[發(fā)明專利]單晶硅錠及其制造方法以及單晶硅晶片

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• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN110387578A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 原田和浩;降屋久
• 申請（專利權(quán)）人: 勝高股份有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B15/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張澤洲;劉林華

本發(fā)明提供一種沒有由晶體引起的缺陷、且如鐵元素那樣的金屬元素的污染度小、電氣特性優(yōu)異的單晶硅錠及其制造方法以及單晶硅晶片。所述單晶硅錠通過CZ法培育，并且不存在空位型點缺陷的凝集體及間隙硅點缺陷的凝集體，所述單晶硅錠的特征在于，鐵污染濃度為2×10⁹atoms/cm³以下。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過切克勞斯基法（以下，稱為CZ法。）培育的單晶硅錠及由其制成的硅晶片。更詳細而言，涉及一種為了制造LSI等半導體裝置而使用的硅晶片。

背景技術(shù)

要求LSI等半導體裝置在pn接合處泄漏電流少，并且顯示出對MOS晶體管的柵極氧化膜的可靠性高等優(yōu)異的電氣特性。作為使這些特性劣化的原因，可以舉出成為基板的硅晶片的晶體缺陷及晶片的金屬元素所引起的污染。在金屬之中，尤其是鐵元素在單晶硅中帶來嚴重的不良影響，該鐵元素通過來自周圍的環(huán)境或裝置的污染而被帶進。

作為從該硅晶片的動作區(qū)域捕獲如鐵元素那樣的金屬元素的技術(shù)，一直以來已知有使晶片本身具備捕獲金屬元素的吸除能力的內(nèi)部吸除（IG）法或外部吸除（EG）法。并且，作為從成為動作區(qū)域的晶片表面去除金屬的技術(shù)，已知有RCA清洗法，所述RCA清洗法中利用包含過氧化氫和氫氧化銨的SC-1溶液清洗硅晶片之后，利用包含過氧化氫和稀鹽酸的SC-2溶液清洗硅晶片。

發(fā)明內(nèi)容

但是，若較多的金屬元素混入到利用CZ法培育的單晶硅錠中，則不得不將去除或捕獲硅晶片狀態(tài)下的金屬元素的技術(shù)更加復雜化或高度化。本發(fā)明的目的在于提供一種沒有由晶體引起的缺陷、且如鐵元素那樣的金屬元素的污染度小、電氣特性優(yōu)異的單晶硅錠及由其制成的硅晶片。

技術(shù)方案1所涉及的發(fā)明為通過切克勞斯基法培育且不存在空位型點缺陷的凝集體及間隙硅點缺陷的凝集體的單晶硅錠，其特征在于，鐵污染濃度為2×10⁹atoms/cm³以下。技術(shù)方案2所涉及的發(fā)明為由技術(shù)方案1所述的單晶硅錠制成的硅晶片。技術(shù)方案1所涉及的錠或技術(shù)方案2所涉及的硅晶片由于沒有由晶體引起的缺陷，且鐵污染濃度低至2×10⁹atoms/cm³以下，因此在制成LSI等半導體裝置時，在pn接合處泄漏電流少，并且顯示出對MOS晶體管的柵極氧化膜的可靠性高等優(yōu)異的電氣特性。

技術(shù)方案3所涉及的發(fā)明為制造不存在空位型點缺陷的凝集體及間隙硅點缺陷的凝集體的單晶硅錠的方法，其特征在于，包括：將成為原料的塊狀或粒狀的硅進行熔解，并從該硅熔液通過切克勞斯基法以0.9以下的固化率培育單晶硅錠的工序；將培育的單晶硅錠制成塊狀或粒狀的工序；清洗塊狀或粒狀的單晶硅的工序；及將清洗的單晶硅再次熔解，并從該硅熔液通過切克勞斯基法以0.9以下的固化率培育單晶硅錠的單晶硅的再提拉工序，再提拉工序為如下工序：在將錠的提拉速度設(shè)為V（mm/分鐘），將在熱場結(jié)構(gòu)中錠-硅熔液的接觸面的溫度梯度設(shè)為G（℃/mm）時，控制V/G（mm²/分鐘·℃）來培育不存在空位型點缺陷的凝集體及間隙硅型點缺陷的凝集體的單晶硅錠，通過再提拉工序而培育的單晶硅錠的鐵污染濃度為2×10⁹atoms/cm³以下。

其中，固化率是指以重量換算計，培育的單晶硅相對于原料硅100%的比例。

通過技術(shù)方案3所涉及的制造方法獲得的錠由于沒有由晶體引起的缺陷，且鐵污染濃度低至2×10⁹atoms/cm³以下，因此在制成LSI等半導體裝置時，在pn接合處泄漏電流少，并且顯示出對MOS晶體管的柵極氧化膜的可靠性高等優(yōu)異的電氣特性。

發(fā)明效果

如以上敘述，本發(fā)明的單晶硅錠及由其制成的硅晶片沒有由晶體引起的缺陷，且以鐵為代表的如鉻、鎳那樣的金屬元素的污染度小、電氣特性優(yōu)異。其結(jié)果，在制成LSI等半導體裝置時，在pn接合處泄漏電流少，并且對MOS晶體管的柵極氧化膜的可靠性高。