单晶硅的制造方法技术

本发明专利技术提供一种单晶硅的制造方法。所述单晶硅的制造方法具备形成单晶硅的肩部的肩部形成工序和形成单晶硅的直体部的直体部形成工序，在肩部形成工序中，以下加热部的加热量除以上加热部的加热量的加热比从1以上的规定的值变大的方式对坩埚进行加热而形成肩部。

Manufacturing Method of Monocrystalline Silicon

The invention provides a method for manufacturing monocrystalline silicon. The manufacturing method of the single crystal silicon has the shoulder forming process for forming the shoulder part of the single crystal silicon and the straight body forming process for forming the straight body part of the single crystal silicon. In the shoulder forming process, the heating amount of the following heating part is heated by the crucible in a way that the heating rate of the above heating part is larger than the prescribed value from more than 1 to form the shoulder part.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单晶硅的制造方法
本专利技术涉及一种单晶硅的制造方法。
技术介绍
近年来，要求低电阻率的单晶硅。作为这种单晶硅的制造方法，有以高浓度添加n型掺杂剂的方法，但有可能阻碍单晶化，正在进行抑制该不良情况的研究(例如，参考专利文献1)。在专利文献1中公开有如下：若大量添加掺杂剂，则凝固点降低度变得非常大而产生组成过冷现象，若该组成过冷严重，则在晶体生长界面开始进行与硅生长面不同的异常生长(Cell生长)，因该异常生长而单晶化受阻。在专利文献1的制造方法中，鉴于无法直接测定硅熔液内的温度梯度这一点，以代替此而使用的单晶硅侧的温度梯度、硅熔液中的掺杂剂浓度、提拉速度及与掺杂剂的种类相对应的系数满足规定的关系的方式制造单晶硅。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-297167号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，在制造单晶硅时，有时在晶体生长快的阶段发生位错化而单晶化受阻，即使利用专利文献1的方法，也有可能无法抑制该不良情况。本专利技术的目的在于提供一种能够制造品质稳定的单晶硅的单晶硅的制造方法。用于解决技术问题的方案本专利技术人反复进行了深入研究，其结果得到了以下见解。位错化的单晶硅中，在肩部表面发生了异常生长。对该异常生长的发生原因进行了研究，其结果得知组成过冷现象为原因。得知组成过冷现象是在将固液界面下方的掺杂剂添加熔液(添加了掺杂剂的硅熔液)的温度梯度设为GL(K/mm)、单晶硅的提拉速度设为V(mm/min)、凝固点降低度设为m(K·cm3/atoms)、掺杂剂添加熔液中的掺杂剂浓度设为C0(atoms/cm3)、扩散系数设为D(cm2/sec)、偏析系数设为k。、且满足如下式(1)时发生。[数式1]式(1)的因子中，制造单晶硅时能够控制的是温度梯度GL、提拉速度V、掺杂剂浓度C0。因此，着眼于温度梯度GL进行了研究，其结果发现了在形成肩部时通过使坩埚的下部的加热量多于上部的加热量，可抑制异常生长。可抑制该异常生长的机制推测如下。在掺杂剂添加熔液表面上，基于吹扫气体的排热或由掺杂剂蒸发产生的气化热等温度变得不稳定的要素较多。如图1所示，认为若掺杂剂添加熔液MD的表面温度变得不稳定，该液温不稳定的熔液如箭头F所示那样进入固液界面，则因液温变动而晶体生长变得不稳定，会发生异常生长。因此，若使坩埚22的下部的加热量多于上部的加热量，则从坩埚22的底部上升而到达固液界面下方时，朝向坩埚22的外侧流动的对流H变得活跃。即，温度梯度GL变大。推测该对流H沿与箭头F相反的方向流动，因此可抑制液温不稳定的熔液进入固液界面，其结果，从底部上升的液温比较稳定的熔液流入固液界面，可抑制异常生长。本专利技术是根据如上所述的见解而完成的。即，本专利技术的单晶硅的制造方法利用单晶提拉装置并使用切克劳斯基法来进行，所述单晶提拉装置具备：腔室；坩埚，配置于该腔室内；加热部，通过对所述坩埚进行加热而生成硅熔液中添加有掺杂剂的掺杂剂添加熔液；及提拉部，使籽晶与所述掺杂剂添加熔液接触之后进行提拉，所述加热部具备：上加热部，对所述坩埚的侧面的上部进行加热；及下加热部，对所述坩埚的侧面的下部进行加热，所述单晶硅的制造方法的特征在于，具备：肩部形成工序，形成所述单晶硅的肩部；及直体部形成工序，形成所述单晶硅的直体部，在所述肩部形成工序中，以所述下加热部的加热量除以所述上加热部的加热量的加热比从1以上的规定的值变大的方式对所述坩埚进行加热而形成所述肩部。根据本专利技术，通过将加热比设为大于1，即，通过使下加热部的加热量大于上加热部的加热量，如上所述，可抑制肩部的异常生长的发生，因此在肩部及直体部不会发生位错化，能够制造品质稳定的单晶硅。在本专利技术的单晶硅的制造方法中，优选在所述肩部形成工序中，以所述加热比成为2以上的方式对所述坩埚进行加热而形成所述肩部。根据本专利技术，能够制造品质更稳定的单晶硅。在本专利技术的单晶硅的制造方法中，优选具备形成所述单晶硅的颈部的颈部形成工序，在所述颈部形成工序中，在以所述加热比成为1.5以下的方式对所述坩埚进行了加热的状态下，使所述籽晶与所述掺杂剂添加熔液接触。当将使籽晶与掺杂剂添加熔液接触之前的加热比设为超过1.5的值时，由坩埚上部的加热而产生的从掺杂剂添加熔液向籽晶的辐射热量变少，因此籽晶有可能无法充分变暖。在该情况下，籽晶与掺杂剂添加熔液的温度差变大，因两者接触时的热冲击而在颈部发生位错(热冲击位错)，有可能随着该热冲击位错而在肩部及直体部发生位错化。根据本专利技术，能够使由坩埚上部的加热而产生的从掺杂剂添加熔液向籽晶的辐射热量增多，并能够减小籽晶与掺杂剂添加熔液的温度差。因此，能够抑制在颈部发生热冲击位错，还能够抑制随着该热冲击位错而在肩部及直体部发生位错化。在本专利技术的单晶硅的制造方法中，优选在所述肩部形成工序中，在形成中的所述肩部的直径成为所述直体部的设定直径的一半以上的时刻之前，以所述加热比从1.5以下的规定的值变大的方式对所述坩埚进行加热，在所述时刻以后，以所述加热比成为2以上的方式对所述坩埚进行加热。在肩部的直径小于直体部的设定直径的一半的时刻，掺杂剂添加熔液的表面积比较大，因此液温不稳定的熔液进入固液界面的量变多。在该时刻，即使将加热比设为2以上，也无法抑制在朝向坩埚的外侧流动的对流H中液温不稳定的熔液向固液界面的进入，有可能无法抑制异常生长。根据本专利技术，肩部的直径为直体部的设定直径的一半以上，在液温不稳定的熔液进入固液界面的量少的时刻将加热比设为2以上，因此能够抑制在对流H中液温不稳定的熔液向固液界面的进入，能够抑制异常生长的可能性提高。附图说明图1是异常生长的抑制机制的说明图。图2是表示本专利技术的一实施方式所涉及的单晶提拉装置的结构的示意图。图3A是表示所述一实施方式的制造条件的图，表示单晶硅的长度与坩埚的转速的关系。图3B是表示所述一实施方式的制造条件的图，表示单晶硅的长度与加热比的关系。图4A是表示所述实施例中的实验1的制造条件的图，表示单晶硅的长度与坩埚的转速的关系。图4B是表示所述实施例中的实验1的制造条件的图，表示单晶硅的长度与加热比的关系。图5是表示所述实施例中的实验2的掺杂剂的电阻率、加热比及位错化的的关系的图表。具体实施方式[实施方式]以下，参考附图对本专利技术的一实施方式进行说明。〔单晶提拉装置的结构〕如图2所示，单晶提拉装置1为用于CZ法(切克劳斯基法)的装置，具备提拉装置主体2和控制部3。提拉装置主体2具备腔室21、配置于该腔室21内的中心部的坩埚22、对该坩埚22进行加热的加热部23、绝热筒24、作为提拉部的提拉绳25及热屏蔽体26。在腔室21的上部设置有将Ar气等惰性气体导入到腔室21内的气体导入口21A。在腔室21的下部设置有通过未图示的真空泵的驱动而排出腔室21内的气体的气体排气口21B。通过控制部3的控制，从腔室21上部的气体导入口21A以规定的气体流量向腔室21内导入惰性气体。并且，成为如下结构：从腔室21下部的气体排气口21B排出导入的气体，由此，惰性气体从腔室21内的上方朝向下方流动。腔室21内的压力(炉内压)能够通过控制部3进行控制。坩埚22将作为硅晶片的原料的多晶硅进行熔解而制成硅熔液M。坩埚22被能够以规定的速度旋转及升降的支撑轴27支撑。坩埚22具备有底圆筒形状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶硅的制造方法，其利用单晶提拉装置并使用切克劳斯基法来进行，所述单晶提拉装置具备：腔室；坩埚，配置于该腔室内；加热部，通过对所述坩埚进行加热而生成硅熔液中添加有掺杂剂的掺杂剂添加熔液；及提拉部，使籽晶与所述掺杂剂添加熔液接触之后进行提拉，所述加热部具备：上加热部，对所述坩埚的侧面的上部进行加热；及下加热部，对所述坩埚的侧面的下部进行加热，所示单晶硅的制造方法的特征在于，具备：肩部形成工序，形成所述单晶硅的肩部；及直体部形成工序，形成所述单晶硅的直体部，在所述肩部形成工序中，以所述下加热部的加热量除以所述上加热部的加热量的加热比从1以上的规定的值变大的方式对所述坩埚进行加热而形成所述肩部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.17 JP 2016-1208171.一种单晶硅的制造方法，其利用单晶提拉装置并使用切克劳斯基法来进行，所述单晶提拉装置具备：腔室；坩埚，配置于该腔室内；加热部，通过对所述坩埚进行加热而生成硅熔液中添加有掺杂剂的掺杂剂添加熔液；及提拉部，使籽晶与所述掺杂剂添加熔液接触之后进行提拉，所述加热部具备：上加热部，对所述坩埚的侧面的上部进行加热；及下加热部，对所述坩埚的侧面的下部进行加热，所示单晶硅的制造方法的特征在于，具备：肩部形成工序，形成所述单晶硅的肩部；及直体部形成工序，形成所述单晶硅的直体部，在所述肩部形成工序中，以所述下加热部的加热量除以所述上加热部的加热量的加热比从1以上的规定的值变大的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：鸣嶋康人，久保田利通，
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