JP6354643B2 - Method for producing silicon single crystal - Google Patents
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Description
本発明は、チョクラルスキー法(Czochralski method:CZ法)によるシリコン単結晶の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a silicon single crystal by the Czochralski method (CZ method).
半導体素子の製造に用いられるシリコン単結晶の製造方法として、メインチャンバ内の石英ルツボに収容された原料融液からシリコン単結晶を成長させつつ引上げて製造するCZ法が広く実施されている。 As a method for manufacturing a silicon single crystal used for manufacturing a semiconductor element, a CZ method is widely practiced in which a silicon single crystal is grown and grown from a raw material melt contained in a quartz crucible in a main chamber.
CZ法は、不活性ガス雰囲気下で石英ルツボ内の原料融液に種結晶を浸し、石英ルツボ及び種結晶を回転させながら引上げることにより所定のシリコン単結晶を育成するものである。 In the CZ method, a seed crystal is immersed in a raw material melt in a quartz crucible under an inert gas atmosphere, and a predetermined silicon single crystal is grown by pulling up while rotating the quartz crucible and the seed crystal.
CZ法により製造されたシリコン単結晶中にはシリコン単結晶成長中に形成される結晶欠陥(Grown−in欠陥)が存在していることが知られている。通常、シリコン単結晶には、真性の点欠陥であるVacancy(空孔)とInterstitial Si(格子間Si)とがある。これらの真性の点欠陥の飽和濃度は温度の関数であり、結晶育成中の急激な温度の低下に伴い、点欠陥の過飽和状態が発生する。過飽和となった点欠陥は、対消滅や外方拡散・坂道拡散などによって、過飽和状態を緩和する方向に進む。 It is known that a silicon single crystal manufactured by the CZ method has crystal defects (Grown-in defects) formed during the growth of the silicon single crystal. In general, silicon single crystals include intrinsic vacancy (vacancy) and interstitial Si (interstitial Si). The saturation concentration of these intrinsic point defects is a function of temperature, and a supersaturation state of point defects occurs with a rapid decrease in temperature during crystal growth. The supersaturated point defect proceeds in the direction of mitigating the supersaturated state by pair annihilation, outward diffusion and slope diffusion.
結晶成長速度(即ち、結晶の引上げ速度)が速いと空孔が過飽和状態となりやすく、逆に引上げ速度が遅いと格子間Siが過飽和状態になりやすいことが知られている。この過飽和状態の濃度がある一定以上となれば、これらが凝集し、結晶成長中に結晶欠陥(Grown−in欠陥)を形成する。 It is known that when the crystal growth rate (that is, the crystal pulling rate) is high, the vacancies are easily oversaturated, and conversely, when the pulling rate is low, the interstitial Si is easily oversaturated. If the concentration of the supersaturated state becomes a certain level or more, they aggregate and form crystal defects (Grown-in defects) during crystal growth.
すなわち、結晶の引上げ速度が速いと空孔が優勢な領域(V領域)となり、逆に引上げ速度が遅いと、格子間Siが優勢な領域(I領域)となることが知られている。 That is, it is known that when the crystal pulling rate is high, the vacancies are dominant (V region), and when the crystal pulling rate is low, the interstitial Si is dominant (I region).
V領域の場合のGrown−in欠陥としてはOSF核やVoid欠陥が知られている。OSF核は、結晶から切り出したサンプルをウェット酸素雰囲気中で1100℃程度の高温で熱処理すると、表面から格子間Siが注入され、OSF核の周りで積層欠陥(SF)が成長し、このサンプルを選択エッチング液内で揺動させながら選択エッチングした際に積層欠陥として観察される欠陥である。酸化処理によって積層欠陥が成長することから酸化誘起積層欠陥(Oxidation induced Stacking Fault:OSF)と呼ばれている。 As a grown-in defect in the V region, an OSF nucleus and a void defect are known. When the sample cut from the crystal is heat-treated in a wet oxygen atmosphere at a high temperature of about 1100 ° C., interstitial Si is injected from the surface, and stacking faults (SF) grow around the OSF nucleus. This is a defect observed as a stacking fault when selective etching is performed while rocking in the selective etching solution. This is called an oxidation induced stacking fault (OSF) because a stacking fault grows by the oxidation treatment.
V領域において、引上げ速度を遅くしていくと、結晶周辺からOSFがリング状に発生する(OSF領域)。そして、OSF領域は、引上げ速度が低下するに従って、結晶中心に向ってシュリンクしていき、ついには結晶中心でOSFは消滅する。 When the pulling rate is decreased in the V region, OSF is generated in a ring shape from the periphery of the crystal (OSF region). The OSF region shrinks toward the crystal center as the pulling rate decreases, and finally the OSF disappears at the crystal center.
また、OSF領域の発生はボロンドープのP型結晶の場合、抵抗率にも依存し、通常の引上げ速度で単結晶を育成すると0.02Ωcm程度でOSF領域が結晶周辺に発生する。そして、OSF領域は、抵抗率が低くなるに従って、結晶中心に向かってシュリンクしていき、抵抗率が0.009Ωcm程度以下になると結晶中心でOSF領域は消滅する。 In addition, in the case of a boron-doped P-type crystal, the generation of the OSF region also depends on the resistivity. When a single crystal is grown at a normal pulling rate, the OSF region is generated around the crystal at about 0.02 Ωcm. The OSF region shrinks toward the crystal center as the resistivity decreases, and when the resistivity is about 0.009 Ωcm or less, the OSF region disappears at the crystal center.
OSF領域が発生したようなシリコンウェーハを使用するとエピタキシャル層の表層に欠陥ができる場合がある。またOSF領域の内側と外側では酸素析出特性が大きく異なり、後工程のデバイス工程での温度シーケンスによっては予想のできない不具合が発生する可能性がある。そのため、従来、OSF領域の発生しないシリコンウェーハを得るために、引上げ速度を低速にする方法(低速引上げ)が行われてきた。 If a silicon wafer in which an OSF region is generated is used, defects may be formed on the surface layer of the epitaxial layer. In addition, the oxygen precipitation characteristics are greatly different between the inside and outside of the OSF region, and there is a possibility that an unforeseeable malfunction may occur depending on the temperature sequence in the subsequent device process. Therefore, conventionally, in order to obtain a silicon wafer in which no OSF region is generated, a method of lowering the pulling speed (low speed pulling) has been performed.
しかしながら、低速引上げは、引上げ速度が遅いため、機械の生産能力の低下、電力や炉内に流す不活性ガスの使用量の増加により材料費が上昇するなど、コストがかかっていた。 However, since the pulling speed is slow, the pulling at a low speed is costly, such as a reduction in the production capacity of the machine and an increase in material costs due to an increase in the amount of electric power and inert gas flowing into the furnace.
さらに、本発明者らが調査したところ、低速引上げを行うと、以下のように、シリコン単結晶の歩留りそのものが低下するという問題が生じることが分かった。 Furthermore, as a result of investigations by the present inventors, it has been found that when the pulling is performed at a low speed, the yield of the silicon single crystal itself is lowered as follows.
シリコン単結晶を引上げている過程で、有転位化してしまうことがある。直胴部の短い部分で有転位した場合は、引上げを一旦止めて、引上中のシリコン単結晶を溶かし直して再度種付けからシリコン単結晶の製造を再開するが、ある程度以上の長さで有転位化した場合はそのまま引上げを終了としている。 Dislocation may occur during the process of pulling up the silicon single crystal. When dislocation occurs in a short part of the straight body, the pulling is temporarily stopped, the silicon single crystal being pulled is melted again, and the production of the silicon single crystal is resumed from seeding again. In the case of dislocation, the pulling is finished as it is.
石英ルツボは原料融液と反応し、いわゆるブラウンリングを作る。更に時間が経過するとそのブラウンリングの径が大きくなって互いに重なり合ってブラウンリングが見えなくなっていく。その頃には、石英ルツボの内表層に平坦度の悪い荒れた面が発生する。そこでは結晶化した石英も点在するようになる。 The quartz crucible reacts with the raw material melt to form a so-called brown ring. As time elapses, the diameter of the brown ring increases and overlaps with each other so that the brown ring becomes invisible. At that time, a rough surface with poor flatness occurs on the inner surface of the quartz crucible. There, crystallized quartz is also scattered.
このようにして発生した石英ルツボの内表面の荒れた面から、微細な石英屑が発生し原料融液に取り込まれる。また、その石英屑が引上げ中のシリコン単結晶に到達すると、有転位化の原因になる。特に結晶化した石英は原料融液中で溶解し難いため、引上げているシリコン単結晶まで到達しやすい。 Fine quartz chips are generated from the rough surface of the inner surface of the quartz crucible generated in this way and taken into the raw material melt. Further, when the quartz scrap reaches the silicon single crystal being pulled, it causes dislocation. In particular, crystallized quartz is difficult to dissolve in the raw material melt, so that it can easily reach the pulled silicon single crystal.
結晶の引上げ速度は固液界面近傍の温度勾配に影響を受ける。例えば、温度勾配が大きい環境では、引上げ速度は速くできる。結晶の成長方向でみると結晶のトップ側を速く、ボトム側を遅くしていた。ボトム側で遅くするのは、原料融液の液面の位置を一定に保つために、ボトム側では黒鉛ルツボを上昇させており、その黒鉛ルツボ壁からの輻射が結晶の放熱を妨げる効果があるためである。そのため、トップ側からボトム側になるに連れて、引上げ速度が連続的に減少するように設定することが常識となっていた。 The crystal pulling speed is affected by the temperature gradient near the solid-liquid interface. For example, in an environment with a large temperature gradient, the pulling rate can be increased. In the crystal growth direction, the top side of the crystal was fast and the bottom side was slow. The reason for slowing down on the bottom side is to raise the graphite crucible on the bottom side in order to keep the position of the liquid surface of the raw material melt constant, and radiation from the graphite crucible wall has the effect of hindering heat dissipation of the crystal Because. For this reason, it has become common knowledge to set the pulling speed to continuously decrease from the top side to the bottom side.
OSF領域を結晶中心にシュリンクさせて消滅させるような低速な引上げ速度は、従来は、通常の引上げ速度のおよそ半分程度の速さでしかなかった。このような場合、シリコン単結晶を製造するのに、通常の引上げ速度の場合と比べて2倍の時間がかかっていた。また、このような低速な引上げ速度の際にも、上記したような従来の例にならって、トップ側からボトム側へ連続的に減少するように引上げ速度を設定していた。そのため、ますます引上げ速度が遅くなっていた。 Conventionally, the slow pulling speed that causes the OSF region to shrink and disappear by the crystal center is only about half the normal pulling speed. In such a case, it took twice as long to produce a silicon single crystal as compared to the case of a normal pulling rate. Further, even at such a low pulling speed, the pulling speed is set so as to continuously decrease from the top side to the bottom side in accordance with the conventional example as described above. For this reason, the pulling speed has become increasingly slower.
このような低速引上げは、長時間の操業を強いられることによって、溶かし直しが発生するとDF化率(結晶全長に渡り無転位で単結晶が得られた確率)を大きく低下させてしまう。それにより単結晶の収量そのものが減少し、大きなコストアップとなってしまっていた。 Such low speed pulling is forced to operate for a long time, and if remelting occurs, the DF conversion rate (probability of obtaining a single crystal without dislocation over the entire crystal length) is greatly reduced. As a result, the yield of the single crystal itself decreased, resulting in a large cost increase.
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、シリコン単結晶の製造において、OSF領域の発生を抑制しつつ、有転位化の発生も抑制したシリコン単結晶を歩留り良く製造することができるシリコン単結晶の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and in manufacturing a silicon single crystal, it is possible to manufacture a silicon single crystal that suppresses generation of dislocations while suppressing generation of an OSF region with high yield. An object of the present invention is to provide a method for producing a silicon single crystal.
上記目的を達成するために、本発明によれば、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引上げて製造する方法であって、
前記引上げるシリコン単結晶をボロンドープのP型で、抵抗率が0.009Ωcm以上0.02Ωcm以下のシリコン単結晶とするときに、
OSF領域が結晶中心で消滅するときの、OSF領域消滅引上げ速度VOSF(mm/min)と結晶中心の温度勾配G(K/mm)の比VOSF/Gを求め、
該求めた比VOSF/Gから算出される前記OSF領域消滅引上げ速度VOSFよりも、5%以上20%以下の範囲で遅くなるように、引上げ速度を制御しながら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製造方法を提供する。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a method for producing a silicon single crystal by the Czochralski method,
When the silicon single crystal to be pulled up is a boron-doped P-type silicon single crystal having a resistivity of 0.009 Ωcm to 0.02 Ωcm,
When the OSF region disappears at the crystal center, the ratio V OSF / G of the OSF region disappearance pulling rate V OSF (mm / min) and the temperature gradient G (K / mm) of the crystal center is obtained,
The silicon single crystal is pulled up while controlling the pulling rate so as to be slower than the OSF region disappearance pulling rate V OSF calculated from the obtained ratio V OSF / G in a range of 5% to 20%. A method for producing a silicon single crystal is provided.
このようにすれば、引上げるシリコン単結晶がボロンドープのP型で、抵抗率が0.009Ωcm以上0.02Ωcm以下という低抵抗のシリコン単結晶の場合に、OSF領域の発生を抑制しつつ、有転位化の発生も抑制したシリコン単結晶を製造することができる。 In this way, when the silicon single crystal to be pulled is a boron-doped P-type and the silicon single crystal has a low resistivity of 0.009 Ωcm or more and 0.02 Ωcm or less, the generation of the OSF region is suppressed and the presence is suppressed. A silicon single crystal in which the occurrence of dislocation is suppressed can be produced.
このとき、前記OSF領域消滅引上げ速度VOSFよりも遅くなるような引上げ速度の制御を、少なくとも引上げる前記シリコン単結晶の直胴部の長さのうち、コーン部側から10%から80%までの領域において行うことが好ましい。 At this time, the pulling speed is controlled so as to be slower than the OSF region extinction pulling speed V OSF , at least from 10% to 80% of the length of the straight body portion of the silicon single crystal to be pulled from the cone side. It is preferable to carry out in the region.
このようにすれば、シリコン単結晶の直胴部における直径の制御を十分に行うことができ、さらに実質的に結晶全体に渡りOSF領域が中心で消滅した結晶を得ることができる。 In this way, it is possible to sufficiently control the diameter of the straight body portion of the silicon single crystal, and it is possible to obtain a crystal in which the OSF region disappears at the center substantially over the entire crystal.
また、前記OSF領域消滅引上げ速度VOSFよりも遅くなるような引上げ速度の制御を行うとき、前記シリコン単結晶の引上げの進行に伴い、前記引上げ速度を連続的または断続的に増加させるように制御することが好ましい。 Further, when the pulling rate is controlled so as to be slower than the OSF region disappearing pulling rate V OSF , the pulling rate is controlled to increase continuously or intermittently as the pulling of the silicon single crystal proceeds. It is preferable to do.
このようにすれば、OSF領域の発生を抑制しつつ、有転位化の発生も抑制することがより確実にできる。 In this way, it is possible to more reliably suppress the occurrence of dislocations while suppressing the generation of the OSF region.
またこのとき、前記比VOSF/Gを下記式(1)により算出することができる。
VOSF/G=1138.9×ρ2−45.60×ρ+0.643 ・・・(1)
(ここで、ρ:単結晶の抵抗率(Ωcm)、0.009≦ρ≦0.02である。)
At this time, the ratio V OSF / G can be calculated by the following formula (1).
V OSF /G=1138.9×ρ 2 −45.60 × ρ + 0.643 (1)
(Where, ρ: resistivity of single crystal (Ωcm), 0.009 ≦ ρ ≦ 0.02)
製造するシリコン単結晶がボロンドープのP型で、抵抗率が0.009Ωcm以上0.02Ωcm以下の場合、比VOSF/Gを上式によって簡単に算出することができる。 When the silicon single crystal to be manufactured is boron-doped P-type and the resistivity is 0.009 Ωcm or more and 0.02 Ωcm or less, the ratio V OSF / G can be easily calculated by the above equation.
本発明のシリコン単結晶の製造方法であれば、引上げるシリコン単結晶がボロンドープのP型で、抵抗率が0.009Ωcm以上0.02Ωcm以下という低抵抗のシリコン単結晶の場合に、OSF領域の発生を抑制しつつ、有転位化の発生も抑制したシリコン単結晶を製造することができる。 In the method for producing a silicon single crystal of the present invention, when the silicon single crystal to be pulled is a boron-doped P type and the resistivity is 0.009 Ωcm or more and a low resistance silicon single crystal of 0.02 Ωcm or less, A silicon single crystal in which generation of dislocations is suppressed while generation is suppressed can be produced.
以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail as an example of an embodiment with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
前述したように、低速引上げは、引上げ速度が遅いため、機械の生産能力の低下、電力や炉内に流す不活性ガス等の使用量の増加により材料費が上昇するなど、コストがかかっていた。さらに、本発明者らが調査したところ、低速引上げを行うと、シリコン単結晶の歩留りそのものが低下するという問題が生じることが分かった。 As mentioned above, low speed pulling was slow because the pulling speed was slow, and the cost of materials increased due to a decrease in the production capacity of the machine and an increase in the amount of power and inert gas flowing through the furnace. . Furthermore, as a result of investigations by the present inventors, it has been found that when the pulling is performed at a low speed, the yield of the silicon single crystal itself is lowered.
そこで、本発明者らは無転位化率を向上させるために引上げ速度について詳細な検討を行った。そして、ボロンをドープしたシリコン単結晶は、その抵抗率が低くなるとOSF領域が消滅する引上げ速度が高くなるという現象に着目した。ボロンはシリコンよりも共有結合半径が小さいため、その濃度が高くなると格子が小さくなって歪みが発生する。歪みを緩和するためにシリコンの格子間原子が発生しやすくなる。 Therefore, the present inventors have made a detailed study on the pulling speed in order to improve the dislocation-free rate. The silicon single crystal doped with boron focused on the phenomenon that the pulling speed at which the OSF region disappears increases as the resistivity decreases. Boron has a smaller covalent bond radius than silicon. Therefore, when its concentration is increased, the lattice becomes smaller and distortion occurs. In order to relax the strain, silicon interstitial atoms are likely to be generated.
この現象について、例えば特許文献1の[0035]段落にP型低抵抗率結晶の製造では抵抗率が低いほどOSFリング径が収縮することが記載されている。また、特許文献2の図2にはP型低抵抗率結晶について全面V領域となる抵抗率とV/Gの関係が開示されている。しかしながら、OSF領域が消滅する条件における、抵抗率と引上げ速度との関係は明確には開示されていなかった。
Regarding this phenomenon, for example, paragraph [0035] of
本発明者らの調査によれば、抵抗率が0.009Ωcm以下の結晶では全ての結晶でOSF領域が消滅しており、OSFが消滅する条件として、後述の式(1)を見出した。そして、これらを実施するための最良の形態について精査し、本発明を完成させた。 According to the investigation by the present inventors, the OSF region disappeared in all crystals having a resistivity of 0.009 Ωcm or less, and the following formula (1) was found as a condition for the OSF to disappear. And the best form for implementing these was scrutinized and the present invention was completed.
本発明のシリコン単結晶の製造方法で用いることができるシリコン単結晶製造装置としては特に限定されず、例えば図1に示したようなシリコン単結晶製造装置を用いることができる。 The silicon single crystal manufacturing apparatus that can be used in the method for manufacturing a silicon single crystal of the present invention is not particularly limited, and for example, a silicon single crystal manufacturing apparatus as shown in FIG. 1 can be used.
メインチャンバー1内に配置された黒鉛ルツボ6内の石英ルツボ5の内部に原料融液4が満たされており、シリコン単結晶3は、この原料融液4から引上げチャンバー2内に引上げられる。原料融液4を加熱するためのヒーター7は黒鉛ルツボ6の外周に設置され、このヒーター7の外周にはヒーター7からの熱を断熱するために黒鉛シールド9と断熱部材8が設置されている。ガス導入口10からはシリコン単結晶製造装置を満たすアルゴン等の不活性ガスが導入され、ガスはガス整流筒13に沿って流動し、ガス流出口11から排気される。また、ガス整流筒13の原料融液4側には、ヒーター7や原料融液4からの輻射を遮断する遮熱部材12が設置されている。メインチャンバー1には、放射温度計14や、引上げの様子を観察するための窓15が備えられている。
The
次に、本発明のシリコン単結晶の製造方法の一例について詳述する。以下では、図1のシリコン単結晶製造装置を用いた場合について説明する。 Next, an example of the method for producing a silicon single crystal of the present invention will be described in detail. Below, the case where the silicon single crystal manufacturing apparatus of FIG. 1 is used is demonstrated.
(原料投入工程)
まず、シリコン単結晶製造装置内に収容した石英ルツボ5内に原料となるシリコン多結晶原料を投入する。このとき、引上げるシリコン単結晶3中にボロンがドープされるように、ボロンドープ剤も混入しておく。その際、ボロンドープのP型で、抵抗率が0.009Ωcm以上0.02Ωcm以下のシリコン単結晶3が得られるようにする。
(Raw material input process)
First, a silicon polycrystalline raw material as a raw material is put into a
(種付け工程)
これらの原料をヒーター7により溶融して原料融液4を得た後、シリコン単結晶の小片を種結晶として用い、これを原料融液4に接触させた後、回転させながらゆっくりと引上げることでシリコン単結晶3を成長させる。この際、種結晶を原料融液4に接触させた後に、熱衝撃により種結晶に高密度で発生するスリップ転位から伝播により生ずる転位を消滅させるために、種結晶を絞り込むテーパ状の絞り込み部とそれに続く直径を3mm程度に一旦細くした絞り部を形成するいわゆる種絞りを行う(ダッシュネッキング法)。
(Seeding process)
After these raw materials are melted by the
または、このような種絞りを行わず、先端が尖った種結晶を用意して原料融液4に静かに接触して所定径まで浸漬させてから引上げを行う無転位種付け法を適用してシリコン単結晶3を引上げることもできる。 Alternatively, by applying a dislocation-free seeding method in which a seed crystal with a sharp tip is prepared, gently touching the raw material melt 4 and dipped to a predetermined diameter without pulling, and then pulling up. The single crystal 3 can also be pulled up.
(コーン工程および直胴部成長工程)
この後、所望の直径になるまで単結晶を太らせてコーン部を形成し(コーン工程)、次いで直胴部を成長させ、シリコン単結晶を引上げる(直胴部成長工程)。本発明では、このときに結晶を引上げる、引上げ速度について以下のようにして制御しながらシリコン単結晶を引上げて製造する。
(Cone process and straight body growth process)
Thereafter, the single crystal is thickened to a desired diameter to form a cone portion (cone step), then the straight body portion is grown, and the silicon single crystal is pulled up (straight body portion growth step). In the present invention, the silicon single crystal is pulled and manufactured while controlling the pulling speed as follows.
まず、OSF領域が結晶中心で消滅するときの、OSF領域消滅引上げ速度VOSF(mm/min)と結晶中心の温度勾配G(K/mm)の比VOSF/Gを求める。このVOSF/Gの算出はボロンドープのP型結晶の製造において引上げ速度を漸減させたときの引上げ速度とOSF領域の位置関係と、量産品の抵抗率とOSF領域の位置関係の二つの関係から求めることができる。 First, a ratio V OSF / G between the OSF region disappearance pulling rate V OSF (mm / min) and the temperature gradient G (K / mm) of the crystal center when the OSF region disappears at the crystal center is obtained. The calculation of V OSF / G is based on two relationships: the pulling rate when the pulling rate is gradually decreased in the manufacture of boron-doped P-type crystals, the positional relationship of the OSF region, and the resistivity of the mass-produced product and the positional relationship of the OSF region. Can be sought.
このとき、比VOSF/Gを例えば、下記式(1)により算出することができる。
VOSF/G=1138.9×ρ2−45.60×ρ+0.643 ・・・(1)
(ここで、ρ:単結晶の抵抗率(Ωcm)、0.009≦ρ≦0.02である。)
At this time, the ratio V OSF / G can be calculated by, for example, the following formula (1).
V OSF /G=1138.9×ρ 2 −45.60 × ρ + 0.643 (1)
(Where, ρ: resistivity of single crystal (Ωcm), 0.009 ≦ ρ ≦ 0.02)
このように、製造するシリコン単結晶がボロンドープのP型で、抵抗率が0.009Ωcm以上0.02Ωcm以下の場合、比VOSF/Gを上記の式(1)によって簡単に算出することができる。 Thus, when the silicon single crystal to be manufactured is boron-doped P-type and the resistivity is 0.009 Ωcm or more and 0.02 Ωcm or less, the ratio V OSF / G can be easily calculated by the above equation (1). .
具体的には、結晶中心の温度勾配G(K/mm)は、シリコンの融点1412℃から1400℃となる位置までの軸方向の距離で、温度差12℃(1412℃−1400℃)を割った数値とすることができる。また、結晶中心の温度勾配に着目した結晶中心の温度勾配G(K/mm)としたのは、結晶の引上げにおいて、引上げる結晶は周辺ほど速く冷却が進み、OSFは周辺から中心に向けてシュリンクしていくためである。 Specifically, the temperature gradient G (K / mm) at the crystal center is the axial distance from the melting point 1412 ° C. to 1400 ° C. of the silicon, and the temperature difference 12 ° C. (1412 ° C.-1400 ° C.) is divided. It can be a numerical value. The temperature gradient G (K / mm) at the center of the crystal focusing on the temperature gradient at the center of the crystal is that when the crystal is pulled, the pulled crystal cools faster toward the periphery, and the OSF moves from the periphery toward the center. This is to shrink.
結晶中心の温度勾配Gは、シリコン単結晶製造装置内の炉内構造(ホットゾーン)によって決まることが知られている。そこで例えば、総合伝熱解析ソフトFEMAG(F.Dupret,P.Nicodeme,Y.Ryckmans,P.Wouters,and M.J.Crochet,Int.J.Heat Mass Transfer,33,1849(1990))によるシミュレーションを用いて、結晶中心の温度勾配Gを求めることができる。 It is known that the temperature gradient G at the crystal center is determined by the in-furnace structure (hot zone) in the silicon single crystal manufacturing apparatus. Therefore, for example, simulation by comprehensive heat transfer analysis software FEMAG (F. Dupret, P. Nicodeme, Y. Ryckmans, P. Waterers, and MJ Crochet, Int. J. Heat Mass Transfer, 33, 1849 (1990)). Can be used to determine the temperature gradient G of the crystal center.
このようにして求めた比VOSF/Gから、OSF領域消滅引上げ速度VOSFが算出される。そして、本発明では、OSF領域消滅引上げ速度VOSFよりも、5%以上20%以下の範囲で遅くなるように、引上げ速度を制御しながらシリコン単結晶を引上げる。 From the ratio V OSF / G thus determined, the OSF region disappearance pulling speed V OSF is calculated. In the present invention, the silicon single crystal is pulled while controlling the pulling speed so as to be slower than the OSF region disappearance pulling speed V OSF in the range of 5% to 20%.
このようにすれば、OSF領域消滅引上げ速度VOSFよりも5%以上遅くなるような速度で引上げを行うので、OSF領域をシュリンクさせて消滅させるのに十分な引上げ速度となる。さらに、引上げ速度を遅くする上限は、OSF領域消滅引上げ速度VOSFの20%以下の範囲であるので、有転位化の発生を抑制することができるのに十分に早い引上げ速度となる。 In this way, the pulling-up is performed at a speed that is at least 5% slower than the OSF region disappearance pulling speed V OSF, so that the pulling speed is sufficient to shrink the OSF area and disappear. Furthermore, since the upper limit for slowing the pulling speed is in the range of 20% or less of the OSF region disappearance pulling speed V OSF , the pulling speed is sufficiently high to suppress the occurrence of dislocation.
このとき、上記のOSF領域消滅引上げ速度VOSFよりも遅くなるような引上げ速度の制御を、少なくとも引上げるシリコン単結晶の直胴部の長さのうち、コーン部側から10%から80%までの領域において行うことが好ましい。 At this time, control of the pulling speed so as to be slower than the OSF region extinction pulling speed V OSF is at least from 10% to 80% from the cone side of the length of the straight body portion of the silicon single crystal to be pulled up. It is preferable to carry out in the region.
上記したように、コーン工程で直径を拡げていき、所望の直径になったら直径を一定に制御する。そのため、例えば、直胴工程に入ってしばらく、直径の拡がり速度を抑えるために、温度だけでなく、引上げ速度を高速に維持することで、所望の直径の直胴部をより確実に形成することができる。このような直胴工程移行時の直径の制御は、引上げるシリコン単結晶の直胴部の長さのうち、コーン部側から10%未満までの領域もあれば、シリコン単結晶の直胴工程移行時における直径の制御を十分に行うことができる。 As described above, the diameter is increased in the cone process, and when the desired diameter is reached, the diameter is controlled to be constant. Therefore, for example, in order to suppress the speed of diameter expansion for a while after entering the straight cylinder process, not only the temperature but also the pulling speed is maintained at a high speed to more reliably form a straight cylinder portion having a desired diameter. Can do. The diameter control at the time of the transition to the straight body process is such that if there is a region of less than 10% from the cone side of the length of the straight body part of the silicon single crystal to be pulled up, the straight body process of the silicon single crystal The diameter can be sufficiently controlled during the transition.
また、OSF領域消滅引上げ速度VOSFよりも遅くなるような引上げ速度の制御を、少なくとも引上げるシリコン単結晶の直胴部の長さのうち、80%までの領域で行えば、実質的に結晶全体に渡りOSF領域が中心で消滅した結晶を得ることができる。 In addition, if the pulling rate is controlled so as to be slower than the OSF region extinction pulling rate V OSF , at least in the region of up to 80% of the length of the straight body portion of the silicon single crystal to be pulled up, substantially the crystal A crystal in which the OSF region disappears at the center can be obtained throughout.
また、上記のOSF領域消滅引上げ速度VOSFよりも遅くなるような引上げ速度の制御を行うとき、シリコン単結晶の引上げの進行に伴い、引上げ速度を連続的または断続的に増加させるように制御することが好ましい。 Further, when the pulling rate is controlled so as to be slower than the OSF region extinction pulling rate V OSF , the pulling rate is controlled to increase continuously or intermittently as the pulling of the silicon single crystal proceeds. It is preferable.
引上げる単結晶の抵抗率は、偏析現象により、トップ側からボトム側にかけて低くなっていく。従って、OSF領域消滅引上げ速度VOSFはトップ側からボトム側に向けて上昇していく。上述したようにボロンをドープしたシリコン単結晶は、その抵抗率が低くなるとOSF領域が消滅する引上げ速度が高くなる。 The resistivity of the single crystal pulled up decreases from the top side to the bottom side due to segregation. Accordingly, the OSF region disappearance pulling speed V OSF increases from the top side toward the bottom side. As described above, the silicon single crystal doped with boron has a higher pulling speed at which the OSF region disappears as the resistivity decreases.
よって、上記したようにシリコン単結晶の引上げの進行に伴い、引上げ速度を連続的または断続的に増加させるように制御すれば、OSF領域の発生を抑制しつつ、有転位化の発生も抑制することがより確実にできる。上記のような引上げ速度の連続的または断続的な増加は、時間経過に伴う平均した引上げ速度が連続的または断続的に増加していればよく、例えば、結晶直径の制御等の理由により瞬間的に引上げ速度を低下又は上昇させても良い。 Therefore, if the pulling rate is controlled to increase continuously or intermittently with the progress of pulling of the silicon single crystal as described above, the generation of dislocations is suppressed while suppressing the generation of the OSF region. That can be done more reliably. The continuous or intermittent increase in the pulling speed as described above is sufficient if the average pulling speed with the passage of time increases continuously or intermittently. For example, the pulling speed is instantaneous for reasons such as controlling the crystal diameter. The pulling speed may be decreased or increased.
なお、上述したようにここでは、磁場印可装置を持たない図1に示すような単結晶製造装置を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、磁場印可装置を備え、磁界をかけながらシリコン単結晶の引上げを行い、石英ルツボの耐久性を高める効果があるMCZ法(Magnetic Field applied Czochralski method:磁界下引上げ法)に対応した単結晶製造装置を用いることもできることは言うまでもない。 As described above, the case where the single crystal manufacturing apparatus as shown in FIG. 1 having no magnetic field applying apparatus is used has been described here. However, the present invention is not limited to this, and includes, for example, a magnetic field applying apparatus. It is also possible to use a single crystal manufacturing apparatus corresponding to the MCZ method (Magnetic Field applied Czochralski method), which has the effect of raising the durability of a quartz crucible by pulling up a silicon single crystal while applying a magnetic field. Needless to say.
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.
(比較例1)
図1に示すような単結晶製造装置を用いて、シリコン単結晶3の製造を行った。まず、直径22インチ(550mm)の石英ルツボ5内に原料として、100kgのシリコン多結晶を仕込み、ヒーター7で加熱・溶融し、原料融液4とした。その後、直径200mmで、長さが110cm弱のシリコン単結晶3の引上げを行った。
(Comparative Example 1)
A silicon single crystal 3 was manufactured using a single crystal manufacturing apparatus as shown in FIG. First, 100 kg of silicon polycrystal was charged as a raw material in a
製造を行うシリコン単結晶のトップ側の狙い抵抗率は0.015Ωcmとした。このトップ側の狙い抵抗率から、シリコン単結晶の軸方向の抵抗率プロファイルを計算により求め、図2に示した。図2の横軸の「固化率」とは100kgの原料融液4を1としたときの引上げ中のシリコン単結晶3の重量の割合を示している。 The target resistivity on the top side of the silicon single crystal to be manufactured was set to 0.015 Ωcm. The resistivity profile in the axial direction of the silicon single crystal was obtained by calculation from the target resistivity on the top side, and is shown in FIG. The “solidification rate” on the horizontal axis in FIG. 2 indicates the ratio of the weight of the silicon single crystal 3 during pulling when 100 kg of the raw material melt 4 is 1.
図2の抵抗率プロファイルから上述した式(1)を用いて、OSF領域が結晶中心で消滅するときの、OSF領域消滅引上げ速度VOSF(mm/min)と結晶中心の温度勾配G(K/mm)の比VOSF/Gを求めた。このようにして求めた比VOSF/Gを図4に点線の曲線で示した。 Using the above equation (1) from the resistivity profile of FIG. 2, the OSF region disappearance pulling rate V OSF (mm / min) and the temperature gradient G (K / K) of the crystal center when the OSF region disappears at the crystal center. mm) ratio V OSF / G. The ratio V OSF / G thus determined is shown by a dotted curve in FIG.
そして、比VOSF/GからOSF領域消滅引上げ速度VOSFを計算により求めた。このとき、結晶中心の温度勾配G(K/mm)は、シリコンの融点1412℃から1400℃となる位置までの軸方向の距離で、温度差12℃(1412℃−1400℃)を割った数値とした。使用したホットゾーンから、温度勾配Gは3.09K/mmと計算された。 Then, the OSF region disappearance pulling speed V OSF was calculated from the ratio V OSF / G. At this time, the temperature gradient G (K / mm) at the crystal center is a numerical value obtained by dividing the temperature difference 12 ° C. (1412 ° C.-1400 ° C.) by the axial distance from the melting point 1412 ° C. to 1400 ° C. of silicon. It was. From the hot zone used, the temperature gradient G was calculated to be 3.09 K / mm.
そして、上記のようにして求めたOSF領域消滅引上げ速度VOSFの値となるように引上げ速度を制御しながら、シリコン単結晶を引上げた。 Then, the silicon single crystal was pulled up while controlling the pulling rate so as to be the value of the OSF region disappearance pulling rate V OSF obtained as described above.
その結果、比較例1の条件で製造を行ったシリコン単結晶では、ウェーハの中心付近にOSF領域が発生することがあった。 As a result, in the silicon single crystal manufactured under the conditions of Comparative Example 1, an OSF region sometimes occurred near the center of the wafer.
(比較例2)
シリコン単結晶の引上げ速度を、比較例1のOSF領域消滅引上げ速度VOSFよりも、25%遅くなるように、引上げ速度を制御しながらシリコン単結晶を引上げた以外は、比較例1と同様にしてシリコン単結晶の製造を行った。
(Comparative Example 2)
The pulling rate of the silicon single crystal was the same as that of Comparative Example 1 except that the silicon single crystal was pulled while controlling the pulling rate so that the pulling rate of the OSF region disappearance pulling rate V OSF of Comparative Example 1 was 25% slower. A silicon single crystal was manufactured.
上記と同様の条件で、シリコン単結晶を製造し、合計10バッチのシリコン単結晶の製造を行った。そして、製造したシリコン単結晶の無転位化率及びOSF領域の発生の有無を調べた。 A silicon single crystal was manufactured under the same conditions as above, and a total of 10 batches of silicon single crystals were manufactured. Then, the dislocation-free rate of the manufactured silicon single crystal and the presence / absence of the OSF region were examined.
その結果、比較例2の条件で製造を行ったシリコン単結晶では、ウェーハの中心付近にOSF領域が発生することはなかった。しかしながら、無転位化率は70%と、後述する実施例1に比べて低く、製造を行ったシリコン単結晶の多くに有転位化が生じてしまった。 As a result, in the silicon single crystal manufactured under the conditions of Comparative Example 2, no OSF region was generated near the center of the wafer. However, the dislocation-free rate was 70%, which is lower than Example 1 described later, and dislocations occurred in many of the silicon single crystals produced.
(実施例1)
シリコン単結晶の引上げ速度を、比較例1のOSF領域消滅引上げ速度VOSFよりも、10%遅くなるように、引上げ速度を制御しながらシリコン単結晶を引上げた以外は、比較例1と同様にしてシリコン単結晶の製造を行った。このときの比V/Gを図4に実線の曲線で示した。
Example 1
Similar to Comparative Example 1, except that the silicon single crystal was pulled while controlling the pulling rate so that the pulling rate of the silicon single crystal was 10% slower than the OSF region disappearance pulling rate V OSF of Comparative Example 1. A silicon single crystal was manufactured. The ratio V / G at this time is shown by a solid curve in FIG.
同様の条件で、シリコン単結晶を製造し、合計10バッチのシリコン単結晶の製造を行った。そして、製造時に行った溶かし直し回数(回/バッチ)、製造したシリコン単結晶の無転位化率、歩留指標及びOSF領域の発生の有無を後述する比較例3の結果と共に表1に示した。歩留指標は、比較例3における歩留りを1として表している。 Under the same conditions, a silicon single crystal was manufactured, and a total of 10 batches of silicon single crystals were manufactured. Table 1 shows the number of times of remelting (times / batch) performed during production, the dislocation-free rate of the produced silicon single crystal, the yield index, and the presence or absence of the OSF region, together with the results of Comparative Example 3 described later. . The yield index represents the yield in Comparative Example 3 as 1.
(比較例3) (Comparative Example 3)
シリコン単結晶の引上げ速度を、直胴中で0.4mm/minで一定となるように、引上げ速度を制御しながらシリコン単結晶を引上げた以外は、比較例1と同様にしてシリコン単結晶の製造を行った。このときの比V/Gを図3に実線で示した。なお、上記引上げ速度は、確実にOSF領域が消滅する引上げ速度として、抵抗率を特に考慮せず直胴中で一定となるように設定した。 The silicon single crystal was pulled in the same manner as in Comparative Example 1 except that the silicon single crystal was pulled while controlling the pulling rate so that the pulling rate of the silicon single crystal was constant at 0.4 mm / min in the straight body. Manufactured. The ratio V / G at this time is shown by a solid line in FIG. The pulling rate was set as a pulling rate at which the OSF region disappears without fail, so that the resistivity was constant in the straight cylinder without particular consideration.
上記と同様の条件で、シリコン単結晶を製造し、合計10バッチのシリコン単結晶の製造を行った。そして、実施例1と同様に、製造時に行った溶かし直し回数(回/バッチ)、製造したシリコン単結晶の無転位化率、歩留指標及びOSF領域の発生の有無を表1に示した。 A silicon single crystal was manufactured under the same conditions as above, and a total of 10 batches of silicon single crystals were manufactured. As in Example 1, Table 1 shows the number of times of remelting performed during production (times / batch), the dislocation-free rate of the produced silicon single crystal, the yield index, and the presence or absence of the OSF region.
その結果、表1に示したように、実施例1及び比較例3で製造したシリコン単結晶は共に、全てでOSF領域が発生せず、OSF領域が中心で消滅した結晶であることが確認できた。 As a result, as shown in Table 1, it can be confirmed that both the silicon single crystals manufactured in Example 1 and Comparative Example 3 are crystals in which no OSF region is generated and the OSF region disappears at the center. It was.
引上げ速度の平均は比較例3が0.40mm/minであったのに対し、実施例1では0.66mm/minであった。このように、比較例3に比べて実施例1では、引上げ速度の平均を65%高速化することができた。 The average pulling speed was 0.40 mm / min in Comparative Example 3, whereas it was 0.66 mm / min in Example 1. Thus, in Example 1, compared with Comparative Example 3, the average pulling speed could be increased by 65%.
表1に示したように、比較例3の無転位化率は50%と実施例1に比べて低かった。比較例3の場合は溶かし直しが無い場合には、無転位となることが多かったが、一旦溶かし直しがあると、溶かし直す必要性が何度か続く傾向があったため、溶かし直し率は2.5回/バッチと実施例1に比べて多かった。また、溶かし直しが続いて操業時間が長くなると、設定の半分しか製品とならないこともあり、歩留りは実施例1に比べて非常に悪かった。 As shown in Table 1, the dislocation-free rate in Comparative Example 3 was 50%, which was lower than that in Example 1. In the case of Comparative Example 3, when there was no remelting, dislocations often occurred, but once remelting, the necessity of remelting tended to continue several times, so the remelting rate was 2 .5 times / batch and more than in Example 1. In addition, when the re-melting continued and the operation time became longer, only half of the setting was obtained, and the yield was very poor compared to Example 1.
一方、実施例1の場合では、無転位化率は90%と比較例3に比べて高かった。さらに、実施例1では、溶かし直しがほとんどなく、溶かし直し率は0.2回/バッチであった。そのため、安定してシリコン単結晶の製造を行うことができ、歩留りが比較例に比べて約30%良かった。 On the other hand, in the case of Example 1, the dislocation-free rate was 90%, which was higher than that of Comparative Example 3. Furthermore, in Example 1, there was almost no remelting and the remelting rate was 0.2 times / batch. Therefore, the silicon single crystal can be manufactured stably, and the yield is about 30% better than the comparative example.
上記したような結果は、操業時間が長くなると石英ルツボの内表面に荒れた面が発生し、有転位化の原因となる石英屑が発生しやすくなることが原因であると考えられる。このような荒れた面が発生する割合は、最終的な入電時間が80時間を超えたあたりから急激に増え始める。そのため、無転位でシリコン単結晶を引上げることができるかどうかは、この80時間前後で大きく変わってしまうのである。 The above results are considered to be caused by the fact that when the operation time is prolonged, a rough surface is generated on the inner surface of the quartz crucible, and quartz scraps that cause dislocation are easily generated. The ratio at which such a rough surface is generated starts to increase rapidly when the final incoming time exceeds 80 hours. Therefore, whether or not a silicon single crystal can be pulled without dislocation changes greatly in about 80 hours.
実施例1の場合には比較例3に比べて、引上げ速度が速いので、溶かし直しがない場合に、約45時間の入電時間で済んだ。一方、比較例3の場合には、実施例1に比べて引上げ速度が遅いため、溶かし直しがない場合でも約65時間も必要であった。従って比較例3の場合には溶かし直しが発生すると80時間を超えやすくなってしまい、無転位化率が大きく悪化した。比較例2のように、シリコン単結晶の引上げ速度を、比較例1のOSF領域消滅引上げ速度VOSFよりも、20%を超えて遅くするような場合でも、引上げに要する時間が長くなってしまい、比較例3の場合と同様の問題が生じる。 In the case of Example 1, since the pulling speed was faster than that of Comparative Example 3, when no remelting was required, it took only about 45 hours of input time. On the other hand, in the case of Comparative Example 3, since the pulling speed was slower than that of Example 1, it took about 65 hours even when there was no remelting. Therefore, in the case of Comparative Example 3, when remelting occurred, it easily exceeded 80 hours, and the dislocation-free rate was greatly deteriorated. Even when the pulling rate of the silicon single crystal is more than 20% slower than the OSF region extinction pulling rate V OSF of Comparative Example 1 as in Comparative Example 2, the time required for pulling becomes longer. The same problem as in Comparative Example 3 occurs.
一方、実施例1ではボロンドープのP型低抵抗率の結晶成長では抵抗率が低くなるに従いOSF領域が中心で消滅する引上げ速度が高くなることに着目し、引上げ速度を結晶成長の進行に伴いOSF領域が発生しない範囲で増加させることで、結晶成長に要する時間の短時間化をすることができた。これにより、実施例1では比較例3に比べて、石英ルツボの劣化が抑制され、OSF領域の発生を抑制しつつ、有転位化の発生も抑制することができたので、無転位化率を高くすることができた。 On the other hand, in Example 1, it is noted that in the crystal growth of boron-doped P-type low resistivity, the pulling rate at which the OSF region disappears at the center increases as the resistivity decreases, and the pulling rate is increased as the crystal growth proceeds. The time required for crystal growth could be shortened by increasing the area within a range where no region was generated. Thereby, compared with the comparative example 3, in Example 1, since deterioration of the quartz crucible was suppressed and generation | occurrence | production of dislocation could be suppressed, suppressing generation | occurrence | production of an OSF area | region, a dislocation-free rate was made into I was able to raise it.
(実施例2)
シリコン単結晶の引上げ速度を、比較例1のOSF領域消滅引上げ速度VOSFよりも、5%遅くなるように、引上げ速度を制御しながらシリコン単結晶を引上げた以外は、比較例1と同様にしてシリコン単結晶の製造を行った。
(Example 2)
Similar to Comparative Example 1, except that the silicon single crystal was pulled while controlling the pulling rate so that the pulling rate of the silicon single crystal was 5% slower than the OSF region disappearance pulling rate V OSF of Comparative Example 1. A silicon single crystal was manufactured.
上記と同様の条件で、シリコン単結晶を製造し、合計10バッチのシリコン単結晶の製造を行った。そして、製造したシリコン単結晶の無転位化率及びOSF領域の発生の有無を調べた。 A silicon single crystal was manufactured under the same conditions as above, and a total of 10 batches of silicon single crystals were manufactured. Then, the dislocation-free rate of the manufactured silicon single crystal and the presence / absence of the OSF region were examined.
その結果、実施例2の条件で製造を行ったシリコン単結晶では、ウェーハの中心付近にOSF領域が発生することはなかった。また、無転位化率は90%と実施例1と同じ結果となった。 As a result, in the silicon single crystal manufactured under the conditions of Example 2, no OSF region was generated near the center of the wafer. Further, the dislocation-free rate was 90%, the same result as in Example 1.
(実施例3)
シリコン単結晶の引上げ速度を、比較例1のOSF領域消滅引上げ速度VOSFよりも、20%遅くなるように、引上げ速度を制御しながらシリコン単結晶を引上げた以外は、比較例1と同様にしてシリコン単結晶の製造を行った。
(Example 3)
Similar to Comparative Example 1, except that the silicon single crystal was pulled while controlling the pulling speed so that the pulling speed of the silicon single crystal was 20% slower than the OSF region disappearance pulling speed V OSF of Comparative Example 1. A silicon single crystal was manufactured.
上記と同様の条件で、シリコン単結晶を製造し、合計10バッチのシリコン単結晶の製造を行った。そして、製造したシリコン単結晶の無転位化率及びOSF領域の発生の有無を調べた。 A silicon single crystal was manufactured under the same conditions as above, and a total of 10 batches of silicon single crystals were manufactured. Then, the dislocation-free rate of the manufactured silicon single crystal and the presence / absence of the OSF region were examined.
その結果、実施例3の条件で製造を行ったシリコン単結晶では、ウェーハの中心付近にOSF領域が発生することはなかった。また、無転位化率は80%と比較例3に比べて高く、十分実用に耐えられるものであった。 As a result, in the silicon single crystal manufactured under the conditions of Example 3, no OSF region was generated near the center of the wafer. Further, the dislocation-free rate was 80%, which is higher than that of Comparative Example 3, and was sufficiently practical.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.
1…メインチャンバー、 2…引上げチャンバー、 3…シリコン単結晶、
4…原料融液、 5…石英ルツボ、 6…黒鉛ルツボ、 7…ヒーター、
8…断熱部材、 9…黒鉛シールド、 10…ガス導入口、 11…ガス流出口、
12…遮熱部材、 13…ガス整流筒、 14…放射温度計、 15…窓。
1 ... main chamber, 2 ... pulling chamber, 3 ... silicon single crystal,
4 ... Raw material melt, 5 ... Quartz crucible, 6 ... Graphite crucible, 7 ... Heater,
8 ... heat insulating member, 9 ... graphite shield, 10 ... gas inlet, 11 ... gas outlet,
12 ... Heat shielding member, 13 ... Gas rectifier, 14 ... Radiation thermometer, 15 ... Window.
Claims (3)
前記引上げるシリコン単結晶をボロンドープのP型で、抵抗率が0.009Ωcm以上0.02Ωcm以下のシリコン単結晶とするときに、
OSF領域が結晶中心で消滅するときの、OSF領域消滅引上げ速度VOSF(mm/min)と結晶中心の温度勾配G(K/mm)の比VOSF/Gを求め、
該求めた比VOSF/Gから算出される前記OSF領域消滅引上げ速度V OSF よりも、5%以上20%以下の範囲で遅くなるように、引上げ速度を制御しながら前記シリコン単結晶を引上げ、
前記OSF領域消滅引上げ速度VOSFよりも遅くなるような引上げ速度の制御を行うとき、前記シリコン単結晶の引上げの進行に伴い、前記引上げ速度を連続的または断続的に増加させるように制御することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 A method for producing a silicon single crystal by the Czochralski method,
When the silicon single crystal to be pulled up is a boron-doped P-type silicon single crystal having a resistivity of 0.009 Ωcm to 0.02 Ωcm,
When the OSF region disappears at the crystal center, the ratio V OSF / G of the OSF region disappearance pulling rate V OSF (mm / min) and the temperature gradient G (K / mm) of the crystal center is obtained,
Pulling up the silicon single crystal while controlling the pulling speed so as to be slower than the OSF region disappearance pulling speed V OSF calculated from the obtained ratio V OSF / G in a range of 5% to 20%,
When the pulling rate is controlled to be slower than the OSF region disappearance pulling rate V OSF , the pulling rate is controlled to increase continuously or intermittently as the pulling of the silicon single crystal proceeds. A method for producing a silicon single crystal characterized by
VOSF/G=1138.9×ρ2−45.60×ρ+0.643 ・・・(1)
(ここで、ρ:単結晶の抵抗率(Ωcm)、0.009≦ρ≦0.02である。) The method for manufacturing a silicon single crystal according to claim 1, wherein the ratio V OSF / G is calculated by the following formula (1).
V OSF /G=1138.9×ρ 2 −45.60 × ρ + 0.643 (1)
(Where, ρ: resistivity of single crystal (Ωcm), 0.009 ≦ ρ ≦ 0.02)
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