| 主权项 |
1.一种用于生长一单晶矽块之方法,其中锭块包含一中心轴线、一晶种锥、一端锥、及一位于晶种锥与端锥之间之固定直径段,固定直径段具有一环侧缘、一自中心轴线延伸至环侧缘之半径,以及150mm至300mm之额定直径,锭块系自熔态矽生长且依Czochralski方法而自固化温度冷却,该方法包含以下步骤:控制(i)一生长速度v,(ii)在晶体固定直径段于固化温度至不低于1325℃温度范围内之生长期间之一平均轴向温度梯度G0,使得v/G0之比値范围为从0.5至2.5倍之v/G0的临界値,及(iii)由一固化温度至1050℃之晶体冷却率,以利生成一大致无凝结内在点瑕疵之轴向对称段,此轴向对称区系自锭块环侧缘向内延伸,其具有一宽度且系自环侧缘呈径向朝向锭块中心轴线测量而得,其至少为锭块半径长度之3/10,及具有一长度且系沿中心轴线测量而得,其至少为锭块固定直径段长度之2/10。2.如申请专利范围第1项之方法,其中晶体具有一150mm额定直径,且在至少10小时之周期自固化温度冷却至一至少1050℃之温度。3.如申请专利范围第1项之方法,其中晶体具有一150mm额定直径,且在至少15小时之周期自固化温度冷却至一至少1050℃之温度。4.如申请专利范围第1项之方法,其中晶体具有一200mm额定直径,且在至少10小时之周期自固化温度冷却至一至少1050℃之温度。5.如申请专利范围第1项之方法,其中晶体具有一200mm额定直径,且在至少20小时之周期自固化温度冷却至一至少1050℃之温度。6.如申请专利范围第1项之方法,其中晶体具有一300mm额定直径,且在至少约65小时之周期自固化温度冷却至一至少1050℃之温度。7.如申请专利范围第1项之方法,其中晶体具有一300mm额定直径,且在至少约75小时之周期自固化温度冷却至一至少1050℃之温度。8.如申请专利范围第1项之方法,其中轴向对称区之长度系至少为锭块固定直径段长度之3/10。9.如申请专利范围第8项之方法,其中晶体具有一150mm额定直径,且在至少10小时之周期自固化温度冷却至一至少1050℃之温度。10.如申请专利范围第8项之方法,其中晶体具有一150mm额定直径,且在至少15小时之周期自固化温度冷却至一至少1050℃之温度。11.如申请专利范围第8项之方法,其中晶体具有一200mm额定直径,且在至少10小时之周期自固化温度冷却至一至少1050℃之温度。12.如申请专利范围第8项之方法,其中晶体具有一200mm额定直径,且在至少20小时之周期自固化温度冷却至一至少1050℃之温度。13.如申请专利范围第8项之方法,其中晶体具有一300mm额定直径,且在至少约65小时之周期自固化温度冷却至一至少1050℃之温度。14.如申请专利范围第8项之方法,其中晶体具有一300mm的额定直径,且在至少约75小时之周期自固化温度冷却至一至少1050℃之温度。15.如申请专利范围第1项之方法,其中生长速度v及瞬间轴向温度梯度G0系经控制,使v/G0比値范围为0.6至1.5倍之v/G0临界値。16.如申请专利范围第1项之方法,其中生长速度v及瞬间轴向温度梯度G0系经控制,使v/G0比値范围为0.75至1倍之v/G0临界値。17.如申请专利范围第1项之方法,其中平均轴向温度梯度G0系控制于自固化至一不小于1350℃温度之范围。18.如申请专利范围第17项之方法,其中晶体具有一150mm额定直径,且在至少15小时之周期自固化温度冷却至一至少1050℃之温度。19.如申请专利范围第17项之方法,其中晶体具有一200mm额定直径,且在至少15小时之周期自固化温度冷却至一至少1050℃之温度。20.如申请专利范围第17项之方法,其中晶体具有一300mm额定直径,且在至少约65小时之周期自固化温度冷却至一至少1050℃之温度。图式简单说明:图1系一图表,揭示行间充与晶格空位之初期浓度[I]、[V]如何随着比率v/G0之値增加而变化之范例,v系生长率及G0系平均轴向温度梯度。图2系一图表,揭示凝结行间充瑕疵生成所需自由能量中之变化GI如何随着行间充既定初期浓度[I]之温度T而变化之范例。图3系一图表,其揭示凝结行间充瑕疵生成所需自由能量中之变化GI如何透过径向扩散而减低(温度T降低),造成行间充浓度[I]之抑制之范例。实线说明无径向扩散之例子,而虚线包括扩散效应。图4系一图表,揭示凝结行间充瑕疵生成所需自由能量中之变化GI如何透过径向扩散而充份减低(温度T降低),造成行间充浓度[I]之抑制之范例,以防止一凝结反应。实线说明无径向扩散之例子,而虚线包括扩散效应。图5系一图表,揭示行间充与晶格空位之初期浓度[I]、[V]如何在v/G0値因G0値增加而下降时沿着一锭块或晶圆半径变化。应注意在V/I边界处,一过渡现象发生自晶格空位为主材料至行间充为主材料。图6系一单晶矽块或晶圆之顶视图,分别揭示晶格空位区V与行间充区I为主材料,以及存在于其间之V/I边界。图7a系一图表,揭示晶格空位或行间充之初期浓度如何因行间充之径向扩散而变化做为径向位置之函数之范例。其亦揭示此扩散如何令V/I边界位置移近于锭块中心(因晶格空位与行间充再次并合所致),以及如何抑制行间充浓度[I]。图7b系GI做为径向位置函数之图表,揭示行间充浓度[I]之抑制(如图7a所示)如何充份保持各处之GI成为一値之范例,即小于矽行间充反应发生时之临界値。图7c系一图表,揭示晶格空位或行间充之初期浓度如何变化做为行间充径向扩散所致径向位置之另一范例。注意相较于图7a,此扩散使V/I边界位置接近锭块中心(因为晶格空位与行间充再次并合),造成V/I边界外侧区域中之行间充浓度增加。图7d系GI做为径向位置函数之图表,揭示行间充浓度[I]之抑制(如图7c)如何未充份保持各处之GI成为一値之范例,即小于矽行间充反应发生时之临界値。图7e系一图表,揭示晶格空位或行间充之初期浓度如何因行间充径向扩散而变化成为径向位置之函数之另一范例。注意相较于图7a,所增加之扩散造成更加抑制行间充浓度。图7f系GI做为径向位置函数之图表,揭示行间充浓度之更加抑制(如图7e)如何造成GI之较大抑制度之范例,系相较于图7b。图7g系一图表,揭示晶格空位或行间充初期浓度变化如何因行间充之径向扩散成为径向位置之函数之另一范例。注意相较于图7c,所增加之扩散造成更加抑制行间充浓度。图7h系GI做为径向位置函数之图表,揭示行间充浓度之更加抑制(如图7g)如何造成GI之较大抑制度之范例,系相较于图7d。图7i系一图表,揭示晶格空位或行间充初期浓度如何因行间充径向扩散而做为径向位置函数之另一范例。注意此范例中有足量之行间充再次并合晶格空位,因此不再有晶格空位为主区域。图7j系GI做为径向位置函数之图表,揭示行间充径向扩散(如图7i)如何充份保持沿晶体半径各处抑制凝结行间充瑕疵之范例。图8系一单晶矽块之纵向横截面图,详示锭块之一固定直径段之一轴向对称区。图9系一单晶矽块固定直径段一小段之纵向横截面图,详细揭示一轴向对称区宽度中之轴向变化。图10系一单晶矽块固定直径段一小段之纵向横截面图,其具有轴向对称区之宽度且小于锭块半径,详细揭示此区进一步包含一大致筒形之晶格空位为主材料区。图11系图10所示轴向对称区之横向截面图。图12系一单晶矽块固定直径段一小段之纵向横截面图,其具有轴向对称区之宽度且等于锭块半径,详细揭示此区为一大致无凝结内在点瑕疵之筒形行间充为主材料区。图13系在一系列氧沉淀热处理后扫描一锭块轴向切片少数载体寿命所生之影像,详示一大致筒形之晶格空位为主材料区、一大致环形之行间充为主材料之轴向对称区、存在于其间之V/I边界、及一凝结行间充瑕疵区。图14系以拉单晶率(即晶种上昇)为晶体长度函数之图表,揭示拉单晶率如何在晶体之一段长度上呈直线下降。图15系在一系列氧沉淀热处理后扫描一锭块轴向切片少数载体寿命所生之影像,如范例1所述。图16系以拉单晶率为四枚单晶矽块各别晶体长度函数之图表,矽块分别以1-4标示,用于产生一曲线v*(Z),如范例1所述。图17系在熔态/固态介面处之平均轴向温度梯度G0做为径向位置之函数之图表,用于范例2所述之二个不同例子。图18系晶格空位或行间充初期浓度[V]、[I]做为径向位置之函数之图表,用于范例2所述之二个不同例子。图19系以温度为轴向位置函数之图表,揭示用于范例3所述二个不同例子之锭块中轴向温度轮廓。图20系图19所示二种冷却条件所生成且范例3详述之行间充浓度图表。图21系在一系列氧沉淀热处理后扫描整个锭块轴向切片少数载体寿命所生之影像,如范例4所述。图22系以图表说明V/I边界位置做为单晶矽块长度之函数,如范例5所述。图23a系在一系列氧沉淀热处理后扫描一距离锭块肩部大约100至250mm范围之一小段锭块轴向切片少数载体寿命所生之影像,如范例6所述。图23b系在一系列氧沉淀热处理后扫描一距离锭块肩部大约250至400mm范围之一小段锭块轴向切片少数载体寿命所生之影像,如范例6所述。图24系以图表说明一锭块在四个不同热区结构中之轴向温度轮廓。图25系轴向温度梯度G0在一锭块不同轴向位置处之图表,如范例7所述。图26系平均轴向温度梯度G0内之径向变化在一锭块不同位置处之图表,如范例7所述。图27系以图表说明轴向对称区宽度与冷却率之间关系,如范例7所述。图28系铜饰与瑕疵描示蚀刻后,距离锭块肩部大约235至350mm范围之一小段锭块轴向切片照片,如范例7所述。图29系铜饰与瑕疵描示蚀刻后,距离锭块肩部大约305至460mm范围之一小段锭块轴向切片照片,如范例7所述。图30系铜饰与瑕疵描示蚀刻后,距离锭块肩部大约140至275mm范围之一小段锭块轴向切片照片,如范例7所述。图31系铜饰与瑕疵描示蚀刻后,距离锭块肩部大约600至730mm范围之一小段锭块轴向切片照片,如范例7所述。 |
