JP4107700B2 - Silicon single crystal and method for producing and evaluating the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶、及びその製造法、評価方法に関するもので、酸化膜耐圧特性、ｐｎ接合リーク特性に優れた品質のシリコンウエハ及びその製造方法、評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高集積ＭＯＳデバイスの基板として用いられるチョクラルスキー法により製造されるシリコン単結晶ウエハには、酸化膜耐圧特性やｐｎ接合リーク特性などのデバイス特性に悪影響を与えないような高品質な結晶が求められている。
【０００３】
近年、結晶育成直後のシリコン単結晶中に、酸化膜耐圧特性のうちの初期絶縁破壊特性（ＴＺＤＢ特性）を劣化させる結晶欠陥が存在することが明らかとなってきた。それらの結晶欠陥は、選択エッチング法、アンモニア系のウエハ洗浄、あるいは赤外散乱・赤外干渉を用いた結晶欠陥評価法で検出されるものであり、総じてｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥と呼ばれる。これらの欠陥はいずれも八面体ボイド欠陥であり、特にアンモニア系のウエハ洗浄後に八面体ボイド欠陥が表面にエッチピットとして顕在化したものはＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）と呼ばれている（ Ｊ． Ｒｙｕｔａ， Ｅ． Ｍｏｒｉｔａ， Ｔ． Ｔａｎａｋａ ａｎｄ Ｙ． Ｓｈｉｍａｎｕｋｉ， Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ２９， Ｌ１９４７ （１９９０））。
【０００４】
このＣＯＰ等のｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を減らすことを目的とした結晶製造方法として、例えば特開平２−２６７１６９５号公報で規定するような結晶成長速度を０．８ｍｍ／分以下とすることを特徴とする結晶育成法では、上記に述べたような八面体ボイド欠陥が少なく、初期絶縁破壊特性に優れた結晶を製造することが可能である。また、特開平７−２５７９９１号公報で規定するように、結晶育成速度［ｍｍ／分］とシリコン融液と結晶界面の結晶温度勾配［℃／ｍｍ］の比率をある一定値以下であることを特徴とする結晶育成法においても、同様な結晶を製造することが可能である。
【０００５】
これらの結晶では９５０℃以上の温度で酸化熱処理を行ったときに発生するリング状ＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥）分布領域（Ｍ． Ｈａｓｅｂｅ Ｓ． Ｓｈｉｎｏｙａｍａ， Ｓ． Ｎａｉｔｏ， Ｒｉｎｇ−ｌｉｋｅｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｓｔａｃｋｉｎｇ ｆａｕｌｔｓ ｉｎ ＣＺ−Ｓｉ ｗａｆｅｒｓ． Ｋ． Ｓｕｍｉｎｏ， Ｅｄｓ．， Ｄｅｆｅｃｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ （Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ Ｂ． Ｖ．， １９９０）， ｖｏｌ． Ｉ．）がウエハ中心で消滅しており、リング状ＯＳＦ分布の外側のｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が少ない領域がウエハ全面に広がっているため、初期絶縁破壊特性に優れた結晶となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、リング状ＯＳＦ分布の外側の領域はｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥に比べて低密度ではあるが、１０3 ／ｃｍ3 程度の低密度の転位クラスターが存在している（Ｈ． Ｔａｋｅｎｏ ｅｔ ａｌ． Ｍａｔ． Ｒｅｓ． Ｓｏｃ． Ｓｙｍｐ． Ｐｒｏｃ． ｖｏｌ． ２６２， １９９２）。このような転位クラスターの一部が表面に突き出した場合、その部分に作成されていたデバイスのｐｎ接合リーク特性に悪影響を与えることが明らかとなってきた。
【０００７】
今後のデバイスの微細化に伴い、数十μｍ程度の転位クラスターがデバイス特性に影響を与えることが考えられるため、そのような微小転位クラスターの評価は重要である。また、転位クラスターのサイズが数十μｍ以上と非常に大きい場合、それがウエハ表面に突出する頻度が高くなる。そのため、転位クラスターの密度のみならずサイズを制御し、ｐｎ接合リーク特性に優れた結晶を製造することが重要である。
【０００８】
従来転位クラスター評価にはＸ線トポグラフが用いられてきたが、この手法は比較的大きな転位クラスター（５０μｍ以上）しか捕らえられていなかった。またＫ2 Ｃｒ2 Ｏ7 と沸酸と水との混合液であるＳｅｃｃｏ液（Ｆ． ＳｅｃｃｏＤ′ Ａｒａｇｏｎａ， Ｊ． Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ． Ｓｏｃ． １１９， ｐ９４８， １９７２）を用いたエッチング法も用いられてきたが、この方法では欠陥個数は測定できるものの、欠陥サイズは分からなかった。そのため、これまでは１０3 ／ｃｍ3 という低密度の転位クラスターのサイズを測定しうる信頼性の高い評価手段が存在しなかった。
【０００９】
この発明は１０3 ／ｃｍ3 という低密度の転位クラスターのサイズを定量的に評価できる新しい評価方法を提供するものである。さらに上記に述べたような転位クラスターの密度・サイズを制御することでデバイス特性への悪影響を排除し、酸化膜耐圧特性に優れ、かつｐｎ接合リーク特性も良好であるようなシリコン単結晶、及びそのようなシリコン単結晶の製造方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはシリコンウエハ中の転位クラスターを赤外干渉法で評価した（Ｊ． Ｓ． Ｂａｃｔｈｅｌｄｅｒ ａｎｄ Ｍ． Ａ． Ｔａｕｂｅｎｂｌａｔｔ， Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ． ５５（３）， １７ （１９８９））。赤外干渉法とは、波長１．０〜１．３μｍの赤外線を振動方向が互いに垂直である二つの直線偏光した光束に分離し、レンズで集光してシリコンウエハ中で焦点を形成したときに、二つの光束のうちどちらか一方の光束にのみ欠陥が存在したときに、二つの光束間に発生する位相差を検知することで、欠陥を検出するような欠陥評価法である。その結果、上記手法を用いることで転位クラスターの密度・サイズを測定できることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
すなわち、本発明は、
（１） シリコン単結晶中の結晶欠陥を評価するにあたり、
波長１．０〜１．３μｍの赤外線を振動方向が互いに垂直である二つの直線偏光した光束に分離し、レンズで集光してシリコンウエハ中で焦点を形成したときに、二つの光束のうちどちらか一方の光束にのみ欠陥が存在したときに、二つの光束間に発生する位相差を検知することで、欠陥を検出するような欠陥評価法において、
シリコンウエハ内のある領域を二つの光束で走査して、二つの光束間に発生する位相差を解析することで得られた転位クラスター像について、特定な結晶方向に沿って測ったサイズの総和をその転位クラスターのサイズとすることを特徴とする結晶欠陥評価法である。
【００１２】
更に本発明者らは、種々の結晶において転位クラスターの密度・サイズとデバイス特性との関係を調査した結果、結晶中に存在するこれらの欠陥の密度・サイズを低減させることがデバイス特性に優れた結晶を製造する上で有効であることを見出した。更に育成条件と結晶欠陥との関係を子細に検討した結果、転位クラスターの密度・サイズを低減し、ｐｎ接合リーク特性に優れた結晶を育成できる熱履歴条件を見出し、本発明を完成した。
【００１３】
すなわち、本発明は、
（２） チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶であって、表面異物計で測定したサイズ０．１１μｍ以上のＣＯＰの密度がウエハ全面にわたって１０4 個／ｃｍ3 以下、かつ転位クラスターのサイズがウエハ全面にわたって５０μｍ以下であることを特徴とするシリコン単結晶、
（３） チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶であって、表面異物計で測定したサイズ０．１１μｍ以上のＣＯＰの密度がウエハ全面にわたって１０4 個／ｃｍ3 以下、かつ転位クラスターのサイズの平均値と転位密度の積がウエハー全面にわたって１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であることを特徴とするシリコン単結晶、
（４） チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶であって、表面異物計で測定したサイズ０．１１μｍ以上のＣＯＰの密度がウエハ全面にわたって１０4 個／ｃｍ3 以下、かつ転位クラスターのサイズがウエハ全面にわたって５０μｍ以下、かつ転位クラスターのサイズの平均値と転位密度の積がウエハ全面にわたって１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であることを特徴とするシリコン単結晶、
（５） チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶において、結晶育成速度を０．８ｍｍ／分以下となる条件で結晶を育成し、かつ結晶成長時における１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分以上となる領域があることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法、
（６） チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶において、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ2 ／℃・分］以下となる条件で結晶を育成し、かつ結晶成長時における１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分以上となる領域があることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法、
（７） チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶において、結晶育成速度を０．８ｍｍ／分以下となる条件で結晶を育成し、かつ結晶成長時におけるシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度を０．５℃／分以下とすることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法、
（８） チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶において、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ2 ／℃・分］以下となる条件で結晶を育成し、かつ結晶成長時におけるシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度を０．５℃／分以下とすることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法、
（９） チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶において、結晶育成速度を０．８ｍｍ／分以下となる条件で結晶を育成し、かつ結晶成長時におけるシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度を０．５℃／分以下、かつ結晶成長時における１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分以上となる領域があることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法、
（１０） チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶において、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ2 ／℃・分］以下となる条件で結晶を育成し、かつ結晶成長時におけるシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度を０．５℃／分以下、かつ結晶成長時における１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分以上となる領域があることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法、
（１１） チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶において、リング状ＯＳＦ分布の直径が結晶径の０．１倍になるときの結晶育成速度をＶｍｍ／分としたときに、結晶の長手方向にわたって結晶育成速度が０．７５Ｖ以上０．９９Ｖ以下の範囲内に収まる条件で結晶を育成することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法、
である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明者らはリング状ＯＳＦ分布領域がウエハ中心で消滅したシリコン結晶から切り出したシリコンウエハを赤外干渉法で評価した（Ｊ． Ｓ． Ｂａｃｔｈｅｌｄｅｒ ａｎｄ Ｍ． Ａ． Ｔａｕｂｅｎｂｌａｔｔ， Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ． ５５（３）， １７ （１９８９））。赤外干渉法による市販の欠陥評価装置としては、例えば米国ＨＹＴ社製ＯＰＰ（ＯｐｔｉｃａｌＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ）がある。本装置では互いに０．５μｍずつ重なり合うように配置した二本の光束で、結晶内のある領域を走査し、欠陥に起因する二つの光束間の位相差を電気的手法で信号強度（Ｖ）として検知することで、その領域内に存在する欠陥を検出する装置である。従来、本装置による欠陥測定では欠陥から得られる信号強度の大きさだけをモニターしていたが、今回はその走査した領域内で得られた信号強度の分布を二次元図として表す方法を用いた。その結果図１の（ａ）に示すような欠陥像が得られた。これまでリング状ＯＳＦ分布の内側の結晶を測定して得られた欠陥像を（ｂ）に示す。これら（ａ）と（ｂ）は信号強度の大きさ及び欠陥像の形態において大きな差異があり、ＯＰＰではそれぞれ異なる欠陥として識別することが可能である。更にＯＰＰで観察したこれらの欠陥をＴＥＭで観察した結果、（ａ）の欠陥は転位が集まったものであることが、（ｂ）の欠陥は八面体ボイド欠陥であることが分かった。以上の結果からＯＰＰでリング状ＯＳＦ分布の外側の結晶に存在する転位クラスターが評価できることが初めて明らかとなった。
【００１５】
このＯＰＰ像から転位クラスターの立体的構造を子細に調査したところ、転位クラスターが＜１１０＞方向に長く伸びた転位ループの集まりであることを見出した。よって一つの転位クラスターについてすべての＜１１０＞方向の長さを総和することで転位クラスターのサイズを定義できることが判った。この際、例えば１００面がミラー面に相当するウエハの場合、図２においてＣ，Ｄの方向に平行な転位像は実際はウエハ面に対して４５゜の角度を持っているので、画面上で得られる長さをｃｏｓ４５゜で割った値を取る。ちなみに、ＯＰＰとＸ線トポグラフによる転位クラスター評価結果を比較した結果、Ｘ線トポグラフでは５０μｍ以下のサイズの転位クラスターが検出されていないことが分かっており、微小転位クラスターを検出する上でもＯＰＰは有効である。
【００１６】
上記転位クラスターはシリコン単結晶育成時にシリコン融液−結晶の固液界面から導入された点欠陥（格子間原子）が、ある温度域で凝集を起こして形成されると考えられる。そのため転位クラスターの密度・サイズは、結晶育成時に導入された点欠陥濃度と、それが凝集する温度域での結晶冷却条件などによって決まることが考えられる。そこで本発明者らは種々の結晶について転位密度・サイズと電気特性との関係を系統的に調査した。
【００１７】
まず本発明者らは、ＣＯＰ等のｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が１０4 ／ｃｍ3 以下になるように、リング状ＯＳＦ分布領域をウエハ中心で消滅させるような条件でシリコン単結晶を育成した。リング状ＯＳＦ分布領域をウエハ中心で消滅させるためには、例えば結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下、あるいは結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ2 ／℃・分］以下となるような条件で育成すればよい。ここで結晶界面の結晶温度勾配［℃／ｍｍ］は、結晶を一定速度で育成しながら融点温度から１３００℃まで結晶温度を測定し、平均温度勾配を求めて得られたものである。
【００１８】
リング状ＯＳＦ分布領域がウエハ中心で消滅していない条件で育成した結晶では、ＣＯＰ等の八面体ボイド欠陥が１０4 ／ｃｍ3 超導入されてしまい、ＭＯＳデバイスにおける酸化膜耐圧特性のＣモード合格率が６０％以下に劣化してしまった。
【００１９】
転位クラスターの密度・サイズと電気特性の関係を調査した結果、サイズが５０μｍ超あった場合、その転位クラスターが表面に突出する頻度が高くなるため、デバイスのｐｎ接合リーク特性は著しく悪化する。転位サイズが５０μｍ以下であった場合、突出する確率は少なくなり、ｐｎ接合リーク特性の劣化はそれほど見られなかった。また、転位クラスター密度とサイズの関係を見た場合、転位クラスター密度が小さければある程度サイズが大きくても表面に突出する確率が下がり、逆に転位クラスターサイズが非常に小さければ、密度がある程度大きくても表面に突出する確率が少ない。両者の関係の最適な条件を調べた結果、転位クラスターサイズの平均値と転位クラスター密度の積が１０5 μｍ／ｃｍ3 以下の関係を満たすときに、ｐｎ接合リーク特性が特に良好であることが判った。転位クラスターサイズの平均値と転位クラスター密度の積が１０5 μｍ／ｃｍ3 超の場合は表面に突出する確率が高くなるため、ｐｎ接合リーク特性は劣化した。転位クラスター形成に寄与する導入点欠陥量が一定であった場合、転位クラスター密度が少なくなると転位クラスターサイズは増加し、密度が多くなると個々のサイズは減少する。よって上記の関係を満たすためには導入点欠陥量自体を下げる必要があると考えられる。
【００２０】
次に本発明者らは転位クラスターの密度・サイズをコントロールし、ｐｎ接合リーク特性に優れた結晶を製造するための結晶育成条件を探索した。その結果、シリコン単結晶育成時の結晶熱履歴において、（Ａ）結晶育成中の冷却条件、（Ｂ）結晶育成速度の精密な制御、が結晶転位クラスターの密度・サイズの制御の上で重要であることを見出した。
【００２１】
すなわち（Ａ）については
（Ａ−１） 固液界面〜１３００℃の徐冷
固液界面〜１３００℃を長く保持することにより転位クラスターと表面近傍の酸素析出物を低減することが可能である。すなわち、この温度域は点欠陥の固液界面への坂道拡散、及び結晶外側への外方拡散が起こっており、点欠陥が結晶から外へ盛んに抜け出ている領域であると考えられる。よってこの温度域を長時間保持することにより、点欠陥の総量を減らすことができ、それに起因する転位クラスターの密度を減らすことが可能となる。
【００２２】
（Ａ−２） １０５０〜９００℃の急冷
１０５０〜９００℃を急冷することで、転位クラスターサイズを低下させることが可能となる。すなわち、この温度域では点欠陥（格子間原子）が凝集を起こして転位クラスターを形成する。よってこの温度域を短時間で通過することにより、転位クラスターのサイズを減らすことが可能となる。
【００２３】
また（Ｂ）については
（Ｂ−１） ０．７５Ｖ以上０．９９Ｖ以下の引上速度による育成（リング状ＯＳＦ分布の直径が結晶直径の０．１倍になる時の育成速度をＶとする）
リング領域が結晶内側に消滅するような結晶育成速度より若干小さな結晶育成速度で製造した結晶において、転位クラスター密度と転位クラスターサイズの積が非常に小さくなる。このことは転位クラスター形成に寄与する導入点欠陥量が小さくなっていることを意味している。すなわち、固液界面から導入される点欠陥には二種類あり、ＣＯＰ等の八面体ボイド欠陥形成に寄与する原子空孔と転位クラスター形成に寄与する格子間原子が存在する。結晶育成速度が大きい場合は原子空孔が格子間原子より多く導入される。導入された二種類の点欠陥は結晶温度が高いうちにすぐに結合して消滅、すなわち対消滅を起こすため、最終的には原子空孔が残留し、それがある温度で凝集してＣＯＰ等の八面体ボイド欠陥を形成する。一方、結晶育成速度が小さい場合は格子間原子が原子空孔より多く導入されるため、対消滅後格子間原子のみが残り、それがある温度で凝集して転位クラスターを形成する。しかし、格子間原子と原子空孔の導入量が拮抗するような結晶育成速度にした場合は残留格子間原子の量が少なくなるため、形成される転位クラスターの転位クラスター密度と転位クラスターサイズの積は小さくなると考えられる。なおこの際に残留格子間原子量をウエハ全面にわたって少なくするためには、結晶半径方向の温度をなるべく均一に保つように制御することが重要である。更にこの育成条件をより精密に制御するためには、リング状ＯＳＦ分布の直径が結晶直径の０．１倍になる時の育成速度Ｖを求め、０．７５Ｖ以上０．９９Ｖ以下の間に引き上げ速度が収まるような育成を行うことが有効である。
【００２４】
本発明の（５）、（６）は（Ａ−２）の効果により転位クラスターの成長を抑制し、転位クラスターのサイズを低下させる。冷却速度が２℃／分以下となる温度が存在する場合は、転位クラスターの成長に十分な時間が与えられるため、転位クラスターサイズが増大してしまう。
【００２５】
本発明の（７）、（８）は（Ａ−１）の効果により転位クラスターの凝集を少なくし、転位クラスターのサイズを抑える。冷却速度が０．５℃／分以上の場合は、固液界面から導入された点欠陥が固液界面、及び結晶の外へ十分拡散しないため、転位クラスター個数が増えてしまう。
【００２６】
本発明の（９）、（１０）は（Ａ−１）と（Ａ−２）の効果を組み合わせることにより、転位クラスターの密度とサイズを減少させる。
【００２７】
本発明（１１）は（Ｂ−１）の効果により、転位クラスターの密度とサイズを減少させる。育成速度が０．９９Ｖ超になるとリング状ＯＳＦ分布がウエハの中心部に発生してしまうので好ましくなく、また育成速度が０．７５Ｖ未満になると転位クラスターサイズが増大するため、ｐｎ接合リーク特性は劣ってしまう。
【００２８】
【実施例】
以下に本発明の実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例の記載によって制限されるものではない。
【００２９】
参考例１
本参考例に用いられるシリコン単結晶製造装置は、通常のＣＺ法によるシリコン単結晶製造に用いられるものであれば特に制限されるものではなく、本参考例では図５に示すような製造方法を用いた。
【００３０】
このＣＺ法シリコン単結晶装置は、シリコン融液Ｍを収納する石英坩堝６ａとそれを保護する黒煙坩堝６ｂとから構成された坩堝６と、育成されたシリコン単結晶インゴットＳとを収納する結晶引上炉１を有する。坩堝６の側面部には、加熱ヒーター４と加熱ヒーター４からの熱が結晶引上炉外部に逃げるのを防止するための断熱材３が坩堝６の周辺に設置されている。またこの坩堝６は、図示されていない駆動装置と回転治具５によって接続され、この駆動装置によって所定の速度で回転されると共に、坩堝６内のシリコン融液Ｍの減少に伴い、シリコン融液表面が相対的に低下するのを補償するために昇降されるようになっている。引上炉１内には、炉外部上方より垂下された引上ワイヤ７が設置され、このワイヤの下端には種結晶８を保持するチャック９が設けられている。この引上ワイヤ７の上端部は炉外部上方に設置されたワイヤ巻き上げ機２に巻き取られ、種結晶下部に成長するシリコン単結晶Ｓが引き上げられるようになっており、引上装置を構成している。そして、引上炉１内には、引上炉に形成されたガス導入口１０からＡｒガスが導入され、引上炉１内を流通してガス流出口１１から排出される。このようにＡｒガスを流通させるのは、シリコン融液に伴って引上炉１内に発生するＳｉＯをシリコン融液内に混入させないようにするためである。結晶熱履歴制御装置１２としては、熱遮断用の断熱材、又は結晶を囲むように設置された黒鉛加熱ヒーター、水冷管等の組み合わせなどが有効である。
【００３１】
この装置を利用して、この単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中の１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分以上となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００３２】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は以下のものである。伝導型：ｐ型（ボロンドープ）、結晶径：５インチ（１２５ｍｍ）〜１２インチ（３００ｍｍ）、抵抗率：１０Ωｃｍ、酸素濃度９．５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 （日本電子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出）、炭素濃度＜１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 （日本電子工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出）。
【００３３】
このインゴットから切り出したウエハをＨ2 Ｏ、Ｈ2 Ｏ2 、ＮＨ4 ＯＨを組成とするＳＣ１洗浄液で洗浄し、０．１１μｍ以上のＣＯＰを表面異物計で測定した。ＣＯＰの体積密度はＳＣ１の繰り返し洗浄を行った時のＣＯＰ増加数から求めた（森田 他 第３９回応用物理学会春季予稿集第一分冊ｐ２７８，１９９２）。
【００３４】
更に同じインゴットから切り出したウエハを両面研磨し、赤外干渉法で測定した。市販されている赤外干渉法による欠陥評価装置として、ＨＹＴ社のＯＰＰ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ）を用いた。測定条件は、レーザーの二光束の焦点を測定時に下側となるミラー面から３００μｍウエハ内部に入った位置に設定し、ミラー面に対して平行にウエハを走査した。その時に二光束の位相差を電気的に信号処理して得られる信号強度が０．２Ｖ以上となる領域を転位クラスター像と認識して、図２に従った方法で１０個以上の転位クラスターについてサイズを測定した。得られたサイズ分布からサイズの平均値を求め、測定領域の体積と転位クラスターの個数から密度を求めた後に、サイズの平均値×密度を計算により求めた。
【００３５】
酸化膜耐圧特性を評価するために、１０００℃乾燥酸素中でウエハ上に２５０オングストロームのゲート酸化膜を積み、その上に厚み５０００オングストローム、面積２０ｍｍ2 のボロンドープポリシリコン電極を積んだＭＯＳキャパシターを作成した。上記ＭＯＳキャパシターに電界を印加し、判定電流が１×１０-6Ａ／ｃｍ2 の時のゲート酸化膜にかかる平均電界が７．５ＭＶ／ｃｍ以上を示すＭＯＳキャパシターの個数の割合をＣモード合格率とした。
【００３６】
また、ｐｎ接合リーク特性を評価するために、下記の条件でｐｎ接合ダイオードを作成した。まず、ウエハ基板を１０００℃乾燥酸素雰囲気中で保護酸化を行い、リンを５×１０15／ｃｍ2 イオン注入した後に、１０００℃３０分の窒素雰囲気でドライブアニールを行った。素子分離として、素子を囲む形で、ガードリング電極を配置して、ｐｎ接合ダイオードを作成した。素子面積は３０ｍｍ2 で、６インチウエハの面内に３０８点素子を作成した。評価条件として、室温にて、逆バイアス電圧を３０Ｖ印加し、その時に流れる電流が１ｐＡ以上であった素子数を評価した。
【００３７】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表１に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下であった。ＯＰＰ測定で得られた転位クラスター像の例を図３に、転位クラスターのサイズ分布を図４に示す。得られたクラスターの平均サイズは２０μｍであり、５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００３８】
参考例２
本参考例では参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．４ｍｍ／ｍｉｎとし結晶育成中の１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００３９】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００４０】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表１に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００４１】
参考例３
本参考例では参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし結晶育成中の１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００４２】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００４３】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表１に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００４４】
参考例４
本参考例では参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．４ｍｍ／ｍｉｎとし結晶育成中の１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００４５】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００４６】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表１に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００４７】
参考例５
本参考例では参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし結晶育成中の１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００４８】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００４９】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表１に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００５０】
参考例６
本参考例では参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．４ｍｍ／ｍｉｎとし結晶育成中の１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００５１】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００５２】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表１に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００５３】
参考例７
本参考例では参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし結晶育成中の１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００５４】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００５５】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表１に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００５６】
参考例８
本参考例では参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．４ｍｍ／ｍｉｎとし結晶育成中の１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００５７】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００５８】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表１に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００５９】
【表１】
参考例９
本参考例では参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ２／℃・分］となり、結晶育成中の１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００６１】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００６２】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表２に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００６３】
参考例１０
本参考例では参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１０［ｍｍ２／℃・分］となり、結晶育成中の１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００６４】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００６５】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表２に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００６６】
参考例１１
本参考例では参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ２／℃・分］となり、結晶育成中の１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００６７】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００６８】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表２に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００６９】
参考例１２
本参考例では参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１０［ｍｍ２／℃・分］となり、結晶育成中の１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００７０】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００７１】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表２に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００７２】
参考例１３
本参考例では参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ２／℃・分］となり、結晶育成中の１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００７３】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００７４】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表２に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００７５】
参考例１４
本参考例では参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１０［ｍｍ２／℃・分］となり、結晶育成中の１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００７６】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００７７】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表２に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００７８】
参考例１５
本参考例では参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ２／℃・分］となり、結晶育成中の１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００７９】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００８０】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表２に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００８１】
参考例１６
本参考例では参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１０［ｍｍ２／℃・分］となり、結晶育成中の１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００８２】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００８３】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表２に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００８４】
【表２】
参考例１７
本参考例では図６に示すように結晶引上装置に結晶熱履歴制御装置１３を設置した。温度制御装置としては、熱遮断用の断熱材、又は結晶を囲むように設置された黒鉛加熱ヒーター、水冷管等の組み合わせなどが有効である。この単結晶製造装置を利用して単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．５℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００８６】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００８７】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表３に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００８８】
参考例１８
本参考例では参考例１７と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．４ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．５℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００８９】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００９０】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表３に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００９１】
参考例１９
本参考例では参考例１７と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００９２】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００９３】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表３に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００９４】
参考例２０
本参考例では参考例１７と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．４ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００９５】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００９６】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表３に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【００９７】
参考例２１
本参考例では参考例１７と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ２／℃・分］となり、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．５℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【００９８】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【００９９】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表３に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【０１００】
参考例２２
本参考例では参考例１７と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１０［ｍｍ２／℃・分］となり、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．５℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１０１】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１０２】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表３に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【０１０３】
参考例２３
本参考例では参考例１７と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ２／℃・分］となり、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１０４】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１０５】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表３に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【０１０６】
参考例２４
本参考例では参考例１７と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１０［ｍｍ２／℃・分］となり、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１０７】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１０８】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表３に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【０１０９】
【表３】
実施例２５
本実施例では図７に示すように結晶引上装置に結晶熱履歴制御装置１２と結晶熱履歴制御装置１３を設置した。この単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．５℃／分とし、かつ１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１１１】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１１２】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表４に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１１３】
実施例２６
本実施例では実施例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．２℃／分とし、かつ１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１１４】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１１５】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表４に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１１６】
実施例２７
本実施例では実施例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．５℃／分とし、かつ１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１１７】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１１８】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表４に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１１９】
実施例２８
本実施例では実施例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．２℃／分とし、かつ１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１２０】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１２１】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表４に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１２２】
実施例２９
本実施例では実施例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．５℃／分とし、かつ１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１２３】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１２４】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表４に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１２５】
実施例３０
本実施例では実施例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．２℃／分とし、かつ１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１２６】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１２７】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表４に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１２８】
実施例３１
本実施例では実施例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．５℃／分とし、かつ１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１２９】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１３０】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表４に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１３１】
実施例３２
本実施例では実施例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．２℃／分とし、かつ１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１３２】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１３３】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表４に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１３４】
【表４】
実施例３３
本実施例では実施例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ2 ／℃・分］となり、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．５℃／分とし、かつ１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１３６】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１３７】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表５に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１３８】
実施例３４
本実施例では実施例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ2 ／℃・分］となり、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．２℃／分とし、かつ１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１３９】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１４０】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表５に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１４１】
実施例３５
本実施例では実施例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ2 ／℃・分］となり、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．５℃／分とし、かつ１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１４２】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１４３】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表５に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１４４】
実施例３６
本実施例では実施例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の居サ成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ2 ／℃・分］となり、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．２℃／分とし、かつ１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１４５】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１４６】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表５に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１４７】
実施例３７
本実施例では実施例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ2 ／℃・分］となり、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．５℃／分とし、かつ１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１４８】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１４９】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表５に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１５０】
実施例３８
本実施例では実施例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ2 ／℃・分］となり、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．２℃／分とし、かつ１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１５１】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１５２】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表５に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１５３】
実施例３９
本実施例では実施例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ2 ／℃・分］となり、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．５℃／分とし、かつ１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１５４】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１５５】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表５に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１５６】
実施例４０
本実施例では実施例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ2 ／℃・分］となり、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が０．２℃／分とし、かつ１０５０℃から１０００℃までの温度範囲において冷却速度が４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１５７】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１５８】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表５に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターサイズは５０μｍ以下であり、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が非常に少なく良好であった。
【０１５９】
【表５】
参考例４１
本参考例では図８に示す様な単結晶製造装置を利用して、リング状ＯＳＦ分布の直径が結晶径の０．１倍になるときの結晶育成速度をＶｍｍ／分としたときに、結晶の長手方向にわたって結晶育成速度が０．９Ｖとなるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。そのときの結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときのＶ／Ｇは０．１４であった。
【０１６１】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１６２】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表６に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターのサイズは５０μｍ以下かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数がゼロであり非常に良好であった。
【０１６３】
参考例４２
本参考例では参考例４１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、リング状ＯＳＦ分布の直径が結晶径の０．１倍になるときの結晶育成速度をＶｍｍ／分としたときに、結晶の長手方向にわたって結晶育成速度が０．８Ｖとなるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。そのときの結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときのＶ／Ｇは０．１２であった。
【０１６４】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１６５】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表６に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターのサイズは５０μｍ以下かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく非常に良好であった。
【０１６６】
参考例４３
本参考例では参考例４１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、リング状ＯＳＦ分布の直径が結晶径の０．１倍になるときの結晶育成速度をＶｍｍ／分としたときに、結晶の長手方向にわたって結晶育成速度が０．７６Ｖとなるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。そのときの結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときのＶ／Ｇは０．１１であった。
【０１６７】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものである。
【０１６８】
このウエハから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表６に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下、転位クラスターのサイズは５０μｍ以下かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 以下であった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であった。ｐｎ接合リーク特性についても、電流量が１ｐＡ以上である素子数が少なく良好であった。
【０１６９】
比較例１
本比較例では、参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中の１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が１．５℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１７０】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものであり、結晶径は８インチ（２００ｍｍ）であった。
【０１７１】
このインゴットから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表６に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下であったが、転位クラスターサイズは５０μｍ超で大きかった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であったものの、ｐｎ接合リーク特性については、電流量が１ｐＡ以上である素子数が多く、実施例に比較して劣った。
【０１７２】
比較例２
本比較例では、参考例１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ２／℃・分］となり、結晶育成中の１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が１．４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１７３】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものであり、結晶径は８インチ（２００ｍｍ）であった。
【０１７４】
このインゴットから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表６に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下であったが、転位クラスターサイズは５０μｍ超で大きかった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であったものの、ｐｎ接合リーク特性については、電流量が１ｐＡ以上である素子数が多く、実施例に比較して劣った。
【０１７５】
比較例３
本比較例では、参考例１７と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が３．０℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１７６】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものであり、結晶径は８インチ（２００ｍｍ）であった。
【０１７７】
このインゴットから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表６に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下であったが、転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 超で大きかった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であったものの、ｐｎ接合リーク特性については、電流量が１ｐＡ以上である素子数が多く、実施例に比較して劣った。
【０１７８】
比較例４
本比較例では、参考例１７と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ２／℃・分］となり、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が３．０℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１７９】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものであり、結晶径は８インチ（２００ｍｍ）であった。
【０１８０】
このインゴットから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表６に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下であったが、転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 超で大きかった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であったものの、ｐｎ接合リーク特性については、電流量が１ｐＡ以上である素子数が多く、実施例に比較して劣った。
【０１８１】
比較例５
本比較例では、参考例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎとし、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が２．０℃／分、かつ１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が１．２℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１８２】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものであり、結晶径は８インチ（２００ｍｍ）であった。
【０１８３】
このインゴットから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表６に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下であったが、転位クラスターサイズは５０μｍ超で大きく、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 超で大きかった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であったものの、ｐｎ接合リーク特性については、電流量が１ｐＡ以上である素子数が多く、実施例に比較して劣った。
【０１８４】
比較例６
本比較例では、参考例２５と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．１５［ｍｍ２／℃・分］となり、結晶育成中のシリコンの融点から１３００℃までの冷却速度が２．０℃／分、かつ１０５０℃から９００℃までの温度範囲において冷却速度が１．４℃／分となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１８５】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものであり、結晶径は８インチ（２００ｍｍ）であった。
【０１８６】
このインゴットから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表６に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 以下であったが、転位クラスターサイズは５０μｍ超で大きく、かつ転位クラスターサイズと密度の積は１×１０5 μｍ／ｃｍ3 超で大きかった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以上であり良好であったものの、ｐｎ接合リーク特性については、電流量が１ｐＡ以上である素子数が多く、実施例に比較して劣った。
【０１８７】
比較例７
本比較例では、実施例４１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、単結晶育成速度を１．２ｍｍ／ｍｉｎとなるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１８８】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものであり、結晶径は８インチ（２００ｍｍ）であった。
【０１８９】
このインゴットから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表６に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 超で非常に多かったが、転位クラスター密度は０個／ｃｍ3 で非常に少なかった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以下であり実施例に比較して劣ったものの、ｐｎ接合リーク特性については、電流量が１ｐＡ以上である素子数がゼロであり、実施例に比較して非常に良好であった。
【０１９０】
比較例８
本比較例では、参考例４１と同じ様な単結晶製造装置を利用して、結晶育成速度をＶ［ｍｍ／分］、シリコン融液と結晶界面の結晶成長軸方向の温度勾配をＧ［℃／ｍｍ］としたときに、Ｖ／Ｇが０．４０［ｍｍ２／℃・分］となるような条件でシリコン単結晶の引上成長を行った。
【０１９１】
この条件で育成されたシリコン単結晶の仕様は参考例１と同じものであり、結晶径は８インチ（２００ｍｍ）であった。
【０１９２】
このインゴットから切り出したウエハの欠陥評価結果、電気特性評価結果を表６に示す。この結晶ではＣＯＰ密度は１０4 ／ｃｍ3 超で非常に多かったが、転位クラスター密度は０個／ｃｍ3 で非常に少なかった。酸化膜耐圧特性はＣモード合格率が６０％以下であり実施例に比較して劣ったものの、ｐｎ接合リーク特性については、電流量が１ｐＡ以上である素子数がゼロであり、実施例に比較して非常に良好であった。
【０１９３】
【表６】
【発明の効果】
本発明の評価法により、シリコン単結晶中に存在する転位クラスターのサイズ評価が可能となる。また、本発明の製造方法によるシリコン単結晶は、ＴＺＤＢに悪影響を与えるようなｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥がない上に、転位クラスターサイズ、あるいは転位クラスターサイズと密度の積が少なくｐｎ接合リーク特性に優れたものであり、高集積度の高い信頼性を要求されるＭＯＳデバイス用ウエハを製造するのに最適な結晶である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 赤外干渉法による欠陥評価装置により、転位クラスターの観察結果の例を示す図面であって、ディスプレー上に表示した中間調画像を表わしている写真である。なお、同図面上には、スケール及び面方位を示した。
【図２】 転位クラスター像における転位サイズ測定法を説明する図である。
【図３】 赤外干渉法による欠陥評価装置により、実施例１の結晶における転位クラスターの観察結果の例を示す図面であって、ディスプレー上に表示した中間調画像を表わしている写真である。なお、同図面上には、スケール及び面方位を示した。
【図４】 実施例１の結晶における転位クラスターサイズの分布を表した図である。
【図５】 実施例１〜１６、比較例１〜２に用いた結晶製造装置の模式図である。
【図６】 実施例１７〜２４、比較例３〜４に用いた結晶製造装置の模式図である。
【図７】 実施例２５〜４０、比較例５〜６に用いた結晶製造装置の模式図である。
【図８】 実施例４１〜４３、比較例７〜８に用いた結晶製造装置の模式図である。
【符号の説明】
１…ＣＺ法シリコン単結晶引上炉、
２…ワイヤ巻き上げ機、
３…断熱材、
４…加熱ヒーター、
５…回転治具、
６…坩堝、
６ａ…石英坩堝、
６ｂ…黒鉛坩堝、
７…ワイヤ、
８…種結晶、
９…チャック、
１０…ガス導入口、
１１…ガス流出口、
１２…結晶熱履歴制御装置、
１３…結晶熱履歴制御装置、
Ｍ…シリコン融液、
Ｓ…シリコン単結晶インゴット。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a silicon single crystal, a manufacturing method thereof, and an evaluation method, and relates to a silicon wafer having excellent oxide film breakdown voltage characteristics and pn junction leakage characteristics, a manufacturing method thereof, and an evaluation method.
[0002]
[Prior art]
Silicon single crystal wafers manufactured by the Czochralski method used as substrates for highly integrated MOS devices require high-quality crystals that do not adversely affect device characteristics such as oxide breakdown voltage characteristics and pn junction leakage characteristics. It has been.
[0003]
In recent years, it has become clear that a silicon single crystal immediately after crystal growth has crystal defects that degrade the initial dielectric breakdown characteristics (TZDB characteristics) of the oxide film breakdown voltage characteristics. These crystal defects are detected by a selective etching method, ammonia-based wafer cleaning, or a crystal defect evaluation method using infrared scattering / infrared interference, and are generally referred to as grown-in defects. All of these defects are octahedral void defects. In particular, an octahedral void defect manifested as an etch pit on the surface after ammonia-based wafer cleaning is called COP (Crystal Originated Particle) (J. Ryuta). , E. Morita, T. Tanaka and Y. Shimanuki, Jpn. J. Appl. Phys. 29, L1947 (1990)).
[0004]
As a crystal manufacturing method for the purpose of reducing grown-in defects such as COP, the crystal growth rate as defined in, for example, JP-A-2-2671695 is set to 0.8 mm / min or less. In the crystal growth method, it is possible to produce a crystal having few initial octahedral void defects and excellent initial dielectric breakdown characteristics. Further, as defined in Japanese Patent Laid-Open No. 7-257991, the ratio of the crystal growth rate [mm / min] and the crystal temperature gradient [° C./mm] between the silicon melt and the crystal interface is below a certain value. Similar crystals can also be produced by the crystal growth method that is characterized.
[0005]
In these crystals, a ring-like OSF (oxidation-induced stacking fault) distribution region (M. Hasebe S. Shinoyama, S. Naito, Ring-like distributed stacking faults in CZ) generated when an oxidation heat treatment is performed at a temperature of 950 ° C. or higher. -Si wafers K. Sumino, Eds., Defect control in Semiconductors (Elsevier Science Publishers B.V., 1990), vol. Since a region with few in defects spreads over the entire surface of the wafer, the crystal has excellent initial dielectric breakdown characteristics.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the area outside the ring-shaped OSF distribution is less dense than the grown-in defect, Three / Cm Three There is a low density dislocation cluster (H. Takeno et al. Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 262, 1992). When a part of such a dislocation cluster protrudes to the surface, it has become clear that it adversely affects the pn junction leakage characteristics of the device formed in that part.
[0007]
With the future miniaturization of devices, it is considered that dislocation clusters of about several tens of μm can affect device characteristics. Therefore, evaluation of such small dislocation clusters is important. In addition, when the size of the dislocation cluster is as large as several tens of μm or more, the frequency with which the dislocation cluster protrudes to the wafer surface increases. For this reason, it is important to control the size as well as the density of dislocation clusters to produce a crystal having excellent pn junction leakage characteristics.
[0008]
Conventionally, an X-ray topograph has been used for evaluation of dislocation clusters, but this method only captured relatively large dislocation clusters (50 μm or more). K 2 Cr 2 O 7 Etching method using Secco liquid (F. Secco D 'Aragona, J. Electrochem. Soc. 119, p948, 1972), which is a mixed liquid of water, hydrofluoric acid and water, has been used. Although it could be measured, the defect size was unknown. Therefore, so far 10 Three / Cm Three There was no reliable evaluation means that could measure the size of low-density dislocation clusters.
[0009]
This invention is 10 Three / Cm Three This provides a new evaluation method that can quantitatively evaluate the size of low-density dislocation clusters. Further, by controlling the density and size of the dislocation clusters as described above, the adverse effect on the device characteristics is eliminated, the silicon single crystal having excellent oxide film breakdown voltage characteristics and good pn junction leakage characteristics, and A method for producing such a silicon single crystal is provided.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors evaluated dislocation clusters in silicon wafers by infrared interferometry (J. S. Bactelder and MA Taubenblatt, Appl. Phys. Lett. 55 (3), 17 (1989)). Infrared interferometry is a method in which infrared light having a wavelength of 1.0 to 1.3 μm is separated into two linearly polarized light beams whose vibration directions are perpendicular to each other and condensed by a lens to form a focal point in a silicon wafer. In addition, the defect evaluation method detects a defect by detecting a phase difference generated between two light beams when a defect is present only in one of the two light beams. As a result, it was found that the density and size of dislocation clusters can be measured by using the above method, and the present invention has been completed.
[0011]
That is, the present invention
(1) In evaluating crystal defects in a silicon single crystal,
When infrared light having a wavelength of 1.0 to 1.3 μm is separated into two linearly polarized light beams whose vibration directions are perpendicular to each other, and condensed by a lens to form a focal point in a silicon wafer, In a defect evaluation method for detecting a defect by detecting a phase difference generated between two light beams when a defect exists only in one of the light beams,
For a dislocation cluster image obtained by scanning a certain area in a silicon wafer with two light beams and analyzing the phase difference generated between the two light beams, the sum of the sizes measured along a specific crystal direction is calculated. This is a crystal defect evaluation method characterized by the size of the dislocation cluster.
[0012]
Furthermore, as a result of investigating the relationship between the density / size of dislocation clusters and device characteristics in various crystals, the present inventors have excellent device characteristics by reducing the density / size of these defects present in the crystal. It was found to be effective in producing crystals. Furthermore, as a result of careful examination of the relationship between the growth conditions and crystal defects, the present inventors completed the present invention by finding heat history conditions that can reduce the density and size of dislocation clusters and grow crystals with excellent pn junction leakage characteristics.
[0013]
That is, the present invention
(2) A silicon single crystal manufactured by the Czochralski method and having a COP density of 0.11 μm or more measured by a surface foreign matter meter over the entire surface of the wafer. Four Piece / cm Three And a silicon single crystal characterized in that the size of dislocation clusters is 50 μm or less over the entire wafer surface,
(3) It is a silicon single crystal manufactured by the Czochralski method, and the density of COP having a size of 0.11 μm or more measured by a surface foreign matter meter is 10 over the entire surface of the wafer. Four Piece / cm Three The product of the average value of dislocation clusters and the dislocation density is 10 over the entire wafer surface. Five μm / cm Three A silicon single crystal characterized by:
(4) A silicon single crystal manufactured by the Czochralski method, the density of COP having a size of 0.11 μm or more measured by a surface foreign matter meter is 10 over the entire surface of the wafer. Four Piece / cm Three The dislocation cluster size is 50 μm or less over the entire wafer surface, and the product of the average dislocation cluster size and the dislocation density is 10 over the entire wafer surface. Five μm / cm Three A silicon single crystal characterized by:
(5) In a silicon single crystal manufactured by the Czochralski method, a crystal is grown under the condition that the crystal growth rate is 0.8 mm / min or less, and in a temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. at the time of crystal growth A method for producing a silicon single crystal, characterized in that there is a region where the cooling rate is 2 ° C./min or more,
(6) In a silicon single crystal manufactured by the Czochralski method, the crystal growth rate is V [mm / min], and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. Sometimes V / G is 0.15 [mm 2 / ° C./min.] The silicon single crystal is characterized in that there is a region where the crystal is grown under the condition of ≦ ° C./min] and the cooling rate is 2 ° C./min or more in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. Crystal manufacturing method,
(7) In a silicon single crystal manufactured by the Czochralski method, a crystal is grown under the condition that the crystal growth rate is 0.8 mm / min or less, and the cooling rate from the melting point of silicon to 1300 ° C. during crystal growth. A method for producing a silicon single crystal, characterized in that the temperature is 0.5 ° C./min or less
(8) In a silicon single crystal manufactured by the Czochralski method, the crystal growth rate is V [mm / min], and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. Sometimes V / G is 0.15 [mm 2 / ° C./min] The crystal is grown under the following conditions, and the cooling rate from the melting point of silicon to 1300 ° C. during the crystal growth is 0.5 ° C./min or less. Method,
(9) In a silicon single crystal manufactured by the Czochralski method, a crystal is grown under the condition that the crystal growth rate is 0.8 mm / min or less, and the cooling rate from the melting point of silicon to 1300 ° C. during crystal growth A process for producing a silicon single crystal, characterized in that there is a region where the cooling rate is 2 ° C./min or more in a temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. at the time of crystal growth of 0.5 ° C./min or less,
(10) In a silicon single crystal manufactured by the Czochralski method, the crystal growth rate is V [mm / min], and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. Sometimes V / G is 0.15 [mm 2 / ° C./min] The crystal is grown under the following conditions, and the cooling rate from the melting point of silicon to 1300 ° C. during crystal growth is 0.5 ° C./min or less, and from 1050 ° C. to 900 ° C. during crystal growth A method for producing a silicon single crystal, characterized in that there is a region where the cooling rate is 2 ° C./min or more in the temperature range of
(11) In a silicon single crystal manufactured by the Czochralski method, when the crystal growth rate when the diameter of the ring-shaped OSF distribution is 0.1 times the crystal diameter is Vmm / min, the longitudinal direction of the crystal A method for producing a silicon single crystal, wherein the crystal is grown under conditions that the crystal growth rate is within a range of 0.75 V or more and 0.99 V or less,
It is.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present inventors evaluated a silicon wafer cut from a silicon crystal in which the ring-shaped OSF distribution region disappeared at the center of the wafer by infrared interferometry (J. S. Bactelder and M. A. Taubenblatt, Appl. Phys. Lett. 55 (3), 17 (1989)). As a commercially available defect evaluation apparatus by infrared interferometry, there is, for example, OPP (Optical Precipitate Profiler) manufactured by HYT, USA. In this apparatus, a certain area in the crystal is scanned with two light fluxes arranged so as to overlap each other by 0.5 μm, and the phase difference between the two light fluxes caused by the defect is obtained as a signal intensity (V) by an electrical method. It is a device that detects a defect existing in the region by detecting it. Conventionally, in the defect measurement by this apparatus, only the magnitude of the signal intensity obtained from the defect was monitored, but this time a method of expressing the signal intensity distribution obtained in the scanned area as a two-dimensional diagram was used. . As a result, a defect image as shown in FIG. A defect image obtained by measuring the crystal inside the ring-shaped OSF distribution is shown in FIG. These (a) and (b) are greatly different in the magnitude of the signal intensity and the form of the defect image, and can be identified as different defects in the OPP. Furthermore, as a result of observing these defects observed with OPP with TEM, it was found that the defects in (a) are a collection of dislocations, and the defects in (b) are octahedral void defects. From the above results, it became clear for the first time that dislocation clusters existing in crystals outside the ring-shaped OSF distribution can be evaluated by OPP.
[0015]
Detailed investigation of the three-dimensional structure of dislocation clusters from this OPP image revealed that the dislocation clusters are a collection of dislocation loops extending in the <110> direction. Therefore, it was found that the size of the dislocation cluster can be defined by summing the lengths of all <110> directions for one dislocation cluster. At this time, for example, in the case of a wafer whose 100 surface corresponds to a mirror surface, a dislocation image parallel to the directions of C and D in FIG. 2 is actually at an angle of 45 ° with respect to the wafer surface. Take the length divided by cos 45 °. By the way, as a result of comparing dislocation cluster evaluation results by OPP and X-ray topograph, it has been found that dislocation clusters with a size of 50 μm or less are not detected in X-ray topograph, and OPP is also effective in detecting minute dislocation clusters. It is.
[0016]
The dislocation clusters are considered to be formed by aggregation of point defects (interstitial atoms) introduced from the silicon melt-crystal solid-liquid interface during the growth of the silicon single crystal in a certain temperature range. For this reason, the density and size of dislocation clusters may be determined by the concentration of point defects introduced at the time of crystal growth and the crystal cooling conditions in the temperature range where they aggregate. Therefore, the present inventors systematically investigated the relationship between dislocation density / size and electrical characteristics for various crystals.
[0017]
First, the present inventors have found that a grown-in defect such as COP is 10%. Four / Cm Three A silicon single crystal was grown under such conditions that the ring-shaped OSF distribution region disappeared at the center of the wafer as follows. In order to eliminate the ring-shaped OSF distribution region at the center of the wafer, for example, the crystal growth rate is 0.8 mm / min or less, or the crystal growth rate is V [mm / min], and the crystal growth axis direction of the silicon melt and crystal interface V / G is 0.15 [mm] where G is a temperature gradient of G [° C./mm]. 2 /[Deg.]C/min]. Here, the crystal temperature gradient [° C./mm] at the crystal interface is obtained by measuring the crystal temperature from the melting point temperature to 1300 ° C. while growing the crystal at a constant rate and determining the average temperature gradient.
[0018]
In a crystal grown under the condition that the ring-shaped OSF distribution region does not disappear at the center of the wafer, octahedral void defects such as COP are 10 Four / Cm Three As a result of super-introduction, the C mode acceptance rate of the oxide film withstand voltage characteristic in the MOS device has deteriorated to 60% or less.
[0019]
As a result of investigating the relationship between the density / size of the dislocation clusters and the electrical characteristics, when the size exceeds 50 μm, the frequency of the dislocation clusters protruding to the surface increases, and the pn junction leakage characteristics of the device are significantly deteriorated. When the dislocation size was 50 μm or less, the probability of protrusion decreased and the deterioration of the pn junction leakage characteristics was not so much observed. Also, when looking at the relationship between dislocation cluster density and size, if the dislocation cluster density is small, the probability of protruding to the surface is reduced even if the size is large to some extent. Conversely, if the dislocation cluster size is very small, the density is somewhat large. There is little probability of protruding to the surface. As a result of investigating the optimum condition of the relationship between them, the product of the average value of the dislocation cluster size and the dislocation cluster density is 10 Five μm / cm Three It was found that the pn junction leakage characteristics are particularly good when the following relationship is satisfied. The product of the average dislocation cluster size and the dislocation cluster density is 10 Five μm / cm Three In the case of being super, the probability of projecting to the surface is increased, so that the pn junction leakage characteristics deteriorated. When the amount of introduction point defects contributing to dislocation cluster formation is constant, the dislocation cluster size increases as the dislocation cluster density decreases, and the individual size decreases as the density increases. Therefore, in order to satisfy the above relationship, it is considered necessary to reduce the introduction point defect amount itself.
[0020]
Next, the inventors searched for crystal growth conditions for controlling the density and size of dislocation clusters and producing crystals having excellent pn junction leakage characteristics. As a result, in the crystal thermal history during silicon single crystal growth, (A) cooling conditions during crystal growth and (B) precise control of crystal growth rate are important in controlling the density and size of crystal dislocation clusters. I found out.
[0021]
That is, for (A)
(A-1) Slow cooling at solid-liquid interface to 1300 ° C
It is possible to reduce dislocation clusters and oxygen precipitates in the vicinity of the surface by maintaining the solid-liquid interface to 1300 ° C. for a long time. That is, this temperature range is considered to be a region where point defects are diffused to the solid-liquid interface and outwardly diffused outside the crystal, and the point defects actively escape from the crystal. Therefore, by maintaining this temperature range for a long time, the total amount of point defects can be reduced, and the density of dislocation clusters resulting therefrom can be reduced.
[0022]
(A-2) Rapid cooling at 1050 to 900 ° C.
By rapidly cooling to 1050 to 900 ° C., the dislocation cluster size can be reduced. That is, in this temperature range, point defects (interstitial atoms) aggregate to form dislocation clusters. Therefore, the size of the dislocation cluster can be reduced by passing through this temperature range in a short time.
[0023]
For (B)
(B-1) Growth by pulling speed of 0.75 V or more and 0.99 V or less (G is the growth speed when the diameter of the ring-shaped OSF distribution is 0.1 times the crystal diameter)
In a crystal manufactured at a crystal growth rate slightly lower than the crystal growth rate at which the ring region disappears inside the crystal, the product of the dislocation cluster density and the dislocation cluster size becomes very small. This means that the amount of defects at the introduction point contributing to the formation of dislocation clusters is reduced. That is, there are two types of point defects introduced from the solid-liquid interface, and there exist atomic vacancies that contribute to the formation of octahedral void defects such as COP and interstitial atoms that contribute to the formation of dislocation clusters. When the crystal growth rate is high, more atomic vacancies are introduced than interstitial atoms. The two types of introduced point defects are immediately bonded and disappeared while the crystal temperature is high, that is, pair annihilation occurs. Finally, atomic vacancies remain and aggregate at a certain temperature to cause COP, etc. The octahedral void defect is formed. On the other hand, when the crystal growth rate is low, more interstitial atoms are introduced than atomic vacancies, so that only interstitial atoms remain after pair annihilation and aggregate at a certain temperature to form dislocation clusters. However, since the amount of residual interstitial atoms decreases when the crystal growth rate is such that the amount of introduced interstitial atoms and atomic vacancies antagonizes, the product of dislocation cluster density and dislocation cluster size of the formed dislocation clusters. Is thought to be smaller. In this case, in order to reduce the residual interstitial atomic weight over the entire surface of the wafer, it is important to control the temperature in the crystal radial direction as uniformly as possible. Furthermore, in order to control this growth condition more precisely, the growth rate V when the diameter of the ring-shaped OSF distribution is 0.1 times the crystal diameter is obtained and raised to between 0.75V and 0.99V. It is effective to carry out training so that the speed can be reduced.
[0024]
(5) and (6) of this invention suppress the growth of a dislocation cluster by the effect of (A-2), and reduce the size of a dislocation cluster. When there is a temperature at which the cooling rate is 2 ° C./min or less, a sufficient time is given for the growth of dislocation clusters, so that the dislocation cluster size increases.
[0025]
(7) and (8) of the present invention reduce the aggregation of dislocation clusters by the effect of (A-1) and suppress the size of the dislocation clusters. When the cooling rate is 0.5 ° C./min or more, point defects introduced from the solid-liquid interface do not sufficiently diffuse out of the solid-liquid interface and the crystal, and the number of dislocation clusters increases.
[0026]
(9) and (10) of the present invention reduce the density and size of dislocation clusters by combining the effects of (A-1) and (A-2).
[0027]
The present invention (11) reduces the density and size of dislocation clusters by the effect of (B-1). If the growth rate exceeds 0.99 V, a ring-shaped OSF distribution is generated at the center of the wafer, which is not preferable. If the growth rate is less than 0.75 V, the dislocation cluster size increases, and thus the pn junction leakage characteristics are It will be inferior.
[0028]
【Example】
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited by the description of these examples.
[0029]
Reference example 1
Book Reference example The silicon single crystal manufacturing apparatus used in the present invention is not particularly limited as long as it is used for silicon single crystal manufacturing by a normal CZ method. Reference example Then, the manufacturing method as shown in FIG. 5 was used.
[0030]
This CZ method silicon single crystal apparatus is a crystal containing a crucible 6 composed of a
[0031]
Using this apparatus, this single crystal manufacturing apparatus is used, the single crystal growth rate is 0.8 mm / min, and the cooling rate is 2 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. during crystal growth. The silicon single crystal was grown by pulling under the above conditions.
[0032]
The specifications of the silicon single crystal grown under these conditions are as follows. Conductive type: p-type (boron doped), crystal diameter: 5 inches (125 mm) to 12 inches (300 mm), resistivity: 10 Ωcm, oxygen concentration 9.5 × 10 17 atoms / cm Three (Calculated using the oxygen concentration conversion coefficient by Japan Electronics Industry Promotion Association), carbon concentration <1 × 10 16 atoms / cm Three (Calculated using the carbon concentration conversion factor by the Japan Electronics Industry Promotion Association).
[0033]
Wafers cut from this ingot are H 2 O, H 2 O 2 , NH Four It was cleaned with an SC1 cleaning solution having an OH composition, and a COP of 0.11 μm or more was measured with a surface foreign matter meter. The volume density of COP was determined from the number of COP increases when SC1 was repeatedly washed (Morita et al., 39th JSAP
[0034]
Furthermore, the wafer cut out from the same ingot was polished on both sides and measured by infrared interferometry. OPP (Optical Precipitate Profiler) manufactured by HYT was used as a commercially available defect evaluation apparatus using infrared interference. Measurement conditions were such that the focal point of the two light beams of the laser was set at a position inside the 300 μm wafer from the lower mirror surface at the time of measurement, and the wafer was scanned parallel to the mirror surface. At that time, a region where the signal intensity obtained by electrically processing the phase difference between the two light beams is 0.2 V or more is recognized as a dislocation cluster image, and 10 or more dislocation clusters are obtained by the method according to FIG. The size was measured. The average size was obtained from the obtained size distribution, the density was obtained from the volume of the measurement region and the number of dislocation clusters, and then the average size × density was obtained by calculation.
[0035]
In order to evaluate the oxide film pressure resistance characteristics, a 250 angstrom gate oxide film was stacked on a wafer in dry oxygen at 1000 ° C., a thickness of 5000 angstrom, and an area of 20 mm. 2 A MOS capacitor with a boron-doped polysilicon electrode was prepared. An electric field is applied to the MOS capacitor, and the determination current is 1 × 10 -6 A / cm 2 The ratio of the number of MOS capacitors having an average electric field applied to the gate oxide film at the time of 7.5 MV / cm or more was defined as the C mode pass rate.
[0036]
In order to evaluate the pn junction leakage characteristics, a pn junction diode was prepared under the following conditions. First, the wafer substrate is protected and oxidized in a dry oxygen atmosphere at 1000 ° C., and phosphorus is 5 × 10 5. 15 / Cm 2 After the ion implantation, drive annealing was performed in a nitrogen atmosphere at 1000 ° C. for 30 minutes. As element isolation, a guard ring electrode was disposed so as to surround the element to create a pn junction diode. Element area is 30mm 2 Thus, a 308-point element was formed in the plane of the 6-inch wafer. As an evaluation condition, a reverse bias voltage of 30 V was applied at room temperature, and the number of elements in which the current flowing at that time was 1 pA or more was evaluated.
[0037]
Table 1 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three It was the following. FIG. 3 shows an example of a dislocation cluster image obtained by OPP measurement, and FIG. 4 shows a size distribution of the dislocation cluster. The average size of the obtained clusters was 20 μm and was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0038]
Reference example 2
Book Reference example Then Reference example 1 using the same single crystal production apparatus as in No. 1, the single crystal growth rate is 0.4 mm / min, and the cooling rate is 2 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. during crystal growth. The silicon single crystal was pulled and grown under the conditions.
[0039]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0040]
Table 1 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0041]
Reference example 3
Book Reference example Then Reference example 1 using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 1, the single crystal growth rate is 0.8 mm / min, and the cooling rate is 2 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 1000 ° C. during crystal growth. The silicon single crystal was pulled and grown under the conditions.
[0042]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0043]
Table 1 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0044]
Reference example 4
Book Reference example Then Reference example 1 using the same single crystal production apparatus as in No. 1, the single crystal growth rate is 0.4 mm / min, and the cooling rate is 2 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 1000 ° C. during crystal growth. The silicon single crystal was pulled and grown under the conditions.
[0045]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0046]
Table 1 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0047]
Reference example 5
Book Reference example Then Reference example 1 using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 1, the single crystal growth rate is 0.8 mm / min, and the cooling rate is 4 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. during crystal growth. The silicon single crystal was pulled and grown under the conditions.
[0048]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0049]
Table 1 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0050]
Reference example 6
Book Reference example Then Reference example 1 using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 1, the single crystal growth rate is 0.4 mm / min, and the cooling rate is 4 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. during crystal growth. The silicon single crystal was pulled and grown under the conditions.
[0051]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0052]
Table 1 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0053]
Reference example 7
Book Reference example Then Reference example 1 using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 1, the single crystal growth rate is 0.8 mm / min, and the cooling rate is 4 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 1000 ° C. during crystal growth. The silicon single crystal was pulled and grown under the conditions.
[0054]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0055]
Table 1 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0056]
Reference example 8
Book Reference example Then Reference example 1 using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 1, the single crystal growth rate is 0.4 mm / min, and the cooling rate is 4 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 1000 ° C. during crystal growth. The silicon single crystal was pulled and grown under the conditions.
[0057]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0058]
Table 1 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0059]
[Table 1]
Reference example 9
Book Reference example Then Reference example When using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 1, the crystal growth rate is V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. V / G is 0.15 [mm 2 / ° C./min], and pulling growth of the silicon single crystal was performed under the condition that the cooling rate was 2 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. during crystal growth.
[0061]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0062]
Table 2 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0063]
Reference example 10
Book Reference example Then Reference example When using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 1, the crystal growth rate is V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. , V / G is 0.10 [mm 2 / ° C./min], and pulling growth of the silicon single crystal was performed under the condition that the cooling rate was 2 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. during crystal growth.
[0064]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0065]
Table 2 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0066]
Reference example 11
Book Reference example Then Reference example When using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 1, the crystal growth rate is V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. V / G is 0.15 [mm 2 In the temperature range from 1050 ° C. to 1000 ° C. during crystal growth, pulling growth of the silicon single crystal was performed under the condition that the cooling rate was 2 ° C./min.
[0067]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0068]
Table 2 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0069]
Reference example 12
Book Reference example Then Reference example When using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 1, the crystal growth rate is V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. , V / G is 0.10 [mm 2 / ° C./min], and pulling growth of the silicon single crystal was performed under the condition that the cooling rate was 2 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 1000 ° C. during crystal growth.
[0070]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0071]
Table 2 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0072]
Reference example 13
Book Reference example Then Reference example When using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 1, the crystal growth rate is V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. V / G is 0.15 [mm 2 In the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. during crystal growth, pulling growth of the silicon single crystal was performed under the condition that the cooling rate was 4 ° C./min.
[0073]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0074]
Table 2 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0075]
Reference example 14
Book Reference example Then Reference example When using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 1, the crystal growth rate is V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. , V / G is 0.10 [mm 2 In the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. during crystal growth, pulling growth of the silicon single crystal was performed under the condition that the cooling rate was 4 ° C./min.
[0076]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0077]
Table 2 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0078]
Reference example 15
Book Reference example Then Reference example When using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 1, the crystal growth rate is V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. V / G is 0.15 [mm 2 / ° C./min], and pulling growth of the silicon single crystal was performed under the condition that the cooling rate was 4 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 1000 ° C. during crystal growth.
[0079]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0080]
Table 2 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0081]
Reference example 16
Book Reference example Then Reference example When using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 1, the crystal growth rate is V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. , V / G is 0.10 [mm 2 / ° C./min], and pulling growth of the silicon single crystal was performed under the condition that the cooling rate was 4 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 1000 ° C. during crystal growth.
[0082]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0083]
Table 2 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size was 50 μm or less. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0084]
[Table 2]
Reference example 17
Book Reference example Then, as shown in FIG. 6, the crystal heat
[0086]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0087]
Table 3 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from the wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the product of dislocation cluster size and density is 1 × 10 Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0088]
Reference example 18
Book Reference example Then Reference example Using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 17, the single crystal growth rate is 0.4 mm / min, and the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 0.5 ° C./min. The silicon single crystal was grown by pulling under various conditions.
[0089]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0090]
Table 3 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from the wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the product of dislocation cluster size and density is 1 × 10 Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0091]
Reference example 19
Book Reference example Then Reference example Using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 17, the single crystal growth rate is 0.8 mm / min, and the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 0.2 ° C./min. The silicon single crystal was grown by pulling under various conditions.
[0092]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0093]
Table 3 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from the wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the product of dislocation cluster size and density is 1 × 10 Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0094]
Reference example 20
Book Reference example Then Reference example A single crystal production apparatus similar to 17 is used, the single crystal growth rate is set to 0.4 mm / min, and the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 0.2 ° C./min. The silicon single crystal was grown by pulling under various conditions.
[0095]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0096]
Table 3 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the product of dislocation cluster size and density is 1 × 10 Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0097]
Reference example 21
Book Reference example Then Reference example 17 using a single crystal manufacturing apparatus similar to that of No. 17, when the crystal growth rate is V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. V / G is 0.15 [mm 2 / ° C./min], and pulling growth of the silicon single crystal was performed under the condition that the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. was 0.5 ° C./min.
[0098]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0099]
Table 3 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the product of dislocation cluster size and density is 1 × 10 Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0100]
Reference example 22
Book Reference example Then Reference example 17 using a single crystal manufacturing apparatus similar to that of No. 17, when the crystal growth rate is V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. , V / G is 0.10 [mm 2 / ° C./min], and pulling growth of the silicon single crystal was performed under the condition that the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. was 0.5 ° C./min.
[0101]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0102]
Table 3 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the product of dislocation cluster size and density is 1 × 10 Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0103]
Reference example 23
Book Reference example Then Reference example 17 using a single crystal manufacturing apparatus similar to that of No. 17, when the crystal growth rate is V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. V / G is 0.15 [mm 2 / ° C./min], and pulling growth of the silicon single crystal was performed under the condition that the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. was 0.2 ° C./min.
[0104]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0105]
Table 3 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the product of dislocation cluster size and density is 1 × 10 Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0106]
Reference example 24
Book Reference example Then Reference example 17 using a single crystal manufacturing apparatus similar to that of No. 17, when the crystal growth rate is V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. , V / G is 0.10 [mm 2 / ° C./min], and pulling growth of the silicon single crystal was performed under the condition that the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. was 0.2 ° C./min.
[0107]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0108]
Table 3 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the product of dislocation cluster size and density is 1 × 10 Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0109]
[Table 3]
Example 25
In this embodiment, as shown in FIG. 7, a crystal heat
[0111]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0112]
Table 4 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0113]
Example 26
In this example, a single crystal production apparatus similar to that in Example 25 was used, the single crystal growth rate was 0.8 mm / min, and the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. was 0.2. The pulling growth of the silicon single crystal was performed under the conditions that the cooling rate was 2 ° C./min in the temperature range of 1050 ° C. to 900 ° C.
[0114]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0115]
Table 4 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0116]
Example 27
In this example, a single crystal production apparatus similar to that in Example 25 was used, the single crystal growth rate was set to 0.8 mm / min, and the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. was 0.5. The pulling growth of the silicon single crystal was performed under the conditions that the cooling rate was 2 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 1000 ° C.
[0117]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0118]
Table 4 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0119]
Example 28
In this example, a single crystal production apparatus similar to that in Example 25 was used, the single crystal growth rate was 0.8 mm / min, and the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. was 0.2. The pulling growth of the silicon single crystal was performed under the conditions that the cooling rate was 2 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 1000 ° C.
[0120]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0121]
Table 4 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0122]
Example 29
In this example, a single crystal production apparatus similar to that in Example 25 is used, the single crystal growth rate is set to 0.8 mm / min, and the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 0.5. The pulling growth of the silicon single crystal was performed under the conditions that the cooling rate was 4 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C.
[0123]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0124]
Table 4 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0125]
Example 30
In this example, the same single crystal manufacturing apparatus as in Example 25 was used, the single crystal growth rate was 0.8 mm / min, and the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. was 0.2. The pulling growth of the silicon single crystal was performed under the conditions that the cooling rate was 4 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C.
[0126]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0127]
Table 4 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0128]
Example 31
In this example, a single crystal production apparatus similar to that in Example 25 is used, the single crystal growth rate is set to 0.8 mm / min, and the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 0.5. The pulling growth of the silicon single crystal was performed under the conditions that the cooling rate was 4 ° C./min in the temperature range of 1050 ° C. to 1000 ° C.
[0129]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0130]
Table 4 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0131]
Example 32
In this example, the same single crystal manufacturing apparatus as in Example 25 was used, the single crystal growth rate was 0.8 mm / min, and the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. was 0.2. The pulling growth of the silicon single crystal was performed under the conditions that the cooling rate was 4 ° C./min in the temperature range of 1050 ° C. to 1000 ° C.
[0132]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0133]
Table 4 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0134]
[Table 4]
Example 33
In this example, the same single crystal manufacturing apparatus as in Example 25 is used, the crystal growth rate is V [mm / min], and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./min. mm], V / G is 0.15 [mm] 2 / ° C./min], the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 0.5 ° C./min, and the cooling rate is 2 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. The silicon single crystal was pulled and grown under such conditions.
[0136]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0137]
Table 5 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0138]
Example 34
In this example, the same single crystal manufacturing apparatus as in Example 25 is used, the crystal growth rate is V [mm / min], and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./min. mm], V / G is 0.15 [mm] 2 / ° C./min], the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 0.2 ° C./min, and the cooling rate is 2 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. The silicon single crystal was pulled and grown under such conditions.
[0139]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0140]
Table 5 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0141]
Example 35
In this example, the same single crystal manufacturing apparatus as in Example 25 is used, the crystal growth rate is V [mm / min], and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./min. mm], V / G is 0.15 [mm] 2 / ° C./min], the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 0.5 ° C./min, and in the temperature range from 1050 ° C. to 1000 ° C., the cooling rate is 2 ° C./min. The silicon single crystal was pulled and grown under such conditions.
[0142]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0143]
Table 5 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0144]
Example 36
In this example, using the same single crystal manufacturing apparatus as in Example 25, the crystal growth rate is V [mm / min], and the temperature gradient in the direction of the growth axis of the silicon melt and crystal interface is G [° C. / Mm], V / G is 0.15 [mm] 2 / ° C./min], the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 0.2 ° C./min, and the cooling rate is 2 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 1000 ° C. The silicon single crystal was pulled and grown under such conditions.
[0145]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0146]
Table 5 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0147]
Example 37
In this example, the same single crystal manufacturing apparatus as in Example 25 is used, the crystal growth rate is V [mm / min], and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./min. mm], V / G is 0.15 [mm] 2 / ° C./min], the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 0.5 ° C./min, and the cooling rate is 4 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. The silicon single crystal was pulled and grown under such conditions.
[0148]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0149]
Table 5 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0150]
Example 38
In this example, the same single crystal manufacturing apparatus as in Example 25 is used, the crystal growth rate is V [mm / min], and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./min. mm], V / G is 0.15 [mm] 2 / ° C./min], the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 0.2 ° C./min, and the cooling rate is 4 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. The silicon single crystal was pulled and grown under such conditions.
[0151]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0152]
Table 5 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0153]
Example 39
In this example, the same single crystal manufacturing apparatus as in Example 25 is used, the crystal growth rate is V [mm / min], and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./min. mm], V / G is 0.15 [mm] 2 / ° C./min], the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 0.5 ° C./min, and the cooling rate is 4 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 1000 ° C. The silicon single crystal was pulled and grown under such conditions.
[0154]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0155]
Table 5 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0156]
Example 40
In this example, the same single crystal manufacturing apparatus as in Example 25 is used, the crystal growth rate is V [mm / min], and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./min. mm], V / G is 0.15 [mm] 2 / ° C./min], the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 0.2 ° C./min, and the cooling rate is 4 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 1000 ° C. The silicon single crystal was pulled and grown under such conditions.
[0157]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0158]
Table 5 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the dislocation cluster size is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also excellent with very few elements having a current amount of 1 pA or more.
[0159]
[Table 5]
Reference example 41
Book Reference example Then, using the single crystal manufacturing apparatus as shown in FIG. 8, when the crystal growth rate when the diameter of the ring-shaped OSF distribution is 0.1 times the crystal diameter is Vmm / min, the longitudinal direction of the crystal The silicon single crystal was pulled and grown under such conditions that the crystal growth rate was 0.9V. The V / G was 0.14 when the crystal growth rate at that time was V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface was G [° C./mm].
[0161]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0162]
Table 6 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the size of the dislocation cluster is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also very good because the number of elements with a current amount of 1 pA or more was zero.
[0163]
Reference example 42
Book Reference example Then Reference example When the crystal growth rate when the diameter of the ring-shaped OSF distribution is 0.1 times the crystal diameter is Vmm / min using a single crystal manufacturing apparatus similar to 41, the crystal is grown over the longitudinal direction of the crystal. The silicon single crystal was grown by pulling under conditions such that the growth rate was 0.8V. The V / G was 0.12 when the crystal growth rate at that time was V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface was G [° C./mm].
[0164]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0165]
Table 6 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the size of the dislocation cluster is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also very good with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0166]
Reference example 43
Book Reference example Then Reference example Using a single crystal manufacturing apparatus similar to 41, the crystal growth rate when the diameter of the ring-shaped OSF distribution is 0.1 times the crystal diameter is Vmm / min. The silicon single crystal was pulled and grown under conditions such that the growth rate was 0.76V. The V / G was 0.11 when the crystal growth rate at that time was V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface was G [° C./mm].
[0167]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example Same as 1.
[0168]
Table 6 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from this wafer. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Hereinafter, the size of the dislocation cluster is 50 μm or less, and the product of the dislocation cluster size and the density is 1 × 10. Five μm / cm Three It was the following. The oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more. The pn junction leakage characteristics were also favorable with a small number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0169]
Comparative Example 1
In this comparative example, Reference example 1 using a single crystal manufacturing apparatus similar to 1, the single crystal growth rate is 0.8 mm / min, and the cooling rate is 1.5 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. during crystal growth. The silicon single crystal was pulled and grown under such conditions.
[0170]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example 1 and the crystal diameter was 8 inches (200 mm).
[0171]
Table 6 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from the ingot. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Although it was as follows, the dislocation cluster size was larger than 50 μm. Although the oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more, the pn junction leakage characteristic was inferior to that of the example with a large number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0172]
Comparative Example 2
In this comparative example, Reference example When using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 1, the crystal growth rate is V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. V / G is 0.15 [mm 2 / ° C./min], and pulling growth of the silicon single crystal was performed under the condition that the cooling rate was 1.4 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. during crystal growth.
[0173]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example 1 and the crystal diameter was 8 inches (200 mm).
[0174]
Table 6 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from the ingot. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Although it was as follows, the dislocation cluster size was larger than 50 μm. Although the oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more, the pn junction leakage characteristic was inferior to that of the example with a large number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0175]
Comparative Example 3
In this comparative example, Reference example Using the same single crystal manufacturing apparatus as in No. 17, the single crystal growth rate is 0.8 mm / min, and the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 3.0 ° C./min. The silicon single crystal was grown by pulling under various conditions.
[0176]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example 1 and the crystal diameter was 8 inches (200 mm).
[0177]
Table 6 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from the ingot. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three The product of dislocation cluster size and density was 1 × 10 Five μm / cm Three It was super big. Although the oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more, the pn junction leakage characteristic was inferior to that of the example with a large number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0178]
Comparative Example 4
In this comparative example, Reference example 17 using a single crystal manufacturing apparatus similar to that of No. 17, when the crystal growth rate is V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. V / G is 0.15 [mm 2 / ° C./min], and pulling growth of the silicon single crystal was performed under the condition that the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. was 3.0 ° C./min.
[0179]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example 1 and the crystal diameter was 8 inches (200 mm).
[0180]
Table 6 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from the ingot. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three The product of dislocation cluster size and density was 1 × 10 Five μm / cm Three It was super big. Although the oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more, the pn junction leakage characteristic was inferior to that of the example with a large number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0181]
Comparative Example 5
In this comparative example, Reference example A single crystal production apparatus similar to 25 is used, the single crystal growth rate is 0.8 mm / min, the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 2.0 ° C./min, and 1050 In the temperature range from 0 ° C. to 900 ° C., pulling growth of the silicon single crystal was performed under the condition that the cooling rate was 1.2 ° C./min.
[0182]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example 1 and the crystal diameter was 8 inches (200 mm).
[0183]
Table 6 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from the ingot. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three The dislocation cluster size was larger than 50 μm, and the product of the dislocation cluster size and the density was 1 × 10 Five μm / cm Three It was super big. Although the oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more, the pn junction leakage characteristic was inferior to that of the example with a large number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0184]
Comparative Example 6
In this comparative example, Reference example When the crystal growth rate is V [mm / min] and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm] using the same single crystal manufacturing apparatus as 25 V / G is 0.15 [mm 2 / ° C./min], the cooling rate from the melting point of silicon during crystal growth to 1300 ° C. is 2.0 ° C./min, and the cooling rate is 1.4 ° C./min in the temperature range from 1050 ° C. to 900 ° C. The silicon single crystal was pulled and grown under such conditions.
[0185]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example 1 and the crystal diameter was 8 inches (200 mm).
[0186]
Table 6 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from the ingot. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three The dislocation cluster size was larger than 50 μm, and the product of the dislocation cluster size and the density was 1 × 10 Five μm / cm Three It was super big. Although the oxide film withstand voltage characteristic was good with a C-mode pass rate of 60% or more, the pn junction leakage characteristic was inferior to that of the example with a large number of elements having a current amount of 1 pA or more.
[0187]
Comparative Example 7
In this comparative example, a single crystal manufacturing apparatus similar to that in Example 41 was used to carry out pulling growth of a silicon single crystal under conditions such that the single crystal growth rate was 1.2 mm / min.
[0188]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example 1 and the crystal diameter was 8 inches (200 mm).
[0189]
Table 6 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from the ingot. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Although it was super large, the dislocation cluster density was 0 / cm. Three And very few. Although the oxide film withstand voltage characteristic is inferior to that of the example with a C-mode pass rate of 60% or less, the number of elements having a current amount of 1 pA or more is zero with respect to the pn junction leakage characteristic. It was very good.
[0190]
Comparative Example 8
In this comparative example, Reference example When a single crystal manufacturing apparatus similar to 41 is used, the crystal growth rate is V [mm / min], and the temperature gradient in the crystal growth axis direction between the silicon melt and the crystal interface is G [° C./mm]. V / G is 0.40 [mm 2 The pulling growth of the silicon single crystal was performed under the conditions of
[0191]
The specifications of silicon single crystals grown under these conditions are Reference example 1 and the crystal diameter was 8 inches (200 mm).
[0192]
Table 6 shows the defect evaluation results and electrical property evaluation results of the wafer cut out from the ingot. In this crystal, the COP density is 10 Four / Cm Three Although it was super large, the dislocation cluster density was 0 / cm. Three And very few. Although the oxide film withstand voltage characteristic is inferior to that of the example with a C-mode pass rate of 60% or less, the number of elements having a current amount of 1 pA or more is zero with respect to the pn junction leakage characteristic. It was very good.
[0193]
[Table 6]
【The invention's effect】
By the evaluation method of the present invention, it is possible to evaluate the size of dislocation clusters existing in a silicon single crystal. In addition, the silicon single crystal produced by the manufacturing method of the present invention has no grown-in defects that adversely affect TZDB, and has a small product of dislocation cluster size or dislocation cluster size and density, and excellent pn junction leakage characteristics. It is an optimum crystal for manufacturing a MOS device wafer that requires high integration and high reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drawing showing an example of observation results of dislocation clusters by a defect evaluation apparatus using infrared interferometry, and is a photograph showing a halftone image displayed on a display. In the drawing, the scale and the plane orientation are shown.
FIG. 2 is a diagram illustrating a method for measuring a dislocation size in a dislocation cluster image.
FIG. 3 is a drawing showing an example of the observation result of dislocation clusters in the crystal of Example 1 by a defect evaluation apparatus using infrared interference, and is a photograph showing a halftone image displayed on a display. In the drawing, the scale and the plane orientation are shown.
4 is a graph showing the distribution of dislocation cluster sizes in the crystal of Example 1. FIG.
FIG. 5 is a schematic view of a crystal manufacturing apparatus used in Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 and 2.
6 is a schematic diagram of a crystal manufacturing apparatus used in Examples 17 to 24 and Comparative Examples 3 to 4. FIG.
7 is a schematic diagram of a crystal manufacturing apparatus used in Examples 25 to 40 and Comparative Examples 5 to 6. FIG.
FIG. 8 is a schematic diagram of a crystal manufacturing apparatus used in Examples 41 to 43 and Comparative Examples 7 to 8.
[Explanation of symbols]
1 ... CZ method silicon single crystal pulling furnace,
2 ... Wire hoisting machine,
3… Insulation material,
4 ... Heating heater,
5 ... Rotating jig,
6 ... crucible,
6a ... quartz crucible,
6b Graphite crucible,
7 ... Wire,
8 ... Seed crystal,
9 ... Chuck,
10: Gas inlet,
11 ... Gas outlet,
12 ... Crystal heat history control device,
13 ... Crystal heat history control device,
M ... Silicon melt,
S: Silicon single crystal ingot.
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