单晶硅的制造方法及单晶硅技术

本发明专利技术提出一种能够抑制晶体提拉方向上的氧浓度的变动的单晶硅的制造方法。一种单晶硅的制造方法，在填充于坩埚(12)的硅熔液(13)中浸渍籽晶(17)，且在沿与该籽晶(17)的提拉方向垂直的方向施加磁场的状态下，使坩埚(12)旋转，并且使籽晶(17)旋转并进行提拉，由此使单晶硅(16)在籽晶(17)上生长，该单晶硅的制造方法的特征在于，在硅熔液(13)至少在固液界面下相对于包含籽晶(17)的提拉轴且在与施加磁场的方向平行的面从一侧向另一侧流动的状态下进行籽晶(17)的提拉。

Manufacturing method of monocrystalline silicon and monocrystalline silicon

The invention provides a manufacturing method for monocrystalline silicon which can inhibit the change of oxygen concentration in the direction of crystal pulling. A method for making monocrystalline silicon, which impregnates seed crystals (17) in a silicon melt (13) filled with a crucible (12), and rotates the crucible (12) in a magnetic field perpendicular to the direction of the seed crystal (17) in the direction perpendicular to the drawing direction of the seed (17), and makes the seed (17) spin and pull it, thereby making the single crystal silicon (16) grown on the seed (17), and the monocrystalline silicon. \ The characteristic of the manufacturing method is that the seed crystal (17) is carried on the silicon melt (13) at least in the solid-liquid interface relative to the pulling shaft containing the seed crystal (17) and in the state parallel to the direction of the applied magnetic field from one side to the other.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单晶硅的制造方法及单晶硅
本专利技术涉及一种单晶硅的制造方法及单晶硅，尤其，涉及一种能够抑制晶体提拉方向上的氧浓度的变动的单晶硅的制造方法及单晶硅。
技术介绍
近来，在制作半导体器件(semiconductordevice)时，一般对通过切克劳斯基(Czochralski、CZ)法生长的单晶硅进行切片，并将所得到的硅晶片用作基板。在通过CZ法制造单晶硅时，容纳于坩埚的硅熔液通过热对流剧烈地流动，坩埚中所含有的氧以高浓度吸入于所制造的单晶硅中。因此，通过一边对坩埚内的硅熔液施加横向磁场(水平磁场)，一边提拉单晶硅，从而抑制硅熔液的流动来控制单晶硅的氧浓度(例如，参考专利文献1)。图1表示横向磁场施加型单晶硅制造装置的一例。该图中所示的单晶硅制造装置10具备：坩埚12，在腔室11内容纳作为单晶硅16的原料的多晶硅；加热器14，对该坩埚12内的原料进行加热以制成硅熔液13；坩埚旋转机构15，设置于坩埚12的下部，且使坩埚12沿圆周方向旋转；籽晶保持器18，保持用于使单晶硅16生长的籽晶17；线材19，末端安装有该籽晶保持器18；及卷取机构20，一边使该线材19旋转，一边使单晶硅16、籽晶17及籽晶保持器18旋转并进行提拉。并且，在腔室11的下部外侧，夹着坩埚12对置配置有对坩埚12中的硅熔液13施加横向磁场(水平磁场)的磁场施加器21。利用这种单晶硅制造装置10，能够如下制造单晶硅16。即，首先，在坩埚12中容纳规定量的多晶硅，通过加热器14进行加热以制成硅熔液13，并且通过磁场施加器21对硅熔液13施加规定的横向磁场。接着，在对硅熔液13施加横向磁场的状态下，将保持于籽晶保持器18中的籽晶17浸渍于硅熔液13。并且，通过坩埚旋转机构15使坩埚12以规定的转速旋转，并且一边使籽晶17(即，单晶硅16)以规定的转速旋转，一边用卷取机构20进行卷取，由此提拉籽晶17及生长于该籽晶17上的单晶硅16。由此，能够制造具有规定的直径的单晶硅。如上所述，对硅熔液施加横向磁场，由此能够大幅降低所制造的单晶硅中所含有的氧浓度。但是，存在晶体提拉方向上的氧浓度发生变动的问题。因此，专利文献2中记载有如下技术，即，在施加横向磁场的CZ法中，使产生于坩埚内的硅熔液表面的高温部及低温部中的任一个始终位于晶体生长的固液界面来使晶体生长，由此提高晶体提拉方向上的氧浓度的均匀性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特公昭58-50953号公报专利文献2：日本特开2000-264784号公报
技术实现思路
通过专利文献2中所记载的方法，一定程度上能够抑制晶体提拉方向上的氧浓度的变动，但不够充分，期望提出能够进一步抑制晶体提拉方向上的氧浓度的变动的技术。因此，本专利技术的目的在于提供一种能够抑制晶体提拉方向上的氧浓度的变动的单晶硅的制造方法及单晶硅。用于解决技术问题的方案解决上述问题的本专利技术的主旨方案为如下。<1>一种单晶硅的制造方法，在填充于坩埚的硅熔液中浸渍籽晶，且在沿与该籽晶的提拉方向垂直的方向施加磁场的状态下，使所述坩埚旋转，并且使所述籽晶旋转并进行提拉，由此使单晶硅在所述籽晶上生长，该单晶硅的制造方法的特征在于，在所述硅熔液至少在固液界面下相对于包含所述籽晶的提拉轴且在与所述施加磁场的方向平行的面从一侧向另一侧流动的状态下进行所述籽晶的提拉。<2>根据所述<1>所记载的单晶硅的制造方法，其中，在将所述磁场的强度设为B(T)、所述单晶硅的转速设为A(rpm)、所述单晶硅的半径设为R1(mm)、所述坩埚的半径设为R2(mm)、所述坩埚内的所述熔液的液面高度设为h(mm)的情况下，满足以下式(1)～式(3)的条件。AB2≥0.275(1)2R1≤R2≤3R1(2)R1≤h≤2R1(3)<3>根据所述<1>或<2>所记载的单晶硅的制造方法，其中，分多次进行所述籽晶的提拉来进行使用填充于所述坩埚的规定量的所述硅熔液的所述单晶硅的制造。<4>一种单晶硅，其特征在于，关于直径300mm以上且单晶的提拉轴方向的任意50mm的范围内的氧浓度的变动，以所述范围内的氧浓度的平均值为基准，在±5％以内。专利技术效果根据本专利技术，能够抑制所制造的单晶硅的晶体提拉方向上的氧浓度的变动。附图说明图1为表示横向磁场施加型单晶硅制造装置的一例的图。图2为说明坩埚内的硅熔液的流动状态的示意图。图3为表示通过三维流动分析得到的坩埚中的硅熔液的流动状态的图，图3(a)表示针对单晶硅的转速为0rpm时的结果，图3(b)表示针对单晶硅的转速为9rpm时的结果。图4为表示磁场强度及单晶硅的转速与坩埚内的硅熔液的涡流的数量之间的关系的图。图5为表示坩埚内的硅熔液的温度的实际测定值及计算值的图。图6为表示投入于硅熔液中的硅片的流动的图。图7为表示所制造的单晶硅的晶体提拉方向上的被标准化的氧浓度的图，图7(a)表示针对形成有两个涡流时的结果，图7(b)表示针对形成有一个涡流时的结果。具体实施方式(单晶硅的制造方法)以下，参考附图对本专利技术详细地进行说明。本专利技术的单晶硅的制造方法为如下：在填充于坩埚的硅熔液中浸渍籽晶，且在沿与该籽晶的提拉方向垂直的方向施加磁场的状态下，使坩埚旋转，并且使籽晶(即，单晶硅)旋转并进行提拉，由此使单晶硅在籽晶上生长。在此，在该籽晶的提拉过程的至少一部分中，硅熔液在坩埚内形成一个涡流的状态下进行籽晶的提拉。本专利技术人等对抑制所制造的单晶硅的晶体提拉方向上的氧浓度的变动的方法进行了深入研究。认为该氧浓度的变动很大地影响硅熔液的流动状态。因此，本专利技术人等通过利用三维流动分析模型的分析，对于各种制造条件，对制造单晶硅时的坩埚内的硅熔液的流动状态详细地进行了调查。其结果，判断出在特定的制造条件下，坩埚内的硅熔液形成一个涡流而流动。即，如图2(a)中示意地表示，以往认为，制造单晶硅时的坩埚内的硅熔液为形成以与所施加的横向磁场平行的轴为中心的两个涡流而流动的硅熔液。在本专利技术人等的上述三维流动分析中，在大多数制造条件下，硅熔液形成两个涡流而流动。但是，如图2(b)中示意地表示，判断出在特定的制造条件下，硅熔液形成一个涡流而流动。硅熔液形成这样一个涡流而流动的原因尚未明确，但本专利技术人等推测可能由所提拉的单晶硅的正下方所产生的洛伦兹力而引起。即，一般而言，通过施加磁场，硅熔液的流动得到抑制，另一方面，在所提拉的晶体的正下方，产生由通过固液界面且在晶体与硅熔液之间流入流出的电流引起的洛伦兹力，从而加速流动。本专利技术人等认为若洛伦兹力超出规定的大小可能产生如下变化：形成两个涡流而流动的硅熔液的流动对称性失衡，并且整体上形成一个涡流而流动。上述一边形成一个涡流，一边流动的硅熔液在提拉晶体正下方的固液界面附近稳定地流动，从而本专利技术人等在硅熔液形成一个涡流而流动的条件下，实际进行单晶硅的制造，并在所得到的单晶硅中调查了晶体提拉方向上的氧浓度。其结果，判断出相较于在硅熔液形成两个涡流而流动的条件下制造的单晶硅，显著地抑制了晶体提拉方向上的氧浓度的变动。本专利技术人等进一步对硅熔液形成一个涡流而流动的条件进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶硅的制造方法，在填充于坩埚的硅熔液中浸渍籽晶，且在沿与该籽晶的提拉方向垂直的方向施加磁场的状态下，使所述坩埚旋转，并且使所述籽晶旋转并进行提拉，由此使单晶硅在所述籽晶上生长，该单晶硅的制造方法的特征在于，在所述硅熔液至少在固液界面下相对于包含所述籽晶的提拉轴且在与所述施加磁场的方向平行的面从一侧向另一侧流动的状态下进行所述籽晶的提拉。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.02 JP 2015-2156231.一种单晶硅的制造方法，在填充于坩埚的硅熔液中浸渍籽晶，且在沿与该籽晶的提拉方向垂直的方向施加磁场的状态下，使所述坩埚旋转，并且使所述籽晶旋转并进行提拉，由此使单晶硅在所述籽晶上生长，该单晶硅的制造方法的特征在于，在所述硅熔液至少在固液界面下相对于包含所述籽晶的提拉轴且在与所述施加磁场的方向平行的面从一侧向另一侧流动的状态下进行所述籽晶的提拉。2.根据权利要求1所述的单晶硅的制造方法，其中，在将所述磁场的强度设为B(T)、所述单晶硅的转速...

【专利技术属性】
技术研发人员：横山龙介，藤原俊幸，
申请(专利权)人：胜高股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP