矽片和生產單晶矽的方法
2023-04-24 19:01:41 3
專利名稱：矽片和生產單晶矽的方法
技術領域：
本發明涉及一種基於Czochralski法的單晶矽錠的生長方法，更確切地說涉及一種用於生產具有均勻的平面質量的矽片的單晶矽錠的生長方法。
背景技術：
一般來說，基於Czochralski法的單晶矽錠生長方法使用如圖1所示的生長器，圖1為顯示一個普通的單晶矽錠生長器的內部斷面圖。如圖1所示，多晶矽被裝入石英坩堝10內並通過加熱器30的輻射熱熔化為熔矽SM，然後單晶矽錠IG就從熔矽SM的表面生長出來。
當單晶矽錠IG生長時，石英坩堝10上升以便在支持石英坩堝10的軸20旋轉時固-液體界面保持在相同的高度上，並且當單晶矽錠IG以石英坩堝10的旋轉軸相同的軸心按石英坩堝10的旋轉方向相反的方向放置時，單晶矽錠IG被拉起。
另外，為促進單晶矽錠IG生長，惰性氣體如氬氣通常可被注入生長器中，然後從生長器中放出來。
在這種傳統的單晶矽錠的生長方法中，安裝了用來調節單晶矽錠IG的溫度梯度的隔熱罩40和冷卻水套(未在圖中示出)。採用隔熱罩的現有技術已在韓國專利註冊號374703、韓國專利申請號2000-0071000以及美國專利號6527859中公開。
但是，僅通過調節單晶矽錠IG的溫度梯度來生產單晶矽錠和在徑向方向上具有均勻的質量的矽片有局限性。所以，急需新的生產單晶矽錠和在徑向方向上具有均勻的質量的矽片的技術。
尤其是，當半導體裝置是採用以傳統工藝製備的徑向質量不均一的矽片製造時，矽片在半導體裝置的製作過程中數次被加熱，矽片的質量非均一性地增加，這會導致半導體裝置的生產率下降。
發明內容
依照本發明，提供了徑向上具有均一的質量單晶矽錠可用來生產具有均一的平面質量的矽片。
本發明的一個目的是確定生長徑向上具有均一的質量的單晶矽錠的關鍵工藝參數。
本發明的另一個目的是確定生長徑向上具有均一的質量的單晶矽錠的最適工藝條件。
本發明還具有另一個目的，是通過生產具有均一的平面質量的矽片來提高半導體裝置的生產率。
通過Czochralski法提供了一個生產單晶矽錠的方法，通過有效地控制石英坩堝內熔矽的對流分布，從而使在熔矽晶體化的固-液體界面附近的氧和熱的分布均勻一致，該方法能夠均一地控制質量特性，如包含在單晶矽錠和矽片內的氧和點缺陷的分布。
依照本發明的一個方面，通過Czochralski法提供了一個生產單晶矽錠的方法，其中，當熔矽對流被分成一個核單元和一個外單元的時候，單晶矽錠在核單元的水平方向最大寬度是熔矽的表面半徑的30-60％的條件下生長。
在一示範實施例中，單晶矽錠在核單元的垂直方向最大深度等於或大於熔矽最大高度的50％的條件下生長。
在一示範實施例中，單晶矽錠在核單元的垂直方向最大深度是熔矽最大深度的80到95％的條件下生長。
在一示範實施例中，核單元的寬度或深度是通過調節流進單晶矽錠生長裝置內部的氬氣的量、含有熔矽的石英坩堝的旋轉速度或單晶矽錠的旋轉速度，來控制的。
特別地，核單元的寬度或深度隨著流進的氬氣的量的增加、石英坩堝的旋轉速度的下降或生長中的單晶矽錠的旋轉速度的增加而增加。
依照本發明的另一個方面，提供了一種其平面間隙氧濃度分布的標準誤差等於或小於0.1的矽片。
在一示範實施例中，包含在矽片裡的點缺陷密度是1011-1013/釐米3。
在一示範實施例中，間隙氧濃度增量的平面變化(Δ[Oi])，就是在含有95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛裡第一次對矽片在800℃下加熱處理4小時和在95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛裡再對矽片在1000℃下加熱處理16小時後的間隙氧濃度與在第一次加熱處理之前的間隙氧濃度之間的差異，等於或小於0.5ppma(份每一百萬個原子)(或0.25×1017/釐米3)。
在一示範實施例中，經過95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛裡第一次對矽片在800℃下加熱處理4小時和在95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛裡再對矽片在1000℃下加熱處理16小時之後，通過少數載流子壽命(MCLT)掃描獲得的圖像中定標線條的最大值和最小值之間的差異，等於或小於10。
在一示範實施例中，在經過第一次和第二次熱處理之後，通過MCLT掃描而獲得的圖像中定標線條的最大值和最小值之間的差異，等於或小於5，在進一步的實施例中，等於或小於3。
依照本發明的另一個內容，提供了一種單晶矽錠，其中該單晶矽錠的徑向間隙氧濃度分布的標準差等於或小於0.1。
在一示範實施例中，包含在用本發明的方法生產的單晶矽錠中的點缺陷密度是1011-1013/釐米3。
圖1為顯示普通單晶矽錠的生長設備的內部截面圖。
圖2為說明按照普通方法的熔矽SM的對流分布的示意圖。
圖3為說明按照本發明的熔矽SM的對流分布的示意圖。
圖4a為說明在實驗實施例1中熔矽的對流分布的示意圖。
圖4b為說明在實驗實施例2中熔矽的對流分布的示意圖。
圖4c為說明在實驗實施例3中熔矽的對流分布的示意圖。
圖5a為按照本發明的實施例的矽片相對於徑向距離的初始間隙氧濃度[Oi]分布的測量結果曲線圖。
圖5b為Δ[Oi]，即按照本發明的實施例的矽片在熱處理之前的間隙氧濃度和熱處理之後間隙氧濃度之間的差異相對於徑向距離的測量結果曲線圖。
圖5c顯示在對按照本發明的實施例的矽片進行熱處理之後MCLT掃描的結果的圖像。
圖6a為按照對比實施例1的矽片內相對於徑向距離的初始間隙氧濃度[Oi]分布的測量結果曲線圖。
圖6b為顯示Δ[Oi]的測量結果的曲線圖，即在按照對比實施例1的矽片內相對於徑向距離的加熱處理之前的間隙氧濃度和加熱處理之後的間隙氧濃度之間的差異。
圖6c為顯示對按照對比實施例1的矽片進行MCLT掃描的結果的圖象。
具體實施例方式
在此將參考附圖來解釋本發明的示範實施例。
本發明注意到一個事實是，由於認識到，如果僅通過調節錠的溫度梯度和調節固-液體界面的形狀，基於Czochralski法不可能獲得在徑向具有均勻質量的單晶矽錠的生長，所以，為了生長在徑向上具有均勻質量的單晶矽錠，熔矽的對流分布應受到控制。
圖2為顯示普通方法熔矽SM的對流分布的示意圖。當單晶矽錠IG按照傳統方法生長的時候，熔矽SM具有如圖2中所示的對流分布A和B。
尤其是，熔矽SM的對流分布大部分被分成外單元B，其中熔矽SM按沿著石英坩堝10的底部和側壁運動，上升到熔矽的表面，然後沿著熔矽的表面流向單晶矽錠IG的路線循環，和核單元A，其中熔矽SM沿著外單元B的內斜面在單晶矽錠的下方相鄰部分進行循環。
在這個時候，因為核單元A的寬度不會偏離單晶矽錠IG的邊緣，而且核單元A的深度達不到熔矽最大深度的一半，核單元A與外單元B相比相對更小一些。在現有技術中，單晶矽錠IG是在核單元A非常小的狀態下生長，還沒有作任何努力來增大核單元A的大小。
在這種情況下，如Gawanishi等在「Melt quenching technique fordirect observation of oxygen transport in the Czochralski-grown Siprocesss」，Journal of Crystal Growth，152卷，1995年，266-273頁中所描述的，因為存在於外單元B中的氧引起錠中央部分和邊緣部分之間的間隙氧濃度的平衡不穩定，靠近固-液體界面的間隙氧濃度分布變得不均勻。
另外，由於提供充足熱量到固-液體界面的困難使熱分布變得不均勻，固-液體界面在界面邊緣部分形成向單晶矽錠彎曲的凸形(a)，及在固-液體界面中央部分形成向熔矽彎曲的凹形(b)。所以，單晶矽錠IG是在固-液體界面整體上具有凸(a)-凹(b)-凸(a)的不均勻的固-液體界面的狀態下生長的。
通過以上所述的現有技術方法生長的單晶矽錠被切成片和磨光而成的矽片，就在其徑向上表現出非均一的質量特性。
圖3為表示依照本發明的實施例熔矽SM的對流分布的示意圖。如圖3所示，當石英坩堝內的熔矽的對流被分成一個核單元Ao和一個外單元Bo時，熔矽對流分布受到控制以使核單元Ao水平方向最大寬度Wmax是熔矽表面半徑的30-60％。
除了在控制核單元Ao水平方向最大寬度之外，熔矽的對流分布受到控制以使熔矽對流分布的核單元Ao的垂直方向最大深度Hmax等於或大於溶矽最大深度的50％。
這時，優選熔矽的對流分布受到控制以使核單元Ao的垂直方向最大深度Hmax是溶矽最大深度的80到95％。
如以上所述，當熔矽流，特別是核單元Ao的水平方向最大寬度Wmax和垂直方向最大深度Hmax受到控制而使其具有適中的大小時，可以使固-液體界面具有朝向單晶矽錠彎曲的凸(a)-凸(a)-凸(a)的形狀，那就是，一個單獨的凸型。
另外如以上所述，通過適當地控制核單元Ao和外單元Bo的大小，存在於石英坩堝底部的低溫區域T1的熔矽沿著外單元Bo向石英坩堝側壁的低段的高溫區域Th移動，從高溫區域Th獲得充足的熱量，然後沿著熔矽的表面向單晶矽錠移動。換句話說，通過沿著核單元Ao直接上升在低溫區域T1的冷熔矽對固-液界面產生的影響可以被阻止。
另外，由於在核單元Ao和外單元Bo之間形成的界面很寬，因此形成的高溫熱從外單元Bo轉移到核單元Ao的熱交換區域Trans也很寬。所以，可以獲得穩定的核單元Ao和外單元Bo的對流及活躍的核單元Ao和外單元Bo之間熱交換。
然後通過如以上所述的按照本發明的方法生長的單晶矽錠可以被切片和磨光，所獲得的矽片將具有等於或小於0.1的平面初始間隙氧濃度[Oi]的標準差。
此處平面初始間隙氧濃度[Oi]的標準差比較小意味著間隙氧濃度分布更加均勻。標準差是零意味著平面間隙氧濃度完全均勻的，這是最理想的情況。所以，限定一個最低標準差是沒有意義的，理想的是比較小的標準差。
另外，按照本發明製備的矽片在95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛的熱處理條件下第一次在800℃加熱處理4小時和再在95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛的熱處理條件下1000℃加熱處理16小時後，測量其間隙氧濃度，熱處理導致氧的澱積(反應Sisi+2Oi+Vsi→SiO2)，顯示熱處理之前的間隙氧濃度和熱處理之後的間隙氧濃度差異的[Oi]增量在矽片平面內有一個等於或小於0.5ppma的變化。
此處，第一次和第二次熱處理是一個熱處理循環的實例，熱處理循環用於確定依賴於間隙氧濃度和點缺陷分布的矽片的氧澱積特性，但是本發明不局限於這個熱處理循環。
一個理想的比較小的平面[Oi]增量的變化意味著矽片質量更均勻。若平面[Oi]增量的變化是零表明一個完美的狀況。因此，為標準差限定最低限度是無意義的。
進一步說，經過在95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛裡第一次對按照本發明製備的矽片在800℃下加熱處理4小時和在相同的氣氛裡第二次對矽片在1000℃下加熱處理16小時之後，在MCLT掃描所獲得的圖像中定標線條的最大值和最小值之間的差異等於或小於10。
矽片的MCLT掃描給出矽片的所有平面位置的MCLT值的分布。MCLT分布的頂部的10％和底部的10％部分不計，在剩餘的分布中，最高的MCLT值作為最大值，而最低的MCLT值作為最小值。
MCLT掃描已在韓國專利註冊號246816中被詳細說明，對其的更詳細的解釋在此省略。
特別地，由MCLT掃描而獲得的圖像中的定標線條最大值和最小值之間的差異，可被控制在等於或小於5，更優選為，等於或小於3。
這裡，由MCLT掃描而獲得的圖像中的定標線條的最大值和最小值之間的差異較小，說明矽片內的MCLT值分布更均勻。如果定標線條最大值和最小值之間的差異是零，說明平面MCLTs是一樣的，這時最理想的情況。所以限定定標線條最大值和最小值之間差異的最低限是無意義的，理想的是最大和最小定標線條之間的差異較小。
如此，通過調節流進單晶矽錠生長裝置的氬氣的量、石英坩堝的旋轉速度或單晶矽錠的旋轉速度，就可以獲得在矽熔對流中控制核單元水平方向最大寬度和垂直方向最大深度的大小，以提供具有均勻的平面質量的矽片質量。
在這裡，徑向上質量均一的單晶矽錠生長的理想工藝參數不僅僅局限於流進的氬氣的量、石英坩堝的旋轉速度或單晶矽錠的旋轉速度。依需要生長的單晶矽錠的直徑、石英坩堝的體積、矽片的理想質量等也可以採用其它的適當的工藝參數。
以下實驗實施例說明流進的氬氣量、石英坩堝的旋轉速度和單晶矽錠旋轉速度對單晶矽錠徑向質量的影響。
首先，基於Czochralski法的單晶矽錠的生長中，觀察在石英坩堝旋轉速度為大約1.5rpm(轉每分)和單晶矽錠旋轉速度為18rpm的條件下，氬氣流入量為50lpm(升每分)的情況(Ar1)和氬氣流入量為100lpm的情況(Ar2)下矽熔的對流分布。
圖4a為解釋實驗實施例1中熔矽的對流分布的示意圖。作為實驗實例1的結果，在氬氣流入量為50lpm(升每分)的情況(Ar1)下，核單元A1的水平方向最大寬度W1max不超過單晶矽錠生長的固-液體界面的邊緣部分，且核單元A1垂直方向最大深度H1max小於溶矽最大深度的50％，核單元A1垂直方向最大深度H1max如圖4a中的單晶矽錠的中心軸的左側所示。
另一方面，在氬氣流入量為100lpm的情況(Ar2)下，核單元A1′的水平方向最大寬度W1max超過固-液體界面的邊緣部分，佔據了矽熔表面半徑的大約50％，且核單元A1′的垂直方向最大深度H1′max佔據了矽熔最大深度的大約80％，核單元A1′的垂直方向最大深度H1′max如圖4a中的單晶矽錠的中心軸的右側所示。
所以，可看出右側的外單元B1′的大小小於左側的外單元B1。
通過如上所述的實驗實施例1，可以看出通過增加流進單晶矽錠生長裝置的氬氣量可增大熔矽對流分布核單元的大小。
下一步，在氬氣的流入量為70lpm和單晶矽錠的旋轉速度是18rpm的條件下，當石英坩堝的旋轉速度是4rpm的情況下和石英坩堝的旋轉速度是0.5rpm的情況下觀察熔矽的對流分布。結果顯示於圖4b。
在石英坩堝的旋轉速度是4rpm的情況下，核單元A2的水平方向最大寬度W2max不超過熔矽固-液體界面邊緣部分，且核單元A2的垂直方向最大深度H2max小於熔矽最大深度的50％，如圖4b左側所示。
另一方面，在石英坩堝的旋轉速度是0.5rpm的情況下，核單元A2′的水平方向最大寬度W2′max佔有熔矽表面半徑的大約50％，核單元A2′垂直方向最大深度H2′max佔有熔矽最大深度的大約90％，如圖4b右側所示。
所以，可看出右側的外單元B2′的大小小於左側的外單元B2。
通過如上所述的實驗實例2，減小石英坩堝的旋轉速度，其為單晶矽錠生長器的一部分，可增大熔矽對流分布核單元的大小。
下一步，在氬氣的流入量為70lpm以及石英坩堝的旋轉速度為0.1rpm的條件下，當單晶矽錠旋轉速度為20rpm時和其旋轉速度為12rpm時觀察熔矽的對流分布。結果顯示於圖4c。
在單晶矽錠旋轉速度為20rpm的情況下，熔矽在核單元A3的水平方向最大寬度W3max等於或是大於熔矽表面半徑的大約50％和核單元A3垂直方向最大深度H3max大約是溶矽最大深度的100％的狀態中，與石英坩堝的底部中央部分的一段接觸而進行循環，如圖4c左側所示。
另一方面，在單晶矽錠旋轉速度為12rpm的情況下，核單元A3′的水平方向最大寬度W3′max佔有熔矽表面半徑的大約50％，且核單元A3′垂直方向最大深度H3′max佔有熔矽最大深度的大約90％，如圖4c右側所示。
因此，可以看出右側的外單元B3′的大小大於左側的B3。
通過如上所述的實驗實施例3，可以看出通過增加單晶矽錠的旋轉速度，可增大熔矽對流分布核單元的大小。
通過以上所述的實驗實施例的結果可以看出，通過增加氬氣的流入量、降低石英坩堝的旋轉速度或增加單晶矽錠的旋轉速度可增大熔矽對流分布核單元的大小。
相反的，通過減小氬氣的流入量、增加石英坩堝的旋轉速度或降低單晶矽錠的旋轉速度，可以減小熔矽對流分布核單元的大小。
這意味著，在單晶矽錠的生長下的熔矽對流分布，也就是核單元和外單元的相對大小分布，可以通過調節工藝參數，尤其是氬氣的流入量、石英坩堝的旋轉速度或生長中的單晶矽錠的旋轉速度，可以得到適當的控制。
但是，用氬氣的流入量、石英坩堝的旋轉速度或單晶矽錠的旋轉速度，這些用來控制熔矽對流分布中的核單元和外單元的相對大小分布的工藝參數，僅是一些實例。這些工藝參數不是限制性的，其它的工藝參數也可被採用。
如本發明實施例1所述，單晶矽錠在流入單晶矽錠生長裝置的氬氣量為100lpm、生長的單晶矽錠的放置速度為18rpm和石英坩堝的放置速度為1.5rpm的狀態下生長。
按照實施例1，核單元Ao水平方向的最大寬度Wmax大約是熔矽表面半徑的45％，且核單元Ao垂直方向的最大深度Hmax大約是溶矽最大深度的80％。
經切割和磨光製得的單晶矽錠而生成的矽片，按其徑向距離測量初始間隙氧濃度[Oi]的分布，測量結果如圖5a所示。
另外，還進行了一個按照現有技術生產單晶矽錠的對比實施例1，如圖2所示。按照實施例1的相同方法測量由在對比實施例1中生產的單晶矽錠而製備的矽片的初始間隙氧濃度[Oi]的分布。測量結果如圖6a所示。
如圖5a所示，可以肯定用本發明的實施例製備的矽片，在徑向上的初始間隙氧濃度分布呈現出幾乎均勻的特性。
與此相反，如圖6a所示，可以肯定對比實施例1製備的矽片徑向上的初始間隙氧濃度從矽片的中央到邊緣在降低。
下面，用本發明的實施例1製備的10個矽片，在每一個矽片上測量20個點的初始間隙氧濃度以獲得標準差。所得標準差數據列於表1中。
用按照對比實施例1製備的10個矽片，以實施例1中相同的方法測量初始間隙氧濃度，以獲得標準差。所得標準差數據列於表1中。
表1
如表1所示，對於本發明實施例1，所有的矽片平面初始間隙氧濃度分布的標準差等於或小於0.041。
相反，在對比實例1中，所有的矽片平面初始間隙氧濃度分布的標準誤差超過0.16。
下面，按照本發明實施例1製備的矽片，將其在95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛裡首先在800℃下加熱處理4小時，然後在含有95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛裡再在1000℃下加熱處理16小時之後，測量其間隙氧濃度。沿矽片徑向距離測量[Oi]增量，其為熱處理前間隙氧濃度和熱處理之後間隙氧濃度的差異。測量結果顯示於圖5b。
同樣的熱處理用於對比實施例1。沿矽片徑向距離測量[Oi]增量，結果顯示於圖6b。
如圖5b中所示，按照本發明實施例1製備的矽片，可以確定在徑向上的[Oi]增量是非常均勻一致的，而且徑向上的增量的變化等於或是小於0.5ppma。
相反，如圖6b所示，在對比實例1中，可以確定在徑向上的[Oi]增量是非常不均勻一致的。這是因為在按照之前介紹過的傳統的單晶矽錠方法的晶體生長過程中，在靠近固-液體界面的液體的中央部分、邊緣部分及二者之間的中間部分，熱的分布不同。因此，通過處理由該液體生長的單晶矽碇IG而來的矽片也具有不均勻的質量。
另一方面，按照本發明實施例1製備的矽片也在以上提及的條件下經過熱處理後，對其進行MCLT掃描。掃描結果所獲得的圖象顯示於圖5c。
對於對比實施例1如實施例1一樣進行MCLT掃描，掃描結果所獲得的圖象顯示於圖6c。
如圖5c中所示，對按照本發明實施例1製備的矽片進行MCLT掃描的結果，在最大和最小定標線條之間顯示了1.173左右的差異。從這些結果可以看出矽片質量是非常均勻的。
另一方面，如圖6c所示，按照對比實例1製備的矽片在最大和最小定標線條之間顯示了大約18的差異。這項數值與本發明的實施例1相比非常大。所以，可以看出按照對比實例1製備的矽片質量與由本發明實施例1製備的矽片質量相比是非常不均勻的。
一個單晶矽錠在已在前面作過說明的實驗實施例2的條件下生長。實驗實施例2的兩種條件被分別確定為實施例2和對比實例2。
即，在實施例2中，通過在流進單晶矽錠生長裝置的氬氣量為70lpm、生長中的單晶矽錠的旋轉速度為18rpm及石英坩堝的旋轉速度為0.5rpm的條件下控制熔矽的對流分布進行單晶矽錠的生長。
如實施例2，熔矽對流分布的核單元的水平方向最大寬度佔有熔矽表面半徑的大約50％，核單元垂直方向最大深度佔有熔矽最大深度約90％。
在對比實施例2中，單晶矽錠生長的條件，氬氣的流入量和單晶矽錠的旋轉速度與實施例2相同，只是石英坩堝的旋轉速度為4rpm。
按照對比實施例2，熔矽對流分布的核單元的水平方向最大寬度沒有超過單晶固-液體界面的邊緣部分，核單元垂直最大深度小於熔矽最大深度的50％。
在實施例2和對比實施例2中，對二者的產率(％)的對比列於下面的表2中。在此，產率對比是基於單晶生成的比例，指的是單晶生成的量對投入的多晶矽的量的比例。另外，對10個生長的單晶矽錠進行測量之後，平均產率比較列於表2中。
表2
如表2所示，在本發明的實施例2中，單晶矽錠的單晶化率大部分達到80％，平均值為大約78％。另一方面，在對比實施例2中，單晶矽錠的單晶化率的平均值達到67％，相對較低。
所以，可從表2中看出，本發明的實施例2獲得更多的單晶化物，也就是比傳統工藝高出大約11％的高產率。
如上所述，本發明提供了一種基於Czochralski法生產單晶矽錠的方法，該方法通過控制位於石英坩堝內的熔矽的對流分布，以便使流入單晶矽錠的氧濃度的分布和點缺陷的分布變得均勻，能夠提供具有徑向均勻的質量的單晶矽錠和具有均勻的平面質量的矽片。
另外，本發明還發現，為了獲得徑向質量均勻的單晶矽錠的生長，熔矽的對流分布應該受到控制。基於這個發現，本發明確定了關鍵的工藝參數，通過調節氬氣的流入量、石英坩堝的旋轉速度、單晶矽錠的旋轉速度，等等控制對流分布，從而生長徑向質量均勻的單晶矽錠。
另外，本發明確定了生長徑向質量均勻的單晶矽錠的理想的工藝條件。
進一步地，與傳統方法相比，本發明增加了半導體設備的產量，可以節省矽片的生產成本。
雖然上面對本發明的示範實施例已經做出詳細的說明，應該很清楚地理解，所述的基本發明原理的許多變化和/或變更對於本領域技術人員是顯而易見的，它們仍將被涵蓋於如所附的權利要求確定的本發明的精神和範圍內。
權利要求
1.通過Czochralski法生產單晶矽錠的方法，其中當熔矽對流被分為一個核單元和一個外單元時，單晶矽錠在核單元水平方向的最大寬度是熔矽表面半徑的30-60％的條件下生長。
2.如權利要求1所述的方法，其中，單晶矽錠在核單元垂直方向最大深度等於或大於溶矽最大深度的50％的條件下生長。
3.如權利要求2所述的方法，其中，單晶矽錠在核單元垂直方向最大深度是溶矽最大深度的80-95％的條件下生長。
4.如權利要求1所述的方法，其中，核單元的寬度或深度是通過調節流入單晶矽錠生長單元的氬氣流量而得到控制。
5.如權利要求4所述的方法，其中，當氬氣流入量增加時，核單元的寬度或深度增加。
6.如權利要求1所述的方法，其中，核單元的寬度或高度是通過調節含有熔矽的石英坩堝的旋轉速度而得到控制。
7.如權利要求6所述的方法，其中，當石英坩堝的旋轉速度下降時，核單元的寬度或深度增加。
8.如權利要求1所述的方法，其中，核單元的寬度或高度是通過調節單晶矽錠的旋轉速度而得到控制。
9.如權利要求8所述的方法，其中，當單晶矽錠的旋轉速度增加時，核單元的寬度或深度增加。
10.矽片，由通過Czochralski法生長的單晶矽錠製成，其中在一平面中間隙氧濃度分布的標準差等於或小於0.1。
11.如權利要求10所述的矽片，其中，包含在矽片內的點缺陷密度是1011-1013/釐米3。
12.如權利要求10所述的矽片，其中，間隙氧濃度增量的平面變化，即經過在95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛裡第一次對矽片在800℃下加熱處理4小時後和在95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛裡第二次對矽片在1000℃下加熱處理16小時之後的間隙氧濃度與在第一次熱處理前的間隙氧濃度之間的差異，等於或小於0.5ppma。
13.如權利要求10所述的矽片，其中，經過在95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛裡第一次對矽片在800℃下加熱處理4小時和在95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛裡第二次對矽片在1000℃下加熱處理16小時之後，在通過MCLT(少數載流子壽命)掃描獲得圖象中定標線條的最大值和最小值之間的差異等於或小於10。
14.如權利要求13所述的矽片，其中，經過在95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛裡第一次對矽片在800℃下加熱處理4小時和在95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛裡第二次對矽片在1000℃下加熱處理16小時之後，在通過MCLT(少數載流子壽命)掃描獲得的圖象中定標線條的最大值和最小值之間的差異等於或小於5。
15.如權利要求14所述的矽片，其中，經過在95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛裡第一次對矽片在800℃下加熱處理4小時和在95％的氮氣和5％的氧氣的氣氛裡第二次對矽片在1000℃下加熱處理16小時之後，在通過MCLT(少數載流子壽命)掃描獲得的圖象中定標線條的最大值和最小值之間的差異等於或小於3。
16.單晶矽錠，其中，沿該單晶矽錠徑向的間隙氧濃度分布的標準差等於或小於0.1。
17.如權利要求16所述的單晶矽錠，其中，包含在該單晶矽錠內的點缺陷密度是1011-1013/釐米3。
18.如權利要求2所述的方法，其中，核單元的寬度或深度是通過調節流入單晶矽錠生長單元的氬氣流量而得到控制。
19.如權利要求2所述的方法，其中，核單元的寬度或深度是通過調節含有熔矽的石英坩堝的旋轉速度而得到控制。
20.如權利要求2所述的方法，其中，核單元的寬度或深度是通過調節單晶矽錠的旋轉速度而得到控制。
全文摘要
本發明涉及一種使用Czochralski法生產單晶矽錠的方法，該方法可提供具有非常均勻的平面質量的矽片，因而提高半導體裝置的產率。本發明建議一種用Czochralski法生產單晶矽錠的方法，其中，當熔矽對流被分為一個核單元和一個外單元時，單晶矽錠在核單元水平方向最大寬度是熔矽表面半徑的30－60％的條件下生長。在一個實施例中，單晶矽錠在核單元垂直方向最大深度等於或大於熔矽最大深度的50％的情況下生長。
文檔編號C30B15/22GK1510175SQ20031012304
公開日2004年7月7日 申請日期2003年12月23日 優先權日2002年12月23日
發明者趙鉉鼎, 李洪雨, 鄭鎮秀, 金仙美 申請人:希特隆股份有限公司