JP2016117603A - シリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016117603A JP2016117603A JP2014257259A JP2014257259A JP2016117603A JP 2016117603 A JP2016117603 A JP 2016117603A JP 2014257259 A JP2014257259 A JP 2014257259A JP 2014257259 A JP2014257259 A JP 2014257259A JP 2016117603 A JP2016117603 A JP 2016117603A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- silicon single
- resistivity
- variation
- raw material
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
これらの結晶品質の制御は主に単結晶引き上げ時の操業パラメータを変化させることにより行う。
前記シリコン単結晶の回転に起因する前記原料融液の強制対流強度USRと、前記原料融液内の温度差に起因する前記原料融液の自然対流強度Unとの比USR/Unを、前記シリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキの指標として用い、該指標に基づいて前記シリコン単結晶の製造条件を制御することにより、径方向面内の抵抗率のバラツキを制御してシリコン単結晶を製造することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法を提供する。
前記シリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキを100×(Rmax−Rmin)/Rmin[%]の算出値とすることができる。
上記のようにして、シリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキを算出することができる。
このようにすれば、デバイス作製後のデバイス特性のバラツキを十分に小さく抑えることができる。
前記強制対流強度USRをUSR=a2ω/B6、前記自然対流強度UnをUn=ΔTとしたときの前記比USR/Unのとる値に基づいて、前記製造条件を制御することができる。
このようにすれば、より確実に、USRやUnを制御してシリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキを制御して所望の値とすることができる。
このようにすれば、より確実に、シリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキを所望の小さい値(例えば10%以下)とすることができる。
このようにすれば、比較的低酸素濃度のシリコン単結晶を得ることができ、該シリコン単結晶から得られるウェーハに低温熱処理を施した際に、ウェーハ内で格子間酸素に由来するサーマルドナーの発生量を一層抑えることができる。そのため、ウェーハ面内の抵抗率の分布が変化するのを抑制することができる。
このようにすれば、低酸素濃度のシリコン単結晶を、より確実に製造することができる。
製造したシリコン単結晶から切り出して選択エッチングを行ったウェーハにおいて、FPD欠陥及びLEP欠陥が検出されないように、前記シリコン単結晶の引上げ速度を制御することが好ましい。
このようにすれば、製造したシリコン単結晶から切り出したウェーハを用いてデバイスを作製した場合に、リークや耐圧不良が発生するのを抑制することができる。
上述したように、近年、CZ法によるシリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキを所望の値で得ることができない場合があるという問題があった。
図1に示すように、単結晶製造装置1は、メインチャンバー2と、メインチャンバー2の上部に接続され、育成したシリコン単結晶3がワイヤー4により引上げられて収納される引上げチャンバー5とを具備する。メインチャンバー2には、原料融液6を収容する内側が石英ルツボ、外側が黒鉛ルツボにより構成されているルツボ7と、ルツボ7と同心円状に配置されたヒーター8が配置されている。
ワイヤー4の上方には、結晶回転制御装置10が設けられている。結晶回転制御装置10は、引き上げる際のシリコン単結晶3の結晶回転速度を制御することができる。
ルツボ7の下部には、ルツボ回転制御装置11が設けられている。ルツボ回転制御装置11は、ルツボ7の回転速度を制御することができる。
まず、MCZ法によるシリコン単結晶の製造の基本的な工程について説明する。ルツボ7にシリコンの高純度多結晶を充填し、該高純度多結晶をヒーター8によって加熱して、原料融液6とする。そして、ワイヤー4を巻きおろし、種結晶を原料融液6の融液面に接触又は浸漬させる。
本発明のシリコン単結晶の製造方法では、シリコン単結晶の回転に起因する原料融液の強制対流強度USRと、原料融液内の温度差に起因する原料融液の自然対流強度Unとの比USR/Unを用いて製造条件を制御しつつシリコン単結晶を製造する。より具体的には、それらをシリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキの指標として用い、該指標に基づいてシリコン単結晶の製造条件を制御することにより、径方向面内の抵抗率のバラツキを制御してシリコン単結晶を製造する。このようにすれば所望の値に抵抗率のバラツキを制御することができる。
まず、製造したシリコン単結晶から切り出したウェーハの抵抗率を中心から外周5mmまで10mm以下のピッチで複数点測定する。そして、測定した際の全測定値中の最大値をRmax、最小値をRminとし、100×(Rmax−Rmin)/Rmin[%]の算出値をシリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキ(以下、ウェーハ面内の抵抗率のバラツキまたはRRGとも言うことがある)とすることができる。
ただし、上記定義に限定されず、測定ピッチや上記算出式をクライアントの要望等に応じて適宜決定することができる。例えば、ピッチを5mm以下にできる。
このようにすれば、デバイス作製後のデバイス特性のバラツキを十分に小さく抑えることができる。必要に応じて8%以下、さらには5%以下とすることができる。バラツキが小さいほど品質をそろえることができ、好ましい。
このようにすれば、より少ない試行回数で、より効率良く所望の値の抵抗率のバラツキのものを製造できる。
なお、シリコン単結晶の長さに従って、ΔTの値が変化していくため、熱数値解析シミュレーションソフトFEMAGで計算に用いるシリコン単結晶の長さ又は固化率は常に同程度に設定しておくことが好ましい。例えば、固化率0.15〜0.2程度の範囲に設定することができる。
このようにすれば、シリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキを所望の値とすることがより確実にできる。
このようにすれば、シリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキを所望の小さい値とすることができ、特には10%以下にするのに好適である。なお、上記の比USR/Unの数値の範囲を見出した実験について、ここで説明する。
図1に示すような単結晶製造装置1で、n型のシリコン単結晶3の製造を複数回行った。このときに、シリコン単結晶3の半径a[cm]、シリコン単結晶3の回転速度ω[rpm]、固液界面における中心磁場強度B[T]、原料融液内の温度差ΔT[K]の製造条件を変更することで、強制対流強度USRをUSR=a2ω/B6、自然対流強度UnをUn=ΔTとしたときの比USR/Unのとる値を変化させて、種々のシリコン単結晶を製造した。
図2のグラフの中央の領域は、界面形状が大きく上凸にならず、かつ強制対流がある程度形成されるために滞留領域の形成が抑えられているために、RRGが低く抑えられていると考えられる。このようにして抵抗率のバラツキが10%以下となるのに、より好適なUSR/Unの範囲を求めた。
シリコン単結晶から切り出されたウェーハに低温熱処理を施した際に、ウェーハ内で格子間酸素に由来するサーマルドナーが発生して、ウェーハ面内の抵抗率の分布を変化させてしまうため、上記のような低酸素濃度のものが好ましい。
このようにすれば、低酸素濃度のシリコン単結晶を製造することができる。また、強制対流に影響するパラメータとしては結晶半径等の他、ルツボの回転速度も挙げられるが、このようなルツボの回転速度であれば、ルツボ回転によって生じる原料融液の強制対流への影響が、結晶回転による強制対流に比べて小さい。そのため、ルツボ回転の影響を考慮する必要性を省くことができ、簡便である。
このように、製造したシリコン単結晶から切り出したウェーハを用いてデバイスを作製した場合、リークや耐圧不良の発生を抑制することができる。
図1に示すような単結晶製造装置1を準備した。
製造するシリコン単結晶3はn型で、引き上げ時の直径206mm(半径10.3cm)のものとした。さらに、シリコン単結晶3の径方向面内の抵抗率のバラツキ(RRG)が10%以下になるようなUSR/Unを検討したところ、図2と同様の結果を得た。そこで、USR/Unが6000以上15000以下となるような製造条件を検討した。
このとき、固液界面における中心磁場強度を0.376Tとした場合に、USR/Unが6000以上15000以下となる結晶回転速度ωは、3.3−8.1rpmの範囲内であることが分かった。
このように、RRGが10%以下となり、所望の値のシリコン単結晶を製造することができた。
実施例1と同様の単結晶製造装置を用いたものの、USR/Unを指標として用いずに(すなわちUSR/Unは考慮せず)、シリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキ(RRG)が10%以下を所望の値として、製造条件を決定した。
結晶回転速度を、9.0rpmとした以外は、比較例1と同様の製造条件で、シリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキが10%以下を所望の値として、シリコン単結晶の製造を行った。
実施例1で用いた単結晶製造装置の炉内部品を変更し、このときの原料融液内の温度差ΔTを計算したところ、37.6Kであった。このときに、面内抵抗率のバラツキ(RRG)が10%以下になるように、USR/Unが6000以上15000以下となるような、製造条件を検討した。その結果、結晶回転速度は実施例1と同様に5.0rpmで固定したときに、RRGが良好になるように、固液界面における中心磁場強度を0.360Tとした。このときの製造条件におけるUSR/Unは6500となり、6000以上15000以下を満たしている。
このように、RRGが10%以下となり、所望の値のシリコン単結晶を製造することができた。
実施例2と同様の単結晶製造装置を用いたものの、USR/Unを指標として用いずに、シリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキ(RRG)が10%以下を所望の値として、製造条件を決定した。
実施例1、2から、製造するシリコン単結晶を引き上げ時の直径306mm(半径15.3cm)に変更した。そして、面内抵抗率のバラツキ(RRG)が10%以下になるように、USR/Unが6000以上15000以下となるような、製造条件を検討した。
このように、RRGが10%以下となり、所望の値のシリコン単結晶を製造することができた。
実施例3と同様の単結晶製造装置を用いたものの、USR/Unを指標として用いずに、シリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキ(RRG)が10%以下を所望の値として、製造条件を決定した。
4…ワイヤー、 5…引上げチャンバー、 6…原料融液、 7…ルツボ、
8…ヒーター、 9…磁場印加装置、 10…結晶回転制御装置、
11…ルツボ回転制御装置。
Claims (8)
- ルツボ内に収容した原料融液に水平磁場を印加しながら、チョクラルスキー法によって、シリコン単結晶を回転させつつ引上げて製造するシリコン単結晶の製造方法であって、
前記シリコン単結晶の回転に起因する前記原料融液の強制対流強度USRと、前記原料融液内の温度差に起因する前記原料融液の自然対流強度Unとの比USR/Unを、前記シリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキの指標として用い、該指標に基づいて前記シリコン単結晶の製造条件を制御することにより、径方向面内の抵抗率のバラツキを制御してシリコン単結晶を製造することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - 前記製造したシリコン単結晶から切り出したウェーハの抵抗率を中心から外周5mmまで10mm以下のピッチで複数点測定した際の全測定値中の最大値をRmax、最小値をRminとしたときに、
前記シリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキを100×(Rmax−Rmin)/Rmin[%]の算出値とすることを特徴とする請求項1に記載のシリコン単結晶の製造方法。 - 前記シリコン単結晶の径方向面内の抵抗率のバラツキを10%以下に制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のシリコン単結晶の製造方法。
- 前記制御する製造条件は、前記シリコン単結晶の半径a[cm]、前記シリコン単結晶の回転速度ω[rpm]、固液界面における中心磁場強度B[T]、前記原料融液内の温度差ΔT[K]を含み、
前記強制対流強度USRをUSR=a2ω/B6、前記自然対流強度UnをUn=ΔTとしたときの前記比USR/Unのとる値に基づいて、前記製造条件を制御することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法。 - 前記強制対流強度USRと前記自然対流強度Unとの比USR/Unが、6000以上15000以下になるように、前記シリコン単結晶の製造条件を制御することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法。
- 前記シリコン単結晶の格子間酸素濃度を4×1017atoms/cm3(ASTM‘79)以下とすることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法。
- 前記シリコン単結晶を製造するとき、前記ルツボの回転速度を0.2rpm以下とすることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法。
- 前記シリコン単結晶を製造するとき、
製造したシリコン単結晶から切り出して選択エッチングを行ったウェーハにおいて、FPD欠陥及びLEP欠陥が検出されないように、前記シリコン単結晶の引上げ速度を制御することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014257259A JP6237605B2 (ja) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | シリコン単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014257259A JP6237605B2 (ja) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | シリコン単結晶の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016117603A true JP2016117603A (ja) | 2016-06-30 |
JP6237605B2 JP6237605B2 (ja) | 2017-11-29 |
Family
ID=56243670
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014257259A Active JP6237605B2 (ja) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | シリコン単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6237605B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018105317A1 (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶製造方法及びシリコン単結晶ウェーハ |
JP2019202913A (ja) * | 2018-05-23 | 2019-11-28 | 信越半導体株式会社 | 原料結晶の抵抗率の測定方法及びfzシリコン単結晶の製造方法 |
JP2020007163A (ja) * | 2018-07-02 | 2020-01-16 | 信越半導体株式会社 | 原料結晶の抵抗率の測定方法及びfzシリコン単結晶の製造方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05155682A (ja) * | 1991-12-04 | 1993-06-22 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の引上げ方法 |
JP2000044387A (ja) * | 1998-07-27 | 2000-02-15 | Nippon Steel Corp | シリコン単結晶製造方法 |
WO2009025340A1 (ja) * | 2007-08-21 | 2009-02-26 | Sumco Corporation | Igbt用のシリコン単結晶ウェーハ及びigbt用のシリコン単結晶ウェーハの製造方法 |
JP2011093778A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-05-12 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶ウェーハおよびシリコン単結晶の製造方法 |
-
2014
- 2014-12-19 JP JP2014257259A patent/JP6237605B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05155682A (ja) * | 1991-12-04 | 1993-06-22 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の引上げ方法 |
JP2000044387A (ja) * | 1998-07-27 | 2000-02-15 | Nippon Steel Corp | シリコン単結晶製造方法 |
US6200384B1 (en) * | 1998-07-27 | 2001-03-13 | Nippon Steel Corporation | Method for production of silicon single crystal |
WO2009025340A1 (ja) * | 2007-08-21 | 2009-02-26 | Sumco Corporation | Igbt用のシリコン単結晶ウェーハ及びigbt用のシリコン単結晶ウェーハの製造方法 |
JP2011093778A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-05-12 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶ウェーハおよびシリコン単結晶の製造方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018105317A1 (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶製造方法及びシリコン単結晶ウェーハ |
JP2018095489A (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-21 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶製造方法及びシリコン単結晶ウェーハ |
CN110036143A (zh) * | 2016-12-09 | 2019-07-19 | 信越半导体株式会社 | 单晶硅制造方法以及单晶硅晶片 |
US11053606B2 (en) | 2016-12-09 | 2021-07-06 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of producing silicon single crystal, and silicon single crystal wafer |
CN110036143B (zh) * | 2016-12-09 | 2021-08-10 | 信越半导体株式会社 | 单晶硅制造方法以及单晶硅晶片 |
JP2019202913A (ja) * | 2018-05-23 | 2019-11-28 | 信越半導体株式会社 | 原料結晶の抵抗率の測定方法及びfzシリコン単結晶の製造方法 |
JP7067267B2 (ja) | 2018-05-23 | 2022-05-16 | 信越半導体株式会社 | 原料結晶の抵抗率の測定方法及びfzシリコン単結晶の製造方法 |
JP2020007163A (ja) * | 2018-07-02 | 2020-01-16 | 信越半導体株式会社 | 原料結晶の抵抗率の測定方法及びfzシリコン単結晶の製造方法 |
JP7240827B2 (ja) | 2018-07-02 | 2023-03-16 | 信越半導体株式会社 | 原料結晶の抵抗率の測定方法及びfzシリコン単結晶の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6237605B2 (ja) | 2017-11-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5921498B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
JP6237605B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
US11473211B2 (en) | Method of estimating oxygen concentration of silicon single crystal and method of manufacturing silicon single crystal | |
JP2009057270A (ja) | シリコン単結晶の引上方法 | |
KR101862157B1 (ko) | 단결정 실리콘 잉곳 제조 방법 및 장치 | |
TWI635199B (zh) | 單晶矽的製造方法 | |
KR101942322B1 (ko) | 단결정 잉곳 성장 장치 및 이를 이용한 단결정 잉곳의 성장 방법 | |
JP2017222551A (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
JP2009161400A (ja) | シリコン単結晶の製造方法及びシリコン単結晶製造装置 | |
JP5088338B2 (ja) | シリコン単結晶の引き上げ方法 | |
KR100991088B1 (ko) | 커스프 자기장을 이용한 반도체 단결정 잉곳 제조장치 및제조방법 | |
JP6304125B2 (ja) | シリコン単結晶の軸方向の抵抗率制御方法 | |
KR101759003B1 (ko) | 실리콘 단결정 성장 방법 | |
JP2009292662A (ja) | シリコン単結晶育成における肩形成方法 | |
JP6958632B2 (ja) | シリコン単結晶及びその製造方法並びにシリコンウェーハ | |
KR100846632B1 (ko) | 실리콘 단결정의 제조방법, 그리고 그 방법으로 제조된실리콘 단결정 잉곳 및 웨이퍼 | |
JP2018043904A (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
JP2000044387A (ja) | シリコン単結晶製造方法 | |
KR20110085900A (ko) | 적어도 450 ㎜의 직경을 갖고 실리콘으로 구성된 반도체 웨이퍼를 제조하는 방법 및 450 ㎜의 직경을 갖고 실리콘으로 구성된 반도체 웨이퍼 | |
JP2014058414A (ja) | 評価用シリコン単結晶の製造方法 | |
KR101105540B1 (ko) | 저밀도의 결정결함 분포가 균일한 단결정 제조방법, 제조장치 및 이 방법에 의해 제조된 단결정 | |
JP2017132686A (ja) | シリコン単結晶の製造方法およびシリコンウェーハ | |
KR100946563B1 (ko) | 쵸크랄스키법을 이용한 반도체 단결정 제조 방법 | |
KR101881380B1 (ko) | 단결정 잉곳 성장 방법 | |
JP5136252B2 (ja) | シリコン単結晶の育成方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161220 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170919 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171003 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171016 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6237605 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |