專利名稱：：用于制造硅半導(dǎo)體晶片的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于制造硅半導(dǎo)體晶片的方法，其包括從坩堝中所含的熔體拉伸單晶并由拉伸的單晶切割半導(dǎo)體晶片，其中在拉伸單晶期間在與熔體的邊界處將熱量導(dǎo)入生長的單晶的中心，并對熔體施加CUSP磁場。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施該方法的裝置。
背景技術(shù)：
：因?yàn)楦鶕?jù)Czochralski法制造單晶，并對熔體施加磁場，所以該方法還稱作MCZ法。早已使用磁場，以便能夠影響熔體流。在工業(yè)制造硅單晶時(shí)，特別通常使用水平磁場或所謂的CUSP場。在JP61-222984中，請求保護(hù)一種用于根據(jù)Czochralski法在向熔體內(nèi)施加靜態(tài)磁場的情況下拉伸單晶的裝置，其最優(yōu)化了熔體內(nèi)的溫度分布并抑制對流。CUSP磁場是由具有相同極性的相對放置的磁線圈產(chǎn)生的，其與單晶的拉伸軸以共軸方式加以設(shè)置。DE10339792Al描述了用于制造硅單晶的MCZ法，其最優(yōu)化了它們的缺陷特性。關(guān)注的焦點(diǎn)在于固有點(diǎn)缺陷及其附聚物，以及能夠預(yù)測這些缺陷的形成的Voronkov模型。在固有點(diǎn)缺陷的情況下，在間隙硅原子(interstitial)及空位之間加以區(qū)分。若在單晶冷卻時(shí)點(diǎn)缺陷處于過飽和狀態(tài)，則間隙硅原子形成附聚物，其能夠以位錯(cuò)環(huán)(A螺旋缺陷，A-Swirl-Defekte，LPIT)及更小的團(tuán)簇(B螺旋缺陷，B-Swirl-Defekte)的形式檢測出?？瘴辉谶^飽和時(shí)形成空位附聚物(void)，這取決于檢測方法被稱作COP缺陷("晶體原生顆粒")、FPD("流體圖案缺陷")、LLS("局部光散射體")或DSOD("直接表面氧化物缺陷")。必須注意硅半導(dǎo)體晶片在與元件制造相關(guān)的區(qū)域內(nèi)不具有A螺旋缺陷，并且盡可能不含其尺寸在元件的結(jié)構(gòu)寬度的范圍內(nèi)或更大的COP缺陷。符合這些要求的半導(dǎo)體晶片通常被稱作無缺陷或完美的，雖然它們的晶格通常含有更小的COP缺陷或B螺旋缺陷或兩種缺陷類型。根據(jù)Voronkov模型，在拉伸單晶時(shí)過量引入晶格內(nèi)的固有點(diǎn)缺陷類型主要取決于從熔體拉伸單晶的拉伸速率V同垂直于生長的單晶與熔體之間的相界面的溫度梯度G的比例。若該比例低于臨界值，則形成過量的間隙硅原子。若超過臨界值，則主要是空位。若存在過量的空位，則形成的COP缺陷的尺寸主要取決于2個(gè)加工參數(shù)，即前述的比例V/G以及單晶在大約IIO(TC至1000'C的范圍內(nèi)的空位附聚物的形核溫度下冷卻的速率。因此，比例V/G越接近臨界值，并且單晶在所述溫度范圍內(nèi)冷卻得越迅速，則COP缺陷越小。因此，人們實(shí)際上致力于在拉伸單晶期間控制這2個(gè)加工參數(shù)，以保持由于空位的過飽和形成的缺陷足夠小，從而在制造電子元件時(shí)不會(huì)發(fā)生干擾。因?yàn)樵慕Y(jié)構(gòu)寬度一代一代減小，所以容許的缺陷尺寸相應(yīng)地減小。由于石英坩堝的腐蝕，氧被引入熔體內(nèi)。氧在單晶內(nèi)形成小的所謂的析出物(生長塊體微缺陷，BMD)。這在某些范疇內(nèi)是期望的，因?yàn)樗鼈兛梢允刮挥诠杈瑑?nèi)部("塊體")的金屬雜質(zhì)遠(yuǎn)離表面(吸收)。若在比例V/G僅僅稍微超過臨界值的條件下拉伸單晶，則空位與氧原子的相互作用還形成導(dǎo)致OSF缺陷("氧誘發(fā)層錯(cuò)")的種子。通常在約100(TC下在潮濕的氧氣中氧化從單晶切割下的半導(dǎo)體晶片幾個(gè)小時(shí)從而形成OSF缺陷，由此檢驗(yàn)具有該種子的區(qū)域(OSF區(qū)域)的存在。因?yàn)樵撊毕蓊愋蛯τ陔娮釉墓δ芡暾酝瑯邮遣焕?，所以人們致力于抑制它們的形成，例如通過降低熔體內(nèi)的氧濃度，從而使引入單晶內(nèi)的氧少于用于形成OSF缺陷所需的氧。OSF區(qū)域還可以通過改變V/G而加以避免，例如通過采用更高或更低的拉伸速率。此夕卜，OSF種子的形成可以通過更高的冷卻速率(在卯O'C下析出的溫度范圍內(nèi))而被最小化。在本發(fā)明的范疇內(nèi)，若無法檢驗(yàn)到OSF缺陷并且表面的至少75%基本上不含A螺旋缺陷及尺寸大于30納米的COP缺陷，則硅半導(dǎo)體晶片被稱為缺陷含量低的。由于單晶在邊緣處通常比中心冷卻得更迅速，所以比例V/G從中心向邊緣逐漸減小，這導(dǎo)致在控制比例V/G時(shí)特別的困難。雖然相應(yīng)地加以控制，但是這仍然會(huì)導(dǎo)致在中心形成無法接受的大的COP缺陷和/或在邊緣區(qū)域內(nèi)形成A螺旋缺陷。因此，若要制造直徑為200毫米、300毫米或更大的硅半導(dǎo)體晶片，則尤其是必須考慮G與徑向距離r的關(guān)系G(r)。同樣必須考慮V/G隨著結(jié)晶的熔體的量的變化情況。為了限制軸向溫度梯度G在相界面處的徑向變化，上述DE10339792Al建議誘發(fā)朝著相界面的中心的熔體流。這例如是通過同向旋轉(zhuǎn)單晶及坩堝并對熔體施加CUSP磁場而實(shí)現(xiàn)的。由此向單晶中心額外引入的熱量提高了此處的軸向溫度梯度，并與其徑向分布相平衡。但需要強(qiáng)調(diào)的是，使G徑向均勻化的這些措施本身不足以達(dá)到缺陷含量低的半導(dǎo)體晶片的高的產(chǎn)率。因此，通常發(fā)現(xiàn)，尤其是迅速拉伸的單晶的半導(dǎo)體晶片在其中心內(nèi)具有包含無法接受的大的COP缺陷的寬的區(qū)域。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于開發(fā)MCZ法，利用該方法能夠以提高的產(chǎn)率制造缺陷含量低的半導(dǎo)體晶片。本發(fā)明涉及用于制造硅半導(dǎo)體晶片的方法，其包括從坩堝中所含的熔體拉伸單晶并由該拉伸的單晶切割半導(dǎo)體晶片，其中在拉伸單晶期間在與熔體的邊界處將熱量導(dǎo)入生長的單晶的中心，并對熔體施加CUSP磁場，從而使CUSP磁場的中性面與單晶的拉伸軸相交于與熔體表面的距離至少為50毫米處。該方法尤其是提高了直徑為300毫米或更大的缺陷含量低的硅半導(dǎo)體晶片的產(chǎn)率。若以超過0.35毫米/分鐘的相對較高的拉伸速率進(jìn)行拉伸，則這是特別適用的。尤其是對于這些情況，該方法提供可以縮小或者避免在硅晶片的中心處具有大的COP缺陷的區(qū)域的途徑。本發(fā)明的發(fā)明人通過深入的研究發(fā)現(xiàn)，若CUSP磁場的中性面位于熔體表面上方盡可能遠(yuǎn)，則比例V/G的徑向分布更加有效地相平衡。通過這些措施，保持朝相界面的中心輸送熱量的熔體流更強(qiáng)烈地集中于該中心。然而同樣發(fā)現(xiàn)，因?yàn)閱尉н吘壟c相鄰的熔體之間的溫度梯度變得更平坦，所以該中性平面無法向上轉(zhuǎn)移任意地遠(yuǎn)。但是若溫度梯度過小，則單晶開始以非圓的方式生長。因此，優(yōu)選設(shè)置CUSP磁場的中性面與單晶的拉伸軸相交于距離熔體表面50至150毫米，特別優(yōu)選80至140毫米的范圍內(nèi)。該中性面的位置可通過磁線圈的水平設(shè)置以及上下磁線圈的場的場強(qiáng)的比例來控制。上磁場線圈與熔體表面的距離越大并且上磁場線圈的場的場強(qiáng)與下磁場線圈成比例地越低，則中性面例如與熔體表面的距離越遠(yuǎn)。CUSP磁場的中性面是指磁場線圈之間CUSP磁場的軸向分量為零的位置。下面借助于附圖更詳細(xì)地闡述本發(fā)明。圖la所示為由熔體拉伸的單晶中的溫度分布。圖lb所示為根據(jù)Voronkov模型所期待的徑向缺陷分布。圖2所示為在拉伸速率約為0.38毫米/分鐘時(shí)中性面的軸向位置與尺寸大于30納米的COP缺陷之間的關(guān)系。圖3a及3b所示為CUSP磁場的場強(qiáng)以及與單晶同向旋轉(zhuǎn)的坩堝轉(zhuǎn)速對單晶內(nèi)氧濃度的影響。圖4所示為優(yōu)選的拉伸裝置。圖5所示為試樣Pl至P7的缺陷圖像。具體實(shí)施方式圖la所示為由熔體拉伸的單晶中的溫度分布。相界面附近的等溫線的距離反映出軸向溫度梯度G，其徑向變化G(r)對于缺陷的形成具有重要意義。通常由于釋放大量的輻射，溫度梯度在晶體邊緣處變得非常高，從而使單晶非常迅速地冷卻(單位長度的溫度下降)。圖lb所示為根據(jù)Voronkov模型所期待的徑向缺陷分布，其主要由被表示為縱坐標(biāo)值的相界面處的拉伸速率V與軸向溫度梯度G的比例確定。若在拉伸單晶期間該值位于由II表示的區(qū)域內(nèi)，則單晶以及由其切割的半導(dǎo)體晶片不含A螺旋缺陷及大的COP缺陷。區(qū)域II的上邊界表示最低的V/G比例，在超過該比例時(shí)形成大于30納米的空位附聚物。在低于該邊界時(shí)僅形成更小的COP缺陷("小的COP")。區(qū)域II的下邊界表示最高的V/G比例，在低于該比例時(shí)形成A螺旋缺陷。在該邊界以上時(shí)僅形成B螺旋缺陷。在上邊界與由Cw表示的邊界之間具有OSF區(qū)域，其中若不采取用于限制將氧引入單晶內(nèi)的措施，則可以檢驗(yàn)到OSF缺陷。由Cw表示的邊界表示V/G比例，以該比例不存在過量的空位或間隙硅原子。為此采用根據(jù)本發(fā)明的方法，以所選的比例V/G從單晶盡可能多地獲得缺陷含量低的半導(dǎo)體晶片。因此，V/G的徑向分布必須均勻化，從而使該比例不在形成A螺旋缺陷(區(qū)域III)的區(qū)域內(nèi)而且盡可能不在形成大的COP缺陷的區(qū)域(區(qū)域I)內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，這是通過對熔體施加CUSP磁場而實(shí)現(xiàn)的，其中性面與拉伸軸相交于與熔體表面的距離至少為50毫米處。圖2示例性地示出了在拉伸速率約為0.38毫米/分鐘時(shí)中性面的軸向位置與尺寸大于30納米的COP缺陷的形成之間的關(guān)系。若中性面與拉伸軸相交于熔體表面以下，即在所示刻度上小于0的位置，則檢驗(yàn)到許多無法接受的大的COP缺陷。若交點(diǎn)位于熔體表面的區(qū)域內(nèi)，則仍是該情況。只有在本發(fā)明的范疇內(nèi)升高交點(diǎn)，才能使熱量的輸入更好地集中于單晶的中心，大的COP缺陷的數(shù)量才會(huì)明顯下降。若中性面位于熔體表面以上超過大約150毫米處，則單晶不再以圓的方式生長。該方法的優(yōu)選的實(shí)施方案提供一個(gè)或多個(gè)用于使軸向溫度梯度G徑向均勻化的額外的措施。其一是，在拉伸單晶期間使單晶及含有熔體的坩堝同向旋轉(zhuǎn)，并且單晶比坩堝轉(zhuǎn)得更快。在拉伸用于制造直徑為300毫米的半導(dǎo)體晶片的單晶時(shí)，若單晶的轉(zhuǎn)速在6至10轉(zhuǎn)/分鐘的范圍內(nèi)并且坩堝的轉(zhuǎn)速在l至4轉(zhuǎn)/分鐘的范圍內(nèi)，則被證明是特別有利的。在此，轉(zhuǎn)速之差盡可能高是特別優(yōu)選的。然而，單晶不可以旋轉(zhuǎn)得過快，因?yàn)榉駝t其會(huì)發(fā)生變形，即變得不圓，從而導(dǎo)致進(jìn)一步加工成硅晶片的困難或損失大。另一個(gè)額外的措施包括，圍繞單晶的常用擋熱板的下邊緣至熔體表面的距離至少為IO毫米，優(yōu)選為25至50毫米。此外，可以額外使用環(huán)形熱源，以加熱與熔體表面相鄰的單晶邊緣，如前文所引用的DE10339792A1所述。由此，可以在固化單晶的外部區(qū)域內(nèi)輸入熱量，從而非常精確地控制該區(qū)域內(nèi)的軸向溫度梯度G，并與改變的熱條件相適應(yīng)，這在擋熱板及熔體表面之間的距離上無法實(shí)施或者非常困難。在單晶的邊緣區(qū)域內(nèi)受控制地輸入熱量是有利的，因?yàn)閹缀渭盁釛l件隨著單晶長度及減少的熔體的量而改變。該方法的優(yōu)選的實(shí)施方案還提供一種或多種用于提高軸向梯度G的額外的措施，從而可以高產(chǎn)率制造缺陷含量低的半導(dǎo)體晶片。為此，根據(jù)Voronkov模型必須在拉伸單晶期間均勻地提高拉伸速率V和軸向溫度梯度G。一般而言，例如通過使用圍繞單晶的擋熱板及冷卻裝置，通過更強(qiáng)烈地冷卻單晶而提高溫度梯度。不利的是，由于冷卻及更高的拉伸速率，溫度梯度的徑向分布G(r)變得更加不均勻。為了能夠以特別高的拉伸速率進(jìn)行操作，應(yīng)當(dāng)盡可能強(qiáng)烈地由熔體向生長的單晶的中心傳導(dǎo)熱量。熱傳導(dǎo)主要通過從坩堝底部朝著相界面的中心的熔體流來實(shí)施。更小部分的熱量還可以直接通過熱傳導(dǎo)引入。優(yōu)選由至少一個(gè)加熱坩堝底部的中心區(qū)域的熱源提供額外所需的熱量。為了實(shí)現(xiàn)特別高的拉伸速率，優(yōu)選使用移動(dòng)的熱源，其在拉伸單晶期間與坩堝一起升高，并加熱坩堝底部的中心區(qū)域。由于熱源與柑堝一起升高，無需額外的加熱功率，因?yàn)椴槐赝ㄟ^增大熱源與坩堝底部之間的距離補(bǔ)償功率損失。在坩堝底部內(nèi)的熱源的中心幾何排列有利于形成傳導(dǎo)熱量的中心熔體流。額外地或者選擇性地，可以借助于熱源加熱坩堝底部，該熱源靜止地排列于坩堝下方，因此在拉伸單晶時(shí)不與坩堝一起升高。連同圍繞坩堝的常用的側(cè)面加熱器一起，熔體優(yōu)選以不同的途徑向單晶輸入熱量。為了以高產(chǎn)率制造直徑為300毫米的缺陷含量低的半導(dǎo)體晶片，優(yōu)選以如下方式將加熱功率分配給熱源。側(cè)面加熱器的加熱功率在總功率的75%至85%的范圍內(nèi)，環(huán)形熱源在6%至12%的范圍內(nèi)，靜止熱源在5%至10%的范圍內(nèi)，而移動(dòng)熱源在4%至8%的范圍內(nèi)。在坩堝底部內(nèi)施加額外熱量的區(qū)域的直徑優(yōu)選最大為晶體直徑的一半。溫度分布應(yīng)當(dāng)在所述區(qū)域內(nèi)是旋轉(zhuǎn)對稱的。為了實(shí)現(xiàn)在直徑為300毫米的半導(dǎo)體晶片的硅單晶的情況下在0.35至0.55毫米/分鐘的范圍內(nèi)的中等拉伸速率，可以省略移動(dòng)的熱源。在此情況下，側(cè)面加熱器的加熱功率在總功率的60%至80。％的范圍內(nèi)，環(huán)形熱源在10%至20%的范圍內(nèi)，而靜止的熱源在10%至20%的范圍內(nèi)。側(cè)面加熱器的加熱功率通常沿單晶的長度加以控制，從而能夠同時(shí)達(dá)到并保持所期望的拉伸速率及晶體直徑。單晶優(yōu)選還通過冷卻排出熱量。單晶的總冷卻速率由此受到影響，并且軸向溫度梯度G整體上被提高。此外，影響空位附聚物在與此相關(guān)的溫度范圍(熔點(diǎn)最高約為IOO(TC)內(nèi)的形核。冷卻速率越高，則形成的COP缺陷的尺寸越小。如EP725169Al所述，圍繞單晶排列并且具有安全特征的水冷熱交換器特別適合于有效的冷卻。其朝著單晶的內(nèi)表面優(yōu)選被涂黑，從而將盡可能少的熱輻射反射至單晶。內(nèi)表面的熱輻射系數(shù)s優(yōu)選至少為0.75。朝著單晶的內(nèi)表面的面積至少為2500cm2。該方法的優(yōu)選的實(shí)施方案還提供一個(gè)或多個(gè)用于控制單晶內(nèi)的氧濃度的措施。單晶內(nèi)的氧濃度應(yīng)當(dāng)受到控制，優(yōu)選足夠低，從而即使在根據(jù)Voronkov模型促進(jìn)這些缺陷的形成的比例V/G下拉伸單晶時(shí)，也不形成OSF缺陷。另一方面，優(yōu)選還應(yīng)存在足夠的氧，從而存在足夠的氧析出物形核中心。已知若額外摻雜氮和/或碳，則可以增加氧析出物形核中心的形成以及由此產(chǎn)生的吸收能力。因此，可以任選額外摻雜氮和/或碳，直至這不會(huì)導(dǎo)致OSF缺陷的形成。此外，己知若單晶額外用氮、碳或氫或這些元素的組合摻雜，則在制造缺陷含量低的半導(dǎo)體晶片時(shí)V/G可以改變的范圍變得更大。關(guān)于氧濃度，若沒有額外摻雜氮和/或碳，則期望根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)F121-83的濃度優(yōu)選在5x10"個(gè)原子/cm3至6.5x1017個(gè)原子/cr^的范圍內(nèi)。優(yōu)選通過由磁線圈產(chǎn)生的場強(qiáng)，通過拉伸系統(tǒng)內(nèi)的壓力，以及通過單位時(shí)間使諸如氬氣的惰性氣體通過拉伸系統(tǒng)的流量，控制氧濃度。單晶內(nèi)的氧含量取決于熔體流。在同向旋轉(zhuǎn)單晶及坩堝時(shí)，提高的坩堝轉(zhuǎn)速例如導(dǎo)致更小的氧含量。在熔體內(nèi)，在拉伸軸范圍內(nèi)的場強(qiáng)特別優(yōu)選至少為10mT(7960A/m)至80mT(63700A/m)，而壓力-流量比為0.004至0.03毫巴/(升/小時(shí))。在過低的場強(qiáng)下，將熔體流送至相界面的中心的作用消失，烙體流分叉，其在相界面的中心區(qū)域內(nèi)不再發(fā)揮均勻化作用。圖3a及3b所示為CUSP磁場的場強(qiáng)以及與單晶同向旋轉(zhuǎn)的坩堝轉(zhuǎn)速對單晶內(nèi)氧濃度的影響。雖然壓力與流量的比例共同決定氧含量，但是必須同時(shí)加以選擇，以確保將顆粒和冷凝物從坩堝上的氣體空間有效地輸送出。否則顆粒會(huì)進(jìn)入熔體內(nèi)及相界面處，并在此產(chǎn)生晶體位錯(cuò)。優(yōu)選在至少40毫巴，更優(yōu)選至少80毫巴的高壓下，以高的拉伸速率制造直徑至少為300毫米的缺陷含量低的單晶。空位附聚物形核的溫度范圍內(nèi)的冷卻速率由此還可以在一定程度上額外得到提高，從而形成更小的缺陷。圖4所示為優(yōu)選的拉伸裝置，以高產(chǎn)率提供缺陷含量低的半導(dǎo)體晶片的單晶可以利用該裝置通過采用最高超過0.55毫米/分鐘的相對較高的拉伸速率在方向a上由熔體進(jìn)行拉伸。在同向旋轉(zhuǎn)方向b和c上旋轉(zhuǎn)單晶及坩堝。該裝置包括由側(cè)面加熱器6圍繞的包含熔體的柑堝8。由熔體拉伸的單晶9由圍繞它的擋熱板2屏蔽熱輻射。CUSP磁場是由2個(gè)相對放置的磁場線圈5產(chǎn)生的，其與坩堝以及與單晶的拉伸軸以共軸方式加以設(shè)置。CUSP磁場的中性面IO與拉伸軸相交于與熔體表面的距離為d處。該距離為50至150毫米。此外，該拉伸裝置包括可隨著坩堝一起升高的提供熱量的底部加熱器4，熱量是通過朝著生長的單晶的中心的熔體流11輸送的。熔體表面上CUSP磁場的中性面的軸向位置有助于使熔休流ll以聚集的方式達(dá)到該中心，即在達(dá)到中心時(shí)其半徑明顯小于單晶的半徑。該拉伸裝置的另一個(gè)優(yōu)選的特征是，靜止的底部加熱器7，利用該底部加熱器加熱坩堝底部的外部區(qū)域，以及圍繞單晶的、優(yōu)選用水冷卻并且在內(nèi)表面上涂黑的熱交換器l，以及環(huán)形加熱器3，利用該環(huán)形加熱器加熱與熔體表面相鄰的單晶邊緣。熱交換器(冷卻裝置)的下邊緣至擋熱板的下邊緣的距離e優(yōu)選在40至200毫米的范圍內(nèi)。為了以高的拉伸速率(超過0.5毫米/分鐘)制造缺陷含量低的單晶，該距離優(yōu)選位于所述范圍的下部。距離f是指環(huán)形加熱器3的下邊緣與擋熱板2的下邊緣之間的距離。該距離優(yōu)選為10至30毫米。擋熱板2的下邊緣至自由熔體表面的距離g優(yōu)選為10至50毫米。由環(huán)形加熱器輸入的熱量越多，則可以保持該距離越小。借助于環(huán)形加熱器3及熱交換器1，可以有利地控制熱量收支，并且與在拉伸過程中改變的熱條件相適應(yīng)。實(shí)施例在不同的條件下拉伸多個(gè)硅單晶，并進(jìn)一步加工成直徑為300毫米的半導(dǎo)體晶片。隨后檢驗(yàn)的半導(dǎo)體晶片來自于不同的圓柱形晶體位置，從起始圓錐至單晶的圓柱形部分的過渡被定義為零位置。共形成3組試樣，其中除了磁場的中性面的位置以外各個(gè)加工參數(shù)沒有明顯的區(qū)別。為了拉伸單晶，使用具有根據(jù)圖4的特征的裝置，但是在緩慢拉伸的單晶的情況下沒有移動(dòng)的底部加熱器4，而在迅速拉伸的單晶的情況下沒有環(huán)形加熱器3。晶體旋轉(zhuǎn)及坩堝旋轉(zhuǎn)均是同向的。所提取的半導(dǎo)體晶片的檢驗(yàn)表明在所有情況下均不存在A螺旋缺陷(LPIT)及FPD("流體圖案缺陷")。通過蝕刻試樣及隨后的顯微鏡檢驗(yàn)檢測這些缺陷。對于其中借助于決定性的加工參數(shù)調(diào)節(jié)氧濃度低于5.8E17個(gè)原子/cm3的試樣，不存在OSF缺陷。試樣P3的氧含量例如為4.6E17個(gè)原子/cm3，徑向變化為0.6%，電阻率為10Q，cm(徑向變化為1.1%)，并且不存在可檢測的氧誘發(fā)層錯(cuò)(OSF)。以如下兩種方式檢驗(yàn)直徑大于30納米的COP缺陷的存在通過利用MitsuiMiningandSmelting制造的MO-6型測量裝置實(shí)施IR光散射分析，以及通過電化學(xué)Cu裝飾(DSOD)。如對比測量所示，MO-6與DSOD測量相關(guān)聯(lián)。在進(jìn)行測量之前，從經(jīng)拋光的半導(dǎo)體晶片提取盤狀試樣，其直徑對應(yīng)于半導(dǎo)體晶片的半徑。提取試樣的位置如圖2所示。因?yàn)橹圃靻尉r(shí)的加工條件除了磁場中性面的位置以外對于各個(gè)試樣組是基本上相同的，所以可以直接顯示中性面的轉(zhuǎn)移對缺陷形成的作用。第一組的試樣PI至P3來自于緩慢拉伸的單晶。試樣PI及P2顯示了在中心處的區(qū)域，其中累積了利用DSOD可觀察到的COP缺陷，而在試樣P3的情況下則無法檢測到該區(qū)域。僅能觀察到零星的人工制品(Pr印arationsartefakte)。在圖5中突出顯示了這些試樣及其他試樣P4至P7的岳夫陷圖《象。僅在試樣P3的情況下，CUSP磁場的中性面的交點(diǎn)位于熔體表面上方+9厘米處，因此在根據(jù)本發(fā)明的區(qū)域內(nèi)。對于其他兩個(gè)試樣Pl及P2，中性面的軸向位置在熔體內(nèi)(-16厘米)或者稍微低于熔體表面(-1.4厘米)。提高磁場中性面的位置的作用是，半導(dǎo)體晶片的表面上不含缺陷的部分明顯增加。即使采用更高的拉伸速率，該作用仍然明顯，如以下實(shí)施例所示。在制造其他單晶時(shí)，通過與相界面相接近地進(jìn)行定位，增強(qiáng)熱交換器的作用。通過相應(yīng)地提高溫度梯度G，還可以提高拉伸速率V。試樣組P4和P5的基于MO-6測量的缺陷圖像表明G(r)的均勻性更小。因此，僅通過將磁場中性面與熔體表面的距離從+12厘米(試樣4)增加至+14厘米(試樣5)，從而使中心區(qū)域內(nèi)的COP缺陷相應(yīng)地減少。在拉伸第三組單晶(試樣6和試樣7)時(shí)，為了擋熱板與熔體表面之間更大的距離g而省略環(huán)形加熱器。同時(shí)在與擋熱板的下邊緣的小的距離e處設(shè)置更大功率的熱交換器，以提高梯度G。由此還可以進(jìn)一步提高拉伸速率V。但是還表明，對于梯度G(r)的均勻性的要求更高。提高移動(dòng)的熱源的功率，以將更多的熱量導(dǎo)入相界面的中心。如基于MO-6測量的缺陷圖像所示，將磁場中性面與熔體表面之間的距離從+10.5厘米(試樣6)增加至+11.5厘米(試樣7)，以使中心處的COP缺陷區(qū)域明顯縮小。拉伸單晶時(shí)最重要的加工參數(shù)的平均值以及試樣P1至P7的缺陷圖像匯總于下表中。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>缺陷圖像(COP領(lǐng)iJ量)如圖5所示缺陷圖像的比較表明，在所有情況下，磁場中性面更高的位置導(dǎo)致半導(dǎo)體晶片中心處的COP缺陷區(qū)域明顯縮小。權(quán)利要求1、用于制造硅半導(dǎo)體晶片的方法，其包括從坩堝中所含的熔體拉伸單晶并由該拉伸的單晶切割半導(dǎo)體晶片，在拉伸所述單晶期間在與所述熔體的邊界處將熱量導(dǎo)入生長的單晶的中心，并對該熔體施加CUSP磁場，從而使該CUSP磁場的中性面與所述單晶的拉伸軸相交于與所述熔體表面的距離至少為50毫米處。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述CUSP磁場的中性面與所述單晶的拉伸軸相交于距離所述熔體表面50至150毫米處。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，以比例V/G拉伸所述單晶，從而使至少75%的表面上不產(chǎn)生A螺旋缺陷及尺寸大于30納米的COP缺陷，其中V代表拉伸速率，而G代表所述單晶與熔體之間的邊界處的軸向溫度梯度。4、根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，控制將氧引入單晶內(nèi)的過程，從而在所述半導(dǎo)體晶片內(nèi)無法檢測出OSF缺陷。5、根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，用隨著所述坩堝移動(dòng)的熱源加熱所述坩堝的底部位于中心的區(qū)域。6、根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，用靜止設(shè)置的熱源加熱所述坩堝的底部。7、根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，所述單晶與所述坩堝同向旋轉(zhuǎn)，并且所述單晶比所述坩堝轉(zhuǎn)得更快。8、根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，從在空位附聚物形核的溫度范圍內(nèi)的單晶通過冷卻排出熱量。9、根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在與所述熔體表面相鄰的單晶邊緣處進(jìn)行加熱。10、根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體晶片的直徑為300毫米，并以至少0.35毫米/分鐘的速率拉伸所述單晶。11、用于從坩堝中所含的熔體拉伸單晶的裝置，其包括產(chǎn)生具有中性面的CUSP磁場的磁線圈，該中性面與所述單晶的拉伸軸相交于熔體表面上方的距離至少為50毫米處。12、根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于加熱所述坩堝底部位于中心的區(qū)域的移動(dòng)熱源。13、根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的裝置，其特征在于加熱所述坩堝底部的靜止熱源。14、根據(jù)權(quán)利要求11至13之一所述的裝置，其特征在于具有涂黑的內(nèi)表面并且圍繞所述單晶的熱交換器。15、根據(jù)權(quán)利要求11至14之一所述的裝置，其特征在于對所述單晶進(jìn)行屏蔽的擋熱板，其下邊緣位于距離所述熔體的表面10至50毫米處。16、根據(jù)權(quán)利要求11至15之一所述的裝置，其特征在于在與所述熔體表面相鄰的單晶邊緣處進(jìn)行加熱的環(huán)形熱源。全文摘要本發(fā)明涉及用于制造硅半導(dǎo)體晶片的方法，其包括從坩堝中所含的熔體拉伸單晶并由該拉伸的單晶切割半導(dǎo)體晶片，在拉伸所述單晶期間在與所述熔體的邊界處將熱量導(dǎo)入生長的單晶的中心，并對該熔體施加CUSP磁場，從而使該CUSP磁場的中性面與所述單晶的拉伸軸相交于與所述熔體表面的距離至少為50毫米處。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施該方法的裝置。文檔編號C30B15/14GK101240444SQ200710193660公開日2008年8月13日申請日期2007年11月23日優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日發(fā)明者H·施密特,M·韋伯,W·v·阿蒙申請人:硅電子股份公司