JP6958632B2 - 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 - Google Patents
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Description
カスプ(CUSP)磁場を用いたチョクラルスキー法による直径200mmウェーハ用のシリコン単結晶の引き上げにおいて、カスプ磁場及び結晶回転速度が酸素濃度及び抵抗率の面内分布に与える影響を評価した。結晶引き上げ工程では、カスプ磁場の磁場強度を600Gとし、磁場中心位置をシリコン融液の液面位置から上方に40mmの位置に設定した。またルツボ回転速度を6rpmとし、結晶回転速度を18rpmとした。その後、引き上げられた3本のシリコン単結晶インゴットを加工して直径200mmのシリコンウェーハのサンプルを2枚ずつ、合計6枚用意した。
ROG(%)={(DMax−DMin)/DMin}×100
RRG(%)={(ρMax−ρMin)/ρMin}×100
結晶回転速度を17rpmにした点以外は実施例1と同一条件下でシリコン単結晶を引き上げた後、これを加工して得られたシリコンウェーハサンプルの酸素濃度分布及びROGを実施例1と同条件で求めた。その結果、図6に示すように、ウェーハ面内の酸素濃度は3×1017atoms/cm3以下となり、ROGは約12.3%となった。
結晶回転速度を19rpmにした点以外は実施例1と同一条件下でシリコン単結晶を引き上げた後、これを加工して得られたシリコンウェーハサンプルの酸素濃度分布及びROGを実施例1と同条件で求めた。その結果、図7に示すように、ウェーハ面内の酸素濃度は3×1017atoms/cm3以下となり、ROGは約7.5%となった。
カスプ磁場の中心位置をシリコン融液の液面位置から上方に7mmの位置に設定した点以外は実施例1と同一条件下でシリコン単結晶を引き上げた後、これを加工して得られたシリコンウェーハサンプルの酸素濃度分布及びROGを実施例1と同条件で求めた。その結果、図8に示すように、ウェーハ面内の酸素濃度は4.3×1017atoms/cm3以下となり、ROGは5.9〜11.7%となった。
カスプ磁場の中心位置をシリコン融液の液面位置から下方に26mmの位置に設定した点以外は実施例1と同一条件下でシリコン単結晶を引き上げた後、これを加工して得られたシリコンウェーハサンプルの酸素濃度分布及びROGを実施例1と同条件で求めた。その結果、図9に示すように、ウェーハ面内の酸素濃度は5.3×1017atoms/cm3以下となり、ROGは3.0〜10.4%となった。
結晶回転速度を9rpmにした点以外は実施例1と同一条件下でシリコン単結晶を引き上げた後、これを加工して得られたシリコンウェーハサンプルの酸素濃度分布及びROGを実施例1と同条件で求めた。その結果、図10に示すように、ウェーハ面内の酸素濃度は5.7×1017atoms/cm3以下となり、ROGは84.8〜135.1%となり、酸素濃度の面内均一性は非常に悪かった。
水平磁場を印加するHMCZ法によりシリコン単結晶を引き上げた。このときの結晶回転速度は5rpmとした。その後、シリコン単結晶を加工して得られたシリコンウェーハサンプルの酸素濃度及び抵抗率の面内分布を実施例1と同条件で求めた。その結果、図11に示すように、ウェーハ面内の酸素濃度は3.1×1017atoms/cm3以下となったが、ROGは57.3〜83.4%となり、酸素濃度の面内均一性は悪かった。また図12に示すように、RRGは3.2〜5.8%となり、抵抗率の面内均一性は良好であった。
FZ法により直径200mmウェーハ用のシリコン単結晶を製造した後、これを加工して得られた直径200mmシリコンウェーハサンプルの抵抗率の面内分布を実施例1と同条件で求めた。その結果、図13に示すように、RRGは7.7〜11.9%となり、抵抗率の面内均一性は実施例1よりも悪かった。
2 シリコン融液
3 シリコン単結晶(インゴット)
3a ネック部
3b ショルダー部
3c ボディー部
3d テール部
10 チャンバー
10a メインチャンバー
10b プルチャンバー
10c ガス導入口
10d ガス排出口
10e 覗き窓
11 石英ルツボ
12 サセプタ
13 回転シャフト
14 シャフト駆動機構
15 ヒーター
16 断熱材
17 熱遮蔽体
18 ワイヤー
19 ワイヤー巻き取り機構
21 磁場発生装置
21a 上部コイル(磁場発生用コイル)
21b 下部コイル(磁場発生用コイル)
22 カメラ
23 画像処理部
24 制御部
Claims (4)
- カスプ磁場を印加しながらシリコン融液からシリコン単結晶を引き上げるチョクラルスキー法によ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を回転させながら引き上げる際の結晶回転速度が17rpm以上19rpm以下であり、
前記カスプ磁場の磁場強度が500〜700Gであり、垂直方向の磁場中心位置が前記シリコン融液の液面位置に対し+7mm以上+40mm以下の範囲であることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - 前記シリコン融液を保持する石英ルツボの回転速度が4.5rpm以上8.5rpm以下である、請求項1に記載のシリコン単結晶の製造方法。
- ASTM F-121(1979)に基づく酸素濃度が1×1017atoms/cm3以上4.3×1017atoms/cm3以下であり、
結晶成長方向と直交する結晶断面内のROGが15%以下であり、
前記結晶断面内のRRGが5%以下であることを特徴とするシリコン単結晶。 - ASTM F-121(1979)に基づく酸素濃度が1×1017atoms/cm3以上4.3×1017atoms/cm3以下であり、
ROGが15%以下であり、
RRGが5%以下であることを特徴とするシリコンウェーハ。
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