DE10055648A1

DE10055648A1 - Siliziumwafer mit gesteuerter Störstellenverteilung, Verfahren zur Herstellung desselben und Czochralski-Ziehapparate zur Herstellung von Einkristall-Siliziumrohlingen

Info

Publication number: DE10055648A1
Application number: DE10055648A
Authority: DE
Inventors: Jea-Gun Park
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1999-11-13
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2001-08-16
Anticipated expiration: 2020-11-11
Also published as: TW501177B; KR100378184B1; JP2006287246A; JP4685231B2; DE10055648B4; DE10066207B4; JP2001203210A; KR20010078701A; JP4975704B2; JP2009021623A; JP4975703B2; JP2009040681A; JP2006287247A; JP2009016864A

Abstract

Es wird ein Siliziumwafer mit einer gesteuerten Verteilung von Störstellen geschaffen, bei dem denudierte Zonen, die eine ausreichende Tiefe innerhalb von der Oberfläche des Wafers haben, mit einem hohen Getterungseffekt in einer Hauptzone des Wafers kombiniert werden. In dem Siliziumwafer zeigen Sauerstoffausfällungen, die als innere Getterungsstellen oder Getterungsorte wirken, eine vertikale Verteilung. Das Sauerstoffausfällungskonzentrationsprofil von der oberen Oberfläche zur Bodenfläche des Wafers hin enthält erste und zweite Spitzen in einer ersten und einer zweiten vorbestimmten Tiefe von der oberen Oberfläche bzw. der Bodenfläche des Wafers aus, denutierte Zonen zwischen der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Wafers und jede der ersten und der zweiten Spitzen, und eine konkave Zone zwischen der ersten und der zweiten Spitze, die einer Hauptzone oder Massenzone des Wafers entspricht. Zum Erzielen solch eines Sauerstoffausfällungskonzentrationsprofils wird der Wafer einem schnellen thermischen Anlaßprozeß in einer Mischgasatmosphäre ausgesetzt, die Stickstoff (N¶2¶) und Argon (Ar) oder N¶2¶- und Wasserstoff (H¶2¶) enthält, und zwar bei einem Donor-Beseitigungsschritt während eines Waferherstellprozesses.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Mikroelektronik-Herstellungsverfahren und -Vorrichtungen und spezieller Siliziumrohling- oder -block-Herstellungsverfahren und Siliziumroh linge und Wafer, die nach diesen hergestellt wurden.

Hintergrund der Erfindung

Monokristallines Silizium, welches das Ausgangsmaterial bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen bildet, wird mit Hilfe einer Kristallwachstumstechnik in Form eines zylinderförmigen Rohlings gezüchtet, welche Technik als Czochralski-(CZ)- Technik bezeichnet wird. Der Rohling aus dem monokristallinen Silizium wird über eine Reihe von Waferprozessen, wie beispielsweise Scheibenbildung, Ätzen, Reinigen, Polieren und ähnlichem in Wafer verarbeitet. Gemäß der CZ-Technik wird ein Impf- Kristall aus monokristallinem Silizium in geschmolzenes Silizium eingetaucht und nach oben gezogen und das geschmolzene Silizium wächst dann zu einem monokristallinen Rohling durch langsames Herausziehen. Das geschmolzene Silizium ist in einem Quarztiegel enthalten und ist mit einer Vielfalt an Fremdstoffen verunreinigt, von denen einer aus Sauerstoff besteht. Bei der Schmelztemperatur von Silizium durchdringt der Sauerstoff das Kristallgitter, bis er eine vorbestimmte Konzentration erreicht, die im allgemeinen durch die Lösbarkeit von Sauerstoff in Silizium bei der Schmelztemperatur von Silizium bestimmt ist und auch durch den tatsächlichen Segregationskoeffizienten von Sauerstoff in verfestigtem Silizium bestimmt wird. Die Konzentration von Sauer stoff, welcher den Siliziumrohling während des Kristallwachstums durchdringt, ist größer als die Lösbarkeit von Sauerstoff in verfestigtem Silizium bei typischen Tem peraturen, die bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet werden. Da der Kristall aus dem geschmolzenen Silizium wächst und abkühlt, nimmt die Lösbarkeit von Sauerstoff darin rapide ab, wodurch in dem abgekühlten Rohling der Sauerstoff in gesättigter Form vorhanden ist. Als ein Ergebnis erzeugt der gesättigte Sauerstoff kri stalline Störstellen, die als "D-Störstellen" bezeichnet werden, und zwar in der Gestalt von Leerräumen in dem Rohling.

Derartige D-Störstellen können Ausfällungen mit kristallinem Ursprung (COPs = Crystal Originated Precipitates) verursachen, die aus Einsackstellen mit einer {111}- Ebene auf der Oberfläche des Wafers bestehen und während einer Reihe von Waferver arbeitungsschritten auftreten, wie beispielsweise bei einer Scheibenherstellung, Polier vorgang, Reinigungsvorgang und ähnlichem. Insbesondere können die COPs durch Rei nigen und durch Oxidationsprozesse vergrößert werden, die bei der Herstellung von integrierten Schaltungsvorrichtungen wiederholt durchgeführt werden. Die Zahl der COPs kann auch steil zunehmen.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Metalloxid-Halbleiter- (MOS)-Transistors. Wenn gemäß Fig. 1 die COPs an der Waferoberfläche in einer Ka nalzone vorhanden sind, die in einer aktiven Zone der Halbleitervorrichtung zwischen einer Sourcezone 12 und einer Drainzone 14 gelegen ist, die nahe der Oberfläche eines Siliziumsubstrats 10 ausgebildet sind, kann eine Gateisolierschicht 16, um eine Gate elektrode 18 und das Siliziumsubstrat 10 elektrisch zu isolieren, durchbrechen. Darüber hinaus kann die Wiederauffrischcharakteristik einer Speichervorrichtung, die den MOSFET verwendet, verschlechtert werden. Wenn darüber hinaus die COPs an der Waferoberfläche in einer Feldoxidschicht vorhanden sind, die die aktiven Zonen der Halbleitervorrichtung trennt, können Fremdstoffionen nach unten in eine Hauptzone unter der Feldoxidschicht während der Ionenimplantation eindringen, was dann einen Ausfall in der Isolation auf Grund einer Kanalbildung bewirken kann.

Auch können Sauerstoffausfällungen, die in der Hauptzone 10a des Wafers gebil det werden, die durch nachfolgende Wärmebehandlung erzeugt werden, als eine Leckagequelle wirken und können auch als inhärente Getterungsstellen wirken, welche die Fähigkeit haben, ungünstige Metallverunreinigung während der nachfolgenden Her stellung der Halbleitervorrichtung einzufangen. Wenn somit die Konzentration von Sauerstoff in dem Rohling hoch ist, können die Ausfällungen auf Grund der Konzen tration des Sauerstoffs, die als innere Getterungsstellen wirken, zunehmen, so daß die Getterungsfähigkeit zunimmt. Wenn die Konzentration von Sauerstoff nicht ausreichend ist, können Sauerstoffausfällungen in der Hauptzone nicht erzeugt werden, so daß die Getterungsfähigkeit reduziert werden kann oder überhaupt nicht ausgebildet sein kann. Es kann somit wünschenswert sein, in richtiger Weise die Menge der Sauerstoffaus fällungen zu steuern, die in der Hauptzone des Wafers verteilt auftreten.

In einem Wafer, der durch ein herkömmliches Kristallwachstum und einen Waferverarbeitungsprozeß erhalten wird, verteilen sich die Sauerstoffausfällungen durch den Wafer hindurch, und zwar von der oberen (Frontseiten-)Oberfläche zur Bo den-(Rückseiten-)Oberfläche hin. Im allgemeinen sollte eine denudierte Zone (DZ) 10b von der oberen Oberfläche zu einer vorbestimmten Tiefe hin vorgesehen werden, die frei ist von auf Sauerstoff basierenden Deffektstellen, wie beispielsweise Leerstellen, COPs, Fehllagen, Stapelfehlern und Sauerstoffausfällungen. Jedoch können Wafer, die durch die herkömmlichen Verfahren hergestellt werden, Sauerstoffausfällungen nahe der Oberfläche des Wafers erzeugen, die dann als eine Quelle für Leckstrom wirken.

Um daher innere Getterungsstellen in einer Hauptzone des Wafers mit einer aus reichenden DZ nahe der Oberfläche des Wafers hin auszubilden, kann ein Wafer, der eine hohe Sauerstoffkonzentration, beispielsweise auf einer anfänglichen Sauerstoff konzentration von 13 Teilen pro Million Atomen (ppma) oder mehr aufweist, für eine lange Zeitdauer dadurch thermisch behandelt werden, indem die Temperatur zwischen niedrigen und hohen Werten geändert wird, derart, daß die Sauerstoffausfällungen in der Hauptzone des Wafers erzeugt werden und gleichzeitig die Sauerstoffausfällungen, die nahe der Oberfläche des Wafers vorhanden sind, ausdiffundiert werden, um eine saubere DZ zu erhalten. Bei einem Halbleiterwafer, der durch diese herkömmliche Technik ver arbeitet wurde, verläuft das Sauerstoffausfäll-Konzentrationsprofil durch den Wafer hindurch, von der oberen Oberfläche zur Bodenfläche des Wafers hin, so, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist.

Gemäß Fig. 2 können sowohl die inneren Getterungsstellen in der Hauptzone als auch die ausreichende DZ nahe der Oberfläche des Wafers durch die herkömmliche Technik erzeugt werden. Jedoch können sich auf Grund des zusätzlichen Hochtempera tur-Anlaßprozesses für eine lange Zeitdauer die Wafereigenschaften verschlechtern. Beispielsweise kann in dem Wafer ein Ausweichen (slippage) oder Verwerfung auftre ten. Darüber hinaus können die Herstellungskosten zunehmen. Auch können in solch einem Fall Metallverunreinigungen, insbesondere Eisen (Fe), die durch die Sauerstoff ausfällungen in der Hauptzone eingefangen werden, in die DZ freigelassen werden, und zwar durch einen nachfolgenden Prozeß, so daß die freigelassenen Verunreinigungen als eine Leckquelle wirken können.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, welches ein nachgezeichnetes Sauerstoffausfäll-Kon zentrationsprofil eines Wafers veranschaulicht, der mit Hilfe eines anderen herkömm lichen Verfahrens hergestellt wurde, das in Fig. 1A des US-Patents Nr. 5,401,669 offen bart ist. Insbesondere zeigt Fig. 3 das Sauerstoffausfäll-Konzentrationsprofil eines Wa fers in bezug auf die Tiefe des Wafers, was aus einem plötzlichen thermischen Tem perungsprozeß an dem Wafer resultiert, der in einer Stickstoffatmosphäre ausgeführt wurde und wobei der Wafer einer nachfolgenden Wärmebehandlung unterworfen wurde. Wie aus Fig. 3 ersehen werden kann, kann weder die DZ nahe der Oberfläche des Wafers noch können ausreichende Sauerstoffausfällungen in der Hauptzone durch dieses herkömmliche Verfahren erhalten werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Silizium wafer geschaffen, der eine gesteuerte vertikale Verteilung von Sauerstoffausfällungen besitzt, die als innere Getterungsstellen wirken können. Insbesondere umfaßt das Sauer stoffausfäll-Konzentrationsprofil von der oberen Oberfläche, in welcher eine aktive Zone einer Halbleitervorrichtung ausgebildet sein kann, zur Bodenfläche des Silizium wafers, erste und zweite Spitzen an jeweils einer ersten und zweiten vorbestimmten Tiefe von der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Wafers aus. Auch ist eine denu dierte Zone (DZ) zwischen der oberen Oberfläche des Wafers und der ersten Spitze und zwischen der Bodenfläche des Wafers und der zweiten Spitze enthalten. Das Sauerstoff ausfäll-Konzentrationsprofil besitzt auch eine konkave Zone zwischen der ersten und der zweiten Spitze, die einer Hauptzone (bulk region) des Wafers entsprechen kann.

Bei den Ausführungsformen der Erfindung ist das Sauerstoffausfäll-Konzen trationsprofil in bezug auf eine zentrale Fläche des Siliziumwafers symmetrisch, die zentral zwischen der oberen Oberfläche und der Bodenfläche gelegen ist. Somit sind beispielsweise die erste und die zweite vorbestimmte Tiefe gleich. Jedoch braucht bei anderen Ausführungsformen das Profil nicht symmetrisch zu sein, derart, daß bei spielsweise unterschiedliche Tiefen für die erste und für die zweite Spitze vorhanden sein können. Auch liegt bei einigen Ausführungsformen der Erfindung die Tiefe der denudierten Zonen in dem Bereich von etwa 10 µm bis etwa 40 µm von jeder Ober fläche des Siliziumwafers aus, derart, daß die aktive Zone der Halbleitervorrichtung in einer ausreichenden Tiefe ausgebildet wird. Bei anderen Ausführungsformen existieren in den DZs keine kristallinen Störstellen in bezug auf Sauerstoff, während die D-Stör stellen in der Form von Leerstellen eine vorbestimmte Größe haben, als auch Sauer stoffausfällungen ferner in der Hauptzone des Wafers in einer vorbestimmten Konzen tration vorhanden sein können.

Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung liegen die Sauerstoffausfäll-Kon zentrationen an der ersten und der zweiten Spitze bei wenigstens etwa 1 × 10⁹ cm^-3 und die Sauerstoffausfällkonzentration in der Hauptzone zwischen der ersten und der zwei ten Spitze beträgt wenigstens etwa 1 × 10⁸ cm^-3.

Die Siliziumwafer gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfin dung enthalten eine gesteuerte Verteilung der Sauerstoffausfäll-Keimbildungszentren, z. B. Leerstellen, die Sauerstoffausfäll-Konzentrationsprofile erzeugen können, die oben beschrieben wurden und sich auf Grund einer nachfolgenden thermischen Behandlung ergeben. Das Leerstellenkonzentrationsprofil umfaßt eine erste und eine zweite Spitze in einer ersten und einer zweiten vorbestimmten Tiefe jeweils von der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Wafers aus. Auch bleibt die Leerstellenkonzentration bei einer vorbestimmten Konzentration, die niedriger ist als eine kritische Konzentration, und zwar zwischen der oberen Oberfläche des Wafers und der ersten Spitze und zwischen der Bodenfläche des Wafers und der zweiten Spitze. Schließlich besitzt das Leerstellen konzentrationsprofil eine konkave Zone zwischen der ersten und der zweiten Spitze. Es können symmetrische oder asymmetrische Profile vorgesehen werden.

Gemäß den Ausführungsformen des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung wird eine plötzliche thermische Wärmebehandlung (Rapid Thermal Annealing = RTA) in Verbindung mit einem Siliziumwafer in einer Atmosphäre aus einem Gasgemisch durchgeführt, welches ein Gas enthält, das eine Leerstellen-injektionswirkung besitzt, und ein Gas enthält, welches eine zwischenräumliche Siliziuminjektionswirkung an der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Siliziumwafers hat, um Keimbildungszen tren zu erzeugen, die als Sauerstoffausfäll-Wachstumsstellen während der nachfolgen den Wärmebehandlung wirken, derart, daß das Keimzentrumskonzentrationsprofil von der oberen Oberfläche zu der Bodenfläche des Wafers hin eine erste und eine zweite Spitze in einer ersten und einer zweiten vorbestimmten Tiefe von der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Wafers jeweils aufweist. Auch bleibt die Keimzentrumskon zentration auf einer vorbestimmten Konzentration, die niedriger ist als eine kritische Konzentration, und zwar zwischen der oberen Oberfläche des Wafers und der ersten Spitze und zwischen der Bodenfläche des Wafers und der zweiten Spitze. Schließlich besitzt das Keimzentrumsprofil eine konkave Zone zwischen der erste und der zweiten Spitze, die einer Hauptzone des Wafers entspricht. Es können symmetrische oder asymmetrische Profile vorgesehen werden.

Gemäß anderen Ausführungsformen des Verfahrens wird eine Wärmebehandlung nach RTA durchgeführt, um ein Sauerstoffausfäll-Konzentrationsprofil von der oberen Oberfläche zur Bodenfläche des Wafers hin zu erzeugen, welches eine erste und eine zweite Spitze in einer ersten und einer zweiten vorbestimmten Tiefe von der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Wafers jeweils aufweist, eine DZ zwischen der oberen Oberfläche des Wafers und der ersten Spitze und zwischen der Bodenfläche des Wafers und der zweiten Spitze, und eine konkave Zone zwischen der ersten und der zweiten Spitze aufweist. Es können symmetrische oder asymmetrische Profile vorgese hen werden.

Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung umfaßt die Gasmischung Stick stoffgas (N₂) und Argongas (Ar) oder Stickstoffgas (N₂) und Wasserstoffgas (H₂). Auch können bei Ausführungsformen der Erfindung die Sauerstoffausfällkonzentrationen in der ersten und der zweiten Spitze und in der Hauptzone und/oder die Tiefen der de nudierten Zonen dadurch gesteuert werden, indem wenigstens eine der Größen, wie das Mischverhältnis, die Strömungsrate des Gasgemisches, die Rampenanstiegsrate, die Temperungstemperatur, die Temperungszeit und die Rampenabfallrate des RTA-Pro zesses eingestellt werden.

Bei Ausführungsformen der Erfindung kann ein Siliziumwafer, der einem RTA- Prozeß gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unterworfen wird, aus einem Rohling hergestellt werden, der aus geschmolzenem Silizium in einem Heiß zonenofen gezogen wird, und zwar gemäß einem Rohlingziehratenprofil, bei dem die Ziehrate des Rohlings ausreichend hoch ist, so daß die Ausbildung von Zwischenraum agglomeraten verhindert wird, die jedoch ausreichend niedrig ist, so daß die Ausbildung von Leerstellenagglomeraten innerhalb einer leerstellenreichen Zone um die Zentrums achse des Rohlings herum begrenzt wird.

Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Siliziumwafer, der einem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unterworfen wird, aus einem Rohling hergestellt werden, der aus geschmolzenem Silizium in einem Heißzonenofen gezogen wird, und zwar gemäß einem Rohlingsziehratenprofil, bei dem die Ziehrate des Rohlings ausreichend hoch ist, so daß die Ausbildung von Zwischen raumagglomeraten verhindert wird, die jedoch ausreichend niedrig ist, so daß die Aus bildung von Zwischenraumagglomeraten verhindert wird und die Ausbildung von Leer stellenagglomeraten verhindert wird.

Bei noch anderen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Siliziumwafer, der einem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter worfen wird, aus einem Rohling hergestellt werden, der aus einem geschmolzenen Sili zium in einem Heißzonenofen gemäß einem Rohlingziehratenprofil gezogen wird, wo bei die Ziehrate des Rohlings ausreichend hoch ist, so daß Leerstellenagglomerate durch den Durchmesser des Rohlings hindurch ausgebildet werden, ohne daß dabei Zwischen raumagglomerate gebildet werden.

Gemäß noch anderen Ausführungsformen der Erfindung enthält ein Czochralski- Ziehapparat zum Wachsenlassen eines monokristallinen Siliziumrohlings oder -blocks eine Kammerumschließung, einen Tiegel in der Kammerumschließung, der geschmol zenes Silizium enthält, einen Impfstoffhalter (seed holder) in der Kammerumschließung benachbart dem Tiegel, um ein Impfkristall zu halten, und eine Heizvorrichtung in der Kammerumschließung, die den Tiegel umgibt. Ein ringförmig gestaltetes Hitzeschild gehäuse ist ebenfalls in der Kammerumschließung vorgesehen und enthält innere und äußere Hitzeschildgehäusewände, die voneinander getrennt sind, und ein Hitzeschild gehäuseoberteil und einen Hitzeschildgehäuseboden, welche die inneren und die äuße ren Hitzeschildgehäusewände verbinden, wobei das Hitzeschildgehäuseoberteil von der inneren Hitzeschildgehäusewand zu der äußeren Hitzeschildgehäusewand nach oben schräg verläuft und wobei der Hitzeschildgehäuseboden von der inneren Hitzeschild gehäusewand zu der äußeren Hitzeschildgehäusewand nach unten hin schräg abfällt. Ein Halterungsteil haltert das Hitzeschildgehäuse innerhalb des Tiegels.

Czochralski-Ziehgeräte gemäß den Ausführungsformen der Erfindung ziehen auch den Impfstoffhalter aus dem Tiegel, um das geschmolzene Silizium in dem zylinder förmigen monokristallinen Siliziumblock wachsen zu lassen, der entlang und um seine zentrale Achse in einer zylinderförmigen Gestalt wächst und eine Rohlingssilizium schmelze-Zwischenschicht mit dem geschmolzenen Silizium bildet. Wenigstens eine der Längen der inneren und der äußeren Hitzeschildgehäusewände des Hitzeschild gehäuses, die Neigungswinkel des Hitzeschildgehäuseoberteiles und -gehäusebodens, der Abstand zwischen dem Rohling und der inneren Hitzeschildgehäusewand, der Ab stand zwischen dem Tiegel und der äußeren Hitzeschildgehäusewand, der Abstand zwi schen dem geschmolzenen Silizium und der inneren Hitzeschildgehäusewand und die Stelle der Hitzeschildplatte sind derart ausgewählt, daß der gezogene Rohling in einer Rate von wenigstens 1,4°K/min basierend auf der Temperatur des Rohlings am Zentrum desselben von der Temperatur bei der Rohlingssiliziumschmelze-Zwischenschicht auf eine Temperatur des Rohlings abkühlt wird.

Demzufolge wird gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Wafer einer RTA in einer Atmosphäre aus einem Gasgemisch ausgesetzt, welches ein Gas enthält, welches einem Zwischenrauminjektionseffekt liefert, und ein Gas enthält, welches einen Leerstelleninjektionseffekt in Verbindung mit dem Wafer liefert, was zu einem Profil der Sauerstoffausfällkeimzentren führt, welches zwei Spitzen in vorbe stimmten Tiefen von jeder der Oberflächen des Wafers aus aufweist.

Auch werden Ausführungsformen der RTA-Prozesse gemäß der vorliegenden Er findung in einer Gasatmosphäre durchgeführt, die einen Zwischenrauminjektionseffekt an der Waferoberfläche liefert, so dass, obwohl Leerstellen, wie beispielsweise D-Stör stellen, in dem Wafer existieren können, die D-Störstellen innerhalb der Tiefen der DZs aufgelöst werden, um dadurch eine reine aktive Zone in einer Halbleitervorrichtung zu ermöglichen.

Zusätzlich können Ausführungsformen der Czochralski-Ziehapparate nach der vorliegenden Erfindung schnell den gezogenen Rohling abkühlen, so daß die Größe der Leerstellen, die während des Wachstums des Rohlings ausgebildet werden können, kleiner gemacht werden kann. Solche kleinen Leerstellen, die in den DZs vorhanden sind, können über den RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgelöst werden, während Leerstellen in dem Hauptkörper bzw. der Hauptzone des Wafers zurück bleiben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, welche eine Struktur eines herkömmlichen Metalloxidhalbleitertransistors (MOS) darstellt, der nahe der Oberfläche eines Siliziumwafers ausgebildet ist;

Fig. 2 ist ein Diagramm, welches ein Sauerstoffausfäll-Konzentrationsprofil eines herkömmlichen Wafers veranschaulicht;

Fig. 3 ist ein Diagramm, welches ein Sauerstoffausfäll-Konzentrationsprofil gemäß eines anderen herkömmlichen Wafers veranschaulicht;

Fig. 4 zeigt ein Sauerstoffausfäll-Konzentrationsprofil eines Siliziumwafers gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ist ein Zeitplan für einen schnellen thermischen Anlaßprozeß (RTA = Rapid Thermal Annealing), und zwar gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 zeigt ein Punktdefekt- oder Störstellenkonzentrationsprofil in Bezug auf die Tiefe eines Wafers, nachdem ein RTA-Prozeß, der in Fig. 5 veran schaulicht ist, in einer Stickstoffgas-(N₂)-Atmosphäre ausgeführt wor den ist;

Fig. 7 zeigt ein Punktdefektkonzentrationsprofil in bezug auf die Tiefe eines Wafers, nachdem ein RTA-Prozeß, der in Fig. 5 veranschaulicht ist, in einer Argongas-(Ar)-Atmosphäre ausgeführt worden ist;

Fig. 8 zeigt ein Punktdefektkonzentrationsprofil in bezug auf die Tiefe eines Wafers, nachdem ein RTA-Prozeß, der in Fig. 5 veranschaulicht ist, in einer Wasserstoffgas-(H₂)-Atmosphäre ausgeführt worden ist;

Fig. 9 zeigt ein Leerstellenkonzentrationsprofil, nachdem ein RTA-Prozeß von Fig. 5 in bezug auf eine Variation des Mischverhältnisses einer Gas mischung ausgeführt worden ist, die N₂-Gas und Ar-Gas enthält;

Fig. 10 zeigt ein Sauerstoffausfäll-Konzentrationsprofil, welches durch nach folgende Wärmebehandlung erhalten wird, nachdem ein RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in bezug auf die Gasarten ausgeführt worden ist, die während des RTA-Prozesses verwendet werden;

Fig. 11 ist ein Diagramm, welches die Auflösung von Ausfällungen kristallinen Ursprungs (COPs) nahe der Oberfläche des Siliziumwafers veran schaulicht, wenn das RTA von Fig. 5 in der Ar-Atmosphäre durchge führt wird;

Fig. 12 ist eine Photographie, welche die Sauerstoffausfällverteilung eines Wa fers zeigt, der einer nachfolgenden Wärmebehandlung nach einem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der Erfindung in der N₂- Gasatmosphäre unterworfen worden ist;

Fig. 13 zeigt eine Photographie, welche die Sauerstoffausfällverteilung eines Wafers zeigt, der einer nachfolgenden Wärmebehandlung nach einem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der Erfindung in der Ar- Gasatmosphäre unterworfen worden ist;

Fig. 14 zeigt eine Photographie, welche die Sauerstoffausfällverteilung eines Wafers zeigt, der nach einem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungs formen der Erfindung in der H₂-Gasatmosphäre einer nachfolgenden Wärmebehandlung unterzogen wurde;

Fig. 15 ist eine Photographie, welche die Sauerstoffausfällverteilung eines Wa fers zeigt, der nach einem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der Erfindung in der N₂- und Ar-Gasatmosphäre einer nachfolgenden Wärmebehandlung unterworfen wurde;

Fig. 16 zeigt eine Photographie, welche die Sauerstoffausfällverteilung eines Wafers zeigt, der nach einem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungs formen der Erfindung in der N₂-Gas- und H₂-Gasatmosphäre einer nachfolgenden Wärmebehandlung unterzogen wurde;

Fig. 17 ist eine Photographie, welche die Tiefe der DZ zeigt, die nahe der Ober fläche eines Wafers ausgebildet ist, der nach einem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der Erfindung in der N₂-Gasatmosphäre einer nachfolgenden Wärmebehandlung unterworfen wurde;

Fig. 18 ist eine Photographie, welche die Tiefe der DZ zeigt, die nahe der Ober fläche des Wafers ausgebildet ist, der nach einem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der Erfindung in der Ar-Gasatmosphäre einer nachfolgenden Wärmebehandlung unterworfen wurde;

Fig. 19 ist eine Photographie, welche die Tiefe der DZ zeigt, die nahe der Ober fläche eines Wafers ausgebildet ist, der nach einem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der Erfindung in der H₂-Gasatmosphäre einer nachfolgenden Wärmebehandlung unterworfen wurde;

Fig. 20 zeigt eine Photographie, welche die Tiefe der DZ zeigt, die nahe der Oberfläche eines Wafers ausgebildet ist, der nach einem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der Erfindung in der N₂-Gas- und Ar- Gasatmosphäre einer nachfolgenden Wärmebehandlung unterworfen wurde;

Fig. 21 ist eine Photographie, welche die Tiefe der DZ zeigt, die nahe der Ober fläche eines Wafers ausgebildet ist, der nach einem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der Erfindung in der N₂-Gas- und H₂-Gas atmosphäre einer nachfolgenden Wärmebehandlung unterzogen wurde;

Fig. 22A ist eine Photographie, welche die Gestalt eines COP in einem Gleich- Wachstumszustand zeigt, und Fig. 22B zeigt die Gestalt des COP, der nach einem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der Erfindung in der N₂-Gasatmosphäre geändert wurde;

Fig. 23A ist eine Photographie, welche die Gestalt eines COP in einem Gleich- Wachstumszustand zeigt, und Fig. 23B zeigt die Gestalt des COP, der nach einem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der Erfindung in der N₂-Gas- und Ar-Gasatmosphäre geändert wurde;

Fig. 24A zeigt eine Photographie, welche die Gestalt eines COP in einem Gleich- Wachstumszustand zeigt, und Fig. 24B zeigt die Gestalt des COP, der nach einem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der Erfindung in der N₂-Gas- und H₂-Gasatmosphäre geändert wurde;

Fig. 25 ist ein Flußdiagramm, welches die Herstellung der Wafer gemäß den Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht;

Fig. 26 ist ein konzeptmäßiges Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einer relativen Punktdefekt-Verteilung in einem Siliziumrohling und dem V/G-Verhältnis (die Ziehrate des Rohlings/der Temperatur gradienten) veranschaulicht;

Fig. 27 ist eine schematische Ansicht, die einen herkömmlichen Czochralski- (CZ)-Ziehapparat zeigt;

Fig. 28 ist eine schematische Ansicht eines anderen herkömmlichen CZ- Ziehapparates gemäß den Anmeldungsseriennummern 09/989,591 und 09/320,210;

Fig. 29 ist eine schematische Ansicht, die CZ-Ziehapparate gemäß Aus führungsformen der Erfindung veranschaulicht;

Fig. 30 ist ein Diagramm, welches die Hauptteile der CZ-Ziehapparate von Fig. 29 veranschaulicht;

Fig. 31 ist ein Graph, der Variationen der Sauerstoffausfällkonzentration bei den Spitzen nach dem RTA-Prozeß von Fig. 5 in Bezug auf eine Varia tion der Strömungsrate der N₂- und Ar-Gasmischung zeigt;

Fig. 32 ist ein Graph, der die Variation der Sauerstoffausfällkonzentration bei den Spitzen nach dem RTA-Prozeß von Fig. 5 in Bezug auf eine Varia tion des Mischverhältnisses der N₂- und Ar-Gasmischung zeigt;

Fig. 33 ist ein Graph, der eine Variation der Sauerstoffausfällkonzentration bei den Spitzen nach dem RTA-Prozeß von Fig. 5 in bezug auf eine Variation der Rampenanstiegsrate zeigt;

Fig. 34 zeigt einen Graphen, der eine Variation der Sauerstoffausfällkonzen tration bei den Spitzen nach dem RTA-Prozeß von Fig. 5 in Bezug auf eine Variation der Temperungszeit zeigt;

Fig. 35 ist ein Graph, der eine Variation der Sauerstoffausfällkonzentration bei den Spitzen nach dem RTA-Prozeß von Fig. 5 in Bezug auf eine Variation der Temperungstemperatur zeigt;

Fig. 36 zeigt einen Graphen, der eine Variation der Sauerstoffausfällkonzen tration bei den Spitzen nach dem RTA-Prozeß von Fig. 5 in Bezug auf die Variation einer Rampenabfallrate zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung wird nun vollständig im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt sind. Die Erfindung kann jedoch in sehr verschiedenen Formen realisiert werden und sie ist nicht auf die hier dargestellten Ausführungsformen beschränkt; vielmehr werden diese Ausführungsformen dargestellt, so daß die Offen barung sorgfältig und vollständig wird und für einen Fachmann auf dem vorliegenden Gebiet gut verständlich wird. In den Zeichnungen ist die Dicke der Schichten und der Zonen der Übersichtlichkeit halber übertrieben dargestellt. Gleiche Bezugszeichen be zeichnen durchgehend gleiche Elemente. Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn ein Element, wie beispielsweise eine Schicht, eine Zone oder Substrat als "darauf" bezeich net wird, ein anderes Element an dem anderen Element direkt vorhanden sein kann oder dazwischen liegende Elemente ebenfalls vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als "direkt auf" einem anderen Element bezeichnet wird, gibt es keine dazwischen liegenden Elemente. Darüber hinaus umfaßt jede Ausführungsform, die hier beschrieben und veranschaulicht ist, auch eine vom Leitfähigkeitstyp her komplemen täre Ausführungsform in gleicher Weise.

Fig. 4 zeigt schematisch ein Sauerstoffausfäll-Konzentrationsprofil eines Sili ziumwafers gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Wenn man dieses Profil mit den Sauerstoffausfäll-Konzentrationsprofilen von Siliziumwafern ver gleicht, die gemäß herkömmlichen Techniken hergestellt wurden, wie sie in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind, so existieren denudierte Zonen (DZs), in einem vorbestimmten Tiefenbereich von sowohl der oberen Oberfläche als auch der Bodenfläche des Wafers aus und die Sauerstoffausfällkonzentration bildet Doppelspitzen an den Grenzen zwi schen jeder DZ und einer Hauptzone (bulk region). Auch in der Hauptzone zwischen den Doppelspitzen ist eine große Menge von Sauerstoffausfällungen vorhanden, die ausreichend sind, um einen Getterungseffekt in bezug auf Metallverunreinigungen zu erzeugen.

Fig. 5 zeigt einen Zeitplan eines schnellen thermischen Anlaß-(RTA)-Prozesses gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein im Handel verfügbarer RTA-Ofen kann verwendet werden. In dem RTA-Prozeß wird zunächst ein Silizium wafer gemäß der vorliegenden Erfindung in en RTA-Ofen geladen, dessen Temperatur auf beispielsweise etwa 700°C eingestellt ist, und zwar für eine Standby-Periode (I). Dann wird die Temperatur in dem RTA-Ofen schnell erhöht, beispielsweise in einer Rate von etwa 50°C/sec auf eine Temperatur von etwa 1250°C (II). Dann wird die Temperatur auf 1250°C für eine vorbestimmte Zeitdauer gehalten, beispielsweise etwa 10 Sekunden (III) und die Temperatur in dem RTA-Ofen wird dann in einer Rate von etwa 33°C/sec reduziert bis hin zu der Temperatur der Standby-Periode (IV). Schließlich wird der Wafer aus dem RTA-Ofen entladen (V). Mit Hilfe der Ausfüh rungsformen des RTA-Prozesses, der in Fig. 5 veranschaulicht ist, kann die Verteilung der Sauerstoffausfällkeimzentren gesteuert werden und es können Leerstellen (voids) oder Ausfällungen mit kristallinem Ursprung (COPs), die nahe der Oberfläche des Wa fers vorhanden sind, aufgelöst werden, was an späterer Stelle unter Hinweis auf Fig. 11 beschrieben wird.

Der Verarbeitungstemperaturbereich von Fig. 5 ist lediglich als Veranschauli chung gedacht. Jedoch können bei dem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Arten der Umgebungsgase, die Strömungsraten der um gebenden Gase, das Mischverhältnis der umgebenden Gase, die rampenförmige An stiegsrate, die Anlaßtemperatur, die Anlaßzeit und/oder die rampenförmige Abwärtsrate (das heißt Kühlrate) alle dazu beitragen, ein Profil gemäß Fig. 4 zu erzielen, wie dies weiter unten beschrieben wird. Der RTA-Prozeß wird bei wenigstens etwa 1150°C für wenigstens etwa 5 Sekunden ausgeführt. Beispielsweise wird der RTA-Prozeß bei 1150°C für wenigstens 30 Sekunden durchgeführt oder bei 1250°C für wenigstens 5 bis 10 Sekunden durchgeführt. Der Wafer wird dann schnell in einer Rate von wenigstens 30°C/sec abgekühlt.

Eine Gasmischung, die ein Gas enthält, welches einen Leerstelleninjektionseffekt auf die Oberfläche des Wafers hat und ein Gas enthält, welches einen Zwischenraum- Siliziuminjektionseffekt hat, wird als ein Gas für den RTA-Prozeß gemäß den Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet. Bei einigen Ausführungsformen wird Stickstoffgas (N₂) als das Gas verwendet, welches den Leerstelleninjektionseffekt hat, und es wird Argongas (Ar) und/oder Wasserstoffgas (H₂) als das Gas verwendet, welches den Zwischenraumsiliziuminjektionseffekt hat.

Die Fig. 6 bis 8 veranschaulichen die Punktdefektkonzentrationsprofile der Leer stellenstörstellen und der Zwischenraumsiliziumstörstellen in bezug auf die Tiefe des Wafers, nach dem RTA-Prozeß, der in Fig. 5 veranschaulicht ist, in N₂-, Ar- und H₂- Atmosphären jeweils ausgeführt wurde. In den Fig. 6 bis 8 repräsentiert die Kurve (a) das Leerstellenpunktdefektkonzentrationsprofil nach dem RTA-Prozeß in einer Inert gasatmosphäre und die Kurven (b) und (c) repräsentieren die Leerstellen- bzw. Zwi schenraumpunktdefektkonzentrationsprofile nach dem RTA-Prozeß in der entsprechen den Gasatmosphäre.

Wie in den Ausführungsformen der Fig. 6 bis 8 gezeigt ist, war die Leerstellen punktdefektkonzentration (die durch (a) angezeigte konvexe Kurve) nach dem RTA- Prozeß in der Inertgasatmosphäre an der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Wafers niedrig und war in der Hauptzone des Wafers hoch. Wenn die Temperatur des RTA-Ofens schnell auf die Temperatur an der Stelle (a) von Fig. 5 in der Inertgasatmos phäre erhöht wurde, nahm die Gleichgewichtskonzentration der Leerstellen, die als Punktdefektstellen in dem Wafer existieren, zu. Da die Mobilität der Leerstellen in der Hauptzone des Wafers niedrig ist, bleibt die Leerstellenkonzentration niedriger als die Gleichgewichtskonzentration in der Hauptzone (bulk region). Jedoch ist die Bewegung der Leerstellen nahe der Oberfläche des Wafers aktiv, so daß die Konzentration der Leerstellen nahe der Oberfläche des Wafers sehr schnell die Gleichgewichtskonzentra tion erreicht. Wenn andererseits die Temperatur des RTA-Ofens scharf ansteigt, wird die Gleichgewichtskonzentration des Zwischenraumsiliziums abgesenkt, beispielsweise durch die Frenkel-Rekombination zwischen Leerstellen und Zwischenraumsilizium mit einer Erhöhung in der Leerstellenkonzentration. Da auch die Mobilität der Zwischen räume, die in der Hauptzone des Wafers vorhanden sind, niedrig ist, ähnlich wie bei den Leerstellen darin, bleibt die Zwischenraumkonzentration in der Hauptzone höher als die Gleichgewichtskonzentration. Jedoch erreicht die Zwischenraumkonzentration nahe der Oberfläche des Wafers die Gleichgewichtskonzentration, wie dies auch die Leerstel lenkonzentration nahe der Oberfläche des Wafers tut.

Wenn der Wafer auf der hohen Temperatur für eine Zeitperiode bis hin zu der Stelle (b) von Fig. 5 gehalten wird, erfolgt eine Diffusion in solcher Weise, daß sowohl die Leerstellen als auch die Zwischenräume (interstitials) die Gleichgewichtskonzen trationen erreichen. Nachdem der Wafer schnell auf die Temperatur des Punkts (c) von Fig. 5 abgekühlt worden ist, erreichen die Zwischenraumpunktstörstellen, die einen ho hen Diffusionskoeffizienten besitzen, eine neue Gleichgewichtskonzentration bei der reduzierten Temperatur. Jedoch werden die Leerstellenpunktstörstellen, die einen klei nen Diffusionskoeffizienten haben, in dem Wafer übergesättigt. Insbesondere ist der Grad der Übersättigung der Leerstellen in der Hauptzone des Wafers hoch. Da jedoch die Mobilität der Leerstellen nahe der Oberfläche des Wafers hoch ist, erreicht die Kon zentration der Leerstellenpunktdefekte oder -störstellen unmittelbar eine neue Gleich gewichtskonzentration bei der abgesenkten Temperatur.

Daher kann das Leerstellenkonzentrationsprofil nach dem RTA-Prozeß in der inerten Atmosphäre eine konvexe Gestalt haben, wie dies in den Fig. 6 bis 8 gezeigt ist.

Wie auch in Fig. 6 dargestellt ist, verbindet sich in dem Fall, bei dem der RTA- Prozeß von Fig. 5 in einer N₂-Gasatmosphäre durchgeführt wird, das N₂-Gas, welches in die Hauptzone des Wafers eindringt, mit dem Leerstellensilizium, um Siliziumnitrid (Si₃N₄) mit kleiner Größe zu erzeugen, so daß die Leerstellenkonzentration in der Hauptzone abgesenkt wird. Mittlerweile nimmt die Leerstellenkonzentration nahe der Oberfläche des Wafers zu, und zwar auf Grund des Leerstelleninjektionseffektes durch das N₂-Gas. Als ein Ergebnis besitzt das Leerstellenkonzentrationsprofil in der N₂-At mosphäre die entgegengesetzte Gestalt (Kurve, die durch "b" angezeigt ist), und zwar gegenüber derjenigen des Wafers, der in der Inertgasatmosphäre hergestellt wird.

Wenn zusätzlich der RTA-Prozeß von Fig. 1 in der Ar- und H₂-Gasatmosphäre durchgeführt wird, wie dies jeweils in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, wird die Leerstellen konzentration durch den Wafer hinweg abgesenkt, und zwar auf Grund des Zwischen raumsiliziuminjektionseffektes. Da insbesondere eine Rekombination des Leerstellen siliziums und des Zwischenraumsiliziums nahe der Oberfläche des Wafers sehr schnell erfolgt, auf Grund des Zwischenraumsiliziuminjektionseffektes der verwendeten Gase, kann die Leerstellenkonzentration auf einer kritischen Konzentration gehalten werden, die bei einer bestimmten Temperatur die Gleichgewichtskonzentration ist.

Bei den Ausführungsformen der Erfindung wird der RTA-Prozeß von Fig. 5 in ei ner Mischgasatmosphäre durchgeführt, beispielsweise N₂- und Ar-Gase oder N₂- und H₂-Gase und somit können die Leerstellenkonzentrationsprofile in den Mischgasatmo sphären durch Kombinieren von denjenigen von den Fig. 6 und 7 und denjenigen von den Fig. 6 und 8 erhalten werden. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, zeigen die Leerstellenkon zentrationsprofile der Wafer, die in den Mischgasatmosphären hergestellt wurden, erste und zweite Spitzen in einer vorbestimmten Tiefe von der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Siliziumwafers aus. Es kann auch festgestellt werden, daß die Leer stellenkonzentration von den oberen Oberflächen aus zu den ersten und den zweiten Spitzen niedriger ist als die Gleichgewichtskonzentration bei einer bestimmten Tempe ratur. Auch besitzen die Leerstellenkonzentrationsprofile in der Hauptzone (bulk region) zwischen der ersten und der zweiten Spitze eine konkave Gestalt.

Das Leerstellenkonzentrationsprofil von Fig. 9 kann gemäß den Ausführungsfor men der Erfindung erhalten werden, da der RTA-Prozeß von Fig. 5 in der Mischgas atmosphäre durchgeführt wird, die Gase enthält, welche für Leerstellen- und Zwischen raum-Siliziuminjektionseffekte sorgen. Bei Durchführen eines Vergleichs unter Ver wendung eines logarithmischen Maßstabs zwischen dem Leerstellensiliziumkonzentra tionsprofil, welches aus dem Leerstellensiliziuminjektionseffekt in der N₂-Gasatmo sphäre erhalten wird, mit den Zwischenraumsiliziumkonzentrationsprofilen, die aus dem Zwischenraumsiliziuminjektionseffekt in der Ar- oder H₂-Gasatmosphäre gehalten wird, ergibt sich, daß das Leerstellensiliziumkonzentrationsprofil weniger steil verläuft als das Zwischenraumsiliziumkonzentrationsprofil in der Zone von der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Wafers zu einer vorbestimmten Tiefe hin. Jedoch wird das Leer stellensiliziumkonzentrationsprofil steiler als das Zwischenraumsiliziumkonzentrations profil von der vorbestimmten Tiefe aus zu der Hauptzone hin. Somit wird in der denu dierten Zone nahe der oberen Oberfläche und der Bodenfläche der Wafer die Leer stellensiliziumkonzentration bei oder unterhalb eines kritischen Wertes gehalten, das heißt kleiner als oder gleich dem Gleichgewichtskonzentrationswert bei einer vorbe stimmten Temperatur, vermittels der Rekombination mit den Zwischenraumsilikonen (silicones). Jenseits der denudierten Zone steigt die Leerstellensiliziumkonzentration scharf an, so daß sie gleich wird oder größer wird als der Gleichgewichtskonzentra tionswert. Dann, bei einer Tiefe des Wafers, wo die Differenz zwischen den Leerstellen- und Zwischenraum-Siliziumkonzentrationswerten einen maximalen Wert erreicht, das heißt dort, wo das Leerstellensiliziumkonzentrationsprofil steiler wird als die Zwischen raumsiliziumkonzentration, werden Spitzen (erste und zweite Spitzen) ausgebildet. Die Leerstellensiliziumkonzentration nimmt jenseits der Spitzen zur Hauptzone hin ab, so daß ein konkaves Leerstellenkonzentrationsprofil zwischen der ersten und der zweiten Spitze erhalten wird.

Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung erzeugen Leerstellen-Punkt defekte oder -störstellen des Wafers Sauerstoffausfällungen vermittels der thermischen Prozeßzyklen bei der nachfolgenden Herstellung der Halbleitervorrichtung. Mit anderen Worten werden die Leerstellenpunktdefekte zu Keimzentren für die Sauerstoffaus fällungen, die durch nachfolgende thermische Prozeßzyklen gebildet werden. Je höher die Leerstellenkonzentration ist, je höher wird die Sauerstoffausfällungskonzentration. Somit kann das Sauerstoffausfällungs-konzentrationsprofil von dem Leerstellenkonzen trationsprofil des Wafers abgeleitet werden.

Die Leerstellenkonzentration und die Sauerstoffausfällungskonzentration haben die folgende Beziehung:

Si (Siliziumsubstrat) + xO_i + yV_Si ⇔ SiO₂ (Sauerstoffausfällung) + Si_I (Zwischenraumsilizium) + σ

Dieser Beziehungsausdruck sagt aus, daß dann, wenn die Leerstellen-Siliziumkon zentration (V_Si) und die anfängliche Sauerstoffkonzentration (O_i) zunehmen, die Reak tion nach rechts voranschreitet, so daß die Sauerstoffausfällungskonzentration zunimmt. Bei dem oben angegebenen Beziehungsausdruck ist σ eine Konstante.

Bei den Ausführungsformen der Erfindung wurde das Sauerstoffausfällungskon zentrationsprofil nach der nachfolgenden Wärmebehandlung an dem Wafer erhalten, der dem RTA-Prozeß von Fig. 5 unterworfen worden ist. Die Bedingungen für die nachfol gende Wärmebehandlung wurden unter Berücksichtigung der Bedingungen der ther mischen Prozeßzyklen bei der Herstellung der Halbleitervorrichtung bestimmt, während welchen die Sauerstoffausfällungen gebildet werden. Für einen Vergleich zwischen den Wafern, nach dem RTA-Prozeß von Fig. 5. wurden die nachfolgenden Prozesse bei etwa 800°C für etwa 4 Stunden und bei ca. 1600°C für ca. 16 Stunden in einer N₂- Gasatmosphäre durchgeführt.

Um auch den Effekt der Gasmischung, die bei der vorliegenden Erfindung ver wendet wird, mit einzubauen, wurde eine Strömungsrate und das Mischverhältnis der Gasmischung, die während des RTA-Prozesses von Fig. 5 verwendet wurde, variiert. Fig. 9 zeigt das Leerstellenkonzentrationsprofil nach dem RTA-Prozeß von Fig. 5 in Bezug auf eine Variation des Mischverhältnisses der Gasmischung, die N₂-Gas und Ar- Gas enthielt. Fig. 31 ist ein Graph, der die Variation in der Sauerstoffausfällungskon zentration bei den Spitzen in bezug auf eine Variation der Strömungsrate der Ar-/N₂- Gasmischung zeigt.

In Fig. 9 repräsentiert (a) das Leerstellenkonzentrationsprofil, wenn das Misch verhältnis von N₂ und Ar bei 70 : 30 liegt, (b) ist eine Wiedergabe, wenn das Misch verhältnis von N₂ und Ar bei 50 : 50 liegt, und (c) zeigt, wenn das Mischverhältnis von N₂ und Ar bei 30 : 70 liegt. Es sei darauf hingewiesen, daß mit der Zunahme der N₂- Konzentration sich die Spitzen zu den Oberflächen des Wafers hin verschieben und daß die Leerstellenkonzentration der Spitzen zunimmt. Das heißt, es nehmen die Tiefen der DZs dort, wo die Sauerstoffausfällungen auf Grund der nachfolgenden Prozesse nicht gebildet werden, scharf mit der Zunahme der N₂-Konzentration ab.

Es wurde die Sauerstoffausfällungskonzentration von Fig. 31 an den Spitzen ge messen, und zwar nach einer weiteren thermischen Behandlung bei etwa 800°C für etwa 4 Stunden, und dann bei etwa 1600°C für ca. 16 Stunden in einer N₂-Atmosphäre, nachdem der RTA-Prozeß von Fig. 5 vervollständigt worden ist. Hier wurde der RTA- Prozeß dadurch ausgeführt, indem eine Ar-/N₂-Gasmischung in einer rampenförmigen Anstiegsrate von ca. 50°C/sec strömen gelassen wurde, eine Temperungstemperatur bei ca. 1250°C lag, eine Temperungszeit bei ca. 10 Sekunden lag und die rampenförmige Abfallrate bei ca. 33°C/sec lag. Die Strömungsraten der Ar/N₂-Gase in der Ar/N₂-Mi schung wurde so variiert, daß sie 1/1, 2/2, 3/3, 4/4 und 5/5 Liter/Minute betrug. Das Ergebnis von Fig. 31 zeigt, daß die Sauerstoffausfällungskonzentration mit der Zu nahme der Strömungsrate der Gasmischung zunimmt.

Es wurde die Sauerstoffausfällungskonzentration von Fig. 32 bei den Spitzen ge messen, nachdem der RTA-Prozeß mit den gleichen Bedingungen wie bei den Daten von Fig. 31 durchgeführt wurde, mit der Ausnahme, daß die Ar/N₂-Gase in der Gas mischung in einer Strömungsrate von 3/1, 2,5/1,5, 2/2, 1,5/2,5, 1/3 Liter/Minute mit vielfältigen Mischverhältnissen zugeführt wurden. Nachdem der RTA-Prozeß von Fig. 5 durchgeführt worden war, wurde eine weitere thermische Behandlung bei 800°C für vier Stunden durchgeführt und dann bei 1600°C für 16 Stunden, und zwar in einer N₂-At mosphäre. Das Ergebnis von Fig. 32 zeigt, daß bei einer konstanten Massenströmung der Gasmischung bei 4 Liter/Minute die Sauerstoffausfällungskonzentration mit der Zunahme in dem Verhältnis von N₂ in der Gasmischung zunimmt.

Die Verarbeitungsbedingungen des RTA-Prozesses, umfassend das Mischverhält nis und die Strömungsrate der Gasmischung, der rampenförmigen Anstiegsrate, der Anlaßtemperatur und der Anlaßzeit, der rampenförmigen Abfallrate und ähnlichem, können auf verschiedene Werte geändert werden, indem die Positionen der Spitzen bei dem Leerstellenkonzentrationsprofil variiert werden, der Leerstellenkonzentrationswert bei den Spitzen variiert wird, der Leerstellenkonzentrationswert an der Hauptzone vari iert wird und die Größe der denudierten Zone und/oder ähnlichem variiert wird.

Fig. 33 zeigt die Variation der Sauerstoffausfällungskonzentration bei den Spitzen, nachdem der RTA-Prozeß von Fig. 5 durchgeführt wurde, in bezug auf eine Variation der Rampenanstiegsrate. Für einen Vergleich wurden die anderen Verar beitungsbedingungen des RTA-Prozesses konstant gehalten, das heißt es wurde das Mischverhältnis der N₂- und Ar-Gase auf 50 : 50 eingestellt, die Anlaßtemperatur wurde auf 1250°C eingestellt, die Anlaßzeit wurde auf 10 Sekunden eingestellt und die Ram penabfallrate wurde auf 33°C/sec eingestellt. Die nachfolgende thermische Behandlung wurde bei allen Wafern bei 800°C für 4 Stunden und dann bei 1600°C für 16 Stunden in einer N₂-Atmosphäre durchgeführt, was dasselbe war wie bei den früheren Messungen. Das Ergebnis ist in der Tabelle 1 gezeigt.

TABELLE 1

Rampenanstiegsrate (°C/sec)
Sauerstoffausfällungskonzentration bei den Spitzen (ea/cm³)
10	2,0 × 10¹⁰
30	2,5 × 10¹⁰
50	2,1 × 10¹⁰
70	2,0 × 10¹⁰
90	2,0 × 10¹⁰

Fig. 33 und die Tabelle 1 zeigen auf, daß die Sauerstoffausfällungskonzentration bei den Spitzen nicht stark durch die Rampenanstiegsrate beeinflußt wird.

Fig. 34 zeigt die Variation der Sauerstoffausfällungskonzentration bei den Spitzen, nachdem der RTA-Prozeß von Fig. 5 durchgeführt wurde, und zwar in bezug auf eine Variation der Anlaßzeit. Für einen exakten Vergleich wurden die anderen Ver arbeitungsbedingungen des RTA-Prozesses konstant gehalten, das heißt es wurde das Mischverhältnis der N₂- und Ar-Gase auf 50 : 50 eingestellt, die Rampenanstiegsrate wurde auf 50°C/sec eingestellt, die Anlaßtemperatur wurde auf 1250°C eingestellt und die Rampenabfallrate wurde auf 33°C/sec eingestellt. Die nachfolgende thermische Be handlung wurde bei allen Wafern bei 800°C für 4 Stunden und dann bei 1600°C für 16 Stunden in einer N₂-Atmosphäre durchgeführt, was das gleiche war wie bei den früheren Messungen. Das Ergebnis ist in der Tabelle 2 gezeigt.

TABELLE 2

Anlaßtemperatur
Sauerstoffausfällungskonzentration bei den Spitzen (ea/cm³)
1	1,0 × 10⁸
5	5,0 × 10⁹
10	2,0 × 10¹⁰
30	2,5 × 10¹⁰
60	3,0 × 10¹⁰

Fig. 34 und die Tabelle 2 zeigen auf, daß die Sauerstoffausfällungskonzentration bei den Spitzen durch die Anlaßzeit beeinflußt wird, und daß der Anlaßvorgang für wenigstens 5 Sekunden oder mehr fortgesetzt werden sollte, und zwar für die Sauer stoffausfällungskonzentration von wenigstens 10⁹/cm³ oder mehr an den Spitzen.

Fig. 35 zeigt die Variation der Sauerstoffausfällungskonzentration bei den Spit zen, nachdem der RTA-Prozeß von Fig. 5 durchgeführt worden ist, in Bezug auf eine Variation der Anlaßtemperatur. Für einen Vergleich wurden die anderen Verarbeitungs bedingungen des RTA-Prozesses konstant gehalten, das heißt es wurde das Misch verhältnis der N₂- und Ar-Gase auf 50 : 50 eingestellt, die Rampenanstiegsrate wurde auf 50°C/sec eingestellt, die Anlaßzeit wurde auf 10 Sekunden eingestellt und die Rampen abfallrate wurde auf 33°C/sec eingestellt. Die nachfolgende thermische Behandlung wurde für alle Wafer bei 800°C für 4 Stunden und dann bei 1600°C für 16 Stunden in einer N₂-Atmosphäre durchgeführt, was das gleiche war wie bei den früheren Messun gen. Das Ergebnis ist in der Tabelle 3 gezeigt.

TABELLE 3

Anlaßtemperatur
Sauerstoffausfällungskonzentration bei den Spitzen (ea/cm³)
1250	2,0 × 10¹⁰
1200	5,0 × 10⁸
1150	1,0 × 10⁸
1100	7,0 × 10⁷
1000	7,0 × 10⁷

Fig. 35 und die Tabelle 3 zeigen auf, daß die Sauerstoffausfällungskonzentration bei den Spitzen durch die Anlaßtemperatur beeinflußt wird, und daß die Anlaßtempera tur hoch sein sollte (bei wenigstens etwa 1250°C oder mehr), und zwar für eine Sauer stoffausfällungskonzentration von wenigstens 10⁹/cm³ oder mehr an den Spitzen. Die Anlaßtemperatur und die Anlaßzeit sind eng der Sauerstoffausfällungskonzentration zugeordnet. Betrachtet man das Ergebnis von Fig. 34, kann angeführt werden, daß für eine bestimmte Konzentration der Sauerstoffausfällung die Anlaßzeit auf eine hohe Anlaßtemperatur reduziert werden kann, während die Anlaßzeit bei einer niedrigeren Anlaßtemperatur verlängert werden kann, um eine bestimmte Konzentration zu erzielen.

Fig. 36 zeigt die Variation der Sauerstoffausfällungskonzentration bei den Spit zen, nachdem der RTA-Prozeß von Fig. 5 durchgeführt wurde, in bezug auf eine Varia tion der Rampenabfallrate. Zum Vergleich wurden die anderen Verarbeitungsbedingun gen des RTA-Prozesses konstant gehalten, das heißt das Mischverhältnis der N₂- und Ar-Gase wurde auf 50 : 50 eingestellt, die Rampenanstiegsrate wurde auf 50°C/sec ein gestellt, die Anlaßtemperatur wurde auf 1250°C eingestellt und die Anlaßzeit wurde auf 10 Sekunden eingestellt. Eine nachfolgende thermische Behandlung wurde für alle Wa fer bei 800°C für 4 Stunden und dann bei 1600°C für 16 Stunden in einer N₂-Atmo sphäre durchgeführt, was das gleiche war wie bei den früheren Messungen. Das Ergeb nis ist in der Tabelle 4 gezeigt.

TABELLE 4

Rampenanstiegsrate (°C/sec)
Sauerstoffausfällungskonzentration bei den Spitzen (ea/cm³)
10	8,0 × 10⁹
30	2,0 × 10¹⁰
50	2,2 × 10¹⁰
70	3,0 × 10¹⁰
90	3,5 × 10¹⁰

Fig. 36 und die Tabelle 4 zeigen auf, daß die Sauerstoffausfällungskonzentration bei den Spitzen nicht stark durch die Rampenabfallrate beeinflußt wird. Jedoch nimmt die Sauerstoffausfällungskonzentration geringfügig mit Zunahme der Rampenanstiegs rate zu.

Fig. 10 zeigt die Sauerstoffausfällungskonzentrationsprofile, die vermittels der nachfolgenden Wärmebehandlung erhalten wurden, und zwar nach dem RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und in bezug auf die Arten des Gases, welches während des RTA-Prozesses verwendet wurde. In Fig. 10 gibt (a) das Sauerstoffausfällungskonzentrationsprofil eines Wafers wieder, der in einer N₂- Gasatmosphäre hergestellt wurde, (b) zeigt das Profil eines Wafers, der in einer N₂-Gas- und Ar-Gasatmosphäre hergestellt wurde, (c) zeigt dasjenige eines Wafers, der in einer N₂-Gas- und H₂-Gasatmosphäre hergestellt wurde, (d) zeigt dasjenige eines Wafers an, der in einer Ar-Gasatmosphäre hergestellt wurde, und (e) zeigt dasjenige eines Wafers an, der in einer H₂-Gasatmosphäre hergestellt wurde.

Zum Vergleich wurde der RTA-Prozeß und die nachfolgende Wärmebehandlung bei all den Wafern unter den gleichen Verarbeitungsbedingungen durchgeführt. Das heißt der RTA-Prozeß wurde bei 1250°C für 10 Sekunden durchgeführt und die nach folgende Wärmebehandlung wurde zweimal durchgeführt, wie dies oben beschrieben wurde, und zwar bei 800°C für 4 Stunden und bei 1600°C für 16 Stunden. Die Ergeb nisse sind in der Tabelle 5 gezeigt.

TABELLE 5

Fig. 11 ist ein Diagramm, welches die Auflösung der COPs nahe der Oberfläche des Siliziumwafers veranschaulicht, wenn der RTA-Prozeß von Fig. 5 in der Ar-Atmo sphäre durchgeführt wird. Im allgemeinen besitzen die COPs, die während des Rohlingswachstums durch die CZ-Technik gebildet werden, eine gebrochene achtflä chige Leerraumgestalt und es wird eine Siliziumoxidschicht 22 an der Innenseite einer Leerstelle oder eines Leerraumes 20a ausgebildet. Auch wenn der RTA-Prozeß in einer Ar- oder H₂-Gasatmosphäre durchgeführt wird, wobei die Gase den Zwischenraum siliziuminjektionseffekt an der Oberfläche des Wafers liefern, werden die COPs, die nahe der Oberfläche des Wafers vorhanden sind, aufgelöst.

Um den Auflösungsmechanismus der COPs im Detail zu beschreiben, so wird in dem Rohling, in welchem Sauerstoff in der Anfangskonzentration O_i während des Kristallwachstums enthalten ist, wenn dieser abgekühlt wird, die Sauerstoffkonzentra tion in dem Rohling bei der Abkühltemperatur übersättigt. Somit wird die Anfangs sauerstoffkonzentration des Wafers, der aus dem Rohling gebildet wird, ebenfalls über die vorbestimmte Lösbarkeit von Sauerstoff hinaus übersättigt (angezeigt durch "S" in Fig. 11). Jedoch ist die anfängliche Sauerstoffkonzentration nahe der Oberfläche des Wafers gleich oder geringer als die vorbestimmte Löslichkeit "S", und zwar auf Grund der Ausdiffusion von Sauerstoff durch die Oberfläche des Wafers hindurch. Mittler weile wird in der Hauptzone des Wafers der übersättigte Sauerstoff in die Leerstelle 20a geliefert und wird dazu verwendet, um die Siliziumoxidschicht 22 an der Innenseite der Leerstelle 20a zu bilden. Da auch die Anfangssauerstoffkonzentration nahe der Ober fläche des Wafers (das heißt eine Zone zwischen der Oberfläche und der strichlierten Linie "T" von Fig. 11) niedriger ist als die vorbestimmte Löslichkeit "S" von Sauerstoff, wird Sauerstoff aus der Siliziumoxidschicht (nicht gezeigt), die sich in der Leerstelle 20b gebildet hat, ausgelöst und es wird gleichzeitig Silizium an der Innenseite der Leer stelle 20b erzeugt, und zwar auf Grund des Zwischenraumsiliziuminjektionseffektes des Gases, welches während des RTA-Prozesses vorgesehen wird. Als ein Ergebnis nimmt die Größe der Leerstelle 20b ab und die Leerstelle 22b verschwindet schließlich.

Auf Grund der COP-Auflösungswirkung kann der RTA-Prozeß gemäß den Aus führungsformen der vorliegenden Erfindung auf viele Arten von Wafern ausgedehnt werden. Wie in der Tabelle 5 gezeigt ist, kann die COP-Auflösungswirkung unter Ver wendung des H₂-Gases besser gemacht werden oder erhöht werden als bei Verwendung des Ar-Gases.

Die Fig. 12 bis 16 sind Photographien, welche die Sauerstoffausfällungsverteilun gen der Wafer zeigen, die einer nachfolgenden Wärmebehandlung nach dem RTA-Pro zeß unterzogen wurden und die Sauerstoffausfällungskonzentrationsprofile der Fig. 10 besitzen. Insbesondere entspricht Fig. 12 dem Fall gemäß der Verwendung des N₂-Ga ses, Fig. 13 entspricht dem Fall gemäß der Verwendung des Ar-Gases, Fig. 14 ent spricht dem Fall gemäß der Verwendung des H₂-Gases, Fig. 15 entspricht dem Fall ge mäß der Verwendung der N₂- und Ar-Gase und Fig. 16 entspricht dem Fall gemäß der Verwendung der N₂- und H₂-Gase. Auch zeigt die linke Seite von jeder Figur die obere Oberfläche des Wafers und die rechte Seite derselben zeigt die Bodenfläche des Wafers.

Die Fig. 17 bis 21 sind Photographien, welche die Tiefe der DZ zeigen, die nahe der Oberfläche der Wafer gebildet wird, wo keine Sauerstoffausfällungen existieren, die einer nachfolgenden Wärmebehandlung nach dem RTA-Prozeß unterzogen wurden und die Sauerstoffausfällungskonzentrationsprofile von Fig. 10 besitzen. Insbesondere gibt Fig. 17 den Fall wieder gemäß der Verwendung des N₂-Gases, Fig. 18 gibt den Fall wieder gemäß der Verwendung des Ar-Gases, Fig. 19 gibt den Fall wieder gemäß der Verwendung des H₂-Gases, Fig. 20 gibt den Fall wieder gemäß der Verwendung der N₂- und Ar-Gase und Fig. 20 gibt den Fall wieder gemäß der Verwendung der N₂- und H₂- Gase. Wie aus der Tabelle 5 entnommen werden kann, wird die DZ in der N₂-At mosphäre spärlich ausgebildet.

Die Fig. 22A bis 24B zeigen Photographien, welche die Gestalten von gleichartig gewachsenen COPs zeigen und diejenigen der COPs zeigen, die geändert worden sind, und zwar nach dem RTA-Prozeß von Fig. 5. Insbesondere geben die Fig. 22A und 22B die Fälle wieder, bei denen der RTA-Prozeß in der N₂-Atmosphäre durchgeführt wurde, die Fig. 23A und 23B geben die Fälle wieder, bei denen RTA-Prozeß in der N₂- und Ar- Atmosphäre durchgeführt wurde, und die Fig. 24A und 24B geben die Fälle wieder, bei denen die N₂- und H₂-Atmosphäre verwendet wurde. Wie in der Tabelle 5 gezeigt ist, werden die COPs im wesentlichen in der N₂-Atmosphäre aufgelöst. Auch ist die Auflösung der COPs in einer Gasmischatmosphäre, in welcher N₂-Gas mit Ar- oder H₂- Gas gemischt ist, sanft verlaufend und insbesondere können die COPs in der H₂- Atmosphäre vollständig aufgelöst werden. Daraus ergibt sich, und es kann auch daraus abgeleitet werden, daß die Reduzierung der Größen der COPs in einem gleichartigen Wachstumszustand (as-grown state) einen Betrag beim vollständigen Auflösen der COPs während des RTA-Prozesses von Fig. 5 leisten kann.

Bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Verteilung der Sauerstoffausfällungen, die vermittels der nachfolgenden thermischen Prozeßzyklen gebildet werden, gesteuert werden, welche Zyklen gewöhnlich bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung ausgeführt werden, indem der RTA-Prozeß von Fig. 5 an einem Siliziumwafer durchgeführt wird. Es werden nun Ausführungsformen gemäß einer ge samten Waferherstellung, während welcher der RTA-Prozeß gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird und die Herstellung der Wafer, die bei der Anwendung des RTA-Prozesses effektiv sind, im folgenden beschrieben.

Fig. 25 zeigt ein Flußdiagramm, welches die Herstellung der Wafer gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, insbesondere einen allgemeinen Waferbildungsprozeß nach dem Kristallwachstum (S10) veranschaulicht. Ein Überblick über die allgemeine Waferherstellungstechnik wird in dem Kapitel 1 des Textbuches "Silicon Processing for the VLSI Era, Volume 1, Process Technology" von S. Wolf und R. N. Tauber, 1986, Seiten 1-35, geliefert, dessen Offenbarungsgehalt hier durch Bezugnahme voll mit einbezogen wird. Um nun auf Fig. 25 einzugehen, so um faßt der allgemeine Waferherstellungsprozeß den Kristallwachstumsschritt (S10) gemäß einem Wachsenlassen eines Rohlings unter Verwendung eines CZ-Ziehapparates, um faßt einen Scheibenbildungsschritt (S12) gemäß einer Scheibenbildung des Rohlings im Wafer, einen Ätzschritt (S14) gemäß dem Abrunden der Ecken oder Kanten von jeder Scheibe oder Ätzen der Oberflächen der Scheiben. Darm wird nach einem ersten Reinigungsschritt (S16) gemäß einem Reinigen der Oberflächen der Scheiben ein Donor-Beseitigungsschritt (S18) ausgeführt und es werden die oberen Oberflächen des Wafers, wo die Halbleitervorrichtungen ausgebildet werden, poliert (S20) und es wer den die polierten Wafer in einem zweiten Reinigungsschritt (S22) gereinigt. Dann wer den die resultierenden Wafer verpackt (S24).

Der RTA-Prozeß von Fig. 5 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Er findung wird bei dem Donor-Beseitigungsschritt (S18) durchgeführt. Der RTA-Prozeß gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann in einem ge trennten Schritt ausgeführt werden. Es kann jedoch bevorzugt sein, den RTA-Prozeß in dem Donor-Beseitigungsschritt (S18) im Hinblick auf die Kosten durchzuführen. Im allgemeinen verweist die Donor-Beseitigung auf einen Prozeß gemäß der Umwandlung der Sauerstoffkomponente, die in dem Siliziumrohling enthalten ist, die in Form von Ionen während des nachfolgenden Herstellungsvorganges der Halbleitervorrichtung vorhanden sind und als ein Donor von Elektronen wirken, um Fremdstoffionen zu im plantieren, in Sauerstoffausfällungen vermittels einer Hitzebehandlung während des Waferherstellungsprozesses, um die Möglichkeit des Funktionierens als Donor zu redu zieren. Die Hitzebehandlung wird bei ca. 700°C für etwa 30 Sekunden oder mehr in einem RTA-Ofen durchgeführt.

Fig. 27 zeigt eine schematische Ansicht eines herkömmlichen CZ-Ziehapparates, in welchem das Kristallwachstum (S10) durchgeführt wird. Wie in Fig. 27 gezeigt ist, enthält der CZ-Ziehapparat 100 einen Ofen, einen Kristallziehmechanismus, einen Um gebungsregler und ein computergestütztes Steuersystem. Der CZ-Ofen wird allgemein als ein Heißzonenofen bezeichnet. Der Heißzonenofen enthält eine Heizvorrichtung 104, einen Tiegel 106, der aus Quarz hergestellt sein kann, einen Succeptor 108, der aus Graphit hergestellt sein kann, und eine Drehwelle 110, die sich um eine Achse in einer ersten Richtung 112 dreht, wie dies gezeigt ist.

Ein Kühlmantel oder Port 132 wird mit Hilfe einer externen Kühleinrichtung, wie beispielsweise einer Wasserkühlung, gekühlt. Ein Hitzeschild 114 kann eine zusätzliche thermische Verteilung liefern. Eine Hitzepackung 102 ist mit einem hitzeabsorbierenden Material 116 gefüllt, um eine zusätzliche thermische Verteilung zu erzeugen.

Der Kristallziehmechanismus enthält eine Kristallziehwelle 120, die sich um die Achse in einer zweiten Richtung 122 drehen kann, und zwar entgegengesetzt zu der ersten Richtung 112, wie dies dargestellt ist. Die Kristallziehwelle 120 enthält einen Impfstoffhalter 120a an dem Ende derselben. Der Impfstoffhalter 120a hält Impfstoff kristalle 124, die aus einem geschmolzenen Silizium 126 in dem Tiegel 106 gezogen werden, um einen Block oder Rohling 128 zu bilden.

Das Umgebungssteuersystem kann eine Kammerumschließung 130, den Kühl mantel 132 und andere Strömungsregler und Vakuumauslaßsysteme haben, die nicht gezeigt sind. Ein computergestütztes Steuersystem kann dazu verwendet werden, um die Heizelemente, das Ziehgerät und andere elektrische und mechanische Elemente zu steu ern.

Um einen monokristallinen Siliziumblock wachsen zu lassen, wird der Impf kristall 124 mit der Siliziumschmelze 126 in Berührung gebracht und wird allmählich in axialer Richtung (nach oben) gezogen. Es tritt ein Abkühlen und Aushärten des ge schmolzenen Siliziums 126 in Form eines einkristallinen Siliziums an der Zwischen schicht 131 zwischen dem Rohling 128 und der Siliziumschmelze 126 auf. Wie in Fig. 27 gezeigt ist, ist die Zwischenschicht 131 relativ zu dem geschmolzenen Silizium 126 konkav.

Ein gesteuertes Sauerstoffausfällungskonzentrationsprofil, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, kann aus wenigstens drei Typen des Siliziumwafers vermittels der Ausführungs formen des RTA-Prozesses nach der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Spezi fischer gesagt, kann der RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei einem "perfekten" Wafer angewendet werden, bei dem keine Störstellen, wie Zwischenraumagglomerate, Leerstellenagglomerate, existieren; bei einem "halb perfekten" Wafer, in welchem Leerstellenagglomerate in lediglich einer leerstellen reichen Zone innerhalb eines vorbestimmten Radius vom Zentrum des Wafers vorhan den sind, und keine Leerstellenagglomerate und Zwischenraumagglomerate außerhalb der leerstellenreichen Zone vorhanden sind; und bei einem Wafer angewendet werden, der lediglich Leerstellenagglomerate durch den Wafer hindurch, jedoch ohne Zwischen raumagglomerate aufweist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor angegebenen Wafer beschränkt und umfaßt alle Typen von Wafern, bei denen das Prin zip der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann. Wie oben beschrieben wurde, sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf ein gesteuertes Sauerstoff ausfällungskonzentrationsprofil gerichtet, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, welches dadurch erzielt werden kann, indem ein RTA-Prozeß der Fig. 5 und eine nachfolgende Wärme behandlung eines Siliziumwafers durchgeführt wird, bei welchem die vorliegende Er findung angewendet werden kann. Auch in Verbindung mit den COPs liefern die Aus führungsformen der vorliegenden Erfindung einen Wafer, bei dem die COPs lediglich in der Hauptzone oder Massenzone des Wafers und nicht in den DZs vorhanden sind.

Um die Störstellen der Siliziumwafer zu verhindern, haben sich viele praktische Anstrengungen auf einen Kristallwachstumsprozeß für einen hochreinen Block oder Rohling konzentriert. Beispielsweise ist es weit reichend bekannt, daß die Ziehrate des Keimkristalls und die Temperaturgradienten in der Heißzonenstruktur gesteuert werden sollten. Die Steuerung der Ziehrate (V) des Rohlings und die Temperaturgradienten (G) der Rohlingssiliziumschmelze-Zwischenschicht werden in Einzelheiten in "The Mechanism of Swirl Defects Formation in Silicon" von Voronkov, Journal of Crystal Growth, Vol. 59, 1982, Seiten 625-643, beschrieben. Auch kann eine Anwendung von Voronkov's Theorie in einer Veröffentlichung von dem vorliegenden Erfinder et al. mit dem Titel "Effect of Crystal Defects an Device Characteristics", Proceedings of the Se cond International Symposium on Advanced Science and Technology of Silicon Mate rial, November 25-29, 1996, Seite 519, gefunden werden. Diese Publikation offenbart, daß dann, wenn das Verhältnis von V zu G (als V/G-Verhältnis bezeichnet) unter einem kritischen Verhältnis (V/G)* liegt, eine zwischenraumreiche Zone ausgebildet wird, während dann, wenn die V/G-Verhältnisse über dem kritischen Verhältnis (V/G)* lie gen, eine leerstellenreiche Zone ausgebildet wird.

Insbesondere zeigt Fig. 26 eine konzeptmäßige Ansicht, welche die Beziehung zwischen einer relativen Punktdefektverteilung in einem Siliziumrohling und dem V/G- Verhältnis veranschaulicht. Wie in Fig. 26 gezeigt ist, wird während des Rohlings wachstums für ein V/G-Verhältnis über einem kritischen V/G-Verhältnis (V/G)* eine leerstellenreiche Zone ausgebildet. Auch für ein V/G-Verhältnis, bei dem die Leer stellenkonzentration über einer kritischen Leerstellenkonzentration CV* liegt, werden Leerstellenagglomerate gebildet, während für ein V/G-Verhältnis, bei dem die Zwischenraumkonzentration über einer kritischen Zwischenraumkonzentration CI* liegt, Zwischenraumagglomerate gebildet werden. Auch gibt in Fig. 26 (V/G)_B* ein B- Band wieder, welches aus einem Ring besteht, der dem Zwischenraumsilizium zuge ordnet ist, und (V/G)_P* gibt ein P-Band an, welches aus einem O.S.F.-Ring besteht.

Es können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei einem perfekten Wafer ohne Störstellen angewendet werden, der ein V/G-Verhältnis zwischen dem B- Band und dem P-Band während des Rohlingswachstums besitzt, bei einem halbper fekten Wafer angewendet werden, der ein V/G-Verhältnis innerhalb des B-Bandes be sitzt, und bei einem Wafer angewendet werden, bei dem die Leerstellenagglomerate durch den Wafer hindurch ausgebildet sind, und zwar auf Grund dessen, daß das V/G- Verhältnis über dem kritischen V/G-Verhältnis (V/G)_V* entsprechend der kritischen Leerstellenkonzentration C_V* liegt.

Perfekte Wafer und halb-perfekte Wafer, bei denen die vorliegende Erfindung anwendbar ist, sind in Einzelheiten in der US-Anmeldung Nr. 08/989,591 und in den Continuation-in-Part-Anmeldungen derselben, nämlich der US-Anmeldungen Nrn. 09/320,210 und 09/320,102 beschrieben, die hier unter Bezugnahme voll mit einbe zogen werden. Somit wird eine detaillierte Beschreibung derselben hier weggelassen.

Fig. 28 zeigt eine schematische Ansicht eines modifizierten CZ-Ziehgerätes, wel ches in den Continuation-in-Part-Anmeldungen offenbart ist, bei dem ein Hitzeschild 214 verglichen mit dem CZ-Ziehgerät, welches in Fig. 27 gezeigt ist, modifiziert ist. Kurz gesagt, enthält das modifizierte CZ-Ziehgerät 200, wie in Fig. 28 dargestellt ist, einen Ofen, einen Kristallziehmechanismus, einen Umgebungsregler und ein computer gestütztes Steuersystem. Der Heißzonenofen enthält eine Heizvorrichtung 204, einen Tiegel 206, einen Succeptor 208 und eine Drehwelle 210, die sich um eine Achse in einer ersten Richtung 212 dreht, wie dies dargestellt ist. Ein Kühlmantel 232 und ein Hitzeschild 214 können zusätzlich für eine thermische Verteilung vorgesehen sein, und eine Hitzepackung 202 enthält ein wärmeabsorbierendes Material 216, um eine zusätz liche thermische Verteilung zu erzeugen.

Der Kristallziehmechanismus enthält eine Kristallziehwelle 220, die sich um die Achse in einer zweiten Richtung 222, entgegengesetzt zur ersten Richtung 212, dreht, die wie dies gezeigt ist. Die Kristallziehwelle 220 enthält einen Keimhalter 220a am Ende derselben. Der Keimhalter 220a hält einen Keimkristall 224, der aus der Silizium schmelze in dem Tiegel 206 gezogen wird, um einen Block oder Rohling 228 herzu stellen.

Das Umgebungssteuersystem kann eine Kammerumschließung 230 enthalten, ebenso den Kühlmantel 232 und andere Strömungsregler und Vakuument-lüftungssy steme, die nicht gezeigt sind. Das computergestützte Steuersystem kann dazu verwendet werden, um die Heizelemente, das Ziehgerät und andere elektrische und mechanische Elemente zu steuern.

Um einen monokristallinen Siliziumblock wachsen zu lassen, wird ein Keim kristall 224 in Berührung mit der Siliziumschmelze 226 gebracht und wird allmählich in der axialen Richtung (aufwärts) gezogen. Das Abkühlen und das Aushärten des ge schmolzenen Siliziums 226 in das monokristalline Silizium erfolgt an der Zwischen schicht 231 zwischen dem Block 228 und der Siliziumschmelze 226. Im Gegensatz zu dem CZ-Ziehgerät von Fig. 27, enthält das CZ-Ziehgerät 200 der Fig. 28 ferner ein Hitzeschildgehäuse 234 in dem Hitzeschild 214, welches eine genauere Steuerung des V/G-Verhältnisses ermöglicht.

Fig. 29 zeigt eine schematische Ansicht eines modifizierten CZ-Ziehgerätes ge mäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und Fig. 30 veranschaulicht Ein zelheiten von modifizierten Teilen des CZ-Ziehgerätes von Fig. 29. In den Fig. 29 und 30 sind gleiche Bezugszeichen, die in Fig. 28 verwendet sind, dazu verwendet, um gleiche Elemente zu bezeichnen, und lediglich die Unterschiede gegenüber dem CZ- Ziehgerät von Fig. 28 werden beschrieben. Wie in den Fig. 29 und 30 gezeigt ist, um fassen die Änderungen in dem CZ-Ziehgerät von Fig. 28 die Gestalt eines Hitzeschild gehäuses 300 und die zusätzliche Installation einer Hitzeschildplatte 360. Das Hitze schildgehäuse 300, welches eine um 90° gedrehte Trapezgestalt hat, ähnlich einem Ring, enthält eine innere Hitzeschildgehäusewand 310 und eine äußere Hitzeschild gehäusewand 330, die in bevorzugter Weise vertikal verlaufen, und einen Hitzeschild gehäuseoberabschnitt 340 und einen Hitzeschildgehäuseboden 320, welche die inneren und die äußeren Hitzeschildgehäusewände 310 und 330 verbinden. Hierbei verläuft das Hitzeschildgehäuseoberteil 340 schräg nach oben in einem Winkel von, und zwar von der Horizontalen von der inneren Hitzeschildgehäusewand 310 aus zu der äußeren Hitzeschildgehäusewand 330 hin, während der Hitzeschildgehäuseboden 320 nach un ten schräg abfällt in einem Winkel von α von der Horizontalen von der inneren Hitze schildgehäusewand 310 zur äußeren Hitzeschildgehäusewand 330 hin, wobei die trapezförmige Gestalt, wie sie dargestellt ist, gebildet wird.

Das ringförmig gestaltete Hitzeschildgehäuse 300 kann mit einem wärmeabsorbie renden Material (nicht gezeigt) gefüllt sein und kann aus Kohlenstoff-Ferrit gebildet sein.

Auch ist das Hitzeschildgehäuse 300 an dem oberen Teil der Hitzepackung 202 durch ein Halterungsteil 350 befestigt. Die Hitzeschildplatte 360 ist zwischen dem Hitzeschildgehäuseoberteil 340 des Hitzeschildgehäuses 300 und dem Kühlmantel 232 um den Rohling herum, der gezogen wird, angeordnet.

Die Konfiguration des CZ-Ziehgerätes, welches in den Fig. 29 und 30 gezeigt ist, schafft die Möglichkeit, die Abkühlrate des Rohlings zu erhöhen. Die Größe der Leer stellen (voids), die in dem gezogenen Rohling vorhanden sind, ist allgemein proportio nal der Quadratwurzel aus der anfänglichen Leerstellenkonzentration an der Zwischen schicht zwischen Rohling und Siliziumschmelze, ist jedoch umgekehrt proportional zu der Quadratwurzel aus der Abkühlrate des Rohlings. Wie unter Hinweis auf Fig. 11 be schrieben wurde, gilt, solange die Größe der Leerstellen, die in dem Rohling vorhanden sind, die während des Kristallwachstums ausgebildet werden, kleiner ist als eine vorbe stimmte Größe, obwohl der gezogene Rohling Leerstellen enthält, können die Leer stellen von der DZ durch den RTA-Prozeß gemäß den Ausführungsformen der vorlie genden Erfindung aufgelöst werden.

Um daher die Größe der Leerstellen in dem Rohling oder Block zu reduzieren, welches gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wünschenswert ist, kann die Abkühlrate des Rohlings oder Blockes erhöht werden. Wenn die Abkühlrate des Blockes oder Rohlings erhöht wird, nimmt ein Temperaturgradient Gc am Zentrum des Blockes zu. Wenn daher das V/G-Verhältnis für eine vorbestimmte Störstellen verteilung konstant ist, sollte die Ziehrate des Blockes oder Rohlings (V) erhöht werden.

Um bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Abkühlrate des Rohlings auf wenigstens 1,4°K/Minute oder mehr basierend auf der Temperatur des Rohlings am Zentrum desselben zu erhöhen, um den Rohling von der Temperatur an der Grenzschicht zwischen Rohling und Siliziumschmelze aus abzukühlen, und zwar auf eine vorbestimmte Temperatur des Rohlings, kann wenigstens eine der Größen gemäß der Länge a der inneren Hitzeschildgehäusewand 310, die Länge c der äußeren Hitze schildgehäusewand 330, der Winkel β des Hitzeschildgehäuseoberteiles 340, der Win kel α des Hitzeschildgehäusebodens 320, der Abstand d zwischen dem Rohling 228 und der inneren Hitzeschildgehäusewand 310, der Abstand f zwischen dem Tiegel 206 und der äußeren Hitzeschildgehäusewand 330, der Abstand e zwischen der inneren und der äußeren Hitzeschildgehäusewand 310 und 330, der Abstand b zwischen der inneren Hitzeschildgehäusewand 310 und der Siliziumschmelze 226 und die Position der Hitze schildplatte 260 variiert werden.

Bei dem CZ-Ziehgerät von Fig. 29 kann auf Grund der hohen Abkühlrate des ge zogenen Rohlings die Ziehrate des Rohlings erhöht werden, beispielsweise in dem Be reich von 0,50 bis 1,00 mm/Minute, so daß die Produktivität des Rohlings erhöht wer den kann. Zusätzlich können Verarbeitungsrandbedingungen für das Erzielen von per fekten Wafern oder halbperfekten Wafern, die mit Hilfe des CZ-Ziehgerätes von Fig. 28 hergestellt werden, für das Wachstum des Rohlings oder Blockes vorgesehen wer den.

In den Zeichnungen und in der vorangegangenen Beschreibung wurden typische bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung offenbart und obwohl dabei spezifische Ausdrücke verwendet wurden, wurde diese lediglich in einem gattungsmäßigen und beschreibenden Sinn verwendet und nicht zum Zwecke einer Einschränkung des Rah mens der Erfindung, der sich aus den nachfolgenden Ansprüchen ergibt.

Claims

1. Siliziumwafer mit einer oberen Oberfläche, einer Bodenfläche und einem Sauer stoffausfällungskonzentrationsprofil in demselben zwischen der oberen Ober fläche und der Bodenfläche, wobei das Sauerstoffausfällungskonzentrationsprofil folgendes aufweist:
eine erste und eine zweite Spitze jeweils in einer ersten und einer zweiten vorbe stimmten Tiefe von der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Wafers aus;
eine denudierte Zone (DZ) zwischen der oberen Oberfläche des Wafers und der ersten Spitze und zwischen der Bodenfläche des Wafers und der zweiten Spitze; und
eine konkave Zone zwischen der ersten und der zweiten Spitze.

2. Siliziumwafer nach Anspruch 1, bei dem das Sauerstoffausfällungskonzentra tionsprofil in bezug auf eine zentrale Fläche des Siliziumwafers, die zentral zwi schen der oberen Oberfläche und der Bodenfläche gelegen ist, symmetrisch ist.

3. Siliziumwafer nach Anspruch 1, bei dem die Tiefe der denudierten Zonen in dem Bereich von ca. 10 µm bis etwa 40 µm von der oberen Oberfläche und der Boden fläche des Siliziumwafers liegt.

4. Siliziumwafer nach Anspruch 3, bei dem die Tiefe der denudierten Zonen etwa 30 µm von der Oberseite von beiden Oberflächen des Siliziumwafers beträgt.

5. Siliziumwafer nach Anspruch 1, bei dem die Sauerstoffausfällungskonzentra tionen an der ersten und der zweiten Spitze wenigstens etwa 1 × 10⁹ cm^-3 betra gen.

6. Siliziumwafer nach Anspruch 1, bei dem die Sauerstoffausfällungskonzentration in der konkaven Zone zwischen der ersten und der zweiten Spitze wenigstens etwa 1 × 10⁸ cm^-3 beträgt.

7. Siliziumwafer nach Anspruch 1, bei dem die Ausfällungen kristallinen Ursprungs (COPs) lediglich in dem Wafer in der konkaven Zone zwischen der ersten und der zweiten Spitze vorhanden sind.

8. Siliziumwafer mit einer oberen Oberfläche, einer Bodenfläche und einem Leer stellenkonzentrationsprofil darin, und zwar zwischen der oberen Oberfläche und der Bodenfläche, wobei das Leerstellenkonzentrationsprofil folgendes aufweist:
eine erste und eine zweite Spitze in einer ersten bzw. einer zweiten vorbestimmten Tiefe von der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Wafers aus;
eine Zone mit einer vorbestimmten Leerstellenkonzentration, die niedriger ist als eine kritische Konzentration, zwischen der oberen Oberfläche des Wafers und der ersten Spitze und zwischen der Bodenfläche des Wafers und der zweiten Spitze; und
eine konkave Zone zwischen der ersten und der zweiten Spitze.

9. Siliziumwafer nach Anspruch 8, bei dem das Leerstellenkonzentrationsprofil in bezug auf eine zentrale Fläche des Siliziumwafers, die zentral zwischen der obe ren Oberfläche und der Bodenfläche gelegen ist, symmetrisch ist.

10. Siliziumwafer nach Anspruch 8, bei dem die Ausfällungen kristallinen Ursprungs (COPs) lediglich in dem Wafer in der Hauptzone zwischen der ersten und der zweiten Spitze vorhanden sind.

11. Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers, mit:
Durchführen eines schnellen thermischen Anlaßprozesses (RTA) bei einem Sili ziumwafer mit einer oberen Oberfläche und einer Bodenfläche in einer Atmo sphäre aus einer Gasmischung, die ein Gas enthält, welches einen Leerstellen injektionseffekt aufweist und ein Gas enthält, welches einen Zwischenraumsili ziuminjektionseffekt an der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Silizi umwafers aufweist, um Keimzentren zu erzeugen, die als Sauerstoffausfällungs wachstumsstellen während der nachfolgenden Wärmebehandlung dienen, und zwar in einem Keimzentrumskonzentrationsprofil von der oberen Oberfläche zur Bodenfläche des Wafers hin, wobei das Keimzentrumskonzentrationsprofil fol gendes aufweist:
eine erste und eine zweite Spitze in einer ersten bzw. zweiten vorbestimmten Tiefe von der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Wafers aus;
eine Zone mit einer vorbestimmten Keimzentrumskonzentration, die niedriger ist als eine kritische Konzentration zwischen der oberen Oberfläche des Wafers und der ersten Spitze und zwischen der Bodenfläche des Wafers und der zweiten Spitze; und
eine konkave Zone zwischen der ersten und der zweiten Spitze.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schritt der Durchführung eines schnel len thermischen Anlaßprozesses auch ein Leerstellenkonzentrationsprofil von der oberen Oberfläche zur Bodenfläche des Wafers hin erzeugt, wobei das Leerstel lenkonzentrationsprofil folgendes aufweist:
eine erste und eine zweite Spitze in einer ersten bzw. zweiten vorbestimmten Tiefe von der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Wafers aus;
eine Zone mit einer vorbestimmten Leerstellenkonzentration, die niedriger ist als eine kritische Konzentration, zwischen der oberen Oberfläche des Wafers und der ersten Spitze und zwischen der Bodenfläche des Wafers und der zweiten Spitze; und
eine konkave Zone zwischen der ersten und der zweiten Spitze.

13. Verfahren nach Anspruch 11, ferner mit dem Schritt der Durchführung einer nach folgenden Wärmebehandlung an dem Siliziumwafer, um ein Sauerstoffausfäl lungskonzentrationsprofil von der oberen Oberfläche zur Bodenfläche des Wafers hin auszubilden, wobei das Sauerstoffausfällungskonzentrationsprofil folgendes aufweist:
eine erste und eine zweite Spitze in einer ersten bzw. zweiten vorbestimmten Tiefe von der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Wafers aus;
eine denudierte Zone (DZ) zwischen der oberen Oberfläche des Wafers und der ersten Spitze und zwischen der Bodenfläche des Wafers und der zweiten Spitze; und
eine konkave Zone zwischen der ersten und der zweiten Spitze.

14. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Gasgemisch Stickstoff(N₂-)-Gas und Argon(Ar)-Gas enthält.

15. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Gasgemisch Stickstoffgas (N₂) und Argongas (Ar) enthält.

16. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Sauerstoffausfällungskonzentrationen in der ersten und in der zweiten Spitze und in der konkaven Zone dadurch gesteuert werden, indem ein Mischverhältnis der Gasmischung eingestellt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Tiefen der denudierten Zonen durch Einstellen eines Mischverhältnisses der Gasmischung gesteuert werden.

18. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Sauerstoffausfällungskonzentrationen in der ersten und in der zweiten Spitze und in der konkaven Zone ferner durch Ein stellen der Temperatur und der Zeit des schnellen thermischen Anlaßprozesses ge steuert werden.

19. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Tiefen der denudierten Zonen ferner durch Einstellen der Temperatur und der Zeit des schnellen thermischen Anlaß prozesses gesteuert werden.

20. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schritt der Ausführung eines schnellen thermischen Anlaßprozesses das schnelle Abkühlen des Wafers in einer Rate von wenigstens etwa 30°C/Sekunde umfaßt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Schritt der Ausführung des raschen thermischen Anlaßprozesses bei einer Temperatur von wenigstens etwa 1150°C durchgeführt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Schritt der Durchführung des schnellen thermischen Anlaßprozesses für eine Zeitdauer von wenigstens etwa 5 Sekunden ausgeführt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Schritt der Durchführung des schnellen thermischen Anlaßprozesses bei etwa 1150°C oder mehr für etwa 30 Sekunden oder mehr durchgeführt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Schritt der Durchführung des schnellen thermischen Anlaßprozesses bei etwa 1250°C oder mehr für etwa 5 Sekunden durchgeführt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Schritt der Durchführung einer nachfol genden Wärmebehandlung des Siliziumwafers bei einer Temperatur zwischen etwa 800°C und etwa 1000°C während einer Zeit von etwa 4 bis etwa 20 Stunden durchgeführt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Sauerstoffausfällungskonzentrations profil so gesteuert wird, daß es in bezug auf eine zentrale Fläche des Silizium wafers, die zentral zwischen der oberen Oberfläche und der Bodenfläche gelegen ist, symmetrisch ist.

27. Siliziumwafer nach Anspruch 11, bei dem die Tiefe der denudierten Zonen in dem Bereich von etwa 20 µm bis etwa 40 µm von der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Siliziumwafers aus liegt.

28. Siliziumwafer nach Anspruch 11, bei dem die Tiefe der denudierten Zonen etwa 30 µm von der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Siliziumwafers aus beträgt.

29. Siliziumwafer nach Anspruch 11, bei dem Sauerstoffausfällungskonzentrationen an der ersten und an der zweiten Spitze wenigstens etwa 1 × 10⁹ cm^-3 betragen.

30. Siliziumwafer nach Anspruch 11, bei dem die Sauerstoffausfällungskonzentration in der konkaven Zone zwischen der ersten Spitze und der zweiten Spitze wenig stens etwa 1 × 10⁸ cm^-3 beträgt.

31. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das schnelle thermische Anlassen während eines Donor-Beseitigungsschrittes eines Waferherstellungsprozesses für den Sili ziumwafer ausgeführt wird.

32. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem ferner die obere Oberfläche des Wafers nach der Ausführung des schnellen thermischen Anlaßprozesses poliert wird.

33. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem dem Ausführschritt folgendes vorher geht:
Ziehen eines Rohlings aus einer Siliziumschmelze in einem Heißzonenofen ge mäß einem Rohlingsziehratenprofil, wobei die Ziehrate des Rohlings ausreichend hoch ist, so daß die Ausbildung von Zwischenraumagglomeraten verhindert wird, die jedoch ausreichend niedrig ist, so daß die Ausbildung von Leerstellenagglo meraten auch innerhalb einer leerstellenreichen Zone um die Zentralachse des Rohlings herum begrenzt wird; und
Aufteilen des Rohlings in Scheiben in einer radialen Richtung, um den Silizium wafer zu bilden.

34. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem dem Ausführschritt folgendes voran geht:
Ziehen eines Rohlings aus der Siliziumschmelze in einem Heißzonenofen gemäß einem Rohlingsziehratenprofil, welches eine leerstellenreiche Zone mit Leer stellenagglomeraten an dem Zentrum desselben erzeugt, und eine reine Zone außerhalb der leerstellenreichen Zone erzeugt, wobei die reine Zone Zwischen raumpunktdefektstellen ohne Leerstellenagglomerate und Zwischenraumagglome rate enthält; und
Aufteilen des Rohlings in Scheiben in einer radialen Richtung, um den Silizium wafer zu erzeugen.

35. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem dem Ausführschritt folgendes voran geht:
Ziehen eines Rohlings aus der Siliziumschmelze in einem Heißzonenofen gemäß einem Rohlingsziehratenprofil, bei dem die Ziehrate des Rohlings ausreichend hoch ist, so daß die Ausbildung von Zwischenraumagglomeraten verhindert wird, die jedoch ausreichend niedrig ist, so daß die Ausbildung von Leerstellenagglo meraten verhindert wird; und
Aufteilen des Rohlings in Scheiben in einer radialen Richtung, um den Silizium wafer zu bilden.

36. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem dem Ausführschritt folgendes voran geht:
Ziehen eines Rohlings aus der Siliziumschmelze in einem Heißzonenofen gemäß einem Rohlingsziehratenprofil, welches Punktdefektstellen erzeugt und keine Zwischenraumagglomerate und Leerstellenagglomerate erzeugt; und
Aufteilen des Rohlings in Scheibenform in einer radialen Richtung, um den Sili ziumwafer zu erzeugen.

37. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem dem Ausführschritt folgendes voran geht:
Ziehen eines Rohlings aus einer Siliziumschmelze in einem Heißzonenofen ge mäß einem Rohlingsziehratenprofil, wobei die Ziehrate des Rohlings ausreichend hoch ist, so daß Leerstellenagglomerate durch den Durchmesser des Rohlings hin durch ohne die Ausbildung von Zwischenraumagglomeraten ausgebildet werden; und
Aufteilen des Rohlings in Scheiben in einer radialen Richtung, um den Silizium wafer zu bilden.

38. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem die Größe der Leerstellenagglomerate, die in dem Siliziumwafer während des Ziehschrittes erzeugt werden, etwa 0,2 µm be trägt.

39. Verfahren nach Anspruch 34, wonach die Größe der Leerstellenagglomerate, die in dem Siliziumwafer während des Ziehschrittes entstehen, etwa 0,2 µm beträgt.

40. Verfahren nach Anspruch 35, bei dem die Größe der Leerstellenagglomerate, die in dem Siliziumwafer während des Ziehschrittes ausgebildet werden, etwa 0,2 µm beträgt.

41. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem der Rohlingsziehschritt ferner ein Abkühlen des Rohlings, der gezogen worden ist, auf eine vorbestimmte Temperatur in einer Abkühlrate von wenigstens etwa 1,4°K/Minute basierend auf der Temperatur des Rohlings am Zentrum desselben umfaßt.

42. Verfahren nach Anspruch 34, bei dem der Rohlingsziehschritt ferner das Ab kühlen des Rohlings, der gezogen worden ist, auf eine vorbestimmte Temperatur bei einer Abkühlrate von wenigstens etwa 1,4°K/Minute basierend auf der Tempe ratur am Zentrum des Rohlings umfaßt.

43. Verfahren nach Anspruch 35, bei dem der Rohlingsziehschritt ferner das Abküh len des gezogenen Rohlings auf eine vorbestimmte Temperatur mit einer Abkühl rate von wenigstens etwa 1,4°K/Minute basierend auf der Temperatur am Zentrum des Rohlings umfaßt.

44. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem der Rohlingsziehschritt das Ziehen des Rohlings mit einer Ziehrate in dem Bereich von etwa 0,5 bis etwa 1,0 mm/Minute umfaßt.

45. Verfahren nach Anspruch 34, bei dem der Rohlingsziehschritt das Ziehen des Rohlings mit einer Ziehrate in dem Bereich von etwa 0,5 bis etwa 1,0 mm/Minute umfaßt.

46. Verfahren nach Anspruch 35, bei dem der Rohlingsziehschritt das Ziehen des Rohlings in einer Ziehrate in dem Bereich von etwa 0,5 bis etwa 1,0 mm/Minute umfaßt.

47. Czochralski-Ziehapparat zum Wachsenlassen von einkristallinen Siliziumrohlin gen, mit:
einer Kammerumschließung;
einem Tiegel in der Kammerumschließung, der geschmolzenes Silizium enthält;
einem Keimhalter in der Kammerumschließung benachbart dem Tiegel, um ein Keimkristall zu halten;
einer Heizvorrichtung in der Kammerumschließung, welche den Tiegel umgibt;
einem ringförmig gestalteten Hitzeschildgehäuse in der Kammerumschließung, welches innere und äußere Hitzeschildgehäusewände enthält, die voneinander ge trennt sind, und einem Hitzeschildgehäuseoberteil und einem Hitzeschildgehäuse boden, die die inneren und die äußeren Hitzeschildgehäusewände verbinden, wo bei das Hitzeschildgehäuseoberteil von der inneren Hitzeschildgehäusewand zu der äußeren Hitzeschildgehäusewand hin nach oben zu schräg verläuft (sloping upwards) und wobei der Hitzeschildgehäuseboden von der inneren Hitzeschild gehäusewand zu der äußeren Hitzeschildgehäusewand nach unten schräg abfällt (sloping downwards); und
einem Halterungsteil, welches das Hitzeschildgehäuse innerhalb des Tiegels ab stützt.

48. Czochralski-Ziehgerät nach Anspruch 47, bei dem das ringförmig gestaltete Hitzeschildgehäuse mit einem wärmeabsorbierenden Material gefüllt ist.

49. Czochralski-Ziehgerät nach Anspruch 47, ferner mit einem Kühlmantel zwischen dem Hitzeschild und dem Kristallkeimhalter.

50. Czochralski-Ziehgerät nach Anspruch 49, ferner mit einer Hitzeschildplatte, die den gezogenen Rohling umschließt, zwischen dem Hitzeschildgehäuse und dem Kühlmantel.

51. Czochralski-Ziehgerät nach Anspruch 50, bei dem das Ziehgerät ferner so konfi guriert ist, um den Kristallkeimhalter aus dem Tiegel zu ziehen, um das ge schmolzene Silizium in einen zylinderförmigen monokristallinen Siliziumrohling wachsen zu lassen, der in einer zylinderförmigen Gestalt wächst und eine Roh lingssiliziumschmelze-Zwischenschicht mit der Siliziumschmelze bildet; wobei wenigstens eine der Größen wie die Längen der inneren und der äußeren Hitze schildgehäusewände des Hitzeschildgehäuses, die Neigungswinkel des Hitze schildgehäuseoberteils und des Hitzeschildgehäusebodens, der Abstand zwischen dem Rohling und der inneren Hitzeschildgehäusewand, der Abstand zwischen dem Tiegel und der äußeren Hitzeschildgehäusewand, der Abstand zwischen der Siliziumschmelze und der inneren Hitzeschildgehäusewand und die Lage der Hitzeschildplatte derart ausgewählt wird bzw. werden, daß der gezogene Rohling in einer Rate von wenigstens etwa 1,4°K/Minute basierend auf der Temperatur am Zentrum des Rohlings abgekühlt wird, und zwar von der Temperatur an der Zwi schenschicht zwischen Rohling und Siliziumschmelze auf eine bestimmte Tempe ratur des Rohlings.

52. Czochralski-Ziehgerät nach Anspruch 47, bei dem das Hitzeschildgehäuse aus Kohlenstoff-Ferrit hergestellt ist.