本公開大體上涉及硅碇的生產(chǎn)，且更具體來說，涉及用于實現(xiàn)在使用水平磁場的柴可斯基(czochralski)制程中生產(chǎn)硅碇的高成功率的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在20世紀90年代期間，至少一些高質(zhì)量硅生長主要由提拉器的熱條件及更具體來說，熱區(qū)(hz)設(shè)計自身控制，這是因為提拉速度對熱梯度的比率(v/g)被視為主導(dǎo)因素。在20世紀90年代后期，在至少一些高質(zhì)量硅的生長中包含晶體/熔融物接口在相同v/g下的進一步考量。當時，隨著更多客戶從磊晶硅過渡到拋光硅且從200mm硅過渡到300mm硅，高質(zhì)量硅確實擴展到應(yīng)用于存儲器裝置。不久之后，已確定，高質(zhì)量硅生長需要非常穩(wěn)定的制程生長條件及受控熔融物流，以實現(xiàn)用于實現(xiàn)生長期間的所要低晶體缺陷率所需的特定晶體/熔融物。

2、在周邊，隨著硅晶體生長從200mm過渡到300mm且對應(yīng)電荷大小增加以維持生產(chǎn)力，磁場應(yīng)用以穩(wěn)定不斷增加的熔融物體積中的熔融物流的需要被辨識為主導(dǎo)特征。

3、在21世紀00年代初期，當高質(zhì)量300mm硅生產(chǎn)開始時，若干硅制造商過渡到水平磁場柴可斯基制程(hmcz)以便有效地控制晶體/熔融物接口。其它硅制造商使用尖點磁場用于高質(zhì)量硅的300mm生產(chǎn)。在兩個情況中，硅熔融物中的磁場對晶體質(zhì)量及性能具有顯著影響，且每一制造商開發(fā)其自身的技術(shù)以從開始優(yōu)化性能及質(zhì)量。

4、在使用cz制程及磁場生產(chǎn)單晶硅碇的制程期間，可通過熔融物-固體或熔融物晶體接口將氧引入到硅晶體碇中。氧可引起由碇生產(chǎn)的晶片中的各種缺陷，從而降低使用碇制造的半導(dǎo)體裝置的良率。例如，存儲器裝置、絕緣柵極雙極性晶體管(igbt)、高質(zhì)量射頻(rf)、高電阻率絕緣體上覆硅(hr-soi)及電荷陷留層soi(ctl-soi)應(yīng)用通常需要低間隙氧濃度(oi)以便實現(xiàn)高電阻率。在hmcz制程的情況中，據(jù)信，制程通常需要非常低坩堝旋轉(zhuǎn)(c/r)以控制正在生長晶體中的氧，尤其控制氧包含到適用于存儲器裝置的所要范圍。此外，相較于使用尖點磁場的制程，在hmcz中發(fā)現(xiàn)從本體的冠部到端的失零差排(lzd)的更高發(fā)生率。

5、因此，需要降低使用hmcz生長的lzd損耗且提供從冠部到本體的高質(zhì)量硅生長的經(jīng)改進zd成功率的方法及系統(tǒng)。

6、此背景技術(shù)段落希望為讀者介紹可與在下文描述及/或主張的本公開的各種方面相關(guān)的所屬領(lǐng)域的各種方面。據(jù)信，此論述有助于為讀者提供背景技術(shù)信息以促進本公開的各種方面的更好理解。因此，應(yīng)理解，這些陳述應(yīng)在此意義上閱讀且不作為現(xiàn)有技術(shù)的認可。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、在本公開的一個方面中，一種用于通過水平磁場柴可斯基方法生產(chǎn)硅碇的方法包含：旋轉(zhuǎn)裝納硅熔融物的坩堝；將水平磁場施加到所述坩堝；使所述硅熔融物與晶種接觸；及在旋轉(zhuǎn)所述坩堝的同時從所述硅熔融物抽出所述晶種以形成硅碇。所述坩堝具有可濕表面及形成于其上的方石英層。

2、另一方面是一種從使用上文描述的方法生產(chǎn)的硅碇產(chǎn)生的晶片。

3、另一方面是一種用于生產(chǎn)硅碇的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包含經(jīng)配置以根據(jù)上文描述的方法生產(chǎn)硅錠的控制器。

4、存在關(guān)于上述方面提及的特征的各種改善。進一步特征還可并入上述方面中。這些改善及額外特征可個別地或以任何組合存在。例如，下文關(guān)于任何經(jīng)說明實施例論述的各種特征可獨立或以任何組合并入上述方面中。

技術(shù)特征：

1.一種用于生產(chǎn)硅碇的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述坩堝包括天然砂坩堝。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述控制器進一步經(jīng)編程以將熔融物改質(zhì)劑添加到所述天然砂坩堝，以在所述天然砂坩堝的所述可濕表面上形成所述方石英層。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述控制器進一步經(jīng)編程以在加熱所述天然砂坩堝中的多晶硅的同時添加所述熔融物改質(zhì)劑以形成所述硅熔融物。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述控制器進一步經(jīng)編程以在形成所述硅熔融物之后添加所述熔融物改質(zhì)劑。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述熔融物改質(zhì)劑包括碳酸鋇(baco3)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述控制器經(jīng)編程為每平方米的所述天然砂坩堝的所述可濕表面添加多于1.7克的碳酸鋇。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述控制器經(jīng)編程以添加氧化鋇(bao)或碳酸鍶(srco3)中的一者作為所述熔融物改質(zhì)劑。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述控制器經(jīng)編程為以大體上等效于所述天然砂坩堝的所述可濕表面的每平方米1.7克的碳酸鋇的量添加氧化鋇或碳酸鍶中的一者。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制器經(jīng)編程為以每分鐘多于兩轉(zhuǎn)來旋轉(zhuǎn)所述坩堝。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述方石英層大于約2.00mm厚。

12.一種來自由前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)生產(chǎn)的硅碇的晶片。

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及使用水平磁場生產(chǎn)硅的系統(tǒng)及方法。一種用于通過水平磁場柴可斯基方法生產(chǎn)硅碇的方法包含：旋轉(zhuǎn)裝納硅熔融物的坩堝；將水平磁場施加到所述坩堝；使所述硅熔融物與晶種接觸；及在旋轉(zhuǎn)所述坩堝的同時從所述硅熔融物抽出所述晶種以形成硅碇。所述坩堝具有可濕表面及形成于其上的方石英層。

技術(shù)研發(fā)人員：J·柳,池浚煥,尹佑鎮(zhèn),R·菲利普斯,卡瑞喜瑪·瑪莉·哈德森
受保護的技術(shù)使用者：環(huán)球晶圓股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8