JP2002220297A - 種結晶およびこれを用いたシリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
種結晶およびこれを用いたシリコン単結晶の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】チョクラルスキー法によるシリコン単結晶引上
げ工程において、効率的なネック部作成を行い、無転位
のシリコン単結晶を生産性よく引上げることができる種
結晶およびこれを用いたシリコン単結晶の引上げ方法を
提供する。 【解決手段】シリコン単結晶からなり、ボロンを１×１
０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ ３以上含有し、シリコン単結晶
引上げ時、シリコン融液に浸漬する先端の断面積が１
９．５〜７８．５ｍｍ２である種結晶。また、これを用
いたシリコン単結晶の引上げ方法。
げ工程において、効率的なネック部作成を行い、無転位
のシリコン単結晶を生産性よく引上げることができる種
結晶およびこれを用いたシリコン単結晶の引上げ方法を
提供する。 【解決手段】シリコン単結晶からなり、ボロンを１×１
０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ ３以上含有し、シリコン単結晶
引上げ時、シリコン融液に浸漬する先端の断面積が１
９．５〜７８．５ｍｍ２である種結晶。また、これを用
いたシリコン単結晶の引上げ方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は種結晶およびこれを
用いたシリコン単結晶の製造方法に係わり、特にボロン
を含有し形状を特定した種結晶およびこれを用いたシリ
コン単結晶の製造方法に関する。
用いたシリコン単結晶の製造方法に係わり、特にボロン
を含有し形状を特定した種結晶およびこれを用いたシリ
コン単結晶の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に半導体デバイスのシリコンウェー
ハには主にシリコン単結晶が用いられているが、このシ
リコン単結晶は、多結晶シリコンからチョクラルスキー
法（以下、ＣＺ法という。）により製造される。
ハには主にシリコン単結晶が用いられているが、このシ
リコン単結晶は、多結晶シリコンからチョクラルスキー
法（以下、ＣＺ法という。）により製造される。
【０００３】ＣＺ法は、石英ルツボ内に供給された原料
のポリシリコンを加熱溶融し、このシリコン融液に種結
晶の先端を浸漬させ、なじませた後、シリコン単結晶イ
ンゴットを育成し引上げるものである。しかし、種結晶
を融液に浸漬するときの熱ショックにより種結晶中に転
位が発生する。また種結晶中の不純物濃度と育成する結
晶中の不純物濃度の差が大きい場合には格子歪み（ミス
フィット）による転位が結晶中に発生する。このため、
発生した転位を取除くためにダッシュネッキング法によ
り種結晶直径を細める工程（以下、ネック工程とい
う。）が必要となっている。
のポリシリコンを加熱溶融し、このシリコン融液に種結
晶の先端を浸漬させ、なじませた後、シリコン単結晶イ
ンゴットを育成し引上げるものである。しかし、種結晶
を融液に浸漬するときの熱ショックにより種結晶中に転
位が発生する。また種結晶中の不純物濃度と育成する結
晶中の不純物濃度の差が大きい場合には格子歪み（ミス
フィット）による転位が結晶中に発生する。このため、
発生した転位を取除くためにダッシュネッキング法によ
り種結晶直径を細める工程（以下、ネック工程とい
う。）が必要となっている。
【０００４】このネック工程は結晶直径を３〜５ｍｍま
で細めるため、シリコン結晶の直径増大に伴う結晶重量
の増加により、結晶重量を支えるネック部の強度不足が
懸念されている。また、１ロットのシリコン単結晶育成
を行う上で最低１回のネック工程が必要であり、従っ
て、ネック工程中に結晶直径を細める上で結晶がシリコ
ン融液から離れてしまった場合や、ネック工程以降の結
晶育成工程中に転位が発生しメルトバックをした場合、
もしくはリチャージ法よりの単結晶を育成する場合には
複数回のネック工程が必要であり、このネック工程は１
回で数時間を要するため、生産性を低下させる問題があ
った。
で細めるため、シリコン結晶の直径増大に伴う結晶重量
の増加により、結晶重量を支えるネック部の強度不足が
懸念されている。また、１ロットのシリコン単結晶育成
を行う上で最低１回のネック工程が必要であり、従っ
て、ネック工程中に結晶直径を細める上で結晶がシリコ
ン融液から離れてしまった場合や、ネック工程以降の結
晶育成工程中に転位が発生しメルトバックをした場合、
もしくはリチャージ法よりの単結晶を育成する場合には
複数回のネック工程が必要であり、このネック工程は１
回で数時間を要するため、生産性を低下させる問題があ
った。
【０００５】上記の問題点を解決するために、無ネッキ
ング無転位結晶の育成方法に関する多くの研究がなされ
ている。
ング無転位結晶の育成方法に関する多くの研究がなされ
ている。
【０００６】例えば、特開平４−１３９０９２号公報に
は、種結晶にボロンを高濃度にトープすることで種結晶
の強度を増加させ、また、先細の形状にすることにより
種結晶をシリコン融液に浸漬したときの種結晶に発生す
る熱応力を低くして種結晶に発生する転位を少なくする
種結晶が記載されている。しかし、この記載の種結晶の
問題点として、結晶直径の絞り込み（ダッシュ）での転
位抑制は必要なくなり、比較的強度の強い太い直径での
ネッキングが可能となるが、抵抗率制御と同じボロン不
純物を用いるため、高抵抗帯の結晶を成長させる際、種
結晶とシリコン融液を接触させると格子定数の違いによ
りミスフィット転位が発生し、結晶の無転位化は不可能
となる点が挙げられる。
は、種結晶にボロンを高濃度にトープすることで種結晶
の強度を増加させ、また、先細の形状にすることにより
種結晶をシリコン融液に浸漬したときの種結晶に発生す
る熱応力を低くして種結晶に発生する転位を少なくする
種結晶が記載されている。しかし、この記載の種結晶の
問題点として、結晶直径の絞り込み（ダッシュ）での転
位抑制は必要なくなり、比較的強度の強い太い直径での
ネッキングが可能となるが、抵抗率制御と同じボロン不
純物を用いるため、高抵抗帯の結晶を成長させる際、種
結晶とシリコン融液を接触させると格子定数の違いによ
りミスフィット転位が発生し、結晶の無転位化は不可能
となる点が挙げられる。
【０００７】また、Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ−Ｆｒｅｅ
ＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉＳｉｌｉｃｏｎ Ｃｒｙｓｔ
ａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｈｅＤｉｓｌ
ｏｃａｔｉｏｎ−Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ−Ｎｅｃｋｉ
ｎｇＰｒｏｃｅｓｓ Ｈｏｓｈｉｋａｗａ ｅｔ ａ
ｌ： Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． ３８（１９
９９）Ｌ１３６９．には、種結晶中のボロンを濃度：４
×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、結晶中のボロン濃度：
５．４×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３で熱ショック転位
とミスフィット転位を発生せずに無ネッキング無転位結
晶（φ６０×直胴部約５０ｍｍ）の引上げに成功したと
の記載がある。
ＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉＳｉｌｉｃｏｎ Ｃｒｙｓｔ
ａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｈｅＤｉｓｌ
ｏｃａｔｉｏｎ−Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ−Ｎｅｃｋｉ
ｎｇＰｒｏｃｅｓｓ Ｈｏｓｈｉｋａｗａ ｅｔ ａ
ｌ： Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． ３８（１９
９９）Ｌ１３６９．には、種結晶中のボロンを濃度：４
×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、結晶中のボロン濃度：
５．４×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３で熱ショック転位
とミスフィット転位を発生せずに無ネッキング無転位結
晶（φ６０×直胴部約５０ｍｍ）の引上げに成功したと
の記載がある。
【０００８】また、Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ−ｆｒｅｅ
Ｂ−ｄｏｐｅｄ Ｓｉｃｒｙｓｔａｌ ｇｒｏｗｔｈ
ｗｉｔｈｏｕｔ Ｄａｓｈ ｎｅｃｋｉｎｇｉｎ Ｃ
ｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ ｍｅｔｈｏｄ： ｉｎｆｌｕｅ
ｎｃｅ ｏｆＢ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ Ｈｕａ
ｎｇ ｅｔ ａｌ： Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔ
ｈ ２１３（２０００）２８３．には、熱ショック転位
を抑制する種結晶中のボロン濃度限界は１×１０１８ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、ミスフィット転位を抑制する
ためには融液中のボロン濃度も合わせる必要があるとの
記載がある。
Ｂ−ｄｏｐｅｄ Ｓｉｃｒｙｓｔａｌ ｇｒｏｗｔｈ
ｗｉｔｈｏｕｔ Ｄａｓｈ ｎｅｃｋｉｎｇｉｎ Ｃ
ｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ ｍｅｔｈｏｄ： ｉｎｆｌｕｅ
ｎｃｅ ｏｆＢ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ Ｈｕａ
ｎｇ ｅｔ ａｌ： Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔ
ｈ ２１３（２０００）２８３．には、熱ショック転位
を抑制する種結晶中のボロン濃度限界は１×１０１８ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、ミスフィット転位を抑制する
ためには融液中のボロン濃度も合わせる必要があるとの
記載がある。
【０００９】さらに、Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ −Ｆｒ
ｅｅ ＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉＳｉ Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｇｒｏｗｔｈ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｈｅ Ｄａｓｈ −
Ｎｅｃｋｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ： Ｇｒｏｗｔｈ ｆ
ｒｏｍ ＵｎｄｏｐｅｄＳｉ Ｍｅｌｔ Ｔａｉｓｈｉ
ｅｔ ａｔ： Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．３９（２０００）Ｌ１９１．には、熱ショック転位
を抑制する種結晶中のボロン濃度限界は１×１０１８ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、ミスフィット転位が発生しな
い種結晶中の許容ボロン濃度差は７×１０１８ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ ３であり、適切なボロン濃度の種結晶でノンド
ープ融液からでも無ネッキング無転位が可能との記載が
ある。
ｅｅ ＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉＳｉ Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｇｒｏｗｔｈ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｈｅ Ｄａｓｈ −
Ｎｅｃｋｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ： Ｇｒｏｗｔｈ ｆ
ｒｏｍ ＵｎｄｏｐｅｄＳｉ Ｍｅｌｔ Ｔａｉｓｈｉ
ｅｔ ａｔ： Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．３９（２０００）Ｌ１９１．には、熱ショック転位
を抑制する種結晶中のボロン濃度限界は１×１０１８ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、ミスフィット転位が発生しな
い種結晶中の許容ボロン濃度差は７×１０１８ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ ３であり、適切なボロン濃度の種結晶でノンド
ープ融液からでも無ネッキング無転位が可能との記載が
ある。
【００１０】しかしながら、実際のシリコン単結晶引上
げ工程では、種結晶中のボロン濃度が１×１０１８ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ３以上でありながら熱ショック転位の発生
は起こりうる。この単結晶引上げ方法では、種結晶形状
やエッチングなどの種結晶の取り扱い、種結晶浸漬以降
の結晶育成開始時に若干結晶直径を細めるなどの工程が
あり、これらにより転位の発生確率が左右される。特に
種結晶形状に大きく依存し、熱ショック転位の発生確率
を少なくするには種結晶先端面の面積が小さい程好まし
い。しかし種結晶先端面の面積を小さくすることは結晶
重量に対する強度不足とエッチング時などで折れやすい
問題がある。一度種結晶中に熱ショック転位が発生した
場合、メルトバック後に転位の発生した種結晶部を溶か
し込むに連れて一度発生した転位が種結晶上部に波及し
続けるため、種結晶の交換を行わない限り無ネッキング
無転位結晶の育成が不可能となり逆に生産性の低下を招
くことになる。
げ工程では、種結晶中のボロン濃度が１×１０１８ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ３以上でありながら熱ショック転位の発生
は起こりうる。この単結晶引上げ方法では、種結晶形状
やエッチングなどの種結晶の取り扱い、種結晶浸漬以降
の結晶育成開始時に若干結晶直径を細めるなどの工程が
あり、これらにより転位の発生確率が左右される。特に
種結晶形状に大きく依存し、熱ショック転位の発生確率
を少なくするには種結晶先端面の面積が小さい程好まし
い。しかし種結晶先端面の面積を小さくすることは結晶
重量に対する強度不足とエッチング時などで折れやすい
問題がある。一度種結晶中に熱ショック転位が発生した
場合、メルトバック後に転位の発生した種結晶部を溶か
し込むに連れて一度発生した転位が種結晶上部に波及し
続けるため、種結晶の交換を行わない限り無ネッキング
無転位結晶の育成が不可能となり逆に生産性の低下を招
くことになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】そこで、チョクラルス
キー法によるシリコン単結晶引上げ工程において、無転
位のシリコン単結晶を生産性よく引上げることができる
種結晶およびこれを用いたシリコン単結晶の引上げ方法
が要望されている。
キー法によるシリコン単結晶引上げ工程において、無転
位のシリコン単結晶を生産性よく引上げることができる
種結晶およびこれを用いたシリコン単結晶の引上げ方法
が要望されている。
【００１２】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶引上
げ工程において、効率的なネック部作成を行い、無転位
のシリコン単結晶を生産性よく引上げることができる種
結晶およびこれを用いたシリコン単結晶の引上げ方法を
提供することを目的とする。
もので、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶引上
げ工程において、効率的なネック部作成を行い、無転位
のシリコン単結晶を生産性よく引上げることができる種
結晶およびこれを用いたシリコン単結晶の引上げ方法を
提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本願請求項１の発明は、シリコン単結晶から
なり、ボロンを１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上含
有し、シリコン単結晶引上げ時、シリコン融液に浸漬す
る先端の断面積が１９．５〜７８．５ｍｍ２であること
を特徴とする種結晶であることを要旨としている。
になされた本願請求項１の発明は、シリコン単結晶から
なり、ボロンを１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上含
有し、シリコン単結晶引上げ時、シリコン融液に浸漬す
る先端の断面積が１９．５〜７８．５ｍｍ２であること
を特徴とする種結晶であることを要旨としている。
【００１４】本願請求項２の発明は、シリコン単結晶か
らなり、ボロンを１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上
含有し、シリコン単結晶引上げ時、シリコン融液に浸漬
する先端の断面積が１９．５〜７８．５ｍｍ２である種
結晶を用いたシリコン単結晶の製造方法であって、ダッ
シュネッキングにより転位を取除く工程中に、３ｍｍ／
分以上の引上げ速度を少なくとも１０分間以上維持する
区間を設けたことを特徴とするシリコン単結晶の製造方
法であることを要旨としている。
らなり、ボロンを１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上
含有し、シリコン単結晶引上げ時、シリコン融液に浸漬
する先端の断面積が１９．５〜７８．５ｍｍ２である種
結晶を用いたシリコン単結晶の製造方法であって、ダッ
シュネッキングにより転位を取除く工程中に、３ｍｍ／
分以上の引上げ速度を少なくとも１０分間以上維持する
区間を設けたことを特徴とするシリコン単結晶の製造方
法であることを要旨としている。
【００１５】本願請求項３の発明では、上記３ｍｍ／分
以上の引上げ速度で引上げるときのネック部の直径は、
５〜７ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載のシ
リコン単結晶の製造方法であることを要旨としている。
以上の引上げ速度で引上げるときのネック部の直径は、
５〜７ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載のシ
リコン単結晶の製造方法であることを要旨としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる種結晶およ
びこれを用いたシリコン単結晶の製造方法の実施形態に
ついて添付図面を参照して説明する。
びこれを用いたシリコン単結晶の製造方法の実施形態に
ついて添付図面を参照して説明する。
【００１７】図１は本発明に係わるシリコン単結晶の製
造方法に用いられる単結晶引上げ装置１であり、一般に
ＣＺ法によるシリコン単結晶引上げに用いられる。この
単結晶引上げ装置１は、水冷された炉体２と、この炉体
２に収納され原料であるポリシリコンを溶融し溶融シリ
コンＭにする石英ルツボ３と、この石英ルツボ３を保持
する黒鉛ルツボ４と、この黒鉛ルツボ４を囲繞するヒー
タ５とを有している。この黒鉛ルツボ４は炉体２を貫通
し、モータ６に結合されて回転され、かつ昇降装置７に
よって昇降されるルツボ回転軸８に取り付けられてい
る。
造方法に用いられる単結晶引上げ装置１であり、一般に
ＣＺ法によるシリコン単結晶引上げに用いられる。この
単結晶引上げ装置１は、水冷された炉体２と、この炉体
２に収納され原料であるポリシリコンを溶融し溶融シリ
コンＭにする石英ルツボ３と、この石英ルツボ３を保持
する黒鉛ルツボ４と、この黒鉛ルツボ４を囲繞するヒー
タ５とを有している。この黒鉛ルツボ４は炉体２を貫通
し、モータ６に結合されて回転され、かつ昇降装置７に
よって昇降されるルツボ回転軸８に取り付けられてい
る。
【００１８】また、石英ルツボ３の上方には、単結晶引
上げのための種結晶９が配置されており、この種結晶９
は引上げ用のワイヤー１０に設けられたシードチャック
１１に取り付けられている。なお、１２はワイヤーリー
ル回転装置、１３は二次元カメラである。
上げのための種結晶９が配置されており、この種結晶９
は引上げ用のワイヤー１０に設けられたシードチャック
１１に取り付けられている。なお、１２はワイヤーリー
ル回転装置、１３は二次元カメラである。
【００１９】図２に示すように、種結晶９は、シリコン
単結晶からなり、ボロンを１×１０ １８ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ３以上含有し、シリコン単結晶引上げ時、シリコン融
液Ｍに浸漬する先端９ｔの断面積が１９．５〜７８．５
ｍｍ２に形成されている。この種結晶９はＣＺ法により
引上げられた１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上のシ
リコン単結晶を所定の寸法に切出して作製されたもので
ある。
単結晶からなり、ボロンを１×１０ １８ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ３以上含有し、シリコン単結晶引上げ時、シリコン融
液Ｍに浸漬する先端９ｔの断面積が１９．５〜７８．５
ｍｍ２に形成されている。この種結晶９はＣＺ法により
引上げられた１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上のシ
リコン単結晶を所定の寸法に切出して作製されたもので
ある。
【００２０】ボロン濃度を１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ３以上にするのは、熱ショックによる転位の発生を抑
制できるからであり、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３
未満では熱ショックによる転位の発生を抑制しにくい。
先端９ｔの断面積を１９．５〜７８．５ｍｍ２にするの
は、ボロンを１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上含有
し、熱ショック転位の発生があっても転位を消滅させる
ことが容易であるからであり、１９．５ｍｍ２未満で
は、無転位結晶の引上げは可能であるが強度的に問題が
あり、７８．５ｍｍ２を超えると、熱ショックによる転
位が発生しやすく、効率的な無転位結晶の引上げは困難
になる。
ｍ３以上にするのは、熱ショックによる転位の発生を抑
制できるからであり、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３
未満では熱ショックによる転位の発生を抑制しにくい。
先端９ｔの断面積を１９．５〜７８．５ｍｍ２にするの
は、ボロンを１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上含有
し、熱ショック転位の発生があっても転位を消滅させる
ことが容易であるからであり、１９．５ｍｍ２未満で
は、無転位結晶の引上げは可能であるが強度的に問題が
あり、７８．５ｍｍ２を超えると、熱ショックによる転
位が発生しやすく、効率的な無転位結晶の引上げは困難
になる。
【００２１】次に、本発明に係わる種結晶およびこれを
用いた単結晶引上げ方法について説明する。
用いた単結晶引上げ方法について説明する。
【００２２】例えば、直径３１０ｍｍのシリコン単結晶
を引上げるには、ナゲット状ポリシリコンを石英ルツボ
３に入れ、図２に示すように、上述したような種結晶９
をシードチャック１１に取り付ける。ここで用いられる
種結晶９の先端９ｔの断面積は１９．５〜７８．５ｍｍ
２、例えば２８．３ｍｍ２である。
を引上げるには、ナゲット状ポリシリコンを石英ルツボ
３に入れ、図２に示すように、上述したような種結晶９
をシードチャック１１に取り付ける。ここで用いられる
種結晶９の先端９ｔの断面積は１９．５〜７８．５ｍｍ
２、例えば２８．３ｍｍ２である。
【００２３】しかる後、図３に示すように、プログラム
化された引上げ工程により引上げ作業は自動的に行われ
る。
化された引上げ工程により引上げ作業は自動的に行われ
る。
【００２４】引上げ準備完了後、アルゴンガスを炉体２
の上方より炉体２内に流入させ、ヒータ５を付勢して石
英ルツボ３を加熱し、モータ６を付勢してこのモータ６
に結合されたルツボ回転軸８を回転させて石英ルツボ３
を回転させる。
の上方より炉体２内に流入させ、ヒータ５を付勢して石
英ルツボ３を加熱し、モータ６を付勢してこのモータ６
に結合されたルツボ回転軸８を回転させて石英ルツボ３
を回転させる。
【００２５】一定時間が経過した後、ワイヤー１０を下
ろし、種結晶９をシリコン融液Ｍの液面に浸漬させる。
ろし、種結晶９をシリコン融液Ｍの液面に浸漬させる。
【００２６】しかる後、引き上げ点Ｐ１〜点Ｐ２（ネッ
ク部Ｎ）の引上げを開始する。このネック工程は３ｍｍ
／分以上の引上げ速度で引上げるときの種結晶の直径ｄ
１を５〜７ｍｍ、例えば６ｍｍになるようにし、さら
に、ネック工程中に、プログラムには３ｍｍ／分以上の
引上げ速度を少なくとも１０分間以上維持する区間が設
けられており、これに従ってネック部Ｎの育成（形成）
が行われ、ネック部Ｎは従来に比べて短い長さｌまで引
上げが継続される。１０分間以上維持する区間を設ける
ことにより、ネック部の転位をなくすことが可能とな
り、１０分未満では転位が残る可能性があり、効率的な
無転位結晶の引上げが困難になるからである。
ク部Ｎ）の引上げを開始する。このネック工程は３ｍｍ
／分以上の引上げ速度で引上げるときの種結晶の直径ｄ
１を５〜７ｍｍ、例えば６ｍｍになるようにし、さら
に、ネック工程中に、プログラムには３ｍｍ／分以上の
引上げ速度を少なくとも１０分間以上維持する区間が設
けられており、これに従ってネック部Ｎの育成（形成）
が行われ、ネック部Ｎは従来に比べて短い長さｌまで引
上げが継続される。１０分間以上維持する区間を設ける
ことにより、ネック部の転位をなくすことが可能とな
り、１０分未満では転位が残る可能性があり、効率的な
無転位結晶の引上げが困難になるからである。
【００２７】このようなネック工程において、従来は結
晶直径３〜５ｍｍまで細めるため、シリコン単結晶の直
径増大に伴う結晶重量の増加により、結晶を支えるネッ
ク部の強度不足が懸念されたが、本発明に係わる種結晶
９を用いることにより、種結晶９中のボロン濃度が１×
１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上でありながら、熱ショ
ック転位の発生が起こった場合でも、育成されるネック
部Ｎの結晶直径は５〜７ｍｍであるので、この太いネッ
ク部でも引上げが可能であり、太い結晶直径で転位を消
滅させることができ、ネック部Ｎの強度向上が図れる。
これは従来のボロンノンドープもしくはライトドープの
種結晶を使用したときと比較して、ボロン濃度が濃い種
結晶９を使用するため熱ショック転位が発生しても転位
密度が小さく、太く短いネック工程でも転位が消滅する
ためである。また、ネック工程に要する時間を短縮でき
るので、生産性の向上が図れる。ネック部Ｎの結晶直径
が７ｍｍを超えると、ダッシュネッキングによる転位の
除去は不十分であり転位が存在して、無転位結晶の引上
げが困難である。
晶直径３〜５ｍｍまで細めるため、シリコン単結晶の直
径増大に伴う結晶重量の増加により、結晶を支えるネッ
ク部の強度不足が懸念されたが、本発明に係わる種結晶
９を用いることにより、種結晶９中のボロン濃度が１×
１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上でありながら、熱ショ
ック転位の発生が起こった場合でも、育成されるネック
部Ｎの結晶直径は５〜７ｍｍであるので、この太いネッ
ク部でも引上げが可能であり、太い結晶直径で転位を消
滅させることができ、ネック部Ｎの強度向上が図れる。
これは従来のボロンノンドープもしくはライトドープの
種結晶を使用したときと比較して、ボロン濃度が濃い種
結晶９を使用するため熱ショック転位が発生しても転位
密度が小さく、太く短いネック工程でも転位が消滅する
ためである。また、ネック工程に要する時間を短縮でき
るので、生産性の向上が図れる。ネック部Ｎの結晶直径
が７ｍｍを超えると、ダッシュネッキングによる転位の
除去は不十分であり転位が存在して、無転位結晶の引上
げが困難である。
【００２８】
【実施例】［試験１］目的 ：本発明に係わるボロン濃度×１０１８ａｔｏｍｓ
／ｃｍ３の種結晶を用いてネック工程を含むシリコン単
結晶の引上げを行い、表１に示すように、種結晶先端の
断面積および最小ネック部直径を変化させて、ネック部
に転位が発生するか否かを調べた。
／ｃｍ３の種結晶を用いてネック工程を含むシリコン単
結晶の引上げを行い、表１に示すように、種結晶先端の
断面積および最小ネック部直径を変化させて、ネック部
に転位が発生するか否かを調べた。
【００２９】試験方法：表１に示すように、種結晶の先
端の断面積が１９．５〜３１５ｍｍ２の種結晶を用い、
ネック工程ではいずれも最小のネック部直径を５〜７ｍ
ｍとし、引上げ速度が３ｍｍ／分以上を維持する時間を
１０分とした。引上げ完了後にそれぞれの種結晶をＸ線
トポグラフにより転位の有無を観察し、ネック工程完了
時の転位の有無を○（転位なし）、×（転位有り）で示
した。
端の断面積が１９．５〜３１５ｍｍ２の種結晶を用い、
ネック工程ではいずれも最小のネック部直径を５〜７ｍ
ｍとし、引上げ速度が３ｍｍ／分以上を維持する時間を
１０分とした。引上げ完了後にそれぞれの種結晶をＸ線
トポグラフにより転位の有無を観察し、ネック工程完了
時の転位の有無を○（転位なし）、×（転位有り）で示
した。
【００３０】試験結果：表１に示す。
【００３１】
【表１】 種結晶の先端の断面積が１９．５〜７８．５ｍｍ２の実
施例１〜４では、ネック工程完了時の転位はなく、無転
位結晶の引上げが可能であることがわかった。先端の断
面積が１９．５〜７８．５ｍｍ２より小さくとも無転位
結晶の引上げが可能であることは明らかだが、ネック部
の強度不足やエッチングなどの取り扱い時に破損しやす
い。
施例１〜４では、ネック工程完了時の転位はなく、無転
位結晶の引上げが可能であることがわかった。先端の断
面積が１９．５〜７８．５ｍｍ２より小さくとも無転位
結晶の引上げが可能であることは明らかだが、ネック部
の強度不足やエッチングなどの取り扱い時に破損しやす
い。
【００３２】これに対して、先端の断面積が１１３ｍｍ
２の比較例１および３１５ｍｍ２の比較例２はネック工
程完了時の転位が発生していることがわかった。
２の比較例１および３１５ｍｍ２の比較例２はネック工
程完了時の転位が発生していることがわかった。
【００３３】［試験２］目的 ：本発明に係わるボロン濃度４×１０１８ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ３、先端の断面積が７８．５ｍｍ２の種結晶を
用いて、ネック工程を含むシリコン単結晶の引上げを行
い、表２に示すように、ネック工程ではいずれも最小の
ネック部直径を７ｍｍとし、引上げ速度が３ｍｍ／分以
上の維持時間を０〜３０分と変化させた。
ｓ／ｃｍ３、先端の断面積が７８．５ｍｍ２の種結晶を
用いて、ネック工程を含むシリコン単結晶の引上げを行
い、表２に示すように、ネック工程ではいずれも最小の
ネック部直径を７ｍｍとし、引上げ速度が３ｍｍ／分以
上の維持時間を０〜３０分と変化させた。
【００３４】種結晶先端の断面積および最小ネック部直
径を変化させて、ネック部に転位が発生するか否かを調
べた。
径を変化させて、ネック部に転位が発生するか否かを調
べた。
【００３５】試験方法：表２に示すように、先端の断面
積が１９．５〜３１５ｍｍ２の種結晶を用い、ネック工
程ではいずれも最小のネック部直径を５〜７ｍｍとし、
引上げ速度が３ｍｍ／分以上を維持する時間を１０分と
した。引上げ完了後にそれぞれの種結晶をＸ線トポグラ
フにより転位の有無を観察した。
積が１９．５〜３１５ｍｍ２の種結晶を用い、ネック工
程ではいずれも最小のネック部直径を５〜７ｍｍとし、
引上げ速度が３ｍｍ／分以上を維持する時間を１０分と
した。引上げ完了後にそれぞれの種結晶をＸ線トポグラ
フにより転位の有無を観察した。
【００３６】試験結果：表２に示す。
【００３７】
【表２】 維持時間が１０分の実施例５、１５分の実施例６および
３０分の実施例７は、いずれもネック工程完了時の転位
はなく、無転位結晶の引上げが可能であることがわかっ
た。
３０分の実施例７は、いずれもネック工程完了時の転位
はなく、無転位結晶の引上げが可能であることがわかっ
た。
【００３８】これに対して、維持時間が０〜８分の比較
例３〜５ではネック工程完了時の転位が認められた。
例３〜５ではネック工程完了時の転位が認められた。
【００３９】［試験３］目的 ：試験２と同様の種結晶を用いて、同様の引上げを
行い、表３に示すように、最小のネック部直径を変化さ
せ、ネック部に転位が発生するか否かを調べた。
行い、表３に示すように、最小のネック部直径を変化さ
せ、ネック部に転位が発生するか否かを調べた。
【００４０】試験方法：表３に示すように、ネック工程
での最小のネック部直径を５〜１０ｍｍに変化させた。
での最小のネック部直径を５〜１０ｍｍに変化させた。
【００４１】試験結果：表３に示す。
【００４２】
【表３】 ネック部直径が５〜７ｍｍの実施６〜８は、いずれもネ
ック工程完了時の転位はなく、無転位結晶の引上げが可
能であることがわかった。
ック工程完了時の転位はなく、無転位結晶の引上げが可
能であることがわかった。
【００４３】これに対して、８〜１０ｍｍの比較例６〜
８は、ネック工程完了時の転位が存在していた。
８は、ネック工程完了時の転位が存在していた。
【００４４】また、最小のネック部直径が５ｍｍ以下で
あっても無転位結晶の引上げ可能であることは明らかだ
が、従来のダッシュネック工程と同じであり、ネック部
の強度不足やエッチングなどの取り扱い時に破損しやす
い。
あっても無転位結晶の引上げ可能であることは明らかだ
が、従来のダッシュネック工程と同じであり、ネック部
の強度不足やエッチングなどの取り扱い時に破損しやす
い。
【００４５】
【発明の効果】本発明に係わる種結晶およびこれを用い
たシリコン単結晶の製造方法によれば、チョクラルスキ
ー法によるシリコン単結晶引上げ工程において、効率的
なネック部作成を行い、無転位のシリコン単結晶を生産
性よく引上げることができる種結晶およびこれを用いた
シリコン単結晶の引上げ方法を提供することができる。
たシリコン単結晶の製造方法によれば、チョクラルスキ
ー法によるシリコン単結晶引上げ工程において、効率的
なネック部作成を行い、無転位のシリコン単結晶を生産
性よく引上げることができる種結晶およびこれを用いた
シリコン単結晶の引上げ方法を提供することができる。
【００４６】すなわち、種結晶はシリコン単結晶からな
り、ボロンを１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上含有
し、シリコン単結晶引上げ時、シリコン融液に浸漬する
先端の断面積が１９．５〜７８．５ｍｍ２であるので、
無転位の大きな直径のシリコン単結晶を生産性よく引上
げることができる。
り、ボロンを１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上含有
し、シリコン単結晶引上げ時、シリコン融液に浸漬する
先端の断面積が１９．５〜７８．５ｍｍ２であるので、
無転位の大きな直径のシリコン単結晶を生産性よく引上
げることができる。
【００４７】ダッシュネッキングにより転位を取除く工
程中に、３ｍｍ／分以上の引上げ速度を少なくとも１０
分間以上維持する区間を設けたので、ネック工程完了時
にネック部に転位はなく、無転位結晶のシリコン単結晶
を引上げることができる。
程中に、３ｍｍ／分以上の引上げ速度を少なくとも１０
分間以上維持する区間を設けたので、ネック工程完了時
にネック部に転位はなく、無転位結晶のシリコン単結晶
を引上げることができる。
【００４８】３ｍｍ／分以上の引上げ速度で引上げると
きのネック部の直径は、５〜７ｍｍであるので、太い結
晶直径で転位を消滅させることができるためネック部の
強度向上が図られ、さらに、ネック工程に要する時間を
短縮できるので、シリコン単結晶引上げの生産性の向上
が図れる。
きのネック部の直径は、５〜７ｍｍであるので、太い結
晶直径で転位を消滅させることができるためネック部の
強度向上が図られ、さらに、ネック工程に要する時間を
短縮できるので、シリコン単結晶引上げの生産性の向上
が図れる。
【図１】本発明に係わるシリコン単結晶の製造方法に用
いられる単結晶引上げ装置を示す図。
いられる単結晶引上げ装置を示す図。
【図２】図１の種結晶の取付け部分を拡大して示す説明
図。
図。
【図３】本発明に係わるシリコン単結晶の製造方法にお
ける単結晶の育成状態を示す説明図。
ける単結晶の育成状態を示す説明図。
１ 単結晶引上げ装置 ２ 炉体 ３ 石英ルツボ ４ 黒鉛ルツボ ５ ヒータ ６ モータ ７ ルツボ回転軸 ８ 昇降装置 ９ 種結晶 １０ ワイヤー １１ シードチャック １２ ワイヤーリール回転装置 １３ 二次元カメラ Ｉｇ シリコン単結晶 Ｍ シリコン融液 Ｎ ネック部
Claims (3)
- 【請求項１】 シリコン単結晶からなり、ボロンを１×
１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上含有し、シリコン単結
晶引上げ時、シリコン融液に浸漬する先端の断面積が１
９．５〜７８．５ｍｍ２であることを特徴とする種結
晶。 - 【請求項２】 シリコン単結晶からなり、ボロンを１×
１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上含有し、シリコン単結
晶引上げ時、シリコン融液に浸漬する先端の断面積が１
９．５〜７８．５ｍｍ２である種結晶を用いたシリコン
単結晶の製造方法であって、ダッシュネッキングにより
転位を取除く工程中に、３ｍｍ／分以上の引上げ速度を
少なくとも１０分間以上維持する区間を設けたことを特
徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項３】上記３ｍｍ／分以上の引上げ速度で引上げ
るときのネック部の直径は、５〜７ｍｍであることを特
徴とする請求項２に記載のシリコン単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001016021A JP2002220297A (ja) | 2001-01-24 | 2001-01-24 | 種結晶およびこれを用いたシリコン単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001016021A JP2002220297A (ja) | 2001-01-24 | 2001-01-24 | 種結晶およびこれを用いたシリコン単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002220297A true JP2002220297A (ja) | 2002-08-09 |
Family
ID=18882475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001016021A Pending JP2002220297A (ja) | 2001-01-24 | 2001-01-24 | 種結晶およびこれを用いたシリコン単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002220297A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102251276A (zh) * | 2011-06-01 | 2011-11-23 | 奥特斯维能源（太仓）有限公司 | 一种减少太阳能级直拉单晶硅缩颈长度的籽晶 |
| CN103732807A (zh) * | 2011-08-12 | 2014-04-16 | Lg矽得荣株式会社 | 晶锭生长设备和制造晶锭的方法 |
-
2001
- 2001-01-24 JP JP2001016021A patent/JP2002220297A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102251276A (zh) * | 2011-06-01 | 2011-11-23 | 奥特斯维能源（太仓）有限公司 | 一种减少太阳能级直拉单晶硅缩颈长度的籽晶 |
| CN103732807A (zh) * | 2011-08-12 | 2014-04-16 | Lg矽得荣株式会社 | 晶锭生长设备和制造晶锭的方法 |
| US20140190397A1 (en) * | 2011-08-12 | 2014-07-10 | Jin-woo Ahn | Ingot growing apparatus and method of manufacturing ingot |
| JP2014521588A (ja) * | 2011-08-12 | 2014-08-28 | エルジー シルトロン インコーポレイテッド | インゴット成長装置及びインゴット製造方法 |
| DE112012003344B4 (de) * | 2011-08-12 | 2016-08-11 | Lg Siltron Inc. | Ingotzuchtvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Ingots |
| US9469917B2 (en) * | 2011-08-12 | 2016-10-18 | Lg Siltron Inc. | Dopant feeder of ignot growing apparatus |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090901 |
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