制造單晶錠的方法、單晶錠和由該單晶錠制造的晶片的制作方法
【專利摘要】本發明提供制造單晶錠的方法，以及單晶錠和由該單晶錠制造的晶片。根據實施方式制造單晶錠的方法包括：在腔室內的坩堝中形成硅熔融物；在所述硅熔融物上制備晶種；以及由所述硅熔融物生長單晶錠；并且將所述腔室的壓力控制在90托至500托的范圍內。
【專利說明】制造單晶錠的方法、單晶錠和由該單晶錠制造的晶片
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種制造單晶錠的方法、一種單晶錠以及一種由該單晶錠制造的晶片。
【背景技術】
[0002]為了制造半導體，必須制造晶片；而為了制造晶片，單晶硅必須首先以晶錠的形式生長。為此,可米用Czochralski (CZ)方法。
[0003]根據現有技術，在N-型重摻雜的單晶錠中，由于引入的用來調節電阻率的摻雜物具有的揮發特性(熔點低于硅的熔點)，所以通過重摻雜的晶體生長可能是尤其困難的。
[0004]由于這種特性，平面徑向電阻率梯度(RRG)可能是高的；并且由于位于與晶錠的外表面接觸的邊緣處的摻雜物的揮發高于摻雜物的中心部的摻雜物的揮發，所以平面徑向電阻率梯度(RRG)是可能發生的。因此，邊緣處的電阻率(RES)會高于中心部的電阻率，因此與在相同條件下生長的P-型重摻雜的單晶錠相比，N-型重摻雜的單晶錠可能具有較差的RRG特性。
[0005]因此，根據現有技術，盡管可以滿足制造標準，但是由于RRG可能整體較高而RRG的分布可能是不均勻的，所以均勻性可能是較差的。
[0006]具體地，目前 ，相對于具有增長的市場需求的功率器件，可能忽視了 RRG特性(也即，平面徑向電阻率梯度)的重要性，或者甚至在已經意識到RRG的均勻性的重要性的情況下，也不能得到RRG的均勻性。
【發明內容】
[0007]【技術問題】
[0008]實施方式提供了一種制造單晶錠的方法，一種單晶錠以及由該單晶錠制造的晶片，所述單晶錠具有均勻的徑向電阻率梯度(RRG)特性，也即，晶片的平面電阻(RES)值。
[0009]實施方式還提供了一種制造高質量N-型重摻雜的單晶錠的方法，一種單晶錠以及由上述單晶錠制造的晶片，所述N-型重摻雜的單晶錠通過將RRG控制在5%以內而改善產率。
[0010]【技術方案】
[0011]在一個實施方式中，制造單晶錠的方法包括:在腔室內的坩堝中形成硅熔融物；在所述硅熔融物上制備晶種；以及由所述硅熔融物生長單晶錠，其中可將所述腔室的壓力控制在90托至500托的范圍內。
[0012]在另一個實施方式中，硅晶片可具有被控制在5%以內的RRG (徑向電阻率梯度)。
[0013]在又一個實施方式中，單晶錠可具有被控制在5%以內的RRG (徑向電阻率梯度)。
[0014]在附圖和下文中對一個或多個實施方式進行了詳細描述。從說明書和附圖以及權利要求中，其他特征將變得明顯。
[0015]【有益效果】[0016]實施方式提供了一種制造N-型重摻雜的單晶錠的方法，一種單晶錠以及由上述單晶錠制造的晶片，所述N-型重摻雜的單晶錠具有被控制在3%以內的晶片的平面RES值的均勻性。
[0017]同樣，根據實施方式，可生長一種高質量N-型重摻雜的單晶錠以及一種晶片，所述高質量N-型重摻雜的單晶錠通過將RRG控制在5%以內而改善產率。
[0018]例如，相對于N-型晶體生長(在該N-型晶體生長中，引入的用來調節電阻率的熔點低于硅的熔點的摻雜物具有揮發特性)，根據實施方式可提供一種N-型重摻雜的單晶錠和晶片以及制造N-型重摻雜的單晶錠和晶片的方法，而在本實施方式中，將尤其是以5E17原子/cc或更高的濃度重摻雜的產品的RRG和均勻性分別控制在5%以內和3%以內。因此，可提供具有改善的產率的高質量N-型重摻雜的晶體和晶片。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為示出了單晶錠生長器的示意圖，該單晶錠生長器用于根據實施方式的制造單晶錠的方法；
[0020]圖2為示出 了根據實施方式的晶片的平面電阻率(RES)分布的示意圖；
[0021]圖3為示出了比較例的晶片的平面RES分布的示意圖；
[0022]圖4為示出了根據實施方式的晶片的平面RES分布圖解的示意圖；
[0023]圖5為示出了比較例的晶片的平面RES分布圖解的示意圖；
[0024]圖6為示出了根據實施方式的硅熔融物和晶錠之間的彎曲界面L的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]在實施方式的描述中，應當理解的是:當晶片、裝置、卡盤、構件、部件、區域或平面被稱為在另一個晶片、裝置、卡盤、構件、部件、區域或平面“上”和“下”時，術語“上”和“下”包括“直接”和“間接”兩種含義。此外，在附圖的基礎上來描述在每個元件“上”和“下”。
[0026]為了便于說明和清楚性，附圖中的每個元件的厚度或大小經過改變，每個元件的大小并不完全反映實際大小。
[0027](實施方式)
[0028]圖1為示出了單晶錠生長器的示意圖，該單晶錠生長器用于根據實施方式的制造單晶錠的方法。
[0029]根據實施方式的硅單晶錠生長器100可包括腔室111、石英坩堝112、加熱器121、和提拉構件128。
[0030]例如，根據實施方式的硅單晶錠生長器100可包括:含有硅熔融物SM的石英坩堝112 ;通過覆蓋石英坩堝112的外下部的一部分而支撐該石英坩堝112的石墨坩堝114，石英坩堝112的外下部的一部分作為腔室111內的熱區結構；以及用于支撐負載的支撐結構116被布置在石墨坩堝114的下方，其中，支撐結構116可與連接至轉動驅動器件(未示出)的基架118相結合以轉動且上下移動。
[0031]腔室111提供空間，在該空間里，進行用于硅晶片的單晶錠的生長的預定過程，該硅晶片用作電子元件(例如半導體)的材料。
[0032]石墨坩堝114的外部被加熱器121圍起，該加熱器121為以輻射熱來供應用于單晶錠IG的生長所需的熱能的熱源，側輻射擋板環繞加熱器121的外部用于屏蔽熱以使得加熱器121的熱不會釋放至腔室111的側邊。
[0033]可安裝有底部輻射擋板(未示出)以使得加熱器121的熱不會從加熱器121的下部釋放至腔室111的下部。
[0034]在側輻射擋板的上方可安裝頂部輻射擋板(未示出)以使得加熱器121的熱不會釋放至腔室111的上部。
[0035]在頂部輻射擋板中，可安裝熱擋板122，通過將該熱擋板122布置在單晶錠IG和石英坩堝112之間以環繞單晶錠IG來屏蔽來自硅熔融物SM釋放的熱；并且通過屏蔽來自硅熔融物SM釋放的且轉移至硅晶錠IG的輻射熱，該熱擋板被配置為增加用于冷卻的驅動力以冷卻生長的娃晶淀。
[0036]在腔室111的上部，安裝驅動器件，該驅動器件用于提拉、浸潰在硅熔融物SM中連接至提拉構件128的晶種，并且在以預定的速度旋轉的同時，通過提拉使晶錠生長；并且可形成在腔室111中供應惰性氣體(例如氬(Ar)或氖(Ne))的氣體供應管(未示出)。
[0037]在腔室111的下部可形成真空排出管(未示出)，該真空排出管連接至真空排出管系統(未示出)以通過抽吸至真空而排出由氣體供應管供應的惰性氣體。
[0038]在本申請中，惰性氣體可向下流動(down flow)，其通過真空排出管的真空抽吸力而由氣體供應管供應至腔室111的內部。
[0039]實施方式可采用Czochralski (CZ)方法，其中，根據生長硅單晶錠的制造方法，將單晶晶種浸潰在硅熔融物SM中，且然后通過從硅熔融物SM中緩慢地提拉單晶晶種而使晶體生長。
[0040]根據前述方法， 首先進行用于由晶種來生長薄且長的晶體的縮頸階段(neckingprocess)，且隨后進行以徑向方向生長晶體以得到目標直徑的放肩階段。此后，進行用于使晶體生長為具有預定直徑的晶體的主體生長階段，并且在主體生長至預定長度后晶體的直徑逐漸減小。最終，通過用于使單晶錠與熔融的硅分離的拖尾階段而完成單晶生長。
[0041]實施方式可提供一種制造單晶錠的方法，一種單晶錠以及由該單晶錠制造的晶片，該單晶錠具有均勻的徑向電阻率梯度(RRG)特性，也即，晶片的平面電阻(RES)值。
[0042]實施方式還提供了一種制造高質量N-型重摻雜的單晶錠的方法，一種單晶錠以及由上述單晶錠制造的晶片，所述高質量N-型重摻雜的單晶錠通過將RRG控制在5%以內而改善產率。
[0043]圖2為示出了根據實施方式的晶片的平面RES分布的示意圖，圖3為示出了比較例的晶片的平面RES分布的示意圖。
[0044]例如，圖2和圖3為實施例，在這些實施例中，通過4-點探針來測量平面RES值，然而實施方式不限于此。
[0045]如圖2所示，當檢測根據實施方式的單晶錠和晶片的平面RES分布時，可以確定的是，圓Iio的尺寸大于圖3中圓10的尺寸。
[0046]這就意味著，根據實施方式的晶片在其中心部具有更大面積的均勻的RES值。同樣，可以確定的是，在邊緣部，相同區域(相同RES)的間隙是均勻的。這就意味著平面RES的分布也是均勻的。
[0047]實施方式可提供一種制造N-型重摻雜的單晶錠的方法，一種單晶錠以及由上述單晶錠制造的晶片，所述N-型重摻雜的單晶錠具有被控制在3%以內的晶片的平面RES值的均勻性。
[0048]同樣，根據實施方式，可生長一種高質量N-型重摻雜的單晶錠以及一種晶片，所述高質量N-型重摻雜的單晶錠通過將RRG控制在5%以內而改善產率。
[0049]例如，相對于N-型晶體生長，(在該N-型晶體生長中，引入的用來調節電阻率的熔點低于硅(Si)的熔點的摻雜物具有揮發特性)，根據實施方式可提供一種N-型重摻雜的單晶錠和晶片以及一種制造該N-型重摻雜的單晶錠和晶片的方法，而在本實施方式中，將以5E17原子/cc或更高的濃度重摻雜的產品的RRG和均勻性分別控制在5%以內和3%以內。因此，可提供具有改善的產率的高質量N-型重摻雜的晶體和晶片。
[0050]圖4為示出了根據實施方式的晶片的平面RES分布圖解的示意圖，圖5為示出了比較例的晶片的平面RES分布圖解的示意圖。
[0051]垂直于根據本實施方式的單晶錠和晶片的生長軸方向的橫截面可包括:具有中心部且RES值在0.0001 Ω -cm以內的第一區域110 ；RES值為0.0001 Ω -cm的第二區域120，第二區域120的RES值高于所述第一區域110的RES值；以及RES值為0.0001 Ω-cm的第三區域130，第三區域130的RES值高于所述第二區域120的RES值。此外，在實施方式中，可包括第四區域140，第四區域140的RES值高于所述第三區域的RES值。
[0052]在實施方式中，第一區域110的晶片表面積約為橫截面的總面積的31%，然而在比較例中，第一區域10的晶片表面積僅約為橫截面的總面積的22%。比較例可包括:第二區域20、第三區域30、第四區 域40，其中第二區域20的RES值高于第一區域10的RES值，第三區域30的RES值高于第二區域20的RES值，第四區域40的RES值高于第三區域30的RES 值。
[0053]同樣，在實施方式中，第一區域110、第二區域120和第三區域130的面積和約為橫截面的總面積的76%或更多，然而，在比較例中，第一區域10、第二區域20和第三區域30的面積和僅約為橫截面的總面積的71%。
[0054]將實施方式和比較例的樣品用于功率供應器件(PSD)以測量產率。兩個樣品均滿足制造標準，然而實施方式的樣品的產率約為99.4%，而比較例的樣片的產率約為98.9%，因此產生約0.5%的產率差異。更具體地，在第四區域140中產生較大的產率差異。
[0055]實施方式可提供一種制造N-型重摻雜的單晶錠的方法，一種單晶錠以及由上述單晶錠制造的晶片，所述N-型重摻雜的單晶錠具有被控制在3%以內的晶片的平面RES值的均勻性。
[0056]同樣，根據實施方式，可生長一種高質量N-型重摻雜的單晶錠以及一種晶片，所述高質量N-型重摻雜的單晶錠通過將RRG控制在5%以內而改善產率。
[0057]例如，相對于N-型晶體生長，(在該N-型晶體生長中，引入的用來調節電阻率的熔點低于硅的熔點的摻雜物具有揮發特性)，根據實施方式可提供一種N-型重摻雜的單晶錠和晶片以及制造N-型重摻雜的單晶錠和晶片的方法，而在本實施方式中，將尤其是以5E17原子/cc或更高的濃度重摻雜的產品的RRG和均勻性分別控制在5%以內和3%以內。因此，可提供具有改善的產率的高質量N-型重摻雜的晶體和晶片。
[0058]根據實施方式，由于難以始終得到每個區域的面積，用常規RRG和均勻性值來表示面積，并且所有的樣品滿足客戶公司的制造標準。然而，用于得到較高產率的將RRG和均勻性分別控制在5%以內和3%以內可能會極大地影響功率器件的產率。
[0059]【表I】
[0060]
【權利要求】
1.一種制造單晶錠的方法，所述方法包括: 在腔室內的坩堝中形成硅熔融物； 在所述硅熔融物上制備晶種；以及 由所述硅熔融物生長單晶錠； 其中，將所述腔室的壓力控制在約90托至約500托的范圍內。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述晶錠的生長包括:控制所述硅熔融物和所述單晶錠之間的界面。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，在所述界面的控制中控制所述晶種的旋轉速度和所述坩堝的旋轉速度。
4.根據權利要求2所述的方法，其中，在所述界面的控制中將所述界面控制約3mm至約IOmm的范圍內。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，將N-型摻雜物以5X 1017原子/cc或更高的濃度摻雜到所述硅熔融物。
6.根據權利要求1所述 的方法，其中，將所述單晶錠的RES(電阻率)控制為約0.001 Ω -cm 或更低 ο
7.一種硅晶片，所述硅晶片具有被控制在約5%以內的RRG (徑向電阻率梯度)。
8.根據權利要求7所述的硅晶片，其中，該晶片的均勻性被控制在約3%以內。
9.根據權利要求7所述的硅晶片，其中，所述晶片包括: 具有中心部且RES值在約0.0001 Ω -cm以內的第一區域； RES值約為0.0001 Ω -cm的第二區域，所述第二區域的RES值高于所述第一區域的RES值；以及 RES值為0.0001 Ω -cm的第三區域，所述第三區域的RES值高于所述第二區域的RES值。
10.根據權利要求9所述的硅晶片，其中，所述第一區域的面積約為所述晶片的總面積的31%或更多。
11.根據權利要求9所述的硅晶片，其中，所述第一區域、所述第二區域以及所述第三區域的面積總和約為所述晶片的總面積的76%或更多。
12.—種單晶錠，所述單晶錠具有被控制在約5%以內的RRG (徑向電阻率梯度)。
13.根據權利要求12所述的單晶錠，其中，垂直于所述單晶錠的生長軸方向的橫截面包括: 具有中心部且RES值在約0.0001 Ω -cm以內的第一區域； RES值約為0.0001 Ω -cm的第二區域，所述第二區域的RES值高于所述第一區域的RES值；以及 RES值為0.0001 Ω -cm的第三區域，所述第三區域的RES值高于所述第二區域的RES值。
14.根據權利要求13所述的單晶錠，其中，所述第一區域的面積約為所述橫截面的總面積的31%或更多。
15.根據權利要求13所述的單晶錠，其中，所述第一區域、所述第二區域以及所述第三區域的面積總和約為所述橫截面的總面積的76%或更多。
16.根據權利要求12所述的單晶錠，其中，所述單晶錠的橫截面中的均勻性被控制在3%以內。 ·
【文檔編號】C30B15/20GK103459682SQ201280016690
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月20日 優先權日:2011年3月28日
【發明者】金尚熹, 黃晸河, 崔榮圭, 沈福哲 申請人:Lg矽得榮株式會社