单晶硅提拉用二氧化硅容器及其制造方法技术

本发明专利技术是一种单晶硅提拉用二氧化硅容器，具有直筒部、弯曲部及底部，其特征在于，前述二氧化硅容器的外侧是由含有气泡的不透明二氧化硅玻璃所构成，前述二氧化硅容器的内侧是由实质上不含气泡的透明二氧化硅玻璃所构成；于前述底部的内表面，形成厚度20μm以上且1000μm以下的二氧化硅玻璃层，所述二氧化硅玻璃层以超过300质量ppm且3000质量ppm以下的浓度含有OH基。由此，本发明专利技术提供一种低成本的单晶硅提拉用二氧化硅容器，可减低所提拉的单晶硅中的被称为孔隙或针孔的空洞缺陷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
[0001 ] 本专利技术关于一种用于提拉单晶硅的二氧化硅容器及其制造方法。
技术介绍
以往，使用如专利文献1及专利文献2所记载的制造方法，来作为LSI (大规模集成电路)用的单晶硅制造用二氧化硅坩埚的制造方法。这些方法是于旋转的模框中投入经超高纯度化处理后的石英粉或合成方英石粉，使其成型后，自上部装入碳电极，根据对电极通电来引起电弧放电，使环境温度上升至石英粉等的熔融温度区域(推测为1800~2100°C左右)，从而熔融、烧结石英粉。然而，这些制造方法，由于使用超高纯度的石英原料粉，因此有成本高的问题，又，于使用所制造的二氧化硅坩埚时，熔融硅与二氧化硅坩埚反应，因此会生成一氧化硅(SiO)气体，该气体会于单晶硅中作为气泡(气体泡)而被混入等，于单晶硅的质量上会出现问题。以下，二氧化硅坩埚与石英坩埚是同义词。又，二氧化硅玻璃与石英玻璃也是同义词。又，于专利文献3中公开有一种3层构造的二氧化硅坩埚，其是根据二氧化硅粉体原料的电弧放电熔融法(推测熔融时的气体环境为大气)，作成由天然石英玻璃所构成的外层、由铝浓度高的合成石英玻璃所构成的中间层、及由高纯度合成石英玻璃所构成的内层。并且，显示了由中间层所致的杂质移动防止效果(屏蔽效果)。然而，3层构造不只是高成本，于所制造的单晶硅中含有由SiO等所构成的气泡的问题并未被解决。又，于专利文献4中公开有一种技术，其可根据二氧化硅粉体原料成型体的电弧放电熔融时，由成型模框的外周进行减压吸引，来减少熔融后的二氧化硅坩埚壁中的气泡。然而，只是减压吸引存在于二氧化硅粉体原料成型体中的空气，无法完全地除去二氧化硅坩埚壁中的溶存气体。又，于使用二氧化硅坩埚时，熔融硅与二氧化硅坩埚会反应而生成SiO气体，有于单晶硅中作为气泡而被取入(混入)的问题。又，于专利文献5中公开有一种单晶硅提拉用石英玻璃坩埚，针对由天然石英粉所作成的不透明层与透明内层所构成的2层构造石英玻璃坩埚，进而形成于从该坩埚的底部至弯曲部的内表层含有0H基100~300ppm的二氧化硅玻璃所构成的透明层。然而，此专利技术的目的在于，如以下所示，在抑制坩埚使用时的硅融液表面的振动，较稳定地提拉单晶硅，并非防止所提拉的单晶硅中的气泡等的空洞缺陷生成。又，于专利文献6中公开有一种石英玻璃坩埚，于大直径的单晶硅中，可防止发生由于被取入的SiO气体的气泡所引起的硅晶片中的被称为空隙(孔隙)或非贯通的小口径的孔(针孔)等的空洞缺陷。作为此手段，显示至少于坩埚的直筒部及弯曲部的内表面的一部分设有凹凸，形成深度50 μ m~450 μ m的多数的伤痕。然而，此种凹凸面，所生成的SiO气体向二氧化硅的容器外部的脱气并不充分，特别是单晶硅是直径12英寸(300_)以上的大直径时，充分地减低将其切割研磨所做成的娃晶片(silicon wafer)中的空隙(孔隙)或非贯通的小口径的孔(针孔)，则很困难。又，于专利文献7中也公开一种石英玻璃坩埚，于单晶硅中，可以防止发生由于被取入的SiO气体的气泡而产生的空洞缺陷。作为其手段，公开有下述方式:于坩埚的底部形成高光穿透率区域，由此抑制底部的温度上升，可防止SiO气体的生成。但是仅靠调整光穿透率，在抑制石英坩埚与硅融液的反应的方面，则仍不充分。进而，于专利文献8中也公开一种专利技术，于单晶硅中，可以防止发生由于被取入的SiO气体的气泡而产生的空洞缺陷。作为其手段，公开有下述方式:于坩埚的底部内表层部分设定A1浓度高的区域，由此提高在高温度下的底部的黏度，可确实地防止被认为是气泡的产生点的伤痕或凹痕等。但是，由于A1浓度是30~150ppm这样的高浓度范围，会产生于所制造的单晶硅中A1会被取入这样的问题。进而，于专利文献9中也公开一种专利技术，于单晶硅中，可以防止发生由于被取入的SiO气体的气泡而产生空洞缺陷。作为其手段，根据将坩埚的底部的内侧设为0H基浓度lOOppm以下的石英玻璃层，防止坩埚使用时的坩埚底部的内表面的凹痕生成，可减低于坩埚底部的SiO气体的生成。但是，0H基浓度设为lOOppm以下的石英玻璃层，在高温时的黏度会变高，虽然于内表面的凹痕生成会变得不易，一旦生成凹痕时，有将该凹痕除去困难这样的问题。又，于专利文献10中公开一种三层构造的坩埚，是将石英玻璃坩埚的外层设为天然石英玻璃层、将内层设为合成石英玻璃层，进而只有坩埚底部的内表面是设为第二的天然石英玻璃层。作成此种构造的理由，显示了因为天然石英玻璃比起合成石英玻璃，对于硅融液的溶解速度快，于坩埚底部所生成的微小的凹痕会在较早的时期便被溶解除去。然而，由于天然石英玻璃含有多种高浓度状态的杂质金属元素，有污染超高纯度硅融液这样的问题。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特公平4-22861号公报专利文献2:日本特公平7-29871号公报专利文献3:日本特开平9-255476号公报专利文献4:日本特开平10-25184号公报专利文献5:国际公开第W02004/097080号册专利文献6:日本特开2010-126423号公报专利文献7:日本特开2010-155765号公报专利文献8:日本特开2010-155760号公报专利文献9:日本特开2010-138005号公报专利文献10:日本特开2010-132534号公报
技术实现思路
[专利技术所要解决的课题]本专利技术是有鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种低成本的单晶硅提拉用二氧化硅容器及此种二氧化硅容器的制造方法，可减低所提拉的单晶硅中的被称为孔隙或针孔的孔洞缺陷。[解决课题的方法]本专利技术是为了解决上述课题而完成，其目的在于提供一种单晶硅提拉用二氧化硅容器，具有直筒部、弯曲部及底部，其特征在于，前述二氧化硅容器的外侧是由含有气泡的不透明二氧化硅玻璃所构成，前述二氧化硅容器的内侧是由实质上不含有气泡的透明二氧化硅玻璃所构成，于前述底部的内表面形成厚度20 μ m以上且1000 μ m以下的二氧化硅玻璃层，所述二氧化硅玻璃层以超过300质量ppm且3000质量ppm以下的浓度含有0H基。—种二氧化娃容器，其若是于底部的内表面上，形成有具有此种0H基浓度的二氧化硅玻璃层(高浓度二氧化硅玻璃层)，则即使因为大重量的多晶硅原料块的充填而于底部产生凹痕，根据其后的硅融液与高0H基浓度二氧化硅玻璃层的反应，能达成提前(快速地)溶解除去该凹痕。由此，因可将底部内表面保持成平滑面，可防止单晶硅提拉时的氩气(Ar)等的环境气体或SiO等的反应生成气体所引起的底部内表面中的气泡的产生、成长。其结果，可减低由所提拉的单晶硅晶棒所制造的单晶硅晶片中的被称为孔隙或针孔的空洞缺陷。此时，于前述底部的内表面所形成的二氧化硅玻璃层，较优选是以500质量ppm以上且1500质量ppm以下的浓度含有0H基层，且厚度为50 μ m以上且500 μ m以下。根据将底部内表面的二氧化硅玻璃层设为此种0H基浓度及厚度，可更加有效果地进行高0H基浓度二氧化硅玻璃层与硅融液的反应促进、以及凹痕的溶解除去。又，于前述底部的内表面所形成的二氧化硅玻璃层，优选是由合成二氧化硅玻璃层所构成。又，于前述底部的内表面所形成的二氧化硅玻璃层中所含有的杂质浓度，优选为:对于L1、Na、K各自为100质量ppb以下，对于Ca、Mg各自为50质量pp本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单晶硅提拉用二氧化硅容器，其具有直筒部、弯曲部及底部，其特征在于，前述二氧化硅容器的外侧是由含有气泡的不透明二氧化硅玻璃所构成，前述二氧化硅容器的内侧是由实质上不含气泡的透明二氧化硅玻璃所构成，在前述底部的内表面，形成厚度20μm以上且1000μm以下的二氧化硅玻璃层，所述二氧化硅玻璃层以超过300质量ppm且3000质量ppm以下的浓度含有OH基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.23 JP 2012-0678151.一种单晶硅提拉用二氧化硅容器，其具有直筒部、弯曲部及底部，其特征在于，前述二氧化硅容器的外侧是由含有气泡的不透明二氧化硅玻璃所构成，前述二氧化硅容器的内侧是由实质上不含气泡的透明二氧化硅玻璃所构成，在前述底部的内表面，形成厚度20 μ m以上且1000 μ m以下的二氧化硅玻璃层，所述二氧化硅玻璃层以超过300质量ppm且3000质量ppm以下的浓度含有OH基。2.如权利要求1所述的单晶硅提拉用二氧化硅容器，其中，在前述底部的内表面所形成的二氧化硅玻璃层，是由合成二氧化硅玻璃所构成。3.如权利要求1或2所述的单晶硅提拉用二氧化硅容器，其中，在前述底部的内表面所形成的二氧化硅玻璃层，是以500质量ppm以上且1500质量ppm以下的浓度含有OH基，且厚度为50 μ m以上且500 μ m以下。4.如权利要求1至3中的任一项所述的单晶硅提拉用二氧化硅容器，其中，在前述底部的内表面所形成的二氧化娃玻璃层中所含有的杂质浓度，对于L1、Na、K各自为100质量ppb 以下，对于 Ca、Mg 各自为 50 质量 ppb 以下，对于 T1、Cr、Fe、N1、Cu、Zn、Zr、Mo、W、Pb 各自为20质量ppb以下。5.如权利要求1至4中的任一项所述的单晶硅提拉用二氧化硅容器，其中，在前述底部的内表面所形成的二氧化硅玻璃层的形成区域，具有前述二氧化硅容器的外径的1/3以上的直径。6.一种单晶硅提拉用二氧化硅容器的制造方法，其是具有直筒部、弯曲部及底部的单晶硅提拉用二氧化硅容器的制造方法，其特征在于，其包含以下工序:制作作为第1原料粉的二氧化硅粉的工序，所述二氧化硅粉的粒径为10~ΙΟΟΟμ-- ;制作作为第2原料粉的二氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：山形茂，
申请(专利权)人：信越石英株式会社，
类型：
国别省市：