专利名称：单晶体缺陷的去除方法及用该方法去除缺陷的单晶体的制作方法
技术领域：
本发明涉高性能半导体的单晶体的制造，该半导体用于制造诸如电子领域中的集成电路或装置的基板。更具体地说，本发明涉及在通过传统单晶制造方法制成单晶体后再进行特定处理，由此去除晶格缺陷量级的晶格缺陷的技术，这些晶格缺陷在单晶体的生长过程中产生。
背景技术：
近年来，大规模集成电路(LSI)主要技术的进步极大促进了电子及通信器材的发展。LSI通常由诸如在直径约为8英寸的半导体单晶晶片表面上使用诸如离子注入法等沉积方法及刻蚀法的组合形成装置及配线膜，并最终通过切断晶片而制成一个个LSI。所制LSI的可靠性及产量在很大程度上受在制造过程中产生的缺陷的影响。
更具体地讲，单晶晶片作为所谓的LSI的基础。在单晶晶片中晶格缺陷的存在会导致施主和受主的沉积(sinks)，由此产生诸如所谓的半导体的缺陷电气特性的问题。例如，作为影响LSI电气特性的影响因素，众所周知，由点缺陷(如间隙硅原子和空位)形成的内生缺陷存在于通过切氏直拉法(以下称“CZ法”)或者浮区方法(以下称“FZ法”)制成的硅单晶晶片中。由于生长条件的不同，内生缺陷包含空位型及间隙硅原子型。
作为减少这种空位型内生缺陷的方法，已经公开了包含下列步骤的半导体基板的制作方法在723～1173K(绝对温度)的温度下加热硅单晶晶片0.5～16小时，以在单晶晶片中产生氧析出物；在1273K(绝对温度)的高温下、在氢气或者包含不活泼气体的氢气中加热单晶晶片5分钟～5小时(参见日本特公平HEI-5-18254(18254/1993))。根据该方法，就会减少存在于作为LSI有源层的单晶晶片表面附近的空位型内生缺陷。
在内生缺陷中，空位缺陷更易于由于增加CZ法中的拉引速度而产生。这样，就要降低拉引速度以避免这种空位型内生缺陷。
但是，根据上述日本特公平-5-18254公开的方法，虽然可以减少位于单晶晶片附近的这些空位型内生缺陷，但是很难减少位于晶片表面之间部分的空位型内生缺陷。并且，在CZ法中为减少空位型内生缺陷而降低拉引速度会导致间隙硅原子型内生缺陷的产生并降低硅单晶的生产率。
并且，虽然最近对大直径(12英寸)硅单晶晶片的需求大幅增加，以实现LSI更高的集成度并降低诸如沉积过程中的成本，但是，随着直径的增加，在生产过程中的缺陷控制及质量控制会变得很困难，并会导致生产成本的增加。
因此，本发明的目的在于提供一种单晶体的HIP处理方法，这样，不管单体的尺寸多大，该方法都可以去除或者分散诸如空位型内生缺陷的晶格缺陷，该空位型内生缺陷不但存在于单晶体表面而且存在于单晶体内部。
本发明的另一个目的在于提供一种单晶体，该单晶体中没有诸如位于单晶体表面或内部的空位型内生缺陷的晶格缺陷，或者在该单晶体中这种晶格缺陷极少。
发明概述考虑到在上述半导体单晶生产过程中会产生缺陷的现有问题，本发明人发现，通过热等静压处理(以下称“HIP处理”)，在传统单晶制造方法的半导体单晶的制造过程中不可避免的晶格缺陷或者晶格缺陷的聚集可以得到去除，同时实现了本发明的目的。
本发明的第一方面为单晶体缺陷的去除方法，该方法包含下列步骤在对单晶体11稳定的气氛中、在0.2～304Mpa的压力下、在以绝对温度表示的单晶体11熔点0.85倍以上的温度下进行热等静压5分钟～20小时；并对单晶体11进行退火，如
图1所示。
对于形成于单晶体内部的晶格缺陷，一般包含原子空位和间隙原子，其为单位原子量级的缺陷；位错及层错，其为类似于晶格紊乱的缺陷；及它们的集合体，例如由原子空位聚集形成的相对较大的孔洞(堆积的空位)。在这些缺陷中，在用作半导体基板的单晶体中的位错及堆积空位的问题较为突出。少量的原子空位及间隙原子不会成为单独的问题，因为它们的尺寸远小于现在LSI中的各元件及配线。对于层错，位错一般存在于层错的边界，并且位错的存在会产生问题。这些有问题的缺陷会使得在诸如制作LSI的刻蚀过程中仅仅选择性刻蚀这些缺陷，这就会降低生产过程中的产量并由此降低最终产品的可靠性。
本发明者对包含这些缺陷的硅单晶在高温高压及在各种的不活泼气氛(如Ar气)条件下的处理方法进行了大量的实验，发现使用如权利要求1中所述特定的HIP处理及此后的退火条件，就可以去除上述晶格缺陷或将晶格缺陷降低到单位原子量级，也就基本去除了在实际使用时会引起问题的晶格缺陷。即对单晶体的HIP处理会压碎那些诸如单晶片中的空位型内生缺陷的晶格缺陷，使构成单晶体的原子重新排列，由此提供高性能的单晶体，在该单晶体中，去除或者分散了诸如空位型内生缺陷的晶格缺陷。
对单晶体稳定的处理气氛优选为不活泼气体或者包含高蒸气压元素的蒸气的气体，并且HIP处理更优选为在10～200Mpa的压力下进行。
并且，单晶可以为硅单晶、GaAs单晶、InP单晶、ZnS单晶或ZnSe单晶的铸锭，或者从铸锭上得到的晶块或晶片。
并且，根据上述各方面的任一个所述的方法得到的去除了缺陷的单晶体使得可以得到高质量单晶体，该单晶体去除或者分散了诸如空位型内生缺陷的晶格缺陷。
附图简介图1为根据本发明的用以去除单晶体中缺陷的HIP装置的纵向剖面图；图2为对应于图1的剖面图，示出了下盖被拉低以从HIP装置中取出单晶体的状态；图3为由常规单晶制造方法制成的包含单一元素的单晶体的结构示意图；图4为在经过根据本发明缺陷去除处理之后，即经过HIP处理之后的包含单一元素的单晶体的结构示意图；图5-A为实施例1中在注入He离子前的硅单晶片的示意图；图5-B为实施例1中在注入He离子后并且在退火处理前的硅单晶片的示意图；图5-C为实施例1在退火处理后且在HIP处理前的中硅单晶片的示意图；图5-D为实施例1中在经过HIP处理后的硅单晶片的示意图；图6-A为实施例1中在注入He离子后且退火处理前的硅单晶片剖面的电子显微照片(约18000倍)；图6-B为实施例1中在退火处理后且在HIP处理前的硅单晶片剖面的电子显微照片(约18000倍)；图6-C为实施例1中在退火处理后且在HIP处理前的硅单晶片剖面的电子显微照片(约45000倍)；图6-D为实施例1在HIP处理后的中硅单晶片剖面的电子显微照片(约18000倍)。
实施本发明的优选方案下面根据附图对本发明的实施例进行说明。
如图1和图2所示，本发明中单晶体11的缺陷是通过热等静压装置(以下称“HIP装置”)12得以去除的。HIP装置12包含耐高温高压的圆形压力容器13；用以分别封住压力容器13上端和下端的上盖14和下盖16；位于下盖16上表面用以支持单晶体11的支撑部件17；及在预定位置围绕单晶外周用以加热单晶体11的加热器18。在上盖14中心形成有用以引导气体进行装置12的气体入口14a。下盖16随支撑部件17和单晶体11共同上升和下降，该下盖的结构可使在下盖16的较低的位置对单晶体11进行装料和卸料。图1和图2中的标号19为在预定位置围绕于加热器18外周的绝热套筒。
在将单晶体11置于HIP装置12中进行HIP处理过程时，HIP装置12内部充满对单晶体11稳定的气氛；装置12中的压力升至0.2～304MPa，优选为10～200Mpa；装置12中的温度升至用绝对温度表示的单晶体熔点的0.85倍以上，优选为该熔点的0.9倍以上；保持该状态的时间周期设为5分钟～20小时，优选为0.5～5小时(如果该处理温度设为熔点0.9倍以上的温度)。并且，使单晶体11自然冷却，即，进行退火。
在HIP处理过程中对单晶体11稳定的气气氛优选为不活泼气体或者包含高蒸气压元素的蒸气的气体。当单晶体11包含诸如硅的单一元素时，该蒸气压不要升得太高，这时可以使用诸如氩气的不活泼气体作为压力介质。但是，必须注意单晶体11的污染问题，该污染由诸如在将单晶体11引入装置12中时引入空气，以及诸如加热器18的装置12的构件的挥发和可吸附物的挥发而引起。具体地说，进行HIP处理时优选采用下述方式将单晶体11罩于倒杯状容器21中，倒杯状容器21由不透气材料制成，其上有用以在HIP装置12下端平衡压力的开口部分21a。并且，由于高压气体为高密度流体，具有低粘度，易于发生对流，通过容器21将单晶体11罩住就可以抑制诸如蒸发物质引起的污染，该蒸发物质由诸如加热器18的HIP装置12的构件挥发形成。并且，优选在支撑部件17和单晶体11之间放置由纯钛制成的块状部件22，以吸收加热到高温时的容器21中的氧气。同时，当单晶体为GaAs单晶体的复合半导体时，优选采用包含高蒸气压As元素的蒸气的气体；当单晶体为InP单晶体的复合半导体时，优选采用包含高蒸气压P元素的蒸气的气体；当单晶体为ZnS或ZnSe单晶体的复合半导体时，优选采用包含高蒸气压Zn元素的蒸气的气氛。
对HIP处理时的温度限定为用绝对温度表示的单晶体熔点的0.85倍以上是为了促进单晶体中的晶格缺陷的扩散。并且，对HIP处理时的压力限定为0.2～304Mpa是出于以下事实压力低于0.2MPa时不能达到对晶格缺陷的去除效果和分散效果；压力高于304Mpa会引起和HIP装置强度有关的问题，虽然较高的压力会进一步促进晶格缺陷的扩散。从实际观点看，200Mpa以下的压力是适宜的。并且，对HIP处理的时间限定为5分钟～20小时是出于以下事实时间周期小于5分钟会导致晶格缺陷扩散的不充分；时间周期超过20小时会妨碍生产率，因为这样包含退火时间的HIP处理会超过24小时。考虑到HIP处理应使HIP处理的时间保持在24小时以内，所以优选在以绝对温度表示的单晶体熔点0.9倍以上的温度下进行。
同时，单晶体可为下列状态用CZ方法或者FZ方法生长的单晶铸锭；通过适当切取这种铸锭而得到的晶块；或者接近最终产品的晶片。并且，单晶包含硅、GaAs、InP、Zn或ZnSe。在小尺寸单晶体的情况下，可以基本上去除晶格缺陷，因为一部分晶格缺陷会从单晶体的表面逸出。在大尺寸单晶体的情况下，大部分晶格缺陷为分散于大尺寸单晶的整个区域的原子空位，这样就表现为足可以实用的无缺陷状态。注意，在下列过程中得到的单晶体是不适于应用的单晶体被加热至使分散的原子聚集的温度，因为在单晶体在大气压附近重新被加热时，这种分散原子空位聚集为堆积空位的状态是热力稳定的。使分散原子空位发生聚集的温度包含于用绝对温度单位表示的单晶体熔点的0.9倍以上的温度温度范围之中。
现在说明根据上述HIP处理去除缺陷的机制。
图3为用常规单晶制造方法制成的包含单一元素的单晶体的结构示意图。虽然放大了尺寸，里面仍存在几种类型的缺陷32～36，其在单晶体11中统称为晶格缺陷31。这些缺陷由几种原因产生，位错32可看作是在单晶体11从熔液中生长出来后的温度下降过程中，由于铸锭内温度不同而导致的热应力而产生的。层错33可看作熔液中的不纯元素引起，或由于称为“团簇”的原子30聚集体与单晶基体之间的滑移而形成，该聚集是原子在单晶生长过程中形成的。并且，原子空位34及间隙原子35之所以必然存在是因为这样一个自然定律除非单晶生长以特定的温度梯度进行，在高于绝对零度的预定温度及预定压力下，特定浓度的这些缺陷的存在分别为热力学稳定的。注意，图3中的标号36为堆积空位。
考虑到上述晶格缺陷31的稳定性等原因，会存在每一种物质在高压下都为热力学稳定的热力学定律，如果该物质为占据小于其在大压力下的体积的结构；在高压下趋向于向能量稳定的小体积状态的物质迁移(原子的扩散现象)的假设。将这些考虑因素应用到单晶体的缺陷中，一定类型的晶格缺陷将会去除或者分散以减小体积。已经指出，这种现象在高于所谓固体压力的1GPa的范围内发生。但是，在这样的高压范围内不能处理大块的单晶，不能进行工业应用。并且，在固体压力的情况下，应用了诸如固体粉末的压力介质，这样就不可避免会出现剪切应力，该剪切应力是由于伴随压力变化出现的磨擦而产生的。这种剪切应力不可避免会增加位错的数量，这样，固体压力对于处理诸如本发明的对象材料的单晶体是不合适的。本发明的优点之一在于在工业水平实现静水压力条件的气体压力，在该气体压力条件下，上述剪切应力会尽可能减少发生。
在包含单一元素的硅单晶的情况下，HIP处理会定性地引起缺陷的如下(1)～(5)变化，从而减少产生问题的缺陷的总数。注意，虽然原子空位确为晶格缺陷，但其量较少时就不作为上述实际缺陷。结果，经过HIP处理之后的单晶的晶格表现为如图4所示的状态。即，提供了原子空位34在不影响其它原子空位的位置上独立存在的结构。
(1)刃型位错(在特定的晶面上线形存在)沿使其位错部分上的空隙减少的方向变化，从而减少其数量。
(2)螺型位错(面位移的螺形存在)没有减少。
(3)在(111)晶面上的层错的位移得到扭正，从而减少了层错的数量。
(4)间隙原子变得不稳定，并且由于在间隙原子处的晶格处为压紧状态，间隙原子会迁移至原子空位，从而减少间隙原子的总数量。
(5)如果堆积空位以大的孔洞存在，则它们为不稳定的，这样在使堆积空位在高温下长时间保持会导致堆积空位分散为原子空位，从而就不存在可见的堆积空位。
现在对本发明第二实施例进行说明。
采用从单晶铸锭上切取的单晶晶片作为本实施例的单晶体，该单晶铸锭通过CZ法或者FZ法生长制成。单晶晶片优选为未抛光状态。
通过本发明的HIP处理减少的空位型内生缺陷包含COP(源于晶体的粒子)、FPD(流动花样缺陷)和LSTD(红外光散射断层缺陷)。这里，“COP”为在用SC-1清洗后用激光粒子计数器进行计数的晶体产生的浅蚀坑。并且，“FPD”为独特的流动花样的痕迹源，该流动花样在用Secco腐蚀溶液对硅单晶晶片进行侵蚀30分钟后表现出来，该晶片从通过CZ法制成的硅单晶上切取。并且，“LSTD”称为红外光散射缺陷，意为在红外光照射硅单晶时，出现具有不同于硅单晶的折射指数并产生折射光的辐射源。
本发明的HIP处理在诸如Ar的不活泼气体中、在0.2～304MPa的压力下在单晶晶片熔点0.85倍以上的的温度(以绝对温度单位表示)下进行5分钟～20小时。当单晶晶片为硅单晶晶片时，优选在0.5～101.3MPa的压力下在1436～1673K的温度(绝对温度)进行处理0.5～5小时。低于各自下限值的压力、温度及时间周期就不能产生去除或者减少单晶晶片中的空位型内生缺陷的效果，当它们超过各自的上限也基本上不会改变减少的程度。所以，从HIP处理装置的耐用性上考虑设置了上述范围。
注意，“空位型内生缺陷的减少”意思不仅为聚集空位形成的孔洞的尺寸的减小，而且为孔洞密度的减少。
下面与比较例一起对本发明的实施例进行详细说明。
<实施例1>
在本实施例中，孔洞缺陷为在硅单晶晶片中模拟形成，并由HIP方法进行处理。
即，如图5-A及图5-B所示，首先将He离子(He+)注入厚度为625μm的(100)晶面的单晶晶片50的预定位置。
加速电压160keV剂量2×1017/cm2
单晶晶片的加热温度837K(绝对温度)。
这种离子注入在距硅单晶晶片10表面的厚度约为0.5μm处形成离子注入损伤区51，在一定晶格位置的硅原子被放出并变为间隙硅原子，导致在这些晶格位置上形成了大量的空位。在离子注入后，在1663K(绝对温度)在氧气(100％)的气氛中对单晶晶片50进行退火处理2小时，以将空位聚集为孔洞51a。该单晶晶片用作实施例1。
<实施例2>
将在实施例1中通过离子注入及退火处理形成有孔洞的硅单晶晶片浸入浓度为10wt％的氢氟酸水溶液中，以去除掉单晶晶片表面的氧化硅。该单晶晶片用作实施例2。
<实施例3>
如图1和2所示，对于单晶体11，采用从硅单晶铸锭切取的直径为100mm、厚度为100mm的晶块。将该单晶块11置于直径为125mm、高度为250mm用于处理的HIP装置12中。在HIP装置12的上方和下方施用由钼制成的加热器18。HIP装置12的最高使用温度为1723K(绝对温度)，最高可耐200MPa的压力。采用氩气作为压力介质气体。将铸锭11以下述方式置入HIP装置12中将铸锭11置于由碳化硅(SiC)制成的外径为100mm的支撑部件17上，然后用由碳化硅(SiC)制成的内径为110mm、厚度为3mm、长度为280mm的容器21将它们整个罩住。在进行HIP处理时，由纯钛制成的快状部件22置于由SiC制成的支撑部件17与单晶块11之间，以在高温加热时收集容器21内的氧气等物质。
在将单晶铸锭11置入HIP装置12后，HIP装置12的内部为真空状态，然后用约1MPa的氩气进行两次的置换操作，以完成预处理。然后，将氩气注入HIP装置12中，HIP装置12内部加压至200MPa，同时加热器18通电加热至1450K的绝对温度(硅单晶熔点(1690K)的0.857倍)。保持该状态20小时。保持之后，单晶铸锭11在装置12内自然冷却(退火)直到装置12内的温度降至低于573K(绝对温度)，然后释放氩气以使装置12内恢复至大气压，然后从装置12中取出单晶铸锭11。该单晶铸锭11用作实施例3。
<实施例4>
在HIP处理时，在注入氩气后，将HIP装置内加压至100MPa，同时对加热器通电加热以使装置内升至1530K的绝对温度(硅单晶熔点的0.905倍)。保持该状态2小时。如果其它条件与实施例3中相同，就得到了硅单晶铸锭。该铸锭用作实施例4。
<实施例5>
作为单晶体，使用外径为100mm、厚度为0.525mm的硅单晶晶片。并且，在HIP处理时，在注入氩气后，将HIP装置内加压至100MPa，同时加热器通电加热以使装置内升至1530K的绝对温度(硅单晶熔点的0.905倍)。保持该状态1小时。如果其它条件与实施例3中相同，就得到了硅单晶晶片。该晶片用作实施例5。
<实施例6>
作为单晶体，使用外径为100mm、厚度为0.525mm的硅单晶晶片。并且，在HIP处理时，在注入氩气后，将HIP装置内加压至10MPa，同时加热器通电加热以使装置内升至1530K的绝对温度(硅单晶熔点的0.905倍)。保持该状态2小时。如果其它条件与实施例3中相同，就得到了硅单晶晶片。该晶片作用实施例6。
<比较例1>
在HIP处理时，在注入氩气后，将HIP装置内加压至200MPa，同时加热器通电加热以使装置内升至1400K的绝对温度(硅单晶熔点的0.828倍)。保持该状态20小时。如果其它条件与实施例3中相同，就得到了硅单晶铸锭。该铸锭用作比较例1。
<比较例2>
作为单晶体，使用外径为100mm、厚度为0.525mm的硅单晶晶片。并且，在HIP处理时，在注入氩气后，将HIP装置内加压至0.15MPa，同时加热器通电加热以使装置内升至1530K的绝对温度(硅单晶熔点的0.905倍)。保持该状态2小时。如果其它条件与实施例3中相同，就得到了硅单晶晶片。该晶片用作比较例2。
<比较例3>
作为单晶体，使用外径为100mm、厚度为0.525mm的硅单晶晶片。并且，在HIP处理时，在注入氩气后，HIP装置内保持为大气压，同时加热器通电加热以使装置内升至1530K的绝对温度(硅单晶熔点的0.905倍)。保持该状态1小时。如果其它条件与实施例3中相同，就得到了硅单晶晶片。该晶片用作比较例3。
<比较例4>
作为单晶体，使用外径为100mm、厚度为0.525mm的硅单晶晶片。将该硅单晶晶片直接置于下盖之上，而不使用由SiC制成的支撑部件和由纯钛制成的块状部件，并且不使用由SiC制成的容器而将该晶片置入HIP装置内。并且，在HIP处理时，在注入氩气后，将HIP装置内加压至10MPa，同时加热器通电加热以使装置内升至1530K的绝对温度(硅单晶熔点的0.905倍)。保持该状态1小时。如果其它条件与实施例3中相同，就得到了硅单晶晶片。该晶片用作比较例4。
<比较实验1及评估>
通过透射电子显微镜对实施例1中的单晶晶片50的观察，可以看出在单晶晶片表面形成了厚度约为600nm的氧化硅，如图6-A～6-C所示，其中，在离子注入损伤区形成了大量的孔洞，在每个孔洞的内表面形成有几个纳米厚度的氧化硅。该位置如图5-C所示。氧原子在单晶晶片表面形成氧化硅52时通过扩散机制扩散进入单晶晶片50中。进一步扩散至离子注入损伤区51的氧原子在孔洞51a的内表面形成氧化硅53。图5-C示出了由短划线包围的孔洞51a及氧化硅53放大示意图。
然后，将通过离子注入及退火处理形成孔洞51a的氧化硅单晶晶片50在如表1所示的条件下进行HIP处理。用透射电子显微镜对该单晶晶片50进行观察。并且，用和上面相同的方法对实施例2中的单晶晶片进行HIP处理，然后用透射电子显微镜进行观察。结果如表1所示。
从表1和图6-D中可以明显看出，实施例1的单晶晶片中的空位已经被完全去除，在单晶晶片表面的氧化硅52厚度增加到900nm。该位置如图5-D所示。同时，与实施例1相同，实施例2的单晶晶片中的孔洞已经被完全去除。
<比较实验2及评估>
将实施例3和4及比较例1中的硅单晶块切成晶片并进行抛光，然后进行侵蚀以在可能有的情况下显露出其上的缺陷坑。并且，用透射红外光的方法对实施例5和6及比较例2和3中的硅单晶晶片的内生空位型缺陷进行检测，在该透射红外光的方法中，红外光从侧面透射进每个晶片以检测从存在于垂直于表面方向的晶片内的缺陷处散射出的红外光。用上述方法检测缺陷在各个晶片表面及内部的缺陷的数量。该检测结果如表2所示。
从表2可以明显看出，由于在相对较低的温度1450K及相对较长的20小时进行HIP处理，实施例3中存在可以达到实际可用水平的极少的表面缺陷和内部缺陷。相反地，因为HIP处理的温度低于1400K，即使经过20小时长时间的处理，比较例1仍检测出数十个表面缺陷和更多的内生缺陷。
由于HIP处理在1530K的高温并且处理压力在较高的100MPa，从而使缺陷完全去除，所以在即使处理时间短于2小时，实施例4仍基本没有缺陷。相反地，因为HIP处理的压力低于0.15MPa，比较例2检测出100个以上的表面缺陷和内生缺陷。
由于使用了由短时间HIP处理制成的薄硅单晶晶片，实施例5和6的缺陷水平都可以达到实用的程度。也就是说，仅在各自表面检测出由于在HIP处理过程中的污染而产生的少量缺陷，但在晶片内部没有检测出缺陷。相反地，由于HIP处理的压力低于大气压，即使温度同实施例5和6中相同，比较例3仍然在表面及内部都充满大量的缺陷。可以推定，经过HIP处理，缺陷不是减少，而是增加了。
并且，由于该比较例4中没有使用由SiC制成的支撑部件、由纯钛制成的块状部件和SiC制成的容器，而使晶片直接置于下盖之上并直接置于HIP装置中，并且由于处理温度太高，即使HIP处理所用温度、压力和时间与实施例5相同，比较例4的表面也会因为HIP装置处理室内的构成元素的严重污染变得粗糙，以致不能检测。由于表面污染的严重影响，比较例4的内部由于太粗糙而不能检测。
根据如上所述的本发明，在0.2～304MPa的压力下、在以绝对温度表示的单晶体11熔点的0.85倍以上的温度下，在对单晶体稳定的气氛中对单晶体进行热等静压下5分钟～20小时；然后对单晶体11进行退火。这样，就去除了诸如存在于单晶体表面或者内部的空位型内生缺陷的晶格缺陷，从而重排构成单晶体的原子，就得到了去除或者分散了诸如空位型内生缺陷的晶格缺陷的高质量的单晶体。
作为结果，LSI生产中必需的基板材料可变为没有缺陷的高质量材料，由此可以极大促进由于减少不良品而导致的产量增加，并由此可降低LSI的生产成本。并且，使得不用延长单晶铸锭生产过程中的单晶生长时间就可得到高质量单晶，该单晶然铸锭的生长过程作为单晶晶片生产的前阶段，这样就大大减少单晶的生产时间，保证了质量和产量，特别对于是广有前景的大尺寸硅铸锭单晶铸锭的生产尤其如此。
并且，本发明可以应用于由诸如GaAs和InP的第Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体制成的单晶晶片及诸如ZnS和ZnSe的第Ⅱ-Ⅳ族化合物半导制成的单体晶片的生产，该化合物导体被期望用作近年来产生技术进步的诸如激光二极管和高速运算元件(HEMT:high electron mobilitytransistor)的基板材料，因此，高质量单晶也可用于制造这类半导体，以期望促进这类材料的技术进步。
工业上应用的可能性通过对传统单晶生产方法制造的单晶体进行特定的处理，以在晶格缺陷水平去除在单晶体生长过程中产生的晶格缺陷，本发明去除单晶体中缺陷的方法及由该方法制成的去除了缺陷的单晶体可以用于制造高质量半导体的单晶体，如用于集成电路或装置的基板。
权利要求
1．一种去除单晶体缺陷的方法，包括下列步骤在对单晶体(11)稳定的气氛中，在0.2～304Mpa的压力和以绝对温度表示的单晶体(11)熔点的0.85倍以上的温度下，对单晶体(11)进行热等静压5分钟～20小时；然后对单晶体(11)进行缓冷。
2．根据权利要求1所述的去除单晶体中缺陷的方法，其中对单晶体稳定的气氛为不活泼气体或者包含高蒸气压元素的蒸气的气体。
3．根据权利要求1或2所述的去除单晶体中缺陷的方法，其中所述HIP处理在10～200MPa的压力下进行。
4．根据权利要求1～3中任一项所述的去除单晶体中缺陷的方法，其中所述单晶体为硅单晶、GaAs单晶、InP单晶、ZnS单晶或ZnSe单晶的铸锭，或者从铸锭上切取的晶块或晶片。
5．用根据权利要求1～4中任一项所述的去除单晶体中缺陷的方法制成的单晶体。
全文摘要
在使单晶体(11)稳定的气氛中,在0.2～304Mpa的压力和以绝对温度表示的单晶体(11)熔点的0.85倍以上的温度下,对单晶体(11)进行热等静压处理5分钟～20小时,然后对单晶体(11)进行缓冷。对单晶体(11)稳定的气氛优选为不活泼气体或者包含高蒸气压元素的蒸气的气体,且HIP处理优选在10～200MPa的压力下进行。单晶体(11)可以为硅单晶、GaAs单晶、InP单晶、ZnS单晶或ZnSe单晶铸锭,或者从铸锭上切取的晶块或晶片。由此,不管单晶体(11)的尺寸有多大,都可以去除或者分散位于单晶体(11)表面以及内部的诸如空位型内生缺陷的晶格缺陷。
文档编号H01L21/322GK1320173SQ99811516
公开日2001年10月31日 申请日期1999年9月29日 优先权日1998年9月30日
发明者古川纯, 须藤充, 中井哲弥, 藤川隆男, 增井卓也 申请人:三菱硅材料株式会社