JP6413970B2 - シリコン単結晶の育成方法 - Google Patents
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Description
前記シリコン単結晶の引上げ中に、前記シリコン単結晶が引上げられて収容される引上げチャンバに、第1ガスを導入して、前記引上げチャンバ側の雰囲気を前記第1ガスとし、かつ、
前記シリコン単結晶の引上げ中に、前記引上げチャンバに連設され、少なくとも前記ルツボを格納したメインチャンバに、前記第1ガスとは異なる第2ガスを導入して、前記メインチャンバ側の雰囲気を前記第2ガスとして、前記シリコン単結晶を引上げることを特徴とするシリコン単結晶の育成方法を提供する。
シリコン単結晶の引上げ中に、シリコン単結晶が引上げられて収容される引上げチャンバに、第1ガスを導入して、引上げチャンバ側の雰囲気を第1ガスとし、かつ、
シリコン単結晶の引上げ中に、引上げチャンバに連設され、少なくともルツボを格納したメインチャンバに、第1ガスとは異なる第2ガスを導入して、メインチャンバ側の雰囲気を第2ガスとして、シリコン単結晶を引上げることを特徴とするシリコン単結晶の育成方法が、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
図1に示した単結晶製造装置100を用いて、シリコン単結晶を育成した。このとき、結晶中心軸上の最大磁場強度が4000Gとなる様に水平磁場を印加した。第1ガス排出口12と第2ガス導入口14には、単結晶製造装置100の水平方向断面内のガス排出及び供給を均一化するため、図2(a)及び(b)に示したような、リング状の管(21、25)に複数の孔(22、26)を均等間隔に設けた第1ガス収拾管11及び第2ガス供給管13を設けてある。これらの第1ガス収拾管11及び第2ガス供給管13は水冷されたチャンバに密着しているので、管自体の温度は比較的低温に保たれている。そして、第1ガス供給口10からは酸素を3%含んだArガスを供給した。一方で、第2ガス導入口14からは100%Arガスを供給した。第1ガス排出口12に繋がる第1ガス収拾管11と同じ高さの結晶の中心部の温度は、総合伝熱解析ソフトFEMAGにて解析したところ、およそ1170℃であった。
育成したシリコン単結晶中の窒素濃度が3×1013atoms/cm3から6×1013atoms/cm3の範囲となるように、窒素をドープしたことを除いては、実施例1と同じ条件でシリコン単結晶を育成した。シリコン単結晶の直径、直胴部の長さ、成長速度、及び、酸素濃度の実績値も実施例1とほぼ同等であった。
図3に示した従来の単結晶製造装置500を用いて、シリコン単結晶を育成した。このとき、結晶中心軸上の最大磁場強度が4000Gとなる様に水平磁場を印加し、雰囲気ガスはArガス100%とした。図1に示した単結晶製造装置100と比較して、単結晶製造装置500では、結晶成長界面での温度勾配が大きいので、V/Gが実施例1、2と同じになるように実施例1よりも速い、平均の結晶成長速度約1.2mm/minとして、直径約10.5cmの結晶を直胴部の長さ約100cmで育成した。このシリコン単結晶からサンプルを切り出し、実施例1と同様にしてFPD検査を行った。
4…原料融液、 5…石英ルツボ、 6…黒鉛ルツボ、 7…加熱ヒータ、
8…断熱部材、 9…整流筒、 10…第1ガス導入口、 11…第1ガス収拾管、
12…第1ガス排出口、 13…第2ガス供給管、 14…第2ガス導入口、
15…第2ガス排出口、 21…リング状の管、 22…孔、
25…リング状の管、 26…孔、 50…チャンバ、 51…ガス導入口、
52…ガス排出口、 54…原料融液、 55…石英ルツボ、
57…加熱ヒータ、 58…遮熱部材、 100…単結晶製造装置、
500…従来の単結晶製造装置。
Claims (8)
- チョクラルスキー法により、単結晶をルツボに収容されたシリコン融液から引上げて育成するシリコン単結晶の育成方法であって、
前記シリコン単結晶の引上げ中に、前記シリコン単結晶が引上げられて収容される引上げチャンバに、第1ガスを導入して、前記引上げチャンバ側の雰囲気を前記第1ガスとし、かつ、
前記シリコン単結晶の引上げ中に、前記引上げチャンバに連設され、少なくとも前記ルツボを格納したメインチャンバに、前記第1ガスとは異なる第2ガスを導入して、前記メインチャンバ側の雰囲気を前記第2ガスとして、前記シリコン単結晶を引上げることを特徴とするシリコン単結晶の育成方法。 - 前記第1ガスが酸化性ガスであることを特徴とする請求項1に記載のシリコン単結晶の育成方法。
- 前記酸化性ガスの酸素含有量を、流量比で0.1%以上100%以下とし、酸素以外の成分を不活性ガスとす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育成方法。
- 前記第2ガスが不活性ガスであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の育成方法。
- 前記育成するシリコン単結晶中の酸素濃度を、8×1017atoms/cm3(ASTM’79)以下とすることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の育成方法。
- 前記第1ガスを排気する位置での前記シリコン単結晶の中心部の温度を、900℃以上1300℃以下とすることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の育成方法。
- 前記育成するシリコン単結晶中の窒素濃度を、1×1011atoms/cm3以上5×1015atoms/cm3以下とすることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の育成方法。
- 前記引上げチャンバに前記第1ガスを導入する第1ガス導入口と、該第1ガス導入口の下方に設けられた第1ガス排出口と、前記メインチャンバに前記第2ガスを導入する第2ガス導入口と、該第2ガス導入口の下方に設けられた第2ガス排出口と、前記育成するシリコン単結晶の周囲に設けられ、前記メインチャンバの天井部から下方に延設された円筒状の整流筒とを備えた単結晶製造装置を用いて、前記シリコン単結晶を育成することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の育成方法。
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