DE3714357C2 - Siliciumwafer und Verfahren zu dessen Herstellung und Siliziumwafer-Auswahleinrichtung - Google Patents

Siliciumwafer und Verfahren zu dessen Herstellung und Siliziumwafer-Auswahleinrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hinzufügen (Dotieren) von Phosphor in einen Sauerstoff enthal­ tenen Siliciumwafer durch Neutronenbestrahlung, einen Siliciumwafer zur Verwendung bei der Epitaxie, ein Verfahren zur Herstellung des Wafers, einen Silicium­ wafer, bei dem Neutronenbestrahlung zur Dotierung mit Phosphor angewandt wurde und eine Auswähleinrichtung hierfür.
Als ein Verfahren zum Herstellen von Phosphor dotierten Siliciumeinkristallen, die einen hohen spezifischen Widerstand von mehr als 10 Ω · cm besitzen, ist das F Z-NTD- Verfahren (fließender Bereich - Neutronenumwandlungs­ dotierung (floating zone - neutron transmutation doping)) bekannt. Dieses Verfahren wird mittels Bestrahlung mit Neutronen, die durch Kernreaktionen erzeugt werden, von Siliciumeinkristallen durchgeführt, die mittels des F Z-Verfahrens (Fließzonenverfahren (floating zone method)) gewachsen sind, um das Isotop Si30, welches in einem Siliciumeinkristall mit ungefähr 3,10 Prozent enthalten ist, in Si31 umzuwandeln und darauf­ hin dieses in P31 umzuwandeln, um dadurch Silicium­ einkristalle gleichförmig mit Phosphor zu dotieren. Da die mit dem F Z-Verfahren gewachsenen Silicium­ einkristalle einen Sauerstoffanteil (Sauerstoffanteil gemäß dem in ASTM, Ausgabe 1981, festgelegten Meßnormen) von weniger als 5 × 1016 Atome/cm3 aufweisen, können sie bei Herstellungsschritten von Einrichtungen, wie Substraten für Hochspannungsleistungstransistoren, Substraten für Gleichrichter, Thyristoren, usw., ver­ wendet werden, indem eine Wärmebehandlung nach der Neutronenbestrahlung unabhängig von der Qualität des Neutronenflusses angewandt wird, der zur Bestrahlung verwendet wird, d. h., dem Verhältnis zwischen thermischen Neutronen und schnellen Neutronen.
Ein solches Verfahren zum Erzeugen von p-dotiertem Silicium ist aus der DE-C 27 53 488 bekannt. Dort wird Si³⁰ unter Neutronenbeschuß in Si³¹ und dann in P³¹ umgewandelt. Die Bestrahlungsdosis mit schnellen Neutronen bei diesem Verfahren entspricht 4,85 × 10¹⁶ cm².
Aus J. Appl. Phys. 59 (7), 2592 ist es ferner bekannt, Silicium mit Neutronen zu bestrahlen. Es wird dabei die Auswirkung auf die Lebensdauer bei Bestrahlung mit hochenergetischen Neutronen untersucht. Siliciumwafer werden hochenergetischen Neutronen mit Raten von 10¹², 10¹³, 10¹⁴ cm² ausgesetzt, wobei die Energie der Neutronen über einem MEV liegt. Die niederenergetischen Neutronen werden absorbiert, so daß sie nicht auf den Wafer treffen.
Bei der Neutronenbestrahlung von Silicium tragen nur die thermischen Neutronen zu der Umwandlung von Si30 in P31 bei. Schnelle Neutronen mit einer größeren Energie als thermische Neutronen treffen auf die Siliciumatome auf, die einen Kristall bilden, wodurch die Siliciumatome aus ihrer Kristallposition gestreut werden, und halten an, nachdem sie eine Strecke geflogen sind, die von der Anfangsenergie und den Eigenschaften des zu bestrahlenden Kristalls abhängt, wobei sie Energie in der Form von Zwischengitter-Siliciumatomen verlieren, wodurch Gitterfehler entsprechend der Menge der schnellen Neutronen hervorgerufen werden. Wenn die Siliciumeinkristalle Sauerstoff enthalten und das Zwischenräume füllende Silicium als gestreutes Lückenatom und der Zwischenräume füllende Sauerstoff näher zueinander gebracht werden, wird eine Verbindung zwischen ihnen gebildet, die möglicherweise zu einem Gitterfehler führt, d. h. einem A Mittenfehler. Der A Mittenfehler wird schnell durch die Wärmebehandlung behoben, wodurch der elektrische spezifische Widerstand und die Trägerlebensdauer durch Erwärmen auf 800°C bis 1000°C im Falle von Siliciumeinkristallen mittels des herkömmlichen FZ-NTD-Verfahrens festgelegt werden.
Jedoch ist es schwierig und kostspielig, wenn überhaupt möglich, Siliciumeinkristalle von nicht weniger als 125 mm⌀ mit dem FZ-Verfahren zu erhalten. Zur Überwindung dieser Schwierigkeit ist ein Verfahren versucht worden, Siliciumeinkristalle mit relativ großem Durchmesser und geringem Sauerstoffgehalt mittels des T-MCZ-Verfahrens (Czochralski-Verfahren, bei dem ein querverlaufendes Magnetfeld angewandt wird) zu ziehen und NTD (Neutronenumwandlungsdotierung) auf den mit dem T-MCZ-Verfahren erhaltenen Siliciumeinkristall anzuwenden.
Die Anwendung des NTD-Verfahrens auf mit dem T-MCZ- Verfahren gezogene Siliciumeinkristalle ergibt bei gewissen Bedingungen, verglichen mit dem Fall der Anwendung des NTD-Verfahrens auf mit dem FZ-Verfahren gezogene Siliciumeinkristallen eine erste Schwierigkeit, die darin besteht, daß, obgleich der spezifische elektrische Widerstand und die Trägerlebensdauer durch die Anwendung einer Wärmebehandlung bei 800°C bis 1000°C bei dem Siliciumeinkristall nach Beendigung des NTD-Verfahrens stabil gemacht worden sind, auf der gebildeten Einrichtung beim nachfolgenden Herstellungsschritt mindestens 103/cm3 Ätzgruben gebildet werden, wodurch ein beträchtlicher Leckstrom vorliegt oder der Stromverstärkungsfaktor in Bezug auf die NBS-Normtesteinrichtung verringert ist.
Da ferner die mit dem T-MCZ-Verfahren erhaltenen Siliciumeinkristalle einen größeren Sauerstoffgehalt als die mit dem FZ-Verfahren erhaltenen Siliciumeinkristalle jedoch einen kleineren als die mit dem herkömmlichen CZ-Verfahren erhaltenen Siliciumeinkristalle aufweisen, können A Mittenfehler eher als bei dem FZ-Verfahren hervorgerufen werden. Die A Mittenfehler werden natürlich durch die Wärmebehandlung in der gleichen Weise wie bei den mit dem FZ-NTD-Verfahren erhaltenen Siliciumeinkristallen behoben.
Bei den Siliciumeinkristallen, auf die das NTD-Verfahren angewandt worden ist, wird angenommen, da der elektrische spezifische Widerstand und die Trägerlebensdauer durch die Wärmebehandlung bei Erwärmen auf eine Temperatur von 800 bis 1000°C oder darüber hinaus stabil gemacht werden, daß die A Mittenfehler ebenfalls behoben werden. Jedoch ist es heutzutage noch nicht bestätigt, ob die A Mittenfehler tatsächlich behoben werden oder nicht. Demgemäß liegt ein zweites Problem vor, daß, wenn sich die Eigenschaften der dem NTD-Verfahren ausgesetzten Siliciumeinkristalle ändern sollten, es unmöglich ist, jene Siliciumwafer auszuwählen, die günstige Eigenschaften aufweisen, und nicht alle Siliciumwafer besitzen die erwünschten Eigenschaften.
Da sich andererseits das Anwendungsgebiet, bei dem Siliciumwafer für die Epitaxie verwendet werden, zusammen mit dem Hervorheben der Betriebseigenschaften von bipolaren Einrichtungen, MOS-Einrichtungen sowie von Leistungseinrichtungen ausgedehnt hat, besteht ein großes Bedürfnis danach, Kristallfehler bei Siliciumwafern zu verringern. Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen ist die Entwicklung der Herstellungstechniken für Siliciumwafer fortgeschritten, wobei der Erzeugung von Kristallfehlern aufgrund von Verunreinigungen durch Sauberhalten der Herstellungsumgebung, Automatisierung der Handhabungseinrichtungen für die Wafer, Verwendung von äußerst reinen chemischen Substanzen, usw. begegnet wird, wohingehend Kristallfehlern, die durch Herstellungsfehler bei der Waferherstellung erzeugt werden, durch Verbesserung der Herstellungstechniken zusätzlich zu den vorgenannten Gegenmaßnahmen begegnet wird. Jedoch ist keine der Gegenmaßnahmen voll ausreichend und zufriedenstellend.
Um die vorgenannten, ungenügenden Gegenmaßnahmen auszugleichen, ist es erforderlich, die in einem Siliciumwafer eingeschlossene Sauerstoffkonzentration zu steuern. Zu diesem Zweck wird die Sauerstoffmenge, die von einem Quarzschmelztiegel eintritt, der bei einer Einkristallzieheinrichtung zum Ziehen von Einkristallen verwendet wird, streng überwacht. Inneres Gettern oder inneres Wafergettern (im folgenden nur mit IG bezeichnet), von außen wirkendes Gettern oder das Gettern der Waferrückseite (im folgenden nur als EG bezeichnet) oder die Kombination von beiden wird in Abhängigkeit von der erzeugten und in den Siliciumwafer eingedrungenen Sauerstoffmenge bei einer zusätzlichen Wärmebehandlung vor dem epitaxialen Aufwachsschritt und der Wärmebehandlung während des epitaxialen Aufwachsschritts verwendet.
Der Ausdruck IG bedeutet hier die örtliche Festsetzung bzw. Fixierung von Verunreinigungen, die mit der Menge an gesättigtem Sauerstoff in dem Siliciumwafer, die durch die Erwärmungstemperatur für den Siliciumwafer bestimmt ist, und der Menge an niedergeschlagenen Kernen in Beziehung steht, die durch die Wärmehystereses nach der Kristallisierung bestimmt ist. Ferner bedeutet der Ausdruck EG die örtliche Festsetzung oder Fixierung von Verunreinigungen aufgrund mechanischer Beschädigungen, kleiner Siliciumpolykristalle oder kleiner Si3N4-Polykristalle, die kontrolliert auf die Oberfläche eines Siliciumwafers auf der Seite angewandt wird (im folgenden als Rückseite bezeichnet), die derjenigen gegenüberliegt, auf der das epitaxiale Aufwachsen erfolgt.
Die IG-Getter-Eigenschaft ist für Siliciumwafer mit geringerer Sauerstoffablagerungsmenge darin nicht günstig. Wenn jedoch die Sauerstoffmenge stark mit der Zielsetzung einer Verstärkung der IG-Getter-Eigenschaft stark erhöht wird, besteht eine Schwierigkeit darin, daß ein Gleiten an den Kristallgrenzen oder ähnliches aufgrund der Niederschlagsprodukte bei der Wärmebehandlung der Wafer auftritt. Dann wird von außen wirkendes Gettern EG bei solchen Siliciumwafern verwendet, da die Anwendung von innerem Gettern IG bei Siliciumwafern mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 10 × 1017 Atome/cm3 ungeeignet ist.
Jedoch tritt ein Problem auf, daß es äußerst schwierig ist, die Rückseite des Siliciumwafers reinzuhalten, wenn ein Verfahren angewandt wird, bei dem feinstes Pulver von SiO2, SiC, Al2O3, usw. in einen Hochgeschwindigkeitsgasstrom oder einen Hochgeschwindigkeitswasserstrom eingebracht und mit diesem die Rückseite eines Siliciumwafers beaufschlagt wird, oder ein Verfahren angewandt wird, bei dem die Rückseite eines Siliciumwafers mit einer feine Borsten aus organischem Material aufweisenden Bürste zusammen mit feinem Pulver beim von außen wirkenden Gettern EG abgerieben wird, wie bei dem Verfahren der mechanischen Beschädigung der Rückseite.
Demgemäß gibt es ein drittes Problem, das darin besteht, daß von außen wirkendes Gettern EG sowie inneres Gettern IG bei Siliciumwafern mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 10 × 1017 Atome/cm3 unzweckmäßig ist.
Demgemäß besteht eine erste Zielsetzung der Erfindung darin, Bedingungen für die Neutronenbestrahlungsdosis zu erhalten, mit der Leckströme beim Dotieren mit P mittels Neutronenbestrahlung von Siliciumeinkristallen verringert werden kann, die einen geringen Sauerstoffanteil aufweisen und mit dem CZ-Verfahren oder dem MCZ- Verfahren hergestellt worden sind, um das obengenannte, erste Problem zu überwinden.
Eine zweite Zielsetzung der Erfindung besteht darin, einen Siliciumwafer mit einem geringeren relativen Leckstrom nach der Wärmebehandlung und eine Einrichtung zum Auswählen von Siliciumwafern zu schaffen, die einen relativ geringen Leckstrom nach der Wärmebehandlung aufweisen, um das zweite, obengenannte Problem zu überwinden.
Eine dritte Zielsetzung der Erfindung besteht darin, einen Siliciumwafer zu schaffen, bei dem inneres Gettern angewendet werden kann, und ein Verfahren zum Herstellen eines Siliciumwafern anzugeben, bei dem inneres Gettern IG angewendet werden kann, um das dritte, obengenannte Problem zu überwinden.
Die erste Zielsetzung der Erfindung kann mit einem Verfahren zum Herstellen eines Siliciumwafers erreicht werden, welches ein P-Dotierungsverfahren zum Dotieren von Phosphor in Siliciumeinkristalle durch Umwandeln der Isotope Si30, die in dem mit dem CZ-Verfahren oder dem MCZ-Verfahren hergestellten Siliciumeinkristallen enthalten sind, in P31 durch Neutronenbestrahlung der Siliciumeinkristalle, aufweist, wobei die Bestrahlungsdosis schneller Neutronen in den bestrahlenden Neutronen kleiner als 3 × 1016/cm2 ist.
Die zweite Zielsetzung der Erfindung wird durch einen Siliciumwafer erreicht, der aus einem P-dotierten Siliciumeinkristall besteht, wobei Si durch Neutronenbestrahlung umgewandelt wird, wobei der Siliciumwafer eine Transmissionsintensität von nicht weniger als 30% besitzt, wobei die Transmissionsintensität auf der nahen Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von 1,0 µm bis 1,4 µm basiert, sowie durch eine Siliciumwaferauswähleinrichtung erreicht, die einen Siliciumwafer aus einem P-dotierten Siliciumeinkristall, bei dem Si durch Neutronenbestrahlung umgewandelt worden ist, eine Strahlungsquelle zur Bestrahlung des Siliciumwafers mit naher Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von 1,0 µm bis 1,4 µm und eine Meßeinrichtung aufweist, die Transmissionsintensität der durch den Siliciumwafer hindurchgegangenen nahen Infrarotstrahlung zu messen.
Die dritte Zielsetzung der Erfindung wird durch eine andere Art eines Siliciumwafers zu der Verwendung beim epitaxialen Aufwachsen erreicht, bei dem mit schnellen Neutronen mit einer Dosis von nicht weniger als 1 × 1012/cm2 bestrahlt wurde, sowie durch ein anderes Verfahren zum Herstellen eines Silciumwafers zur Verwendung bei der Epitaxie erreicht, welches den Schritt aufweist, den Siliciumwafer mit schnellen Neutronen mit einer Dosis von nicht weniger als 1 × 1012/cm2 mittels eines Kernreaktors zu bestrahlen, bei dem das Verhältnis zwischen thermischen Neutronen und schnellen Neutronen nicht größer als 30 ist.
Das Verfahren zum Herstellen eines Siliciumwafers nach der Erfindung kann Bedingungen für die Neutronenbestrahlungsdosis angeben, bei denen der Leckstrom beim Dotieren mit P mittels Neutronenbestrahlung eines Siliciumeinkristalls mit geringem Sauerstoffanteil verringert wird, der mit dem CZ-Verfahren oder dem MCZ-Verfahren hergestellt wurde.
Der Siliciumwafer nach der Erfindung ergibt einen Siliciumwafer mit einem geringeren, relativen Leckstrom nach der Wärmebehandlung, und ferner kann die Siliciumwaferauswähleinrichtung nach der Erfindung die Siliciumwafer auswählen, die einen geringeren, relativen Leckstrom nach der Wärmebehandlung aufweisen.
Ein anderer Siliciumwafer nach der Erfindung weist eine bessere IG-Gettereigenschaft auf, da die Anzahl von Schichtfehlern, die bei der Herstellung von Siliciumwafern herbeigeführt werden, verglichen mit dem Fall verringert werden kann, bei dem nicht mit schnellen Neutronen bestrahlt wird, und ferner kann ein anderes erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für einen Siliciumwafer einen Siliciumwafer schaffen, wie er vorhergehend beschrieben wurde.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Bestrahlungsdosis schneller Neutronen und dem relativen Leckstrom bei einer Testeinrichtung,
Fig. 2 eine grafische Darstellung der spektralen Durchlässigkeit von Siliciumeinkristallen, die mit unterschiedlichen Verhältnissen von thermischen Neutronen zu schnellen Neutronen bestrahlt und keiner Wärmebehandlung ausgesetzt worden sind,
Fig. 3 eine grafische Darstellung der spektralen Durchlässigkeit für die Probe D, die d in Fig. 2 entspricht, wobei eine Wärmebehandlung angewandt worden ist,
Fig. 4 eine grafische Darstellung der spektralen Empfindlichkeit eines Silicium-Fotoelements und der spektralen Durchlässigkeit eines Siliciumfilters,
Fig. 4B eine erläuternde Darstellung der relativen, spektralen Empfindlichkeit beim Erfassen des durch das Siliciumfilter hindurchgegangenen Lichts mit dem Silicium- Fotoelement,
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Auswähleinrichtung nach der Erfindung,
Fig. 6 eine grafische Darstellung des mit der Auswähleinrichtung nach der Erfindung erhaltenen Meßergebnisses von Wafern, auf die keine Neutronenbestrahlung und Wärmebehandlung angewandt wurde,
Fig. 7 eine grafische Darstellung des mit der Auswähleinrichtung nach der Erfindung erhaltenen Meßergebnisses bei einem d in Fig. 2 entsprechenden Wafer D, der einer Wärmebehandlung ausgesetzt wurde,
Fig. 8 eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen der nahen Infrarotstrahlung und dem relativen Leckstrom bei Wafern ohne Neutronenbestrahlung und Wärmebehandlung zeigt,
Fig. 9 eine schematische Darstellung, die eine andere Ausführungsform einer Auswähleinrichtung nach der Erfindung zeigt,
Fig. 10 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Auswähleinrichtung nach der Erfindung,
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer wiederum anderen Ausführungsform einer Wähleinrichtung nach der Erfindung, und
Fig. 12 eine grafische Darstellung, die die mit einem anderen Herstellungsverfahren für einen Siliciumwafer nach der Erfindung erhaltene Wirkung zeigt.
Um das bereits beschriebene, erste Problem zu lösen, stellten die Erfinder Siliciumeinkristalle mit geringem Sauerstoffanteil innerhalb eines breiten Bereiches, d. h. von 1 × 1017 bis 8 × 1017 Sauerstoffatome/cm3 mit dem T-MCZ-Verfahren her und setzten diese verschiedenen Siliciumeinkristalle einer Neutronenbestrahlung aus, um die 12Ω · cm bis 100Ω · cm entsprechende Dotierungsmenge an Phosphor zu erhalten, indem ein Kernreaktor verwendet wurde, bei dem das Verhältnis thermischer Neutronen/schnelle Neutronen ungefähr von 6 bis 5000 betrug. Nachdem sichergestellt war, daß die Radioaktivität auf weniger als die natürliche Radioaktivität verringert war, wurden Wafer und Teststücke hergestellt. Nachdem daraufhin die Teststücke bei verschiedenen kombinierten Bedingungen der Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 400°C bis 1200°C und während einer Behandlungsdauer von 5 bis 120 Minuten einer Wärmebehandlung ausgesetzt worden waren, um die Wärmebehandlungstemperatur für die Teststücke zu bestimmen, bei der der elektrische spezifische Widerstand stabil wird, wurden die Wafer bei der bestimmten Temperatur wärmebehandelt. Testeinrichtungen wurden gemäß den NBS-Normen auf den Wafern ausgebildet und dann wurde der Leckstrom der Einrichtungen gemessen. Das Ergebnis ist in Fig. 1 durch die Kurve 1 dargestellt. In Fig. 1 stellt die Abszisse die Bestrahlungsdosis mit schnellen Neutronen und die Ordinate den Leckstrom als einen relativen Leckstrom dar, wobei angenommen wurde, daß der Leckstrom bei der Testeinrichtung gleich 1 für eine Bestrahlungsdosis mit schnellen Neutronen von 6,8 × 1016/cm2 ist.
Man erkennt aus der Fig. 1, daß, wenn die Bestrahlungsdosis mit schnellen Neutronen auf niedriger als 3 × 1016/cm2 eingestellt wird, der relative Leckstrom bei der Testeinrichtung auf weniger als 0,5 eingestellt werden kann. Es wurde herausgefunden, daß der relative Leckstrom der Einrichtung äußerst stark verringert werden kann, indem die Bestrahlungsdosis mit schnellen Neutronen, vorzugsweise auf weniger als 2 × 1016/cm2 verringert wird. Jeder der Neutronenbestrahlungsbereiche, der schraffiert in Fig. 1 dargestellt ist, gibt das Ergebnis der Untersuchung an, wobei der Sauerstoffgehalt verändert wurde; jedoch die Bestrahlungsdosis mit schnellen Neutronen auf einen konstanten Wert festgelegt wurde. Aus dem Ergebnis folgt, daß die Verringerung der Bestrahlungsdosis mit schnellen Neutronen wirkungsvoller als die Verringerung des Sauerstoffgehalts ist, um den relativen Leckstrom zu verringern.
Das Auftreffen von schnellen Neutronen auf Siliciumatome erzeugt Siliciumlückenatome und Sauerstofflückenatome, und es wurde durch Infrarotspektroskopie bestätigt, daß die durch die Bindung hervorgerufenen Fehler, d. h. die A Mittenfehler durch die Wärmebehandlung bei ungefähr 500°C behoben werden.
Obgleich es bekannt war, daß der elektrische spezifische Widerstand und die Trägerlebensdauer von Siliciumeinkristallen, die eine Störung wie z. B. A Mittenfehler aufgrund der Bestrahlung mit schnellen Neutronen aufweisen, durch die Wärmebehandlung bei ungefähr 800°C bis 1000°C stabil werden, ist es nicht offensichtlich, ob dies als eine vollständige Erholung der Kristalle betrachtet werden kann. Als die Erfinder die Durchlässigkeit für nahe Infrarotstrahlung nahe der Absorptionskante der Siliciumeinkristalle gemessen haben, ergab sich tatsächlich, daß, obgleich der elektrische spezifische Widerstand und die Trägerlebensdauer von Siliciumwafern, die einer Bestrahlungsdosis mit schnellen Neutronen von mehr als ungefähr 7 × 1016/cm2 ausgesetzt waren, durch eine Wärmebehandlung bei 900°C während ungefähr 20 Minuten stabil gemacht wurden, die Durchlässigkeit äußerst stark verringert war, verglichen mit derjenigen bei anderen Bestrahlungsbedingungen. Während angenommen wird, daß eine solche Durchlässigkeitsverringerung auch von Fehlern im Silicium hervorgerufen wird, wird eine solche Durchlässigkeitsverringerung kaum bei Siliciumwafern beobachtet, die mit dem Herstellungsverfahren für Siliciumwafer nach der Erfindung erhalten wurden.
Um das vorstehend angegebene, zweite Problem zu lösen, stellten die Erfinder Siliciumeinkristalle mit niedrigem Sauerstoffgehalt in einem breiten Bereich, d. h. von 1 × 1017 bis 8 × 1017 Sauerstoffatome/cm3 mit dem T-MCZ-Verfahren her und führten eine Neutronenbestrahlung dieser verschiedenen Siliciumeinkristalle durch, wobei ein Kernreaktor verwendet wurde, bei dem das Verhältnis zwischen thermischen Neutronen und schnellen Neutronen ungefähr von 6 bis 5000 betrug. Nachdem sichergestellt wurde, daß die Radioaktivität auf weniger als die natürliche Radioaktivität abgeklungen war, wurden Wafer und Teststücke hergestellt. Nachdem eine Wärmebehandlung bei den Teststücken bei verschiedenen kombinierten Bedingungen der Wärmebehandlungstemperatur von 400°C bis 1200°C und der Wärmebehandlungsdauer für 5 bis 120 Minuten durchgeführt worden war, um die Temperatur für die Wärmebehandlung bei den Teststücken zu bestimmen, wo der elektrische spezifische Widerstand stabil gemacht wird, wurden die Wafer einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur ausgesetzt, wie sie vorstehend bestimmt wurde, und Testeinrichtungen gemäß den NBS-Normen wurden auf den Wafern hergestellt.
In Fig. 2 stellt die Kurve a die typische spektrale Durchlässigkeit nahe der Absorptionskante für einen Siliciumwafer A dar, der von einem Silicumeinkristall hergestellt wurde, der in einem ersten Neutronenbestrahlungs- Kernreaktor bestrahlt wurde. Die Kurven b, c und d zeigen die spektrale Durchlässigkeit von Wafern B, C und D, die in einem zweiten, dritten bzw. vierten Neutronenbestrahlungs-Kernreaktor bestrahlt wurden.
Fig. 3 zeigt den Verlauf der spektralen Durchlässigkeit für jeden der gemessenen Wafer mit oder ohne NTD-Verfahren und bei unterschiedlichen Wärmebehandlungsbedingungen. Das NTD-Verfahren wurde in dem vierten Neutronenbestrahlungs- Kernreaktor bei Fig. 2 angewandt. In Fig. 3 ist der Verlauf der spektralen Durchlässigkeit der einzelnen Kurven dargestellt: Kurve e für den Wafer E, bei dem das NTD-Verfahren aber keine Wärmebehandlung angewandt wurde, Kurve f für den Wafer F, bei dem das NTD-Verfahren und eine Wärmebehandlung bei 400°C während 60 Minuten angewandt wurden, Kurve g für den Wafer G, bei dem das NTD-Verfahren und eine Wärmebehandlung bei 500°C während 60 Minuten angewandt wurden, Kurve h für den Wafer H, bei dem das NTD-Verfahren und eine Wärmebehandlung bei 600°C während 60 Minuten angewandt wurden, Kurve i für den Wafer I, bei dem das NTD-Verfahren und eine Wärmebehandlung bei 700°C während 20 Minuten angewandt wurden, Kurve j für den Wafer J, bei dem das NTD-Verfahren und eine Wärmebehandlung bei 800°C während 10 Minuten angewandt wurden, Kurve k für den Wafer K, bei dem das NTD-Verfahren und eine Wärmebehandlung bei 900°C während 10 Minuten angewandt wurden, und Kurve l für den Wafer L, bei dem weder das NTD-Verfahren noch eine Wärmebehandlung angewandt wurden.
Es wird nun eine Meßeinrichtung für die Durchlässigkeitsintensität beschrieben. In der Fig. 4A stellt die Kurve m die spektrale Empfindlichkeit einer Siliciumfotoeinrichtung ohne Filter und die Kurve n die spektrale Durchlässigkeit eines Siliciumfilters mit geringerem Verunreinigungsgehalt dar. Für jede der Kurven ist eine beliebige Einheit gewählt. Gemäß der grafischen Darstellung ergibt sich, wenn das durch den Siliciumkristall hindurchgehende Licht von der Siliciumfotoeinrichtung empfangen wird, eine konvexe, gleichförmige, relative spektrale Empfindlichkeitsverteilung derart, daß die spektrale Empfindlichkeit bei den Wellenlängen 1,0 µm und 1,2 µm Null ist, wenn angenommen wird, daß die Empfindlichkeit bei der Wellenlänge 1,1 µm gleich 100 ist, wie es Fig. 4B zeigt. Dies bedeutet, daß, wenn die Fotoempfangsintensität unter Verwendung einer Siliciumfotoeinrichtung ohne Filter gemessen wird, die hindurchgegangene Lichtmenge nahe der im wesentlichen geraden Absorptionskante bei der Wellenlänge von ungefähr 1,1 µm der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Kurven ungefähr mit einer proportionalen Beziehung gemessen werden kann.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Einrichtung, zum Messen der vorstehend beschriebenen Durchlässigkeitsintensität. In Fig. 5 wird von einer Glühlichtquelle 11 ausgesandtes Licht durch eine Kondensorlinse 12 gesammelt und über ein Siliciumfilter 13 mit geringerer Dotierung und einer Dicke von 2 mm gerichtet, hinter dem ein zu messender Siliciumwafer 15 auf einer Befestigungsplatte 14 angeordnet ist, wobei die hindurchgehende Strahlung von einer Siliciumfotoeinrichtung 16 ohne Filter, z. B. einer Siliciumsolarzelle, erfaßt wird. Auf diese Weise wird eine zu der durch den zu messenden Siliciumwafer hindurchgegangene Lichtmenge proportionale Spannung in der Siliciumfotoerfassungseinrichtung 16 erzeugt, und die Spannung kann mittels einer Meß- und Anzeigeeinrichtung 17 gemessen werden. Ferner kann eine relative Durchlässigkeitsintensität dadurch erhalten werden, daß die durch einen Bezugssiliciumwafer statt den zu messenden Siliciumwafer 15 hindurchgegangene Bezugslichtmenge mit der in Fig. 5 gezeigten Einrichtung gemessen und das Verhältnis der durch den zu messenden Siliciumwafer hindurchgegangenen Lichtmenge zu der hindurchgegangenen Bezugslichtmenge bestimmt wird.
Statt der vorstehend beschriebenen Glühlichtquelle ist es möglich, nahe Infrarotstrahlung zu verwenden, die durch ein Interferenzfilter bei einer Wellenlänge von 1,1 µm hindurchgeht, und vorzugsweise wird ein Bandpaß- Interferenzfilter für eine Wellenlänge bei 1,1 µm ± 0,0075 µm verwendet, und ferner kann ein Prismenspektrometer oder ein Gitterspektrometer statt des Interferenzfilters verwendet werden. Ferner können Strahlen von einem YAG-Laser statt der Infrarotstrahlen und Laserstrahlen von einer Laserdiode verwendet werden, die etwas von 1,0 µm nach 1,2 µm verschoben sind. Irgendeine Fotoerfassungseinrichtung kann hier ohne besondere Einschränkungen verwendet werden, so lange sie für Wellenlängen bei ungefähr 1,1 µm empfindlich ist.
Nachdem eine Wärmebehandlung bei 700°C und 900°C für die vier Proben A, B, C und D, die im Zusammenhang mit der Fig. 2 erläutert worden sind, durchgeführt worden ist und die relative Durchlässigkeitsintensität mit der Durchlässigkeitsintensitäts-Meßeinrichtung gemessen worden ist, erhält man die Ergebnisse gemäß Fig. 6, die die jeweilige, relative Durchlässigkeitsintensität zeigt. Gemäß Fig. 6 nimmt die Übertragungsintensität nach der Wärmebehandlung im wesentlichen parallel mit der Erholung des spezifischen elektrischen Widerstands für die Proben mit Ausnahme der Probe D zu und die Durchlässigkeitsintensität ist für die Probe D merklich bei 900°C verringert, obgleich sich der spezifische Widerstand erholt hat.
Ferner wurde die relative Durchlässigkeitsintensität für acht in Fig. 3 gezeigte Probearten mittels der Durch­ lässigkeitsintensitäts-Meßeinrichtung gemessen und die in Fig. 7 dargestellten Ergebnisse erhalten. In Fig. 7 entsprechen die Buchstaben e) bis l) denjenigen in Fig. 3. Obgleich die Erholung bzw. Stabilisierung des spezifischen Widerstands aufgrund der Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 800°C beginnt und bei 910°C vorliegt, ist die relative Durchlässigkeitsintensität beträchtlich verringert und eine erneute Zunahme der relativen Durchlässigkeitsintensität beginnt erneut bei einer höheren Temperatur als 1000°C. Dies kann so betrachtet werden, daß Fehler, die sich durch die Bindung mit dem enthaltenen Sauerstoff aufgrund der Bestrahlung mit äußerst schnellen Neutronen ergibt, zu weiteren Fehlern bei einer Wärmebehandlung mit einer höheren Temperatur als 800°C führt.
Wenn die relative Durchlässigkeitsintensität für jede der Proben E bis L in der gleichen Weise gemessen wird, während der Sauerstoffgehalt verändert wird, ergibt sich eine Verringerung der relativen Durchlässigkeitsintensität auch bei 900°C, obgleich dort ein Unterschied von dem Dreifachen des Änderungskoeffizienten vorliegt.
Fig. 8 zeigt eine Beziehung zwischen dem Meßergebnis für die relative Durchlässigkeitsintensität für jede der Proben A bis D der Fig. 2 mit der Durchlässigkeitsintensitäts- Meßeinrichtung gemäß Fig. 5 und dem Meßergebnis für den Leckstrom für die gemäß den NBS-Normen hergestellte Testeinrichtung, nachdem eine Wärmebehandlung zur Stabilisierung des spezifischen elektrischen Widerstands angewandt wurde.
In Fig. 8 stellt die Abszisse die Durchlässigkeitsintensität vor der Wärmebehandlung und die Ordinate den relativen Leckstrom mit Durchschnittswerten dar. Man erkennt aus der grafischen Darstellung, daß, wenn die Durchlässigkeitsintensität des Wafers, bei dem das NTD-Verfahren angewandt wurde, vor der Wärmebehandlung gemessen wird und Wafer mit einer Durchlässigkeitsintensität von mindestens mehr als 30% ausgewählt werden, der Wafer als ein Siliciumwafer mit einem geringeren, relativen Leckstrom nach der Wärmebehandlung angesehen werden kann, und demgemäß können Siliciumwafer, die keine günstigen Eigenschaften aufweisen, vor der Wärmebehandlung überprüft werden. Übrigens können Siliciumwafer mit niederem Leckstrom für hochspannungsfeste Einrichtungen und Hochleistungseinrichtungen verwendet werden.
Die Messung der Übertragungsintensität ist im Rahmen der Erfindung nicht nur auf Wafer vor der Wärmebehandlung beschränkt, sondern ähnliche Ergebnisse können auch dadurch erhalten werden, daß die Durchlässigkeitsintensität von Wafern gemessen wird, bei denen das NTD-Verfahren und eine Wärmebehandlung angewandt wurden. Jedoch wird vorzugsweise die Durchlässigkeitsintensität vor der Wärmebehandlung im Hinblick auf die Kosten gemessen.
Es wird nun eine andere Ausführungsform einer Durchlässigkeitsintensitäts- Meßeinrichtung unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 12 beschrieben. In diesen Figuren sind die gleichen Elemente wie jene in Fig. 5 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Gemäß Fig. 9 können Meß- und Prüfvorgänge für Wafer leicht durchgeführt werden, indem kreisförmige Öffnungen in einer bewegbaren Befestigungsplatte 14 ausgebildet werden, auf denen der Bezugswafer 18 und der zu messende Wafer 19 angeordnet werden, die verglichen werden sollen, und abwechselnd werden diese gemessen und verglichen. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Einrichtung zum Abspeichern der gemessenen Werte für den Vergleich, wodurch der Betriebswirkungsgrad verbessert werden kann. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet eine Anzeige des Meßwerts. Eine Einrichtung zum automatischen Zuführen eines zu messenden Wafers 19 auf die Befestigungsplatte 14 oder eine Einrichtung, mit der der gemessene Wafer 19 oben von der Befestigungsplatte 14 automatisch in einem Behälter aufbewahrt wird, können zusätzlich zu der in Fig. 9 dargestellten Einrichtung vorgesehen werden, wodurch der Arbeitswirkungsgrad verbessert und eine Beschädigung oder Verunreinigung der Wafer verringert werden kann.
Wie in Fig. 10 dargestellt, wird keine sich bewegende Einrichtung für die Befestigungsplatte 14 benötigt, wenn ein bewegbarer Spiegel 21 und ortsfeste Spiegel 22 so angebracht sind, daß das einfallende Licht und das durchgelassene Licht synchron zwischen dem Bezugswafer 18 und dem zu messenden Wafer 19 hin- und hergeschaltet werden können.
Ferner kann, wie es Fig. 11 zeigt, das von der Glühlichtquelle 11 herkommende Licht durch Verwendung eines halbdurchlässigen Spiegels 23 und eines ortsfesten Spiegels 22 geteilt und zu dem Bezugswafer 18 und dem zu messenden Wafer 19 gelenkt werden, um das durch sie hindurchgegangene Licht mit den Fotoerfassungseinrichtungen 16, 24 identischer Ausgestaltung zu messen, wodurch eine Befestigungsplatte 14 und ein bewegbares Teil, wie ein bewegbarer Spiegel, nicht benötigt werden, wodurch sich ein Vorteil im Hinblick auf den Arbeitswirkungsgrad ergibt.
Ferner ist es bei der Durchlässigkeitsintensitäts- Meßeinrichtung, die in Fig. 5 gezeigt ist, möglich, wenn ein Siliciumvideowandler als Meßeinrichtung verwendet und die Messung mit zirkular polarisiertem Licht durchgeführt wird, die Fehlerverteilung in dem zu messenden Wafer sowie Kristallgleitbereiche oder ähnliches zu messen, wodurch es möglich ist, die Gefahr einer fehlerhaften Messung aufgrund von Gitterfehlern, wie Kristallgleiten, auszuschließen.
Ferner wurden von den Erfindern die folgenden Untersuchungen durchgeführt, um das bereits beschriebene, dritte Problem zu überwinden. Wenn ein Siliciumwafer mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als ungefähr 0,5 × 1017 Atomen/cm3 mit schnellen Neutronen mit einer Dosis von mehr als 1 × 1016/cm2 bestrahlt worden ist und auf 900°C erwärmt wird, nimmt die Infrarotabsorption des Siliciumwafers bei einer Wellenlänge von 1,1 bis 2 µm zu. Dieses Phänomen wird der Streuung von Teilchenbereichen zugeordnet, von denen jeder einen Durchmesser gleich der Wellenlänge der einfallenden Infrarotstrahlung aufweist und viele, kleine Winkelabweichungen umfaßt. Aus elektronenmikroskopischen Untersuchungen der vorstehend beschriebenen Siliciumwafer ergibt sich, daß Teilchenbereiche, von denen jeder einen Durchmesser von weniger als ungefähr 0,1 bis 10 µm und weniger als 0,1° kleine Winkelabweichung aufweist, von mehr als 1 × 103/cm3 erzeugt werden, und es wurde bestätigt, daß der Wafer etwas an der Grenze der Teilchenbereiche verformt ist. Übrigens besitzen die Teilchenbereiche eine Getterwirkung und aufgrund der obengenannten Beobachtungen wurde bestätigt, daß sie nach mehr als 1 Stunde verschwinden. Demgemäß können Getterwirkungen auch Verunreinigungen, Beschädigungen der Oberfläche bei der Herstellung usw. zu Beginn der Herstellung der Einrichtung verbessert werden, was eine wesentliche Wirkung auf die Eigenschaften der Einrichtungen hat, was von dem Fall verschieden ist, bei dem diese während des Herstellungsschritts der Einrichtung nicht verschwinden und andere Gattungsfunktionsträger aufgrund der Wärmebehandlung stark wachsen und Kristallgleiten oder große Niederschläge bilden, die die Eigenschaften der Einrichtung beeinträchtigen.
Um das beschriebene Phänomen zu bestätigen, wurden für diesen Effekt für den Fall einer Bestrahlung mit schnellen Neutronen von ungefähr 5 × 1016/cm2 von Siliciumwafern durchgeführt, die aus einer identischen Stange hergestellt worden waren und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Die Ziffern 1) bis 3) in der Tabelle haben die folgende Bedeutung:
  • 1) Bestrahlungsdosis mit schnellen Neutronen von ungefähr 5 × 1016/cm2;
  • 2) Werte, die mittels des IR-Absorptionsmeßverfahrens gemäß den ASTM-Normen, Ausgabe 1981, umgewandelt wurden;
  • 3) bei der Herstellung gemäß A wurde epitaxiales Aufwachsen mittels SiCl3H bei einem Siliciumwafer durchgeführt, der eine Wärmebehandlung bei 900°C während 10 Minuten nach der Bestrahlung mit schnellen Neutronen ausgesetzt wurde. Bei der Herstellung gemäß B wurde eine geringe Menge an Fe-Verunreinigungen auf der Oberfläche eines entsprechend A hergestellten Siliciumwafers hervorgerufen.
  • 4) NTD zeigt einen Siliciumwafer, bei dem eine Neutronenbestrahlungs- Umwandlungsdotierung vorgenommen wurde.
In Tabelle 1 sind alle Siliciumwafer Nr. 1 bis 32 aus einem Siliciumeinkristall hergestellt, der in einem querverlaufenden Magnetfeld gezogen wurde.
Aus den Ergebnissen sieht man, daß die mit schnellen Neutronen bestrahlten Siliciumwafer günstige IG-Gettereigenschaften aufweisen. Übrigens ergibt sich kein Unterschied bezüglich der IG-Gettereigenschaft in Abhängigkeit von dem Unterschied des Sauerstoffgehalts in den Siliciumwafern, wenn die Bestrahlungsdosis mit schnellen Neutronen größer als 5 × 1016/cm2 ist. Ebenfalls ergibt sich kein Unterschied bezüglich der IG-Gettereigenschaft im Hinblick auf den Unterschied des spezifischen Widerstands von Siliciumwafern innerhalb eines Bereiches von 5 bis 20 Ω · cm mit B als Dotierstoff und von 30 bis 50 Ω · cm mit P als Dotierstoff.
Fig. 12 zeigt eine grafische Darstellung der Meßdaten durch die Linien 31 für eine Anzahl von bei der Herstellung hervorgerufene Schichtfehler (laminate defects), wobei die bei der Herstellung hervorgerufenen Schichtfehler berücksichtigt wurden, d. h. ausgehend davon, ob bei der Herstellung hervorgerufene Schichtfehler auf der epitaxialen Aufwachsungsoberfläche nach dem epitaxialen Aufwachsschritt erzeugt wurden oder nicht, und wenn sie erzeugt wurden, ausgehend von der Herstellungsmenge als Beurteilungskriterium, wobei die Bestrahlungsdosis mit schnellen Neutronen mit sechs Werten verändert wurde, nämlich zwischen 1 × 1014/cm2 und 1 × 1017/ cm2 bezüglich 20 Ω · cm bei mit B dotiertem Silicium und bezüglich 50 Ω · cm bei mit P dotiertem NTD Si. In der Fig. 12 ist der Durchschnittswert (7 × 103/cm2) für den Fall durch die unterbrochene Linie 32 dargestellt, das nicht mit schnellen Neutronen bestrahlt wurde. Wenn der obere Grenzwert der Meßdaten für die entsprechenden Bestrahlungsdosen mit schnellen Neutronen gemäß der gezeigten, strichpunktierten Linie 33 in Fig. 12 fortgesetzt wird, geht die strichpunktierte Linie durch einen Punkt im wesentlichen bei 104/cm2 der Anzahl von durch die Herstellung hervorgerufenen Fehler bei der Bestrahlungsdosis mit schnellen Neutronen von 1 × 1012/ cm2 hindurch. Man geht deshalb davon aus, daß die Anzahl der Schichtfehler, die bei der Herstellung hervorgerufen werden können, verglichen mit dem Fall ohne Bestrahlung mit schnellen Neutronen verringert werden kann, und daß demgemäß die EG-Gettereigenschaft verbessert werden kann, wenn die Bestrahlungsdosis mit schnellen Neutronen größer als 1 × 1012/cm2 ist.
Sechs Stufen zwischen 1 × 1014/cm2 bis 1 × 1017/cm2 für die Bestrahlungsdosis mit schnellen Neutronen, wie vorhergehend beschrieben, wurde unter Verwendung der in Tabelle 2 angegebenen Kernreaktoren erhalten.
Man sieht übrigens aus der Tabelle 2, daß das Verhältnis zwischen thermischen Neutronen und schnellen Neutronen der verwendeten Kernreaktoren für die Bestrahlungsbereiche mit schnellen Neutronen von 6 bis 3000 und die Flußdichtebereiche für die schnellen Neutronen ungefähr von 2 × 1019/cm2 · s bis 1 × 1013/cm2 · s betrugen. Demgemäß lag die für die Bestrahlung mit schnellen Neutronen erforderliche Zeit für beispielsweise 1 × 1014/cm2 zwischen ungefähr 10 Sekunden und 12 Stunden, während die für die Bestrahlung mit schnellen Neutronen von 1 × 1016/cm2 erforderliche Zeit zwischen ungefähr 17 Minuten und 1390 Stunden lag. Das heißt, durch Auswahl eines geeigneten Neutronenreaktors in Abhängigkeit von der erforderlichen Dosis schneller Neutronen kann die erforderliche Bestrahlungsdosis für schnelle Neutronen in einer ausreichend kurzen Zeitdauer und mit hoher Genauigkeit angewandt werden.
Bei der Bestrahlung mit schnellen Neutronen ist darauf hinzuweisen, daß thermische Neutronen auch zusammen mit den schnellen Neutronen bestrahlt werden. Wenn mit thermischen Neutronen bestrahlt wird, tritt wegen der Umwandlung von Si30 in P31 eine Kompensation des B-Dotierstoffes mit sich ergebendem P auf, so daß der Widerstand des B-dotierten Si erhöht wird, während der Widerstand aufgrund des sich ergebenden P bei As-dotiertem Si verringert wird. Diese Änderungen sind kleiner, wenn der ursprüngliche Widerstand des Si niedriger ist, und wenn der Widerstand kleiner als 10 Ω · cm ist, beträgt die vorgenannte Änderung weniger als 10 Prozent bei einer Bestrahlung mit schnellen Neutronen bei jedem der Kernreaktoren. Wenn der ursprüngliche Widerstand höher als 10 Ω · cm ist, ist eine Kompensation bezüglich der Bestrahlungsdosis mit thermischen Neutronen notwendig.
Eine Verringerung der Kompensationsgröße aufgrund der Bestrahlung mit schnellen Neutronen und eine Zunahme dieses Effekts aufgrund der Bestrahlung mit schnellen Neutronen kann erreicht werden, indem ein Kernreaktor verwendet wird, bei dem das Verhältnis zwischen thermischen Neutronen und schnellen Neutronen kleiner ist, wodurch die Bestrahlungszeit mit schnellen Neutronen verringert werden kann, so daß sich ein Vorteil bezüglich der Verbesserung bei der Herstellungsproduktivität ergibt. Aufgrund der vorbeschriebenen Untersuchung werden die Kernreaktoren bevorzugt, deren Verhältnis zwischen thermischen Neutronen und schnellen Neutronen kleiner als 30 ist.
Bezüglich der Zweckmäßigkeit einer Wärmebehandlung vor dem epitaxialen Aufwachsschritt von Siliciumwafern, die mit einem anderen als dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Siliciumwafern hergestellt worden sind, konnte aufgrund einer Untersuchung kein Unterschied zwischen Siliciumwafern, die einer Wärmebehandlung ausgesetzt worden sind, und Siliciumwafern festgestellt werden, die keiner Wärmebehandlung ausgesetzt worden sind. Der Grund hierfür besteht darin, daß es eine unvermeidbare Grenze für das Abkürzen der Zeit vom Beginn des Erwärmens, nachdem ein Siliciumwafer in einen Ofen zum epitaxialen Aufwachsen eingebracht worden ist, bis zum Beginn des epitaxialen Aufwachsschritts besteht, und demgemäß werden Fehler aufgrund der Wärmebehandlung nach der Bestrahlung mit schnellen Neutronen mit identischem Ausmaß in beiden Fällen während dieser Zeitdauer erzeugt. So bestehen von einer praktischen Betrachtungsweise her keine Schwierigkeiten, wenn die durch maschinelle Bearbeitung nach der Bestrahlung mit schnellen Neutronen hergestellten Wafer unmittelbar für den epitaxialen Aufwachsschritt eingesetzt werden, während die Wärmebehandlung vor dem epitaxialen Aufwachsschritt unterlassen wird.
Tabelle 1
Tabelle 2

Claims (18)

1. Verfahren zum Herstellen von Siliciumwafern, dadurch gekennzeichnet, daß bei mit dem CZ-Verfahren oder dem MCZ-Verfahren hergestellten Siliciumeinkristallen ein P-Dotierungsverfahren zum Dotieren von Phosphor in die Siliciumeinkristalle durchgeführt wird, indem Isotope Si30, die in den Siliciumeinkristallen enthalten sind, durch Neutronenbestrahlung der Siliciumeinkristalle in P31 umgewandelt werden, indem mit schnellen Neutronen mit einer Bestrahlungsdosis von weniger als 3 × 1016/cm2 bestrahlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt der Siliciumeinkristalle innerhalb des Bereiches von 10 × 1017 Atome/cm3 bis 5 × 1016 Atome/cm3 liegt.
3. Siliciumwafer, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliciumwafer aus einem P-dotierten Siliciumeinkristall, bei dem Si durch Neutronenbestrahlung umgewandelt worden ist, hergestellt ist, und der Siliciumwafer eine Durchlässigkeitsintensität von nicht weniger als 30 Prozent im Bereich der nahen Infrarotstrahlung bei einer Wellenlänge von 1,0 µm bis 1,4 µm aufweist.
4. Siliciumwafer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge im nahen Infrarot innerhalb eines Bereiches von 1,1 µm ± 0,1 µm liegt.
5. Siliciumwafer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nahe Infrarotstrahlung Licht umfaßt, welches durch ein Bandpaßfilter für das nahe Infrarot hindurchgegangen ist.
6. Siliciumwafer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung im nahen Infrarot ein Laserstrahl oder Licht von einer Leuchtdiode ist.
7. Siliciumwafer-Auswähleinrichtung, gekennzeichnet durch einen Siliciumwafer, der aus einem durch Umwandlung von Si bei Neutronenbestrahlung P-dotierten Siliciumeinkristall hergestellt ist, eine Lichtquelle (16) zum Bestrahlen des Siliciumwafers (15) im nahen Infrarot mit einer Wellenlänge von 1,0 µm bis 1,4 µm, und einer Erfassungseinrichtung (16, 17) zum Messen der Durchlässigkeitsintensität des Strahlung im nahen Infrarot hindurchlassenden Siliciumwafers (15).
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Glühlichtquelle (11) und ein Siliciumfilter (13) mit geringerer Dotierung umfaßt und daß die Erfassungseinrichtung eine Siliciumerfassungseinrichtung aufweist.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nahe Infrarotstrahlung einen Laserstrahl oder Licht von einer Leuchtdiode umfaßt.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge im nahen Infrarot innerhalb des Bereiches von 1,1 µm ± 0,1 µm liegt.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die nahe Infrarotstrahlung durch ein Bandpaßfilter für nahes Infrarot hindurchgegangenes Licht umfaßt.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung eine Fehlerverteilungserfassungseinrichtung umfaßt, um eine Fehlerverteilung in dem Wafer mittels eines Siliciumvideowandlers zu erfassen.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlerverteilungserfassungseinrichtung Vergleichsmittel (20), um die Fehlerverteilung in dem Wafer mittels Zirkularpolarisierung durch eine Polarisierungsplatte zu erfassen, eine Erfassungsplatte und eine Viertelwellenlängeplatte aufweist.
14. Siliciumwafer zur Verwendung beim epitaxialen Aufwachsen, wobei schnelle Neutronen mit einer Dosis von nicht weniger als 1 × 1012/cm2 bestrahlt worden sind.
15. Siliciumwafer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt in dem Siliciumwafer nicht kleiner als 5 × 1016 Atome/ cm3 ist.
16. Siliciumwafer nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliciumwafer einen mit Bor oder Arsen dotierten Siliciumwafer umfaßt.
17. Siliciumwafer nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliciumwafer einen Siliciumwafer ohne Dotierstoff und mit Phosphordotierung umfaßt.
18. Verfahren zum Herstellen eines Siliciumwafers zur Verwendung beim epitaxialen Aufwachsen, gekennzeichnet durch einen Schritt zur Bestrahlung des Siliciumwafers mit schnellen Neutronen mit einer Dosis von nicht weniger als 1 × 1012/cm2 mittels eines Kernreaktors, bei dem das Verhältnis zwischen thermischen Neutronen und schnellen Neutronen nicht größer als 30 ist.
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