JP2000351690A - Silicon single crystal wafer and method for manufacturing the same - Google Patents
Silicon single crystal wafer and method for manufacturing the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 CZ法によるシリコン単結晶の育成におい
て、結晶中のドーパント濃度が変化した場合でも、無欠
陥領域の結晶を、歩留良く製造する方法を提供する。ま
た、無欠陥領域を製造するための引上げ速度Vや温度勾
配Gのトレランスを広げ、無欠陥領域の結晶を歩留良く
製造する方法を提供する。
【解決手段】 結晶の引上速度をV、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとした時に、無欠陥
領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成するため
に、固液界面におけるV/G値を結晶の半径方向で所定
の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法におい
て、ドーパント濃度に依存して、引上速度V、および/
または温度勾配Gを変更する。また、シリコン、酸素、
および窒素以外の元素を添加したシリコン融液からシリ
コン単結晶を引上げる。
(57) [Problem] To provide a method of producing a crystal in a defect-free region with high yield even when a dopant concentration in the crystal changes in growing a silicon single crystal by a CZ method. Further, the present invention provides a method for increasing the tolerance of the pulling speed V and the temperature gradient G for manufacturing a defect-free region and manufacturing crystals of the defect-free region with high yield. SOLUTION: When the pulling speed of the crystal is V and the temperature gradient on the crystal side in the crystal axis direction at the solid-liquid interface is G, the defect-free region is formed over the entire radial direction of the crystal. In the method of growing a silicon single crystal while keeping the V / G value in a predetermined range in the radial direction of the crystal, the pulling speed V and / or
Alternatively, the temperature gradient G is changed. Also, silicon, oxygen,
And pulling a silicon single crystal from a silicon melt to which elements other than nitrogen are added.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法(以下、CZ法)により育成され、特に、熱酸化処理
をした際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する領域
がウエーハ中心に消滅し、ボイドや転位クラスターなど
の微小欠陥が存在しない、電気特性に優れたシリコン単
結晶ウエーハおよびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Czochralski method (hereinafter referred to as "CZ method"), in which a ring-shaped region where oxidation-induced stacking faults occur in a thermal oxidation process disappears at the center of the wafer. Further, the present invention relates to a silicon single crystal wafer having no electrical defects and free from micro defects such as voids and dislocation clusters, and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】シリコン単結晶の製造方法として、ルツ
ボ内融液から結晶を育成させつつ引上げるCZ法が広く
行われている。CZ法では、例えば図1に模式的に示す
ような構成の単結晶製造装置が用いられる。まず、図中
のルツボ内に原料としてシリコン多結晶を入れ、それら
を取り囲むヒーター(ヒーター、断熱材などの炉内構造
物を総称して、以下では、ホットゾーンと呼ぶ)によっ
て原料を融解する。ルツボ内の融液の上方より種結晶を
降ろして融液表面に接触させ、この種結晶を回転させな
がら、引上げ速度を制御しつつ上方に引上げることによ
り所定の径の単結晶を製造する。結晶が成長するにつれ
融液が減少していくが、融液表面の位置を引き上げ装置
に対して一定に保つために、引上げられた結晶の重量に
応じてルツボ位置を上昇させている。2. Description of the Related Art As a method for producing a silicon single crystal, a CZ method for growing a crystal from a melt in a crucible while pulling the crystal is widely used. In the CZ method, for example, a single crystal manufacturing apparatus having a configuration schematically shown in FIG. 1 is used. First, polycrystalline silicon is placed as a raw material in a crucible in the figure, and the raw material is melted by a heater (generally referred to as a hot zone in the following, collectively, furnace structures such as a heater and a heat insulating material) surrounding them. A single crystal having a predetermined diameter is produced by lowering the seed crystal from above the melt in the crucible and bringing the seed crystal into contact with the surface of the melt and rotating the seed crystal while controlling the pulling speed to pull it upward. Although the melt decreases as the crystal grows, the crucible position is raised according to the weight of the pulled crystal in order to keep the position of the melt surface constant with respect to the pulling device.
【0003】原料として用いられるシリコン多結晶の純
度は、一般的に99.9999%以上の高純度である
が、製造するシリコン単結晶の伝導型と比抵抗を制御す
るために、ドーパントを故意に添加する。結晶をP型に
するためには、アクセプターとして作用するホウ素など
のIII族の元素をドーパントとして添加し、N型にする
ためには、リンやアンチモンなどのV族の元素をドーパ
ントとして添加する。また、原料を入れるルツボは、一
般的に石英が用いられている。石英ルツボはシリコン融
液との接触により少しずつ溶解するため、シリコン融液
中には高濃度の酸素が含まれている。従って、シリコン
融液中には一般的に、故意に添加したドーパント元素と
酸素が含まれており、それらの一部は結晶成長とともに
結晶内に取り込まれていく。The purity of polycrystalline silicon used as a raw material is generally as high as 99.9999% or more. However, in order to control the conductivity type and the specific resistance of the silicon single crystal to be produced, a dopant is intentionally used. Added. To make the crystal P-type, a Group III element such as boron acting as an acceptor is added as a dopant, and to make it N-type, a Group V element such as phosphorus or antimony is added as a dopant. In addition, quartz is generally used for the crucible in which the raw material is put. Since the quartz crucible is gradually dissolved by contact with the silicon melt, the silicon melt contains a high concentration of oxygen. Therefore, the silicon melt generally contains intentionally added dopant elements and oxygen, and some of them are taken into the crystal as the crystal grows.
【0004】シリコン融液中のドーパントは、その偏析
係数に従って結晶中に取り込まれる。ドーパントの偏析
係数は一般的に1より小さいため、融液中のドーパント
は結晶育成とともに濃縮されていく。結晶中に取り込ま
れるドーパントの濃度も、結晶引上げに伴なう融液中の
濃度の上昇とともに(結晶の下部にいくほど)高くな
る。製品となるシリコンウエーハのドーパント濃度は、
顧客毎の仕様に比抵抗の範囲として定められているた
め、その範囲を外れた結晶部位は製品とはならない。従
って、結晶軸方向のドーパント濃度の変化は歩留低下の
要因となっていた。この問題を解決するために、シリコ
ン融液にシリコン結晶を追加添加しながら結晶引上げを
行なう方法(連続チャージ法)や、溶解が完了した融液
内にあらためて固体層を形成した後に結晶引き上げを開
始する方法(DLCZ法)などが提案されてきた。しか
しこれらの方法はいずれも無欠陥領域結晶を製造するこ
とを目的としたものではなかった。[0004] The dopant in the silicon melt is taken into the crystal according to its segregation coefficient. Since the segregation coefficient of the dopant is generally smaller than 1, the dopant in the melt is concentrated as the crystal grows. The concentration of the dopant incorporated into the crystal also increases (as it goes to the lower part of the crystal) as the concentration in the melt increases with the pulling of the crystal. The dopant concentration of the product silicon wafer is
Since the range of the specific resistance is specified in the specification for each customer, a crystal part outside the range is not a product. Therefore, a change in the dopant concentration in the crystal axis direction has caused a decrease in yield. In order to solve this problem, crystal pulling is performed while silicon crystals are added to the silicon melt (continuous charging method), or crystal pulling is started after a solid layer is formed again in the melt where melting is completed. (DLCZ method) has been proposed. However, none of these methods aimed at producing a defect-free region crystal.
【0005】結晶の比抵抗は結晶中のドーパント濃度に
依存して変化する。しかし、結晶の冷却過程における4
50℃付近の低温域の通過時間が長い場合には、サーマ
ルドナーと呼ばれるドナーの性質を有する結晶欠陥が形
成されるため、比抵抗はその影響を受けてしまう。サー
マルドナーは、650℃以上での追加熱処理により消滅
させることができるため、引上げが完了した結晶には、
ブロックに切断した状態か、あるいはウエーハにスライ
スした状態で、サーマルドナーを消去するための熱処理
(以下、ドナーキラーアニール)を施し、比抵抗を目的
の値に調整する。ドナーキラーアニール後の比抵抗は、
結晶中のドーパント濃度でほぼ完全に決定される。The specific resistance of a crystal changes depending on the dopant concentration in the crystal. However, during the cooling of the crystal,
When the transit time in a low temperature region around 50 ° C. is long, a crystal defect having a property of a donor called a thermal donor is formed, so that the specific resistance is affected. Since the thermal donor can be extinguished by the additional heat treatment at 650 ° C. or higher, the crystal after the pulling is completed includes:
A heat treatment for erasing a thermal donor (hereinafter, donor killer annealing) is performed in a state of being cut into blocks or sliced into a wafer, and the specific resistance is adjusted to a target value. The resistivity after donor killer annealing is
It is almost completely determined by the dopant concentration in the crystal.
【0006】シリコン単結晶から切り出したウエーハに
は、微小な転位クラスターやボイドが存在する場合があ
る。ボイドはウエーハ表面を異物検査装置で測定するこ
とにより小さなピットとして検出される。このピットは
結晶欠陥に起因したピットとしてCOP(Crystal Orig
inated Pits)と呼ばれている。また、ウエーハに熱酸
化処理を加えると積層欠陥が発生することがある(酸化
誘起積層欠陥:Oxidation-Induced Stacking Faults、
以下OSF)。転位クラスター、COPやOSFといっ
た微小欠陥は、デバイス不良の原因となる場合があるた
め、欠陥の種類、密度、サイズなどを制御する必要があ
り、これまでにも多くの研究がなされてきた。シリコン
結晶育成中のこれらの微小欠陥の形成機構については、
以下で詳しく述べることにする。[0006] A wafer cut from a silicon single crystal may have minute dislocation clusters or voids. The voids are detected as small pits by measuring the wafer surface with a foreign matter inspection device. These pits are COP (Crystal Orig) as pits caused by crystal defects.
inated Pits). In addition, stacking faults may occur when a wafer is subjected to thermal oxidation treatment (Oxidation-Induced Stacking Faults,
OSF). Since small defects such as dislocation clusters, COPs, and OSFs may cause device failure, it is necessary to control the type, density, and size of the defects, and many studies have been made so far. Regarding the formation mechanism of these micro defects during silicon crystal growth,
It will be described in detail below.
【0007】Voronkovは、V/G値とシリコン結晶内の
欠陥種との関係を、フローティングゾーン(FZ)法で
育成したシリコン結晶において初めて指摘し、CZ法で
育成したシリコン結晶においても同様のことが起こるこ
とを示唆した(V.V.Voronkov; Journal of Crystal Gro
wth, 1982, Vol.59, p.625-643)。ここでVはシリコン
単結晶の育成速度を示し、Gは結晶成長界面における結
晶軸方向の結晶側の温度勾配を示している。また、FZ
法とは、ロッド状の多結晶シリコンを高周波加熱で溶解
しながら、種結晶をその溶けたシリコン融液に接触させ
て後に移動させることで単結晶を得る方法である。CZ
法との大きな違いは、FZ法ではシリコン融液部は融液
自体の表面張力により支持されているため、CZ法のよ
うな石英ルツボを必要としない点である。従って、FZ
法により育成されたシリコン単結晶中の酸素濃度は、C
Z法により育成されたシリコン単結晶中の酸素濃度に比
べて、非常に低い。[0007] Voronkov pointed out for the first time the relationship between the V / G value and the type of defects in a silicon crystal in a silicon crystal grown by the floating zone (FZ) method, and the same applies to a silicon crystal grown by the CZ method. (VVVoronkov; Journal of Crystal Gro
wth, 1982, Vol.59, p.625-643). Here, V indicates the growth rate of the silicon single crystal, and G indicates the temperature gradient on the crystal side in the crystal axis direction at the crystal growth interface. Also, FZ
The method is a method of obtaining a single crystal by dissolving a rod-shaped polycrystalline silicon by high-frequency heating and bringing a seed crystal into contact with the melted silicon melt and moving it later. CZ
The major difference from the FZ method is that the FZ method does not require a quartz crucible unlike the CZ method because the silicon melt is supported by the surface tension of the melt itself. Therefore, FZ
The oxygen concentration in the silicon single crystal grown by the method
It is very low as compared with the oxygen concentration in the silicon single crystal grown by the Z method.
【0008】この文献によると、V/G値が小さいとき
には格子間シリコン型の欠陥であるA欠陥とB欠陥がシ
リコン単結晶内に存在する。V/G値を増加させてい
き、ある臨界値ξaを越えるとA欠陥は存在しなくな
り、B欠陥のみとなる。さらにV/G値を大きくしてξ
bを越えると、B欠陥も存在しなくなり、無欠陥領域と
なる。さらにV/G値を大きくしてξdを越えると、格
子間シリコン型の欠陥に代って原子空孔型のD欠陥が形
成されてしまう。つまり、V/Gをξb〜ξdの間に維持
すれば無欠陥領域の結晶を得られることが、確認されて
いた。提案された欠陥形成モデルでは、結晶成長界面か
ら導入された点欠陥(格子間シリコンと原子空孔)が結
晶成長界面近傍で拡散や再結合反応を起こす。そして最
終的に結晶中に多く残存した点欠陥種が、前述のA,B
欠陥やD欠陥を形成する、というものである。このV/
G値とシリコン単結晶内に現れる点欠陥種との関係はC
Z法により育成されたシリコン単結晶にも適用されるこ
とが、この文献で示唆されている。According to this document, when the V / G value is small, an A defect and a B defect which are interstitial silicon type defects exist in a silicon single crystal. As the V / G value is increased and exceeds a certain critical value ξa, the A defect does not exist and only the B defect remains. Further increase the V / G value.
Beyond b , there is no B defect, and the region becomes a defect-free region. Further exceeds increased to xi] d the V / G value, D defects in place of the defect of interstitial silicon type atomic vacancy is formed. In other words, the resulting crystals of a defect-free region be maintained between the V / G ξ b ~ξ d has been verified. In the proposed defect formation model, point defects (interstitial silicon and atomic vacancies) introduced from the crystal growth interface cause diffusion and recombination near the crystal growth interface. Finally, a large number of point defect species remaining in the crystal are determined by A and B described above.
That is, a defect or a D defect is formed. This V /
The relationship between the G value and the type of point defects appearing in the silicon single crystal is C
This document suggests that the present invention can be applied to a silicon single crystal grown by the Z method.
【0009】CZ法におけるシリコン単結晶中の欠陥種
と育成条件との関係については、これまでVoronkovが提
唱したFZ法におけるV/Gモデルと同様に、以下のよ
うに考えられてきた。The relationship between the defect type in the silicon single crystal and the growth conditions in the CZ method has been considered as follows, like the V / G model in the FZ method proposed by Voronkov.
【0010】結晶が凝固した直後の高温領域における優
勢な点欠陥種とその濃度は、引上げ速度Vと固液界面に
おける結晶側の結晶軸方向の温度勾配Gとの比、V/G
値、との間に図2に示す関係がある。即ち、V/G値が
大きい場合には優勢な点欠陥種は原子空孔であり、V/
G値が小さくなるにしたがって原子空孔濃度が小さくな
り、ある値で0となる。V/G値をさらに小さくしてい
くと、やがて優勢な点欠陥の種類は格子間シリコンにな
り、V/G値を小さくするに従ってその濃度も高くな
る。The predominant point defect species and its concentration in the high temperature region immediately after solidification of the crystal are determined by the ratio of the pulling rate V to the temperature gradient G in the direction of the crystal axis on the crystal side at the solid-liquid interface, V / G
2 has a relationship shown in FIG. That is, when the V / G value is large, the predominant point defect species are atomic vacancies and V / G
The atomic vacancy concentration decreases as the G value decreases, and becomes 0 at a certain value. As the V / G value is further reduced, the predominant type of point defect becomes interstitial silicon, and the concentration increases as the V / G value decreases.
【0011】高温において優勢となった点欠陥は、結晶
が冷える過程において、その濃度に依存して様々な構造
欠陥に変化していくと考えられる。V/G値がη1より
も小さい場合には、高い濃度で存在する格子間シリコン
は転位クラスターを形成する。V/G値がη1からη2ま
での範囲では、結晶内に格子間シリコンがわずかに存在
するが、濃度が低いため、顕著な構造欠陥は形成しな
い。η2では、格子間シリコン濃度、原子空孔濃度とも
0になる。η2以上では、優勢な点欠陥種は格子間シリ
コンから原子空孔に代るが、η2からη3までの範囲で
は、低濃度で存在する原子空孔は酸素析出物の発生核と
なる微小な欠陥(以下酸素析出核)を形成する。η3か
らη4までの範囲ではOSFの発生核(以下OSF核。
リング状に分布するOSFの核)となり、そしてη4以
上では高濃度に存在する原子空孔はボイドを形成する。It is considered that the point defects that have become dominant at a high temperature change into various structural defects depending on the concentration during the process of cooling the crystal. When V / G value is smaller than the eta 1 is interstitial silicon present in high concentrations to form a dislocation cluster. When the V / G value is in the range from η 1 to η 2 , interstitial silicon is slightly present in the crystal, but since the concentration is low, no remarkable structural defect is formed. At η 2 , both the interstitial silicon concentration and the atomic vacancy concentration are zero. In eta 2 or more, prevalent point defect type is replacing the interstitial silicon vacancies, in the range from eta 2 to eta 3, atomic vacancy existing in a low concentration becomes generating nuclei of oxygen precipitates Small defects (hereinafter referred to as oxygen precipitation nuclei) are formed. In the range from η 3 to η 4 , OSF nuclei (hereinafter referred to as OSF nuclei).
The nuclei of the OSF distributed in a ring shape), and above η 4 , the vacancies present in high concentration form voids.
【0012】これらの構造欠陥の内、転位クラスター
は、それ自体がデバイス特性を劣化させることが明らか
になっている。わずかに存在する格子間シリコンはデバ
イス特性には影響を及ぼさない。酸素析出核は、非常に
微小な欠陥であるため、それ自体はデバイス特性を劣化
させる原因とはならず、むしろ有害な不純物の吸収源と
して働く酸素析出物の発生中心として働く効果がある。
OSF核の実体は板状の酸素析出物と推測されており、
それ自体がデバイス特性の劣化原因になる場合もある。
また熱酸化によりOSF核を発生中心としてウエーハ表
面のデバイス活性領域にOSFが発生すると、デバイス
特性が著しく劣化されることが判っている。また、ボイ
ドはウエーハ表面ではピット(COP)として現れ、あ
るサイズ以上になるとデバイス特性が劣化されることが
判っている。[0012] Among these structural defects, dislocation clusters have been found to deteriorate device characteristics by themselves. The slight presence of interstitial silicon does not affect device characteristics. Since the oxygen precipitate nuclei are very minute defects, they do not themselves cause deterioration of device characteristics, but rather have an effect of acting as a generation center of oxygen precipitates acting as an absorption source of harmful impurities.
The substance of the OSF nucleus is presumed to be a plate-like oxygen precipitate,
In some cases, the device itself may cause deterioration of device characteristics.
It has also been found that when OSF is generated in the device active region on the wafer surface with the OSF nucleus as the generation center by thermal oxidation, the device characteristics are significantly deteriorated. Further, it is known that voids appear as pits (COP) on the wafer surface, and that when the size exceeds a certain size, device characteristics deteriorate.
【0013】このようにV/G値がη1からη3までの範
囲であればデバイス特性に悪影響を及ぼす欠陥は形成さ
れないと考えられており、この条件範囲で育成された結
晶領域は無欠陥領域と言われている。It is believed that if the V / G value is in the range from η 1 to η 3 , no defect that adversely affects device characteristics is formed, and the crystal region grown under this condition range has no defect. It is called an area.
【0014】一方、一般的な条件で育成した結晶から切
り出したウエーハにはOSFのリング状分布を含む様々
な欠陥が同心円状に分布してしまう。図3はこのような
欠陥分布の模式図を示している。ウエーハの最外周か
ら、転位クラスター領域、格子間シリコン型の無欠陥領
域、原子空孔型の無欠陥領域、OSFリング領域、そし
て最も中心がボイド領域となる。これまでV/G値がη
3に近い条件で結晶育成が行われてきたため、ウエーハ
全面ではη1からη4まで様々な値を横切り、図3のよう
な欠陥分布になったと考えられる。On the other hand, various defects including a ring-shaped distribution of OSF are concentrically distributed on a wafer cut from a crystal grown under general conditions. FIG. 3 shows a schematic diagram of such a defect distribution. From the outermost periphery of the wafer, a dislocation cluster region, an interstitial silicon-type defect-free region, an atomic vacancy-type defect-free region, an OSF ring region, and a void region at the center. Until now, V / G value is η
Since crystal growth has been performed under conditions close to 3 , it is considered that the defect distribution as shown in FIG. 3 has been achieved across various values from η 1 to η 4 over the entire surface of the wafer.
【0015】Voronkovが提案したV/Gを指標としたC
Z法における欠陥制御方法に関して、特開平8−330
316号公報に、CZ法により育成されたシリコン単結
晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際にリング状に
発生するOSFがウエーハの中心部に消滅した低速育成
ウエーハであり、かつウエーハ全面で転位クラスターが
排除されているシリコン単結晶ウエーハの製造方法が開
示されている。この製造方法は、CZ法でシリコン単結
晶を育成する際に、引上げ速度をV(mm/分)とし、
シリコン融点から1300℃までの温度範囲における結
晶軸方向の結晶側の温度勾配の平均値をG(℃/mm)
とするとき、V/G値を結晶中心位置と結晶外周から3
0mmまでの位置との間では0.20〜0.22mm2
/℃・分とし、結晶外周から30mmまでの位置と結晶
外周位置との間では0.20〜0.22mm2/℃・分
とするか、若しくは結晶外周に向かって漸次増加させる
ことを特徴とする。[0015] Voronkov proposed C using V / G as an index.
Regarding the defect control method in the Z method, see JP-A-8-330.
No. 316, a silicon single crystal wafer grown by the CZ method, a low-speed grown wafer in which an OSF generated in a ring shape when subjected to a thermal oxidation treatment disappears at the center of the wafer, and the entire surface of the wafer. A method for manufacturing a silicon single crystal wafer from which dislocation clusters are eliminated is disclosed. In this manufacturing method, when growing a silicon single crystal by the CZ method, the pulling speed is set to V (mm / min),
The average value of the temperature gradient on the crystal side in the crystal axis direction in the temperature range from the silicon melting point to 1300 ° C. is G (° C./mm).
, The V / G value is 3 from the center of the crystal and the outer periphery of the crystal.
0.20 to 0.22 mm 2 between positions up to 0 mm
/ ° C./minute, and between 0.20 and 0.22 mm 2 / ° C./minute between the position from the outer periphery of the crystal to 30 mm and the outer peripheral position of the crystal, or gradually increasing toward the outer periphery of the crystal. I do.
【0016】即ち、上記特開平8−330316号公報
では、OSFリング領域と転位クラスター領域の間の無
欠陥領域を半径方向の全てに広げた結晶の製造方法に関
して開示されている。That is, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-330316 discloses a method for producing a crystal in which a defect-free region between an OSF ring region and a dislocation cluster region is expanded in the entire radial direction.
【0017】ウエーハ面内全域にわたって無欠陥領域を
得るための具体的なV/Gの制御方法に関しては、例え
ば特開平10−265294号公報に、結晶を取り囲む
熱遮蔽材により結晶側面からの入熱を制御し、結晶側の
結晶軸方向の温度勾配Gを結晶面内で均一にすることで
V/Gを結晶面内で均一にする方法が開示されている。A specific V / G control method for obtaining a defect-free region over the entire surface of a wafer is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-265294. Is controlled to make V / G uniform in the crystal plane by making the temperature gradient G in the crystal axis direction on the crystal side uniform in the crystal plane.
【0018】一方、シリコン結晶中に導入されたシリコ
ン以外の元素が無欠陥領域の形成条件に与える影響につ
いては、これまでわずかな報告しかなされていない。第
46回応用物理学関係連合講演会予稿集,p.471,29a-Z
B-9には、シリコン結晶中に窒素を添加することによっ
て、無欠陥領域のV/Gトレランスが増大することが示
されており、かつ窒素を添加した場合の無欠陥領域の品
質は、COPや酸化膜耐圧ともエピウエーハ並みに良好
であることが示されている。しかしながら、シリコン結
晶中の窒素は、極微量存在しただけでもOSF核として
作用することが知られている。また、デバイス構造の微
細化が進むにつれてデバイスプロセスは低温化の傾向に
あるが、シリコン結晶中での窒素の拡散定数は大きいた
め、低温での繰り返し長時間にわたるデバイスプロセス
を経るうちに、窒素はデバイス活性となるウエーハの表
面に偏析し、OSF等の構造欠陥の発生原因になること
が懸念されている。On the other hand, only a few reports have been made on the influence of elements other than silicon introduced into the silicon crystal on the conditions for forming the defect-free region. Proceedings of the 46th Lecture Meeting on Applied Physics, p.471, 29a-Z
B-9 shows that the addition of nitrogen to the silicon crystal increases the V / G tolerance of the defect-free region, and the quality of the defect-free region when nitrogen is added is COP. It is shown that the oxide film and the breakdown voltage of the oxide film are as good as the epi-wafer. However, it is known that nitrogen in a silicon crystal acts as an OSF nucleus even if it exists in a very small amount. Also, as the device structure becomes finer, the device process tends to lower the temperature.However, the diffusion coefficient of nitrogen in the silicon crystal is large. There is a concern that segregation on the surface of a wafer that becomes a device active may cause structural defects such as OSF.
【0019】窒素以外の元素が無欠陥領域に及ぼす影響
についてはこれまで報告がなく、また、ドーパント濃度
の影響についてもこれまで報告されたことがない。There has been no report on the effect of elements other than nitrogen on the defect-free region, and no report on the effect of the dopant concentration.
【0020】シリコン融液に磁場を印加しながらシリコ
ン単結晶を引上げる方法については、カスプ磁場および
水平磁場について報告がなされている。カスプ磁場装置
とは、例えば特公平2−12920号公報に示されるよ
うに、引き上げ装置の外壁の上下に同軸対向磁石を配置
したもので、この磁石により融液内には等軸対称的かつ
放射状のカスプ磁場が形成される。水平磁場装置とは、
特公昭58−50951号公報に示されるように、引き
上げ装置の外壁の左右に同軸対向磁石を配置したもの
で、この磁石により融液内には水平方向の磁場が形成さ
れる。水平磁場装置を配置した引上げ炉を図4に模式的
に示す。With respect to a method of pulling a silicon single crystal while applying a magnetic field to a silicon melt, reports have been made on a cusp magnetic field and a horizontal magnetic field. A cusp magnetic field device is a device in which coaxial opposed magnets are arranged above and below the outer wall of a lifting device, as shown in, for example, Japanese Patent Publication No. 2-12920. Is formed. What is a horizontal magnetic field device?
As shown in JP-B-58-50951, coaxial opposed magnets are arranged on the left and right sides of the outer wall of the lifting device, and a horizontal magnetic field is formed in the melt by the magnets. FIG. 4 schematically shows a pulling furnace in which a horizontal magnetic field device is arranged.
【0021】これらのカスプ磁場や水平磁場を融液に印
加しながらシリコン単結晶を引上げる方法は、これまで
酸素濃度制御や融液流動制御を目的として行われてき
た。しかしながら、無欠陥領域を得ることを目的とした
報告はこれまでにない。The method of pulling a silicon single crystal while applying a cusp magnetic field or a horizontal magnetic field to the melt has been performed for the purpose of controlling the oxygen concentration and the flow of the melt. However, there have been no reports aimed at obtaining a defect-free region.
【0022】[0022]
【発明が解決しようとする課題】ウェーハ面内全域にわ
たって無欠陥領域であるウェーハ(無欠陥領域結晶)を
得るための、特開平8−330316号公報や特開平1
0−265294号公報に記載された方法においては、
図8に示すようにインゴット全長のうちのわずかの長さ
については無欠陥領域結晶が得られるものの、インゴッ
ト軸方向のほとんどの部分については、転位クラスター
領域あるいはOSFリングおよびボイド領域であり、無
欠陥領域結晶の採取歩留りは極めて低いのが実状であっ
た。SUMMARY OF THE INVENTION In order to obtain a wafer which is a defect-free region (crystal having no defect region) over the entire surface of the wafer, Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
In the method described in JP-A-265294,
As shown in FIG. 8, although a defect-free region crystal is obtained for a small length of the entire length of the ingot, most of the ingot axis direction is a dislocation cluster region or an OSF ring and a void region. In reality, the yield of crystal extraction was extremely low.
【0023】また、特定の品種においては特定の引上げ
条件を採用することにより結晶の軸方向一定長さにわた
って無欠陥領域ウェーハが作成できるものの、別の品種
では同じ引上げ条件を採用しても無欠陥領域ウェーハが
まったく得られない場合があった。Further, although a specific defect type wafer can be formed over a certain length in the axial direction of a crystal by adopting a specific pulling condition in a specific type, a defect free defect can be produced even in the other type even if the same pulling condition is adopted. In some cases, no area wafer was obtained.
【0024】本発明の目的は、CZ法によるシリコン単
結晶の育成において、無欠陥領域の結晶を歩留良く製造
でき、異なる品種においても同様に無欠陥領域結晶を製
造できる方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a method in which a crystal of a defect-free region can be produced with a high yield in growing a silicon single crystal by the CZ method, and a crystal of a defect-free region can be produced in a different kind similarly. is there.
【0025】また、無欠陥領域を製造するための引上げ
速度Vや温度勾配Gのトレランスを広げ、無欠陥領域の
結晶を歩留良く製造する方法を提供することにある。It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a crystal in a defect-free region with a high yield by increasing the tolerance of a pulling speed V and a temperature gradient G for manufacturing a defect-free region.
【0026】[0026]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、 (1)チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるV/G値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、ドーパント濃度の変更に合わせて、引上速度
V、および/または温度勾配Gを変更することを特徴と
するシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 (2)チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるV/G値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、結晶軸方向のドーパント濃度の変化に合わせ
て、引上速度V、および/または温度勾配Gを制御する
ことを特徴とするシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 (3)前記ドーパント濃度が低いほど、Vを高くする、
および/または、Gを低くすることを特徴とする請求項
1、2記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 (4)チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるV/G値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、ドーパント濃度の変更に合わせて、目標とする
V/G値を変更することを特徴とするシリコン単結晶ウ
エーハの製造方法。 (5)チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるV/G値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、結晶軸方向のドーパント濃度の変化に合わせ
て、V/G値を制御することを特徴とするシリコン単結
晶ウエーハの製造方法。 (6)前記ドーパント濃度が低いほど、V/G値を高く
することを特徴とする請求項4、5記載のシリコン単結
晶ウエーハの製造方法。 (7)チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるV/G値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、結晶半径方向のドーパント濃度の変動に合わせ
て、温度勾配Gの面内分布を制御することを特徴とする
シリコン単結晶ウエーハの製造方法。 (8)チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるV/G値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、結晶半径方向のドーパント濃度の変動に合わせ
て、V/G値の面内分布を制御することを特徴とするシ
リコン単結晶ウエーハの製造方法。 (9)チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造
するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面における
結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたときに、熱酸
化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する
領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無い
無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成する
ために、固液界面におけるV/G値を結晶の半径方向で
所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法に
おいて、シリコン融液中のドーパント濃度を制御しつつ
シリコン単結晶を引上げることを特徴とするシリコン単
結晶ウエーハの製造方法。 (10)シリコン結晶をシリコン融液に追加添加しなが
らシリコン単結晶を引上げることを特徴とする請求項9
記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 (11)シリコン融液中にあらかじめ固体層を形成し、
その固体層を溶解しながらシリコン単結晶を引上げるこ
とを特徴とする請求項9記載のシリコン単結晶ウエーハ
の製造方法。 (12)前記ドーパントが、ホウ素、リン、アルミニウ
ム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモンの内のい
ずれか1種、あるいは2種以上であることを特徴とする
請求項1〜11記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方
法。である。In order to achieve the above object, the present invention provides: (1) In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, the pulling speed of the crystal is V, and the crystal at the solid-liquid interface is Assuming that the temperature gradient on the crystal side in the axial direction is G, a region where ring-shaped oxidation-induced stacking faults are generated at the time of thermal oxidation treatment disappears at the center of the wafer and a defect-free region having no dislocation cluster is the radius of the crystal. In the method of growing a silicon single crystal while keeping the V / G value at the solid-liquid interface within a predetermined range in the radial direction of the crystal in order to form the silicon single crystal in all directions, the pulling speed V is adjusted in accordance with the change in the dopant concentration. And / or changing the temperature gradient (G). (2) In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when a crystal pulling speed is V and a temperature gradient on a crystal side in a crystal axis direction at a solid-liquid interface is G, a thermal oxidation treatment is performed. The V / G value at the solid-liquid interface is determined by calculating the radius of the crystal in order to form a ring-shaped region where oxidation-induced stacking faults disappear at the center of the wafer and to form a defect-free region without dislocation clusters in the entire radial direction of the crystal. A method for growing a silicon single crystal while keeping the silicon single crystal within a predetermined range in the pulling direction, wherein the pulling speed V and / or the temperature gradient G are controlled in accordance with a change in the dopant concentration in the crystal axis direction. A method for producing a crystal wafer. (3) V is increased as the dopant concentration is lower;
3. The method for producing a silicon single crystal wafer according to claim 1, wherein G is reduced. (4) In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when a crystal pulling speed is V and a temperature gradient on a crystal side in a crystal axis direction at a solid-liquid interface is G, a thermal oxidation treatment is performed. The V / G value at the solid-liquid interface is determined by calculating the radius of the crystal in order to form a ring-shaped region where oxidation-induced stacking faults disappear at the center of the wafer and to form a defect-free region without dislocation clusters in the entire radial direction of the crystal. A method for producing a silicon single crystal wafer, wherein a target V / G value is changed according to a change in a dopant concentration in a method for growing a silicon single crystal while keeping a predetermined range in a direction. (5) In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when the crystal pulling speed is V and the temperature gradient on the crystal side in the crystal axis direction at the solid-liquid interface is G, The V / G value at the solid-liquid interface is determined by calculating the radius of the crystal in order to form a ring-shaped region where oxidation-induced stacking faults disappear at the center of the wafer and to form a defect-free region without dislocation clusters in the entire radial direction of the crystal. 1. A method for producing a silicon single crystal wafer, wherein a V / G value is controlled in accordance with a change in a dopant concentration in a crystal axis direction in a method for growing a silicon single crystal while keeping a predetermined range in a direction. (6) The method for manufacturing a silicon single crystal wafer according to (4) or (5), wherein the lower the dopant concentration, the higher the V / G value. (7) In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when a crystal pulling speed is V, and a temperature gradient on a crystal side in a crystal axis direction at a solid-liquid interface is G, a thermal oxidation treatment is performed. The V / G value at the solid-liquid interface is determined by calculating the radius of the crystal in order to form a ring-shaped region where oxidation-induced stacking faults disappear at the center of the wafer and to form a defect-free region without dislocation clusters in the entire radial direction of the crystal. A method for growing a silicon single crystal while keeping a predetermined range in the direction, wherein the in-plane distribution of the temperature gradient G is controlled in accordance with the fluctuation of the dopant concentration in the crystal radial direction. Method. (8) In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when the crystal pulling speed is V and the temperature gradient on the crystal side in the crystal axis direction at the solid-liquid interface is G, the thermal oxidation treatment is performed. The V / G value at the solid-liquid interface is determined by calculating the radius of the crystal in order to form a ring-shaped region where oxidation-induced stacking faults disappear at the center of the wafer and to form a defect-free region without dislocation clusters in the entire radial direction of the crystal. A method for growing a silicon single crystal while keeping the silicon single crystal within a predetermined range in the direction, wherein the in-plane distribution of the V / G value is controlled in accordance with the fluctuation of the dopant concentration in the crystal radial direction. Production method. (9) In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when the crystal pulling speed is V and the temperature gradient on the crystal side in the crystal axis direction at the solid-liquid interface is G, the thermal oxidation treatment is performed. The V / G value at the solid-liquid interface is determined by calculating the radius of the crystal in order to form a ring-shaped region where oxidation-induced stacking faults disappear at the center of the wafer and to form a defect-free region without dislocation clusters in the entire radial direction of the crystal. A method for growing a silicon single crystal, wherein the silicon single crystal is grown while controlling the dopant concentration in the silicon melt while keeping the silicon single crystal within a predetermined range in the direction. (10) The silicon single crystal is pulled up while the silicon crystal is additionally added to the silicon melt.
The method for producing a silicon single crystal wafer according to the above. (11) Forming a solid layer in advance in the silicon melt,
10. The method for producing a silicon single crystal wafer according to claim 9, wherein the silicon single crystal is pulled while dissolving the solid layer. (12) The silicon single crystal wafer according to any one of claims 1 to 11, wherein the dopant is one or more of boron, phosphorus, aluminum, gallium, arsenic, indium, and antimony. Manufacturing method. It is.
【0027】これらの方法により、 (13)チョクラルスキー法により製造されたシリコン
単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際に酸化誘
起積層欠陥がリング状に発生する領域がウエーハ中心に
消滅したウエーハであり、かつウエーハ全面にわたって
転位クラスターが無く、かつ、ホウ素、リン、アルミニ
ウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモンの内の
2種以上がドープされていることを特徴とするシリコン
単結晶ウエーハ。 (14)チョクラルスキー法により製造されたシリコン
単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際に酸化誘
起積層欠陥がリング状に発生する領域がウエーハ中心に
消滅したウエーハであり、かつウエーハ全面にわたって
転位クラスターが無く、かつドーパント濃度のウエーハ
面内におけるバラツキが5%未満であることを特徴とす
るシリコン単結晶ウエーハ。 (15)前記ドーパントが、ホウ素、リン、アルミニウ
ム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモンの内のい
ずれか1種、あるいは2種以上であることを特徴とする
請求項14記載のシリコン単結晶ウエーハ。を得ること
が可能になる。According to these methods, (13) a silicon single crystal wafer manufactured by the Czochralski method, in which a region in which oxidation-induced stacking faults occur in a ring shape upon thermal oxidation treatment disappears at the center of the wafer. A silicon single crystal wafer, characterized in that the wafer has no dislocation clusters over the entire surface of the wafer and is doped with at least two of boron, phosphorus, aluminum, gallium, arsenic, indium and antimony. (14) A silicon single crystal wafer manufactured by the Czochralski method, in which a region in which oxidation-induced stacking faults occur in a ring shape when subjected to a thermal oxidation treatment has disappeared at the center of the wafer, and the entire surface of the wafer. A silicon single crystal wafer characterized by having no dislocation clusters over the entire surface and a variation in dopant concentration in the wafer plane of less than 5%. (15) The silicon single crystal wafer according to (14), wherein the dopant is one or more of boron, phosphorus, aluminum, gallium, arsenic, indium, and antimony. Can be obtained.
【0028】さらに、 (16)チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製
造するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面におけ
る結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたときに、熱
酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生す
る領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無
い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成す
るために、固液界面におけるV/G値を結晶の半径方向
で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法
において、シリコン、酸素、ホウ素、リン、アルミニウ
ム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモン、および
窒素以外の元素を添加したシリコン融液からシリコン単
結晶を引上げることを特徴とするシリコン単結晶ウエー
ハの製造方法。 (17)チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製
造するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面におけ
る結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたときに、熱
酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生す
る領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスターが無
い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって形成す
るために、固液界面におけるV/G値を結晶の半径方向
で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成する方法
において、シリコン、酸素、ホウ素、リン、アルミニウ
ム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモン、および
窒素以外の元素をシリコン融液に添加しながらシリコン
単結晶を引上げることを特徴とするシリコン単結晶ウエ
ーハの製造方法。 (18)前記添加元素が、水素、ヘリウム、炭素、ネオ
ン、ゲルマニウム、クリプトン、錫、キセノンの内の1
種、あるいは2種以上であることを特徴とする請求項1
6、17記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。で
ある。(16) In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when the pulling speed of the crystal is V and the temperature gradient on the crystal side in the crystal axis direction at the solid-liquid interface is G, Since the region in which oxidation-induced stacking faults occur in a ring shape during the oxidation treatment disappears at the center of the wafer and a defect-free region without dislocation clusters is formed over the entire radial direction of the crystal, V / G at the solid-liquid interface is required. In a method of growing a silicon single crystal while keeping the value within a predetermined range in the radial direction of the crystal, a method of growing silicon single crystal by adding elements other than silicon, oxygen, boron, phosphorus, aluminum, gallium, arsenic, indium, antimony, and nitrogen. A method for producing a silicon single crystal wafer, comprising pulling a silicon single crystal from a liquid. (17) In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when the crystal pulling speed is V and the temperature gradient on the crystal side in the crystal axis direction at the solid-liquid interface is G, The V / G value at the solid-liquid interface is determined by calculating the radius of the crystal in order to form a ring-shaped region where oxidation-induced stacking faults disappear at the center of the wafer and to form a defect-free region without dislocation clusters in the entire radial direction of the crystal. In the method of growing a silicon single crystal while keeping the silicon single crystal within a predetermined range in the direction, the silicon single crystal is added while adding elements other than silicon, oxygen, boron, phosphorus, aluminum, gallium, arsenic, indium, antimony, and nitrogen to the silicon melt. A method for producing a silicon single crystal wafer, comprising pulling a crystal. (18) The additional element is one of hydrogen, helium, carbon, neon, germanium, krypton, tin, and xenon.
2. The method according to claim 1, wherein the species is at least two species.
18. The method for producing a silicon single crystal wafer according to items 6 and 17. It is.
【0029】これらの方法により、 (19)チョクラルスキー法により製造されたシリコン
単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際に酸化誘
起積層欠陥がリング状に発生する領域がウエーハ中心に
消滅したウエーハであり、かつウエーハ全面にわたって
転位クラスターが無く、かつ、水素、ヘリウム、炭素、
ネオン、ゲルマニウム、クリプトン、錫、キセノンの内
の1種、あるいは2種以上がドープされていることを特
徴とするシリコン単結晶ウエーハ。を得ることができ
る。According to these methods, (19) a silicon single crystal wafer produced by the Czochralski method, in which a ring-shaped region where oxidation-induced stacking faults occur in the thermal oxidation treatment disappears at the center of the wafer. Wafer, and there are no dislocation clusters over the entire surface of the wafer, and hydrogen, helium, carbon,
A silicon single crystal wafer characterized in that one or more of neon, germanium, krypton, tin, and xenon are doped. Can be obtained.
【0030】また、 (20)シリコン融液に磁場を印加しつつシリコン単結
晶を引上げることを特徴とする請求項1〜12、16〜
18記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。 (21)印加する磁場が、水平磁場、あるいはカスプ磁
場であることを特徴とする請求項20記載のシリコン単
結晶ウエーハの製造方法。である。(20) The silicon single crystal is pulled up while applying a magnetic field to the silicon melt.
19. The method for producing a silicon single crystal wafer according to 18. (21) The method for manufacturing a silicon single crystal wafer according to claim 20, wherein the applied magnetic field is a horizontal magnetic field or a cusp magnetic field. It is.
【0031】[0031]
【発明の実施の形態】本発明者らは、無欠陥領域結晶を
製造するにあたり、添加するドーパント量の異なる2水
準の試験を行なった。その際の結晶引上げは、固液界面
におけるV/G値を結晶の半径方向で所定の範囲に入れ
る、従来から知られている無欠陥領域結晶を製造する条
件で行なった。具体的には、特開平8−330316号
公報や特開平10−265294号公報に記載された方
法である。ドーパント量を変える点以外は、両水準で条
件を全く等しくして行なった。ドーパント量の異なる結
晶の欠陥領域分布を図8と図10に示す。また、併せて
ドナーキラーアニール後の結晶中心位置での比抵抗の結
晶軸方向の変化を合わせて示す。図8の結晶の比抵抗は
12〜8Ω・cmであり、図10の結晶の比抵抗は16
〜11Ω・cmである。引上げ条件は全く等しいにもか
かわらず、両者の欠陥領域分布は大きく異なり、図8の
結晶では結晶直胴300mm〜600mmで全面無欠陥
領域結晶が形成されているのに対して、図10の結晶で
は直胴全長にわたり転位クラスターが形成している。こ
の結果は、無欠陥領域の条件範囲はドーパント濃度に依
存していることを示している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors conducted two-level tests with different amounts of dopant to be added in producing a defect-free region crystal. At that time, the crystal was pulled under the conditions for manufacturing a conventionally known defect-free region crystal in which the V / G value at the solid-liquid interface was within a predetermined range in the radial direction of the crystal. Specifically, the method is described in JP-A-8-330316 or JP-A-10-265294. Except that the amount of the dopant was changed, the conditions were exactly the same at both levels. FIGS. 8 and 10 show defect region distributions of crystals having different dopant amounts. In addition, a change in the crystal axis direction of the specific resistance at the crystal center position after the donor killer annealing is also shown. The specific resistance of the crystal of FIG. 8 is 12 to 8 Ω · cm, and the specific resistance of the crystal of FIG.
1111 Ω · cm. Although the pulling conditions are completely the same, the defect region distributions of the two are greatly different. In the crystal of FIG. 8, a defect-free region crystal is formed entirely in a crystal straight body of 300 mm to 600 mm, whereas the crystal of FIG. Dislocation clusters are formed over the entire length of the body. This result indicates that the condition range of the defect-free region depends on the dopant concentration.
【0032】本発明者らは、さらに結晶の引上げ条件を
様々に変更して試験を行い、無欠陥領域とドーパント濃
度との関係を調査した。図5は、ドーパントとしてホウ
素を添加した場合の、無欠陥領域の条件範囲とドナーキ
ラーアニール後の比抵抗、引上げ速度との関係を示して
いる。ドナーキラーアニール後の比抵抗からは結晶中の
ドーパント濃度を知ることができ、比抵抗が低いほどド
ーパント濃度は高い。図5は、比抵抗が低いほど、即ち
ドーパント濃度が高いほど、無欠陥領域のための引上げ
速度のトレランスが広がることを示している。この結果
は、図2に示したV/G値と点欠陥種・濃度の関係が、
ドーパント濃度に依存して図6の様に変化することを示
している。即ち、図2に示したη1からη4の値は一定で
はなく、ドーパント濃度に依存して変化することを示し
ている。The present inventors further conducted tests by changing the crystal pulling conditions variously, and investigated the relationship between the defect-free region and the dopant concentration. FIG. 5 shows the relationship between the condition range of the defect-free region, the resistivity after donor killer annealing, and the pulling rate when boron is added as a dopant. The dopant concentration in the crystal can be known from the specific resistance after the donor killer annealing, and the lower the specific resistance, the higher the dopant concentration. FIG. 5 shows that the lower the resistivity, that is, the higher the dopant concentration, the wider the tolerance of the pulling speed for the defect-free region. This result indicates that the relationship between the V / G value and the point defect type / concentration shown in FIG.
FIG. 6 shows that it changes as shown in FIG. 6 depending on the dopant concentration. That is, the values of η 1 to η 4 shown in FIG. 2 are not constant, but change depending on the dopant concentration.
【0033】このような現象が発生する理由は次のよう
に考えられる。ドーパントは融液から結晶中に結晶の凝
固とともに取り込まれるが、点欠陥(格子間シリコン、
原子空孔)も結晶の凝固とともに結晶中に熱平衡濃度で
発生する。点欠陥の優勢種やその濃度の決定は、結晶の
冷却過程で生じる点欠陥の拡散や格子間シリコンと原子
空孔の対消滅などの過程を経て行われるが、結晶中のド
ーパントは点欠陥と相互作用し、点欠陥の平衡濃度自体
を変化させる、あるいは拡散や対消滅反応などを変化さ
せるものと推定される。The reason why such a phenomenon occurs is considered as follows. The dopant is incorporated into the crystal from the melt as the crystal solidifies, but the point defects (interstitial silicon,
Atomic vacancies are also generated in the crystal at a thermal equilibrium concentration as the crystal solidifies. The dominant species of point defects and their concentration are determined through processes such as diffusion of point defects generated during the cooling process of the crystal and annihilation of the pair of interstitial silicon and atomic vacancies. It is presumed that they interact with each other to change the equilibrium concentration of the point defect itself, or change the diffusion and the annihilation reaction.
【0034】これらの知見から、本発明者らは、ドーパ
ント濃度を変更して無欠陥領域結晶を製造する場合に
は、ドーパント濃度毎にVおよび/またはGを変更して
V/G値を適正化する必要があることを見出した。Based on these findings, the present inventors have found that, when manufacturing a defect-free region crystal by changing the dopant concentration, the V / G value is adjusted by changing V and / or G for each dopant concentration. It was found that it was necessary to make.
【0035】また、本発明者らは、無欠陥領域を結晶軸
方向に歩留良く製造するためには、結晶軸方向の結晶中
のドーパント濃度の変化に合わせてVおよび/またはG
を連続的に変更してV/G値を連続的に適正範囲に入れ
ることが有効であることを見出した。In order to manufacture a defect-free region with high yield in the crystal axis direction, the present inventors have proposed that V and / or G be adjusted in accordance with the change in the dopant concentration in the crystal in the crystal axis direction.
It has been found that it is effective to continuously change the V / G value so as to continuously fall within an appropriate range.
【0036】また、シリコン単結晶を育成中の固液界面
の形状は完全には平坦ではなく、上に凸や下に凸、ある
いはM型やW型をしているため、結晶軸に垂直にスライ
スされるウエーハの半径方向のドーパント濃度は界面形
状に依存して変動する。本発明者らは、無欠陥結晶育成
のためには、半径方向のドーパント濃度の変動に合わせ
てGの面内分布を変更した方が、ウェーハ面内でGを一
定に保ってV/G値の面内ばらつきを小さくするよりも
有効であることを見出した。Also, the shape of the solid-liquid interface during the growth of the silicon single crystal is not completely flat, but is convex upward or downward, or M-shaped or W-shaped, so that it is perpendicular to the crystal axis. The dopant concentration in the radial direction of the wafer to be sliced varies depending on the interface shape. In order to grow a defect-free crystal, it is preferable that the in-plane distribution of G be changed in accordance with the change in the dopant concentration in the radial direction. Has been found to be more effective than reducing the in-plane variation.
【0037】一方、半径方向のドーパント濃度の変動が
5%未満であれば、V/G値の面内分布を特に適正化す
る必要がなくなるため望ましい。半径方向のドーパント
濃度の変動を制御する方法としては、融液に磁場を印加
しつつ結晶引上げを行なうことが有効である。印加する
磁場としては、カスプ磁場や横磁場が有効である。On the other hand, if the fluctuation of the dopant concentration in the radial direction is less than 5%, it is not necessary to particularly optimize the in-plane distribution of the V / G value, which is desirable. As a method for controlling the fluctuation of the dopant concentration in the radial direction, it is effective to perform crystal pulling while applying a magnetic field to the melt. As a magnetic field to be applied, a cusp magnetic field or a transverse magnetic field is effective.
【0038】また、本発明者らは、無欠陥領域を結晶軸
方向に歩留良く製造するためには、結晶引き上げに伴な
う融液中のドーパント濃度の変動をできるだけ抑制する
ことが有効であることを見出した。融液中のドーパント
濃度の変動を抑制する方法としては、シリコン結晶を融
液に追加添加しながら結晶を引上げる方法や、融液中に
あらかじめ固体層を形成し、その固体層を溶解しながら
結晶を引上げる方法が有効である。In order to manufacture a defect-free region with high yield in the crystal axis direction, it is effective that the fluctuation of the dopant concentration in the melt accompanying the crystal pulling is suppressed as much as possible. I found something. As a method of suppressing the fluctuation of the dopant concentration in the melt, a method of pulling a crystal while additionally adding a silicon crystal to the melt or forming a solid layer in advance in the melt and dissolving the solid layer A method of pulling a crystal is effective.
【0039】これまでに述べた方法は、ホウ素、リン、
アルミニウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモ
ンの内のいずれか1種をドーパントとして添加している
場合には有効に作用する。また、これらの内、2種以上
のドーパントを添加した場合には、比抵抗の仕様範囲を
満たしつつ、無欠陥領域条件のトレランスを広くするこ
とができ、さらに有効である。The methods described so far include boron, phosphorus,
It works effectively when any one of aluminum, gallium, arsenic, indium and antimony is added as a dopant. When two or more of these dopants are added, the tolerance of the defect-free region condition can be widened while satisfying the specific resistance specification range, which is more effective.
【0040】さらに本発明者らは、ドーパント以外の元
素をシリコン融液に添加した場合の無欠陥領域の製造条
件の変化を調査した。その結果、水素、ヘリウム、炭
素、ネオン、ゲルマニウム、クリプトン、すず、あるい
はキセノンを添加した場合には、無欠陥領域の製造条件
は変化し、無欠陥領域条件のトレランスを広くできるこ
とを見出した。これらの元素は、あらかじめシリコン多
結晶原料と一緒にルツボ内に着工することで添加しても
良い。また、シリコン結晶の引上げに伴なってシリコン
結晶を融液中に追加添加すれば、融液中の元素の濃度の
変化を抑制することができるため、より望ましい。ま
た、添加する元素は1種類でも有効であるが、2種類以上
であっても効果が得られる。The present inventors further investigated changes in the manufacturing conditions of the defect-free region when an element other than the dopant was added to the silicon melt. As a result, it has been found that, when hydrogen, helium, carbon, neon, germanium, krypton, tin, or xenon is added, the manufacturing conditions of the defect-free region change, and the tolerance of the defect-free region condition can be widened. These elements may be added by starting the crucible together with the silicon polycrystalline raw material in advance. Further, it is more preferable to additionally add a silicon crystal to the melt along with the pulling of the silicon crystal because a change in the concentration of the element in the melt can be suppressed. Although one type of element to be added is effective, the effect can be obtained with two or more types.
【0041】また、本発明者らは、ドーパントの濃度分
布制御の場合と同様、添加した元素の結晶の半径方向の
分布を制御するには、融液に磁場を印加しながら結晶引
き上げを行なうことが有効であることを見出した。印加
する磁場としてはカスプ磁場や水平磁場が有効である。As in the case of controlling the concentration distribution of the dopant, the present inventors control the radial distribution of the crystal of the added element by pulling up the crystal while applying a magnetic field to the melt. Was found to be effective. As the applied magnetic field, a cusp magnetic field or a horizontal magnetic field is effective.
【0042】なお、前述のように、一定の引上げ速度範
囲においてはウェーハ面内にOSFリング領域が発生
し、該引上げ速度範囲においては引上げ速度が速いほど
OSFリング領域の直径が大きくなり、逆に引上げ速度
が遅いほどOSFリング領域の直径が小さくなる。引上
げ速度を更に遅くするとOSFリング領域があたかもウ
ェーハ中心に消滅したように挙動する。従って、引上げ
速度とOSFリング領域の大きさ変化の挙動を明らかに
することにより、本発明の熱酸化処理した際に酸化誘起
積層欠陥がリング状に発生する領域がウエーハ中心に消
滅したウェーハを製造することが可能である。また、O
SFリング領域がウェーハ外周に消滅したウェーハにお
いては、ウェーハ全面がボイド領域となっている。従っ
て、ウェーハ面内に無欠陥領域や転位クラスター領域が
生成していれば、そのウェーハはOSFリング領域がウ
ェーハ中心に消滅したものであることが明らかである。As described above, the OSF ring region is generated in the wafer surface in a certain pulling speed range, and in the pulling speed range, the diameter of the OSF ring region increases as the pulling speed increases. The lower the pulling speed, the smaller the diameter of the OSF ring region. If the pulling speed is further reduced, the OSF ring region behaves as if it disappeared at the center of the wafer. Therefore, by elucidating the behavior of the pulling speed and the change in the size of the OSF ring region, it is possible to manufacture a wafer in which the ring-shaped region in which oxidation-induced stacking faults occur at the center of the wafer during the thermal oxidation treatment of the present invention. It is possible to Also, O
In a wafer where the SF ring region has disappeared on the outer periphery of the wafer, the entire surface of the wafer is a void region. Therefore, if a defect-free region or a dislocation cluster region is generated in the wafer surface, it is clear that the OSF ring region has disappeared at the center of the wafer.
【0043】[0043]
【実施例】以下の比較例や実施例では図4に示すCZ法
によるシリコン単結晶の製造装置20を用いた。EXAMPLES In the following comparative examples and examples, a silicon single crystal manufacturing apparatus 20 by the CZ method shown in FIG. 4 was used.
【0044】シリコン単結晶の製造装置20は、シリコ
ンを溶解するための部材やシリコン結晶を引上げる機構
などを有しており、シリコン溶解のための部材は加熱チ
ャンバ2a内に収容され、シリコン結晶を引上げる機構
は、引上げチャンバ2bの内部および外部に設けられて
いる。また、加熱チャンバ2aと引上げチャンバ2bの
間には中間チャンバ2cが設けられている。The silicon single crystal manufacturing apparatus 20 has a member for dissolving silicon, a mechanism for pulling up silicon crystal, and the like. The member for dissolving silicon is accommodated in the heating chamber 2a, Are provided inside and outside the pulling chamber 2b. Further, an intermediate chamber 2c is provided between the heating chamber 2a and the pulling chamber 2b.
【0045】加熱チャンバ2a内には、溶解しているシ
リコンLを収容するルツボ3が設けられ、このルツボ3
は図示しない駆動装置に回転軸5によって回転・昇降自
在に支持されている。駆動装置は、シリコン単結晶Sの
引上げに伴なう液面低下を補償すべくルツボ3を液面低
下分だけ上昇させ、また、シリコン融液Lの攪拌を行な
うためにルツボ3を所定の回転数で回転させる。回転軸
は加熱チャンバ2aを貫通しているが、チャンバ2内外
の気密を保持し、また極めて悪い温度条件の下での使用
となるために、図示しない特殊なベアリングで保持され
ている。A crucible 3 for accommodating dissolved silicon L is provided in the heating chamber 2a.
Is supported by a drive device (not shown) by a rotating shaft 5 so as to be rotatable and vertically movable. The driving device raises the crucible 3 by an amount corresponding to the lowering of the liquid level in order to compensate for the lowering of the liquid level accompanying the pulling of the silicon single crystal S, and rotates the crucible 3 by a predetermined rotation to stir the silicon melt L. Rotate by number. The rotating shaft passes through the heating chamber 2a, but is held by a special bearing (not shown) in order to maintain airtightness inside and outside the chamber 2 and to be used under extremely poor temperature conditions.
【0046】ルツボ3は従来と同じ石英ルツボ3aとこ
れを保護する黒鉛ルツボ3bとから構成されている。The crucible 3 comprises a quartz crucible 3a as in the prior art and a graphite crucible 3b for protecting the same.
【0047】ルツボ3の側壁部分には、シリコンを溶解
させる加熱ヒータ4がその周囲を取り囲むように配置さ
れている。この加熱ヒーター4の外側には、この加熱ヒ
ーターからの熱が加熱チャンバ2aに直接輻射されるの
を防止する断熱材12が加熱ヒータの周囲を取り囲むよ
うに設けられている。なお、加熱ヒータ4と断熱材12
は支持台16に取り付けられている。この支持台16は
熱抵抗率の非常に大きな材料を用いて作られている。On the side wall portion of the crucible 3, a heater 4 for dissolving silicon is arranged so as to surround the periphery thereof. Outside the heater 4, a heat insulating material 12 for preventing heat from the heater from being directly radiated to the heating chamber 2a is provided so as to surround the heater. The heater 4 and the heat insulating material 12
Is attached to the support 16. The support 16 is made of a material having a very high thermal resistivity.
【0048】引上げチャンバ2bには、一端がワイヤ巻
き上げ機11に取り付けられ、中間チャンバ2cの天井
部6aの頂壁を挿通して垂れ下げられた引上げワイヤ8
が設けられ、この引上げワイヤ8の下端には、種結晶9
を保持するチャック10が取り付けられている。ワイヤ
巻き上げ機11は種結晶9の下端側に徐々に成長するシ
リコン単結晶Sをその成長速度等に従って引上げ、同時
に、ルツボ3の回転方向とは反対に常時回転させる。One end of the pulling chamber 2b is attached to the wire winder 11, and the pulling wire 8 is suspended from the top wall of the ceiling 6a of the intermediate chamber 2c.
A seed crystal 9 is provided at the lower end of the pulling wire 8.
Is attached. The wire winder 11 pulls up the silicon single crystal S that gradually grows on the lower end side of the seed crystal 9 according to its growth speed and the like, and at the same time, constantly rotates the crucible 3 in the direction opposite to the rotation direction.
【0049】この引上げチャンバ2bの収容部に形成さ
れたガス導入口13からはアルゴンガスが導入され、こ
のアルゴンガスは加熱チャンバ2a内に流通した後にガ
ス排出口14から排出されるようになっている。このよ
うにチャンバ2内にアルゴンガスを流通させるのは、前
述のように、加熱ヒータ4の加熱によるシリコンの溶解
に伴なってチャンバ2内に発生するSiOガスやCOガ
スをシリコン融液内に混入させないようにするためであ
る。Argon gas is introduced from a gas inlet 13 formed in the housing portion of the pulling chamber 2b. The argon gas is discharged from a gas outlet 14 after flowing into the heating chamber 2a. I have. As described above, the argon gas is circulated in the chamber 2 because the SiO gas and the CO gas generated in the chamber 2 as the silicon is melted by the heating of the heater 4 are introduced into the silicon melt. This is to prevent mixing.
【0050】融液表面より上方には、カーボンや、ある
いはMoで構成された1重あるいは複重構造のロートが
設置されている。複重構造の場合には、その重なりの間
に断熱材が装填されている場合もある。以下の比較例お
よび実施例においては、2重構造で間に断熱材を装填し
たカーボン製のロートを用いた。A single or double funnel made of carbon or Mo is provided above the surface of the melt. In the case of a double-layer structure, a heat insulating material may be loaded between the overlapping portions. In the following comparative examples and examples, a carbon-made funnel having a double structure and a heat insulating material interposed therebetween was used.
【0051】このような引き上げ装置を用いて、シリコ
ン単結晶の引上げを行なった。Using such a pulling apparatus, a silicon single crystal was pulled.
【0052】OSFリング領域の判定は、結晶から切り
出し鏡面加工したウエーハを水蒸気雰囲気中で1100
℃1時間の酸化熱処理を施し、表面の酸化膜をフッ酸で
除去した後、ライトエッチング液に2分間浸積して結晶
欠陥をエッチピットとして顕在化させ、集光燈および顕
微鏡にてOSFの分布と密度を評価することにより行な
った。転位クラスター領域の判定は、結晶から切り出し
鏡面加工したウエーハを熱処理を施さずにセコエッチン
グ液に20分間浸積して結晶欠陥(転位ループ)をエッ
チピットとして顕在化させ、集光燈および顕微鏡にてそ
の分布と密度を評価することにより行なった。また、ボ
イド領域の判定は、異物検査装置LS6000でCOP
を測定することにより行なった。The determination of the OSF ring area was performed by cutting a wafer cut out of a crystal and mirror-finished in a steam atmosphere for 1100 hours.
After performing an oxidizing heat treatment at 1 ° C. for 1 hour, removing the oxide film on the surface with hydrofluoric acid, immersing in a light etching solution for 2 minutes to make crystal defects appear as etch pits, This was done by evaluating the distribution and density. To determine the dislocation cluster region, a wafer cut out of the crystal and mirror-finished is immersed in a Seco etching solution for 20 minutes without heat treatment, and crystal defects (dislocation loops) are revealed as etch pits. The evaluation was performed by evaluating the distribution and density. Further, the determination of the void area is performed by the foreign matter inspection device LS6000 using the COP.
Was measured.
【0053】なお、比較例および実施例に共通する結晶
の製造条件を以下に示す。 ・結晶直径: 208mm ・結晶直胴部長さ: 800mm ・ルツボ直径: 22インチ ・多結晶シリコン原料チャージ重量: 95kg ・ロート下端の内径: 260mm ・ロート下端から融液表面までの距離: 50mm ・ルツボ回転: 4rpm ・水平磁場印加: あり ・ルツボ壁における磁場強度: 3000ガウス Gの面内ばらつき(ΔG)は、ロートと融液表面との位
置関係、具体的にはロート下端から融液表面までの距離
の条件に強く依存している。上記のようにロート下端か
ら融液表面までの距離が50mmであれば、ΔGは10
%以内の範囲に制御され、インゴット長手方向でのGの
値も一定に保たれる。その結果、以下の比較例、実施例
とも、固液界面におけるV/G値を結晶の半径方向で1
0%以下の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成するこ
とができる。The manufacturing conditions of the crystals common to the comparative example and the example are shown below.・ Crystal diameter: 208mm ・ Crystal straight body length: 800mm ・ Crucible diameter: 22 inches ・ Polycrystalline silicon raw material charge weight: 95kg ・ Inner diameter of lower funnel: 260mm ・ Distance from lower funnel to melt surface: 50mm ・ Crucible rotation : 4 rpm ・ Horizontal magnetic field applied: Yes ・ Magnetic field strength at crucible wall: 3000 Gauss The in-plane variation (ΔG) of G is the positional relationship between the funnel and the melt surface, specifically, the distance from the lower end of the funnel to the melt surface. Strongly depends on the conditions. As described above, if the distance from the lower end of the funnel to the melt surface is 50 mm, ΔG is 10
%, And the value of G in the longitudinal direction of the ingot is kept constant. As a result, in each of the following comparative examples and examples, the V / G value at the solid-liquid interface was 1 in the radial direction of the crystal.
A silicon single crystal can be grown while keeping the content within the range of 0% or less.
【0054】<比較例1>以下の条件でシリコン単結晶
を育成した。 ・ドーパント種: ホウ素 ・ドーパントの添加方法: 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内 に添加 ・引上げ速度: 0.52mm/分Comparative Example 1 A silicon single crystal was grown under the following conditions. -Dopant type: boron-Addition method of dopant: added into crucible together with polycrystalline silicon material before dissolution starts-Pulling rate: 0.52 mm / min
【0055】この結晶から50mm間隔でウエーハを切
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図7に、欠陥分
布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。比
抵抗は、12〜8Ω・cmであった。結晶直胴0〜20
0mmでは転位クラスターが存在し、200〜700m
mではOSFリング領域が形成されており、結晶の下部
ほどOSFリング領域の直径が広がり、700〜800
mmではOSFリング領域は結晶の外周部に消滅して結
晶全面でCOP(ボイド)が存在していた。A wafer was cut out from the crystal at intervals of 50 mm, and the specific resistance and defect distribution were examined. FIG. 7 shows the defect distribution and the change in the specific resistance of the crystal center in the crystal axis direction. The specific resistance was 12 to 8 Ω · cm. Crystal straight body 0-20
At 0 mm, there is a dislocation cluster, 200-700 m
m, an OSF ring region is formed, and the diameter of the OSF ring region increases toward the lower part of the crystal, and
In mm, the OSF ring region disappeared on the outer peripheral portion of the crystal, and a COP (void) was present on the entire surface of the crystal.
【0056】なお、結晶直胴0〜200mmは、上方に
結晶が存在しないため他の部位よりも冷却されやすく、
温度勾配Gが他の部位よりも大きくなる傾向にある。Incidentally, since the crystal straight body of 0 to 200 mm has no crystals above, it is easier to cool than other parts.
The temperature gradient G tends to be larger than other parts.
【0057】<比較例2>以下の条件でシリコン単結晶
を育成した。 ・ドーパント種: ホウ素 ・ドーパントの添加方法: 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内に添加 ・引上げ速度: 0.50mm/分<Comparative Example 2> A silicon single crystal was grown under the following conditions. -Dopant type: boron-Doping method of dopant: added into crucible together with polycrystalline silicon material before dissolution starts-Pulling rate: 0.50 mm / min
【0058】この結晶から50mm間隔でウエーハを切
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図8に、欠陥分
布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。比
抵抗は、12〜8Ω・cmであった。結晶直胴0〜30
0mmでは転位クラスターが存在し、300〜600m
mでは無欠陥領域が形成されており、600〜800m
mではOSFリング領域が形成され、結晶の下部ほどO
SFリング領域の直径が広がっていた。A wafer was cut out from the crystal at intervals of 50 mm, and the specific resistance and defect distribution were examined. FIG. 8 shows the defect distribution and the change in the specific resistance of the crystal center in the crystal axis direction. The specific resistance was 12 to 8 Ω · cm. Crystal straight body 0-30
At 0 mm, there is a dislocation cluster, 300-600 m
m, a defect-free region is formed, and 600 to 800 m
m, an OSF ring region is formed, and O
The diameter of the SF ring region was widened.
【0059】<比較例3>以下の条件でシリコン単結晶
を育成した。 ・ドーパント種: ホウ素 ・ドーパントの添加方法: 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内に添加 ・引上げ速度: 0.48mm/分Comparative Example 3 A silicon single crystal was grown under the following conditions. -Dopant type: boron-Doping method of dopant: added into crucible together with polycrystalline silicon material before dissolution starts-Pulling rate: 0.48 mm / min
【0060】この結晶から50mm間隔でウエーハを切
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図9に、欠陥分
布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。比
抵抗は、12〜8Ω・cmであった。結晶直胴全長にわ
たって転位クラスターが存在していた。Wafers were cut out from the crystal at intervals of 50 mm, and the specific resistance and defect distribution were examined. FIG. 9 shows the defect distribution and the change in the specific resistance of the crystal center in the crystal axis direction. The specific resistance was 12 to 8 Ω · cm. Dislocation clusters existed over the entire length of the crystal shell.
【0061】<比較例4>以下の条件でシリコン単結晶
を育成した。 ・ドーパント種: ホウ素 ・ドーパントの添加方法: 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内に添加 ・引上げ速度: 0.50mm/分Comparative Example 4 A silicon single crystal was grown under the following conditions. -Dopant type: boron-Doping method of dopant: added into crucible together with polycrystalline silicon material before dissolution starts-Pulling rate: 0.50 mm / min
【0062】この結晶から50mm間隔でウエーハを切
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図10に、欠陥
分布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。
比抵抗は、16〜11Ω・cmであった。結晶直胴全長
にわたって転位クラスターが存在していた。Wafers were cut out from the crystal at intervals of 50 mm, and the specific resistance and defect distribution were examined. FIG. 10 shows the defect distribution and the change in the specific resistance of the crystal center in the crystal axis direction.
The specific resistance was 16 to 11 Ω · cm. Dislocation clusters existed over the entire length of the crystal shell.
【0063】比較例2と引上げ条件が全く同じであるに
もかかわらず、結晶中のドーパント濃度の違いにより欠
陥分布が大きく異なっていることが判る。It can be seen that the defect distribution is significantly different due to the difference in the dopant concentration in the crystal, even though the pulling conditions are exactly the same as in Comparative Example 2.
【0064】<実施例1>以下の条件でシリコン単結晶
を育成した。 ・ドーパント種: ホウ素 ・ドーパントの添加方法: 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内に添加 ・引上げ速度: 0.52mm/分Example 1 A silicon single crystal was grown under the following conditions. -Dopant type: boron-Doping method of dopant: added into crucible together with polycrystalline silicon material before dissolution starts-Pulling rate: 0.52 mm / min
【0065】この結晶から50mm間隔でウエーハを切
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図11に、欠陥
分布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。
比抵抗は、16〜11Ω・cmであった。結晶直胴0〜
300mmでは転位クラスターが存在し、300〜60
0mmでは無欠陥領域が形成されており、600〜80
0mmではOSFリング領域が形成され、結晶の下部ほ
どOSFリング領域の直径が広がっていた。比抵抗が高
く、無欠陥結晶製造条件のトレランスが狭い品種である
にもかかわらず、インゴット軸方向300mmにわたっ
て無欠陥結晶領域を生成することができた。A wafer was cut out from the crystal at intervals of 50 mm, and the specific resistance and defect distribution were examined. FIG. 11 shows the defect distribution and the change in the specific resistance of the crystal center in the crystal axis direction.
The specific resistance was 16 to 11 Ω · cm. Crystal straight body 0
At 300 mm, dislocation clusters exist, and 300 to 60
At 0 mm, a defect-free area is formed, and 600 to 80
At 0 mm, an OSF ring region was formed, and the diameter of the OSF ring region increased toward the bottom of the crystal. Despite being a product having a high specific resistance and a narrow tolerance for defect-free crystal production conditions, a defect-free crystal region could be generated over 300 mm in the ingot axis direction.
【0066】比抵抗12〜8Ω・cmの結晶では、比較
例2にあるように引上げ速度を0.50mm/分とする
ことで無欠陥領域結晶を結晶軸方向300mmにわたっ
て製造することができたのに対し、比抵抗16〜11Ω
・cmの結晶においては同じ引上げ条件では比較例4に
あるように無欠陥領域結晶を製造することができなかっ
た。本発明に基づき、結晶のドーパント濃度の変更に応
じて引上げ条件を変更する、即ち引上げ速度を比較例4
の0.50mm/分から実施例1の0.52mm/分に
変更することにより、無欠陥領域を形成することができ
ることが判る。In the case of a crystal having a specific resistance of 12 to 8 Ω · cm, a defect-free region crystal could be produced over a crystal axis direction of 300 mm by setting the pulling rate to 0.50 mm / min as in Comparative Example 2. With a specific resistance of 16-11Ω
As for Comparative Example 4, no defect-free region crystal could be produced under the same pulling conditions for a crystal of cm. According to the present invention, the pulling conditions are changed in accordance with the change in the dopant concentration of the crystal, that is, the pulling speed is changed in Comparative Example 4.
It can be seen that the defect-free region can be formed by changing from 0.50 mm / min in Example 1 to 0.52 mm / min in Example 1.
【0067】<実施例2>以下の条件でシリコン単結晶
を育成した。 ・ドーパント種: ホウ素 ・ドーパントの添加方法: 溶解開始前に多結晶シリコ
ン原料とともにルツボ内に添加 ・引上げ速度: 結晶中のドーパント濃度の変化に応じ
て、結晶の位置によって以下のように連続的に変更し
た。 結晶直胴 0〜100mm → 0.58mm/分 100〜200mm → 0.54mm/分 200〜400mm → 0.51mm/分 400〜600mm → 0.50mm/分 600〜800mm → 0.49mm/分Example 2 A silicon single crystal was grown under the following conditions. -Dopant type: boron-Doping method of dopant: added into crucible together with polycrystalline silicon material before melting starts-Pulling rate: continuous according to change in concentration of dopant in crystal, depending on position of crystal as follows changed. Crystal straight body 0-100 mm → 0.58 mm / min 100-200 mm → 0.54 mm / min 200-400 mm → 0.51 mm / min 400-600 mm → 0.50 mm / min 600-800 mm → 0.49 mm / min
【0068】この結晶から50mm間隔でウエーハを切
り出して比抵抗や欠陥分布を調査した。図12に、欠陥
分布と、結晶中心の比抵抗の結晶軸方向の変化を示す。
比抵抗は、12〜8Ω・cmであった。結晶直胴全長に
わたって無欠陥領域が形成されていた。A wafer was cut out from the crystal at intervals of 50 mm, and the specific resistance and defect distribution were examined. FIG. 12 shows the defect distribution and the change in the specific resistance of the crystal center in the crystal axis direction.
The specific resistance was 12 to 8 Ω · cm. A defect-free region was formed over the entire length of the crystal body.
【0069】結晶中のドーパント濃度の変化に応じて引
上げ条件を変更することにより、歩留良く無欠陥領域を
形成することができることが判る。It can be seen that by changing the pulling conditions according to the change in the dopant concentration in the crystal, a defect-free region can be formed with good yield.
【0070】[0070]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、結晶中
のドーパント濃度が変化しても、無欠陥領域を歩留良く
製造することができる。また、シリコン以外の元素をド
ープすることにより、無欠陥領域の製造条件のトレラン
スを広くすることができ、歩留良く製造することができ
る。As described above, according to the present invention, a defect-free region can be manufactured with good yield even if the dopant concentration in the crystal changes. Further, by doping an element other than silicon, the tolerance of the manufacturing conditions of the defect-free region can be widened, and the manufacturing can be performed with a high yield.
【図1】一般的なシリコン単結晶の製造装置を示す図FIG. 1 is a diagram showing a general silicon single crystal manufacturing apparatus.
【図2】シリコン単結晶中の欠陥種とV/G値との関係FIG. 2 shows a relationship between a defect type in a silicon single crystal and a V / G value.
【図3】OSFリング領域がウエーハ半径中央付近に存
在する場合のウエーハ面の欠陥分布模式図FIG. 3 is a schematic diagram of a defect distribution on a wafer surface when an OSF ring region exists near the center of a wafer radius;
【図4】水平磁場を印加し、熱遮蔽材を備えた結晶育成
装置FIG. 4 is a crystal growing apparatus provided with a heat shielding material by applying a horizontal magnetic field.
【図5】無欠陥領域とドナーキラーアニール後の比抵
抗、引上げ速度との関係FIG. 5 shows a relationship between a defect-free region, specific resistance after donor killer annealing, and pulling rate.
【図6】結晶中のドーパント濃度が異なる場合の、欠陥
種とV/G値との関係FIG. 6 shows a relationship between a defect type and a V / G value when a dopant concentration in a crystal is different.
【図7】比較例1の結晶の欠陥分布と、結晶中心の比抵
抗の結晶軸方向の変化FIG. 7 shows the defect distribution of the crystal of Comparative Example 1 and the change in the specific resistance of the crystal center in the crystal axis direction.
【図8】比較例2の結晶の欠陥分布と、結晶中心の比抵
抗の結晶軸方向の変化FIG. 8 shows the defect distribution of the crystal of Comparative Example 2 and the change in the specific resistance of the crystal center in the crystal axis direction.
【図9】比較例3の結晶の欠陥分布と、結晶中心の比抵
抗の結晶軸方向の変化FIG. 9 shows the defect distribution of the crystal of Comparative Example 3 and the change in the specific resistance of the crystal center in the crystal axis direction.
【図10】比較例4の結晶の欠陥分布と、結晶中心の比
抵抗の結晶軸方向の変化FIG. 10 shows the defect distribution of the crystal of Comparative Example 4 and the change in the specific resistance of the crystal center in the crystal axis direction.
【図11】実施例1の結晶の欠陥分布と、結晶中心の比
抵抗の結晶軸方向の変化FIG. 11 shows the defect distribution of the crystal of Example 1 and the change in the specific resistance of the crystal center in the crystal axis direction.
【図12】実施例2の結晶の欠陥分布と、結晶中心の比
抵抗の結晶軸方向の変化FIG. 12 shows the defect distribution of the crystal of Example 2 and the change in the specific resistance of the crystal center in the crystal axis direction.
2a・・・・加熱チャンバ、 2b・・・・引上げチャンバ 2c・・・・中間チャンバ 3 ・・・・ルツボ 4 ・・・・加熱ヒータ 12・・・・断熱材 22・・・・ロート 40・・・・水平磁場印加用同軸対向電磁石 S ・・・・シリコン単結晶 L ・・・・溶融シリコン 2a ··· Heating chamber 2b ··· Pulling chamber 2c ··· Intermediate chamber 3 ··· Crucible 4 ··· Heater 12 ··· Heat insulator 22 ··· Funnel 40 · ... Coaxial opposed electromagnet for applying a horizontal magnetic field S ... Single crystal silicon L ... Molten silicon
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 博文 光市島田大字3434 ニッテツ電子株式会社 内 (72)発明者 田中 正博 光市島田大字3434 ニッテツ電子株式会社 内 (72)発明者 磯村 宙 光市島田大字3434 ニッテツ電子株式会社 内 Fターム(参考) 4G077 AA02 BA04 CF06 CF10 EH05 EH07 EH09 EJ02 HA12 PF35 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Hirofumi Harada 3434, Shimada, Hikari City Nittetsu Electronics Co., Ltd. (72) Inventor, Masahiro Tanaka 3434, Shimada, Hikari City Nittetsu Electronics Co., Ltd. (72) Inventor, Shiromitsu Isomura Shimada Oaza 3434 Nittetsu Electronics Co., Ltd. F term (reference) 4G077 AA02 BA04 CF06 CF10 EH05 EH07 EH09 EJ02 HA12 PF35
Claims (21)
晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面
における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたとき
に、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に
発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスタ
ーが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって
形成するために、固液界面におけるV/G値を結晶の半
径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成す
る方法において、ドーパント濃度の変更に合わせて、引
上速度V、および/または温度勾配Gを変更することを
特徴とするシリコン単結晶ウエーハの製造方法。1. In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, a thermal oxidation treatment is performed when the pulling speed of the crystal is V and the temperature gradient on the crystal side in the crystal axis direction at the solid-liquid interface is G. In this case, since the region where the oxidation-induced stacking fault occurs in a ring shape disappears at the center of the wafer and a defect-free region having no dislocation cluster is formed over the entire radial direction of the crystal, the V / G value at the solid-liquid interface is determined by the crystal. A method of growing a silicon single crystal while keeping the silicon single crystal within a predetermined range in the radial direction, wherein the pulling speed V and / or the temperature gradient G are changed in accordance with the change in the dopant concentration. Manufacturing method.
晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面
における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたとき
に、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に
発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスタ
ーが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって
形成するために、固液界面におけるV/G値を結晶の半
径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成す
る方法において、結晶軸方向のドーパント濃度の変化に
合わせて、引上速度V、および/または温度勾配Gを制
御することを特徴とするシリコン単結晶ウエーハの製造
方法。2. In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when a crystal pulling speed is V and a temperature gradient on a crystal side in a crystal axis direction at a solid-liquid interface is G, a thermal oxidation treatment is performed. In this case, since the region where the oxidation-induced stacking fault occurs in a ring shape disappears at the center of the wafer and a defect-free region having no dislocation cluster is formed over the entire radial direction of the crystal, the V / G value at the solid-liquid interface is determined by the crystal. A method of growing a silicon single crystal within a predetermined range in the radial direction, wherein the pulling speed V and / or the temperature gradient G are controlled in accordance with a change in the dopant concentration in the crystal axis direction. A method for manufacturing a silicon single crystal wafer.
きくする、および/または、Gを小さくすることを特徴
とする請求項1又は2に記載のシリコン単結晶ウエーハ
の製造方法。3. The method for producing a silicon single crystal wafer according to claim 1, wherein V is increased and / or G is decreased as the dopant concentration is lower.
晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面
における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたとき
に、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に
発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスタ
ーが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって
形成するために、固液界面におけるV/G値を結晶の半
径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成す
る方法において、ドーパント濃度の変更に合わせて、V
/G値を変更することを特徴とするシリコン単結晶ウエ
ーハの製造方法。4. In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when a crystal pulling speed is V and a temperature gradient on a crystal side in a crystal axis direction at a solid-liquid interface is G, a thermal oxidation treatment is performed. In this case, since the region where the oxidation-induced stacking fault occurs in a ring shape disappears at the center of the wafer and a defect-free region having no dislocation cluster is formed over the entire radial direction of the crystal, the V / G value at the solid-liquid interface is determined by the crystal. In the method of growing a silicon single crystal while keeping it within a predetermined range in the radial direction of
A method for manufacturing a silicon single crystal wafer, characterized by changing / G value.
晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面
における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたとき
に、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に
発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスタ
ーが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって
形成するために、固液界面におけるV/G値を結晶の半
径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成す
る方法において、結晶軸方向のドーパント濃度の変化に
合わせて、V/G値を制御することを特徴とするシリコ
ン単結晶ウエーハの製造方法。5. In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when a crystal pulling speed is V and a temperature gradient on a crystal side in a crystal axis direction at a solid-liquid interface is G, a thermal oxidation treatment is performed. In this case, since the region where the oxidation-induced stacking fault occurs in a ring shape disappears at the center of the wafer and a defect-free region having no dislocation cluster is formed over the entire radial direction of the crystal, the V / G value at the solid-liquid interface is determined by the crystal. A method for growing a silicon single crystal while keeping the silicon single crystal within a predetermined range in the radial direction, wherein the V / G value is controlled in accordance with a change in the dopant concentration in the crystal axis direction. .
値を大きくすることを特徴とする請求項4又は5に記載
のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。6. The lower the dopant concentration, the higher the V / G
The method for producing a silicon single crystal wafer according to claim 4, wherein the value is increased.
晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面
における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたとき
に、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に
発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスタ
ーが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって
形成するために、固液界面におけるV/G値を結晶の半
径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成す
る方法において、結晶半径方向のドーパント濃度の変動
に合わせて、温度勾配Gの面内分布を制御することを特
徴とするシリコン単結晶ウエーハの製造方法。7. In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when a crystal pulling speed is V and a temperature gradient on a crystal side in a crystal axis direction at a solid-liquid interface is G, a thermal oxidation treatment is performed. In this case, since the region where the oxidation-induced stacking fault occurs in a ring shape disappears at the center of the wafer and a defect-free region having no dislocation cluster is formed over the entire radial direction of the crystal, the V / G value at the solid-liquid interface is determined by the crystal. A method for growing a silicon single crystal while keeping the silicon single crystal within a predetermined range in the radial direction, wherein the in-plane distribution of the temperature gradient G is controlled in accordance with the fluctuation of the dopant concentration in the crystal radial direction. Manufacturing method.
晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面
における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたとき
に、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に
発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスタ
ーが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって
形成するために、固液界面におけるV/G値を結晶の半
径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成す
る方法において、結晶半径方向のドーパント濃度の変動
に合わせて、V/G値の面内分布を制御することを特徴
とするシリコン単結晶ウエーハの製造方法。8. In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when a crystal pulling speed is V and a temperature gradient on a crystal side in a crystal axis direction at a solid-liquid interface is G, a thermal oxidation treatment is performed. In this case, since the region where the oxidation-induced stacking fault occurs in a ring shape disappears at the center of the wafer and a defect-free region having no dislocation cluster is formed over the entire radial direction of the crystal, the V / G value at the solid-liquid interface is determined by the crystal. A method for growing a silicon single crystal while keeping the silicon single crystal within a predetermined range in the radial direction, wherein the in-plane distribution of the V / G value is controlled according to the fluctuation of the dopant concentration in the crystal radial direction. Wafer manufacturing method.
晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界面
における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたとき
に、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状に
発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラスタ
ーが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたって
形成するために、固液界面におけるV/G値を結晶の半
径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成す
る方法において、シリコン融液中のドーパント濃度を制
御しつつシリコン単結晶を引上げることを特徴とするシ
リコン単結晶ウエーハの製造方法。9. In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when a crystal pulling speed is V and a temperature gradient on a crystal side in a crystal axis direction at a solid-liquid interface is G, a thermal oxidation treatment is performed. In this case, since the region where the oxidation-induced stacking fault occurs in a ring shape disappears at the center of the wafer and a defect-free region having no dislocation cluster is formed over the entire radial direction of the crystal, the V / G value at the solid-liquid interface is determined by the crystal. A method of growing a silicon single crystal while keeping the silicon single crystal within a predetermined range in the radial direction, wherein the silicon single crystal is pulled while controlling the dopant concentration in the silicon melt.
加しながらシリコン単結晶を引上げることを特徴とする
請求項9記載のシリコン単結晶ウエーハの製造方法。10. The method for producing a silicon single crystal wafer according to claim 9, wherein the silicon single crystal is pulled while adding the silicon crystal to the silicon melt.
形成し、その固体層を溶解しながらシリコン単結晶を引
上げることを特徴とする請求項9記載のシリコン単結晶
ウエーハの製造方法。11. The method for producing a silicon single crystal wafer according to claim 9, wherein a solid layer is previously formed in the silicon melt, and the silicon single crystal is pulled while dissolving the solid layer.
ルミニウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモン
の内のいずれか1種、あるいは2種以上であることを特
徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のシリコン
単結晶ウエーハの製造方法。12. The method according to claim 1, wherein the dopant is one or more of boron, phosphorus, aluminum, gallium, arsenic, indium, and antimony. The method for producing a silicon single crystal wafer according to the above.
シリコン単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際
に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する領域がウエー
ハ中心に消滅したウエーハであり、かつウエーハ全面に
わたって転位クラスターが無く、かつ、ホウ素、リン、
アルミニウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモ
ンの内の2種以上がドープされていることを特徴とする
シリコン単結晶ウエーハ。13. A silicon single crystal wafer manufactured by the Czochralski method, wherein a region in which oxidation-induced stacking faults occur in a ring shape upon thermal oxidation treatment has disappeared at the center of the wafer, and There are no dislocation clusters over the entire surface of the wafer, and boron, phosphorus,
A silicon single crystal wafer, wherein two or more of aluminum, gallium, arsenic, indium, and antimony are doped.
シリコン単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際
に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する領域がウエー
ハ中心に消滅したウエーハであり、かつウエーハ全面に
わたって転位クラスターが無く、かつドーパント濃度の
ウエーハ面内におけるバラツキが5%未満であることを
特徴とするシリコン単結晶ウエーハ。14. A silicon single crystal wafer manufactured by the Czochralski method, wherein a region in which oxidation-induced stacking faults occur in a ring shape upon thermal oxidation treatment has disappeared at the center of the wafer, and A silicon single crystal wafer characterized by having no dislocation clusters over the entire surface of the wafer and having a dopant concentration variation within the wafer plane of less than 5%.
ルミニウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモン
の内のいずれか1種、あるいは2種以上であることを特
徴とする請求項14記載のシリコン単結晶ウエーハ。15. The silicon single crystal wafer according to claim 14, wherein the dopant is one or more of boron, phosphorus, aluminum, gallium, arsenic, indium, and antimony. .
結晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界
面における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたと
きに、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状
に発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラス
ターが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたっ
て形成するために、固液界面におけるV/G値を結晶の
半径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成
する方法において、シリコン、酸素、ホウ素、リン、ア
ルミニウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモ
ン、および窒素以外の元素を添加したシリコン融液から
シリコン単結晶を引上げることを特徴とするシリコン単
結晶ウエーハの製造方法。16. In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when a crystal pulling speed is V and a temperature gradient on a crystal side in a crystal axis direction at a solid-liquid interface is G, a thermal oxidation treatment is performed. In this case, since the region where the oxidation-induced stacking fault occurs in a ring shape disappears at the center of the wafer and a defect-free region having no dislocation cluster is formed over the entire radial direction of the crystal, the V / G value at the solid-liquid interface is determined by the crystal. In a method of growing a silicon single crystal while being within a predetermined range in the radial direction of the silicon, silicon, oxygen, boron, phosphorus, aluminum, gallium, arsenic, indium, antimony, and silicon melt added with elements other than nitrogen A method for producing a silicon single crystal wafer, comprising pulling a single crystal.
結晶を製造するにあたり、結晶の引上速度をV、固液界
面における結晶軸方向の結晶側の温度勾配をGとしたと
きに、熱酸化処理した際に酸化誘起積層欠陥がリング状
に発生する領域がウエーハ中心に消滅しかつ転位クラス
ターが無い無欠陥領域を結晶の半径方向の全てにわたっ
て形成するために、固液界面におけるV/G値を結晶の
半径方向で所定の範囲に入れつつシリコン単結晶を育成
する方法において、シリコン、酸素、ホウ素、リン、ア
ルミニウム、ガリウム、ヒ素、インジウム、アンチモ
ン、および窒素以外の元素をシリコン融液に添加しなが
らシリコン単結晶を引上げることを特徴とするシリコン
単結晶ウエーハの製造方法。17. In producing a silicon single crystal by the Czochralski method, when a crystal pulling speed is V and a temperature gradient on a crystal side in a crystal axis direction at a solid-liquid interface is G, a thermal oxidation treatment is performed. In this case, since the region where the oxidation-induced stacking fault occurs in a ring shape disappears at the center of the wafer and a defect-free region having no dislocation cluster is formed over the entire radial direction of the crystal, the V / G value at the solid-liquid interface is determined by the crystal. In a method of growing a silicon single crystal while being within a predetermined range in the radial direction, while adding elements other than silicon, oxygen, boron, phosphorus, aluminum, gallium, arsenic, indium, antimony, and nitrogen to a silicon melt. A method for manufacturing a silicon single crystal wafer, comprising pulling a silicon single crystal.
素、ネオン、ゲルマニウム、クリプトン、錫、キセノン
の内の1種、あるいは2種以上であることを特徴とする
請求項16又は17記載のシリコン単結晶ウエーハの製
造方法。18. The silicon according to claim 16, wherein the additional element is one or more of hydrogen, helium, carbon, neon, germanium, krypton, tin, and xenon. A method for producing a single crystal wafer.
シリコン単結晶ウエーハであって、熱酸化処理をした際
に酸化誘起積層欠陥がリング状に発生する領域がウエー
ハ中心に消滅したウエーハであり、かつウエーハ全面に
わたって転位クラスターが無く、かつ、水素、ヘリウ
ム、炭素、ネオン、ゲルマニウム、クリプトン、錫、キ
セノンの内の1種、あるいは2種以上がドープされてい
ることを特徴とするシリコン単結晶ウエーハ。19. A silicon single crystal wafer manufactured by the Czochralski method, wherein a region where an oxidation-induced stacking fault occurs in a ring shape when subjected to a thermal oxidation treatment is a wafer which disappears at the center of the wafer, and A silicon single crystal wafer characterized by having no dislocation clusters over the entire surface of the wafer and doped with one or more of hydrogen, helium, carbon, neon, germanium, krypton, tin, and xenon.
コン単結晶を引上げることを特徴とする請求項1乃至1
2、16乃至18のいずれかに記載のシリコン単結晶ウ
エーハの製造方法。20. A silicon single crystal is pulled up while applying a magnetic field to a silicon melt.
20. The method for producing a silicon single crystal wafer according to any one of 16 to 18.
カスプ磁場であることを特徴とする請求項20記載のシ
リコン単結晶ウエーハの製造方法。21. The method for producing a silicon single crystal wafer according to claim 20, wherein the applied magnetic field is a horizontal magnetic field or a cusp magnetic field.
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|---|---|
| JP (1) | JP4634553B2 (en) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002000970A1 (en) * | 2000-06-27 | 2002-01-03 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for producing silicon single crystal |
| WO2002002852A1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-10 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Silicon single crystal wafer and method for manufacturing the same |
| WO2002056341A3 (en) * | 2000-12-29 | 2003-05-01 | Memc Electronic Materials | Highly p-doped vacancy dominated silicon wafers substantially free of oxidation induced stacking |
| WO2004065666A1 (en) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Process for producing p doped silicon single crystal and p doped n type silicon single crystal wafe |
| WO2004084308A1 (en) * | 2003-03-18 | 2004-09-30 | Shin-Etsu Handotai Co. Ltd. | Soi wafer and method for manufacturing same |
| JP2007308335A (en) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Covalent Materials Corp | Single crystal pulling method |
| JP4758338B2 (en) * | 2004-02-19 | 2011-08-24 | Sumco Techxiv株式会社 | Manufacturing method of single crystal semiconductor |
| KR101129907B1 (en) | 2010-01-25 | 2012-03-23 | 주식회사 엘지실트론 | Method for Manufacturing Single Crystal |
| CN105063750A (en) * | 2015-08-12 | 2015-11-18 | 常州天合光能有限公司 | Ga-Ge-B co-doped monocrystalline silicon and preparation method thereof |
| JP2016179937A (en) * | 2011-04-14 | 2016-10-13 | ジーティーエイティー アイピー ホールディング エルエルシーGtat Ip Holding Llc | Silicon ingot having uniform multiple dopants and method and apparatus for producing same |
| KR20200011563A (en) * | 2013-06-11 | 2020-02-03 | 글로벌웨이퍼스 씨오., 엘티디. | Oxygen precipitation in heavily doped silicon wafers sliced from ingots grown by the czochralski method |
| WO2022233682A1 (en) * | 2021-05-05 | 2022-11-10 | Globalwafers Co., Ltd. | Methods for forming an epitaxial wafer |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6131382A (en) * | 1984-07-20 | 1986-02-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Pulling method of compound semiconductor single crystal |
| JPH0380200A (en) * | 1989-08-24 | 1991-04-04 | Fujitsu Ltd | Production of high-strength silicon wafer |
| JPH03218995A (en) * | 1990-01-25 | 1991-09-26 | Nippon Steel Corp | Silicon wafer and production of silicon single crystal body |
| JPH06204150A (en) * | 1992-12-28 | 1994-07-22 | Sumitomo Sitix Corp | Manufacture of silicon single crystal substrate for semiconductor |
| JPH07277875A (en) * | 1994-04-01 | 1995-10-24 | Sumitomo Sitix Corp | Crystal growth method |
| JPH08259370A (en) * | 1995-03-24 | 1996-10-08 | Res Dev Corp Of Japan | Method for growing Si single crystal with controlled temperature distribution |
| JPH08330316A (en) * | 1995-05-31 | 1996-12-13 | Sumitomo Sitix Corp | Silicon single crystal wafer and method of manufacturing the same |
| JPH09208360A (en) * | 1996-01-30 | 1997-08-12 | Sumitomo Sitix Corp | Single crystal growth method |
| JPH10130095A (en) * | 1996-10-24 | 1998-05-19 | Nec Corp | Method for growing single crystal |
| JPH11130592A (en) * | 1997-10-29 | 1999-05-18 | Komatsu Electron Metals Co Ltd | Production of silicon single crystal |
-
1999
- 1999-06-08 JP JP16041499A patent/JP4634553B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6131382A (en) * | 1984-07-20 | 1986-02-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Pulling method of compound semiconductor single crystal |
| JPH0380200A (en) * | 1989-08-24 | 1991-04-04 | Fujitsu Ltd | Production of high-strength silicon wafer |
| JPH03218995A (en) * | 1990-01-25 | 1991-09-26 | Nippon Steel Corp | Silicon wafer and production of silicon single crystal body |
| JPH06204150A (en) * | 1992-12-28 | 1994-07-22 | Sumitomo Sitix Corp | Manufacture of silicon single crystal substrate for semiconductor |
| JPH07277875A (en) * | 1994-04-01 | 1995-10-24 | Sumitomo Sitix Corp | Crystal growth method |
| JPH08259370A (en) * | 1995-03-24 | 1996-10-08 | Res Dev Corp Of Japan | Method for growing Si single crystal with controlled temperature distribution |
| JPH08330316A (en) * | 1995-05-31 | 1996-12-13 | Sumitomo Sitix Corp | Silicon single crystal wafer and method of manufacturing the same |
| JPH09208360A (en) * | 1996-01-30 | 1997-08-12 | Sumitomo Sitix Corp | Single crystal growth method |
| JPH10130095A (en) * | 1996-10-24 | 1998-05-19 | Nec Corp | Method for growing single crystal |
| JPH11130592A (en) * | 1997-10-29 | 1999-05-18 | Komatsu Electron Metals Co Ltd | Production of silicon single crystal |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002000970A1 (en) * | 2000-06-27 | 2002-01-03 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for producing silicon single crystal |
| WO2002002852A1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-10 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Silicon single crystal wafer and method for manufacturing the same |
| US6893499B2 (en) | 2000-06-30 | 2005-05-17 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Silicon single crystal wafer and method for manufacturing the same |
| KR100801672B1 (en) * | 2000-06-30 | 2008-02-11 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | Silicon Single Crystal Wafer and Manufacturing Method Thereof |
| WO2002056341A3 (en) * | 2000-12-29 | 2003-05-01 | Memc Electronic Materials | Highly p-doped vacancy dominated silicon wafers substantially free of oxidation induced stacking |
| WO2004065666A1 (en) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Process for producing p doped silicon single crystal and p doped n type silicon single crystal wafe |
| EP1591566A4 (en) * | 2003-01-17 | 2012-04-25 | Shinetsu Handotai Kk | PROCESS FOR PRODUCING P-DOPING SILICON MONOCRYSTAL AND P-DYING SILICON MONOCRYSTAL MONO CRYSTAL |
| US7214268B2 (en) | 2003-01-17 | 2007-05-08 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of producing P-doped silicon single crystal and P-doped N-type silicon single crystal wafer |
| KR101029141B1 (en) * | 2003-01-17 | 2011-04-13 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | Method for manufacturing P (in) -doped silicon single crystal and P-doped N type silicon single crystal wafer |
| KR101007678B1 (en) | 2003-03-18 | 2011-01-13 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | SOI wafer and its manufacturing method |
| WO2004084308A1 (en) * | 2003-03-18 | 2004-09-30 | Shin-Etsu Handotai Co. Ltd. | Soi wafer and method for manufacturing same |
| EP1605510A4 (en) * | 2003-03-18 | 2009-09-16 | Shinetsu Handotai Kk | SOI WAFER AND METHOD FOR PRODUCING SAME |
| CN100452408C (en) * | 2003-03-18 | 2009-01-14 | 信越半导体股份有限公司 | SOI wafer and method for producing same |
| US7518187B2 (en) | 2003-03-18 | 2009-04-14 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Soi wafer and a method for producing the same |
| JP4758338B2 (en) * | 2004-02-19 | 2011-08-24 | Sumco Techxiv株式会社 | Manufacturing method of single crystal semiconductor |
| JP2007308335A (en) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Covalent Materials Corp | Single crystal pulling method |
| KR101129907B1 (en) | 2010-01-25 | 2012-03-23 | 주식회사 엘지실트론 | Method for Manufacturing Single Crystal |
| JP2016179937A (en) * | 2011-04-14 | 2016-10-13 | ジーティーエイティー アイピー ホールディング エルエルシーGtat Ip Holding Llc | Silicon ingot having uniform multiple dopants and method and apparatus for producing same |
| KR20200011563A (en) * | 2013-06-11 | 2020-02-03 | 글로벌웨이퍼스 씨오., 엘티디. | Oxygen precipitation in heavily doped silicon wafers sliced from ingots grown by the czochralski method |
| KR20200044152A (en) * | 2013-06-11 | 2020-04-28 | 글로벌웨이퍼스 씨오., 엘티디. | Oxygen precipitation in heavily doped silicon wafers sliced from ingots grown by the czochralski method |
| KR102172905B1 (en) * | 2013-06-11 | 2020-11-03 | 글로벌웨이퍼스 씨오., 엘티디. | Oxygen precipitation in heavily doped silicon wafers sliced from ingots grown by the czochralski method |
| KR102172904B1 (en) * | 2013-06-11 | 2020-11-03 | 글로벌웨이퍼스 씨오., 엘티디. | Oxygen precipitation in heavily doped silicon wafers sliced from ingots grown by the czochralski method |
| CN105063750A (en) * | 2015-08-12 | 2015-11-18 | 常州天合光能有限公司 | Ga-Ge-B co-doped monocrystalline silicon and preparation method thereof |
| WO2022233682A1 (en) * | 2021-05-05 | 2022-11-10 | Globalwafers Co., Ltd. | Methods for forming an epitaxial wafer |
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