| 主权项 |
1.一种根据柴氏长晶法来拉起一单晶矽晶棒之方 法,其中使一晶种晶体与容纳在一坩埚内的矽融熔 物接触,该坩埚系与该晶种同轴,然后从其中拉起 以形成一邻接于该晶种晶体的颈部,一邻接于该颈 部的晶种圆锥,以及一邻接于该晶种圆锥的固定直 径部分,该固定直径部分具有(i)至少150毫米的公称 直径(nominal diameter),(ii)一长度L,从一由该晶种圆锥 变成该固定直径部分的转换沿着晶棒的轴测得,( iii)一第一系列位置P(1→n),分别沿着该轴与该转换 距离D(1→n),其系做为L的分数来决定,以及(iv)一第 二系列位置PP(1→n),分别沿着该轴与该转换距离DD( 1→n),其系做为L的分数来决定,其中该第二系列中 之位置和其分别的距离可以与该第一系列中者相 同或不同,该方法包含: 以相反方向旋转该晶种晶体和该坩埚; 以该晶棒之固定直径部分的渐增轴长度之函数来 降低平均坩埚旋转速率(CR),其中在一位置,P1,上的 平均坩埚旋转速率系大于在一位置,P2,上的平均坩 埚旋转速率,其中D2≧(D1+0.1L):以及, 利用坩埚旋转速率调变(CRM)来控制欲使其基本上 保持不变之该固定直径部分中的平均轴向氧含量 。 2.如申请专利范围第1项之方法,其中D2约0.8L。 3.如申请专利范围第2项之方法,其中D1小于约0.6L。 4.如申请专利范围第2项之方法,其中D1小于约0.4L。 5.如申请专利范围第1项之方法,其中D2约0.6L。 6.如申请专利范围第5项之方法,其中D1小于约0.4L。 7.如申请专利范围第5项之方法,其中D1小于约0.2L。 8.如申请专利范围第1项之方法,其中CR在位置P1和P2 间基本上呈线性降低。 9.如申请专利范围第1项之方法,其中D1约0.1L,CR从该 转换至位置P1基本上是固定的。 10.如申请专利范围第2项之方法,其中CR从P2至大约 该晶棒的固定直径部分之终端基本上是固定的。 11.如申请专利范围第1项之方法,其中CRM系以该晶 棒之固定直径部分的渐增轴向长度之函数来增加 。 12.如申请专利范围第11项之方法,其中在一位置,PP1 ,上的CRM的振幅系小于在一位置,PP2,上的振幅,其中 DD2≧DD1。 13.如申请专利范围第12项之方法,其中DD2≧(DD1+0.1L) 。 14.如申请专利范围第12项之方法,其中DD2约0.8L。 15.如申请专利范围第14项之方法,其中DD1小于约0.6L 。 16.如申请专利范围第14项之方法,其中DD1小于约0.4L 。 17.如申请专利范围第14项之方法,其中DD1小于约0.2L 。 18.如申请专利范围第12项之方法,其中DD2约0.6L。 19.如申请专利范围第18项之方法,其中DD1小于约0.4L 。 20.如申请专利范围第18项之方法,其中DD1小于约0.2L 。 21.如申请专利范围第12项之方法,其中DD2约0.4L。 22.如申请专利范围第21项之方法,其中DD1小于约0.2L 。 23.如申请专利范围第12项之方法,其中DD1约0.1L,CRM 从大约该转换至位置PP1的振幅大约是零。 24.如申请专利范围第23项之方法,其中DD2约0.4L,在 位置PP1和PP2间的振幅基本上呈线性增加。 25.如申请专利范围第23项之方法,其中DD2约0.6L,在 位置PP1和PP2间的振幅基本上呈线性增加。 26.如申请专利范围第23项之方法,其中DD2约0.8L,在 位置PP1和PP2间的振幅基本上呈线性增加。 27.如申请专利范围第12项之方法,其中DD1系介于约0 .1L和约0.4L,而DD2系介于约0.6L和约0.9L间,CRM振幅在 位置PP1处从一介于约0.1至小于约2rpm间的値增加至 在位置PP2处之一介于大于约2至约4rpm间的値。 28.如申请专利范围第1项之方法,其中CRM系以该晶 棒之固定直径部分的轴向长度之函数来增加,该增 加具有一正弦波函数的振幅。 29.如申请专利范围第1项之方法,其中CRM具有范围 从约5%至约40%的CR之振幅。 30.如申请专利范围第1项之方法,其中CRM具有范围 从约15%至约25%的CR之振幅。 31.如申请专利范围第1项之方法,其中CRM具有范围 从约2至约8rpm高于及低于CR的振幅。 32.如申请专利范围第1项之方法,其中CRM具有范围 从约30秒至约90秒的周期。 33.如申请专利范围第1项之方法,其中在该固定直 径部分成长期间CR范围从约5至约15rpm。 34.如申请专利范围第33项之方法,其中D1系介于约0. 1L至0.4L间,而D2系介于约0.6L至0.9L间,CR在位置P1和P2 间从一介于约10rpm至约12rpm间的値降低至一介于约 6rpm至约8rpm间的値。 35.如申请专利范围第1项之方法,其中该固定直径 部分具有至少约12PPMA(百万原子分之一)的平均轴 向氧浓度。 36.如申请专利范围第1项之方法,其中该固定直径 部分具有做为长度之函数的变化小于约4%的平均 轴向氧浓度。 37.如申请专利范围第1项之方法,其中该固定直径 部分具有做为长度之函数的变化小于约2%的平均 轴向氧浓度。 38.如申请专利范围第1项之方法,其中该晶棒之固 定直径部分系在缺乏应用磁场的情况下成长。 39.如申请专利范围第1项之方法,其中该晶棒之固 定直径部分具有至少约750毫米的轴向长度。 40.如申请专利范围第1项之方法,其中该晶棒之固 定直径部分具有至少约200毫米的公称直径。 41.如申请专利范围第1项之方法,其中该晶棒之固 定直径部分具有至少约300毫米的公称直径。 42.一种根据柴氏长晶法来拉起一单晶矽晶棒之方 法,其中使一晶种晶体与容纳在一坩埚内的矽融熔 物接触,该坩埚系与该晶种同轴,然后从其中拉起 以形成一邻接于该晶种晶体的颈部,一邻接于该颈 部的晶种圆锥,以及一邻接于该晶种圆锥的固定直 径部分,该固定直径部分具有从该轴延伸至其横向 表面之至少75毫米的公称半径,该方法包含: 以相反方向旋转该晶种晶体和该坩埚; 在成长该固定直径部分期间以一平均坩埚旋转速 率(CR)旋转一坩埚,其系足以在接近该轴处得到高 度,Za,至少约5毫米的融熔物-固态介面,如从该融熔 物表面所测得者,以及一高度ZR/2,其中ZR/2是在该融 熔物表面上方大约在该半径中点处的介面高度,其 至少约是Za的120%;以及, 利用坩埚旋转调变(CRM)来控制欲使其基本上保持 不变之该固定直径部分中的平均轴向氧含量。 43.如申请专利范围第42项之方法,其中该介面系在 该固定直径部分已经形成约20%后才出现。 44.如申请专利范围第42项之方法,其中该介面系在 该固定直径部分已经形成约40%后才出现。 45.如申请专利范围第42项之方法,其中该介面系在 该固定直径部分已经形成约60%后才出现。 46.如申请专利范围第42项之方法,其中该介面系在 该固定直径部分已经形成约80%后才出现。 47.如申请专利范围第42项之方法,其中该固定直径 部分具有至少约750毫米的轴向长度。 48.如申请专利范围第42项之方法,其中Za至少约10毫 米。 49.如申请专利范围第42项之方法,其中Za至少约12毫 米。 50.如申请专利范围第42项之方法,其中ZR/2至少是约 125%的Za。 51.如申请专利范围第42项之方法,其中ZR/2至少是约 135%的Za。 52.如申请专利范围第42项之方法,其中CRM系在该固 定直径部分已经成长约5%后才开始。 53.如申请专利范围第42项之方法,其中CRM系在该固 定直径部分已经成长约10%后才开始。 54.如申请专利范围第42项之方法,其中CRM系以一正 弦波的函数来调变。 55.如申请专利范围第42项之方法,其中该晶棒之固 定直径部分具有至少约100毫米的公称半径。 56.如申请专利范围第42项之方法,其中该晶棒之固 定直径部分具有至少约150毫米的公称半径。 57.一种根据柴氏长晶法来拉起一单晶矽晶棒之方 法,其中使一晶种晶体与容纳在一坩埚内的矽融熔 物接触,该坩埚系与该晶种同轴,然后从其中拉起 以形成一邻接于该晶种晶体的颈部,一邻接于该颈 部的晶种圆锥,以及一邻接于该晶种圆锥的固定直 径部分,该固定直径部分具有至少150毫米的公称直 径,该方法包含: 以相反方向旋转该晶种晶体和该坩埚; 控制v/G0比例,其中v系成长速度而G0系该晶棒之固 定直径部分的至少一个段落在从凝固至不低于约 1300℃的温度范围内之平均轴向温度梯度,控制该 比例包含在成长该段落时降低平均坩埚旋转速率( CR); 利用坩埚旋转调变(CRM)来控制欲使其基本上保持 不变之该段落中的平均轴向氧含量;以及, 控制该段落从凝固温度至约1050℃或更低的冷却速 率,其中该段落包含一轴向对称区域,其基本上系 无(i)附聚空缺缺陷,或(ii)A型附聚晶隙(interstitial) 缺陷。 58.如申请专利范围第57项之方法,其中,在该段落从 该凝固温度冷却时,晶隙是该轴向对称区域中主要 的本徵点缺陷。 59.如申请专利范围第58项之方法,其中该区域基本 上无B型附聚晶隙缺陷。 60.如申请专利范围第59项之方法,其中该轴向对称 区域从该晶棒之横向边缘径向地向内延伸并且具 有一宽度,从该横向边缘径向地朝向该中心轴测得 者,其系该晶棒之半径的约100%。 61.如申请专利范围第60项之方法,其中该区域具有 一长度,沿着该中心轴测得者,至少是该晶棒之固 定直径部分的轴向长度的约60%。 62.如申请专利范围第60项之方法,其中该区域具有 一长度,沿着该中心轴测得者,至少是该晶棒之固 定直径部分的轴向长度的约90%。 63.如申请专利范围第57项之方法,其中,在该段落从 该凝固温度冷却时,空缺是该轴向对称区域中主要 的本徵点缺陷。 64.如申请专利范围第63项之方法,其中该轴向对称 区域从该晶棒之中心轴径向地向外延伸并且具有 一宽度,从该中心轴径向地朝向该横向边缘测得者 ,其系该晶棒之半径的约100%。 65.如申请专利范围第64项之方法,其中该区域具有 一长度,沿着该中心轴测得者,至少是该晶棒之固 定直径部分的轴向长度之约60%。 66.如申请专利范围第64项之方法,其中该区域具有 一长度,沿着该中心轴测得者,至少是该晶棒之固 定直径部分的轴向长度之约90%。 67.如申请专利范围第57项之方法,进一步包含冷却 该段落至一低于约800℃的温度并且,做为该冷却步 骤的一部份,淬火冷却该段落的至少一部分通过自 晶隙缺陷之附聚作用的成核温度。 68.如申请专利范围第57项之方法,其中该固定直径 部分之该段落具有(i)一长度,L,从一由该晶种圆锥 变成该固定直径部分的转换沿着晶棒的轴测得,(ii )一第一系列位置P(1→n),分别沿着该轴与该转换距 离D(1→n),其系做为L的分数来决定,以及(iii)一第二 系列位置PP(1→n),分别沿着该轴与该转换距离DD(1 →n),其系做为L的分数来决定,其中该第二系列中 之位置和其分别的距离可以与该第一系列中者相 同或不同,并且此外其中该平均坩埚旋转速率(CR) 系以段落之渐增的轴向长度之函数来降低,其中在 一位置,P1,上之该平均坩埚旋转速率系大于在一位 置,P2,上的平均坩埚旋转速率,其中D2≧(D1+0.1L)。 69.如申请专利范围第68项之方法,其中CRM系以该晶 棒之固定直径部分的该段落之渐增轴向长度之函 数来增加。 70.如申请专利范围第69项之方法,其中在一位置,PP1 ,上的CRM的振幅系小于在一位置,PP2,上的振幅,其中 DD2≧DD1。 71.如申请专利范围第70项之方法,其中DD2≧(DD1+0.1L) 。 72.如申请专利范围第57项之方法,其中固定直径部 分具有至少约200毫米的公称直径。 73.如申请专利范围第57项之方法,其中固定直径部 分具有至少约300毫米的公称直径。 图式简单说明: 图1系一示出自晶隙的初始浓度,[I],和空缺,[V],如 何随着v/G0比例的增加而改变的例子之图式,其中 是成长速率,而G0是晶体中的平均轴向温度梯度(此 处的虚线,表示为"SS",代表临界过饱和的浓度门限) 。 图2示出根据本发明方法所制备的晶棒以及根据已 知方法所制备者之做为半径的函数之融熔物-固体 介面形状之图式,其中CR的增加系主体长度的函数 。 图3示出根据本发明方法所制备的晶棒以及根据已 知方法所制备者之做为半径的函数之轴向温度梯 度,G0,之图式,其中CR的增加系主体长度的函数。 图4A和4B是在此所讨论的晶体成长方法之剖面图式 ,详细示出一晶体部分(Cs)、该矽融物(M)、该融熔 物-固体介面(I)、以及容纳该融熔物的坩埚(Cu),提 供的目的系用来概括说明本发明之理论(4A示出在 该融熔物中心处有较少向下流量的标准方法,而4B 示出在该融熔物中心处有较多向下流量的利用CR 控制的方法)。 图5系一示出该v/G0比例如何做为半径的函数来改 变的图式,提供来说明本发明方法如何运作以降低 其中的变异性,与CR的增加为主体长度的函数之已 知方法相比。 图6A和6B系两个晶棒之部分的横切影像之影印,如 在此普遍描述的实施例般制备,接着进行一热回火 以增强其氧凝聚(oxygen precipitation)、铜装饰(copper decoration),并且进行生命期对映(lifetime mapping)以显 露出其中的介面形状,如在实施例中进一步叙述者 。 图7系一晶体成长方法之概要剖面图,详细示出一 固定直径晶体部分(Cs)、该矽融熔物(M)、该融熔物 -固体介面(I)、该融熔物表面(Ms)、容纳该融熔物 的坩埚(Cu)、以及一贯穿其间的中心轴(A),提供的 目的系用来进一步说明本发明之成长方法期间所 得到的融熔物-固体介面形状。 图8系一示出坩埚旋转速率以及其调变的图式,以 一已知的成长方法,如在实施例中进一步描述者。 图9系一示出坩埚旋转速率以及其调变的图式,根 据本发明之一实施例,如在实施例中进一步描述者 。 图10A、10B和10C系如在实施例中所述般制备,接着进 行铜装饰和缺陷划定蚀刻(defect-delineating etch)的晶 棒之部分的横切影像之影印。 图11系一示出单晶矽晶棒之氧浓度的侧写图式,其 可以利用本发明方法之一实施例来制得。 图12系一示出本发明之一实施例之做为该晶棒之 固定直径部分的轴向长度之函数的CRM振幅的侧写 。 |
