半導(dǎo)體裝置用硅部件及半導(dǎo)體裝置用硅部件的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置用硅部件及半導(dǎo)體裝置用硅部件的制造方法，該半導(dǎo)體裝置用硅部件為由單向凝固硅制成，同時又能發(fā)揮與由單晶硅制成的部件幾乎相同的性能，且即使體積比較龐大也能夠制作的半導(dǎo)體裝置用硅部件。該半導(dǎo)體裝置用硅部件由切下柱狀晶硅錠而制成，所述柱狀晶硅錠通過在坩堝底部配置由單晶硅板構(gòu)成的多個籽晶，并單向凝固坩堝內(nèi)的熔融硅，從而從多個籽晶中分別生長出單晶而獲得。
【專利說明】半導(dǎo)體裝置用硅部件及半導(dǎo)體裝置用硅部件的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置用硅部件及半導(dǎo)體裝置用硅部件的制造方法。更具體 而言，涉及一種干蝕刻用硅部件。

【背景技術(shù)】
[0002] 在制造硅半導(dǎo)體設(shè)備的工序中所使用的例如等離子體蝕刻裝置為局部去除氧化 膜而使用CF 6或SF6等氟化類氣體。使這些氟化類氣體通過與蝕刻對象即硅晶圓之間施加 高頻電壓且鑿開多個孔的極板（電極板)，并利用被等離子化的氣體對硅晶圓表面的硅氧化 膜進行蝕刻(參考下列專利文獻1)。作為這些電極板通常使用單晶硅(參考下列專利文獻 2)，為了確保蝕刻的均勻性，通常需要使用尺寸大于蝕刻對象即硅晶圓的電極板。
[0003] 專利文獻1 :日本特開2004-79961號公報
[0004] 專利文獻2 :日本特公平7-40567號公報
[0005] 最近，盛行適合用于下一代450mm娃晶圓的開發(fā)活動。為450mm娃晶圓時，需要使 用大于450mm Φ的電極板。作為電極板需要480mm Φ、500ι?πιΦ，優(yōu)選為530mm Φ以上的電極 板，但現(xiàn)階段難以使這種大口徑的單晶硅生長，并且，即使有可能使其生長估計也要耗費很 大的成本。當(dāng)方形的半導(dǎo)體部件時，至少需要邊長大于450mm的尺寸。需要邊長為500mm， 優(yōu)選邊長為530mm的半導(dǎo)體部件。
[0006] 因此，開始關(guān)注能夠制造出530πιπιΦ以上尺寸的電極板的柱狀晶硅。然而，柱狀晶 硅通常為多晶硅，電極板使用多晶硅時，存在容易在硅晶圓上形成粒子，向電極板的晶界偏 析的雜質(zhì)和Si0 2等在硅晶圓上沉降，因不同結(jié)晶取向引起的蝕刻速度差異而在晶界產(chǎn)生高 低差等問題。因此，有可能難以減少粒子、難以減少因雜質(zhì)引起的設(shè)備不良、或者因電場的 不均勻性而難以確保硅晶圓的蝕刻的均勻性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明是鑒于這種背景而完成的，其課題在于提供一種由單向凝固硅鑄造法制 成，同時又能發(fā)揮與由單晶硅制成的部件幾乎相同的性能，且即使體積比較龐大也能夠制 作的半導(dǎo)體裝置用硅部件。
[0008] 為了解決所述課題，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置用硅部件，其特征在于，利用柱狀晶硅錠 制成，所述柱狀晶硅錠通過在坩堝底部配置由單晶硅板構(gòu)成的多個籽晶，并單向凝固坩堝 內(nèi)的熔融硅，從而從所述多個籽晶分別生長出單晶而獲得。
[0009] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置用硅部件，所述部件為切下從多個籽晶分別生長出單 晶而獲得的柱狀晶硅錠而制成，與從以往的柱狀晶硅錠切下而獲得的部件相比，晶界非常 少或完全沒有。因此，當(dāng)例如用于等離子體蝕刻用電極板時，因粒子的產(chǎn)生及向晶界偏析的 雜質(zhì)和Si0 2等的沉降而引起的設(shè)備不良會減少，并且，因晶粒而引起的商低差的廣生也會 變少。其結(jié)果，能夠進行大致均勻的蝕刻。
[0010] 并且，能夠通過任意選擇籽晶的結(jié)晶取向面來從各籽晶分別獲得使單晶以所希望 的面取向生長的柱狀晶硅錠，由此，能夠獲得所希望的面取向的半導(dǎo)體裝置用硅部件。
[0011] 并且，上述半導(dǎo)體裝置用娃部件優(yōu)選大于450mmΦ，更優(yōu)選為500mmΦ以上，進一 步優(yōu)選為530_Φ以上。
[0012] 并且，上述半導(dǎo)體裝置用硅部件優(yōu)選用作干蝕刻用硅部件。
[0013] 并且，在所述坩堝底部配置多個所述籽晶時，優(yōu)選以縱橫及生長方向相同的結(jié)晶 取向排列各籽晶。
[0014] 此時，由于各籽晶以相同的結(jié)晶取向排列，因此從這些籽晶生長的單晶呈相同的 結(jié)晶取向，能夠獲得恰好的單晶硅錠。其結(jié)果，當(dāng)將從這種恰好的單晶硅錠切下而獲得的半 導(dǎo)體裝置用硅部件用作等離子體蝕刻用電極板時，能夠進一步提高蝕刻的均勻性。并且，能 夠減少因粒子的產(chǎn)生及向晶界偏析的雜質(zhì)和Si0 2等的沉降而引起的設(shè)備不良。
[0015] 在所述坩堝的底部配置所述籽晶時，優(yōu)選在各籽晶之間不形成間隙而緊密地配 置。
[0016] 此時，由于緊密地配置籽晶，因此能夠避免結(jié)晶在籽晶之間各自生長的現(xiàn)象，并能 夠獲得晶界更少的單向凝固硅錠。其結(jié)果，當(dāng)將從這種晶界更少的單向凝固硅錠切下而獲 得的干蝕刻用硅部件用作等離子體蝕刻用電極板時，能夠進一步提高蝕刻的均勻性。并且， 能夠減少因粒子的產(chǎn)生及向晶界偏析的雜質(zhì)和Si0 2等的沉降引起的設(shè)備不良。
[0017] 優(yōu)選暴露在使用部位表面的面積的至少1/3以上被視作1個晶粒的結(jié)晶（面取向 相同）所占據(jù)。
[0018] 從以往的柱狀晶硅錠切下而獲得的半導(dǎo)體裝置用硅部件，通常，在使用部位表面 中被1個晶粒所占據(jù)的面積不足使用部位表面整體的1/3。與這種以往的半導(dǎo)體裝置用硅 部件相比，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置用硅部件其晶界非常少。因此，當(dāng)將上述半導(dǎo)體裝置用硅部 件用在例如等離子體蝕刻用電極板時，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻性較高的蝕刻。
[0019] 優(yōu)選由一個晶粒構(gòu)成整個使用部位。
[0020] 此時，能夠發(fā)揮與從單晶硅錠切下而獲得的半導(dǎo)體裝置用硅部件幾乎相同的性 能。
[0021] 并且，優(yōu)選根據(jù)截面中晶粒的晶界長度的總計LS和截面積A計算的晶界密度 P=LS/A 為(λ 24 以下。
[0022] 該結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置用硅部件中，上述結(jié)晶密度Ρ為0. 24以下，而晶界較少，因此 將上述半導(dǎo)體裝置用硅部件用于例如等離子體蝕刻用電極板時，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻性較高的蝕 刻。
[0023] 此外，結(jié)晶中的氧濃度優(yōu)選為5Χ 1017atoms/ml以下。
[0024] 該結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置用硅部件中，由于結(jié)晶中的氧濃度為5X1017atoms/ml以下， 因此能夠減慢蝕刻速度。
[0025] 并且，結(jié)晶中的氮濃度優(yōu)選為7X 1014atoms/ml以上4X 1015atoms/ml以下。
[0026] 該結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置用硅部件中，由于氮濃度在7X 1014atoms/ml以上 4X 1015atoms/ml以下的范圍內(nèi)，因此能夠減慢蝕刻速度。
[0027] 本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置用硅部件的制造方法，該方法具備：單晶硅板配置工序，在坩 堝底部配置由單晶硅板構(gòu)成的多個籽晶；硅原料熔融工序，在配置有所述單晶硅板的坩堝 內(nèi)裝入硅原料，并以單晶硅板不完全熔解的條件對所述硅原料進行熔融以獲得硅熔融液； 單向凝固工序，從配置有所述單晶硅板的所述坩堝底部朝上方單向凝固所述硅熔融液而獲 得柱狀晶硅錠；及加工工序，對所述柱狀晶硅錠進行加工以形成半導(dǎo)體裝置用硅部件。
[0028] 與從以往的柱狀晶硅錠切下而獲得的部件相比，通過上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置用硅 部件的制造方法，能夠獲得晶界非常少或完全沒有晶界的半導(dǎo)體裝置用硅部件。
[0029] 與從以往的柱狀晶硅錠切下而獲得的部件相比，晶界非常少，因此，例如用于等離 子體蝕刻用電極板時，因粒子的產(chǎn)生及向晶界偏析的雜質(zhì)和Si0 2等引起的設(shè)備不良得以減 少，并且，因晶粒引起的高低差變少，其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)大致均勻的蝕刻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1為制造成為本實施方式的半導(dǎo)體裝置用硅部件的原材料的柱狀晶硅錠時使 用的柱狀晶硅錠制造裝置的概要圖。
[0031] 圖2A為表示利用單晶硅制作的電極板的俯視圖。
[0032] 圖2B為表示利用本發(fā)明所涉及的準(zhǔn)單晶硅錠制作的電極板的俯視圖。
[0033] 圖3A為以圖2B中的III表示的放大剖視圖，其為利用準(zhǔn)單晶硅錠制作的電極板 的使用前的剖視圖。
[0034] 圖3B為利用準(zhǔn)單晶硅錠制作的電極板的使用后的剖視圖。
[0035] 圖4A用于與本實施方式進行比較，其為利用以往的柱狀晶硅錠制作的電極板的 使用前的剖視圖。
[0036] 圖4B為利用以往的柱狀晶硅錠制作的電極板的使用后的剖視圖。
[0037] 圖5為表示本實施方式的干蝕刻用環(huán)R的俯視圖。
[0038] 圖6為以往的柱狀晶硅錠的縱截面示意圖。
[0039] 圖7為以往的柱狀晶娃淀的橫截面不意圖。
[0040] 圖8為準(zhǔn)單晶硅錠的一例的縱截面示意圖。
[0041] 圖9為準(zhǔn)單晶硅錠的一例的橫截面示意圖。圖中以虛線包圍的區(qū)域為準(zhǔn)單晶硅錠 中的籽晶對應(yīng)單晶區(qū)域。
[0042] 圖10為準(zhǔn)單晶硅錠的其他例的縱截面示意圖。
[0043] 圖11為準(zhǔn)單晶硅錠的其他例的橫截面示意圖。圖中以虛線包圍的區(qū)域為準(zhǔn)單晶 硅錠中的籽晶對應(yīng)單晶區(qū)域。（以方形結(jié)晶不留間隙地配置籽晶的情況)。
[0044] 圖12為準(zhǔn)單晶硅錠的其他例的縱截面示意圖。
[0045] 圖13為準(zhǔn)單晶硅錠的其他例的橫截面示意圖。圖中以虛線包圍的區(qū)域為準(zhǔn)單晶 硅錠中的籽晶對應(yīng)單晶區(qū)域。（以方形結(jié)晶留有間隙地配置籽晶的情況)。
[0046] 圖14為準(zhǔn)單晶硅錠的其他例的縱截面示意圖。
[0047] 圖15為準(zhǔn)單晶硅錠的其他例的橫截面示意圖。圖中以虛線包圍的區(qū)域為準(zhǔn)單晶 硅錠中的籽晶對應(yīng)單晶區(qū)域。（以方形結(jié)晶不留間隙地配置籽晶的情況)。
[0048] 圖16A、圖16B、圖16C為鑄造準(zhǔn)單晶硅錠時的籽晶的配置例。結(jié)晶的面取向關(guān)系 用圖中的箭頭表不。
[0049] 符號說明
[0050] C-桿晶，lb-準(zhǔn)單晶娃淀，Ic-準(zhǔn)單晶娃淀，Ie-準(zhǔn)單晶娃淀，Eb -利用準(zhǔn)單晶娃淀 制作的電極板，R-利用準(zhǔn)單晶硅錠制作的環(huán)。

【具體實施方式】
[0051] 以下，參考附圖對本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置用硅部件的實施方式進行說明。
[0052] 本實施方式的半導(dǎo)體裝置用硅部件被用作干蝕刻用硅部件。該半導(dǎo)體裝置用硅部 件(干蝕刻用硅部件）利用多晶硅錠而獲得，更具體而言，從經(jīng)過特殊工序并通過單向凝固 制造出來的柱狀晶硅錠切下而獲得。
[0053] 在該本實施方式中使用的柱狀晶硅錠經(jīng)鑄造而被制造，但其制造過程與制造一般 的柱狀晶硅錠時不同。即，本實施方式中所使用的柱狀晶硅錠為經(jīng)如下工序制成的柱狀晶 硅錠（以下稱為準(zhǔn)單晶硅錠)，即通過在坩堝底部配置由單晶硅板構(gòu)成的多個籽晶，并單向 凝固坩堝內(nèi)的熔融硅，從而從多個籽晶分別生長出單晶而獲得。
[0054] 如此，本實施方式的準(zhǔn)單晶硅錠為具有多個從籽晶生長的單晶部位的硅錠，根據(jù) 籽晶的配置能夠使整個硅錠幾乎成為單晶。
[0055] 接著，參考圖1對制造成為本實施方式的半導(dǎo)體裝置用硅部件(干蝕刻用硅部件） 的原材料的準(zhǔn)單晶硅錠時所使用的柱狀晶硅錠制造裝置10進行說明。
[0056] 該柱狀晶硅錠制造裝置10具備儲藏硅熔融液L的坩堝20、載置有該坩堝20的冷 卻板12、從下方支承該冷卻板12的下部加熱器13、及配設(shè)于坩堝20的上方的上部加熱器 14。并且，坩堝20的周圍設(shè)有絕熱材料15。
[0057] 冷卻板12呈中空結(jié)構(gòu)，構(gòu)成為經(jīng)供給管16向內(nèi)部供給Ar氣。
[0058] 坩堝20的水平截面形狀呈方形（四邊形)或圈形（圓形)，本實施方式中，呈方形（四 邊形）和圈形（圓形)。
[0059] 該坩堝20由石英（Si02)構(gòu)成，其里面涂布有氮化硅（Si3N 4)。即，構(gòu)成為坩堝20內(nèi) 的硅熔融液L不與石英（Si02)直接接觸。
[0060] 接著，利用該柱狀晶硅錠制造裝置10對制造準(zhǔn)單晶硅錠的方法進行說明。首先， 在坩堝20內(nèi)裝入硅原料。具體而言，在坩堝20的底部沿著坩堝20的底面平行配置由單晶 硅板構(gòu)成的多個籽晶C (單晶硅板配置工序)。這些籽晶C優(yōu)選以相同的結(jié)晶取向排列，但 并非一定要如此。并且，優(yōu)選在它們之間不形成間隙而緊密地配置這些籽晶C，但并非一定 要如此。
[0061] 在圖16A?16C中示出鑄造準(zhǔn)單晶硅錠時的籽晶C的配置例。圖16A表示在方形 坩堝的底部以相同的結(jié)晶取向留有間隙地進行排列的情況，圖16B表示在方形坩堝的底部 以相同的結(jié)晶取向不留間隙地進行排列的情況，圖16C表示在圈形坩堝的底部以相同的結(jié) 晶取向留有間隙地進行排列的情況。并且，圖中的箭頭和記號表示配置籽晶C時的取向。
[0062] 并且，在這些籽晶C的上側(cè)配置碾碎11N (純度為99. 999999999%)的高純度多晶 硅而獲得的被稱為"厚塊"的塊狀物。該塊狀硅原料的粒徑例如為30mm至100_。
[0063] 在上部加熱器14和下部加熱器13上通電，以加熱如此配置的硅原料。此時，以配 置于坩堝20底部的籽晶C不完全熔解的方式調(diào)整下部加熱器13的輸出功率，主要從上側(cè) 熔化籽晶C的上側(cè)的厚塊(硅原料熔融工序)。由此，在坩堝20內(nèi)儲藏硅熔融液。
[0064] 接著，進一步下調(diào)下部加熱器13的通電量，經(jīng)由供給管16向冷卻板12的內(nèi)部供 給Ar氣。由此，冷卻坩堝20的底部。另外，逐步減少上部加熱器14的通電量，由此坩堝20 內(nèi)的硅熔融液L，使配置于坩堝20的底部的籽晶C以此狀態(tài)繼續(xù)結(jié)晶生長。其結(jié)果，從籽 晶C繼續(xù)沿著該籽晶C的結(jié)晶取向生長，同時鑄造具有平面上幾乎與籽晶C相同尺寸的單 晶部的基于單向凝固法的柱狀晶硅錠(準(zhǔn)單晶硅錠）（單向凝固工序)。其中，如此獲得的準(zhǔn) 單晶硅錠為多晶硅，同時兼具單晶的性質(zhì)。
[0065] 對如此獲得的準(zhǔn)單晶硅錠進行加工，將表面研磨成鏡面研磨以上的平整度(加工 工序)。由此制造半導(dǎo)體裝置用硅部件(干蝕刻用硅部件)，例如在等離子體蝕刻用反應(yīng)室內(nèi) 部使用的等離子體蝕刻用硅部件。其中，作為等離子體蝕刻用硅部件的例子舉出電極板。
[0066] 圖2A及圖2B表示等離子體蝕刻用電極板（以下簡稱為電極板)，圖2A為利用單晶 硅錠制作的電極板Ea，圖2B為利用本發(fā)明所涉及的準(zhǔn)單晶硅錠制作的電極板Eb。據(jù)圖2B 可知，利用準(zhǔn)單晶硅錠制作的電極板Eb中的一部分呈現(xiàn)晶界Eba，由此可知由多晶硅構(gòu)成。 [0067] 電極板Ea、Eb上分別開有用于通入氟化類氣體的多個孔H。利用準(zhǔn)單晶硅制作的 電極板Eb中，孔Η形成于單晶部位。圖3A為如圖2B中用箭頭III表示，在包含孔Η的位 置切斷的電極板Eb的使用前的放大剖視圖，圖3Β是電極板Eb的使用后的放大剖視圖。另 夕卜，圖4A及圖4B為與本實施方式進行比較而示出，圖4A為利用以往的柱狀晶硅錠制作的 電極板Ec的使用前的剖視圖，圖4B為利用以往的柱狀晶硅錠制作的電極板Ec的使用后的 首 1J視圖。
[0068] 利用以往的柱狀晶硅錠制作的電極板Ec中，使用之后孔Η的氣體出口附近因氟化 類氣體的腐蝕而擴大（圖中符號Ha)。并且，發(fā)現(xiàn)電極板Ec的表面產(chǎn)生了因晶粒引起的高低 差。其原因在于，面向表面的結(jié)晶取向因各結(jié)晶而異，使得表面的蝕刻速度不同。
[0069] 另一方面，在利用準(zhǔn)單晶硅錠制作的電極板Eb中，使用之后孔Η的氣體出口附近 因氟化類氣體的腐蝕而擴大（圖中符號Ha)，但沒有發(fā)現(xiàn)電極板Eb的表面產(chǎn)生因晶粒引起 的高低差。其原因在于，電極板Eb由一個結(jié)晶構(gòu)成且面向表面的結(jié)晶取向相同，因而表面 蝕刻速度不會產(chǎn)生差異。
[0070] 根據(jù)如此構(gòu)成的本實施方式的半導(dǎo)體裝置用硅部件(干蝕刻用硅部件)，該部件為 從使單晶從多個籽晶分別生長而獲得的準(zhǔn)單晶硅錠切下而制成，與從以往的柱狀晶硅錠切 下而獲得的部件相比，晶界非常少或完全沒有晶界，因此在用于例如等離子體蝕刻用電極 板Eb時，減少硅晶圓的因粒子的產(chǎn)生及向晶界偏析的雜質(zhì)和Si0 2等的沉降引起的設(shè)備不 良。并且，因晶粒而產(chǎn)生于電極板的高低差減少，且能夠?qū)崿F(xiàn)大致均勻的蝕刻。
[0071] 并且，在坩堝20的底部配置多個籽晶C時，若以相同的結(jié)晶取向排列各籽晶C，則 從這些籽晶C生長的單晶呈相同的結(jié)晶取向，能夠獲得恰好的單晶硅錠。其結(jié)果，將從這種 恰好的單晶硅錠切下而獲得的半導(dǎo)體裝置用硅部件(干蝕刻用硅部件）用作例如等離子體 蝕刻用電極板時，能夠進一步提高蝕刻的均勻性。
[0072] 并且，在坩堝20的底部配置籽晶C時，若在各籽晶C之間不形成間隙而緊密地配 置，則能夠避免結(jié)晶在籽晶C之間各自生長的現(xiàn)象，并能夠獲得晶界更少的柱狀晶硅錠。其 結(jié)果，將從這種晶界更少的柱狀晶硅錠切下而獲得的半導(dǎo)體裝置用硅部件(干蝕刻用硅部 件）用作例如等離子體蝕刻用電極板時，能夠進一步提高蝕刻的均勻性。
[0073] 其中，實施方式的半導(dǎo)體裝置用硅部件(干蝕刻用硅部件）中，優(yōu)選暴露在使用部 位表面的面積的至少1/3以上被視為1個晶粒的結(jié)晶（面取向相同）所占據(jù)，更優(yōu)選該面積 的至少1/2以上被視為1個晶粒的結(jié)晶(面取向相同)所占據(jù)，進一步優(yōu)選該面積的至少2/3 以上被視為1個晶粒的結(jié)晶(面取向相同)所占據(jù)。硅部件為用于等離子體或干蝕刻用的半 導(dǎo)體裝置的電極時，硅部件的使用部位為整個硅部件。
[0074] 此時，從以往的柱狀晶硅錠切下而獲得的半導(dǎo)體裝置用硅部件(干蝕刻用硅部件） 中，通常，在使用部位表面中被1個晶粒所占據(jù)的面積不足使用部位表面整體的1/3。將這 種以往的半導(dǎo)體裝置用硅部件(干蝕刻用硅部件）用作例如等離子體用電極板時，產(chǎn)生上述 本發(fā)明要解決的問題中的不良情況。
[0075] 與此相比，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置用硅部件(干蝕刻用硅部件）中，暴露在使用部位 表面的面積的至少1/3以上被視為1個晶粒的結(jié)晶（面取向相同）所占據(jù)，因此，晶界較少。 因此，上述不良情況得以消除。并且，當(dāng)暴露在使用部位表面的面積的至少1/2以上被視為 1個晶粒的結(jié)晶(面取向相同)所占據(jù)時，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻性更高的蝕刻。另外，當(dāng)暴露在使用 部位表面的面積的至少2/3以上被視為1個晶粒的結(jié)晶（面取向相同）所占據(jù)時，能夠?qū)崿F(xiàn) 均勻性更高的蝕刻。
[0076] 并且，實施方式的半導(dǎo)體裝置用硅部件(干蝕刻用硅部件）優(yōu)選整個使用部位由一 個晶粒構(gòu)成。
[0077] 此時，能夠發(fā)揮與從單晶硅錠切下而獲得的半導(dǎo)體裝置用硅部件(干蝕刻用硅部 件）幾乎相同的性能。
[0078] 并且，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置用硅部件(干蝕刻用硅部件)，能夠輕松制作530πιπιΦ以 上的比較大尺寸的部件。
[0079] 另外，關(guān)于晶粒的大小，進行蝕刻速度的結(jié)晶取向依賴性較高的Κ0Η和NaOH等的 堿性蝕刻，對每個結(jié)晶進行辨別并利用圖像分析裝置測定尺寸。
[0080] 然而，通過CZ法并利用單晶硅制成的電極板的氧濃度比單向凝固硅(多晶、準(zhǔn)單 晶)高，并且一般不含有氮，因此進行等離子體蝕刻時蝕刻速率較大且電極磨損較快。其中， 單向凝固硅(多晶、準(zhǔn)結(jié)晶）的氧濃度之所以低，是因為二氧化硅坩堝里面涂布有氮化硅，因 此不與硅熔融液直接接觸，所以Si0 2的熔穿非常小。并且，之所以含有氮是因為二氧化硅 坩堝里面的氮化硅涂布層的氮化硅熔解于硅熔融液中而熔穿。當(dāng)氧濃度較低且固溶有固溶 限度以下的氮時，因等離子體蝕刻引起的蝕刻速率較小，因此與CZ法的單晶硅相比，單向 凝固硅具有蝕刻速率較小的特點。
[0081] 另外，本發(fā)明并不限于所述實施方式，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)能夠加以 各種變更。
[0082] 例如，所述實施方式中，作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置用硅部件舉例說明了等離子體 蝕刻用電極，但并不限于此，如圖5所示，可用作等離子體蝕刻用的保護環(huán)、密封環(huán)、地線環(huán) 等各種環(huán)R等。另外，其中在環(huán)R的一部分中可以看到由多晶硅構(gòu)成的部位Ra。
[0083] 并且，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置用硅部件不一定局限于等離子體蝕刻用硅部件，能夠 應(yīng)用于不使用等離子體而暴露于反應(yīng)氣體中的反應(yīng)性氣體蝕刻用硅部件。
[0084] [實施例]
[0085] 以下，對本發(fā)明的實施例進行說明。
[0086] 將裝有176Kg多晶硅的內(nèi)徑為570mm Φ的坩堝投入鑄造爐中并加以熔解，通過以 往的方法即單向凝固鑄造內(nèi)徑570mm Φ X300mmH的圓柱形單向凝固硅錠。圖6為該柱狀晶 硅錠la的縱截面示意圖，圖7為該柱狀晶硅錠la的橫截面示意圖。圖7中的多條直線都 表示用直線近似的晶界L，后述的總晶界長度意思是在測定范圍內(nèi)存在的晶界L的總和。該 柱狀晶娃淀la的平均結(jié)晶粒徑為5mm。
[0087] 接著，利用相同尺寸的坩堝，分別以1cm的間隔在坩堝底部配置由200mm (縱）X 200mm (橫）X 10mm (厚)，且結(jié)晶面取向為[001]的單晶硅板構(gòu)成的籽晶C。另外，在 坩堝底部的內(nèi)周部分不產(chǎn)生間隙且充分地填埋將200mm (縱）X 200mm (橫）X 10mm (厚)，且 結(jié)晶面取向為[001]的單晶硅板用水噴射而切斷成矩形的籽晶。原料硅的總重量為包括鋪 滿于底部的籽晶為176Kg。將籽晶C的配置例示于圖16C。以下部的籽晶不完全熔解的方 式調(diào)整下部加熱器的輸出功率，并從上部熔化硅原料。為了將坩堝底部的溫度設(shè)為1380°C， 并單向凝固結(jié)晶，控制下部加熱器和上部加熱器的各輸出功率以使相應(yīng)結(jié)晶生長。
[0088] 如此制造的就是圖8、圖9所示的準(zhǔn)單晶硅錠lb。圖8為準(zhǔn)單晶硅錠lb的縱截面 的示意圖，圖9為準(zhǔn)單晶娃錠lb的橫截面的示意圖。
[0089] 準(zhǔn)單晶硅錠lb中，在籽晶C與籽晶C的交界僅形成有小結(jié)晶，但幾乎底部的單晶 保持原樣而繼續(xù)結(jié)晶生長。其結(jié)果，結(jié)晶從籽晶部分繼續(xù)沿著單晶的結(jié)晶取向的同時進行 生長，且能夠制造具有幾乎與單晶板相同的尺寸的單晶部Iba的準(zhǔn)單晶硅錠lb。單晶部Iba 的最大尺寸為，邊長為140mm，對角線長度為200mm。單晶部Iba的結(jié)晶面取向為[001]。
[0090] 并且，同樣利用由200mm (縱）X 200mm (橫）X 10mm (厚)，且結(jié)晶面取向為[111] 的單晶硅板構(gòu)成的籽晶C，并以與上述方法相同的方法鑄造準(zhǔn)單晶。此時，也能夠獲得幾乎 相同的準(zhǔn)單晶硅錠。此時的單晶部Iba的結(jié)晶面取向為[111]。
[0091] 接著，選擇i甘禍底部的平整性良好的邊長為670mmX670mmX420mm的方形?甘禍， 除內(nèi)底面的外周部之外，在600mmX 600mm的區(qū)域不留間隙地鋪滿由300mmX 300mmX 10mm， 且結(jié)晶面取向為[001]的單晶硅板構(gòu)成的籽晶C。在圖16B中示出籽晶C的配置例。以與 所述在底部配置籽晶C并進行單向凝固來鑄造硅錠lb時相同的條件鑄造準(zhǔn)單晶硅錠Ic。 圖10為所制造的準(zhǔn)單晶硅錠Ic的縱截面示意圖，圖11為該準(zhǔn)單晶硅錠Ic的橫截面示意 圖。
[0092] 準(zhǔn)單晶娃錠Ic中，在中央600mmX600mm的區(qū)域lea上未形成小晶粒，該區(qū)域整體 變成了單晶形狀。該單晶部位的結(jié)晶面取向為[001]。并且，該準(zhǔn)單晶硅錠Ic中，外周35mm 的區(qū)域Icb是平均結(jié)晶粒徑為5mm的柱狀晶。
[0093] 并且，選擇i甘禍底部的平整性良好的邊長為670mmX670mmX420mm的方形?甘禍， 除內(nèi)底面的外周部之外，在600mmX 600mm的區(qū)域不留間隙地鋪滿由300mmX 300mmX 20mm， 且結(jié)晶面取向為[001]的單晶硅板構(gòu)成的籽晶C。在圖16B中示出籽晶C的配置例。以與 所述在底部配置籽晶C并進行單向凝固來鑄造硅錠Ic時相同的條件鑄造準(zhǔn)單晶硅錠Ie。 圖14為所制造的準(zhǔn)單晶硅錠Ie的縱截面示意圖，圖15為該準(zhǔn)單晶硅錠Ie的橫截面示意 圖。
[0094] 準(zhǔn)單晶娃錠Ie中，在中央600mmX 600mm的區(qū)域lea上未形成小晶粒，該區(qū)域整體 變成了單晶形狀。該單晶部位的結(jié)晶面取向為[001]。并且，該準(zhǔn)單晶硅錠Ie中，外周30mm 的區(qū)域Ieb是平均結(jié)晶粒徑為5mm的柱狀晶。
[0095] 另外，選擇坩堝底部的平整性良好的邊長為670mmX670mmX420mm的方形坩堝， 除內(nèi)底面的外周部之外，在600mmX 600mm的留有間隙地配置由300mmX 300mmX 10mm，且結(jié) 晶面取向為[001]的單晶硅板構(gòu)成的籽晶C。在圖16A中示出籽晶C的配置例。以與所述 在底部配置籽晶C并進行單向凝固來鑄造硅錠lb時相同的條件鑄造準(zhǔn)單晶硅錠Id。圖12 為所制造的準(zhǔn)單晶硅錠Id的縱截面示意圖，圖13為該準(zhǔn)單晶硅錠Id的橫截面示意圖。
[0096] 另外，鑄造這些準(zhǔn)單晶時，作為籽晶C使用200mm (縱）X 200mm (橫）X 10mm (厚)， 且結(jié)晶面取向為[111]的單晶硅板，并以與上述方法相同的方法鑄造了準(zhǔn)單晶。此時，也能 夠獲得幾乎相同的準(zhǔn)單晶硅錠。此時的單晶部Ida的結(jié)晶面取向為[111]。
[0097] 利用上述的柱狀晶硅錠la、準(zhǔn)單晶硅錠lb、Ic、Ie和由至今所使用的單晶構(gòu)成的 硅錠，分別制作380mm Φ X 10mm的干蝕刻用電極板。將利用以往的柱狀晶硅錠la制作的電 極板稱為"柱狀晶"，利用準(zhǔn)單晶硅錠lb制作的電極板稱為"準(zhǔn)單晶1"，利用準(zhǔn)單晶硅錠Ic 制作的電極板稱為"準(zhǔn)單晶2"，利用準(zhǔn)單晶硅錠Ie制作的電極板稱為"準(zhǔn)單晶3"，利用單晶 硅錠制作的電極板稱為"單晶"。關(guān)于這些試料，利用顯示器用300mm硅晶圓測定其300πιπιΦ 的單晶硅晶圓表面的粒子數(shù)和表面的雜質(zhì)的濃度，并進行比較。另外，粒子數(shù)利用粒子計數(shù) 器（KLA-Tencor Surfscan)進行測定。
[0098] 粒子數(shù)的測定以如下順序?qū)嵤?。利?00πιπιΦ用氧化膜干蝕刻器的平行平板型裝 置，作為電極板分別使用了單晶硅和柱狀晶硅。工作壓力為700torr、RF功率為300W，作為 氣體使用以4:1的比例混合CF 4、He的氣體并以800cm3/min流通。實施200次蝕刻之后， 在裝置中放置顯示器用300πιπιΦ晶圓，在RF功率被關(guān)閉且流通惰性氣體Ar的狀態(tài)下暴露 1分鐘，查看暴露前后的粒子的增加數(shù)量。之后，再測定表面的雜質(zhì)濃度。
[0099] 其結(jié)果示于下列表1。
[0100] [表 1]
[0101]

【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體裝置用硅部件，其特征在于， 利用柱狀晶硅錠制成，所述柱狀晶硅錠通過在坩堝底部配置由單晶硅板構(gòu)成的多個籽 晶，并單向凝固坩堝內(nèi)的熔融硅，從而從所述多個籽晶分別生長出單晶而獲得。
2. -種半導(dǎo)體裝置用硅部件，其特征在于， 利用柱狀晶硅錠制成，所述柱狀晶硅錠通過在坩堝底部配置由單晶硅板構(gòu)成的多個籽 晶，并單向凝固坩堝內(nèi)的熔融硅，從而從所述多個籽晶分別生長出單晶而獲得的，且所述半 導(dǎo)體裝置用硅部件大于450mm Φ。
3. -種半導(dǎo)體裝置用硅部件，其特征在于， 利用柱狀晶硅錠制成，所述柱狀晶硅錠通過在坩堝底部配置由單晶硅板構(gòu)成的多個籽 晶，并單向凝固坩堝內(nèi)的熔融硅，從而從所述多個籽晶分別生長出單晶而獲得的柱狀晶硅 錠制成，且所述半導(dǎo)體裝置用娃部件為500ι?πιΦ以上。
4. 一種半導(dǎo)體裝置用硅部件，其特征在于， 利用柱狀晶硅錠制成，所述柱狀晶硅錠通過在坩堝底部配置由單晶硅板構(gòu)成的多個籽 晶，并單向凝固坩堝內(nèi)的熔融硅，從而從所述多個籽晶分別生長出單晶而獲得的柱狀晶硅 錠制成，且所述半導(dǎo)體裝置用娃部件為530ι?πιΦ以上。
5. -種半導(dǎo)體裝置用硅部件，其特征在于， 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的半導(dǎo)體裝置用硅部件被用作干蝕刻用硅部件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的半導(dǎo)體裝置用硅部件，其特征在于， 在所述坩堝底部配置多個所述籽晶時，以相同的結(jié)晶取向排列各籽晶。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的半導(dǎo)體裝置用硅部件，其特征在于， 在所述坩堝底部配置所述籽晶時，在各籽晶彼此之間不形成間隙而緊密地配置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的半導(dǎo)體裝置用硅部件，其特征在于， 暴露在使用部位表面的面積的至少1/3以上被視為1個晶粒的面取向相同的結(jié)晶所占 據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的半導(dǎo)體裝置用硅部件，其特征在于， 整個使用部位由一個晶粒構(gòu)成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的半導(dǎo)體裝置用硅部件，其特征在于， 根據(jù)截面中晶粒的晶界長度的總和LS和截面積Α計算的晶界密度P=LS/A為0. 24以 下。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的半導(dǎo)體裝置用硅部件，其特征在于， 結(jié)晶中的氧濃度為5X1017atoms/ml以下。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的半導(dǎo)體裝置用硅部件，其特征在于， 結(jié)晶中的氮濃度為7Xl〇14atoms/ml以上4X1015atoms/ml以下。
13. -種半導(dǎo)體裝置用硅部件的制造方法，其特征在于，具備： 單晶硅板配置工序，在坩堝底部配置由單晶硅板構(gòu)成的多個籽晶； 硅原料熔融工序，在配置有所述單晶硅板的坩堝內(nèi)裝入硅原料，并以單晶硅板不完全 熔解的條件對所述硅原料進行熔融以獲得硅熔融液； 單向凝固工序，從配置有所述單晶硅板的所述坩堝底部朝上方單向凝固所述硅熔融液 而獲得柱狀晶娃淀；及
【文檔編號】C30B11/14GK104047052SQ201410085887
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月11日
【發(fā)明者】中田嘉信 申請人:三菱綜合材料株式會社