特許ウォッチ

公開番号2024147585
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-16
出願番号2024104133,2023502773
出願日2024-06-27,2021-06-30
発明の名称単結晶シリコンの結晶片
出願人ジルトロニックアクチエンゲゼルシャフト,Siltronic AG
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類C30B 29/06 20060101AFI20241008BHJP(結晶成長)
要約【課題】半導体ウェーハを生成する方法を提供する。
【解決手段】8cm以上50cm以下の長さと、280mm以上320mm以下の直径とを有する半導体ウェーハを生成する方法であって、a)7μmよりも大きく30μm以下のサイズを有し、表面にピンホール欠陥がない結晶からチョクラルスキー法によって生成された単結晶シリコンインゴットを結晶片に分割する;b)超音波測定で発見された凹凸の座標を格納する;c)マルチワイヤーソーによって結晶片から半導体ウェーハを生成する;d)第1のIR測定により半導体ウェーハを分析し結果を格納する;e)両面研磨により半導体ウェーハのすべてを研磨し、第2のIR測定により半導体ウェーハを分析し測定結果を格納する;f)化学機械研磨してSIRD測定を行ない結果を格納する;g)光散乱法によって半導体ウェーハを測定しデータを格納する;h)測定結果のすべてを分析することを、順に含む、方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
半導体ウェーハの生成のための単結晶シリコンの結晶片であって、
８ｃｍ以上５０ｃｍ以下の長さと、
２８０ｍｍ以上３２０ｍｍ以下の直径とを有し、
前記結晶片が半導体産業に適した半導体ウェーハになるようワイヤーソーで切り分けられた後で、透過赤外線偏光解消測定（ＳＩＲＤ）で測定される、７μｍよりも大きく３０μｍ以下のサイズを有するピンホールがない、生成された前記半導体ウェーハの割合が、９８％よりも大きい、結晶片。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
半導体ウェーハの生成のための単結晶シリコンの結晶片であって、
８ｃｍ以上５０ｃｍ以下の長さと、
２８０ｍｍ以上３２０ｍｍ以下の直径とを有し、
３０μｍ以下のサイズを有するピンホールがない、前記結晶片から生成された前記半導体ウェーハの割合が、９６．２％よりも大きい、結晶片。
【請求項３】
前記結晶片は、１×１０
１７
ａｔ／ｃｍ
３
以上、好ましくは３×１０
１７
ａｔ／ｃｍ
３
以上、および７×１０
１７
ａｔ／ｃｍ
３
以下、好ましくは６×１０
１７
ａｔ／ｃｍ
３
以下（新ＡＳＴＭ）の格子間酸素を含む、請求項１に記載の結晶片。
【請求項４】
生成された前記半導体ウェーハの前記割合からのすべての前記半導体ウェーハは、シリコン格子間原子が支配的である領域Ｐ
ｉ
と、シリコン空孔が支配的である領域Ｐ
ｖ
との双方を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の結晶片。
【請求項５】
前記領域Ｐ
ｖ
の面積と前記領域Ｐ
ｉ
の面積との合計は、半導体ウェーハの面積の９５％、好ましくは９９％よりも大きい、請求項４に記載の結晶片。
【請求項６】
前記領域Ｐ
ｖ
の前記面積は、前記半導体ウェーハの前記面積の１０％よりも小さい、請求項５に記載の結晶片。
【請求項７】
炭素（Ｃ）不純物は、７×１０
１４
ａｔ／ｃｍ
３
未満、好ましくは５．５×１０
１４
ａｔ／ｃｍ
３
未満であり、同時に、鉄（Ｆｅ）不純物は、１．０×１０
１０
ａｔ／ｃｍ
３
未満、好ましくは５．０×１０
９
ａｔ／ｃｍ
３
未満である、先行する請求項のいずれか１項に記載の結晶片。
【請求項８】
すべての前記半導体ウェーハ上で測定された抵抗は、１ｍｏｈｍｃｍ以上１ｏｈｍｃｍ以下である、先行する請求項のいずれか１項に記載の結晶片。
【請求項９】
請求項１～８のいずれか１項に記載の結晶片が使用され、
ワイヤーソーによって半導体ウェーハになるよう切断され、
研磨され、オプションでエピタキシーを受ける、半導体ウェーハを生成するための方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリコンからの半導体ウェーハの生成に特に適したシリコン単結晶に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
単結晶半導体ウェーハは、現代の電子工学の基盤である。前記半導体ウェーハ上での部品の生成中、それらは、現在非常に複雑な被覆ステップを用いる熱動作を受ける。
【０００３】
半導体ウェーハ、特にシリコン半導体ウェーハは典型的には、まず、フロートゾーン法（float zone：ＦＺ）またはチョクラルスキー法（Czochralski：ＣＺ）によって単結晶
ロッドを引き上げることにより生成される。それに応じて生成されたロッドは、ワイヤーソー、内径ソー、またはバンドソーといった、その目的に適したソーによって結晶片に分割され、これらの片は次に、典型的にはワイヤーソーまたは内径ソーで半導体ウェーハに加工される。
【０００４】
さらなる機械的ステップ、化学機械的ステップ、および／または化学的ステップの後で、オプションで層がＣＶＤによって塗布されてもよい。
【０００５】
こうして生成されたこれらの半導体ウェーハは次に、さらなる部品加工に利用可能になる。
【０００６】
適切な品質保証は、実施された作製ステップの成否を決める分析手法の集中的展開を定める。したがって、典型的には、異なる測定手法が、場合によっては個々の処理ステップの後で、一方では生成プロセスを監視するために、他方では使用不可と考えられる半導体ウェーハを排除するために使用される。ここでの半導体ウェーハは典型的には、単一の測定方法または１つの測定パラメータの結果のみを常に使用して評価される。
【０００７】
石英るつぼに保持された溶融物から単結晶がチョクラルスキー法（ＣＺ法）に従って引き上げられる場合、るつぼ材料は、単結晶に、およびそれから得られる半導体ウェーハに取り込まれる格子間酸素の源を形成する。取り込まれる格子間酸素の濃度は、たとえば圧力調整や引き上げ装置を通るアルゴンの流れの調整によって、または、単結晶の引き上げ中のるつぼ回転と種結晶回転との連携によって、または、溶融物に課される磁場の印加によって、または、これらの措置の組合せによって、非常に精密に制御され得る。一般的に言えば、ＣＺ法によって生成された結晶で測定された格子間酸素濃度は、５×１０
１６
ａｔ／ｃｍ
３
以上（新ＡＳＴＭ）である。
【０００８】
格子間酸素は、ＢＭＤ（Bulk Micro Defects：バルク微小欠陥）の発生において重要な役割を果たす。ＢＭＤとは、熱処理の過程でＢＭＤ種の成長によって形成された酸素析出物である。それらは内部ゲッタとして、言い換えれば、不純物のためのエネルギーシンクとして作用し、したがって原則としては利点である。１つの例外は、それらが、電子部品が位置するよう意図される位置に存在することである。そのような位置でのＢＭＤ形成を回避するために、半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を堆積させ、電子部品をエピタキシャル層に位置するように提供することが可能である。
【０００９】
るつぼは通常、石英などの二酸化シリコンを含有する材料から構成される。それは一般に、多結晶シリコンの塊および／または顆粒で充填され、多結晶シリコンは、るつぼの周りに配置されたサイドヒータとるつぼの下に配置されたベースヒータとによって溶融され
る。溶融物の熱安定化の段階の後で、単結晶種結晶が溶融物に浸漬されて持ち上げられる。この手順中、シリコンが、溶融物によって濡れた種結晶の端で結晶化する。結晶化速度は、種結晶が持ち上げられる速度（結晶持ち上げ速度）によって、および、溶融シリコンが結晶化を受ける界面の温度によって実質的に影響される。これらのパラメータの適切な制御を通して、まず、「ネック」と呼ばれる区分が、転位をなくすために引き上げられ、その後に単結晶の円錐区分が続き、最後に単結晶の円筒区分が続き、円筒区分から半導体ウェーハが後に切り取られる。
【００１０】
たとえばＵＳ－５９５４８７３Ａに記載されるように、結晶引き上げプロセス中の対応する動作パラメータは、結晶において径方向に均一な欠陥分布を達成するようなやり方で調節される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許