单晶硅的培育方法技术

本发明专利技术提供一种单晶硅的培育方法，其利用切克劳斯基法从掺杂剂添加到硅熔液中的掺杂剂添加熔液提拉单晶硅并使其生长，所述单晶硅的培育方法中，计算单晶硅中发生异常生长的时刻的掺杂剂浓度C与提拉速度V的乘积即临界CV值，以使掺杂剂浓度C与提拉速度V的乘积即CV值小于临界CV值的方式控制掺杂剂浓度C及提拉速度V中的至少一者，从而培育单晶硅。从而培育单晶硅。从而培育单晶硅。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单晶硅的培育方法


[0001]本专利技术涉及一种单晶硅的培育方法。

技术介绍

[0002]以往，已知有一种在使用切克劳斯基法(Czochralski method，以下简称为“CZ法”。)培育单晶硅时，通过向硅熔液中高浓度地添加红磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等挥发性掺杂剂，培育低电阻率的单晶硅的方法(例如，参考专利文献1。)。
[0003]然而，在利用这种方法制造单晶硅的情况下，通过向硅熔液内投入大量的掺杂剂，硅熔液的凝固点与掺杂剂添加到硅熔液中的掺杂剂添加熔液的凝固点之差即凝固点降低程度变得非常大，从而可能发生成分过冷(constitutional undercooling)。
[0004]成分过冷的发生条件如以下数学表达式(1)所示。
[0005][数式1][0006]G：固液界面化下的熔液的温度梯度(K/mm)V：提拉速度(mm/分钟)m：凝固点降低程度(K
·
cm3/atoms)C：掺杂剂浓度D：扩散系数(cm2/秒)k0：偏析系数
[0007]即，在数学表达式(1)中，如果右边值为左边值以上，则发生成分过冷。
[0008]如果发生成分过冷，则远离固液界面的区域比固液界面过冷，该区域的凝固速度也更快。在这种状态下，如果在固液界面产生轻微的凹凸的情况下，晶体在凸起部分生长得更快，轻微的凹凸被扩大而导致发生Cell生长(cell growth，晶胞生长)等异常生长。如果发生异常生长，则单晶发生位错化，从而无法得到晶片产品。
[0009]以往，为了抑制发生Cell生长，通过计算数学表达式(1)的左边即G/V(将固液界面化下的熔液的温度梯度G除以提拉速度V而得的值)，讨论发生Cell生长的临界点。即，在发生Cell生长的情况下，进行增大G/V的对策。具体而言，为了抑制异常生长的发生，计算固液界面化下的熔液的温度梯度G，并且再设定降低提拉速度V的提拉条件。现有技术文献专利文献
[0010]专利文献1：日本特开2012
‑
1408号公报

技术实现思路

专利技术所要解决的技术问题
[0011]然而，在计算固液界面化下的熔液的温度梯度G时，需要固液界面形状的实际测量数据，研究改善条件需要花费时间。
[0012]并且，在专利文献1中公开了为了抑制发生位错化而以使提拉速度V变慢的方式确定临界提拉速度的技术，但存在过度降低提拉速度V会导致单晶硅的电阻率增大的问题。
[0013]本专利技术的目的在于提供一种如下单晶硅的培育方法：在设定抑制异常生长的发生
的提拉条件时，能够更快速且不增大单晶硅的电阻率(以下，简称为电阻率)地设定提拉条件。用于解决技术问题的方案
[0014]在本专利技术中，在设定抑制异常生长的发生的提拉条件时，将掺杂剂浓度C与提拉速度V的乘积即CV值作为确定生长条件时的指标。对将该CV值作为确定生长条件时的指标的原因(机制)进行说明。
[0015]如上所述，成分过冷的发生条件式如数学表达式(1)所示。通过将提拉速度V乘以数学表达式(1)的两边，得到以下数学表达式(2)。
[0016][数式2][0017]数学表达式(2)的右边的除了掺杂剂浓度C及提拉速度V以外的项目(m，D，k0)为恒量，因此仅通过提拉速度V与掺杂剂浓度C的乘积(CV值)能够研究成分过冷的发生。
[0018]以往，通过计算数学表达式(1)的左边即G/V，对发生Cell生长的临界点进行了研究。在计算固液界面化下的熔液的温度梯度即G时，需要固液界面形状的实际测量数据，但通过将CV值作为指标，能够更快速且简便地进行定量性的Cell生长发生临界点的讨论。
[0019]本专利技术的单晶硅的培育方法利用切克劳斯基法从掺杂剂添加到硅熔液中的掺杂剂添加熔液提拉单晶硅并使其生长，该单晶硅的培育方法中，计算所述单晶硅中发生异常生长的时刻的掺杂剂浓度C与提拉速度V的乘积即临界CV值，以使所述时刻的掺杂剂浓度C与提拉速度V的乘积即CV值小于所述临界CV值的方式控制掺杂剂浓度C及提拉速度V中的至少一者，从而培育单晶硅。
[0020]上述单晶硅的培育方法可以包括：计算所述临界CV值的临界CV值计算工序；及以小于通过所述临界CV值计算工序计算出的所述临界CV值的方式再设定提拉速度分布及晶体轴方向的电阻率分布中的至少一者的提拉条件再设定工序。
[0021]上述单晶硅的培育方法可以在所述临界CV值计算工序之后且所述提拉条件再设定工序之前包括：使用在所述时刻不超过通过所述临界CV值计算工序计算出的临界CV值的目标CV值，制作目标CV值分布的目标CV值分布制作工序。
[0022]在上述单晶硅的培育方法中，可以在所述提拉条件再设定工序中制作由与所述目标CV值分布相应的提拉速度构成的修改提拉速度分布。
[0023]在上述单晶硅的培育方法中，可以在所述提拉条件再设定工序中制作由与所述目标CV值分布相应的电阻率构成的修改电阻率分布。
[0024]在上述单晶硅的培育方法中，所述掺杂剂浓度C为所述单晶硅中的掺杂剂浓度，所述单晶硅中的掺杂剂浓度可以使用所述单晶硅中的掺杂剂浓度与所述单晶硅的电阻率的关系式并根据所述单晶硅的电阻值计算。所述关系式可以为欧文曲线。
[0025]根据本专利技术，通过将CV值作为设定提拉条件时的指标，能够更快速且不增大单晶硅的电阻率地设定提拉条件。
附图说明
[0026]图1是表示本专利技术的实施方式的半导体晶体制造装置的结构的一例的概念图。图2是说明本专利技术的实施方式的单晶硅的培育方法的流程图。图3是利用本专利技术的实施方式所涉及的单晶硅的培育方法制造单晶硅时制作出的电阻率分布的一例。图4是利用本专利技术的实施方式所涉及的单晶硅的培育方法制造单晶硅时制作出的提拉速度分布的一例。图5是标绘CV值的图表的一例。
具体实施方式
[0027]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。
[0028]本专利技术的单晶硅的培育方法的特征在于，为了抑制单晶硅的提拉中的异常生长的发生，根据发生异常生长时的实绩，再设定提拉条件。
[0029]具体而言，其特征在于，着眼于上述数学表达式(1)的掺杂剂浓度C及提拉速度V的参数，将掺杂剂浓度C与提拉速度V的乘积即CV值作为设定提拉条件时的指标。
[0030]并且，本专利技术适于非常低的电阻(当掺杂剂为红磷时电阻率为1.3mΩ
·
cm以下，当掺杂剂为砷时电阻率为2.6mΩ
·
cm以下，当掺杂剂为锑时电阻率为20mΩ
·
cm以下，当掺杂剂为硼时电阻率为1.3mΩ
·
cm以下)的单晶硅培育。
[0031]〔单晶培育装置〕图1是表示应用了本专利技术的实施方式所涉及的单晶硅的培育方法的半导体晶体制造装置10的结构的一例的概念图。半导体晶体制造装置10使用CZ法制造单晶硅1。
[0032]半导体晶体制造装置10具备装置主体11、存储器12及控制部13。装置主体11具备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种单晶硅的培育方法，其利用切克劳斯基法从掺杂剂添加到硅熔液中的掺杂剂添加熔液提拉单晶硅并使其生长，所述单晶硅的培育方法中，计算所述单晶硅中发生异常生长的时刻的掺杂剂浓度C与提拉速度V的乘积即临界CV值，以使所述时刻的掺杂剂浓度C与提拉速度V的乘积即CV值小于所述临界CV值的方式控制掺杂剂浓度C及提拉速度V中的至少一者，从而培育单晶硅。2.根据权利要求1所述的单晶硅的培育方法，其包括：计算所述临界CV值的临界CV值计算工序；及以小于通过所述临界CV值计算工序计算出的所述临界CV值的方式再设定提拉速度分布及晶体轴方向的电阻率分布中的至少一者的提拉条件再设定工序。3.根据权利要求2所述的单晶硅的培育方法，其在所述临界CV值计算工序之后且所述提拉条件再...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊关崇志，鸣嶋康人，
申请(专利权)人：胜高股份有限公司，
类型：发明
国别省市：