[go: up one dir, main page]

TWI532891B - Polycrystalline silicon wafers - Google Patents

Polycrystalline silicon wafers Download PDF

Info

Publication number
TWI532891B
TWI532891B TW101108255A TW101108255A TWI532891B TW I532891 B TWI532891 B TW I532891B TW 101108255 A TW101108255 A TW 101108255A TW 101108255 A TW101108255 A TW 101108255A TW I532891 B TWI532891 B TW I532891B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
wafer
plane
polycrystalline silicon
total area
silicon wafer
Prior art date
Application number
TW101108255A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201239145A (en
Inventor
高村博
鈴木了
Original Assignee
Ｊｘ日鑛日石金屬股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｊｘ日鑛日石金屬股份有限公司 filed Critical Ｊｘ日鑛日石金屬股份有限公司
Publication of TW201239145A publication Critical patent/TW201239145A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI532891B publication Critical patent/TWI532891B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/40—Crystalline structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/037—Purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B28/00—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B28/04—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids
    • C30B28/06—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids by normal freezing or freezing under temperature gradient
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/121—The active layers comprising only Group IV materials
    • H10F71/1221—The active layers comprising only Group IV materials comprising polycrystalline silicon
    • H10P14/2905—
    • H10P14/2926—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

多晶矽晶圓
本發明係關於一種使用單向凝固多晶矽錠(polysilicon ingot)之低價之450 mm以上的矽晶圓。
LSI製程中使用之單晶矽晶圓之形狀隨著時代變化而大口徑化，且認為將來會轉變為直徑450 mm以上之晶圓。然而，目前直徑450 mm以上之大型單晶晶圓之製造於量產方面(結晶重量、提拉時間、冷卻方法等問題)、品質方面(結晶缺陷、加工缺陷、平坦度、表面清潔性等問題)殘留大量問題，除此以外，特別是於成本方面上存在較大問題(價格非常高)，因此為可供給之數量不充足，轉變之準備呈尚不完備之狀況。
另一方面，矽晶圓並非全部用於LSI晶片之製作，為了步驟管理或穩定化，存在並非必需為單晶之虛設晶圓(dummy wafer填料晶圓)的用途。特別是於直徑450 mm以上之單晶晶圓之供給不穩定之狀況下，對於以後作為直徑450 mm以上之大型單晶晶圓用途而開發之新型的各種半導體製造、檢測裝置之試製、測試運用，虛設晶圓為必不可少者。然而，大口徑單晶矽晶圓與大口徑多晶矽虛設晶圓之間，於表面粗度、表面清潔性、機械物性之方面存在較多差異，因此不得不將昂貴之單晶晶圓用作虛設晶圓的例子亦多，其成為導致LSI製程開發之延遲或成本增加的主要原因。
因此，本發明之目的在於提供一種類似於單晶矽晶圓之表面性狀或機械物性之可適合作為450 mm以上之虛設晶圓的低價之多晶矽晶圓。
於本發明，不使用藉由柴式長晶法(Cz法，Czochralski method)或浮融帶長晶法(FZ法，Floating Zone method)製作之單晶錠，而使用加熱熔解後，利用單向凝固製作之矽錠。
雖以熔解法製作之多晶矽錠至今一直用在太陽能電池用晶圓，但完全不存在用作半導體用途之450 mm以上之矽晶圓的情況，可認為其原因如下。
於太陽能電池用之錠之熔解，製造680 mm見方以上之大小的方塊。然而，1片太陽能電池用矽晶圓的尺寸(單元尺寸)為156 mm見方之通常尺寸，將若干個矽晶圓貼合而構成較大之太陽能電池面板。
1片之單元尺寸為較小之156 mm的原因在於：除直接以大型尺寸進行加工而製成太陽能電池單元的技術性之困難度以外，若伴隨著尺寸之大型化而不使晶圓厚度增加，則變得容易破裂，另一方面，就成本降低之觀點而言，會存在使晶圓變得更薄之需求，並且若單元尺寸過大，則太陽能電池面板尺寸之設計會受到制約，因此使用不便。
單元晶圓之厚度雖通常為200 μm，但最近亦出現變薄至100 μm者。又，太陽能電池用Si晶圓之表面粗度通常為Ra0.2~2 μm，最近，為抑制光之反射並提高光電轉換效率，而有故意使晶圓表面變粗之傾向。
就晶圓之結晶粒徑而言，過去LSI用燒結矽製晶圓如 專利文獻1所揭示，為結晶粒徑100 μm以下之燒結體，又，如專利文獻2所示，為平均粒徑1~10 μm之燒結體，與本發明之多晶矽之結晶粒徑相比，相差較小。
該等燒結矽製虛設晶圓，即便可調整抗彎強度、拉伸強度、維克氏硬度(Vickers hardness)而提高晶圓之強度，於使晶圓之重力撓曲量接近單晶矽晶圓之重力撓曲量的情況下亦自然存在極限，成為用作直徑450 mm以上之虛設晶圓會被極度限定的原因。
進而，就晶圓面之清潔度而言，太陽能電池用多晶矽晶圓雖然會要求影響轉換效率之材料內部之純度為7 N以上，但晶圓表面之純度為未沾染會導致光散射之污染的程度，因此較佳。另一方面，利用燒結法製作之LSI用燒結矽製晶圓雖為了導入半導體製程中而嚴格進行表面清洗，但於材料內部殘留有製造粉末時混入之雜質，表面清潔度之改善收到限制。
關於先前技術中之多晶矽之結晶方位，係將(111)、(110)、(100)設為主面方位(專利文獻3、專利文獻4)。通常熔解Si錠之結晶粒徑較大而為數mm至100 mm。因此，仍然留下如下問題：由於各晶粒之方位之研磨速度之不同而產生較大之凹凸。
又，於先前技術中，於使用多晶矽作為虛設晶圓之情形時，期待成為與單晶矽大致相同之特性，且不使其自單晶矽晶圓之撓曲量脫離之情況非常重要，然而於專利文獻3、專利文獻4，該情況亦存在問題。任一項均為未用作半 導體用途之450 mm以上之矽製虛設晶圓的原因。
若列舉用作虛設晶圓之多晶矽之先前技術作為參考，則例如於專利文獻3，提出一種低價之多晶矽虛設晶圓，其控制多晶矽之結晶方位，進行使用遮蔽劑(masking agent)之CMP(chemical mechanical polishing，化學機械拋光法)研磨加工，且於基板之主面上具備SiO2氧化膜厚度，藉此具有平坦性，且機械強度或耐熱衝擊性優異。
又，作為利用單向凝固之技術，於專利文獻4揭示有如下技術：於使用澆鑄法(cast method)之Si系結晶之成長方法中，於澆鑄成長坩堝之底部配置含有Si之結晶片，繼而於澆鑄成長用坩堝內，於結晶片之上方配置Si原料，進而對澆鑄成長用坩堝進行加熱，並以結晶片之一部分殘存之方式熔解Si原料而形成Si熔融液，使其冷卻凝固，藉此使Si系結晶單向成長。
專利文獻1：日本特開2004-289065號公報
專利文獻2：國際公開號WO2009/011233
專利文獻3：日本特開2009-38220號公報
專利文獻4：國際公開號WO2005/007938
本發明係鑒於上述情況而成者，且提供一種類似於單晶矽晶圓之機械物性之大型多晶矽晶圓，且晶圓尺寸為450 mm以上，結晶尺寸大，表面粗度小，晶圓面之清潔度高，並且具有一定之結晶方位而使研磨面之凹凸少，且成為接近於單晶矽晶圓之撓曲量。
為解決上述課題，本發明人等反覆進行多晶矽之製造試驗，並進行研究，結果獲得如下見解：可獲得類似於單晶矽晶圓之機械物性之大型多晶矽晶圓。
本發明係基於上述見解，提供：1.一種多晶矽晶圓，係以單向凝固熔解法製作而成，其特徵在於：主面方位為(311)面，直徑為450 mm以上，厚度為900 μm以上，平均結晶粒徑為5~50 mm，且以1片構成；2.如上述1之多晶矽晶圓，其中，晶圓之平均表面粗度Ra為1 nm以下；3.如上述1或2之多晶矽晶圓，其中，晶圓表面之Na、Al、Cr、Fe、Ni、Cu之雜質濃度分別未達1×1010 atoms/cm2。
本發明亦提供：4.如上述1至3中任一項之多晶矽晶圓，其中，多晶矽晶圓之主面方位為(311)面，且(311)面與(110)面、(551)面、(221)面、(553)面、(335)面、(112)面、(115)面及(117)面中任一面以上之合計總面積為基板面總面積的50%以上，(111)面之總面積未達基板面總面積之30%，(100)面之總面積未達基板面總面積之10%；5.如上述1至4中任一項之多晶矽晶圓，其自利用單向凝固法製作而成之多晶矽錠之側面去除30 mm以上而製作；6.如上述1至5中任一項之多晶矽晶圓，其中，多晶矽之C及O含量分別為100 ppm以下；7.如上述1至6中任一項之多晶矽晶圓，係用作虛設晶 圓；8.如上述4至6中任一項之多晶矽晶圓，其中，以晶圓之面相對於垂直於凝固方向之面成為±10°以內之方式切出以測定多晶矽晶圓之面方位。
藉由使用單向凝固之多晶矽錠，可製作主面方位為(311)面之低價之450 mm以上的虛設用矽晶圓。並且，藉由提高多晶晶圓之材料純度及晶圓表面之清潔度而具有如下效果：所製作之多晶矽晶圓即便導入至半導體製造等製程裝置，亦不會污染裝置及其他構件。又，去除熔解錠外層之接近等軸急冷(chill)層之組織而取出450 mm以上之晶圓，藉此具有如下優異之效果：重力撓曲特性成為與單晶類似之特性，成為適於製程裝置導入之晶圓。進而，藉由以(311)面實質上成為主成分之方式構成多晶矽之面方位而具有如下效果：可使於研磨面上產生之晶界之階差變得極小。
本發明之多晶矽晶圓係以單向凝固熔解法製作之主面方位為(311)面的多晶矽晶圓。再者，由於為多晶矽，故於晶圓面觀察到各種結晶方位，主面方位係表示於晶圓面之總面積中面積比率最高之結晶方位。於本申請案說明書中，係以該意義使用「主面方位」。
該晶圓之直徑為450 mm以上，厚度為900 μm以上，且平均結晶粒徑為5~50 mm。並且該多晶矽晶圓之較大特徵在於：並非將複數個構件接合而構成，而是為一體成型(one piece)構成。1片晶圓為450 mm以上，但可藉由確定 以多線切割機加工大型錠之技術而製造。
於用作單晶之虛設晶圓之情形時，平均結晶粒徑較佳為設為5~50 mm。又，可藉由將多晶矽晶圓之厚度設為900 μm以上而使強度提高。
可將該多晶矽晶圓之平均表面粗度Ra設為1 nm以下。該表面粗度係進行鏡面加工直至全反射程度。先前，為抑制光之反射並提高光電轉換效率，反而故意地採用使晶圓表面變粗之方法，但本申請案發明未採用該方法。
因此，採用以下方法：將平均表面粗度Ra設為1 nm以下，藉此使多晶矽特有之多數晶粒所致之晶粒相互之階差減少之方法。此可藉由適當選擇磨削方法、研磨方法而實現。進而，較理想為使相鄰之結晶之高低差為20 nm以下，且本申請案發明係包含該等者。
本申請案發明之多晶矽晶圓可將其表面之Na、Al、Cr、Fe、Ni、Cu之雜質濃度分別設為未達1×1010 atoms/cm2。儘管為多晶矽晶圓，但藉由提高材料純度，充分進行表面清潔，而可達到上述純度。進而，就可使該純度提高之背景下，雖先前存在於晶界或晶粒之三角點中有階差，且雜質緊黏於此處之問題，但如上述，使晶粒相互之階差變小而使相鄰之結晶之高低差變小，藉此可進而減少雜質。
又，本發明之多晶矽晶圓係如下者：主面方位為(311)面，且將(311)面、與(110)面、(551)面、(221)面、(553)面、(335)面、(112)面、(115)面及(117)面中任一面以上的合計總面積設為基板面總面積的50%以上，將(111)面之總面積設 為未達基板面總面積之30%，將(100)面之總面積設為未達基板面總面積之10%。
係使用對於將內壁之表面粗度設為300~700 μm之範圍內的二氧化矽製坩堝之底面部(底面為平面形狀)濺鍍成膜出10~30 μm之高純度(99.9999%以上)之矽膜而成者，將凝固速度設為0.45~0.65 mm/min，利用單向凝固法進行製作，於該情形時發現：垂直於Si錠凝固方向之面實質上成為(311)方向，且可藉由將該面設為矽晶圓之前端或後端面而更有效地使上述研磨面之明顯的凹凸不產生。又，坩堝材料、坩堝內壁之表面粗度、於坩堝底面部之濺鍍．矽膜及凝固速度偏離上述範圍之情形時，難以以主面方位成為(311)面之方式進行控制。
進而，於本發明中，多晶矽晶圓較理想為自利用單向凝固法製作而成之多晶矽錠的側面去除30 mm以上而製作。為接近單晶晶圓之撓曲量，較理想為如上述般自多晶矽錠之側面去除30 mm以上且確保直徑為450 mm以上，本案發明可達成上述情況。
進而，本發明之多晶矽晶圓較理想為將多晶矽部之C及O含量分別設為100 ppm以下。又，於測定上述多晶矽晶圓之面方位時，較佳為以晶圓之面相對垂直於凝固方向之面成為±10°以內之方式切出，以測定多晶矽晶圓之面方位。
於以上說明之多晶矽晶圓由於機械強度高，可加工性強，故而不僅用作機械晶圓(mechanical wafer)(或虛設晶 圓)，亦可用作濺鍍靶或半導體製造裝置之支架(holder)等各種零件。
根據以上，即便於大型多晶矽晶圓中，晶圓尺寸亦為450 mm以上，結晶尺寸亦大，表面粗度亦小，晶圓面之清潔度亦高，並且亦具有一定之結晶方位而使研磨面之凹凸少，且亦成為接近單晶矽晶圓之撓曲量。
藉此，可獲得類似於單晶矽晶圓之機械物性之大型多晶矽晶圓，可提供用作機械晶圓之類似於單晶矽之機械物性之大型多晶矽晶圓。又，因強度高，故具有如下較大特徵：可使產率大提升，且降低製造成本。
實施例
繼而，基於實施例對本發明進行說明。再者，以下實施例係用以使發明能夠容易理解，且本發明不受該等實施例限制。即，基於本發明之技術思想之其他例或變形當然亦包含於本發明中。再者，為了特性之對比，亦表示比較例。
(實施例1、實施例2、實施例3、比較例3)
使用對於內壁之表面粗度為300~700 μm之範圍內的二氧化矽製坩堝之底面部(底面為平面形狀)濺鍍成膜出15 μm厚度之高純度(99.99999%)矽膜而成者，以凝固速度為0.55 mm/min之條件，以單向凝固法製作純度為6 N之矽錠。
此時，錠之外徑係設為φ 510 mm。垂直於該錠凝固方向之面之主面方位為(311)面，且(311)面，與(110)面、(551) 面、(221)面、(553)面、(335)面、(112)面、(115)面及(117)面中任一面之合計總面積為基板面總面積之50%以上，(111)面之總面積未達基板面總面積之30%，(100)面之總面積未達基板面總面積之10%。
繼而，藉由圓筒磨削加工而使該柱狀晶之多晶矽錠成為直徑450 mm，藉由多線切割機加工而將其切成厚度約1 mm，經由磨削、研磨步驟而進行鏡面拋光、清洗處理。此時，關於晶圓之面相對於垂直於凝固方向之面的角度，使實施例1成為+0.005°，使實施例2成為+5.600°，使實施例3成為+9.980°，使比較例3成為-10.850°。
(實施例4、比較例4、比較例5)
製作錠時，實施例4將錠之外徑設為550 mm，比較例4將錠之外徑設為470 mm，比較例5將錠之外徑設為490 mm，除此以外，以與實施例1相同之方法製作矽錠。
繼而，以與實施例1相同之方式，藉由圓筒磨削加工而使該柱狀晶之多晶矽錠成為直徑450 mm，並藉由多線切割機加工而將其切成厚度約1 mm，經由磨削、研磨步驟而進行鏡面拋光、清洗處理。此時，關於晶圓之面相對於垂直於凝固方向之面的角度，使實施例4成為-0.001°，使比較例4成為-0.002°，使比較例5成為+0.004°。
(比較例1)
使用表面粗度為大約200 μm之石英玻璃製坩堝，於使凝固速度為1 mm/min之條件，藉由單向凝固法製作矽錠。此時，將錠之外徑設為510 mm。該錠之垂直於凝固方 向之面的主面方位為(111)面。
繼而，以與實施例1相同之方式，藉由圓筒磨削加工而使該柱狀晶之多晶矽錠成為直徑450 mm，並藉由多線切割機加工將其切成厚度約1 mm，經由磨削、研磨步驟而進行鏡面拋光、清洗處理。此時，使晶圓之面相對於垂直於凝固方向之面的角度成為-0.002°。
(比較例2)
準備通常用於太陽能電池用途中之未進行鏡面拋光之Ra為300 nm(0.3 μm)的晶圓(市售品)。該晶圓面之主面方位為(100)面。於與實施例1相同之清洗條件下，對該等晶圓進行表面清洗。
對該等晶圓進行表面粗度、表面之雜質、最大重力撓曲之分析、測量。關於最大重力撓曲，係藉由如下方式求出：如圖1所示，利用3 mm寬度之導向板自下方支撐晶圓外周240°之邊緣，並使餘下之120°邊緣成為露出之狀態，將露出之晶圓外周部之正中間設為重力撓曲最大之位置而進行雷射測量，並與相反側之凹口位置之雷射測量值進行對比。將該等結果示於表1。
如上述表1所示，關於平均表面粗度Ra，實施例1為0.08 nm，實施例2為0.77 nm，實施例3為0.95 nm，實施例4為0.13 nm，均為1 nm以下。將拍攝實施例1之晶圓表面之晶粒之排列而成者示於圖3。又，分析晶圓表面之雜質，結果Na、Al、Fe、Ni、Cu之雜質濃度分別未達1×1010 atoms/cm2。
又，雖於表1中未表示Cr之分析結果，但獲得相同之結果。關於最大重力撓曲，實施例1為640 μm，實施例2為638 μm，實施例3為646 μm，實施例4為645 μm，且近似於作為450 mm單晶晶圓之撓曲之642 μm。
該實施例1、2、3、4所示之高純度多晶矽晶圓可導入至半導體之製程裝置而不會有特別地問題。
相對於此，比較例1之平均表面粗度Ra為1.9 nm，且分析晶圓表面之雜質，結果Na、Al、Ni之雜質濃度均未達1×1010 atoms/cm2，Fe雜質濃度成為4.8×1010 atoms/cm2，Cu雜質濃度增加為1.2×1010 atoms/cm2。若未使Ra成為1 nm以下，則可確認有如下傾向：難以獲得可導入於半導體之製程裝置之高純度晶圓。
最大重力撓曲為562 μm，自450 mm單晶晶圓之撓曲之642 μm偏離。該比較例1所示之多晶矽晶圓係不適合導入至半導體之製程裝置者。
比較例2係平均表面粗度Ra為300 nm，且分析晶圓表面之雜質，結果Na雜質濃度顯著增加而為64×1010 atoms/cm2，Al雜質濃度顯著增加而為360×1010 atoms/cm2， Fe雜質濃度顯著增加而為3200×1010 atoms/cm2，Ni雜質濃度顯著增加而為47×1010 atoms/cm2，且Cu雜質濃度顯著增加而為1500×1010 atoms/cm2。最大重力撓曲成為567 μm，自450 mm單晶晶圓之撓曲642 μm偏離。
該比較例2所示之多晶矽晶圓被判斷為無法導入半導體之製程裝置者。
比較例3係平均表面粗度Ra成為1.5 nm，最大重力撓曲為650 μm，且與實施例1~4相比，均為較大之值。於表面粗度大之情形時，特別是缺乏作為清洗等濕式處理用虛設晶圓之精確度。
比較例4、5係最大重力撓曲分別為580 μm、610 μm，小於單晶晶圓之撓曲。外層之去除不足為30 mm以下，結果如等軸急冷層之微細組織偏析為環狀者殘存於晶圓周邊，藉此成為如下結果：在小於450 mm單晶晶圓之撓曲642 μm的方向偏離。
此次之錠雖然與實施例、比較例一起以圓柱狀之形狀製造，但熔解為方形之錠亦相同。
將晶圓面(非側面)設為相對於垂直於單向凝固所製作之矽錠凝固方向的面為±10°以內，藉此(311)面成為主方位之晶粒較多，可降低晶粒間之晶圓內之階差。
於圖2表示將相對於垂直於矽錠凝固方向之面±10°以內設為晶圓面的概念說明圖。圖3係表示多晶矽晶圓之晶粒。(311)面觀察到較多之主方位之結晶。若晶粒朝向各個方向，則各角度結晶方位之蝕刻速度不同，因此於各處產 生階差，成為凹凸較多之晶圓。
產業上之可利用性
本發明藉由提高多晶矽晶圓之材料純度及晶圓表面之清潔度，而具有即便導入於半導體製造等之製程裝置，亦不污染裝置及其他構件之效果，且去除熔解錠外層之接近於等軸急冷層之組織而取出450 mm以上之晶圓，藉此具有如下優異之效果：重力撓曲特性成為與單晶類似之特性，成為適合導入製程裝置之晶圓。進而，藉由以實質上(311)面成為主成分之方式構成多晶矽之面方位而具有如下效果：可使於研磨面上產生之晶界之階差變得極小。如上所述，使用本發明之單向凝固之多晶矽錠製作的多晶矽晶圓低價，且作為450 mm以上之大型多晶矽晶圓，特別是用作虛設用矽晶圓。
圖1係晶圓之重力撓曲量測定方法之說明圖(照片)。
圖2係表示將垂直於矽錠之凝固方向之面±10°以內設為晶圓面之概念說明圖。
圖3係利用EBSP解析裝置(Electron Back Scattering Pattern：電子背向散射圖案)拍攝本發明之多晶矽晶圓之晶粒之排列而成之圖。

Claims (8)

  1. 一種多晶矽晶圓，係以單向凝固熔解法製作而成，其特徵在於：主面方位為(311)面，直徑為450mm以上，厚度為900μm以上，平均結晶粒徑為5~50mm，且以一體成型構成。
  2. 如申請專利範圍第1項之多晶矽晶圓，其中，晶圓之平均表面粗度Ra為1nm以下。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之多晶矽晶圓，其中，晶圓表面之Na、Al、Cr、Fe、Ni、Cu之雜質濃度分別未達1×1010atoms/cm2。
  4. 如申請專利範圍第1或2之多晶矽晶圓，其中，多晶矽晶圓之主面方位為(311)面，且(311)面與(110)面、(551)面、(221)面、(553)面、(335)面、(112)面、(115)面及(117)面中任一面的合計總面積為基板面總面積的50%以上，(111)面之總面積未達基板面總面積之30%，(100)面之總面積未達基板面總面積之10%。
  5. 如申請專利範圍第1或2之多晶矽晶圓，其自利用單向凝固法製作而成之多晶矽錠之側面去除30mm以上而製作。
  6. 如申請專利範圍第1或2之多晶矽晶圓，其中，多晶矽之C及O含量分別為100ppm以下。
  7. 如申請專利範圍第1或2之多晶矽晶圓，係用作虛設晶圓。
  8. 如申請專利範圍第4之多晶矽晶圓，其中，以晶圓之 面相對於垂直於凝固方向之面成為±10°以內之方式切出以測定多晶矽晶圓之面方位。
TW101108255A 2011-03-15 2012-03-12 Polycrystalline silicon wafers TWI532891B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011056503 2011-03-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201239145A TW201239145A (en) 2012-10-01
TWI532891B true TWI532891B (zh) 2016-05-11

Family

ID=46830669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101108255A TWI532891B (zh) 2011-03-15 2012-03-12 Polycrystalline silicon wafers

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8987737B2 (zh)
JP (1) JP5602298B2 (zh)
KR (1) KR101356303B1 (zh)
TW (1) TWI532891B (zh)
WO (1) WO2012124596A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI441962B (zh) * 2011-10-14 2014-06-21 Sino American Silicon Prod Inc 矽晶鑄錠及其製造方法（一）
JP5943944B2 (ja) 2012-02-01 2016-07-05 Ｊｘ金属株式会社 多結晶シリコンスパッタリングターゲット
US9053942B2 (en) 2012-03-12 2015-06-09 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Polycrystalline silicon wafer
CN104078385B (zh) * 2013-03-28 2018-07-13 三菱综合材料株式会社 硅部件及硅部件的制造方法
CN107331609A (zh) * 2016-04-28 2017-11-07 上海新昇半导体科技有限公司 晶圆控片及其制造方法
JP6502399B2 (ja) 2017-02-06 2019-04-17 Ｊｘ金属株式会社 単結晶シリコンスパッタリングターゲット
JP6546953B2 (ja) 2017-03-31 2019-07-17 Ｊｘ金属株式会社 スパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体及びその製造方法
KR20210006748A (ko) 2019-07-09 2021-01-19 빅펄 주식회사 광고 매칭 서버 및 그 방법
JP2024148284A (ja) * 2023-04-05 2024-10-18 三菱マテリアル株式会社 角型シリコン基板とその製造方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07176745A (ja) * 1993-12-17 1995-07-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体素子
US6555449B1 (en) * 1996-05-28 2003-04-29 Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods for producing uniform large-grained and grain boundary location manipulated polycrystalline thin film semiconductors using sequential lateral solidfication
JPH10273374A (ja) * 1997-03-27 1998-10-13 Kawasaki Steel Corp シリコンの精製方法
JP3520957B2 (ja) * 1997-06-23 2004-04-19 シャープ株式会社 多結晶半導体インゴットの製造方法および装置
JP3819863B2 (ja) 2003-03-25 2006-09-13 日鉱金属株式会社 シリコン焼結体及びその製造方法
JP2004296598A (ja) * 2003-03-26 2004-10-21 Canon Inc 太陽電池
JP4054873B2 (ja) 2003-07-17 2008-03-05 国立大学法人東北大学 Ｓｉ系結晶の製造方法
JP2007099536A (ja) 2005-09-30 2007-04-19 Fujifilm Corp 機能性構造物素子、機能性構造物素子の製造方法及び機能性構造物製造用基板
JPWO2009011234A1 (ja) * 2007-07-13 2010-09-16 日鉱金属株式会社 焼結シリコンウエハ
US20100330325A1 (en) 2007-07-13 2010-12-30 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. Sintered Silicon Wafer
KR101107543B1 (ko) 2007-07-13 2012-01-31 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 소결 실리콘 웨이퍼
JP2009038220A (ja) 2007-08-02 2009-02-19 Shin Etsu Chem Co Ltd ダミーウェハ
JP4805284B2 (ja) 2008-01-15 2011-11-02 三菱マテリアル株式会社 スパッタリング用ターゲット及びその製造方法
JP5279828B2 (ja) 2008-07-10 2013-09-04 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 ハイブリッドシリコンウエハ及びその製造方法
WO2011055672A1 (ja) 2009-11-06 2011-05-12 Jx日鉱日石金属株式会社 ハイブリッドシリコンウエハ
KR101382918B1 (ko) 2009-11-06 2014-04-08 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 하이브리드 실리콘 웨이퍼
US8252422B2 (en) 2010-07-08 2012-08-28 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Hybrid silicon wafer and method of producing the same
US8647747B2 (en) 2010-07-08 2014-02-11 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Hybrid silicon wafer and method of producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
US8987737B2 (en) 2015-03-24
KR101356303B1 (ko) 2014-01-28
US20130341622A1 (en) 2013-12-26
TW201239145A (en) 2012-10-01
WO2012124596A1 (ja) 2012-09-20
JP5602298B2 (ja) 2014-10-08
KR20130102652A (ko) 2013-09-17
JPWO2012124596A1 (ja) 2014-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI532891B (zh) Polycrystalline silicon wafers
CN102148155B (zh) 硅晶片及其制造方法
TWI428481B (zh) 矽晶圓及其製造方法
TWI743657B (zh) 砷化鎵單晶基板
KR101905826B1 (ko) 실리콘 웨이퍼 및 그 제조 방법
TW201003764A (en) Thin silicon wafer and method of manufacturing the same
CN1227395C (zh) 硅片及硅单晶的制造方法
TWI624568B (zh) 半導體裝置用矽構件及半導體裝置用矽構件之製造方法
TWI439585B (zh) Mixed with silicon wafers
WO2006117939A1 (ja) シリコンウェーハの製造方法
JP2000128690A (ja) シリコン単結晶ウエーハ
JP5938092B2 (ja) 高純度シリコンの製造方法、及びこの方法で得られた高純度シリコン、並びに高純度シリコン製造用シリコン原料
CN103903952B (zh) 等离子蚀刻装置用硅部件及其制造方法
JP5826915B2 (ja) 多結晶シリコンウエハ
JP2004091221A (ja) シリコン単結晶とエピタキシャルウェーハ並びにそれらの製造方法
TW202447005A (zh) β型三氧化二鎵單晶基板、β型三氧化二鎵單晶之製造方法、及β型三氧化二鎵單晶基板之製造方法
JP2025033437A (ja) シリコンインゴット、および、シリコンインゴットの製造方法
WO2024209588A1 (ja) 三酸化二ガリウム単結晶基板、三酸化二ガリウム単結晶の製造方法、および三酸化二ガリウム単結晶基板の製造方法
JP2012171841A (ja) 多結晶シリコンの製造方法