通过CZ法生产Si单晶锭料的方法技术

通过明确地检测出以特定拉晶速度曲线生长出的Ｓｉ单晶的缺陷区域或无缺陷区域的类型，并将数据反馈至后续拉晶，从而使没有缺陷区域的Ｓｉ单晶稳定地生长。在通过ＣＺ法生产Ｓｉ单晶锭料中，通过原子空位的直接观察法来检测在先生长出的Ｓｉ单晶的截面中原子空位的浓度分布，随后将该浓度分布反馈至后续拉晶处理以调整后续拉晶的拉晶速度曲线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过CZ法生产Si单晶锭料(ingot)的方法，且更具体 地涉及这样的方法，其中Si单晶锭料可根据消费者需要的各种Si晶 片而稳定地生产。相关技术FZ法(悬浮区熔法)和CZ法(Czochralski法)作为Si单晶锭料的生 产方法是已知的。其中，与FZ法相比，CZ法容易形成大尺寸且生产 率极高，所以它常常^皮用作生产通用晶片的方法。当通过CZ法生产Si单晶锭料时，其质量取决于拉晶速度(pulling rate)。即，为了通过CZ法生长出基本上没有例如空隙、位错簇 (dislocation cluster)等内生缺陷(Grow-in defect)的所谓的无缺陷晶体 (non-defect crystal),要严格控制拉晶速度V以便所产生的Si晶体生长 成无缺陷晶体，其中所述内生缺陷是由于例如原子空位、填隙硅等点 缺陷在Si晶体内部的聚集而形成的。但是，即使以目标拉晶速度V进行拉晶，也可能因各种因素而不 能获得想要的无缺陷晶体。例如，如果CZ装置的热区随时间变化，那么晶体中的温度梯度 G就改变，所以需要改变拉晶速度V的曲线(profile)以达到目标V/G。此前，从以特定拉晶速度曲线生长出的Si晶体的合适位置切割出 样品，随后在此位置测定缺陷区域的类型。同样，为了将结果反馈至 后续的拉晶处理，使用R-OSF(环-氧化引起的堆垛层错，Ring-Oxidation induced Stacking Fault)/P/^的图案(pattern),或使用R-OSF或Pv/Pi边 界部分的直径作为拉晶的控制参数(control parameter)。此处，所有Pv和Pi都被包括在无缺陷区域，其中Pv是指具有一些原子空位的区域，而Pi是指具有一些填隙硅Si的区域。此外，所述无缺陷区域类型Pv和Pi通过Cu饰法来确定，或根据 在热处理后的氧沉淀分布来确定。即，氧沉淀在Pv区域;故促进，因为 存在一些原子空位，而氧沉淀在Pi区域^皮抑制，因为存在一些填隙Si， 所以，在Cu饰或氧沉淀的热处理后，通过借助X射线形貌学等的观 察而区分Pv和Pi缺陷区域。因此，这些方法基本上都是通过氧沉淀核存在与否来确定Pv、 Pi类型的方法。所以，当Si晶体是高氧晶体或低氧晶体时，就难以区分这两种区域。即，如果是高氧晶体，在Pv或Pi区域都可能产生氧沉淀，而如果 是低氧区域，在Pv和Pi区域可能都不产生氧沉淀。而且，即使是在能够区分这两种区域的氧浓度范围内，也需要复 杂的热处理，而热处理需要很长时间且花费相当大，所以就存在结果 不能被迅速反馈至后续拉晶处理的问题。最近，专利技术人领先于世界开发出原子空位的定量评价方法，其中 Si晶体中的原子空位被直接观察而不依赖晶体中的氧浓度，也不需要 热处理，且原子空位的存在浓度可被定量评价。此方法是这样的技术，即利用^皮捕获在原子空位中的电子轨道三 重态与超声应变之间的相互作用非常大的特点，由与低温处理相关的 Si晶体的弹性常数减小(软化现象)的放大，在短时间内直接测定Si晶 体中是否存在原子空位及其浓度。根据此方法，如图l(a)和(b)所示，当原子空位存在于Si晶体中时，低温处理引起弹性常数的减小(软化现象)，以便原子空位的浓度可通过所述减小的程度来掌握。同样，Si晶体的种类可通过是否存在磁场依赖性来区分，因为掺有杂质的Si晶体的原子空位会受磁场影响(takeon)，如果施加强磁场，那么弹性常数的软化现象会受磁场的影响而解决，而未掺杂质的Si晶体的原子空位不受磁场影响，即使施加强磁场， 弹性常数的软化趋势也不改变。原子空位的定量测定方法具体描述如下。即，这是一种定量测定存在于硅晶片中的原子空位的方法，其包 括向从硅晶片的特定位置切割出的硅样品发出超声波脉冲，且在其表面上直接提供有薄膜换能器，所述薄膜换能器具有能够在不高于25K 的温度区域内，如果需要，在施加外部磁场，同时在上述温度区域内 冷却的状态下，追随与温度下降有关的硅样品的膨胀的性质；使发出 的超声波脉沖传播进入所述硅样品；卩险测传播的超声波脉沖中声速的少量；和根据计算出的弹性常数的减少量定量测定出存在于硅晶片中 的原子空位的种类和浓度。专利技术的公开专利技术要解决的问题本专利技术的目的是提议一种通过CZ法生产Si单晶锭料的有利方 法，其中通过利用对上述Si晶体中原子空位的直接观察法，而明确地 检测出以特定拉晶速度曲线生长出的Si单晶的缺陷区域或无缺陷区 域的类型，并将产生的数据反馈至后续拉晶，从而使没有缺陷区域的Si单晶可稳定地生长，无缺陷区域的进一步类型Py、Pi可^皮分开生产。解决问题的手段即，本专利技术的概述和结构如下所述。(1) 一种，其包括通过原子空位 的直接观察法检测在晶片径向的原子空位的浓度分布，其中所述晶片 是从以在先拉晶处理生长出的Si单晶锭料的多个晶体位置切割出来 的，并将所产生的数据反馈至后续拉晶处理以在后续拉晶中调整拉晶 速度曲线。(2) 根据项目(l)的，其中只由 Pv型无缺陷区域构成的Si单晶是通过调整拉晶速度曲线而生长的。(3) 根据项目(l)的，其中只由 Pi型无缺陷区域构成的Si单晶是通过调整拉晶速度曲线而生长的。(4) 根据项目(l)的，其中由Pv 型无缺陷区域和Pi型无缺陷区域构成的Si单晶是通过调整拉晶速度 曲线而生长的。(5) 根据项目(1)的，其中由 R-OSF区域、Pv型无缺陷区域和Pi无缺陷区域构成的Si单晶是通过 调整拉晶速度曲线而生长的。专利技术效果根据本专利技术，可精确控制后续拉晶中的拉晶速度曲线，以便通过 快速掌握以在先拉晶速度曲线生长出的Si单晶的类型并将其反馈而 产生(render into)无缺陷区域。此外，根据本专利技术，可区分无缺陷区域的类型Pv、 Pi,因此仅有 Pv或仅有Pi的Si单晶(曾被称为很难实现)可被稳定地生产。附图简述附图说明图1是显示使用施加的磁场的放大率作为参数，在(a)未掺杂质的 Si晶体的和(b)掺有杂质的Si晶体的低温温度区弹性常数软化趋势的 图。图2是(a)显示在典型Si晶体锭料的纵剖面处缺陷状态分布的图， 和(b)显示在从Pv、 Pi区域取出的样品的低温温度区软化趋势对比的 图。图3是显示Si晶片的典型产品图案的图。图4是(a)显示在Si晶体锭料的纵剖面处缺陷状态分布的图，和(b) 显示在通过以每种拉晶速度A-F拉晶而获得的Si晶片的截面中心位置 处原子空位的浓度分布(c)的图。图5是显示在通过以每种拉晶速度A-F拉晶而获得的Si晶片的径 向的浓度分布(c)的图。图6是iJL明测量在Si晶片的径向的原子空位浓度分布的程序的图。实现本专利技术的最佳方式本专利技术将在以下作详细描述。如前所述，通过利用在本专利技术之前开发出的Si晶体中原子空位的 直接观察法来测量在低温温度处理时弹性常数的减少量(软化现象)， 而区分Si晶体中原子空位是否存在。即，因为原子空位存在于Si晶体中，所以低温温度处理会引起弹 性常数的软化。因此，如果存在Pv型无缺陷区域，在低温温度时会引 起弹性常数的软化。另一方面，Pi型处于穿透在晶4各之间的Si原子的状态，且其中不 存在原子空位，因此即使在低温温度时也不会引起弹性常数的软化。在图2(a)中显示的是在典型的Si晶体锭料的纵剖面处缺陷状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过ＣＺ法生产Ｓｉ单晶锭料的方法，其包括通过原子空位的直接观察法检测晶片径向的原子空位的浓度分布，其中所述晶片是从以在先拉晶处理生长出的Ｓｉ单晶锭料的多个晶体位置切割出来的，并将所产生的数据反馈至后续拉晶处理以在后续拉晶中调整拉晶速度曲线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤辉孝，根本祐一，金田宽，宝耒正隆，
申请(专利权)人：国立大学法人新潟大学，胜高股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]