TW202417695A - 使用連續柴可斯基方法成長氮摻雜單晶矽錠之方法 - Google Patents
使用連續柴可斯基方法成長氮摻雜單晶矽錠之方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202417695A TW202417695A TW112146084A TW112146084A TW202417695A TW 202417695 A TW202417695 A TW 202417695A TW 112146084 A TW112146084 A TW 112146084A TW 112146084 A TW112146084 A TW 112146084A TW 202417695 A TW202417695 A TW 202417695A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- single crystal
- crystal silicon
- silicon ingot
- ingot
- growth
- Prior art date
Links
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 366
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 326
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 181
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 160
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 170
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 168
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 168
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 144
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 142
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 60
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 60
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 30
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 22
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 18
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims description 15
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 155
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 58
- 230000008569 process Effects 0.000 description 44
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 33
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 16
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 8
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 8
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 7
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 6
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 4
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 4
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 4
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 3
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 3
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101100233916 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) KAR5 gene Proteins 0.000 description 2
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000004971 IR microspectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical group [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N dichromate(2-) Chemical compound [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- -1 i.e. Chemical compound 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
本發明揭示一種藉由連續柴可斯基方法成長一單晶矽錠之方法。熔體深度及熱條件在成長期間係恆定的，因為矽熔體隨著其被消耗而被連續補充，且坩堝位置係固定的。臨界v/G係由熱區組態判定，且在成長期間對熔體連續補充矽，使錠能夠在錠之主體之一實質部分的成長期間依與臨界v/G一致之一恆定的拉晶速率成長。矽之連續補充係伴隨著對熔體之週期性或連續氮添加，以導致氮摻雜錠。
Description
本發明之領域係關於一種使用連續柴可斯基方法成長一單晶矽錠之方法及一種由此方法成長之單晶矽錠。
單晶矽(其係用於製造半導體電子組件之大多數程序之起始材料)通常由柴可斯基(「Cz」)方法製備。在此方法中，將多晶矽裝料至一坩堝中且熔融多晶矽，使一種晶與熔融矽接觸，且藉由緩慢提取來成長一單晶體。在完成一頸部之形成之後，藉由(例如)降低拉晶速率及/或熔體溫度來擴大晶體之直徑，直至達到所要或目標直徑。接著，藉由控制拉晶速率及熔體溫度同時補償降低熔體液位來成長具有一大致恆定直徑之晶體之圓柱形主體。在成長程序將近結束時但在坩堝清空熔融矽之前，晶體直徑通常經逐漸減小以形成呈一端錐之形式之一尾端。端錐通常藉由提高拉晶速率及供應至坩堝之熱來形成。當直徑變得足夠小時，晶體與熔體分離。
柴可斯基成長技術包含分批柴可斯基方法及連續柴可斯基方法。在分批CZ中，將一單一多晶裝料裝載至坩堝中，單一裝料足以成長一單晶矽錠，此後坩堝基本上耗盡矽熔體。在連續柴可斯基(CCZ)成長中，可將多晶矽連續或週期性添加至熔融矽以在成長程序期間補充熔體，因此，可在一成長程序期間可自一單一坩堝拉製多個錠。
為實施CCZ程序，傳統分批柴可斯基成長室及裝置經修改以包含用於在不負面影響成長錠之性質之情況下依一連續或半連續方式進給額外多晶矽至熔體之一構件。隨著種晶自熔體連續成長，將固體多晶矽(諸如粒狀多晶矽)添加至熔體以補充熔體。添加至熔體之額外固體多晶矽之進給速率通常經控制以維持程序參數。為減少此補充活動對同時晶體成長之負面影響，傳統石英坩堝通常經修改以提供其中補給添加材料之一外或環形熔融區及自其拉製矽錠之一內成長區。此等區彼此流體流動連通。
現代微電子器件之不斷縮減大小給基本上由原生微缺陷之大小及分佈判定之矽基板之品質帶來挑戰性限制。形成於由柴可斯基(CZ)程序及浮區(FZ)程序成長之矽晶體中之大多數微缺陷係矽之本質點缺陷之聚結物——空位及自身間隙(或簡稱間隙)。
一系列研究已證實間隙聚結物以兩種形式存在：球狀間隙叢集，稱為B漩渦缺陷(或B缺陷)；及錯位環，稱為A漩渦缺陷(或A缺陷)。後來發現之空位聚結物(稱為D缺陷)已被識別為八面體空隙。沃羅科夫(Voronkov)基於晶體成長條件來提供矽晶體中觀察到之微缺陷分佈之被廣泛接受解釋。根據沃羅科夫模型或理論，熔體/晶體界面附近之溫度場驅動點缺陷之重組以提供其自熔體/晶體界面(其中點缺陷以其各自平衡濃度存在)擴散至晶體塊中之驅動力。藉由擴散及對流兩者之點缺陷之運輸與其重組之間的相互作用確定超出遠離界面之一短距離(稱為重組長度)之點缺陷濃度。通常，空位濃度與超出重組長度之間隙濃度(稱為過量點缺陷濃度)之間的差保持基本上遠離晶體之橫向表面固定。在一快速拉晶中，除靠近充當點缺陷之一槽或一源之晶體之橫向表面之一區域之外，由其超出重組長度擴散所致之點缺陷之空間再分佈一般不重要。因此，若超出重組長度之過量點缺陷濃度係正的，則空位保持過量，且聚結以在較低溫度形成D缺陷。若過量點缺陷濃度係負的，則間隙保持主要點缺陷，且聚結以形成A缺陷及B缺陷。若過量點缺陷濃度低於某一偵測臨限值，則不形成可偵測微缺陷。因此，通常，原生微缺陷之類型僅由超出重組長度確定之過量點缺陷濃度判定。確定過量點缺陷濃度之程序稱為初始結合且主要點缺陷種類稱為結合主要點缺陷。結合點缺陷之類型由拉晶速率(v)與界面附近之軸向溫度梯度之量值(G)之比率判定。在一較高v/G處，點缺陷之對流主導其擴散，且空位保持結合主要點缺陷，因為界面處之空位濃度高於間隙濃度。在一較低v/G處，擴散主導對流以允許快速擴散間隙隨著主要點指向結合。在接近其臨界值之一v/G處，兩個點缺陷以非常低及相當之濃度結合以彼此相互消除且因此抑制任何微缺陷在較低溫度之潛在形成。所觀察之空間微缺陷分佈通常可由G之一徑向非均勻性及v之一軸向變動引起之v/G變動解釋。徑向微缺陷分佈之一顯著特徵係透過氧與相對較低結合空位濃度之區域中之空位之相互作用形成之氧化物微粒(在略高於臨界v/G之一小v/G範圍內)。此等微粒形成可由熱氧化顯露為OSF (氧化誘發疊差)環之一窄空間帶。通常，OSF環標記空位主導及間隙主導之相鄰晶體區域之間的邊界，稱為V/I邊界。
然而，在諸多現代程序中，依較低速率成長之CZ晶體中之微缺陷分佈受晶體塊中之點缺陷之擴散(包含由晶體之橫向表面誘發之擴散)影響。因此，CZ晶體中之微缺陷分佈之一準確量化較佳地結合軸向及徑向之2維點缺陷擴散。僅量化點缺陷濃度場可定性地捕獲一CZ晶體中之微缺陷分佈，因為所形成之微缺陷之類型由其直接判定。然而，為更準確量化微缺陷分佈，需要捕獲點缺陷之聚結。通常，藉由解耦合點缺陷之初始結合與微缺陷之後續形成來量化微缺陷分佈。此方法忽略成核區域附近之主要點缺陷自較高溫度之區域(其中微缺陷密度可忽略)至較低溫度之區域(其中微缺陷以較高密度存在且消耗點缺陷)之擴散。替代地，基於預測晶體中之每個位置處之微缺陷群體之大小分佈之一嚴格數值模擬從數值上看很昂貴。
空位與間隙主導材料之間的轉變發生於v/G之一臨界值(其當前約為2.5×10
-5cm
2/sK)處。若v/G之值超過臨界值，則空位係主要本質點缺陷，且其濃度隨v/G增大而增大。若v/G之值小於臨界值，則矽自身間隙係主要本質點缺陷，且其濃度隨v/G減小而增大。因此，程序條件(諸如成長速率(其影響v)及熱區組態(其影響G))可經控制以判定單晶矽內之本質點缺陷是否將主要為空位(其中v/G一般大於臨界值)或自身間隙(其中v/G一般小於臨界值)。
聚結缺陷形成一般發生於兩個步驟中。首先，發生缺陷「成核」，其係本質點缺陷在一給定溫度過飽和之結果；若高於此「成核臨限」溫度，則本質點缺陷保持可溶於矽晶格中。聚結本質點缺陷之成核溫度大於約1000°C。
一旦達到此「成核臨限」溫度，則本質點缺陷聚結，即，發生此等點缺陷自矽晶格之「固溶體」析出。只要其中存在本質點缺陷之錠之部分之溫度保持高於一第二臨限溫度(即，一「擴散率臨限值」)，則本質點缺陷將繼續透過矽晶格擴散。若低於此「擴散率臨限」溫度，則本質點缺陷無法再在商業上可行之時段內移動。
當錠保持高於「擴散率臨限」溫度時，空位或間隙本質點缺陷透過矽晶格擴散至其中已分別存在聚結空位缺陷或間隙缺陷之位點以引起一給定聚結缺陷之大小成長。成長發生之原因係此等聚結缺陷位點基本上充當「槽」以由於聚結之更有利能態而吸引及收集本質點缺陷。
空位型缺陷經辨識為諸如D缺陷、流動圖案缺陷(FPD)、閘極氧化物完整性(GOI)缺陷、晶體導致微粒(COP)缺陷、晶體導致光點缺陷(LPD)及由紅外光散射技術(諸如掃描紅外線顯微術及雷射斷層掃描)觀察到之特定類別之體缺陷之可觀察晶體缺陷之來源。氧或二氧化矽之叢集亦存在於過量空位之區域中。一些此等叢集保持較小且相對無應變以基本上對由此矽製備之大部分器件無害。一些此等叢集足夠大以充當環氧化誘發疊差(OISF)之核。可推測此特定缺陷由存在過量空位催化之先前有核氧聚結物促進。在存在適度空位濃度之情況下，氧化物叢集主要形成於低於1000°C之CZ成長中。
與自身間隙有關之缺陷相對較少研究。其一般被視為低密度之間隙型錯位環或網路。此等缺陷不造成閘極氧化物完整性故障(一重要晶圓效能指標)，但其被廣泛認為是通常與電流洩漏問題相關聯之其他類型之器件故障之原因。
據此應注意，一般而言，矽晶格中呈間隙形式之氧通常被視為矽之一點缺陷而非一本質點缺陷，而矽晶格空位及矽自身間隙(或簡稱間隙)通常被視為本質點缺陷。因此，基本上所有微缺陷一般可被描述為聚結點缺陷，而D缺陷(或空隙)及A缺陷及B缺陷(即，間隙缺陷)可更具體描述為聚結本質點缺陷。藉由吸收空位來形成氧叢集；因此，氧叢集可被視為空位及氧兩者之聚結物。
應進一步注意，柴可斯基矽中之此空位及自身間隙聚結點缺陷之密度在歷史上已在約1×10
3/cm
3至約1×10
7/cm
3之範圍內，而氧叢集之密度在約1×10
8/cm
3至約1×10
10/cm
3之間變動。因此，聚結本質點缺陷對於器件製造商具有日益劇增之重要性，因為此等缺陷會嚴重影響複雜及高度積體電路之生產中之單晶矽材料之良率潛力。
鑑於上文，在諸多應用中，矽晶體(其隨後被切割成矽晶圓)之一部分或全部較佳地實質上無此等聚結本質點缺陷。迄今為止，已報告用於成長實質上無缺陷矽晶體之若干方法。一般而言，所有此等方法涉及控制比率v/G以判定存在於成長CZ單晶矽晶體中之本質點缺陷之初始類型及濃度。然而，另外，此等方法可涉及控制晶體之後續熱歷程以允許延長擴散時間以抑制晶體內之本質點缺陷之濃度且因此實質上限制或避免晶體之一部分或全部中形成聚結本質點缺陷。(參閱(例如)美國專利第6,287,380號、第6,254,672號、第5,919,302號、第6,312,516號及第6,328,795號，該等專利之全部內容以引用的方式併入本文中。)然而，替代地，此等方法可涉及一快速冷卻矽(RCS)成長程序，其中接著控制晶體之後續熱歷程以透過一目標成核溫度快速冷卻晶體之至少一部分以控制聚結本質點缺陷形成於該部分中。此等方法之一或兩者亦可包含允許成長晶體之至少一部分以保持高於成核溫度達一延長時段以在透過目標成核溫度快速冷卻晶體之此部分之前減小本質點缺陷之濃度以因此實質上限制或避免晶體內形成聚結本質點缺陷。(參閱(例如)美國公開專利申請案第2003/0196587號，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。)此外，已開發藉由同時控制固化錠之冷卻速率及界面附近之軸向溫度梯度(G)之徑向變動來減少或消除自錠之中心至邊緣之聚結點缺陷之方法。(參閱(例如)美國專利第8,673,248號，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。)
滿足缺乏聚結點缺陷(例如晶體導致微坑(COP))之製造商要求之拋光矽晶圓可指稱中性矽或完美矽。完美矽晶圓較佳地在諸多半導體應用中作為替代(例如)較高磊晶沈積晶圓之一較低成本拋光晶圓。在過去20年期間，諸多矽晶圓供應商已開發200 mm及300 mm直徑兩者之無缺陷及無COP晶圓產品以主要銷售給市場內對成本壓力通常更敏感之記憶體(DRAM/NAND/FLASH)市場。從光點散射(LLS)及閘極氧化物強度(GOI)之可接受位準而言，隨著客戶應用器件節點縮小，可接受缺陷率之工業標準已在此期限內演進。例如，一工業無COP規格已一度在不超過0.12 um大小處小於數百。更近標準需要在不超過0.026 um大小處小於20個COP以符合完美矽。作為另一實例，一MOS電晶體中之GOI之過去標準係≤8 MV (B模式)處95%。當前，規格移動至10 MV至12 MV處之99% (D模式)。除此要求之外，需要隨器件節點縮小而改良通常由BMD密度(體微缺陷)及BMD大小分佈量測之跨晶圓之徑向氧析出以避免處理期間之基板滑移或會影響器件微影期間之圖案化疊對之翹曲。隨著此等規格收緊(LLS、GOI、BMD均勻性等等)，無缺陷及COP矽成長之控制窗已顯著縮小以顯著降低程序之晶體產量。此係因為可接受帶結構窗(其可直接轉化成程序操作窗)已與規格隨時間變換。
本節意欲向讀者介紹可與下文將描述及/或主張之本發明之各種態樣有關之各種技術態樣。可認為此討論有助於向讀者提供背景資訊以促進本發明之各種態樣之一較佳理解。因此，應瞭解，此等陳述應鑑於此解讀，而非被承認為先前技術。
本發明之一態樣係針對一種藉由連續柴可斯基方法製備一單晶矽錠之方法，該方法包括：將多晶矽之一初始裝料添加至一坩堝，該初始裝料進一步包括氮源；加熱包括多晶矽之該初始裝料及該氮源之該坩堝以引起矽熔體形成於該坩堝中，該矽熔體包括熔融矽之一初始容積且具有一初始熔體高度液位；使矽種晶與矽熔體接觸；抽取該矽種晶以成長一頸部部分，其中在該頸部部分之成長期間依一頸部部分拉晶速率抽取該矽種晶，且其中該頸部部分具有至少約1×10
13個原子/cm
3之一頸部部分氮濃度；抽取該矽種晶以鄰近於該頸部部分成長一向外擴口晶種錐，其中在該向外擴口晶種錐之成長期間依一晶種錐拉晶速率抽取該矽種晶，且其中該向外擴口晶種錐具有至少約1×10
13個原子/cm
3之一向外擴口晶種錐氮濃度；及抽取該矽種晶以鄰近於該向外擴口晶種錐成長該單晶矽錠之一主體，其中在該單晶矽錠之該主體之成長期間，該矽熔體包括熔融矽之一容積及一熔體高度液位，且其中該單晶矽錠之該主體具有至少約1×10
13個原子/cm
3之一主體氮濃度；其中該單晶矽錠之該主體依一初始可變主體拉晶速率及一恆定主體拉晶速率成長，其中該單晶矽錠之該主體在該單晶矽錠之該主體之一長度之小於約20%內依該初始可變主體拉晶速率成長且在成長期間在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約30%內依該恆定主體拉晶速率成長；且其中將多晶矽連續進給或週期性進給至該坩堝以藉此補充熔融矽之一容積且藉此在該單晶矽錠之該主體之成長期間維持該坩堝中之一熔體高度液位，且將該氮源連續進給或週期性進給至該坩堝以藉此補充氮量。
在另一態樣中，本發明係針對一種單晶矽錠，其具有一主體部分，其中該主體部分具有一圓周邊緣、平行於該圓周邊緣具有一軸向長度之一中心軸線及自該中心軸線延伸至該圓周邊緣之一半徑，其中在該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少60%、該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少70%或該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少80%上自該主體之任何部分切割之一晶圓以藉由射哥蝕刻(Secco-etching)技術之不可偵測FPD (藉由射哥蝕刻技術之流動圖案缺陷)及DSOD (電擊穿之後的直接表面氧化物缺陷微粒計數)及零I缺陷(A缺陷)為特徵。
在另一態樣中，本發明係針對一種單晶矽錠，其具有一主體部分，其中該主體部分具有一圓周邊緣、平行於該圓周邊緣具有一軸向長度之一中心軸線及自該中心軸線延伸至該圓周邊緣之一半徑，其中該主體部分包括具有在該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少40%、該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少50%、該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少60%、該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少70%或該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少80%上變動不超過一平均主體氧濃度以上20%且不小於該平均主體氧濃度以下20%之一主體氧濃度之間隙氧。
在另一態樣中，本發明係針對一種單晶矽錠，其具有一主體部分，其中該主體部分具有一圓周邊緣、平行於該圓周邊緣具有一軸向長度之一中心軸線及自該中心軸線延伸至該圓周邊緣之一半徑，其中該主體部分包括具有在該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少40%、該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少50%、該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少60%、該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少70%或該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少80%上變動不超過一平均主體氮濃度以上20%且不小於該平均主體氮濃度以下20%之一主體氮濃度之氮。
在另一態樣中，本發明係針對一種單晶矽錠，其具有一主體部分，其中該主體部分具有一圓周邊緣、平行於該圓周邊緣具有一軸向長度之一中心軸線及自該中心軸線延伸至該圓周邊緣之一半徑，其中該主體部分進一步包括：其中該主體部分具有在該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少40%、該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少50%、該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少60%、該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少70%或該單晶矽錠之該主體之軸向長度之至少80%上變動不超過一平均主體電阻率以上20%且不小於該平均主體電阻率以下20%之一電阻率。
存在相對於本發明之上述態樣所提及之特徵之各種改進。進一步特徵亦可併入本發明之上述態樣中。此等改進及額外特徵可個別或以任何組合存在。例如，下文相對於本發明之繪示實施例之任何者所討論之各種特徵可單獨或以任何組合併入至本發明之上述態樣之任何者中。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2019年9月13日申請之美國非臨時專利申請案第16/569,949號及第16/570,010號兩者的優先權，且該等申請案之全部內容係以引用的方式併入本文中。
在本發明之背景中，「完美矽」係指柴可斯基成長單晶矽錠或自在滿足或超過Perfect Silicon
TM(SunEdison Semiconductor有限公司)之標準的條件下成長的柴可斯基成長單晶矽錠切割的單晶矽晶圓。此等標準包含滿足或超過聚結缺陷、DSOD (直接表面氧化物缺陷)、COP (晶體導致微坑或微粒)、D缺陷及I缺陷等等之工業規格之一錠，或自錠切割之晶圓。例如，「完美矽」晶圓可係以藉由射哥蝕刻技術之不可偵測FPD (藉由射哥蝕刻技術之流動圖案缺陷)及DSOD (電擊穿之後的直接表面氧化物缺陷微粒計數)及零I缺陷(A缺陷)為特徵。射哥蝕刻包括施加鹼性重鉻酸鹽及氫氟酸之一稀釋水溶液以適當顯露矽之各種結晶(100)、(111)及(110)面中的錯位及其他晶格缺陷。蝕刻呈出線列(低角度晶粒邊界)及滑移線兩者。本發明之方法實現一單晶矽錠之成長，單晶矽錠包括完美矽，例如在單晶矽錠之主體之長度的至少約70% (諸如單晶矽錠之主體之長度的至少約80%，或甚至單晶矽錠之主體之長度的至少約90%)上，自此一錠切割的晶圓。在一些實施例中，在單晶矽錠之主體之長度的至少約60%、單晶矽錠之主體之長度的至少約70% (諸如單晶矽錠之主體之長度的至少約80%)或甚至單晶矽錠之主體之長度的至少約90%上，自所成長之錠切割的晶圓係以藉由射哥蝕刻技術之不可偵測FPD (藉由射哥蝕刻技術之流動圖案缺陷)及DSOD (電擊穿之後的直接表面氧化物缺陷微粒計數)及零I缺陷(A缺陷)為特徵。在一些實施例中，在單晶矽錠之主體之長度的至少約60%、單晶矽錠之主體之長度的至少約70% (諸如單晶矽錠之主體之長度的至少約80%)或甚至超過單晶矽錠之主體之長度的至少約90%上，自所成長之錠切割的晶圓係以在≤8 MV (B模式)處95%或更大(較佳地99%或更大)及/或10 MV至12 MV (D模式)處95%或更大(較佳地99%或更大)之一MOS電晶體中的GOI良率(即，無故障)為特徵。在一些實施例中，在單晶矽錠之主體之長度的至少約60%、單晶矽錠之主體之長度的至少約70% (諸如單晶矽錠之主體之長度的至少約80%)或甚至單晶矽錠之主體之長度的至少約90%上，自所成長之錠切割的晶圓係以不超過0.026 um大小處小於20個COP以符合完美矽為特徵。
在成長一單晶矽錠之一習知分批柴可斯基程序中，晶體熔體/界面及熱條件兩者歸因於錠成長期間之矽熔體的消耗及坩堝位置的可變性而隨增大錠長度連續變動。圖1中可看見熔體耗乏及坩堝移動之一描繪。圖1A (早期本體成長)、圖1B (中期本體成長)及圖1C (後期本體成長)繪示一分批Cz程序期間隨晶體長度而變化之熔體液位及坩堝高度。由於熔體條件(例如質量及高度液位)及坩堝位置在一分批程序期間連續改變，因此最小化缺陷率所需之v/G比(成長速率V/軸向溫度梯度G)在晶體長度內連續改變以變動晶體之品質。為維持所要品質以滿足程序窗內之規格，需要根據位置來連續控制調整若干參數。此等參數包含坩堝旋轉速率(C/R)、晶種旋轉速率(S/R)、晶種提升速率(S/L)、加熱器功率、反射器高度等等。參閱圖2A，其係描繪達成由一例示性分批Cz程序成長之一錠中之足夠缺陷率控制所需之拉晶速率之恆定改變之一曲線圖。由三角形(---▲---)界定之線係達成臨界v/G值之不斷改變的臨界拉晶速率。拉晶速率可在由方形(---■---)標記之上臨界拉晶速率(「UCL」)及由菱形(---♦---)標記之下臨界拉晶速率(「LCL」)內變動，且仍達成可接受缺陷率控制。此等三個線指示可產生完美矽之拉晶速度。在上拉晶速度界限及下拉晶速度界限內，可產生具有變化主導本質點缺陷之完美矽。例如，在外加拉晶速度受控於由圖2A (及圖3及圖4)中之三角形及方形標記的線之間時產生空位主導(「Pv」)矽，及在外加拉晶速度受控於由圖2A (及圖3及圖4)中之三角形及菱形標記的線之間時產生間隙主導(「Pi」)矽。在圖2A (及圖3及圖4)所描繪之實例中，可在錠成長之早期及中期部分成長具有空位主導點缺陷之完美矽，如由標記為「Pv」之錠橫截面之表示所展示。圖2A描繪錠係自中心至邊緣之空位主導。在圖2A所描繪之實例中，於後期成長中，錠以空位主導點缺陷及間隙主導點缺陷之區域(如標記為「Pi」之橫截面區域中所表示)為特徵。例如，可成長自中心至小於整個錠之半徑之一徑向長度間隙主導之一錠，其由至錠之邊緣之空位主導材料之一帶包圍。仍在一後期區域中，錠之橫截面展示由間隙主導材料之一帶包圍之中心中的空位主導材料，該帶在邊緣處由空位主導材料的另一帶包圍。此等描繪僅供說明且不意在限制本發明之方法。完美矽(即，無可偵測聚結點缺陷之錠及自錠切割之晶圓)源自由錠之拉晶速率部分地適當控制過量點缺陷(空位及間隙矽)。本質點缺陷(諸如空位及間隙)發生於由柴可斯基方法成長之錠中。此等缺陷之存在不影響是否完美。確切而言，完美矽經特徵化為無聚結點缺陷，諸如COP、DSOD及I缺陷。
圖2A (及圖3及圖4)亦指示可導致錠在任何晶體長度處在臨界v/G之上限及下限外依據拉晶速度而變化之聚結缺陷。可在超過上臨界拉晶速率(v/G高於一臨界v/G)時發生之缺陷包含DSOD (直接表面氧化物缺陷)或COP (晶體導致微坑或微粒)。可在拉晶速率低於下臨界拉晶速率(v/G低於一臨界v/G)時發生之缺陷包含I缺陷。其中發生此等缺陷之帶亦展示於錠橫截面中。在其中主導過量點缺陷係空位之區域中，空位缺陷之聚結物在Cz矽晶成長及冷卻期間藉由空位之凝聚及析出來形成諸如COP、DSOD之體缺陷。在其中主導過量點缺陷係間隙矽原子之區域中，間隙矽原子聚結以藉由聚結/析出間隙矽且衝壓出錯位來形成諸如I缺陷之體缺陷。v/G之任何小偏差將藉由聚結空位或間隙矽原子來形成一缺陷。
除基板缺陷率控制之外，晶圓強度係諸如FLASH器件之特定應用之另一重要變數，其中歸因於器件之垂直堆疊，較高晶圓強度係有利的。在一些技術中，晶圓強度由氧析出及本質吸除之操縱提供。例如，增加晶圓中之氧含量係操縱氧析出之一主要方式。除氧含量操縱之外或替代氧含量操縱，熔體及自熔體成長之錠可摻雜有諸如氮之雜質，其可操縱COP大小及BMD密度兩者。氮摻雜亦可提供一較大完美矽品質窗對無氮摻雜材料。歸因於一偏析係數效應，氮摻雜可在成長期間軸向偏析。氮偏析係數低於1且已報告為約7×10
-4。因此，氮在成長期間不優先分配至錠中，其引起熔體中之氮含量在拉錠程序期間增加以藉此沿成長單晶矽錠之軸向長度增加氮含量。參閱圖2B，其係描繪氮濃度之增大的一曲線圖，氮濃度可自錠成長之開始至錠成長之結束增大多達7倍或更大，錠成長可沿使用圖1A至圖1C中所描繪之熔體條件及圖2A中所描繪之程序條件根據一分批柴可斯基方法製備之一晶體之軸向長度發生。歸因於成長期間隨多晶矽被消耗之晶體位置之改變之氮軸向變動及變化晶體/熔體界面及熱條件(參閱圖1A至圖1C)係軸向維持良好PS品質之障礙，除非其在成長期間透過不斷調諧晶體成長條件來補償。由此，v/G在晶體長度上連續改變，其可藉此變動晶體之品質。
可施加磁場(例如水平或尖點)以更改坩堝內之熔體流動圖案且實現晶體/熔體界面之形狀及高度之增強控制，其藉此增強品質控制。然而，拉晶速率及其他參數仍必須經變動以達成可接受缺陷率控制，如圖3中所例示。圖3係描繪使用一外加磁場達成由一例示性分批Cz程序成長之一錠中之足夠缺陷率控制所需之拉晶速率分佈的一曲線圖。由三角形(---▲---)界定之線係達成臨界v/G值之臨界拉晶速率，其在單晶矽錠之成長期間視需要連續變動。拉晶速率可在由方形(---■---)標記之上臨界拉晶速率(「UCL」)及由菱形(---♦---)標記之下臨界拉晶速率(「LCL」)內變動且仍達成可接受缺陷率控制。單晶矽錠之橫截面中之本質點缺陷及聚結點缺陷之區域實質上如上文圖2A之描述中所描述。
根據本發明之方法，在實現在成長期間保持實質上恆定之熔體深度(即，熔融矽之高度液位)及熱條件之條件下由連續柴可斯基(CCZ)方法成長一單晶矽錠，因為熔體隨其被消耗而連續補充。在一些實施例中，維持熔融矽之一實質上恆定高度液位能夠使坩堝維持一固定位置。一旦v/G由適當熱區組態固定，則程序窗將在晶體長度之一實質部分上固定(即，無控制調整)。一旦設定程序條件(S/R、功率、氣流及壓力、磁通量密度、尖點或HMCZ MGP位置)，則氣流及/或腔室壓力及C/R用於控制氧含量。因此，本發明之方法實現由連續柴可斯基(CCZ)方法成長一單晶矽錠，其中拉晶速度在錠之一實質長度之成長期間恆定，且根據此方法之成長錠在錠之軸向長度之一實質部分上具有均勻及可接受缺陷率控制、Oi均勻性、BMD均勻性及氮含量均勻性。
在將所要條件設定為穩定狀態之後，產生在整個晶體長度中具有所要缺陷率控制之一單晶矽錠之拉晶速率將恆定以歸因於程序控制而比習知Cz程序顯著減少生產中之品質損失。圖4A係根據本發明之一例示性連續柴可斯基成長方法期間依據單晶矽錠之軸向長度而變化之拉晶速率之一曲線圖。如圖4A中所展示，在單晶矽錠之主體部分之成長之一實質部分上維持一恆定拉晶速率。由三角形(---▲---)界定之線係達成臨界v/G值之臨界拉晶速率，其具有一初始變化區域，接著單晶矽錠之主體部分之成長之一實質部分上之恆定拉晶速率之一區域。拉晶速率可在由方形(---■---)標記之上臨界拉晶速率(「UCL」)及由菱形(---♦---)標記之下臨界拉晶速率(「LCL」)內變動且仍達成可接受缺陷率控制。單晶矽錠之橫截面中之本質點缺陷及聚結點缺陷之區域實質上如上文圖2A之描述中所描述。
在根據本發明之方法之CCZ程序中，多晶矽進給與晶體成長連續，藉此使熔體容積維持實質上相同於初始裝料熔體深度，不管晶體長度如何。由於熔體高度由成長晶體重量與連續進給之多晶矽之間的質量平衡控制，因此熔體及成長晶體中之熱條件在整個軸向成長中不改變。隨後，一旦所要晶體/熔體界面由諸如磁場、C/R及S/R、拉晶速率、加熱器功率等等之參數判定及固定，則缺陷品質及Oi控制將在整個晶體軸向成長中維持恆定。此外，因為熱條件及晶體/熔體界面在晶體成長期間固定，所以可在一準穩定狀態控制中在整個晶體長度上使用一給定HZ及晶體/熔體界面之一恆定拉晶速率。
根據本發明之方法，適合於達成滿足缺陷率控制之要求之單晶矽錠之成長之熱條件由熱區組態設定。成長方法係連續柴可斯基方法。因此，爐室包括用於連續進給多晶矽之構件，例如一進給管。添加至坩堝之固體多晶矽通常為係粒狀多晶矽，但可使用塊狀多晶矽，且其使用經最佳化以與粒狀多晶矽一起使用之一多晶矽進給器來進給至坩堝中。塊狀多晶矽通常具有3毫米至45毫米之間的一大小(例如最大尺寸)，且粒狀多晶矽通常具有400微米至1400微米之間的一大小。粒狀多晶矽具有包含歸因於較小大小而提供進給速率之容易及精確控制之若干優點。然而，歸因於化學汽相沈積程序或用於其生產中之其他製造方法，粒狀多晶矽之成本通常高於塊狀多晶矽之成本。塊狀多晶矽具有較便宜且鑑於其較大大小而實現一較高進給速率之優點。加熱單元、冷卻套之位置及功率控制之操作經調整以適應多晶矽進給器。
圖5中展示具有將熔體分離成不同熔體區之複數個堰(20、30、40)或流體障壁之一坩堝10之一描繪。在所繪示之實施例中，坩堝總成10包含界定矽熔體之內熔體區22之一第一堰20 (廣義而言，一流體障壁)。內熔體區22係單晶矽錠50自其成長之成長區域。一第二堰30界定矽熔體之一中間熔體區32。最後，一第三堰40界定矽熔體之一外熔體區42。一進給管(圖中未展示)在錠之成長期間依足以維持一實質上恆定熔體高度液位及容積之一速率將多晶矽(其可呈粒狀、塊狀或粒狀及塊狀之一組合)進給至外熔體區42中。第一堰20、第二堰30及第三堰40各具有一大體上環形形狀，且其內界定有至少一開口以容許熔融矽徑向向內地朝向內熔體區22之成長區域流動。圖5中所描繪之坩堝組態係例示性的且適合於實施本發明之程序。可在不背離本發明之範疇之情況下使用適合於CCZ之其他組態。例如，坩堝10可缺乏第二堰30及/或可缺乏第三堰40。
一般藉由將多晶矽裝載至一坩堝中以形成一初始矽裝料來形成錠自其抽拉之熔體。一般而言，一初始裝料介於約100千克至約400千克之多晶矽之間(諸如介於約100千克至約300千克之多晶矽之間或介於約100千克至約200千克之多晶矽之間)，其可呈粒狀、塊狀或粒狀及塊狀之一組合。初始裝料之質量取決於所要晶體直徑及HZ設計。初始裝料不反映晶體之長度，因為多晶矽在晶體成長期間連續進給。例如，若多晶矽連續進給且腔室高度足夠高，則晶體長度可延伸至2000 mm、3000 mm或甚至4000 mm長。坩堝可具有圖5中所描繪之組態或適合於CCZ成長之另一組態。可使用多晶矽之各種源，其包含(例如)藉由在一流體化床反應器中熱分解矽烷或鹵代矽烷產生之粒狀多晶矽或一西門子(Siemens)反應器中產生之多晶矽。
在一些實施例中，熔體進一步裝有氮源，使得根據本發明之方法成長之單晶矽錠摻雜有氮。在一些實施例中，氮源係一固體氮源，諸如氮化矽。氮化矽可具有化學式Si
XN
Y，其中X及Y兩者係1或X及Y之一或兩者大於1。可使用任何形式之氮化矽，其中Si
3N
4係最常見及穩定。氮化矽可呈粒狀或一粉末之形式。在一些實施例中，氮源係在其一表面上具有氮化矽膜之矽晶圓。氮化矽膜可藉由化學汽相沈積來沈積於矽晶圓上以在晶圓之一或兩側上沈積(例如)一0.5微米至10微米厚膜，諸如約1微米厚膜。矽晶圓可整體添加或其可壓碎成小件。在一些實施例中，氮源係氮氧化矽玻璃。在一些實施例中，氮摻雜可藉由摻雜有諸如氮氣(N
2)之含氮氣體來完成。為形成初始裝料，氮源可在使用一固體源時直接添加至多晶矽裝料。隨著單晶矽錠成長，週期性或連續添加氮源以維持單晶矽錠之各部分中之氮之一均勻濃度。
本發明之方法在成長單晶矽錠之各部分(包含單晶矽錠之頸部部分、向外擴口晶種錐部分及主體)中實現一均勻氮濃度。在一些實施例中，成長單晶矽錠之各部分中之氮濃度係至少約1×10
13個原子/cm
3，諸如介於約1×10
13個原子/cm
3至約1×10
15個原子/cm
3之間，或介於約1×10
13個原子/cm
3至約1.5×10
14個原子/cm
3之間，或介於約5×10
13個原子/cm
3至約1×10
14個原子/cm
3之間。較佳地，單晶矽錠之軸向長度上之氮濃度之變動不超過設定點或平均氮濃度以上20%且不小於設定點或平均氮濃度以下20%。更佳地，單晶矽錠之軸向長度上之氮濃度之變動不超過設定點或平均氮濃度以上10%且不小於設定點或平均氮濃度以下10%。甚至更佳地，單晶矽錠之軸向長度上之氮濃度之變動不超過設定點或平均氮濃度以上5%且不小於設定點或平均氮濃度以下5%。例如，若設定點(即，目標)氮濃度係7×10
13個原子/cm
3，則單晶矽錠之整個軸向長度中之氮濃度較佳地介於約5.67×10
13個原子/cm
3至約8.47×10
13個原子/cm
3之間，更佳地介於約6.3×10
13個原子/cm
3至約7.7×10
13個原子/cm
3之間，且甚至更佳地介於約6.65×10
13個原子/cm
3至約7.35×10
13個原子/cm
3之間。參閱圖4B，其係描繪可藉由在根據本發明之方法之一例示性連續柴可斯基成長期間週期性或連續添加氮來達成之氮濃度均勻性(由空心圓○標記之線)的一曲線圖。均勻性可與一分批成長程序期間觀察到之增大氮濃度(由實心圓●標記之線)比較。亦參閱圖4B。較佳地，在錠之所有部分(包含頸部部分、向外擴口晶種錐及主體)之成長期間達成均勻氮濃度。在一些實施例中，在單晶矽錠之主體之軸向長度之至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少70%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少80%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少90%之成長期間達成均勻氮濃度。
一旦將多晶矽及氮源添加至坩堝以形成一裝料，則將裝料加熱至高於矽之約熔融溫度之一溫度(例如約1412°C)以熔融裝料且藉此形成包括熔融矽之矽熔體。矽熔體具有熔融矽之一初始容積且具有一初始熔融高度液位，且此等參數由初始裝料之大小判定。在一些實施例中，將包括矽熔體之坩堝加熱至少約1425°C、至少約1450°C或甚至至少約1500°C之一溫度。矽熔體進一步包括足以給予錠之頸部部分至少約1×10
13個氮原子/cm
3之氮摻雜濃度之氮源。在一些實施例中，矽熔體進一步包括足以給予錠之頸部部分約1×10
13個原子/cm
3至約1×10
15個原子/cm
3之間或約1×10
13個原子/cm
3至約1.5×10
14個原子/cm
3之間或約5×10
13個原子/cm
3至約1×10
14個原子/cm
3之間的氮摻雜濃度之氮源。
一般而言，對單晶矽錠之電阻率無約束。因此，單晶矽錠之電阻率係基於本發明之結構之最終用途/應用之要求。因此，電阻率可自毫歐姆或更小變動至百萬歐姆或更大。在一些實施例中，坩堝摻雜有一p型或n型摻雜物。適合摻雜物包含硼(p型)、鎵(p型)、磷(n型)、銻(n型)及砷(n型)。基於自單晶矽錠切割之一晶圓之所要電阻率來選擇摻雜濃度。
在一些實施例中，根據本發明之方法拉製之單晶矽錠具有一相對較低最小體電阻率，諸如低於約100 ohm-cm、低於約50 ohm-cm、低於約1 ohm-cm、低於約0.1 ohm-cm或甚至低於約0.01 ohm-cm。在一些實施例中，單晶矽錠具有一相對較低最小體電阻率，諸如低於約100 ohm-cm或介於約1 ohm-cm至約100 ohm-cm之間。低電阻率晶圓可包括電活性摻雜物，諸如硼(p型)、鎵(p型)、磷(n型)、銻(n型)及砷(n型)。在一些實施例中，將摻雜物添加到坩堝中之初始裝料且藉由在晶體成長期間連續或週期性添加摻雜物來維持電阻率均勻性。
在一些實施例中，單晶矽錠具有一相對較高最小體電阻率。電活性摻雜物(諸如硼(p型)、鎵(p型)、鋁(p型)、銦(p型)、磷(n型)、銻(n型)及砷(n型))可以一般非常低之濃度添加到坩堝。Cz成長之矽晶圓可在自約600°C至約1000°C之範圍內之一溫度經受一熱退火以消除由晶體成長期間結合之氧引起之熱施體。在一些實施例中，單晶矽錠具有至少100 Ohm-cm、至少約500 Ohm-cm、至少約1000 Ohm-cm或甚至至少約3000 Ohm-cm之最小體電阻率，諸如介於約100 Ohm-cm至約100,000 Ohm-cm之間，或介於約500 Ohm-cm至約100,000 Ohm-cm之間，或介於約1000 Ohm-cm至約100,000 Ohm-cm之間，或介於約500 Ohm-cm至約10,000 Ohm-cm之間，或介於約750 Ohm-cm至約10,000 Ohm-cm之間，介於約1000 Ohm-cm至約10,000 Ohm-cm之間，介於約2000 Ohm-cm至約10,000 Ohm-cm之間，介於約3000 Ohm-cm至約10,000 Ohm-cm之間，或介於3000 Ohm-cm至約5,000 Ohm-cm之間。在一些實施例中，單晶矽錠可包括一p型摻雜物，諸如硼、鎵、鋁或銦。在一些實施例中，單晶矽錠可包括一n型摻雜物，諸如磷、銻或砷。在一些實施例中，將摻雜物添加至坩堝中之初始裝料且藉由在晶體成長期間連續或週期性添加摻雜物來維持電阻率均勻性。例如，在一些實施例中，主體部分具有在單晶矽錠之主體之軸向長度之至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少70%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少80%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少90%上變動不超過一平均主體電阻率以上20%且不小於平均主體電阻率以下20%之一電阻率。在一些實施例中，主體部分具有在單晶矽錠之主體之軸向長度之至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少70%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少80%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少90%上變動不超過一平均主體電阻率以上10%且不小於平均主體電阻率以下10%之一電阻率。在一些實施例中，主體部分具有在單晶矽錠之主體之軸向長度之至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少70%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少80%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少90%上變動不超過一平均主體電阻率以上5%且不小於平均主體電阻率以下5%之一電阻率。
一旦液化裝料以形成包括熔融矽之矽熔體，則降低矽種晶以接觸熔體。接著，自熔體抽取矽種晶且使矽附接至矽種晶(即，種晶部分及頸部部分52，參考圖5)以藉此在熔體之表面附近或熔體之表面處形成一熔體-固體界面。形成頸部部分之初始拉晶速度一般較高。在一些實施例中，矽種晶及頸部部分依至少約1.0 mm/分鐘之一頸部部分拉晶速率(諸如介於約1.5 mm/分鐘至約6 mm/分鐘之間，諸如介於約3 mm/分鐘至約5 mm/分鐘之間)抽取。在一些實施例中，矽種晶及坩堝在相反方向上旋轉，即，逆向旋轉。逆向旋轉達成矽熔體中之對流。晶體之旋轉主要用於提供一對稱溫度分佈、抑制雜質之角變動及亦控制晶體熔體界面形狀。在一些實施例中，矽種晶依約5 rpm至約30 rpm之間、或約5 rpm至約20 rpm之間、或約8 rpm至約20 rpm之間或約10 rpm至約20 rpm之間的一速率旋轉。在一些實施例中，坩堝依約0.5 rpm至約10 rpm之間、或約1 rpm至約10 rpm之間、或約4 rpm至約10 rpm之間或約5 rpm至約10 rpm之間的一速率旋轉。在一些實施例中，種晶依比坩堝快之一速率旋轉。在一些實施例中，種晶依比坩堝之旋轉速率高至少1 rpm (諸如高至少約3 rpm或高至少約5 rpm)之一速率旋轉。通常，晶體旋轉速率高於坩堝旋轉速率以促進晶體中之摻雜濃度之一良好徑向均勻性。在一些實施例中，矽種晶及坩堝在相反方向上旋轉，即，逆向旋轉。
一般而言，頸部部分具有約10毫米至約700毫米之間、約30毫米至約700毫米之間、約100毫米至約700毫米之間、約200毫米至約700毫米之間或約300毫米至約700毫米之間的一長度。在一些實施例中，頸部部分具有約10毫米至約100毫米之間(諸如約20毫米至約50毫米之間)的一長度。在一些實施例中，頸部部分具有約350毫米至約550毫米之間的一長度。在一些實施例中，頸部部分具有約450毫米至約550毫米之間的一長度。然而，頸部部分之長度可在此等範圍外變動。在一些實施例中，頸部部分具有約1毫米至約10毫米之間、約2.5毫米至約6.5毫米之間(諸如約3毫米至約6毫米之間)的一直徑。由於矽熔體摻雜有氮，因此錠之頸部部分52摻雜有氮。在一些實施例中，頸部部分52具有至少約1×10
13個原子/cm
3之一頸部部分氮濃度。在一些實施例中，頸部部分52具有約1×10
13個原子/cm
3至約1×10
15個原子/cm
3之間、或約1×10
13個原子/cm
3至約1.5×10
14個原子/cm
3之間或約5×10
13個原子/cm
3至約1×10
14個原子/cm
3之間的氮濃度。較佳地，頸部部分之軸向長度上之氮濃度之變動不超過設定點或平均氮濃度以上20%且不小於設定點或平均氮濃度以下20%。更佳地，頸部部分之軸向長度上之氮濃度之變動不超過設定點或平均氮濃度以上10%且不小於設定點或平均氮濃度以下10%。甚至更佳地，頸部部分之軸向長度上之氮濃度之變動不超過設定點或平均氮濃度以上5%且不小於設定點或平均氮濃度以下5%。
在形成頸部之後，成長鄰近於頸部部分52之向外擴口晶種錐54，參考圖5。一般而言，拉晶速率自頸部部分拉晶速率減小至適合於成長向外擴口晶種錐部分之一速率。例如，向外擴口晶種錐之成長期間之晶種錐拉晶速率介於約0.5 mm/min至約2.0 mm/min之間，諸如約1.0 mm/min。在一些實施例中，向外擴口晶種錐54具有約100毫米至約400毫米之間(諸如約150毫米至約250毫米之間)的一長度。向外擴口晶種錐54之長度可在此等範圍外變動。在一些實施例中，向外擴口晶種錐54成長至約為150 mm、至少約150毫米、約200 mm、至少約200毫米、約300 mm、至少約300 mm、約450 mm或甚至至少約450 mm之一終端直徑。向外擴口晶種錐54之終端直徑一般等於單晶矽錠之主體之恆定直徑之直徑。根據本發明之方法，錠之向外擴口晶種錐54摻雜有氮。在一些實施例中，向外擴口晶種錐54具有至少約1×10
13個原子/cm
3之一向外擴口晶種錐氮濃度。在一些實施例中，向外擴口晶種錐54具有約1×10
13個原子/cm
3至約1×10
15個原子/cm
3之間、或約1×10
13個原子/cm
3至約1.5×10
14個原子/cm
3之間或約5×10
13個原子/cm
3至約1×10
14個原子/cm
3之間的氮濃度。較佳地，向外擴口晶種錐54中之氮濃度之變動不超過設定點氮濃度以上約20%且不小於設定點氮濃度以下20%。更佳地，向外擴口晶種錐54中之氮濃度之變動不超過設定點氮濃度以上約10%且不小於設定點氮濃度以下10%。甚至更佳地，向外擴口晶種錐54中之氮濃度之變動不超過設定點氮濃度以上約5%且不小於設定點氮濃度以下5%。再次參考圖4B，在錠之所有部分(包含向外擴口晶種錐)之成長期間根據本發明之一例示性方法較佳地達成氮濃度均勻性。
在形成頸部及鄰近於頸部部分之向外擴口晶種錐之後，成長鄰近於錐部分具有一恆定直徑之主錠體56。主體56之恆定直徑部分具有一圓周邊緣、平行於圓周邊緣之一中心軸線，及自中心軸線延伸至圓周邊緣之一半徑。中心軸線亦穿過錐及頸部部分52。主錠體之直徑可變動，且在一些實施例中，直徑可為約150 mm、至少約150毫米、約200 mm、至少約200毫米、約300 mm、至少約300 mm、約450 mm，或甚至至少約450 mm。在一些實施例中，單晶矽錠之主體最終成長為至少約1000毫米長，諸如至少1100毫米長，諸如至少1200毫米長，諸如至少1400毫米長，諸如至少1500毫米長，諸如至少1700毫米長、或至少1900毫米長、或至少2000毫米長、或至少2200毫米、或至少約3000毫米長或至少約4000毫米長。根據本發明之方法，錠之主體56經摻雜有氮。在一些實施例中，主體56具有至少約1×10
13個原子/cm
3之一主體氮濃度。在一些實施例中，主體56具有約1×10
13個原子/cm
3至約1×10
15個原子/cm
3之間、或約1×10
13個原子/cm
3至約1.5×10
14個原子/cm
3之間，或約5×10
13個原子/cm
3至約1×10
14個原子/cm
3之間的氮濃度。較佳地，主體56中之氮濃度的變動不超過設定點氮濃度以上約20%且不小於設定點氮濃度以下20%。更佳地，主體56中之氮濃度的變動不超過設定點氮濃度以上約10%且不小於設定點氮濃度以下10%。甚至更佳地，主體56中之氮濃度的變動不超過設定點氮濃度以上約5%且不小於設定點氮濃度以下5%。再次參考圖4B，在錠之所有部分(包含主體部分)的成長期間，根據本發明之一例示性方法較佳地達成氮濃度均勻性。在一些實施例中，主體包括具有在單晶矽錠之主體之軸向長度的至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度的至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度的至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度的至少70%，或單晶矽錠之主體之軸向長度的至少80%，或單晶矽錠之主體之軸向長度的至少90%上變動不超過一平均主體氮濃度以上20%且不小於平均主體氮濃度以下20%之一主體氮濃度的氮。在一些實施例中，主體包括具有在單晶矽錠之主體之軸向長度的至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度的至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度的至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度的至少70%，或單晶矽錠之主體之軸向長度的至少80%，或單晶矽錠之主體之軸向長度的至少90%上變動不超過一平均主體氮濃度以上10%且不小於平均主體氮濃度以下10%之一主體氮濃度的氮。在一些實施例中，主體包括具有在單晶矽錠之主體之軸向長度的至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度的至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度的至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度的至少70%，或單晶矽錠之主體之軸向長度的至少80%，或單晶矽錠之主體之軸向長度的至少90%上變動不超過一平均主體氮濃度以上5%且不小於平均主體氮濃度以下5%之一主體氮濃度的氮。
圖4A繪示根據本發明之方法之一些實施例之用於拉製單晶矽錠之主體之一例示性及非限制性拉晶速率協定。如自例示性繪示明白，在單晶矽錠之主體之成長之一重要部分中，拉晶速率自一相對較高拉晶速率下降至一最小拉晶速率，且接著上升至一恆定拉晶速率。根據本發明之程序，選擇拉晶速率以達成完美矽，即，以缺乏選自聚結缺陷、DSOD (直接表面氧化物缺陷)、COP (晶體導致微坑)、D缺陷及I缺陷等等之可偵測聚結缺陷為特徵之矽。初始高拉晶速率可介於約0.5 mm/min至約2.0 mm/min之間(諸如約1.0 mm/min)，接著，在增大至約0.4 mm/min至約0.8 mm/min之間、約0.4 mm/min至約0.7 mm/min之間或約0.4 mm/min至約0.65 mm/min之間的恆定拉晶速率之前減小至可低至約0.4 mm/min或甚至低至約0.3 mm/min之一拉晶速率。
圖6A、圖6B及圖6C中描繪適合於實施本發明之方法之一爐室100內之一熱區組態之一例示性及非限制性繪示。其他熱區組態適合於實施本發明之方法。熱區組態包含一冷卻套102、一反射器104、一側面加熱器106及一底部加熱器108。成長晶體直徑及彎月面之形狀及高度由位於頂部窗之一攝影機(圖中未圖畫)監測。自攝影機獲得之資料能夠回饋至側面加熱器106及底部加熱器108。在晶體成長期間，可調整加熱器之間的功率分配以實現熔體/固體界面之均勻性，即，維持彎月面之所要形狀及高度。反射器104會將熱通量自包含加熱器及坩堝之爐之熱部分反射至熔體。反射器104減少自爐之熱部分至冷部分(由冷卻套102維持)之熱傳遞且藉此維持爐之此等兩個區域之間的一分離。反射器有助於控制軸向及徑向溫度梯度，其驅使熔融矽固化及結晶為成長錠。
圖6A、圖6B及圖6C描繪分別對應於圖4A中所展示之拉晶速率之區域之第一步驟、第二步驟及第三步驟。即，圖6A中所描繪之第一步驟對應於其中拉晶速率較高且減小至圖4A中之一最小值之區域。圖6B中所描繪之第二步驟對應於其中拉晶速率處於一最小值且增大至圖4A中之恆定拉晶速率之區域。圖6C中所描繪之第三步驟對應於圖4A中之恆定拉晶速率之區域。在各步驟期間，熔體110保持根據本發明之實施例之一恆定熔體容積及熔體高度液位，因為多晶矽在錠112之成長期間連續進給至熔體中(參閱圖5)。
以可變拉晶速率為特徵之成長單晶矽錠之主體之初始區域可涵蓋單晶矽錠之主體之總長度之小於約20%。在一些實施例中，可變拉晶速率範圍可涵蓋單晶矽錠之主體之長度之約5%至約20%之間，諸如單晶矽錠之主體之長度之約5%至約15%之間或單晶矽錠之主體之長度之約10%至約15%之間。在可變拉晶速率條件下成長之單晶矽錠之主體之長度之百分比部分取決於錠之主體之總長度。例如，在可變速率條件下拉製之錠之主體之長度可在約50 mm至約200 mm之間、約100 mm至約200 mm之間(諸如約150 mm至約200 mm之間)變動。若在可變速率條件下成長200 mm且錠之主體之總長度係1400 mm，則主體之約14%在可變速率條件下成長，而對2200 mm之一總主體長度而言，主體之僅約9%在可變速率條件下成長。
在可變拉晶速率條件下成長主體之初始區域之後，在一恆定拉晶速率下成長主體之剩餘部分。在一些實施例中，錠之主體在單晶矽錠之主體之長度之至少約30% (諸如單晶矽錠之主體之長度之至少約50%、單晶矽錠之主體之長度之至少約70%、單晶矽錠之主體之長度之至少約80%或甚至單晶矽錠之主體之長度之至少約90%)之成長期間依一恆定主體拉晶速率成長。在一些實施例中，恆定主體拉晶速率介於約0.4 mm/min至約0.8 mm/min之間、約0.4 mm/min至約0.7 mm/min之間或約0.4 mm/min至約0.65 mm/min之間。
在單晶矽錠之主體之成長期間，將多晶矽(即，粒狀、塊狀或粒狀及塊狀之一組合)添加至熔融矽以藉此達成熔融矽之一恆定容積及恆定熔體高度液位。根據本發明之方法，在單晶矽錠之主體之軸向長度之一實質部分之成長期間維持一實質上恆定熔體容積實現依一恆定拉晶速率達成單晶矽錠之主體之軸向長度之一實質部分上之高錠品質。不管晶體長度如何，恆定熔體容積能夠維持一恆定晶體/熔體界面且因此維持錠之主體之一實質部分上之均勻晶體品質。因此，在一些實施例中，熔融矽之容積在單晶矽錠之主體之至少約90%之成長期間變動不超過約1.0容積%，或在單晶矽錠之主體之至少約90%之成長期間變動不超過約0.5容積%，或甚至在單晶矽錠之主體之至少約90%之成長期間變動不超過0.1容積%。換言之，在一些實施例中，熔體高度液位在單晶矽錠之主體之至少約90%之成長期間變動小於約+/-0.5毫米。
在單晶矽錠之主體之成長期間，熔體進一步裝有氮源，使得根據本發明之方法成長之單晶矽錠摻雜有氮。在一些實施例中，氮源係固體氮源，諸如氮化矽。氮化矽可呈一粉末之形式。在一些實施例中，氮源係在其一表面上具有氮化矽膜之矽晶圓。氮化矽膜可藉由化學汽相沈積來沈積於矽晶圓上以將(例如)一0.5微米至10微米(諸如約1微米)厚膜沈積於晶圓之兩側上。矽晶圓可整體添加或其可壓碎成小件。在一些實施例中，氮源係氮氧化矽玻璃。在一些實施例中，氮摻雜可藉由摻雜有諸如氮氣(N
2)之含氮氣體來完成。在錠之成長期間，根據本發明之方法，氮源可與多晶矽一起添加至第三堰40，如圖5中所描繪。
本發明之方法適合於在單晶矽錠之頸部部分、晶種錐及主體部分之成長期間達成軸向均勻氮濃度。參閱圖4B，其用於描繪可藉由根據本發明之連續柴可斯基技術在錠之成長期間連續或週期性添加氮來達成之均勻性。克服常見於氮摻雜單晶矽錠中之偏析之均勻性由將氮源連續或週期性添加至熔體之一自動摻雜系統達成。氮源可在錠(包含頸部部分、晶種錐及主體部分之各者)之成長期間連續或週期性添加。在一些實施例中，為了均勻性及容易處理，較佳地週期性添加氮源，例如在錠成長期間之軸向長度之每25 mm、50 mm、75 mm或100 mm中。在錠之成長期間，亦較佳地週期性添加氮源(例如在錠成長期間之軸向長度之每25 mm、50 mm、75 mm或100 mm中)以促進在錠之軸向長度之成長期間取得完美矽。
在一些實施例中，氮源以每50 mm之單晶矽錠之主體之軸向長度約1毫克氮至約100毫克氮之間、或每50 mm之單晶矽錠之主體之軸向長度約1毫克氮至約25毫克氮之間或每50 mm之單晶矽錠之主體之軸向長度約2毫克氮至約15毫克氮之間的量連續進給或週期性進給至坩堝。在一些實施例中，氮源係氮化矽，其可作為粉末添加。在一些實施例中，氮化矽在單晶矽錠之主體之成長期間以每50 mm之單晶矽錠之主體之軸向長度約2.5毫克氮化矽至約250毫克氮化矽之間、或每50 mm之單晶矽錠之主體之軸向長度約5毫克氮化矽至約100毫克氮化矽或每50 mm之單晶矽錠之主體之軸向長度約10毫克氮化矽至約50毫克氮化矽之間的量連續進給或週期性進給至坩堝。在一些例示性實施例中，每50 mm之具有約310毫米之一標稱直徑之一主體之軸向長度可添加約10毫克至約50毫克之間(諸如約25毫克)的氮化矽。所添加之氮化矽之量可取決於錠之標稱直徑而按比例增加或減少。例如，每50 mm之具有約150毫米之一標稱直徑之一主體之軸向長度可添加約1毫克至約10毫克之間(諸如約5毫克或約6毫克)的氮化矽。在又一實例中，每50 mm之具有約450毫米之一標稱直徑之一主體之軸向長度可添加約25毫克至約75毫克之間(諸如約45毫克至約60毫克之間)的氮化矽。圖7中描繪顯示依據單晶矽錠之軸向長度而變化之氮化矽之總添加的一例示性進給協定。
在一些實施例中，在成長期間添加氮源以達成約1×10
13個原子/cm
3至約1×10
15個原子/cm
3之間、或約1×10
13個原子/cm
3至約1.5×10
14個原子/cm
3之間或約5×10
13個原子/cm
3至約1×10
14個原子/cm
3之間的一主體氮濃度。在一些實施例中，在成長期間添加氮源以在單晶矽錠之主體之軸向長度之至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少70%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少80%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少90%或甚至單晶矽錠之主體之整個軸向長度上達成約5×10
13個原子/cm
3至約1×10
14個原子/cm
3之一主體氮濃度。
在一些實施例中，在成長期間添加氮源以達成約1×10
13個原子/cm
3至約1.5×10
14個原子/cm
3之間或約5×10
13個原子/cm
3至約1×10
14個原子/cm
3之間的一主體氮濃度，且其中主體氮濃度在單晶矽錠之主體之軸向長度之至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少70%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少80%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少90%或甚至單晶矽錠之主體之整個軸向長度上變動不超過一設定點或平均主體氮濃度以上20%且不小於設定點或平均主體氮濃度以下20%。更佳地，主體56中之氮濃度之變動在單晶矽錠之主體之軸向長度之至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少70%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少80%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少90%或甚至單晶矽錠之主體之整個軸向長度上不超過設定點氮濃度以上約10%且不小於設定點氮濃度以下10%。甚至更佳地，主體56中之氮濃度之變動在單晶矽錠之主體之軸向長度之至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少70%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少80%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少90%或甚至單晶矽錠之主體之整個軸向長度上不超過設定點氮濃度以上約5%且不小於設定點氮濃度以下5%。
在一些實施例中，在成長期間添加氮源以達成約5×10
13個原子/cm
3至約1×10
14個原子/cm
3之間的一主體氮濃度，且其中主體氮濃度在單晶矽錠之主體之軸向長度之至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少70%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少80%上變動不超過一設定點或平均主體氮濃度以上20%且不小於設定點或平均主體氮濃度以下20%。更佳地，主體56中之氮濃度之變動在單晶矽錠之主體之軸向長度之至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少70%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少80%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少90%或甚至單晶矽錠之主體之整個軸向長度上不超過設定點氮濃度以上約10%且不小於設定點氮濃度以下10%。甚至更佳地，主體56中之氮濃度之變動在單晶矽錠之主體之軸向長度之至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少70%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少80%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少90%或甚至單晶矽錠之主體之整個軸向長度上不超過設定點氮濃度以上約5%且不小於設定點氮濃度以下5%。
另外，根據本發明之程序，可將一磁場施加於包括矽熔體之坩堝。可施加尖點或水平磁場以設定適當晶體/熔體界面，即，彎月面之形狀及高度。磁場主要用於固定一所要晶體/熔體界面形狀及高度，且控制氧含量Oi係一次要目的。
可藉由在單晶矽錠之主體之成長期間將一磁場施加於矽熔體來增強熔體流動及熔體/固體界面之形狀及因此錠之品質之控制。在一些實施例中，外加磁場在單晶矽錠之主體之成長之至少約70%或單晶矽錠之主體之成長之至少約70%至約90%之間期間維持一實質上恆定熔體/固體界面分佈。磁場施加電磁力，其影響矽熔體流動，因此影響熔體中之熱傳遞。其改變晶體/熔體界面之分佈及成長晶體之溫度，其等係完美矽之關鍵控制參數。
磁場影響錠中之氧含量及均勻性。錠中之氧源來自石英坩堝壁之溶解、無熔體表面處之蒸發SiOx (g)(由熔體流動動力學控制)及至成長晶體正面中之結合。磁場影響成長期間之對流熔體流動，其可影響氧蒸發及結合。隨時間遞增結合至單晶矽錠中之氧之變動由熔體中之氧之擴散及對流根據以下方程式控制：
。
C係固化矽中之氧濃度，t係時間，v係對流速度(熔體流動速度)，rho (ρ)係矽熔體之密度，
係梯度(d/dx)。外加磁場影響熔體速度(v)及熔體中之氧濃度之梯度(dC/dx=
C)。由於磁場導致一穩定狀態熔體流動，因此將氧Oi結合至錠中係時間常數，其提高徑向及軸向氧濃度均勻性。SOURCE項自以下兩個參數導出：石英(SiO
2)坩堝之溶解，其產生氧(Si (l) + SiO
2(s) → SiO
x(g))；及蒸發，其自熔體移除(消散)氧(SiO
x(g))。在一分批Cz程序中，此SOURCE項不恆定。相反地，其取決於晶體長度，因為熔體質量隨晶體成長而減小。當錠已成長其本體長度之一實質部分時，剩餘熔體容積較低，使得與坩堝接觸之矽熔體量減少，其因此導致自坩堝結合至熔體中之氧之較低濃度。因此，若其他項(擴散、對流、蒸發)恆定，則結合至固化矽晶體中之氧減少。無熔體表面(熔體與氣體之間的接觸表面)面積影響SiO
x(g)之蒸發速率。歸因於圖1C中所展示之坩堝之形狀，一分批Cz程序中之一小熔體質量具有相對較小表面積。SiO
x(g)之較少蒸發意謂更多氧結合至固化矽晶體中。根據本發明之方法，熔體質量維持恆定，因為多晶矽隨晶錠成長而添加。因此，所有源項(藉由SiO
2坩堝溶解至熔體中來產生氧及透過無熔體表面蒸發SiO
x(g)氣體)係恆定的。因此，擴散及對流項影響固化矽晶體之氧。外加磁場使熔體流動更穩定(即，熔體流動係恆定的，如作為非時變穩定條件)，因此結合氧在錠之整個長度之成長期間在軸向及徑向方向上均勻及穩定。在一些實施例中，間隙氧可以約4 PPMA至約18 PPMA之間的一濃度結合至錠中。在一些實施例中，間隙氧可以約10 PPMA至約35 PPMA之間的一濃度結合錠中。在一些實施例中，錠包括具有不大於約15 PPMA或不大於約10 PPMA之一濃度之氧。間隙氧可根據SEMI MF 1188-1105量測。在一些實施例中，主體間隙氧濃度在單晶矽錠之主體之軸向長度之至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少70%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少80%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少90%上變動不超過一平均主體氧濃度以上20%且不小於平均主體氧濃度以下20%。在一些實施例中，主體間隙氧濃度在單晶矽錠之主體之軸向長度之至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少70%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少80%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少90%上變動不超過一平均主體氧濃度以上10%且不小於平均主體氧濃度以下10%。在一些實施例中，主體間隙氧濃度在單晶矽錠之主體之軸向長度之至少40%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少50%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少60%、單晶矽錠之主體之軸向長度之至少70%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少80%或單晶矽錠之主體之軸向長度之至少90%上變動不超過一平均主體氧濃度以上5%且不小於平均主體氧濃度以下5%。
在一些實施例中，在單晶矽錠之主體之成長期間將一水平磁場施加於矽熔體。圖8A中繪示此一水平場，其描繪疊加於圖5中所描繪之坩堝及成長錠上之一水平磁場。藉由將保持矽熔體之坩堝放置於一習知電磁鐵200之極之間來達成存在一水平磁場時之晶體成長。在一些實施例中，水平磁場在熔體區域中可具有約0.2特斯拉至約0.4特斯拉之間的一磁通量密度。在一給定強度下，熔體中之磁場變動小於+/-約0.03特斯拉。施加一水平磁場導致沿軸向方向(在與流體運動相反之一方向上)之勞倫茲(Lorentz)力，相反力驅動熔體對流。因此，抑制熔體中之對流，且界面附近之晶體中之軸向溫度梯度增大。接著，熔體-晶體界面向上移動至晶體側以適應界面附近之晶體中之增大軸向溫度梯度且來自坩堝中之熔體對流之貢獻減小。
在一些實施例中，在單晶矽錠之主體之成長期間將一尖點磁場施加於矽熔體。圖8B中繪示一尖點磁場，其描繪疊加於圖5中所描繪之坩堝及成長錠上之一尖端磁場。一尖點磁場具有兩個控制參數，即，磁通量密度及磁場形狀。一尖點磁場施加熔體之最近表面處之一水平(徑向)磁場分量與錠之軸線附近之熔體中之較深處之一垂直(軸向)磁場之組合。尖點磁場使用載送相反方向上之電流之一對亥姆霍玆(Helmholtz)線圈產生。因此，在垂直地沿錠軸線之兩個磁場之間的中間位置，磁場彼此抵消以形成等於或接近零之一垂直磁場分量。例如，尖點磁通量密度在軸向方向上通常為0特斯拉至約0.2特斯拉。徑向方向上之磁通量密度一般高於垂直方向上之磁通量密度。例如，尖點磁通量密度在徑向位置中通常介於約0 T至約0.6 T之間(諸如介於約0.2 T至約0.5 T之間)，其取決於徑向位置。徑向尖點磁場約束熔體之流動以藉此穩定熔體。換言之，施加一徑向尖點磁場誘發鄰近於其中發生晶體成長之固體-液體界面之一部分處之對流且抑制熔體之剩餘部分之對流以藉此充當用於實現均勻氧氣分佈之一有效方法。熱熔體對流可同時由無熔體表面及熔體坩堝界面處之尖點磁場局部及獨立控制。此能夠僅藉由磁通量密度來控制成長晶體中之氧濃度，不管晶體旋轉速度如何。若存在一軸向或徑向磁場，則經由控制晶體旋轉速度來達成氧濃度之控制。施加尖點磁場可實現包括小於在無外加磁場之情況下成長之一錠之氧含量(諸如不大於約15 PPMA或不大於約10 PPMA)之一錠上之成長。間隙氧可根據SEMI MF 1188-1105量測。
本發明之方法能夠藉由連續柴可斯基方法來成長滿足或超過完美矽之工業規格之單晶矽錠。促成完美矽晶體之成長之因數包含判定成長完美矽之臨界拉晶速度、維持單晶矽錠之主體之成長之一實質部分上之臨界速度處之一恆定拉晶速度及施加一磁場以維持熔體/固體界面之形狀及高度。一旦判定拉晶速度及磁場之組態，則可歸因於連續添加多晶矽而依一恆定速率維持拉晶速度以維持一恆定熔體容積及熔體高度液位。因此，不同於習知錠成長方法，拉晶速度在錠之成長之一實質部分上恆定。鑑於由本文所揭示之方法實現之程序控制，本發明之方法能夠在單晶矽錠之主體之長度之至少約70%上(諸如在單晶矽錠之主體之長度之至少約80%上或在甚至單晶矽錠之主體之長度之至少約90%上)成長包括完美矽之單晶矽錠。
如本文所使用，術語「約」、「實質上」、「基本上」及「近似」在結合尺寸、濃度、溫度或其他物理或化學性質或特性之範圍使用時意謂涵蓋可存在於性質或特性之範圍之上限及/或下限中之變動，其包含(例如)源自捨入、量測方法或其他統計變動之變動。
當引入本發明或其實施例之元件時，冠詞「一」及「該」意欲意謂存在元件之一或多者。術語「包括」、「包含」、「含有」及「具有」意欲具包含性且意謂可存在除所列元件之外的額外元件。使用指示一特定定向(例如「頂部」、「底部」、「側」等等)之術語係為了方便描述且不要求描述項之任何特定定向。
由於可在不背離本發明之範疇之情況下對上述構造及方法進行各種改變，因此預期以上描述中所含及附圖中所展示之所有事項應被解譯為意在繪示而非限制。
10:坩堝/坩堝總成
20:第一堰
22:內熔體區
30:第二堰
32:中間熔體區
40:第三堰
42:外熔體區
50:單晶矽錠
52:頸部部分
54:向外擴口晶種錐
56:主錠體
100:爐室
102:冷卻套
104:反射器
106:側面加熱器
108:底部加熱器
110:熔體
112:錠
200:習知電磁鐵
圖1A (早期本體成長)、圖1B (中期本體成長)及圖1C (後期本體成長)繪示一例示性分批柴可斯基程序期間隨晶體長度而變化之熔體容積或深度及坩堝位置。
圖2A係描繪達成由一例示性分批Cz程序成長之一錠中之足夠缺陷率控制所需之拉晶速率之恆定改變的一曲線圖。
圖2B係描繪歸因於由一例示性分批Cz程序成長之一錠中之偏析係數效應之氮摻雜濃度之改變的一曲線圖。
圖3係描繪使用一外加磁場達成由一例示性分批Cz程序成長之一錠中之足夠缺陷率控制所需之拉晶速率分佈的一曲線圖。
圖4A係描繪達成由根據本發明之方法之一例示性連續Cz程序成長之一錠中之足夠缺陷率控制所需之拉晶速率分佈的一曲線圖。
圖4B係比較由一例示性分批Cz程序成長之一錠與由根據本發明之方法之一例示性連續Cz程序成長之一錠之間的氮摻雜濃度的一曲線圖。
圖5描繪適合於根據本發明之方法之一例示性連續Cz程序之一例示性坩堝組態。
圖6A、圖6B及圖6C繪示根據本發明之方法之一例示性連續Cz程序中之熔體液位及錠成長。
圖7係描繪用於成長由根據本發明之方法之一例示性連續Cz程序成長之一錠之氮源添加至熔體協定的一曲線圖。
圖8A及圖8B繪示在由根據本發明之方法之一例示性連續Cz程序成長一錠期間施加於矽熔體之磁場。
對應元件符號指示所有圖式中之對應部分。
Claims (47)
- 一種藉由連續柴可斯基方法製備一單晶矽錠之方法，該方法包括： 將多晶矽之一初始裝料添加至一坩堝，該初始裝料進一步包括一氮源； 加熱包括多晶矽之該初始裝料及該氮源之該坩堝以引起一矽熔體形成於該坩堝中，該矽熔體包括熔融矽之一初始容積且具有一初始熔體高度液位； 使一矽種晶與該矽熔體接觸； 抽取該矽種晶以成長一頸部部分，其中在該頸部部分之成長期間，依一頸部部分拉晶速率來抽取該矽種晶，及進一步其中該頸部部分具有至少約1×10 13個原子/cm 3之一頸部部分氮濃度； 抽取該矽種晶以鄰近於該頸部部分成長一向外擴口晶種錐，其中在該向外擴口晶種錐之成長期間，依一晶種錐拉晶速率來抽取該矽種晶，及進一步其中該向外擴口晶種錐具有至少約1×10 13個原子/cm 3之一向外擴口晶種錐氮濃度；及 抽取該矽種晶以鄰近於該向外擴口晶種錐成長該單晶矽錠之一主體，其中在該單晶矽錠之該主體之成長期間，該矽熔體包括熔融矽之一容積及一熔體高度液位，及進一步其中該單晶矽錠之該主體具有至少約1×10 13個原子/cm 3之一主體氮濃度，其中該單晶矽錠之該主體為至少約1000毫米長； 其中該單晶矽錠之該主體依一初始可變主體拉晶速率及一恆定主體拉晶速率成長，其中該單晶矽錠之該主體在該單晶矽錠之該主體之一長度之小於約20%內依該初始可變主體拉晶速率成長，且在成長期間於該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約30%內依該恆定主體拉晶速率成長，及其中該恆定主體拉晶速率為約0.4 mm/min及約0.8 mm/min之間，及進一步其中該單晶矽錠之該主體具有至少約150毫米之一直徑； 其中在該單晶矽錠之該主體之成長期間，將一磁場施加於該矽熔體，及進一步其中該單晶矽錠之該主體包括一主體間隙氧濃度為約10 PPMA至約35 PPMA之間，及進一步其中該主體間隙氧濃度在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少60%上變動不超過一平均主體氧濃度以上20%且不小於該平均主體氧濃度以下20%；及 進一步其中多晶矽連續進給或週期性進給至該坩堝以藉此補充熔融矽之該容積，且藉此在該單晶矽錠之該主體之成長期間維持該坩堝中之該熔體高度液位，且該氮源連續進給或週期性進給至該坩堝以藉此補充氮量。
- 如請求項1之方法，其中該氮源係一固體氮源。
- 如請求項1之方法，其中該氮源係氮氣。
- 如請求項1之方法，其中該氮源係以每50 mm之該單晶矽錠之該主體之該長度約1毫克氮至約100毫克氮之間的量連續進給或週期性進給至該坩堝。
- 如請求項1之方法，其中氮化矽在該單晶矽錠之該主體之成長期間，以每50 mm之該單晶矽錠之該主體之該長度約2.5毫克氮化矽至約250毫克氮化矽之間的量連續進給或週期性進給至該坩堝。
- 如請求項1之方法，其中在該單晶矽錠之該主體之成長期間，將一水平磁場施加於該矽熔體。
- 如請求項1之方法，其中在該單晶矽錠之該主體之成長期間，將一尖點磁場施加於該矽熔體。
- 如請求項1之方法，其中該外加磁場在該單晶矽錠之該主體之該成長之至少約70%期間，維持一實質上恆定熔體/固體界面分佈。
- 如請求項1之方法，其中該外加磁場在該單晶矽錠之該主體之該成長之約70%至約90%之間期間，維持一實質上恆定熔體/固體界面分佈。
- 如請求項1之方法，其中該單晶矽錠之該主體係至少約1400毫米長，及具有至少約200毫米之一直徑。
- 如請求項1之方法，其中該恆定主體拉晶速率係介於約0.4 mm/min至約0.7 mm/min之間。
- 如請求項1之方法，其中該單晶矽錠之該主體係在該單晶矽錠之該主體之該長度之約5%至約20%之間依該初始可變主體拉晶速率成長。
- 如請求項1之方法，其中該單晶矽錠之該主體係在成長期間於該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約50%內依該恆定主體拉晶速率成長。
- 如請求項1之方法，其中該單晶矽錠之該主體係在成長期間於該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約70%內依該恆定主體拉晶速率成長。
- 如請求項1之方法，其中該單晶矽錠之該主體係在成長期間於該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約90%內依該恆定主體拉晶速率成長。
- 如請求項1之方法，其中該恆定主體拉晶速率係足以在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少70%上避免聚結點缺陷之一恆定臨界拉晶速率。
- 如請求項1之方法，其中該恆定主體拉晶速率係足以在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少90%上避免聚結點缺陷之一恆定臨界拉晶速率。
- 如請求項1之方法，其中熔融矽之該容積在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約90%之成長期間變動不超過約1.0容積%。
- 如請求項1之方法，其中熔融矽之該容積在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約90%之成長期間變動不超過約0.5容積%。
- 如請求項1之方法，其中熔融矽之該容積在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約90%之成長期間變動不超過約0.1容積%。
- 如請求項1之方法，其中該熔體高度液位在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約90%之成長期間變動小於約+/-0.5毫米。
- 如請求項1之方法，其中該單晶矽錠之該主體在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約70%上包括完美矽。
- 如請求項1之方法，其中該單晶矽錠之該主體在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約90%上包括完美矽。
- 一種藉由連續柴可斯基方法製備一單晶矽錠之方法，該方法包括： 將多晶矽之一初始裝料添加至一坩堝，該初始裝料進一步包括一氮源； 加熱包括多晶矽之該初始裝料及該氮源之該坩堝以引起一矽熔體形成於該坩堝中，該矽熔體包括熔融矽之一初始容積且具有一初始熔體高度液位； 使一矽種晶與該矽熔體接觸； 抽取該矽種晶以成長一頸部部分，其中在該頸部部分之成長期間，依一頸部部分拉晶速率來抽取該矽種晶，及進一步其中該頸部部分具有至少約1×10 13個原子/cm 3之一頸部部分氮濃度； 抽取該矽種晶以鄰近於該頸部部分成長一向外擴口晶種錐，其中在該向外擴口晶種錐之成長期間，依一晶種錐拉晶速率來抽取該矽種晶，及進一步其中該向外擴口晶種錐具有至少約1×10 13個原子/cm 3之一向外擴口晶種錐氮濃度； 抽取該矽種晶以鄰近於該向外擴口晶種錐成長該單晶矽錠之一主體，其中在該單晶矽錠之該主體之成長期間，該矽熔體包括熔融矽之一容積及一熔體高度液位，及進一步其中該單晶矽錠之該主體具有至少約1×10 13個原子/cm 3之一主體氮濃度，其中該單晶矽錠之該主體為至少約1000毫米長，及進一步其中該主體具有一電阻率介於約1000 Ohm-cm至約100,000 Ohm-cm之間，及進一步其中該電阻率在該單晶矽錠之該主體之一長度之至少60%上變動不超過一平均主體電阻率以上20%且不小於該平均主體電阻率以下20%； 其中該單晶矽錠之該主體依一初始可變主體拉晶速率及一恆定主體拉晶速率成長，其中該單晶矽錠之該主體在該單晶矽錠之該主體之一長度之小於約20%內依該初始可變主體拉晶速率成長，且在成長期間於該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約30%內依該恆定主體拉晶速率成長，及其中該恆定主體拉晶速率為約0.4 mm/min及約0.8 mm/min之間，及進一步其中該單晶矽錠之該主體具有至少約150毫米之一直徑；及 進一步其中多晶矽連續進給或週期性進給至該坩堝以藉此補充熔融矽之該容積，且藉此在該單晶矽錠之該主體之成長期間維持該坩堝中之該熔體高度液位，且該氮源連續進給或週期性進給至該坩堝以藉此補充氮量
- 如請求項24之方法，其中該氮源係一固體氮源。
- 如請求項24之方法，其中該氮源係氮氣。
- 如請求項24之方法，其中該氮源係以每50 mm之該單晶矽錠之該主體之該長度約1毫克氮至約100毫克氮之間的量連續進給或週期性進給至該坩堝。
- 如請求項24之方法，其中氮化矽在該單晶矽錠之該主體之成長期間，以每50 mm之該單晶矽錠之該主體之該長度約2.5毫克氮化矽至約250毫克氮化矽之間的量連續進給或週期性進給至該坩堝。
- 如請求項24之方法，其中在該單晶矽錠之該主體之成長期間，將一磁場施加於該矽熔體，及進一步其中該單晶矽錠之該主體包括一主體間隙氧濃度為約10 PPMA至約35 PPMA之間，及進一步其中該主體間隙氧濃度變動不超過一平均主體氧濃度以上20%且不小於該平均主體氧濃度以下20%。
- 如請求項29之方法，其中在該單晶矽錠之該主體之成長期間，將一水平磁場施加於該矽熔體。
- 如請求項29之方法，其中在該單晶矽錠之該主體之成長期間，將一尖點磁場施加於該矽熔體。
- 如請求項29之方法，其中該外加磁場在該單晶矽錠之該主體之該成長之至少約70%期間，維持一實質上恆定熔體/固體界面分佈。
- 如請求項29之方法，其中該外加磁場在該單晶矽錠之該主體之該成長之約70%至約90%之間期間，維持一實質上恆定熔體/固體界面分佈。
- 如請求項24之方法，其中該單晶矽錠之該主體係至少約1400毫米長，及具有至少約200毫米之一直徑。
- 如請求項24之方法，其中該恆定主體拉晶速率係介於約0.4 mm/min至約0.7 mm/min之間。
- 如請求項24之方法，其中該單晶矽錠之該主體係在該單晶矽錠之該主體之該長度之約5%至約20%之間依該初始可變主體拉晶速率成長。
- 如請求項24之方法，其中該單晶矽錠之該主體係在成長期間於該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約50%內依該恆定主體拉晶速率成長。
- 如請求項24之方法，其中該單晶矽錠之該主體係在成長期間於該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約70%內依該恆定主體拉晶速率成長。
- 如請求項24之方法，其中該單晶矽錠之該主體係在成長期間於該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約90%內依該恆定主體拉晶速率成長。
- 如請求項24之方法，其中該恆定主體拉晶速率係足以在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少70%上避免聚結點缺陷之一恆定臨界拉晶速率。
- 如請求項24之方法，其中該恆定主體拉晶速率係足以在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少90%上避免聚結點缺陷之一恆定臨界拉晶速率。
- 如請求項24之方法，其中熔融矽之該容積在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約90%之成長期間變動不超過約1.0容積%。
- 如請求項24之方法，其中熔融矽之該容積在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約90%之成長期間變動不超過約0.5容積%。
- 如請求項24之方法，其中熔融矽之該容積在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約90%之成長期間變動不超過約0.1容積%。
- 如請求項24之方法，其中該熔體高度液位在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約90%之成長期間變動小於約+/-0.5毫米。
- 如請求項24之方法，其中該單晶矽錠之該主體在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約70%上包括完美矽。
- 如請求項24之方法，其中該單晶矽錠之該主體在該單晶矽錠之該主體之該長度之至少約90%上包括完美矽。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/570,010 | 2019-09-13 | ||
| US16/569,949 | 2019-09-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202417695A true TW202417695A (zh) | 2024-05-01 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI828604B (zh) | 使用連續柴可斯基方法成長氮摻雜單晶矽錠之方法以及使用該方法成長之單晶矽錠 | |
| US11680336B2 (en) | Methods for growing a nitrogen doped single crystal silicon ingot using continuous Czochralski method | |
| EP1170404B1 (en) | Silicon wafer and production method thereof | |
| US11408090B2 (en) | Methods for growing a single crystal silicon ingot using continuous Czochralski method | |
| US11680335B2 (en) | Single crystal silicon ingot having axial uniformity | |
| US11959189B2 (en) | Process for preparing ingot having reduced distortion at late body length | |
| TW202417695A (zh) | 使用連續柴可斯基方法成長氮摻雜單晶矽錠之方法 |