单晶硅及其制造方法以及硅晶片技术

本发明专利技术提供一种氧浓度低且氧浓度及电阻率的面内分布的均匀性高的单晶硅的制造方法以及硅晶片。一种一边施加勾形磁场一边从石英坩埚(11)内的硅熔液(2)提拉单晶硅(3)的基于MCZ法的单晶硅的制造方法，一边使单晶硅(3)旋转一边进行提拉时的晶体转速为17rpm以上且19rpm以下。如此提拉的单晶硅(3)的氧浓度为1×10

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单晶硅及其制造方法以及硅晶片
本专利技术涉及一种单晶硅及其制造方法以及硅晶片，尤其涉及一种基于MCZ(MagneticfieldappliedCZ/磁控拉晶法)法的单晶硅的制造方法和通过该方法制造的单晶硅及硅晶片。
技术介绍
以IGBT(GateInsulatedBipolarTransistor：绝缘栅双极型晶体管)为中心面向功率半导体的硅晶片中优选使用晶格间氧浓度低的单晶硅。在这种单晶硅的制造中，利用不使用成为氧供给源的石英坩埚的FZ法的情况较多，但为了提高批量生产性而正在研究通过CZ法(提拉法)来进行制造。作为制造低氧浓度的单晶硅的CZ法之一，已知有一边施加磁场一边提拉单晶硅的MCZ法。根据MCZ法，能够抑制熔液对流，并且抑制由石英坩埚的熔损引起的氧向硅熔液中的熔入而能够减少单晶硅中的氧浓度。例如，专利文献1中记载有如下内容，即，在使用水平磁场或勾形磁场的MCZ法中，通过将水平磁场强度设为2000G(高斯)以上，将石英坩埚的转速设为1.5rpm以下，将晶体转速设为7.0rpm以下，并且设为单晶成为无位错簇缺陷的晶体提拉速度，培育晶格间氧浓度为6×1017atoms/cm3以下的单晶。并且，专利文献2中记载有如下内容，即，具有包含于真空腔室的坩埚中使多晶硅熔融而形成熔液的工序、在真空腔室中形成勾形磁场的工序、将籽晶浸渍于熔液的工序及从熔液提取籽晶而形成具有约大于150mm的直径的单晶硅锭的工序，并且，以使硅锭具有约低于5ppma的氧浓度的方式同时调整多个工艺参数。多个工艺参数包含坩埚的侧壁温度、从坩埚向单晶的一氧化硅(SiO)的移动及自熔液的SiO的蒸发速度，并且将坩埚转速设为1.3～2.2rpm，将晶体转速设为8～14rpm，将固液界面中的单晶的边缘的磁场强度设为0.02～0.05T(特斯拉)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-222241号公报专利文献2：日本特表2016-519049号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，在一边施加水平磁场一边提拉单晶硅的HMCZ法中，虽然能够实现单晶硅的低氧化，但氧浓度或电阻率的面内均匀性成为问题。例如，专利文献1中所记载的以往的制造方法中，将坩埚转速设为1.5rpm以下，将晶体转速设为7rpm以下，但若实际适用其制造条件，则存在氧浓度及电阻率的面内分布变得不均匀的问题。并且，专利文献2中所记载的以往的制造方法中，将坩埚转速设为1.3～2.2rpm，将晶体转速设为8～14rpm，但若实际适用其制造条件，则存在氧浓度及电阻率的面内分布变得不均匀的问题。因此，本专利技术的目的在于提供一种施加有能够制造氧浓度低且氧浓度及电阻率的面内分布的均匀性高的单晶硅的勾形磁场的基于提拉法的单晶硅的制造方法。并且，本专利技术提供一种氧浓度低且氧浓度及电阻率的面内分布的均匀性高的单晶硅以及硅晶片。用于解决技术问题的方案本申请专利技术人对使单晶硅中的氧浓度或电阻率的面内分布发生变化的主要原因进行了深入研究，其结果发现，当一边施加勾形磁场一边提拉单晶时，即便使单晶高速旋转，也不会导致氧浓度的增加或晶体变形(有位错化)，而能够提高氧浓度及电阻率的面内分布的均匀性。通常，若要制造低氧浓度的单晶硅，则需要使晶体旋转变慢，但氧浓度的面内均匀性变差。但是，通过使用勾形磁场，即便加快晶体旋转，也获得低氧浓度的单晶硅，并且氧浓度及电阻率的面内分布也稳定，从而完成了本专利技术。本专利技术是基于这种技术见解的专利技术，基于本专利技术的单晶硅的制造方法为一边施加勾形磁场一边从硅熔液提拉单晶硅的基于提拉法的单晶硅的制造方法，其特征在于，一边使所述单晶硅旋转一边进行提拉时的晶体转速为17rpm以上且19rpm以下。在本专利技术中，优选保持所述硅熔液的石英坩埚的转速为4.5rpm以上且8.5rpm以下。并且，优选所述勾形磁场的磁场强度为500～700G，垂直方向的磁场中心位置相对于所述硅熔液的液面位置在+40mm至-26mm的范围内。根据该条件，能够提高单晶中的氧浓度及电阻率的面内分布的均匀性。并且，基于本专利技术的单晶硅的特征在于，氧浓度为1×1017atoms/cm3以上且8×1017atoms/cm3以下，与晶体生长方向正交的晶体截面内的ROG(RadialOxygenGradient：氧浓度梯度)为15％以下，所述晶体截面内的RRG(RadialResistivityGradient：电阻率梯度)为5％以下。根据本专利技术，能够提供作为面向功率半导体的硅晶片的材料适当的氧浓度低的单晶硅。此外，基于本专利技术的硅晶片的特征在于，氧浓度为1×1017atoms/cm3以上且8×1017atoms/cm3以下，ROG为15％以下，RRG为5％以下。根据本专利技术，能够提供作为功率半导体的基板材料适当的硅晶片。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种氧浓度低且氧浓度及电阻率的面内分布的均匀性高的单晶硅的制造方法。并且，根据本专利技术，能够提供一种氧浓度低且氧浓度及电阻率的面内分布的均匀性高的单晶硅以及硅晶片。附图说明图1是概略地表示基于本专利技术的实施方式的单晶制造装置的结构的侧视剖视图。图2是对基于本专利技术的实施方式的单晶硅的制造方法进行说明的流程图。图3是表示单晶硅锭的形状的简略剖视图。图4是表示基于实施例1(CUSP)的硅晶片样品的ROG的图表。图5是表示基于实施例1(CUSP)的硅晶片样品的RRG的图表。图6是表示基于实施例2(CUSP)的硅晶片样品的ROG的图表。图7是表示基于实施例3(CUSP)的硅晶片样品的ROG的图表。图8是表示基于实施例4(CUSP)的硅晶片样品的ROG的图表。图9是表示基于实施例5(CUSP)的硅晶片样品的ROG的图表。图10是表示基于比较例1(CUSP)的硅晶片样品的ROG的图表。图11是表示基于比较例2(HMCZ)的硅晶片样品的ROG的图表。图12是表示基于比较例2(HMCZ)的硅晶片样品的RRG的图表。图13是表示基于比较例3(FZ)的硅晶片样品的RRG的图表。具体实施方式以下，参考附图对本专利技术的优选实施方式进行详细说明。图1是概略地表示基于本专利技术的实施方式的单晶制造装置的结构的侧视剖视图。如图1所示，单晶制造装置1具备腔室10(CZ炉)、在腔室10内保持硅熔液2的石英坩埚11、保持石英坩埚11的石墨制的基座12、支承基座12的旋转轴13、旋转及升降驱动旋转轴13的轴驱动机构14、配置于基座12周围的加热器15、在加热器15的外侧沿腔室10的内面配置的隔热材料16、配置于石英坩埚11上方的隔热体17、在石英坩埚11的上方在与旋转轴13同轴上配置的单晶提拉用线材18及配置于腔室10上方的线材卷取机构19。并且，单晶制造装置1具备配置于腔室10外侧的磁场产生装置21；拍摄腔室10内的CCD相机22；对通过CCD相机22拍摄的图像进行处理的图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶硅的制造方法，其为一边施加勾形磁场一边从硅熔液提拉单晶硅的基于提拉法的单晶硅的制造方法，其特征在于，/n一边使所述单晶硅旋转一边进行提拉时的晶体转速为17rpm以上且19rpm以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171129 JP 2017-2289831.一种单晶硅的制造方法，其为一边施加勾形磁场一边从硅熔液提拉单晶硅的基于提拉法的单晶硅的制造方法，其特征在于，
一边使所述单晶硅旋转一边进行提拉时的晶体转速为17rpm以上且19rpm以下。


2.根据权利要求1所述的单晶硅的制造方法，其中，
保持所述硅熔液的石英坩埚的转速为4.5rpm以上且8.5rpm以下。


3.根据权利要求1或2所述的单晶硅的制造方法，其中，
所述勾形磁场的磁场...

【专利技术属性】
技术研发人员：丰竹贵光，
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