JP5373423B2 - シリコン単結晶及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1に示すように、本実施態様で使用されるシリコン単結晶引き上げ装置1は、チョクラルスキー法による結晶成長に用いることのできる引き上げ炉(チャンバ)2を備える。引き上げ炉2の内部には、多結晶シリコン(Si)からなる原料を溶融した融液5を収容する坩堝3が設けられる。坩堝3は、黒鉛坩堝32とその内側の石英坩堝31とから構成される。坩堝3の周囲には、坩堝3の中にある原料を加熱して溶融するヒータ9が設けられる。このヒータ9と引き上げ炉2の内壁との間には保温筒13が設けられる。
次に、本発明の第一実施態様のシリコン単結晶の製造方法を説明する。図3は、本実施態様で製造されるシリコン単結晶6を示す図である。
次に本発明のシリコン単結晶6の製造方法の第二実施態様について説明する。なお、本実施態様のうち、第一実施形態と同様の内容及び同様の効果については説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
次に、本発明のシリコン単結晶の一実施形態について説明する。本実施形態のシリコン単結晶6は、砒素、リン又はアンチモンをドーパントとして、上記第一実施態様又は第二実施態様のシリコン単結晶の製造方法によって製造されたシリコン単結晶である。このようなシリコン単結晶6については、上記各実施態様のシリコン単結晶の製造方法において詳細に説明したので、ここでは説明を省略する。
ドーパントとして砒素をシリコン融液45kgに対して300g添加して、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶(直径150mm)を引き上げ、成長させた。使用した引上げ炉における熱遮蔽部材の下端の内径は200mmであり、シリコン単結晶の引き上げ中、熱遮蔽部材の下端と融液の表面との間隙が30mmとなるように坩堝の高さを制御した。シリコン単結晶のうち、直胴部分の成長が終了するまでは、炉内圧60kPa、パージガス(アルゴン)流量150NL/minの条件で引き上げを行なった。このときの熱遮蔽部材の下端と融液の表面との間隙におけるパージガスの流速(ガス流速)は、0.22m/secである。なお、「NL」とは、0℃、1気圧に換算した場合のリットルという意味である。
シリコン単結晶のテール部分に転位が導入されたか否かの評価は、シリコン単結晶の表面に存在する晶癖線を観察することによって行なった。すなわち、シリコン単結晶の表面に現れる晶癖線がテール部分において途切れずに存在しているならばテール部分に転位は導入されていないと判断される一方、晶癖線がテール部分において消失しているならばテール部分に転位が導入されたと判断される。評価結果を表1に示す。
実施例1及び比較例1のシリコン単結晶について、テール部分における抵抗プロファイル(直胴部分とテール部分との境界からテール方向への長さに対する抵抗値のグラフ)をRT−70型抵抗率測定器(ナプソン株式会社製)により測定した。実施例1のシリコン単結晶におけるテール部分の抵抗プロファイルを図4に、比較例1のシリコン単結晶におけるテール部分の抵抗プロファイルを図5にそれぞれ示す。
2 引き上げ炉
3 坩堝
5 融液
6 シリコン単結晶
63 直胴部分
64 テール部分
8 熱遮蔽部材
9 ヒータ
15 整流筒
17 パージガス
Claims (6)
- 融液からシリコン単結晶への輻射熱を遮る熱遮蔽部材が前記融液の上方に設けられた引き上げ炉の内部で、ドーパントを含む前記融液からチョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引き上げて成長させるシリコン単結晶の製造方法であって、
前記引き上げ炉の内部には、前記引き上げ炉の外部から供給され、前記熱遮蔽部材の下端と前記融液との間隙を通過した後に前記引き上げ炉の外部に排出されるパージガスが流通し、
前記シリコン単結晶の成長中に、前記引き上げ炉へのパージガスの供給量を増加させること及び炉内圧を低下させることの少なくともいずれかによって、前記パージガスが前記間隙を通過する速度であるガス流速を増加させることにより、前記融液に含まれるドーパントの蒸発を促進させ、前記融液に含まれるドーパントの濃度を低下させることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - 前記シリコン単結晶の直径が一定である直胴部分を成長させる直胴工程と、前記シリコン単結晶が縮径するテール部分を成長させるテール工程とを備え、
前記テール工程に移行した時点の以降において、前記融液に含まれるドーパントの濃度を低下させることを特徴とする請求項1記載のシリコン単結晶の製造方法。 - 融液からシリコン単結晶への輻射熱を遮る熱遮蔽部材が前記融液の上方に設けられた引き上げ炉の内部で、ドーパントを含む前記融液からチョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引き上げて成長させるシリコン単結晶の製造方法であって、
前記シリコン単結晶の直径が一定である直胴部分を成長させる直胴工程と、前記シリコン単結晶が縮径するテール部分を成長させるテール工程とを備え、
前記引き上げ炉の内部には、前記引き上げ炉の外部から供給され、前記熱遮蔽部材の下端と前記融液との間隙を通過した後に前記引き上げ炉の外部に排出されるパージガスが流通し、
前記テール工程に移行した時点の以降において、前記パージガスが前記間隙を通過する速度であるガス流速を増加させることにより、前記融液に含まれるドーパントの蒸発を促進させ、前記融液に含まれるドーパントの濃度を低下させることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - 前記テール工程に移行した前記時点からさらに前記シリコン単結晶を100mm成長させた時点における前記融液に含まれるドーパントの濃度が、前記テール工程に移行した前記時点における前記融液に含まれるドーパントの濃度よりも小さいことを特徴とする請求項2又は3記載のシリコン単結晶の製造方法。
- 増加後の前記ガス流速の値が0.24m/sec以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載のシリコン単結晶の製造方法。
- 前記引き上げ炉の内部の圧力が13.3kPa以下である条件で、前記ガス流速を増加させる請求項5記載のシリコン単結晶の製造方法。
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