(57)【要約】【課題】  ＣＺシリコンウエハを製造する方法及び半導体装置を製造する方法を提供する。【解決手段】  ＣＺシリコンウエハを製造する方法によれば、ＣＺシリコンウエハのうちの少なくとも２つのＣＺシリコンウエハのパラメータが計測される（Ｓ１１０）。ターゲット仕様の許容範囲に含まれているＣＺシリコンウエハのグループが判定される（Ｓ１２０）。ＣＺシリコンウエハのグループが、計測されたパラメータを考慮してサブグループに分割される。それぞれのサブグループのＣＺシリコンウエハのパラメータの平均値は、サブグループの間において異なっており、且つ、それぞれのサブグループのＣＺシリコンウエハのパラメータの許容範囲は、ターゲット仕様のパラメータの許容範囲よりも小さい。異なるサブグループのＣＺシリコンウエハを弁別するように構成されたラベル付けが準備される（Ｓ１３０）。ターゲット仕様の許容範囲に含まれているＣＺシリコンウエハがパッケージングされる（Ｓ１４０）。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＺシリコンウエハを製造する方法であって、
前記ＣＺシリコンウエハのうちの少なくとも２つのＣＺシリコンウエハのパラメータを計測するステップと、
ターゲット仕様の許容範囲に含まれている前記ＣＺシリコンウエハのグループを判定するステップと、
前記計測されたパラメータを考慮して前記ＣＺシリコンウエハの前記グループをサブグループに分割するステップであって、それぞれのサブグループの前記ＣＺシリコンウエハの前記パラメータの平均値は、前記サブグループ間において異なっており、且つ、それぞれのサブグループの前記ＣＺシリコンウエハの前記パラメータの許容範囲は、前記ターゲット仕様の前記パラメータの許容範囲よりも小さい、ステップと、
異なるサブグループの前記ＣＺシリコンウエハを弁別するように構成されたラベル付けを準備するステップと、
前記ターゲット仕様の前記許容範囲に含まれている前記ＣＺシリコンウエハをパッケージングするステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記パラメータは、シリコンウエハの抵抗である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＣＺシリコンウエハの第１部分の前記パラメータは、計測によって判定され、且つ、前記シリコンウエハの第２部分の前記パラメータは、前記計測の結果を考慮した計算によって判定される請求項１乃至２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記ターゲット仕様の前記許容範囲に含まれている前記ＣＺシリコンウエハは、同一の出荷ケース内においてパッケージングされている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記ラベル付けは、前記出荷ケース内における位置により、異なるサブグループの前記シリコンウエハを弁別している請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ラベル付けは、前記ＣＺシリコンウエハ上のマークにより、異なるサブグループの前記ＣＺシリコンウエハを弁別している請求項４に記載の方法。
【請求項７】
ｎタイプドーパントを有するシリコン溶融物から抽出期間にわたってＣＺシリコンインゴットを抽出するステップと、
前記抽出期間の少なくとも一部分にわたって前記シリコン溶融物にｐタイプドーパントを添加し、これにより、２０％〜８０％だけ、前記ｎタイプシリコンインゴット内のｎタイプドーピングを補償するステップであって、正味のｎタイプドーピングは、１×１０１３ｃｍ−３〜１×１０１５ｃｍ−３において設定されている、ステップと、
前記ＣＺシリコンインゴット又は前記ＣＺシリコンインゴットのセクションを前記ＣＺシリコンウエハにスライシングするステップと、
を更に有する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記ｎタイプドーパント種は、リンであり、且つ、前記ｐタイプドーパント種は、ボロンである請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ボロンに加えて、第２ｐタイプドーパント種を前記抽出期間の少なくとも一部分にわたって前記シリコン溶融物に添加するステップを更に有し、第２ｐタイプドーパント種は、リンよりも小さな偏析係数を有する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２ｐタイプドーパント種は、アルミニウム及びガリウムのうちの少なくとも１つに対応している請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ボロンは、ボロンドーピングされた石英材料又は気相におけるボロンのうちの少なくとも１つから前記シリコン溶融物に添加される請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ボロンは、炭化ボロン又は窒化ボロン原料から前記シリコン溶融物に添加される請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ボロンは、ボロンドーピングされたるつぼから前記シリコン溶融物に添加される請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ボロンを前記シリコン溶融物に添加するレートを変化させるステップを更に有する請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ボロンを前記シリコン溶融物に添加する前記レートを変化させるステップは、粒子のサイズ、形状、及び供給レート、ボロン担持体ガスの流量又は分圧のうちの少なくとも１つを変化させるステップを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ボロンを前記シリコン溶融物に添加する前記レートを変化させるステップは、前記シリコン溶融物中に浸漬される原料の深さを変化させるステップ及び前記原料の温度を変化させるステップのうちの少なくとも１つを含み、前記原料は、前記ボロンによってドーピングされている請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記原料のドーピングは、原位置ドーピング、前記原料の表面を通じたプラズマ堆積プロセス、前記原料の前記表面を通じたイオン注入、及び前記原料の前記表面を通じた拡散プロセスのうちの１つによって実行される請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
半導体装置を製造する方法であって、
ＣＺシリコンウエハをサブグループに分割するステップであって、該分割ステップは、前記ＣＺシリコンウエハのうちの少なくとも２つのＣＺシリコンウエハの半導体材料パラメータの計測に基づいて、或いは、異なるサブグループの前記ＣＺシリコンウエハを弁別するように構成されたラベル付けの分析に基づいて、実行され、前記ＣＺシリコンウエハのパラメータの平均値は、前記サブグループ間において異なっており、且つ、それぞれのサブグループの前記ＣＺシリコンウエハの前記パラメータの許容範囲は、ターゲット仕様の前記パラメータの許容範囲よりも小さい、ステップと、
異なるサブグループのＣＺシリコンウエハの間において少なくとも部分的に異なっているプロセスパラメータに基づいて前記ＣＺシリコンウエハを処理するステップと、
を有する方法。
【請求項１９】
前記計測された半導体材料パラメータは、シリコンウエハの抵抗である請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ラベル付けは、出荷ケース内における位置により、異なるサブグループの前記シリコンウエハを弁別している請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記ラベル付けは、前記ＣＺシリコンウエハ上のマークにより、異なるサブグループの前記ＣＺシリコンウエハを弁別している請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
異なるサブグループの前記ＣＺシリコンウエハは、異なるターゲット厚さにシンニングされる請求項１８乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記ＣＺシリコンウエハ内においてＩＧＢＴを形成するステップを更に有する請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記異なるターゲット厚さは、それぞれのサブグループの増大する平均抵抗率に伴って増大するように、実装されている請求項２２及び２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記ＣＺシリコンウエア内においてＩＧＢＴを形成するステップを更に有し、前記ＩＧＢＴのリアサイドエミッタのドーパントは、異なるサブグループのシリコンウエハごとに、異なる注入量により、注入されている請求項１８乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記異なる注入量は、それぞれのサブグループの増大する平均抵抗率に伴って増大するように、実装されている請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
ＩＧＢＴが、前記ＣＺシリコンウエハ内において形成され、異なるサブグループの前記ＣＺシリコンウエハは、異なるターゲット厚さにシンニングされ、且つ、異なるターゲット厚さは、それぞれのサブグループの増大する平均抵抗率に伴って増大するように、実装されており、且つ、前記ＩＧＢＴのリアサイドエミッタのドーパントは、異なるサブグループのシリコンウエハごとに、異なる注入量により、注入され、且つ、前記異なる注入量は、それぞれのサブグループの増大する厚さに伴って増大するように、実装されている請求項１８乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記ＣＺシリコンウエハ内においてトランジスタを形成するステップを更に有し、前記トランジスタのフィールドストップゾーンのドーパントは、異なるサブグループのシリコンウエハごとに、異なる注入量により、注入されている請求項１８乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記異なる注入量は、それぞれのサブグループの増大する平均抵抗率に伴って減少するように、実装されている請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ＣＺシリコンウエハ内においてトランジスタを形成するステップを更に有し、ゲート抵抗器の抵抗は、異なるサブグループのシリコンウエハごとに、異なる値に基づいて形成されている請求項１８乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記ゲート抵抗器の前記抵抗は、それぞれのサブグループの増大する平均抵抗率に伴って増大するように、実装されている請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
ＣＺシリコンウエハをサブグループに分割する前に、ターゲットウエハ仕様の許容範囲に含まれている前記ＣＺシリコンウエハを出荷ケースから抽出するステップを更に有する請求項１８乃至３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
シリコンウエハ内において半導体装置を製造する方法であって、
前記シリコンウエハの電気特性を計測するステップと、
前記計測された電気特性に基づいてターゲットウエハ厚さを判定するステップと、
前記シリコンウエハを処理するステップと、
前記シリコンウエハを前記ターゲットウエハ厚さにシンニングするステップと、
前記シリコンウエハを更に処理するステップと、
を有する方法。
【請求項３４】
前記電気特性は、前記ウエハ表面上の異なる位置において計測された電気パラメータの個々の値のマップである請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記電気特性は、１つ又は複数の抵抗率の値を含む請求項３３乃至３４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
前記ウエハ内においてＩＧＢＴ又はダイオードを形成するステップを更に有する請求項３３乃至３５のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、ダイオード、例えば、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などの絶縁ゲート電界効果トランジスタ（ＩＧＦＥＴ）などのシリコン装置においては、いくつかの要件を充足する必要がある。このような要件は、特定の適用条件に依存している。通常、例えば、高降伏電圧及び低オン状態抵抗などのリンクされた特性の間におけるトレードオフを見出さなければならない。例えば、半導体装置の動作の際に発生しうるシリコンと酸化物の境界面における雪崩降伏及び望ましくない反転チャネルの形成は、装置の安定性と装置の信頼性に対して悪影響を及ぼす場合がある。
【０００２】
このような様々な半導体装置を製造するための代表的な基材として、例えば、標準ＣＺ法、或いは、磁気ＣＺ（ＭＣＺ）法、或いは、連続ＣＺ（ＣＣＺ）法などの、チョクラルスキー（ＣＺ：Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法によって成長したシリコンウエハが使用されている。チョクラルスキー法においては、シリコンが、シリコンの溶融物を生成するべく、るつぼ内において、約１４１６℃のシリコンの溶融ポイントまで加熱される。小さなシリコンシード結晶が溶融物との接触状態とされる。溶解シリコンが、シリコンシート結晶上において凍結する。シリコンシード結晶を溶融物から離れるように低速で引き出すことにより、１００〜数百ｍｍの範囲の直径と、１メートル以上の範囲の長さと、を有する結晶質シリコンインゴットが成長する。ＭＣＺ法においては、これに加えて、酸素汚染レベルを低減するべく、外部磁界が印加されている。
【０００３】
チョクラルスキー法による定義されたドーピングを伴うシリコンの成長は、偏析効果によって複雑化する。ドーパント材料の偏析係数は、成長する結晶中におけるドーパント材料の濃度と溶融物の濃度の間の関係性を決定する。通常、ドーパント材料は、１未満の偏析係数を有しており、これは、溶融物中におけるドーパント材料の溶解度が固体中のものを上回ることを意味している。この結果、通常、インゴット中のドーピング濃度は、シード結晶からの距離の増大に伴って増大することになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
チョクラルスキー成長したシリコンインゴットにおいては、成長したシリコンの用途に応じて、シリコンインゴットの両端部の間における軸方向に沿ったドーピング濃度又は固有抵抗の許容範囲は、ＣＺ成長の際に偏析効果によって生成されるドーピング濃度又は固有抵抗の変動性未満でありうることから、シリコンウエハを製造する方法を提供すると共に、ＣＺ半導体ウエハに基づいたターゲット装置仕様の半導体装置の歩留まりの改善を許容する半導体装置を製造する方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、独立請求項の教示内容によって実現される。更なる実施形態は、従属請求項において定義されている。
【０００６】
本開示は、ＣＺシリコンウエハを製造する方法に関する。方法は、ＣＺシリコンウエハのうちの少なくとも２つのＣＺシリコンウエハのパラメータを計測するステップを含む。方法は、ターゲット仕様の許容範囲に含まれるＣＺシリコンウエハのグループを判定するステップを更に含む。方法は、計測されたパラメータを考慮してＣＺシリコンウエハのグループをサブグループに分割するステップを更に含み、この場合に、それぞれのサブグループのＣＺシリコンウエハのパラメータの平均値は、サブグループの間において異なっており、且つ、それぞれのサブグループのＣＺシリコンウエハのパラメータの許容範囲は、ターゲット仕様のパラメータの許容範囲よりも小さい。方法は、異なるサブグループのＣＺシリコンウエハを弁別するように構成されたラベル付けを準備するステップを更に含む。方法は、ターゲット仕様の許容範囲に含まれるＣＺシリコンウエハをパッケージングするステップを更に含む。
【０００７】
又、本開示は、シリコン半導体装置を製造する方法にも関する。方法は、ＣＺシリコンウエハのうちの少なくとも２つのＣＺシリコンウエハの半導体材料パラメータを計測するステップに基づいて、或いは、異なるサブグループのＣＺシリコンウエハを弁別するように構成されたラベル付けを分析するステップに基づいて、ＣＺシリコンウエハをサブグループに分割するステップを含み、この場合に、ＣＺシリコンウエハのパラメータの平均値は、サブグループの間において異なっており、且つ、それぞれのサブグループのＣＺシリコンウエハのパラメータの許容範囲は、ターゲット仕様のパラメータの許容範囲よりも小さい。方法は、異なるサブグループのＣＺシリコンウエハの間において少なくとも部分的に異なっているプロセスパラメータに基づいてＣＺシリコンウエハを処理するステップを更に含む。
【０００８】
又、本開示は、半導体装置を製造する別の方法にも関する。方法は、シリコンウエハの電気特性を計測するステップを有する。方法は、計測された電気特性に基づいてターゲットウエハ厚さを判定するステップを更に有する。方法は、シリコンウエハを処理するステップを更に有する。方法は、シリコンウエハをターゲットウエハ厚さにシンニングするステップを更に有する。方法は、シリコンウエハの更なる処理ステップを更に有する。
【０００９】
当業者は、以下の詳細な説明を参照すると共に添付図面を観察することにより、更なる特徴及び利点について認識することになろう。
【００１０】
添付図面は、本開示の更なる理解を提供するべく含まれており、且つ、本明細書に内蔵されると共に本明細書の一部分を構成している。添付図面は、本開示の実施形態を示しており、且つ、説明と共に、本開示の原理を説明するべく機能する。その他の実施形態及び意図された利点については、以下の詳細な説明を参照することによって更に十分に理解されうることから、容易に認識されることになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ＣＺシリコンウエハを製造する方法を示す概略プロセスチャートである。
【図２】ＣＺシリコンウエハ内において半導体装置を製造する方法を示す概略プロセスチャートである。
【図３】ＣＺシリコンウエハ内において半導体装置を製造する別の方法を示す概略プロセスチャートである。
【図４】半導体装置を製造する異なる方法を示す分布対特性のグラフの概略図である。
【図５】図４に示されている方法に基づいて半導体装置を製造した際の抵抗率とウエハ厚さの間の関連を示す概略図である。
【図６】ＣＺ成長システムの概略断面図である。
【図７】ドーパント材料によってるつぼをドーピングする方法を示す、るつぼの概略断面図である。
【図８】るつぼ内のシリコン溶融物にドーパントを添加する方法を示すＣＺ成長システムの一部分の概略断面図である。
【図９】シリコン溶融物に添加されるボロン及びリンの異なる比率との関係においてＣＺ成長したシリコンインゴットの軸方向位置に沿った補償されていないリンの模擬濃度を示すグラフである。
【図１０】シリコン溶融物に添加されるボロン及びリンの異なる比率との関係におけるＣＺ成長したシリコンインゴットの軸方向位置に沿った模擬固有抵抗を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の詳細な説明においては、添付図面が参照されているが、添付図面は、本明細書の一部分を形成しており、且つ、添付図面には、例として、本発明が実施されうる特定の実施形態が示されている。本発明の範囲を逸脱することなしに、その他の実施形態が利用されてもよく、且つ、構造的又は論理的な変更が実施されうることを理解されたい。例えば、１つの実施形態について図示又は記述されている特徴は、更なる実施形態を実現するべく、その他の実施形態において又はこれとの関連において使用することができる。本発明は、このような変更及び変形を含むものと解釈されたい。特定の言語を使用することにより、例が記述されているが、これを添付の請求項の範囲を限定するものとして解釈してはならない。添付図面は、縮尺が正確ではなく、且つ、例示を目的としたものに過ぎない。わかりやすさを目的として、同一の要素は、そうではない旨が記述されていない限り、様々な図面において、対応した参照符号によって表記されている。
【００１３】
「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語、並びに、これらに類似したものは、開放型であり、且つ、これらの用語は、記述されている構造、要素、又は特徴の存在を示しているが、更なる要素又は特徴の存在を排除するものではない。「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」という冠詞は、そうではないことを文脈が明瞭に通知していない限り、単数形のみならず、複数形をも含むものと解釈されたい。
【００１４】
「電気的に接続された（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」という用語は、例えば、関係する要素の間の直接的な接触、或いは、金属及び／又は高度にドーピングされた半導体を介した低オーミック接続などの、電気的に接続された要素の間の永久的な低オーミック接続を表している。「電気的に結合された（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語は、電気的に結合された要素の間に、例えば、第１状態においては、低オーミック接続を、且つ、第２状態においては、高オーミック電気切断を、一時的に提供する要素などの、信号送信用に適合された１つ又は複数の介在要素が存在しうることを含んでいる。
【００１５】
図は、ドーピングタイプ「ｎ」及び「ｐ」に隣接して「−」又は「＋」を示すことにより、相対的なドーピング濃度を示している。例えば、「ｎ−」は、「ｎ」ドーピングされた領域のドーピング濃度よりも低いドーピングノードを意味しており、「ｎ＋」ドーピング領域は、「ｎ」ドーピング領域よりも高いドーピング濃度を有する。同一の相対ドーピング濃度のドーピング領域は、必ずしも、同一の絶対ドーピング濃度を有しているわけではない。例えば、２つの異なる「ｎ」ドーピング領域は、同一の又は異なる絶対ドーピング濃度を有しうる。
【００１６】
以下の説明において使用されている「ウエハ」、「基材」、「半導体ボディ」、又は「半導体基材」という用語は、半導体表面を有する任意の半導体に基づいた構造を含みうる。ウエハ及び構造は、シリコン（Ｓｉ）、シリコンオンインスレータ（ＳＯＩ）、シリコンオンサファイア（ＳＯＳ）、ドーピング及びアンドーピングされた半導体、ベース半導体基礎構造によって支持されたシリコンのエピタキシャル層、及びその他の半導体構造を含むものと理解されたい。半導体は、シリコンに基づいたものである必要はない。半導体は、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、又はヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）であってもよいであろう。その他の実施形態によれば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）が半導体基材材料を形成しうる。
【００１７】
本明細書において使用されている「水平方向」という用語は、半導体基材又はボディの第１又は主表面に対して実質的に平行な向きを表すことを意図している。これは、例えば、ウエハ又はダイの表面であってもよい。
【００１８】
本明細書において使用されている「垂直方向」という用語は、第１表面に対して実質的に垂直に、即ち、半導体基材又はボディの第１表面の法線方向に対して平行に、配置された向きを表すことを意図している。
【００１９】
本明細書においては、半導体基材又は半導体ボディの第２表面は、下部又は後ろ側表面によって形成されるものと見なされており、第１表面は、半導体基材の上部、前面、又は主表面によって形成されるものと見なされている。従って、本明細書において使用されている「上方」及び「下方」という用語は、構造的特徴の間の相対的な場所を表している。
【００２０】
本明細書においては、ｎドーピングは、第１導電性タイプとして参照されており、ｐドーピングは、第２導電性タイプとして参照されている。或いは、この代わりに、半導体装置は、第１導電性タイプがｐドーピングされうると共に、第２導電性タイプがｎドーピングされうるように、反対のドーピング関係を有するように形成することもできる。
【００２１】
半導体ウエハの処理は、半導体ボディ内に含まれている集積回路又はディスクリート半導体装置との間における電気的接触の実行を許容する接触パッド（又は、電極）などの端子接点を有する半導体装置を結果的にもたらすことができる。電極は、半導体チップの半導体材料に適用される１つ又は複数の電極金属層を含みうる。電極金属層は、任意の望ましい幾何学形状及び任意の望ましい材料組成を有するように製造されてもよい。電極金属層は、例えば、エリアをカバーする層の形態を有することができる。例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄなどの任意の望ましい金属及びこれらの金属のうちの１つ又は複数の金属の合金が、材料として使用されてもよい。１つ又は複数の電極金属層は、均質である必要はなく、或いは、１つの材料のみから製造される必要はなく、即ち、１つ又は複数の電極金属層に含まれた材料の様々な組成及び濃度が可能である。一例として、電極層は、ワイヤと接合されるように、十分に大きく寸法設定されてもよい。
【００２２】
本明細書において開示されている実施形態においては、１つ又は複数の伝導性層が、具体的には、導電性層が、適用されている。「形成される」又は「適用される」などのようなすべての用語は、事実上、すべての種類の且つ技法の層の適用を含むように意図されていることを理解されたい。具体的には、これらは、例えば、ラミネーティング技法などのように、層が全体として一度に適用される技法のみならず、例えば、スパッタリング、メッキ、成型、ＣＶＤ（化学蒸着）、物理蒸着（ＰＶＤ）、蒸発、ハイブリッド型物理−化学蒸着（ＨＰＣＶＤ）などのような、層が順番に堆積される技法をも、含むように意図されている。
【００２３】
適用される導電性層は、特に、Ｃｕ又はＳｎ或いはこれらの合金などの金属の１つ又は複数の層、導電性ペーストの層、並びに、接合材料の層を有することができる。金属の層は、均質な層であってもよい。導電性ペーストは、蒸発可能な又は硬化可能なポリマー材料中において分散された金属粒子を含んでいてもよく、この場合に、ペーストは、流動性、粘性、又は蝋質を有することができる。接合材料は、半導体チップを、例えば、担持体に、或いは、例えば、接触クリップに、電気的且つ機械的に接続するべく、適用されてもよい。例えば、Ｓｎ、ＳｎＡｇ、ＳｎＡｕ、ＳｎＣｕ、Ｉｎ、ＩｎＡｇ、ＩｎＣｕ、及びＩｎＡｕのうちの１つ又は複数を有するはんだ材料などのように、ソフトなはんだ材料、或いは、特に、拡散はんだ接合を形成する能力を有するはんだ材料が、使用されてもよい。
【００２４】
半導体ウエハを個々のチップに分割するべく、ダイシングプロセスが使用されてもよい。例えば、ブレードダイシング（鋸引き）、レーザーダイシング、エッチングなどの、ダイシング用の任意の技法が適用されてもよい。例えば、半導体ウエハなどの半導体ボディは、テープ上に、具体的には、ダイシングテープ上に、半導体ウエハを適用し、例えば、上述の技法のうちの１つ又は複数に従って、ダイシングパターン、特に、矩形パターンを半導体ウエハに適用し、且つ、例えば、テープのプレーン内において４つの直交する方向に沿ってテープを引っ張ることにより、ダイシングされてよい。テープを引っ張ることにより、半導体ウエハは、複数の半導体ダイ（チップ）に分割された状態となる。
【００２５】
図１は、ＣＺシリコンウエハを製造する方法１０００を示す概略フローダイアグラムである。
【００２６】
方法１０００は、以下において、一連の動作又はイベントとして図示及び記述されているが、このような動作又はイベントの図示の順序は、限定的な意味において解釈されてはならないことを理解されたい。例えば、いくつかの動作は、本明細書において図示及び／又は記述されているものとは別に、異なる順序において、且つ／又は、その他の動作又はイベントと同時に、実行されてもよい。これに加えて、本明細書における開示の実施形態の１つ又は複数の態様を実装するべく、すべての図示の動作が必要とされうるわけではない。又、本明細書において示されている動作のうちの１つ又は複数は、１つ又は複数の別個の動作又はフェーズにおいて実行されてもよい。
【００２７】
任意選択のプロセス機能Ｓ１００は、ＣＺシリコンインゴット又はＣＺシリコンインゴットセクションをＣＺシリコンウエハにスライシングするステップを含む。いくつかの実施形態においては、ＣＺシリコンインゴットは、強力な水平方向（ＨＭＣＺ）又は垂直方向（ＶＭＣＺ）磁界内において実行される磁気ＣＺ（ＭＣＺ）法によって形成されている。これは、対流の流体フローを制御するように機能し、これにより、標準ＣＺ法によって製造されるウエハとの比較において、相対的に低い酸素濃度及び相対的に均質な不純物分布が許容される。スライシングは、例えば、ワイヤ鋸及び／又は内径（ＩＤ）鋸に基づいて実行されてもよい。ＣＺシリコンインゴットは、ＣＺ成長法によって結晶を成長させ、且つ、例えば、ＩＤ鋸などの鋸を使用することにより、シード端部、即ち、最上部と、テーパー化した端部、即ち、最下部と、を除去した結果として得られる。これらの端部は、破棄されてもよく、或いは、将来の結晶成長プロセスにおける再使用のために再溶融されてもよい。端部を切断した後に、インゴットは、スライシング動作を最適化するべく、更に短いセクションに切断されてもよい。又、インゴットは、スライシング装置が、対応したインゴット寸法を処理する能力を有している場合には、更に短いセクションに切断されることなしに、スライシングされてもよい。
【００２８】
プロセス機能Ｓ１１０は、ＣＺシリコンウエハのうちの少なくとも２つのＣＺシリコンウエハのパラメータを計測するステップを含む。パラメータは、インゴットから切断された半導体ウエハの特徴を判定するべく計測される様々なパラメータのうちの１つのパラメータであってもよい。パラメータは、インゴットから切断された半導体ウエハのそれぞれとの関係において計測されてもよく、或いは、インゴットから切断された半導体ウエハのうちの２つ以上の半導体ウエハに基づいて計測されてもよく、パラメータ値は、１つ又は複数の計測されたパラメータ値に基づいて、半導体ウエハのうちのその他の半導体ウエハについて算出されてもよい。例として、インゴットの軸方向に沿った抵抗率に対する偏析効果の影響は、１つ又は複数の境界条件としての計測された値から始まることにより、シミュレートされてもよい。
【００２９】
プロセス機能Ｓ１２０は、ターゲット仕様の許容範囲に含まれているＣＺシリコンウエハのグループを判定するステップを含む。ターゲット仕様の許容範囲は、プロセス機能Ｓ１１０によって計測されたパラメータを含むいくつかのパラメータ及び許容範囲を含むことができる。ターゲットパラメータ値及び許容範囲によってターゲット仕様において規定されているパラメータの例は、例えば、抵抗率、直径、厚さ、合計厚さ変動（ＴＴＶ）、曲がり、及び撓みを含む。
【００３０】
プロセス機能Ｓ１２０は、計測されたパラメータを考慮してＣＺシリコンウエハのグループをサブグループに分割するステップを含み、この場合に、それぞれのサブグループのＣＺシリコンウエハのパラメータの平均値は、サブグループの間において異なっており、且つ、それぞれのサブグループのＣＺシリコンウエハのパラメータの許容範囲は、ターゲット仕様のパラメータの許容範囲よりも小さい。
【００３１】
いくつかの実施形態においては、ＣＺシリコンのグループは、２つの、３つの、４つの、或いは、更に多くの数のサブグループに分割されている。例として、ＣＺシリコンウエハのグループを、２つのサブグループに、即ち、第１サブグループと第２サブグループに分割する際には、第１サブグループのＣＺシリコンウエハは、第２サブグループのウエハの抵抗率よりも大きな抵抗率を有するＣＺシリコンウエハのグループのウエハを含むことができる。例として、ＣＺシリコンウエハのターゲット抵抗率ρの規定された許容範囲が、例えば、＋／−１４％などのように、＋／−ｘ％である際に、第１及び第２サブグループのうちのそれぞれのサブグループのウエハの許容範囲は、例えば、＋／−７％などのように、＋／−（ｘ／２）％であってもよく、第１グループの半導体ウエハの抵抗率の平均値は、第２グループの半導体ウエハの抵抗率の平均値よりも大きくてもよい。両方の平均値、即ち、第１グループの半導体ウエハの抵抗率の平均値と第２グループの半導体ウエハの抵抗率の平均値は、顧客に出荷されることになるＣＺシリコンウエハのグループのターゲット仕様の許容範囲に含まれている。
【００３２】
プロセス機能Ｓ１３０は、異なるサブグループのＣＺシリコンウエハを弁別するように構成されたラベル付けを準備するステップを含む。ラベル付けは、異なるサブグループのＣＺシリコンウエハの弁別を許容する任意の種類のラベル付けであってもよい。いくつかの実施形態においては、ラベル付けは、出荷ケース内における位置により、異なるサブグループのシリコンウエハを弁別している。第１グループのウエハを収容している出荷ケース内における位置は、第２グループのウエハを収容している出荷ケース内におけるその他の位置から、例えば、出荷ケース内の異なる位置において配置されたサブグループ用の異なるマーキングなどの、ケース上のマーキングにより、或いは、出荷ケースの位置をそれぞれ第１又は第２サブグループのウエハに割り当てている出荷ケース上の接着性ラベルにより、弁別されてもよい。いくつかのその他の実施形態においては、ラベル付けは、ＣＺシリコンウエハ上のマークにより、異なるサブグループのＣＺシリコンウエハを弁別している。いくつかの実施形態においては、マークは、例えば、それぞれ、少なくとも、第１及び第２サブグループの半導体ウエハの異なるプロセスパラメータに基づいて実行される半導体製造プロセスに至るまでのウエハのトレーサビリティを許容するべく、ウエハの表面上において永久的且つ高度に判読可能なマークを配置するために、レーザー技術を使用することによって形成されている。例として、第１サブグループの半導体ウエハは、ラベル付けを分析することによって収集された情報に基づいて、第２サブグループの半導体ウエハとは異なる厚さにシンニングされてもよい。
【００３３】
プロセス機能Ｓ１４０は、ターゲット仕様の許容範囲に含まれているＣＺシリコンウエハをパッケージングするステップを含む。いくつかの実施形態においては、ターゲット仕様の許容範囲に含まれるＣＺシリコンウエハは、同一の出荷ケース内においてパッケージングされている。従って、第１及び第２サブグループの半導体ウエハは、同一の出荷ケース内においてパッケージングされている。
【００３４】
上述のプロセス機能は、ターゲット仕様を充足している半導体ウエハの２つのサブグループへの分割に基づいて示されている。相応して、ターゲット仕様を充足している半導体ウエハの、例えば、３つや４つなどのように、２つ以上の、或いは、場合によっては、これを上回る数のサブグループへの分割が実行されてもよい。
【００３５】
図２は、半導体装置を製造する方法２００を示す概略フロー図である。
【００３６】
以下において、方法２０００は、一連の動作又はイベントとして図示及び記述されているが、このような動作又はイベントの図示された順序は、限定的な意味において解釈されてはならないことを理解されたい。例えば、いくつかの動作は、本明細書において図示及び／又は記述されているものとは別に、異なる順序において、且つ／又は、その他の動作又はイベントと同時に、発生してもよい。これに加えて、本明細書の開示の実施形態の１つ又は複数の態様を実装するべく、すべての図示されている動作が必要とされうるわけではない。又、本明細書において示されている動作のうちの１つ又は複数が、１つ又は複数の別個の動作及び／又はフェーズにおいて実行されてもよい。
【００３７】
任意選択のプロセス機能Ｓ２００は、出荷ケースからターゲットウエハ仕様の許容範囲に含まれているＣＺシリコンウエハを抽出するステップを含む。
【００３８】
プロセス機能Ｓ２１０は、ＣＺシリコンウエハのうちの少なくとも２つのＣＺシリコンウエハの半導体材料パラメータの計測に基づいて、或いは、異なるサブグループのＣＺシリコンウエハを弁別するように構成されたラベル付けの分析に基づいて、ＣＺシリコンウエハをサブグループに分割するステップを含み、この場合に、ＣＺシリコンウエハのパラメータの平均値は、サブグループの間において異なっており、且つ、それぞれのサブグループのＣＺシリコンウエハのパラメータの許容範囲は、ターゲット仕様のパラメータの許容範囲よりも小さい。半導体材料パラメータの計測は、ＣＺシリコンインゴット又はＣＺシリコンインゴットセクションのＣＺ半導体ウエハのうちの２つ、３つ、又は３つ超、或いは、場合によっては、そのすべてに基づいたものであってもよく、半導体材料パラメータの値は、その他の半導体ウエハ、即ち、半導体材料パラメータの計測に供されていない半導体ウエハ、について算出されてもよい。この計算は、切断されたインゴット内における半導体ウエハの位置が、例えば、ウエハ上のマーク及び／又は出荷ケース内における位置及び／又は出荷ケース上の接着性ラベルにより、判明している場合には、計測されたパラメータ値に基づいたものであってもよい。例として、１つ又は複数の境界条件としての計測された１つ又は複数の材料パラメータ値から始まることにより、インゴットの軸方向に沿った抵抗率に対する偏析効果の影響がシミュレートされてもよい。又、サブグループへのＣＺシリコンウエハの分割も、出荷ケース内のＣＺシリコンウエハのラベル付けに基づいて実行されてもよい。ラベル付けについての更なる詳細は、図１に示されているプロセス機能Ｓ１３０との関係において上述されている。
【００３９】
プロセス機能Ｓ２２０は、異なるサブグループのＣＺシリコンウエハの間において少なくとも部分的に異なっているプロセスパラメータに基づいてＣＺシリコンウエハを処理するステップを含む。処理は、フロントエンドオブライン（ＦＥＯＬ）プロセス及びバックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）プロセスを含むことができる。ＦＥＯＬプロセスは、トランジスタ、コンデンサ、抵抗器を含む、且つ、更に直接的には、シリコンウエハ内における、装置の形成を伴う、集積回路又はディスクリート半導体製造における第１プロセスである。ＢＥＯＬ処理は、使用のために集積回路を準備するべく使用される一連のプロセスを伴っている。これらのプロセスには、相互接続、ウエハのシンニング、ウエハのダイシング、検査、ダイのソーティング、及び最終パッケージングが含まれる。シリコンウエハ内の装置は、望ましい電気回路機能を提供するべく、相互接続されてもよい。誘電体層によって絶縁されたパターン化された金属化層などのワイヤが、個々の装置を相互接続するべく、使用されてもよい。
【００４０】
いくつかの実施形態においては、異なるサブグループのＣＺシリコンウエハは、異なるターゲット厚さにシンニングされている。ウエハのシンニングは、ウエハ材料がウエハの背面から除去され、これにより、例えば、オン状態抵抗及び熱放散動作の調節を許容する相対的に薄いウエハが生成されるプロセスである。シンニングのプロセスは、例えば、コンピュータ制御された砥石車に基づいた自動化された背面研磨装置における背面研磨や化学及びプラズマエッチングプロセスなどの、１つ又は複数のプロセスによって実行されてもよい。
【００４１】
いくつかの実施形態においては、相対的に大きな平均抵抗率を有するサブグループのＣＺシリコンウエハは、相対的に小さな平均抵抗率を有するサブグループのＣＺシリコンウエハよりも、大きなターゲット厚さにシンニングされている。ソーティング済みのグループ内のウエハの平均抵抗率を、例えば、５％〜１０％だけ、増大させるには、２〜１０マイクロメートルだけ、或いは、３〜８マイクロメートルだけ、厚さを増大させればよい。この結果、異なるサブグループのウエハ内において形成されたトランジスタのオン状態からオフ状態へのスイッチングの際のソフトネスを相互に適合させることができる。同様に、異なるサブグループのウエハ内において形成されたトランジスタの雪崩降伏安定性を相互に適合させることもできる。
【００４２】
いくつかの実施形態は、ＣＺシリコンウエハ内においてＩＧＢＴを形成するステップを含み、この場合に、ＩＧＢＴのリアサイドエミッタのドーパントは、異なるサブグループのシリコンウエハごとに、異なる注入量により、注入されている。いくつかの実施形態においては、相対的に大きな平均抵抗率を有するサブグループのＣＺシリコンウエハの注入量は、例えば、２％〜２０％だけ、或いは、４％〜８％だけ、相対的に小さな平均抵抗率を有するサブグループのＣＺシリコンウエハの注入量よりも大きくなるように（或いは、いくつかの用途においては、小さくなるように）、設定されている。この結果、異なるサブグループのウエハ内において形成されたＩＧＢＴのオン状態からオフ状態へのスイッチングの際のソフトネスを相互に適合させることができる。例えば、５％超、或いは、場合によっては、１０％超、或いは、場合によっては、２０％超の、バックサイドエミッタの注入量の増大との組合せにおける、３〜８マイクロメートルだけのウエハ厚さの増大により、ウエハの厚さ及びバックサイドエミッタのドーピングの適合を組み合わせることが有用でありうる。
【００４３】
いくつかの実施形態は、ＣＺシリコンウエハ内においてトランジスタを形成するステップを含み、この場合に、トランジスタのフィールドストップゾーンのドーパントは、異なるサブグループのシリコンウエハごとに、異なる注入量により、注入されている。例えば、フィールドストップゾーンの製造のためにプロトン照射を使用する際に、例えば、ソーティング済みのグループ内のウエハの平均抵抗率を、例えば、５％〜１０％だけ、増大させるには、１つ又は複数のプロトン注入量（複数の注入エネルギーを使用する際）を、１０％超だけ、減少させればよい（或いは、いくつかの用途においては、増大させればよい）。フィールドストップゾーンの形成のためにリン又はセレン注入を使用する際に、ソーティング済みのグループ内のウエハの平均抵抗率を、例えば、５％〜１０％だけ、増大させるには、１つ又は複数のプロトン注入量（複数の注入エネルギーを使用する際）を、３％超だけ、減少させればよい。この結果、ＩＧＢＴのリアサイドエミッタの効率及び異なるサブグループのウエハ内において形成されたＦＥＴ又はＩＧＢＴの到達率を相互に適合させることができる。
【００４４】
いくつかの実施形態は、ＣＺシリコンウエハ内においてトランジスタを形成するステップを含み、この場合に、ゲート抵抗器の抵抗は、異なるサブグループのシリコンウエハごとに、異なる値に基づいて形成されている。この結果、異なるサブグループのウエハ内において形成されたトランジスタのスイッチング動作を互いに適合させることができる。
【００４５】
図３は、シリコンウエハ内において半導体装置を製造する方法３０００を示す概略フロー図である。
【００４６】
以下において、方法３０００は、一連の動作又はイベントとして図示及び記述されているが、このような動作又はイベントの図示の順序は、限定の意味において解釈されてはならないことを理解されたい。例えば、いくつかの動作は、本明細書において図示及び／又は記述されているものとは別に、異なる順序において、且つ／又は、その他の動作又はイベントと同時に、発生してもよい。これに加えて、本明細書における開示の実施形態の１つ又は複数の態様を実装するべく、すべての図示されている動作が必要とされうるわけではない。又、本明細書において示されている動作のうちの１つ又は複数は、１つ又は複数の別個の動作及び／又はフェーズにおいて実行されてもよい。
【００４７】
プロセス機能Ｓ３００は、シリコンウエハの電気特性を計測するステップを含む。計測される電気特性は、例えば、抵抗率であってもよい。
【００４８】
プロセス機能Ｓ３１０は、計測された電気特性に基づいてターゲットウエハ厚さを判定するステップを含む。計測された電気特性以外に、ターゲットウエハ厚さは、例えば、トランジスタのオン状態抵抗のターゲット値や絶縁ゲート電界効果トランジスタのソース及びドレイン或いはＩＧＢＴのエミッタ及びコレクタなどの負荷端子間の阻止電圧などの、更なるパラメータに基づいて、或いは、ＩＧＢＴ又はダイオードのターンオフの際のソフトネスに基づいて、算出されてもよい。
【００４９】
プロセス機能Ｓ３２０は、シリコンウエハの処理を含む。いくつかの実施形態においては、処理は、図２のプロセス機能Ｓ２１０との関係において上述したＦＥＯＬプロセスを含む。
【００５０】
プロセス機能Ｓ３３０は、シリコンウエハをターゲットウエハ厚さにシンニングするステップを含む。シンニングは、図２のプロセス機能Ｓ２２０を参照して上述したように実行されてもよい。
【００５１】
プロセス機能Ｓ３４０は、シリコンウエハの更なる処理を含む。いくつかの実施形態においては、更なる処理は、図２のプロセス機能Ｓ２１０との関係において上述したＦＥＯＬ及びＢＥＯＬ処理を含む。
【００５２】
いくつかの実施形態においては、電気特性は、ウエハ表面上の異なる位置において計測された電気パラメータの個々の値のマップである。電気特性は、抵抗率の１つ又は複数の値を含んでいてもよい。
【００５３】
図４を参照すれば、概略グラフにより、ターゲットウエハ仕様に含まれている半導体ウエハの特性の確率の分布を示している。
【００５４】
グラフ（ｉ）を参照すれば、ターゲット仕様に含まれている半導体ウエハの抵抗率の確率ｆ（ρ）の分布は、平均抵抗率値ρａにおいてピークを有している。グラフ（ｉｉ）を参照すれば、ＦＥＯＬ及びＢＥＯＬ処理の際のウエハ厚さの確率ｆ（ｔ）の分布は、平均厚さ値ｔａにおいてピークを有している。平均厚さ値ｔａは、半導体処理の際のウエハのシンニングの後において、示されている。ターゲット仕様に含まれている半導体ウエハのシンニングは、同一のシンニングパラメータに基づいて実行されている。グラフ（ｉｉｉ）を参照すれば、半導体ウエハ内において半導体装置を完成させるための更なるＦＥＯＬ及びＢＥＯＬプロセスは、例えば、オン状態抵抗、或いは、スイッチングソフトネス、或いは、降伏電圧、或いは、宇宙放射線ハードネス、或いは、平均電気パラメータ値ｐａを有する短絡回路耐久性、並びに、第１半値全幅（ＦＷＨＭ）値であるＦＷＨＭ１などの、ウエハの電気装置パラメータｐの確率ｆ（ｐ）の分布を結果的にもたらしている。
【００５５】
図２及び図３を参照して説明した方法に基づいて半導体装置を処理する際に、半導体ウエハは、グラフ（ｉｖ）に示されているように、２つのサブグループｇ１、ｇ２に分割されている。第１サブグループｇ１の半導体ウエハの抵抗率の確率ｆ１（ρ）の第１分布と第２サブグループｇ２の半導体ウエハの抵抗率の確率ｆ２（ρ）の第２分布の合計は、グラフ（ｉ）の分布ｆ（ρ）と等しい。サブグループｇ１、ｇ２の半導体ウエハは、異なる平均抵抗率値ρａ１、ρａ２を有する。ＣＺシリコンウエハの処理は、サブグループｇ１、ｇ２のＣＺシリコンウエハの間において少なくとも部分的に異なっているプロセスパラメータに基づいている。図示の実施形態、即ち、グラフ（ｖ）においては、サブグループｇ１、ｇ２のＣＺシリコンウエハのシンニングは、異なるシンニングパラメータに基づいて実行されており、この結果、第１グループｇ１の半導体ウエハの厚さの確率ｆ１（ｔ）と、第２グループｇ２の半導体ウエハの厚さの確率ｆ２（ｔ）の第２分布と、が得られている。第１及び第２サブグループｇ１、ｇ２の半導体ウエハは、異なる平均ウエハ厚さ値ｔａ１、ｔａ２を有する。合計がｆ（ρ）に等しい第１及び第２確率分布ｆ１（ρ）及びｆ２（ρ）とは異なり、第１及び第２分布ｆ１（ｔ）及びｆ２（ｔ）の合計は、サブグループｇ１、ｇ２の半導体ウエハに適用された異なるシンニングパラメータに起因して、グラフ（ｉｉ）に示されているｆ（ｔ）とは異なっている。グラフ（ｖｉ）に示されているように、サブグループｇ１、ｇ２の半導体ウエハ内において半導体装置を完成させるための更なるＦＥＯＬ及びＢＥＯＬプロセスは、例えば、オン状態抵抗、或いは、スイッチングソフトネス、或いは、降伏電圧、或いは、宇宙放射線ハードネス、又は平均電気パラメータ値ｐａ’を有する短絡回路耐久性、並びに、グラフ（ｉｉｉ）に示されている値ＦＷＨＭ１よりも小さくなるように設定されうる第２半値全幅（ＦＷＨＭ）値であるＦＷＨＭ２などの、ウエハの電気装置パラメータの分布ｆ（ｐ）を結果的にもたらしている。平均電気パラメータ値ｐａ、ｐａ’は、異なっていてもよく、或いは、等しくてもよい。
【００５６】
図５のグラフに示されているように、グラフ（ｉｖ）、（ｖ）、（ｖｉ）に示されている方法によって処理された半導体ウエハの抵抗率ρとウエハ厚さｔの間の関連は、グラフ（ｉｉ）、（ｉｉｉ）に示されている方法によって処理された半導体ウエハの抵抗率ρとウエハ厚さｔの間の関連よりも大きくなるように、設定することができる。これは、グラフ（ｉｖ）に示されているサブグループｇ１、ｇ２への半導体ウエハの分割と、異なるサブグループに属する半導体ウエハの少なくとも部分的に異なっている処理と、に起因している。ターゲット仕様に含まれている半導体ウエハの２つのサブグループｇ１、ｇ２への分割とは別に、３つの、或いは、場合によっては、更に多数のサブグループへの分割が実行されてもよい。
【００５７】
図６は、図１に示されている方法を実行するためのＣＺ成長システム６００の単純化された概略断面図である。
【００５８】
ＣＺ成長システム６００は、例えば、例えば、黒鉛サセプタなどの、るつぼ支持部６０６上において、石英るつぼなどの、るつぼ６０５を含む。例えば、高周波（ＲＦ）コイルなどのヒーター６０７が、るつぼを取り囲んでいる。ヒーター６０７は、るつぼ６０５の横側部及び／又は底部側において配置されてもよい。るつぼ６０５は、支持シャフト６０８により、回転されてもよい。
【００５９】
例えば、ポリシリコンなどの非結晶質未加工材料のようなシリコン材料とリン（Ｐ）、アンチモニ（Ｓｂ）、ヒ素（Ａｓ）、或いは、これらの任意の組合せなどのｎタイプドーパント材料の混合物が、ヒーター６０７を介して加熱することにより、るつぼ内において溶融される。ｎタイプドーパント材料は、既に、溶融対象のシリコン材料の初期ドーピングを構成していてもよく、或いは、この一部分であってもよく、且つ／又は、固体又は気体ドーパント原料として添加されてもよい。一実施形態によれば、固体ドーパント原料は、ドーパントソースピルなどのドーパントソース粒子である。ドーパント原料は、円板形状、球形状、又は立方体形状などの、既定の形状を有することができる。例として、ドーパント原料の形状は、ドーパント原料をるつぼ６０５内のシリコン溶融物６１０に対して供給するように構成されたディスペンサなどの、供給装置６０９に対して適合されてもよい。
【００６０】
一実施形態によれば、ドーパント原料は、ドーパント材料に加えて、担持体材料又はバインダ材料を含んでいてもよい。例として、ドーパント原料は、ドーパント材料によってドーピングされた石英又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）であってもよい。別の実施形態によれば、ドーパント原料は、シリコン未加工材料よりも高い程度にドーピングされた高度にドーピングされたポリシリコン材料などの、高度にドーピングされたシリコン材料であってもよい。更に別の実施形態によれば、ドーパント原料は、窒化ボロン及び／又は炭化ボロンであってもよい。
【００６１】
シリコンインゴット６１２は、シード結晶６１４をシリコン溶融物６１０内に浸漬した後に、シリコンの溶融点のすぐ上の溶融物の表面温度において低速で引き上げることにより、シリコン溶融物６１０を収容しているるつぼ６０５から引き出される。シード結晶６１４は、プルシャフト６１６によって回転するシード支持部６１５上において取り付けられた単一の結晶質シリコンシードである。通常は数ｍｍ／分の範囲である引き上げ速度及び温度プロファイルが、ＣＺ成長したシリコンインゴット６１２の直径に対して影響を及ぼす。
【００６２】
図６に示されている方法に従ってＣＺ成長システム６００によってシリコンインゴット６１２を抽出する際には、ボロンが、抽出期間にわたって、シリコン溶融物６１０に添加される。一実施形態によれば、ボロンは、一定のレートにおいて溶解シリコンに添加されている。ボロンは、供給装置６０９によってシリコン溶融物６１０に供給されるボロンドーピングされた石英材料などの、ボロンドーピングされた石英材料から、シリコン溶融物６１０に添加されてもよい。これに加えて、又はこの代わりに、ボロンは、こちらも供給装置６０９によってシリコン溶融物６１０に供給されうる炭化ボロン又は窒化ボロン原料から、シリコン溶融物６１０に添加されてもよい。
【００６３】
別の実施形態によれば、ボロンは、ボロンドーピングされたるつぼから、シリコン溶融物６１０に添加されている。ボロンドーピングされたるつぼは、例えば、ボロンをるつぼ内に注入することにより、形成されてもよい（図７の概略断面図を参照されたい）。ボロンは、１つ又は複数の傾斜注入により、且つ／又は、非傾斜注入により、るつぼ６０５に注入されてもよく、それぞれ、図７のラベルＩ２２及びＩ３２、並びに、ラベルＩ１２を参照されたい。１つ又は複数の傾斜角度の分布は、例えば、石英から製造されたるつぼのケースにおいては、約１０μｍ／時間の範囲のレートにおいてシリコン溶融物６１０中において、るつぼ６０５の材料を溶解させることにより、シリコン溶融物６１０に供給されるボロンの量を調節するべく、使用されてもよい。ボロンは、様々なエネルギーにおいて、且つ／又は、様々な量において、るつぼに注入されてもよい。加熱によって熱収支をるつぼ６０５に適用することにより、るつぼ６０５内におけるボロンの逆行性プロファイルの設定を許容してもよい。様々なエネルギー及び／又は量における複数の注入は、るつぼ６０５の所定深さ内へのボロンのプロファイルの設定を更に許容する。従って、シリコン溶融物６１０中にボロンを添加するレートは、換言すれば、注入パラメータの選択により、調節されてもよく、ボロンの添加のレートは、明確に定義された方式により、変更及び制御することができる。例として、るつぼ６０５内のボロンのプロファイルは、逆行性プロファイルであってもよい。又、るつぼ６０５へのボロンの注入の代わりに、或いは、これに加えて、ボロンは、例えば、例えば、ボロンの固体拡散ソースなどの拡散ソースからの拡散によるなどのような別のプロセスにより、るつぼ６０５に導入されてもよい。又、更には、ボロンをるつぼ６０５に導入する上述のプロセスの代わりに、或いは、これに加えて、ボロンは、原位置において、即ち、るつぼ６０５を形成する際に、るつぼ６０５に導入されてもよい。
【００６４】
更に別の実施形態によれば、ボロンは、例えば、供給装置６０９を介したジボラン（Ｂ２Ｈ６）の供給によるなどのように、気相から、シリコン溶融物６１０に導入されてもよい。一実施形態によれば、気相におけるボロンの供給は、ＣＺ成長システム６００内への不活性ガスの供給を介して実行されてもよい。別の実施形態によれば、気相におけるボロンの供給は、例えば、シリコン溶融物６１０内に延在する石英チューブなどの、１つ又は複数のチューブを介して実行されてもよい。更に別の実施形態によれば、気相におけるボロンの供給は、シリコン溶融物６１０から短い距離において終端している１つ又は複数のチューブを介して実行されてもよい。例えば、チューブは、例えば、シャワーヘッドの形態において、１つ又は複数の開口部を出口において含んでいてもよい。
【００６５】
別の実施形態によれば、るつぼ６０５からシリコン溶融物６１０中へのボロンの拡散を制御するべく、ライナー層が、るつぼ６０５上において形成されてもよい。一例として、ライナー層は、石英及び／又は炭化ケイ素から形成されてもよい。一実施形態によれば、ライナー層は、るつぼ内に含まれているボロンが、シリコン溶融物６１０中において溶解状態となり、且つ、シリコンインゴット６１２の成長プロセスの際にドーパントとして機能する前に、シリコン溶融物６１０中において溶解されてもよい。これは、ボロンが、シリコンインゴット６１２内に導入されるべきドーパントとして、シリコン溶融物中において利用可能となる時点の調節を許容する。又、ライナー層は、ライナー層を通じた、且つ、シリコン溶融物６１０内への、るつぼ６０５からのボロンの拡散のために必要とされる期間だけ、シリコン溶融物６１０内へのボロンの導入を遅延させることもできる。
【００６６】
別の実施形態によれば、シリコンインゴット６１２を製造する方法は、ボロンをシリコン溶融物６１０に添加するレートを変化させるステップを更に含む。一実施形態によれば、ボロンをシリコン溶融物６１０に添加するレートを変化させるステップは、ボロンを含む粒子のサイズ、形状、及び供給レートのうちの少なくとも１つを変化させるステップを含む。例として、レートは、ドーパント材料によってドーピングされた粒子の直径を増大させることにより、増大されてもよい。更なる又は代替方法として、ボロンをシリコン溶融物６１０に添加するレートは、供給装置６０９によってシリコン溶融物６１０内にドーパント原料を供給する速度を増大させることにより、増大されてもよい。
【００６７】
図８の概略断面図に示されている別の実施形態によれば、ボロンをシリコン溶融物６１０に添加するレートを変化させるステップは、シリコン溶融物６１０に浸漬されるドーパント原料６２５の深さｄを変化させるステップを含む。
【００６８】
別の実施形態によれば、ボロンをシリコン溶融物６１０に添加するレートを変化させるステップは、ドーパント原料６２５の温度を変化させるステップを含む。例として、例えば、加熱により、ドーパント原料の温度を増大させることにより、ドーパント原料６２５からシリコン溶融物６１０に導入されるボロンの量が増大されてもよい。ドーパント原料６２５は、ボロンによってドーピングされている。一実施形態によれば、ドーパント原料のドーピングは、原位置ドーピング、ドーパント原料６２５の表面６２６を通じたプラズマ堆積プロセス、ドーパント原料６２５の表面６２６を通じたイオン注入、並びに、ドーパント原料６２５の表面６２６を通じた拡散プロセスのうちの１つにより、実行されている。ドーパント原料６２５は、例えば、棒状体、円筒体、錐体、又はピラミッドとして成形されてもよい。又、ドーパント原料６２５は、１つの形状又は異なる形状の組合せを有する複数の別個のドーパントソース片から製造されてもよい。シリコン溶融物６１０内に浸漬されるドーパント原料６２５の部分の深さｄは、プラーメカニズム６２７によって変更されてもよい。プラーメカニズム６２７は、ドーパント原料６２５を保持し、ドーパント原料６２５をシリコン溶融物６１０内に浸漬し、且つ、更には、ドーパント原料６２５をシリコン溶融物６１０から引き出す。制御メカニズム６２８は、プラーメカニズム６２７を制御するように構成されている。制御メカニズム６２８は、例えば、有線又は無線制御信号送信により、プラーメカニズム６２７を制御してもよい。
【００６９】
別の実施形態によれば、ボロンをシリコン溶融物６１０に添加するレートを変化させるステップは、気相からボロンによってシリコン溶融物６１０をドーピングする際に、例えば、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）などのボロン担持体ガスの流量又は分圧を変化させるステップを含む。
【００７０】
一実施形態によれば、ボロンをシリコン溶融物６１０に添加するレートは、成長の際のシード結晶６１４からシリコン溶融物６１０までのシリコンインゴット６１２の長さに応じて、制御されてもよい。別の実施形態によれば、ボロンをシリコン溶融物６１０に添加するレートは、チョクラルスキー成長プロセスの際にシリコンインゴット６１２及び／又はドーパント原料６２５の重量を計測した結果に基づいて、制御されてもよい。例として、シリコンインゴット６１２及び／又はドーパント原料６２５の重量は、例えば、シリコンインゴット６１２及び／又はドーパント原料６２５を計量ユニットにおいて吊り下げることにより、計測されてもよい。
【００７１】
一実施形態によれば、ボロン又は別のｐタイプドーパントは、ｐドーパントソースピルなどのｐドーパント原料により、ＣＺ成長の前に、且つ／又は、この最中に、添加されてもよい。ｐドーパントソースは、円板形状、球形状、又は立方体形状などの、既定の形状を有することができる。例として、ｐドーパント原料の形状は、ｐドーパント原料をるつぼ６０５内のシリコン溶融物６１０に供給するように構成されたディスペンサなどの供給装置６０９に対して適合されてもよい。シリコン溶融物６１０内へのｐドーパントの時間に依存した供給は、例えば、異なるエネルギーにおける複数イオン注入により、且つ／又は、ｐドーパント原料からシリコン溶融物６１０内へのｐドーパントの溶解を制御するための、或いは、シリコン溶融物６１０内へのｐドーパント原料からのｐドーパントの拡散を制御するための、ｐドーパント原料を取り囲むライナー層の形成により、ｐドーパント原料の所定深さ内へのｐタイプドーパント濃度のプロファイルを調節することにより、実現されてもよい。
【００７２】
別の実施形態によれば、ボロンをシリコン溶融物６１０に添加するレートを制御するステップは、ボロンによってドーピングされた石英原料の寸法の変化を光学的に計測することにより、実行されている。石英原料内への計測光の進入は、例えば、シリコン溶融物６１０から突出した石英原料の部分を通じて実現されてもよい。又、ボロンをシリコン溶融物６１０に添加するレートを変化させるステップは、ドーパント原料とシリコン溶融物の間の接触面積及びドーパント原料の加熱のうちの少なくとも１つを変化させることにより、実行されてもよい。シリコン溶融物６１０にボロンを添加するレートを変化させることにより、ボロンによって２０％〜８０％だけ部分的に補償されたｎタイプドーピングを実現するべく、ＣＺ成長の際のボロンの有効偏析を１つ又は複数のｎタイプドーパントの偏析動作に対して適合させることができる。
【００７３】
別の実施形態によれば、ボロンに加えて、リンよりも小さな偏析係数を有するｐタイプドーパント種により、正味のｎタイプドーピングが更に補償されている。更に別の実施形態によれば、リンよりも小さな偏析係数を有する複数の異なるｐタイプドーパント種により、正味のｎタイプドーピングが更に補償されている。リンよりも大きな偏析係数を有するボロンにより、且つ、リンよりも小さな偏析係数を有する１つ又は複数のｐタイプドーパント種により、部分補償を実行することにより、ＣＺ成長の際のｐタイプドーパントの有効偏析をリンの偏析動作に対して適合させることができる。これは、原料が溶融プロセスの開始前に実装されているケースにおいても、非常に効果的な補償を許容する。ガリウム及びアルミニウムは、リンよりも小さな偏析係数を有するｐタイプドーパント種の例である。相対的に大きな偏析係数を有するｐタイプドーパント種と相対的に小さな偏析係数を有するｐタイプドーパント種の間の比率により、結果的に得られる有効偏析係数の値を調節することができる。通常、ＢとＡｌ又はＧａの間の比率は、リンドーピングのケースにおいては、少なくとも２であり、或いは、場合によっては、５超であり、或いは、場合によっては、１０超である。
【００７４】
上述のシリコンインゴットを製造する方法の実施形態は、部分補償を含んでおり、この場合に、ｎドーピングされたシリコンインゴット中のドナーは、ボロンと、ＣＺ成長の際にシリコン溶融物に添加される任意選択の更なるｐタイプドーパントと、を数において凌駕している。
【００７５】
ＣＺ成長の際にドーパント材料の偏析によって生成されるドーピングの軸方向のプロファイルは、以下の式（１）によって近似することができる。
2018008872.tif 000003
【００７６】
式（１）の第１項は、溶融物からシリコンインゴットを抽出する前に溶融物に添加されたドーピングを意味している。上述の実施形態によれば、ｎタイプドーパント材料は、式（１）の第１項によって表現されてもよい。第２項は、ＣＺ成長の際の一定レートにおけるドーパント材料の溶融物内への添加を意味している。上述の実施形態によれば、ボロンを添加するステップは、式（１）の第２項によって表現されてもよい。
【００７７】
上述の式（１）において、ｃ（ｐ）は、シリコンインゴット内のドーパント材料の濃度（原子／ｃｍ３）を表記しており、ｐは、結晶化されたＣＺ成長における初期溶融物の一部分を表記すると共に完全に成長したシリコンインゴットの０％〜１００％の軸方向位置に対応しており、ｋ０は、例えば、シリコン中のボロン（Ｂ）の場合には、約０．８であり、且つ、シリコン中のリン（Ｐ）の場合には、約０．３５であるなどの、ドーパント材料の偏析係数を表記しており、ｃ０は、溶融物中のドーパント材料の初期濃度（原子／ｃｍ３）を表記しており、且つ、Ｆ０は、溶融物の初期容積によって除算された溶融物に対して（引き上げレートとの関係において）絶えず添加されるドーパント材料の合計量（原子／ｃｍ３）を表記している。
【００７８】
図９は、補償されていないリン（Ｐ）の算出濃度、即ち、正味のｎドーピング対シリコンインゴットの両端部の間の軸方向位置を示している。図示の曲線は、ボロン（Ｂ）及びリン（Ｐ）の異なる比率、即ち、溶融物の初期容積によって除算されたシリコン溶融物に対して（引き上げレートとの関係において）絶えず添加されるボロンの合計量（原子／ｃｍ３を単位とするＦ０Ｂ）と溶融物中におけるリンの初期濃度（原子／ｃｍ３を単位とするＣ０Ｐ）の比率に対応したＦ０Ｂ／Ｃ０Ｐを参照している。
【００７９】
図示の曲線は、０％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％のＦ０Ｂ／Ｃ０Ｐの値を参照している。ＣＺ成長の際にボロンを溶融物に添加し、且つ、これにより、ＣＺ成長の際に補償ドーパントを溶融物に添加することにより、図５〜図８を参照して説明した方法は、改善された安定性及び信頼性を有する半導体装置を製造するのに適したシリコンウエハを許容している。シリコンインゴットのＣＺ成長を開始する前にボロンを溶融物に添加する際には、シリコンインゴットの両端部の間の軸方向に沿った正味のｎドーピング濃度の均一性は、場合によっては、０％のＦ０Ｂ／Ｃ０Ｐのケースよりも、即ち、ボロンの添加を伴わない場合よりも、悪化しうる。これは、リンなどのｎタイプドーパントの偏析係数との比較における補償ドーパントボロンの相対的に大きな偏析係数に起因している。
【００８０】
図１０は、算出された固有抵抗曲線対シリコンインゴットの両端部の間の軸方向位置を示している。図９に示されているパラメータ曲線と同様に、図１０に示されている曲線も、ボロン（Ｂ）及びリン（Ｐ）の異なる比率、即ち、溶融物の初期容積によって除算されたシリコン溶融物に対して（引き上げレートとの関係において）絶えず添加されるボロンの合計量（原子／ｃｍ３を単位とするＦ０Ｂ）と溶融物中のリンの初期濃度（原子／ｃｍ３を単位とするＣ０Ｐ）の比率に対応したＦ０Ｂ／Ｃ０Ｐを参照している。
【００８１】
図９に示されているパラメータ曲線と同様に、図１０に示されている曲線も、０％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％のＦ０Ｂ／Ｃ０Ｐの値を参照している。ＣＺ成長の際にボロンを溶融物に添加することにより、且つ、これにより、ＣＺ成長の際に補償ドーパントを溶融物に添加することにより、図５〜図８を参照して説明した方法は、シリコンインゴットの両端部の間の軸方向に沿った固有抵抗の均一性の改善と、改善された安定性及び信頼性を有する半導体装置を製造するのに適したシリコンウエハと、を許容している。
【００８２】
図５〜図１０との関係において図示及び記述されている方法に基づいて、表１は、固有抵抗の特定の変動並びにボロン（Ｂ）及びリン（Ｐ）の特定の比率、即ち、溶融物の初期容積によって除算されたシリコン溶融物に対して（引き上げレートとの関係において）絶えず添加されるボロンの合計量（原子／ｃｍ３を単位とするＦ０Ｂ）と溶融物中のリンの初期濃度（原子／ｃｍ３を単位とするＣ０Ｐ）の比率に対応したＦ０Ｂ／Ｃ０Ｐを有する軸方向に沿ったインゴットの最大部分を示している。表１は、０％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％のＦ０Ｂ／Ｃ０Ｐの値と、＋／−５％、＋／−１０％、＋／−１５％、＋／−２０％、＋／−３０％、＋／−５０％の固有抵抗の軸方向変動と、を参照している。ＣＺ成長の際にボロンを溶融物に添加することにより、且つ、これにより、ＣＺ成長の際に補償ドーパントを溶融物に添加することにより、図４〜図１０を参照して説明した方法は、固有抵抗の特定の変動を有する軸方向に沿ったインゴットの最大部分を増大させることにより、歩留まりの改善を許容している。一例として、＋／−１０％の固有抵抗の変動を有するインゴットの軸方向部分は、２６％（補償ドーピングなし）から７８％（４０％の補償ドーピングＦ０Ｂ／Ｃ０Ｐ）まで増大させることができる。
【００８３】
2018008872.tif 000004
【００８４】
図９〜図１０との関係において示されている方法によれば、ボロンは、シリコン溶融物に対して（引き上げレートとの関係において）絶えず添加されており（原子／ｃｍ３を単位としたＦ０Ｂ項によって表されている）、リンは、溶融物に初期濃度として添加されている（原子／ｃｍ３を単位としてＣ０Ｐ項によって表されている）。その他の実施形態によれば、ボロンは、変化するレートにおいて溶融物に添加されてもよい。リンとは別に又はこれに加えて、アンチモニ又はヒ素などの、その他のｎタイプドーパント材料が使用されてもよい。
【００８５】
又、ＣＺ成長の際の溶融物へのボロンの添加に加えて、ＣＺ成長の前に、式（１）のＣ０Ｐ項によって表現されうるボロン全体の一部分が溶融物に添加されてもよい。又、同様に、初期濃度としての溶融物へのリン又は別のｎタイプドーパント材料の添加に加えて、引き上げレートとの関係においてリン又はその他のｎタイプドーパント材料を絶えず添加するケースにおいては、ＣＺ成長の際に、式（１）のＦ０Ｐ項によって表現されうるリン又はその他のｎタイプドーパントの一部分が溶融物に添加されてもよい。
【００８６】
シリコンインゴットをシリコンウエハにスライシングするステップは、シリコンインゴットの中央成長軸に対して垂直に実行されてもよい。一実施形態によれば、スライシングは、例えば、内径（ＩＤ）鋸又はワイヤタイプ鋸などの、適切なスライシングツールによって実行されている。
【００８７】
本明細書には、特定の実施形態が図示及び記述されているが、当業者は、本発明の範囲を逸脱することなしに、図示及び記述されている実施形態が、様々な代替及び／又は均等な実装形態によって置換されうることを理解するであろう。本出願は、本明細書において記述されている特定の実施形態のすべての適合又は変形を含むべく意図されている。従って、本発明は、請求項及びその均等物によってのみ、限定されるものと解釈されたい。
【符号の説明】
【００８８】
６００  ＣＺ成長システム
６０５  るつぼ
６０７  ヒーター
６０８  支持シャフト
６０９  供給装置
６１０  シリコン溶融物
６１２  シリコンインゴット
６１４  シード結晶
６１５  シード支持部
６１６  プルシャフト
６２５  ドーパント原料
６２６  表面
６２７  プラーメカニズム
６２８  制御メカニズム
６６０  支持部
【図１】
2018008872.tif 000005
【図２】
2018008872.tif 000006
【図３】
2018008872.tif 000007
【図４】
2018008872.tif 000008
【図５】
2018008872.tif 000009
【図６】
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【図７】
2018008872.tif 000011
【図８】
2018008872.tif 000012
【図９】
2018008872.tif 000013
【図１０】
2018008872.tif 000014
【外国語明細書】
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