[发明专利]硅单晶的生长方法及硅晶片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有可以充分地确保吸杂能力(ゲツタリング能)的氧析出物密度的硅晶片的制造方法以及作为硅晶片的原材料的硅单晶的生长方法，特别是涉及可以收率较高地制备直筒部形成氧析出促进区域(PV区域)和/或氧析出抑制区域(PI区域)的硅单晶的硅单晶生长方法。

本申请要求2005年6月20日提交的申请日本特愿2005-179997号的优先权，在此援用其内容。

背景技术

作为硅晶片原材料的硅单晶的制备方法，已知有通过直拉法(Czochralski method，下文称为CZ法)进行生长的方法。

已知在由CZ法制备的硅单晶上，在装置的制造过程中产生表面化的微细缺陷即原生缺陷(Grown-in欠陷)。图1为用于对由CZ法得到的硅单晶的径向缺陷分布状态进行说明的截面图。如图1所示，由CZ法得到的硅单晶的原生缺陷包括被称为红外线散射体缺陷或COP(晶体原生颗粒缺陷)(Crystal Originated Particle)等的大小为0.1～0.2μm左右的空洞缺陷和被称为位错团的大小为10μm左右的微小位错。

图1所示的硅单晶中，氧诱发堆垛层错(下文称为OSF(Oxygeninduced Stacking Fault))在外径的约2/3的区域中呈环状。在产生OSF的OSF产生区域的内侧部分有检出10⁵～10⁶个/cm³左右的红外线散射体缺陷的区域(红外线散射体缺陷产生区域)，在外侧部分有存在10³～10⁴个/cm³左右的位错团的区域(位错团产生区域)。

图2为用于对缓慢降低拉晶时的拉晶速度而生长的硅单晶的截面缺陷分布状态进行说明的图。图1为以相当于图2中A的位置的拉晶速度生长的硅单晶的截面图。

如图2所示，在拉晶速度快的阶段中，在结晶周边部出现环状的OSF产生区域、OSF产生区域的内侧部分形成产生大量的红外线散射体缺陷的红外线散射体缺陷产生区域。随着拉晶速度的降低，OSF产生区域的直径逐渐减小、在OSF区域的外侧部分出现产生位错团的位错团产生区域，不久OSF产生区域消失，在整个面上出现位错团产生区域。

此外，在与环状的OSF产生区域相接的外侧有可以形成氧析出物(BMD：Bulk Micro Defect)的氧析出促进区域(PV区域)，在氧析出促进区域和位错团产生区域之间有不产生氧析出的氧析出抑制区域(PI区域)。氧析出促进区域(PV区域)、氧析出抑制区域(PI区域)、环状的OSF产生区域都为原生缺陷极少的无缺陷区域。

检出有红外线散射体缺陷的硅单晶，与检出有位错团的硅单晶相比，对装置的不良影响小，可以增大拉晶速度，因此生产性优异。但是近年随着集成电路的微细化，有人指出红外线散射体缺陷导致氧化膜耐压性的降低，因此要求由未检出红外线散射体缺陷和位错团的无缺陷区域构成的高品质的硅单晶。

作为生长含有无缺陷区域的硅单晶的方法，例如提出了使用具有结晶中心部的温度梯度(Gc)与结晶外周部的温度梯度(Ge)相等或前者更大(Gc≥Ge)的热场结构的结晶生长装置，生长硅单晶的方法(例如，专利文献1：国际公开WO2004/083496号小册子)。图3为对使用具有结晶中心部的温度梯度(Gc)与结晶外周部的温度梯度(Ge)相等或前者更大(Gc≥Ge)的热场结构的结晶生长装置，缓慢降低拉晶时的拉晶速度生长的硅单晶的截面缺陷分布状态进行说明的图。

如图3所示，若用具有Gc≥Ge的热场结构的结晶生长装置，以图3所示的从B到C的范围的拉晶速度生长，则固液界面附近的结晶一侧的温度梯度G得到控制，得到在晶片面整个面上形成均匀的无缺陷区域的硅单晶。而且，将可以拉晶成无缺陷结晶的拉晶速度范围(图3中，从B到C的范围)称为无缺陷结晶的拉晶速度限度(引き上げ速度マ一ジン)。

进一步地，专利文献1中提出了通过使用具有Gc≥Ge的热场结构的结晶生长装置、向拉晶炉内添加氢气，增大无缺陷结晶的拉晶速度限度的技术。图4为对使用与图3相同的具有Gc≥Ge的热场结构的结晶生长装置，向拉晶炉内供给添加有氢气的惰性气体，缓慢降低拉晶时的拉晶速度而生长的硅单晶的截面的缺陷分布状态进行说明的图。