生長晶錠的方法和晶錠的製作方法

2023-04-23 16:02:01

生長晶錠的方法和晶錠的製作方法
【專利摘要】提供了一種生長晶錠的方法。所述生長晶錠的方法包括：使矽熔融以製備矽熔融液，製備具有晶體取向[110]的晶種，由所述晶種生長頸部，以及由所述頸部生長具有晶體取向[110]的晶錠。所述頸部具有約4mm至約8mm的直徑。
【專利說明】生長晶錠的方法和晶錠

【技術領域】
[0001] 本公開涉及一種生長晶錠的方法和一種晶錠。

【背景技術】
[0002]通常，用於製造半導體裝置的晶片的製造工藝可包括：切割娃單晶晶徒的切割工 藝，將經切割的晶片邊緣修圓的邊緣磨削工藝，使晶片由於切割工藝而產生的粗糙表面平 坦化的研磨工藝，除去在邊緣磨削工藝或研磨工藝期間附著至晶片表面的顆粒和各種汙染 物的fe潔工乙，得到適用於後處理的形狀和表面的表面拋光工藝，以及對於晶片邊緣的邊 緣拋光工藝。 ~
[0003] 可通過丘克拉斯基（czochralski，CZ)法或者浮區（FZ)法來生長娃單晶晶錠。由 於通過CZ法能夠製造出大直徑的單個單晶晶錠，並且CZ法也是相對便宜的方法，所以通常 使用CZ法來生長矽單晶晶錠。
[0004] CZ法可通過將晶種浸漬在矽熔融液中，隨後以較低速度提拉晶種來進行。
[0005]然而，需要具有新晶體取向的產品來克服現存的半導體裝置的局限性。例如，預期 具有晶體取向[110]的產品可能成為下一代產品。然而，當與具有晶體取向[100]的晶體 相比時，由於位錯在晶體生長方向上的增加，並且位錯也是難以控制的，所以具有晶體取向
[110]的晶錠具有低結晶度。


【發明內容】

[0006] 技術問題
[0007]多種實施方式提供了具有晶體取向[100]的高質量的晶片。
[0008] 技術方案
[0009]在一個實施方式中，生長晶錠的方法包括：使矽熔融以製備矽熔融液；製備具有 晶體取向[110]的晶種；由所述晶種生長頸部；以及從所述頸部生長具有晶體取向[110] 的晶錠，其中所述頸部具有約4mm至約8mm的直徑。
[0010]在附圖和下面的說明書中對一個或多個實施方式的細節進行了描述。根據說明書 和附圖以及權利要求，其它特徵將是清晰明了的。
[0011] 有益效果
[0012]按照生長晶錠的方法，可生長具有晶體取向[110]的高質量的晶錠。也就是說，可 製造具有新晶體取向的晶片，該具有新晶體取向的晶片能夠克服現有技術中的半導體裝置 的局限性。也就是說，利用具有晶體取向[110]的晶錠可以製造裝置效率改進的晶片。 [00 13] 具體地，晶種的硼濃度可對應於矽熔融液的摻雜濃度。因此，可使由於矽熔融液和 晶種之間的濃度差異而發生的失配得到控制。失配位錯表示：在矽熔融液的摻雜濃度與晶 種的摻雜溶度不同的情況中，當晶種與矽熔融液接觸時，由於它們之間的常數不同而在晶 種內發生的位錯。在實施方式中，可控制失配位錯以生長具有高質量的單晶。
[0014] 而且，因為通過根據實施方式的生長晶錠的方法而生長的頸部的直徑大於現有技 術中生長的頸部的直徑，因此通過根據實施方式的生長晶錠的方法而生長的頸部可支撐大 尺寸高重量的晶錠。也就是說，可防止工藝失敗，並且可改進工藝的產率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為示出了根據實施方式的生長晶錠的方法的流程圖。
[0016] 圖2為通過根據實施方式的生長晶錠的方法所製造的晶錠的立體圖。
[0017] 圖3為在根據實施方式的生長晶錠的方法中使用的，製造晶錠的設備的剖面圖。 [0018]圖4為示出了在根據實施方式的生長晶錠的方法中，位錯長度相對於頸部直徑的 實驗數據的曲線圖。

【具體實施方式】
[0019] 在附圖中，為描述的方便和清楚性，修改了每一層（膜）、每一區域、每一圖案或每 一結構的厚度和尺寸。因此，每一元件的尺寸並不完全反映實際尺寸。
[0020] 下面將參照附圖更充分地描述示例性實施方式。
[0021] 下面參照圖1和圖2,將詳細地描述根據實施方式的生長晶錠的方法以及通過該 方法製造的晶錠。圖1示出了根據實施方式的生長晶錠的方法的流程圖。圖2為通過根據 實施方式的生長晶錠的方法製造的晶錠的立體圖。
[0022]根據實施方式的生長晶錠的方法，包括：製備熔融液（ST100)，製備晶種（ST200)， 生長頸部（ST300)，以及生長晶錠（ST400)。
[0023] 在製備熔融液（ST100)期間，矽熔融液可在安裝在腔室中的石英坩堝中進行制 備。也就是說，在製備熔融液（S100)期間，可使矽熔融以製備矽熔融液。矽熔融液可具有 約8· 5 X 1018原子/cm3至約1· 7 X 1019原子/cm3的摻雜濃度。更具體地，矽熔融液可摻雜 有硼。在此，硼可具有約8.5 X1018原子/cm3至約1.7 X1019原子/cm3的濃度。在硼摻雜 濃度下，硼可被大量的摻雜以用於測定EPI-基底，而並不用於測定一般比電阻帶（g eneral specific resistance band) 〇
[0024]具體地，在製備熔融液（STIOO)期間，可施加磁場。具體地，磁場可被施加至矽熔 融液表面的較低側。更具體地，如果矽熔融液表面的水平高度為零，則最大磁場可被施加至 相應於距離零約-100mm的水平高度的位置。磁場可具有約1500G至約3500G的強度。因 此，可降低矽熔融液的溫度偏差。從而，可使位錯得到控制。
[0025]在製備晶種（ST2〇0)期間，可製備具有晶體取向[110]的晶種。因此，可由晶種生 長具有晶體取向[110]的晶錠。
[0026]晶種可具有約8· 5X 1018原子/cm3至約L 7χ 1019原子/cm3的硼濃度。也就是說， 晶種的硼濃度可對應於矽熔融液的摻雜濃度。因此，可使由於矽熔融液和晶種之間的濃度 差異而發生的失配得到控制。失配位錯表示：在矽熔融液的摻雜濃度與晶種的摻雜溶度不 同的情況中，當晶種與矽熔融液接觸時，由於它們之間的常數不同而在晶種內發生的位錯。 在當前實施方式中，可控制失配位錯以生長具有高質量的單晶。
[0027]接下來，在生長頸部（ST300)期間，可由晶種生長頸部。也就是說，可由晶種生長 具有薄且長的形狀的頸部N。
[0028] 在生長頸部（ST300)期間，頸郃可具有約3. 〇mm/min至約3. 2mra/min的生長速率。 因此，頸部可以以與位錯速度相比較快的速度生長，以控制位錯。
[0029]如果頸部具有約2mm/min或更低的生長速率，則頸部的直徑可能增加。因此，可能 更難控制[110]晶體中頸邰的位錯。另一方面，如果頸郃具有約4mm/min或更高的生長速 率，則頸部的直徑可能減小。因此，頸部易被重物損害。因此，頸部可具有約3mm/min至約 3. 2mra/min的生長速率。
[0030] 參照圖2,頸部N可具有約400mm或更長的長度1。而且，頸部N可具有約4mm至 約8mm的直徑d。因為頸部N具有的直徑大於現有技術中頸部的直徑，因此頸部N可以支撐 大尺寸高重量的晶錠。也就是說，可以防止工藝失敗，並且可以改進工藝產率。
[0031] 詳細地，如果頸部具有小於約4mm的直徑，則在生長晶錠期間，頸部可能不能承受 大尺度的晶錠（具有約300nm或更大的直徑）的重量。因此，頸部可能發生斷裂而引起損 失。而且，如果頸部具有大於約8mm的直徑，可能難以控制頸部的位錯。
[0032] 參照下面的實驗結果，將描述頸部具有約4mm至約8mm的直徑以及約4〇〇mm或更 長的長度的原因。
[0033] 下表示出了根據頸部直徑來排列位錯長度所得到的結果。圖4以圖4中的曲線形 式示出了下表中的實驗數據。
[0034] [表 1]
[0035]

【權利要求】
1. 一種生長晶錠的方法，所述方法包括： 使矽熔融以製備矽熔融液； 製備具有晶體取向[110]的晶種； 由所述晶種生長頸部；以及 從所述頸部生長具有晶體取向[110]的晶錠； 其中，所述頸部具有約4mm至約8mm的直徑。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述矽熔融液具有約8. 5X 1018原子/cm3至約 1. 7 X 1019原子/cm3的摻雜濃度。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中，所述矽熔融液具有約8. 5X 1018原子/cm3至約 1.7X1019原子/cm 3的硼濃度。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述晶種具有約8. 5X1018原子/cm3至約 1. 7 X 1019原子/cm3的摻雜濃度。
5. 根據權利要求4所述的方法，其中，所述晶種具有8.5X1018原子/cm3至約1.7X10 19 原子/cm3的硼濃度。
6. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述頸部具有約400mm或更長的長度。
7. 根據權利要求1所述的方法，其中，在所述頸部的生長期間，所述頸部具有約3. 0mm/ min至約3. 2mm/min的生長速率。
8. 根據權利要求1所述的方法，其中，在所述晶錠的生長期間，所述晶錠具有約0. 9mm/ min或更高的提拉速度。
9. 根據權利要求1所述的方法，其中，在所述矽熔融液的製備期間，施加磁場。
10. 根據權利要求9所述的方法，其中，所述磁場被施加至所述矽熔融液的表面的較低 側。
11. 根據權利要求9所述的方法，其中，所述磁場具有約1500G至約3500G的強度。
12. -種具有晶體取向[110]的晶錠，所述晶錠是根據權利要求1至11生長的。
【文檔編號】H01L21/02GK104246024SQ201280072576
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2012年11月30日 優先權日:2012年4月23日
【發明者】趙化振, 金尚熹, 鄭容好, 金南錫 申請人:Lg矽得榮株式會社