生長晶錠的方法和晶錠的制作方法
【專利摘要】提供了一種生長晶錠的方法。所述生長晶錠的方法包括:使硅熔融以制備硅熔融液,制備具有晶體取向[110]的晶種,由所述晶種生長頸部,以及由所述頸部生長具有晶體取向[110]的晶錠。所述頸部具有約4mm至約8mm的直徑。
【專利說明】生長晶錠的方法和晶錠
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及一種生長晶錠的方法和一種晶錠。
【背景技術(shù)】
[0002]通常,用于制造半導(dǎo)體裝置的晶片的制造工藝可包括:切割娃單晶晶徒的切割工 藝,將經(jīng)切割的晶片邊緣修圓的邊緣磨削工藝,使晶片由于切割工藝而產(chǎn)生的粗糙表面平 坦化的研磨工藝,除去在邊緣磨削工藝或研磨工藝期間附著至晶片表面的顆粒和各種污染 物的fe潔工乙,得到適用于后處理的形狀和表面的表面拋光工藝,以及對于晶片邊緣的邊 緣拋光工藝。 ~
[0003] 可通過丘克拉斯基(czochralski,CZ)法或者浮區(qū)(FZ)法來生長娃單晶晶錠。由 于通過CZ法能夠制造出大直徑的單個(gè)單晶晶錠,并且CZ法也是相對便宜的方法,所以通常 使用CZ法來生長硅單晶晶錠。
[0004] CZ法可通過將晶種浸漬在硅熔融液中,隨后以較低速度提拉晶種來進(jìn)行。
[0005]然而,需要具有新晶體取向的產(chǎn)品來克服現(xiàn)存的半導(dǎo)體裝置的局限性。例如,預(yù)期 具有晶體取向[110]的產(chǎn)品可能成為下一代產(chǎn)品。然而,當(dāng)與具有晶體取向[100]的晶體 相比時(shí),由于位錯(cuò)在晶體生長方向上的增加,并且位錯(cuò)也是難以控制的,所以具有晶體取向
[110]的晶錠具有低結(jié)晶度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 技術(shù)問題
[0007]多種實(shí)施方式提供了具有晶體取向[100]的高質(zhì)量的晶片。
[0008] 技術(shù)方案
[0009]在一個(gè)實(shí)施方式中,生長晶錠的方法包括:使硅熔融以制備硅熔融液;制備具有 晶體取向[110]的晶種;由所述晶種生長頸部;以及從所述頸部生長具有晶體取向[110] 的晶錠,其中所述頸部具有約4mm至約8mm的直徑。
[0010]在附圖和下面的說明書中對一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的細(xì)節(jié)進(jìn)行了描述。根據(jù)說明書 和附圖以及權(quán)利要求,其它特征將是清晰明了的。
[0011] 有益效果
[0012]按照生長晶錠的方法,可生長具有晶體取向[110]的高質(zhì)量的晶錠。也就是說,可 制造具有新晶體取向的晶片,該具有新晶體取向的晶片能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體裝置 的局限性。也就是說,利用具有晶體取向[110]的晶錠可以制造裝置效率改進(jìn)的晶片。 [00 13] 具體地,晶種的硼濃度可對應(yīng)于硅熔融液的摻雜濃度。因此,可使由于硅熔融液和 晶種之間的濃度差異而發(fā)生的失配得到控制。失配位錯(cuò)表示:在硅熔融液的摻雜濃度與晶 種的摻雜溶度不同的情況中,當(dāng)晶種與硅熔融液接觸時(shí),由于它們之間的常數(shù)不同而在晶 種內(nèi)發(fā)生的位錯(cuò)。在實(shí)施方式中,可控制失配位錯(cuò)以生長具有高質(zhì)量的單晶。
[0014] 而且,因?yàn)橥ㄟ^根據(jù)實(shí)施方式的生長晶錠的方法而生長的頸部的直徑大于現(xiàn)有技 術(shù)中生長的頸部的直徑,因此通過根據(jù)實(shí)施方式的生長晶錠的方法而生長的頸部可支撐大 尺寸高重量的晶錠。也就是說,可防止工藝失敗,并且可改進(jìn)工藝的產(chǎn)率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1為示出了根據(jù)實(shí)施方式的生長晶錠的方法的流程圖。
[0016] 圖2為通過根據(jù)實(shí)施方式的生長晶錠的方法所制造的晶錠的立體圖。
[0017] 圖3為在根據(jù)實(shí)施方式的生長晶錠的方法中使用的,制造晶錠的設(shè)備的剖面圖。 [0018]圖4為示出了在根據(jù)實(shí)施方式的生長晶錠的方法中,位錯(cuò)長度相對于頸部直徑的 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 在附圖中,為描述的方便和清楚性,修改了每一層(膜)、每一區(qū)域、每一圖案或每 一結(jié)構(gòu)的厚度和尺寸。因此,每一元件的尺寸并不完全反映實(shí)際尺寸。
[0020] 下面將參照附圖更充分地描述示例性實(shí)施方式。
[0021] 下面參照圖1和圖2,將詳細(xì)地描述根據(jù)實(shí)施方式的生長晶錠的方法以及通過該 方法制造的晶錠。圖1示出了根據(jù)實(shí)施方式的生長晶錠的方法的流程圖。圖2為通過根據(jù) 實(shí)施方式的生長晶錠的方法制造的晶錠的立體圖。
[0022]根據(jù)實(shí)施方式的生長晶錠的方法,包括:制備熔融液(ST100),制備晶種(ST200), 生長頸部(ST300),以及生長晶錠(ST400)。
[0023] 在制備熔融液(ST100)期間,硅熔融液可在安裝在腔室中的石英坩堝中進(jìn)行制 備。也就是說,在制備熔融液(S100)期間,可使硅熔融以制備硅熔融液。硅熔融液可具有 約8· 5 X 1018原子/cm3至約1· 7 X 1019原子/cm3的摻雜濃度。更具體地,硅熔融液可摻雜 有硼。在此,硼可具有約8.5 X1018原子/cm3至約1.7 X1019原子/cm3的濃度。在硼摻雜 濃度下,硼可被大量的摻雜以用于測定EPI-基底,而并不用于測定一般比電阻帶(g eneral specific resistance band) 〇
[0024]具體地,在制備熔融液(STIOO)期間,可施加磁場。具體地,磁場可被施加至硅熔 融液表面的較低側(cè)。更具體地,如果硅熔融液表面的水平高度為零,則最大磁場可被施加至 相應(yīng)于距離零約-100mm的水平高度的位置。磁場可具有約1500G至約3500G的強(qiáng)度。因 此,可降低硅熔融液的溫度偏差。從而,可使位錯(cuò)得到控制。
[0025]在制備晶種(ST2〇0)期間,可制備具有晶體取向[110]的晶種。因此,可由晶種生 長具有晶體取向[110]的晶錠。
[0026]晶種可具有約8· 5X 1018原子/cm3至約L 7χ 1019原子/cm3的硼濃度。也就是說, 晶種的硼濃度可對應(yīng)于硅熔融液的摻雜濃度。因此,可使由于硅熔融液和晶種之間的濃度 差異而發(fā)生的失配得到控制。失配位錯(cuò)表示:在硅熔融液的摻雜濃度與晶種的摻雜溶度不 同的情況中,當(dāng)晶種與硅熔融液接觸時(shí),由于它們之間的常數(shù)不同而在晶種內(nèi)發(fā)生的位錯(cuò)。 在當(dāng)前實(shí)施方式中,可控制失配位錯(cuò)以生長具有高質(zhì)量的單晶。
[0027]接下來,在生長頸部(ST300)期間,可由晶種生長頸部。也就是說,可由晶種生長 具有薄且長的形狀的頸部N。
[0028] 在生長頸部(ST300)期間,頸郃可具有約3. 〇mm/min至約3. 2mra/min的生長速率。 因此,頸部可以以與位錯(cuò)速度相比較快的速度生長,以控制位錯(cuò)。
[0029]如果頸部具有約2mm/min或更低的生長速率,則頸部的直徑可能增加。因此,可能 更難控制[110]晶體中頸邰的位錯(cuò)。另一方面,如果頸郃具有約4mm/min或更高的生長速 率,則頸部的直徑可能減小。因此,頸部易被重物損害。因此,頸部可具有約3mm/min至約 3. 2mra/min的生長速率。
[0030] 參照圖2,頸部N可具有約400mm或更長的長度1。而且,頸部N可具有約4mm至 約8mm的直徑d。因?yàn)轭i部N具有的直徑大于現(xiàn)有技術(shù)中頸部的直徑,因此頸部N可以支撐 大尺寸高重量的晶錠。也就是說,可以防止工藝失敗,并且可以改進(jìn)工藝產(chǎn)率。
[0031] 詳細(xì)地,如果頸部具有小于約4mm的直徑,則在生長晶錠期間,頸部可能不能承受 大尺度的晶錠(具有約300nm或更大的直徑)的重量。因此,頸部可能發(fā)生斷裂而引起損 失。而且,如果頸部具有大于約8mm的直徑,可能難以控制頸部的位錯(cuò)。
[0032] 參照下面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,將描述頸部具有約4mm至約8mm的直徑以及約4〇〇mm或更 長的長度的原因。
[0033] 下表示出了根據(jù)頸部直徑來排列位錯(cuò)長度所得到的結(jié)果。圖4以圖4中的曲線形 式示出了下表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0034] [表 1]
[0035]
【權(quán)利要求】
1. 一種生長晶錠的方法,所述方法包括: 使硅熔融以制備硅熔融液; 制備具有晶體取向[110]的晶種; 由所述晶種生長頸部;以及 從所述頸部生長具有晶體取向[110]的晶錠; 其中,所述頸部具有約4mm至約8mm的直徑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述硅熔融液具有約8. 5X 1018原子/cm3至約 1. 7 X 1019原子/cm3的摻雜濃度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其中,所述硅熔融液具有約8. 5X 1018原子/cm3至約 1.7X1019原子/cm 3的硼濃度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述晶種具有約8. 5X1018原子/cm3至約 1. 7 X 1019原子/cm3的摻雜濃度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其中,所述晶種具有8.5X1018原子/cm3至約1.7X10 19 原子/cm3的硼濃度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述頸部具有約400mm或更長的長度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,在所述頸部的生長期間,所述頸部具有約3. 0mm/ min至約3. 2mm/min的生長速率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,在所述晶錠的生長期間,所述晶錠具有約0. 9mm/ min或更高的提拉速度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,在所述硅熔融液的制備期間,施加磁場。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其中,所述磁場被施加至所述硅熔融液的表面的較低 側(cè)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其中,所述磁場具有約1500G至約3500G的強(qiáng)度。
12. -種具有晶體取向[110]的晶錠,所述晶錠是根據(jù)權(quán)利要求1至11生長的。
【文檔編號】H01L21/02GK104246024SQ201280072576
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月23日
【發(fā)明者】趙化振, 金尚熹, 鄭容好, 金南錫 申請人:Lg矽得榮株式會社