一種減少直拉單晶硅內(nèi)部微氣孔密度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種減少直拉單晶硅內(nèi)部微氣孔密度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 單晶硅是制作集成電路的初始材料，生產(chǎn)單晶硅的典型方法是Czochralski法 (即CZ工藝），又稱直拉法。首先將多晶硅原料熔化在石英坩堝中，采用流動氬氣保護(hù)。在 多晶硅完全熔化并且溫度達(dá)到平衡之后，將一個較小的硅晶種浸入硅熔體并且隨后慢慢提 起，通常在提起的同時要不斷地轉(zhuǎn)動晶體，這樣沿著晶種的結(jié)晶方向就逐漸生長成較大直 徑的單晶體。娃單晶體包括直徑為150mm、200mm、300mm等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。
[0003] 隨著電子產(chǎn)品的小型化和電路集成度的提高，對初始的硅片提出更高的要求。 電路集成度的提高，特征尺寸減小，直徑為200mm的硅片制作的電路典型特征尺寸為 0.lSym。為了確保集成電路的收率，硅片表面需要精細(xì)加工，即眾所周知的化學(xué)機(jī)械拋光 (CMP)技術(shù)。
[0004]LPD(LightPointDefect，光點(diǎn)缺陷）是拋光晶圓表面特征參數(shù)。拋光晶圓表面 的顆粒直徑在〇. 12~1ym被叫作LPD/C0P;顆粒直徑在0. 5~5iim時被稱為Pit缺陷， 這類拋光晶圓表面的凹坑缺陷，是無法通過化學(xué)機(jī)械拋光、清洗消除去掉的。
[0005] 當(dāng)凹坑缺陷的直徑在5~100um時稱為LLPD(LargeLightPointDefect, 大的光點(diǎn)缺陷）；直徑比LLPD更大的空洞型缺陷稱為Pinhole(氣孔），也被稱做Air Pockets(氣泡），氣泡直徑通常在100~1000iim，有氣泡缺陷的硅片很容易在切片、磨片階 段由操作者通過目檢來發(fā)現(xiàn)。表1列出空洞型缺陷的尺度變化及探測方法，這里空洞型缺 陷的尺度分類不是嚴(yán)格的。
[0006] 表1空洞型缺陷
【主權(quán)項】
1. 一種減少直拉單晶硅內(nèi)部微氣孔密度的方法，其特征在于，在直拉法生長硅單晶的 過程中，使浸入硅熔體的籽晶向上提起時在結(jié)晶前沿進(jìn)行周期性振蕩操作，所述振蕩操作 包括垂直向上提拉的過程和垂直向下跌落的過程；垂直向上提拉的速度Vp大于垂直向下 跌落的速度Vg。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少直拉單晶硅內(nèi)部微氣孔密度的方法，其特征在于，所述 垂直向下跌落的速度Vg為垂直向上提拉的速度Vp的15~90%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的減少直拉單晶硅內(nèi)部微氣孔密度的方法，其特征在于，所 述周期性振蕩操作為垂直向下跌落的過程與垂直向上提拉的過程交替進(jìn)行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的減少直拉單晶硅內(nèi)部微氣孔密度的方法，其特征在于，所述 振蕩操作的周期為垂直向下跌落的時間tl與垂直向上提拉的時間t2之和，tl+t2=10~ 60s。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的減少直拉單晶硅內(nèi)部微氣孔密度的方法，其特征在于，所述 振蕩操作的頻率為垂直向下跌落的時間tl與垂直向上提拉的時間t2的比值tl/t2=l/ 9 ~1 / 59。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種減少直拉單晶硅內(nèi)部微氣孔密度的方法，在直拉法生長硅單晶的過程中，使浸入硅熔體的籽晶向上提起時在結(jié)晶前沿進(jìn)行周期性振蕩操作，所述振蕩操作包括垂直向上提拉的過程和垂直向下跌落的過程；垂直向上提拉的速度Vp大于垂直向下跌落的速度Vg。本發(fā)明基于空洞類型缺陷的形成原理，在結(jié)晶前沿產(chǎn)生一個周期性的振蕩力，使得局部熔體產(chǎn)生周期性振蕩，阻止微氣泡靠近結(jié)晶前沿，從而阻止了微氣泡進(jìn)入硅晶體內(nèi)部。本發(fā)明在整個硅單晶棒生產(chǎn)過程中實(shí)施，可以有效減少直拉單晶硅內(nèi)部微氣孔密度，降低拋光晶圓的Pit、LLPD等表面缺陷。
【IPC分類】C30B15-20, C30B29-06
【公開號】CN104711674
【申請?zhí)枴緾N201310660098
【發(fā)明人】方峰, 王學(xué)鋒, 鄧德輝, 鄭沉, 曾澤紅, 高朝陽
【申請人】有研新材料股份有限公司, 有研半導(dǎo)體材料有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月9日