶棒可能包含一基本.. 上採A缺但包含B缺陷，一種形成在晶隙主導材料内的缺.. Ρϋ 土式的軸向對稱區域。雖然形成Β缺陷的確缺性質和機-: 制是未知的，但—般已接受Β缺陷係不是差排環（disi〇cati〇n loops)的矽自晶隙之附聚β B缺陷與A缺陷(_種附聚的晶$ · 缺陷）相似，並且通常被認為不是差排環，而是具有若非成 長得不夠大就是沒有達到需要用來形成差排環之足夠活化 能的三維附聚。 · 現在，並不清楚當存在於一主動電子裝置區域中時，B . 區域是否會對該裝置的效能有負面影響。無論如何，先前 已發現可以利用將該晶棒切割成為晶圓並熱處理該晶圓來 輕易地使B缺陷消失，若該等B缺陷沒有先被穩定化的話 ▲ (見，例如，美國專利第6,391，662號）。 參 因此，需〉王意的是本發明之方法部分係針對位於晶圓表 面處或附近之附聚缺陷的避免，其已知會影響複雜且高度‘ 積體化電路生產中的矽材料之產量潛力，此種附聚缺陷$

含附聚空缺缺陷（例如，D缺陷）和無法藉由可用來消除B缺 陷的該種型式的熱處理來在整個矽晶圓上輕易消除的八缺 陷。因為B缺陷可以輕易消除，並且不會在任何情況下變成 有害的，在一實施例中，本發明之方法包含製備具有包含B 89219 -36- 1251037 缺陷但除此之外基本上無附聚缺陷的軸向對稱區域之單晶 矽。在此例子中，B缺陷可以如同其並非是附聚本徵點缺陷 般來處理。但是達到該單晶碎基本上沒有所有的附聚缺 陷，包括B缺陷，之預期程度，本方法包含回火從該含b缺 陷之晶棒切割下來的晶圓以消除它們之額外步驟。 VIII.附聚缺陷的偵測 附聚缺陷可以利用許多不同的技術來偵測（如在，例如， 美國專利第5,919,302號；第5,994,761號；第6，190,631號； 第 6,254,672號，第 6,287,380 號；第 6,328,795 號；以及第 6,312,516號中所提到者）。例如流速型態（|^贿^批1^)缺 陷，或D缺陷，通常是藉由先在一 Secc〇姓刻溶液中蚀刻該 單晶矽樣品約30分鐘，然後使該樣品接受顯微鏡檢視來偵 測（見，例如，H· Yamagishi等，半導體科學技術7 , A135 (1992))。雖然是用來偵測附聚空缺缺陷的標準，但此方法 也可用來偵測A缺陷。當運用此技術時，當此類缺陷存在 時，看起來像疋在樣品表面上的大型凹陷處。 此外，附聚本徵點缺陷可以利用以能夠在應用熱時擴散 進入孩早晶矽矩陣中的金屬來裝飾這些缺陷的方式來目視 偵測，利用在，例如，上面舉出之美國專利和專利申請案 中所述的万法。在此「裝飾缺陷」方法之另一個實施例中， 可以使料晶碎樣品在應用該含金屬組成之前經受熱回火 以偵測B型缺陷。 通常’晶隙和空缺Φ道士}义止 > 妖王導材料的供附聚缺陷區域可以互相 區分出來並且可以利用上述之銅裝飾技術來與含有附聚缺 89219 -37- 1251037 (¾的材料區分出來。無缺陷的晶隙主導材料區域不含有由 触刻揭露出的裝飾特徵，而無缺陷的空缺主導材料（在如上 所述 < 问，皿氧晶核消除處理之前）含有來自銅裝飾氧晶核 的微小蝕刻凹陷處。 IX·定義 如在此所使用者，如下的句子或詞應具有特定的意義： 附聚本徵點缺陷」或簡單的「附聚缺陷」表示⑴由空缺 附聚而產生D缺陷、流速型態缺陷、閘極氧化物完整性缺陷 (gate 0xlde mtegrity defects)、來自晶體的粒子缺陷、來自 晶體的光點缺陷、以及其他此類與空缺相關的缺陷的反 應，或（π)由自晶隙附聚而產生A缺陷、差排環和網絡、以 及其他此類與自晶隙相關的缺陷之反應所引發的缺陷；「附 聚的晶隙缺陷」應表示由矽自晶隙原子附聚（例如，在變成 過飽和之後，以降低其總能量）之反應所引發的附聚本徵點 缺陷；「附聚的空缺缺陷」應表示由晶格空缺附聚（例如， 在變成過飽和之後，以降低其總能量）之反應所引發的附聚 空缺點缺陷；「半徑」表示從一晶圓或晶棒之中心軸測量至 周圍或橫向邊緣所得到的距㉟；本上纟附聚本徵點: 陷」應表示附聚缺陷的濃度（或尺寸）小於這些缺陷之偵測限 處的位置；「空缺主導」和「 制，目前係約103缺陷/立方公分；「V/I界線」表示材料沿著 一晶棒或晶圓的半徑（或袖）從空缺主導轉變成自晶隙主導 晶隙王導」分別表示本徵點 缺陷主要是空缺或自晶隙的材料；以及，「+麵 & 王組」通常代表 該晶棒之固定直徑邵分。 89219 -38 - 1251037 因此’需注意的是與晶格空缺的附聚作用有關的缺陷， 或空缺本徵點缺陷，包含例如D缺陷、流速型態缺陷 (FPDs)、閘極氧化物完整性（G〇I)缺陷、來自晶體之粒子 (cop)缺陷和及來自晶體的光點缺陷（LpDs)之可觀察的晶 體缺陷’以及由紅外線散射技術（例如掃描式紅外線顯微鏡 和雷射掃描斷層攝影)所觀察到的某些種類的内層缺陷 (bulk defect)。 也存在於具有過I芝缺的區域中，或存在有某些自由空 缺袅度仁/又發生附聚作用的區域中的是作用為用來形成氧 化诱導璺差（OISF)的晶核之缺陷。推測這些特別的缺陷， 通常形成在靠近晶隙和空缺主導材料之間的界線附近，係 由過里空缺本徵點缺陷的存在所催化的高溫成核的氧凝 聚物；也就是說，推測此缺陷係來自氧和位於接近該ν/ι界 線附近之區域内的「自由」空缺的互相反應。 取後，需注意的是對於與自晶隙有關的缺陷的研究是較 不充份的。他們通常被認為是低密度的晶隙型差排環或網 絡。此種缺陷並不是閘極氧化物完整性不足，一種重要的 晶圓效能標準的原因，但普遍認為其係通常與漏電流問題 有關的其他型式之裝置失效的原因。 此空缺和自晶隙附聚缺陷在柴氏矽中的濃度慣例是在約 1x10 /互方公分至約lxl〇7/立方公分範圍内。雖然這些值是 相^低的’但附聚本徵點缺陷對於裝置製造的重要性迅速 增加，並且’事實上，目前被視為是裝置生產製程中限制 良率的因素。 89219 -39- 1251037 , 實例 為了說明本發明之女 的男趣 万决’並且更明確地說CR和CRM控制 的w蚤’兩種置曰 ,., 日日夕日曰棒在相同的熱區域中並利用相同的 或基本上相似的# 曰_ 乂之速率數據來製備（公稱直徑200毫米的 日曰m，具有「封閉 ^ y. 」乂區域，或設計來達到在此所述的製 程條件，包本 、"0 和冷卻速率，之熱區域的（Ferrofludic 150払起奋’足以形成—具有某半徑寬度之軸向對稱的益

缺陷段落）。每個晶體係經成長至達到落在約Η至約Η PPMA範圍内的平均氧含量。 4第曰曰髌，晶體A(參見圖ι〇Α),係利用與圖8中所示者 相似的CR和CRM數據來製備。如可從圖1〇A看到的，這導 致-具有軸向對稱的、圍繞一其中具有附聚空缺缺陷的核 心义晶隙王導材料之無缺陷區域的晶體段落。（該段落延伸 過從約0L至約0.3L之固定直徑部分的軸向長度）。

在第二晶體，晶體B(參見圖1〇B)，係以與晶體A基本上只 在CR和CRM數據（未示出）上有差異的方法來製備。如可從 圖10B之晶體段落看到的，CR數據的改變具有穿越晶棒的 整個半徑擴大該晶隙主導的無缺陷區域之半徑寬度，以及 軸向擴大此區域的效果。（該段落延伸通過基本上相同的軸 向長度；即，從約0L至約0.3L)。 鑑於前述，一第三晶體，晶體C(參見圖10C)係經製備， 其中進一步調整C R(如圖9之數據所示者）以進一步增加該 晶隙主導的無缺陷部分的軸向長度。（該段落再一次延伸通 過基本上相同的軸向長度；即，從約0L至約0.3L)。 89219 • 40- 1251037 在、/又有特定理論基礎下，並且參見圖1〇Α、i〇b和丨〇c， 通常相信當改變CR時，該融熔物-固體介面形狀會改變，並 且在該晶棒中心軸或附近的G〇會降低。因此，成長的晶體 中心内的空缺濃度係經降低及/或v/G〇臨界值的半徑位置 (即，從自晶隙至空缺的轉換發生的點，或反之亦然，當該 王導本徵點缺陷發生時）係徑向地向内移動。最後，晶隙的 /辰度，相應於空缺的濃度，係足夠高並且晶體部分在自晶 隙可移動的溫度範圍内之留置時間足夠長而容許自晶隙徑 向地向内擴散以與空缺合併並抵銷。因此，附聚空缺缺陷 的形成即經抑制。 就此點而T ’介面形狀的改變關於圖6八和6B進一步做說 明。圖6A和6B所呈現的影像是晶體段落，分別由晶體A和 C或與其相似的晶體得到，在經過揭露其内之介面形狀的 製程之後。更明確地說，該等晶體部分，在經過軸向切割 後，其： 1 ·、纟二受熱回火以增強其内的氧凝聚，其中該等晶體部分 係以一或多種在約500°C至約1〇〇〇t範圍内的溫度加 熱約20至約3〇小時，以穩定氧凝聚晶核然後將這些晶 核成長為氧凝聚物； 2 · 接著使該等晶體段落經受一銅裝飾製程，利用技藝中 已知的方法，其中⑴應用例如硝酸銅至該表面，（π) 然後將覆有塗層的樣品加熱至介於約85〇°C和1〇〇(rc 間的溫度約5至約15分鐘，以將金屬擴散進入該樣品 内’（in)然後將該熱處理過的樣品冷卻並蝕刻（例如， 89219 -41 - 1251037 ⑽01虫刻）以揭露出裝飾的結果；以及，最後 接：使該裝飾的/姓刻樣品經受一半導體實驗室生命 、踏^ (hfenme scan) ’利用技藝中已知的方法（該掃描 、較阿解析度揭露出銅裝飾的介面形狀）。 3. (其他細節見，例％，上面在標題「附聚缺陷的摘測」 中所提到的美國專利） ^ 4 (可以看到能夠利用在此之前不瞭解的控制坩 尚万疋轉速率的万式在成長—單晶麥晶棒期間改變G〇，同時 利用掛瑪旋轉速率調變的方式來確保氧含量的—致性。此 夕曰卜’附本徵點缺陷的形成可以選擇性地抑制，在單晶石夕 晶棒的重要部分上，利用控制V/G。的方式，以及選擇性地 ^制/“p速率或晶棒在本徵點缺陷可移動的溫度範圍内之 留置時間’藉由透過_旋轉速率來控制〜的方式。 因為可以在不背離本發明範圍下於上述方法中做出許多 改邊’因此意欲使包含在上面敘述中的内容及實施例被视 為解釋性而非限制性。 【圖式簡單說明】 圖1係一不出自晶隙的初始濃度，[I]，和空缺，[V]，如 何隨#v/G〇比例的增加而改變的例子之圖式，其中是成長 速率’而G〇疋晶體中的平均軸向溫度梯度（此處的虛線，表 示為S S ，代表臨界過飽和的濃度門限）。 圖2不出根據本發明方法所製備的晶棒以及根據已知方 法所製備者 < 做為半徑的函數之融熔物_固體介面形狀之 圖式其中CR的增加係主體長度的函數。 89219 -42 - 037 圖3示出根據本發明方法所製備的晶棒以及根據已知方 去所製備者之做為半徑的函數之軸向溫度梯度，G。，之圖 式，其中CR的增加係主體長度的函數。 *圖4A和4B是在此所討論的晶體成長方法之剖面圖式，詳 細不出-晶體部分(Cs)、該矽融熔物(M)、該融熔物，體介 面（I)、以及容納該融熔物的坩螞（Cu)，提供的目的係用來 概括說明本發明之理論(4八示出在該融熔物中心處有較少 向下泥量的標準方法，而4B示出在該融溶物中心處有較多 向下流量的利用CR控制的方法）。 圖5係一示出該v/G〇比例如何做為半徑的函數來改變的 圖式k供來說明本發明方法如何運作以降低其中的變異 性’與CR的增加為主體長度的函數之已知方法相比。八 圖6A和6B係兩個晶棒之部分的橫切影像之影印，如在此 =描述的實施例般製備，接著進行一熱回火以增強其氧 (ygen precipitation)、銅裝飾（c〇pper dec〇rati〇n)，並 且進仃生命期對映（lifetime mapping)以顯露出其中的介面 形狀，如在實施例中進一步敘述者。 /一圖7係一晶體成長方法之概要剖面圖，詳細示出一固定直 \曰把#刀（CS)、該矽融熔物（M)、該融熔物-固體介面（j)、 二融熔物表面（Ms)、容納該融熔物的坩堝（Cu)、以及一貫 穿其間的中心軸（A)，提供的目的係用來進_步說明本發明 、成長方法期間所得到的融熔物_固體介面形狀。 圖8係一示出坩堝旋轉速率以及其調變的圖式，以一已知 的成長方法，如在實施例中進一步描述者。 89219 -43- l25l〇37 圖9係一示出坩堝旋轉速率以及其調 明之一命y^ ^ 丄 圖式，根據本發 貝犯例，如在貫施例中進一步描述者。 圖·、_和度係如在實施例中所述般製備，接著進 : 裝飾和缺陷劃定蚀刻（defect_dellneating以⑻的晶棒之 4分的橫切影像之影印。 I圖U係一示出單晶矽晶棒之氧濃度的侧寫圖式，其可以 利用本發明方法之一實施例來製得。 /圖12係一示出本發明之一實施例之做為該晶棒之固定直 ^部分的轴向長度之函數的CRM振幅的側寫。 89219 -44 -

Claims (1)

125繼 寸文 申·讀 號專利申請案 9範圍替換本(94年1 〇月） Λ 拾、申請專利範園 一種根據柴氏長晶法來拉起一單晶矽晶棒之方法，其中 使0曰種晶體與客納在一坩堝内的矽融熔物接觸，該坩 堝係與該晶種同軸，然後從其中拉起以形成一鄰接於該 晶種晶體的頸部，一鄰接於該頸部的晶種圓錐，以及一 鄰接於孩晶種圓錐的固定直徑部分，該固定直徑部分具 有⑴至少150¾米的公稱直徑（n〇minai diamete〇，⑴）一長 度L，從一由該晶種圓錐變成該固定直徑部分的轉換沿著 晶棒的軸測得，㈣-第-系列位置IW分別沿著該 軸與該轉換距離D(1，）’以系做4L的分數來決定，以及 Μ一第二系列位置―，分別沿著該軸與該轉換距離 DD(“n)，其係做為冰分數來決^，其中該第二系列中之 位置和其分別的距離可以盘士 ^ τ , 離」乂只巧罘一系列中者相同或不 同，該方法包含： 以相反方向旋轉該晶種晶體和該坩瑪； 以該晶棒之固定直徑部分的漸捭舳 刀日]斯&軸長度又函數來降低 平均坩堝旋轉速率（CR)，其中在一 μ τ ^ 1直 P丨’上的平均掛 碼旋轉速率係大於在一位置，p ， 杜1罝P2，上的平均坩堝旋轉速 率，其中DQCDdO.lL);以及， 利用掛網旋轉速率調變（CRM)來控制欲使其基本上保 持不變之該固定直徑部分中的平均軸向氧含量。Α 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中〇2約〇:^。 3·如申請專利範園第2項之方法，其中D丨、人& 八Y 小於約〇.6L。 4·如申請專利範圍第2項之方法，並中D /、丫 小於約 〇.4]L。 89219-941〇28.d〇c ^51037 5· 6· 如申請專利範園第 如申請專利範園第 如申請專利範園第 如申請專利範圍第 本上呈線性降低。 1巧之方法，其中〇2約0.乩。 5项之方法，其中〇】小於約0.4L。 5项之方法，其中仏小於約0.2L。 1项之方法，其中CR在位置P!*P2間基 •如申請專利範園第1项之方法，其中D】約0.1L，CR從該轉 換至位置Ρι基本上是固定的。 申β專利範圍第2項之方法，其中⑶從p2至大約該晶棒 的固定直徑部分之終端基本上是固定的。 U·如申請專利範圍第1項之方法，其中CRM係以該晶棒之固 定直徑部分的漸增軸向長度之函數來增加。 12.如申請專利範圍第U項之方法，其中在一位置，PP1，上 的CRM的振幅係小於在一位置，pp2，上的振幅，其中 DDhDD1 〇 13·如申請專利範圍第12項之方法，其中dd22(ddi + (Ul)。 14·如申請專利範圍第1;2項之方法，其中〇〇2約〇.扎。 15.如申請專利範圍第14項之方法，其中ddi小於約〇.6L。 16·如申請專利範圍第14項之方法，其中DD1小於約0.4L。 17.如申請專利範圍第14項之方法，其中ddi小於約〇.2L。 18·如申請專利範圍第12項之方法，其中dd2約〇.6L。 19·如申請專利範圍第18項之方法，其中dd1小於約〇.4L。 20. 如申請專利範圍第18項之方法，其中DD1小於約〇.2L。 21. 如申請專利範圍第〗2項之方法，其中DD2約〇.4L。 22. 如申請專利範圍第21項之方法，其中DD1小於約〇.2L。 89219-941028.doc -2 - I25l〇37 23· 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 如申請專利範圍第12¾之女、土 - , , ，、爻万法，其中DD約0.1L，CRM從 大約該轉換至位置PP1的振幅大約是零。 如U利範圍第23項之方法，其中DD2约〇·札，在位置 PP和PP2間的振幅基本上呈線性增加。 如申請專利範圍第23項之方法，其中dd2約〇6l，在位置 pp和pp間的振幅基本上呈線性增加。 如申請專利範圍第23項之方法，其中dd、q.8l，在位置 PP和PP2間的振幅基本上呈線性增加。 如申凊專利範gj第12項之方法，其中血係介於約〇1[和 勺0.4L而DD係介於約〇.6L和約〇 9L間，〇纽振幅在位 置P處從介於約〇 · 1至小於約2 rpm間的值增加至在位 置PP2處之一介於大於約2至約4 rpm間的值。 如申請專利範圍第1項之方法，其中CRM係以該晶棒之固 定直徑部分的軸向長度之函數來增加，該增加具有一正 弦波函數的振幅。 如申請專利範圍第丨項之方法，其中CRM具有範圍從約 ±5%至約±4〇0/〇的CR之振幅。 如申請專利範圍第1項之方法，其中CRM具有範圍從約 土15%至約±25%的CR之振幅。 如申請專利範圍第1項之方法，其中CRM具有範圍從約2 至約8 rpm高於及低於cr的振幅。 如申請專利範圍第1項之方法，其中CRM具有範圍從約30 秒至約90秒的週期。 如申請專利範圍第1項之方法，其中在該固定直徑部分成 89219-941028.doc 1251037 長期間CR範圍從約5至約15 rpm。 从如中請專利範圍第33項之方法，其中Di係介於mu 〇.4L間’而〇2係介於約0.6[至〇 9L間，cr在位窖 夏4和P2 間從一介於約10 rpm至約12 rpm間的值降低至—介於约6 rpm至約8 rpm間的值。 、 35. 如申請專利範圍第丨項之方法，其中該固定直徑部分具有 至少約12 PPMA(百萬原子分之一）的平均軸向氧濃度。 36. 如申請專利範圍第之方法，其中該固定直徑部=具有 做為長度之函數的變化小於約4%的平均軸向氧濃度。 37. 如申請專利範圍第之方法，其中該固定直徑部^有 做為長度之函數的變化小於約2%的平均軸向氧濃度。 38. 如申請專利範圍第！項之方法，其中該晶棒之固定=捏部 刀係在缺乏應用磁場的情況下成長。 39. 如申請專利範圍第巧之方法，其中該晶棒之固定直捏部 分具有至少約750毫米的軸向長度。 40·如申請專利範圍第卜頁之方法，其中該晶棒之固定直捏部 分具有至少約200毫米的公稱直徑。 41.如申請專利範圍第1Jf之方法，其中該晶棒之固定 分具有至少約300毫米的公稱直徑。 42· —種根據柴氏長晶法來拉起一單晶矽晶棒之方法，其中 使一晶種晶體與容納在一坩堝内的矽融熔物接觸，該坩 禍係與該晶種同軸，然後從其中拉起以形成-鄰接於該 晶種晶體的頸部，一鄰接於該頸部的晶種圓錐，以及一 鄰接於該晶種圓錐的固定直徑部分，該固定直徑部分具 89219-941028.doc -4 - 1251037 有從該軸延伸至其橫向表面之至少 叫 < 王y巧笔未的公稱半徑， 該方法包含： 以相反方向旋轉該晶種晶體和該坩禍； 在成長該固定直徑部分期^以一平均掛瑪旋轉速率 (CR)旋轉-料，其係足以在接近該㈣得到高度，^， :少約5毫米的融熔物-固態介面，如從該融熔物表面所;則 得者以及问度ZR/2，其中ZR，2是在該融熔物表面上方 大約在該半徑中點處的介面高度，其至少約是匕的 12 0 % ;以及， 利用坩堝旋轉調變（CRM)來控制欲使其基本上保持不 變之該固定直徑部分中的平均軸向氧含量。 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 如申請專利範圍第42項之方法，其中該介面係在該固定 直徑部分已經形成約2〇〇/。後才出現。 如申請專利範圍第42項之方法，其中該介面係在該固定 直徑部分已經形成約4〇〇/0後才出現。 如申請專利範圍第42項之方法，其中該介面係在該固定 直徑部分已經形成約60%後才出現。 如申請專利範圍第42項之方法，其中該介面係在該固定 直徑部分已經形成約80%後才出現。 如申请專利範圍第42項之方法，其中該固定直徑部分具 有至少約750毫米的軸向長度。 如申請專利範圍第42項之方法，其中za至少約10毫米。 如申請專利範圍第42項之方法，其中za至少約12毫米。 如申請專利範圍第42項之方法，其中Zr/2至少是約125% 89219-941028.doc 1251037 的za 〇 51·如申請專利範圍第42項之方法，其中Zr/2至少是約135% 的Za 〇 52·如申請專利範圍第42項之方法，其中crm係在該固定直 徑部分已經成長約5%後才開始。 53β如申請專利範圍第42項之方法，其中crm係在該固定直 徑部分已經成長約10%後才開始。 54·如申請專利範圍第42項之方法，其中crm係以〆正弦波 的函數來調變。 55·如申請專利範圍第42項之方法，其中該晶棒之固定直徑 部分具有至少約1 00毫米的公稱半徑。 56·如申請專利範圍第42項之方法，其中該晶棒之固定直徑 部分具有至少約1 5 0毫米的公稱半徑。 57. —種根據柴氏長晶法來拉起一單晶矽晶棒之方法，其中 使一晶種晶體與容納在一坩堝内的矽融熔物接觸，該蚶 堝係與該晶種同軸，然後從其中拉起以形成一鄰接於該 晶種晶體的頸部，一鄰接於該頸部的晶種圓錐，以及一 鄰接於該晶種圓錐的固定直徑部分，該固定直徑部分具 有至少150毫米的公稱直徑，該方法包含： 以相反方向旋轉該晶種晶體和該甜堝； 控制v/G〇比例，其中ν係成長速度而G〇係該晶棒之固定 直徑部分的至少一個段落在從凝固至不低於約1300。(：的 溫度範圍内之平均軸向溫度梯度，控制該比例包含在成 長該段落時降低平均掛禍旋轉速率（CR); 89219-941028.doc 1251037 利用掛禍旋轉調變（CRM)來控制欲使其基本上保持不 變之該段落中的平均軸向氧含量；以及， 控制該段落從凝固溫度至約丨㈣。c或更低的冷卻速 率，其中該段落包含一軸向對稱區域，其基本上係無⑴ 附聚2缺缺陷，或⑻八型附聚晶隙（intersti㈣缺陷。 58•如^專利_第別之方法，其巾，在該段落從該凝 固溫度冷卻時，晶隙是該轴向對稱區域中主要的本徵點 缺陷。 59.如申請專利範圍第58項之方法，其中該區域基本上無_ 附聚晶隙缺陷。 60·如申請專利範圍第59項之方法，並士 & &丄， 间不心万凌，其中该軸向對稱區域從 該晶棒之橫向邊緣徑向地向内延伸並且具有一寬度，從 該橫向邊緣徑向地朝向該中心軸測得者，其係該^棒之 半徑的約100%。 61. 如申請專利範圍第60項之方法，其中該區域具有一長 度’沿著該中4測得者，至少是該晶棒之/定直徑部 分的軸向長度的約60%。 62. 如申請專利範圍第60項之方法，其中該區域具有—長 度’沿著該中心軸測得者，至少早令 、 ^ ^疋孩晶棒之固定直徑部 分的軸向長度的約90%。 63·如申請專利範圍第57項之方法， 、、 具中’在孩段落從該凝 固溫度冷卻時，空缺是該軸向對 Π对％區域中主要的本徵點 缺陷。 其中該軸向對稱區域從 64·如申請專利範圍第63項之方法 89219-941028.doc 1251037 該晶棒之中心軸徑向地向外延伸並且具有一寬度，從該 中心轴极向地朝向該橫向邊緣測得者，其係該晶棒之半 徑的约100%。 65.如申請專利範圍第μ項之方法，其中該區域具有一長 度’沿著該中心軸測得者，至少是該晶棒之固定直徑部 分的軸向長度之約60%。 66·如申請專利範圍第64項之方法，其中該區域具有一長 度，沿著該中心軸測得者，至少是該晶棒之固定直徑部 分的軸向長度之約90%。 以如申請專利範圍第57項之方法，進一步包含冷卻該段落 至一低於約80(TC的溫度並且，做為該冷卻步騾的一部 份，淬火冷卻該段落的至少一部分通過自晶隙缺陷之附 聚作用的成核溫度。 68.如申請專利範圍第57項之方法’其中該固定直徑部分之 及丰又洛具有⑴一長度，L，從一由該晶種圓錐變成該固定 直徑部分的轉換沿著晶棒的軸測得，（Η)一第一系列位置 ，分別沿著該轴與該轉換距離D(^n)，其係做為匕的 分數來決定，以及（hi) 一第二系列位置，分別沿著 該轴與該轉換距離DD〇M，其係做為L的分數來決定:其 中占第u中《位置和其分別的距離可以與該第一系 列中者相同或不同，並且此外其中該平均㈣旋轉速率 ㈣係以段落之漸增的軸向長度之函數來降低，其中在 -位置’ Ρι ’上之茲平均坩堝旋轉速率係大於在一位置， P2,上的平均掛禍旋轉速率，其中D4(Di+〇il)。 89219-941028.doc 1251037 69_如申請專利範圍第68項之方法，其中CRM係以該晶棒之 固定直徑部分的該段落之漸增軸向長度之函數來增加。 70.如申請專利範圍第69項之方法，其中在一位置，PP1，上 的CRM的振幅係小於在一位置，PP2，上的振幅，其中 DDhDD1。 7L如申請專利範圍第70項之方法，其中DDhpD^O.lL)。 72. 如申請專利範圍第57項之方法，其中固定直徑部分具有 至少約200毫米的公稱直徑。 73. 如申請專利範圍第57項之方法，其中固定直徑部分具有 至少約300毫米的公稱直徑。 89219-941028.doc