JP2002255684A - Manufacturing method of silicone monocrystal ingot - Google Patents

Manufacturing method of silicone monocrystal ingot

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JP2002255684A
JP2002255684A JP2001053955A JP2001053955A JP2002255684A JP 2002255684 A JP2002255684 A JP 2002255684A JP 2001053955 A JP2001053955 A JP 2001053955A JP 2001053955 A JP2001053955 A JP 2001053955A JP 2002255684 A JP2002255684 A JP 2002255684A
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single crystal
silicon single
crystal ingot
silicon
manufacturing
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Hidetoshi Asano
英利 浅野
Yasutoshi Takamori
康利 高森
Ryuji Takeda
隆二 竹田
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Coorstek KK
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Toshiba Ceramics Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of silicone monocrystal ingot which is excellent in productivity and manufactures silicone monocrystal ingot of large diameter and big weight with an easy method. SOLUTION: In this manufacturing method of silicone monocrystal ingot, a seed crystal S is brought into contact with melted polysilicone blank M and the silicone monocrystal ingot Ig is grown. Therein, the tensile strength of the specified part Igt is increased by making impurity concentration of the specified part Igt higher when a specified part Igt of silicone monocrystal ingot Ig to be grown is grown.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はシリコン単結晶イン
ゴットの製造方法に係わり、特にシリコン単結晶インゴ
ットの特定部位の不純物濃度を高くして、特定部位の強
度を増し、これを利用して生産性を向上させるシリコン
単結晶インゴットの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a silicon single crystal ingot, and more particularly, to increasing the impurity concentration of a specific portion of a silicon single crystal ingot to increase the strength of the specific portion, and utilizing this to improve productivity. The present invention relates to a method for manufacturing a silicon single crystal ingot that improves the performance.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に半導体デバイスに用いられるシリ
コンウェーハはシリコン単結晶インゴットから切出され
て製造されるが、このシリコン単結晶は、ポリシリコン
から主としてチョクラルスキー法(以下、CZ法とい
う。)により製造される。
2. Description of the Related Art Generally, a silicon wafer used for a semiconductor device is manufactured by cutting out a silicon single crystal ingot. The silicon single crystal is mainly made of polysilicon by a Czochralski method (hereinafter, referred to as a CZ method). It is manufactured by

【0003】例えば、CZ法では、石英ガラスルツボ内
に供給された原料のポリシリコンを加熱溶融し、このシ
リコン融液に種結晶の先端を接触させ、なじませた後、
シリコン単結晶インゴットを育成し引上げるものであ
る。
For example, in the CZ method, polysilicon as a raw material supplied into a quartz glass crucible is heated and melted, and the tip of a seed crystal is brought into contact with the silicon melt to be blended.
It grows and pulls up a silicon single crystal ingot.

【0004】このようなCZ法において、多くのCZ法
は最初に供給される原料ポリシリコンのチャージ量は一
定であり、近年にシリコン単結晶インゴットの大口径化
に伴い、次のような問題が発生している。
[0004] In such a CZ method, the charge amount of the raw material polysilicon initially supplied is constant in many CZ methods, and the following problems have been caused in recent years as the diameter of silicon single crystal ingots has increased. It has occurred.

【0005】図7に示すように、引上げられる直径8イ
ンチのシリコン単結晶インゴットIgは、シリコンウ
ェーハとして使用できる直胴部Ig8sは比較的長く、
引上げ当初に形成されるヘッド部Ig8hと引上げ終盤
に形成されるテール部Ig は比較的短い。従って、
1本のシリコン単結晶インゴットIgから多くの枚数
のシリコンウェーハを切出すことができる。しかし、図
8に示すように直径300mm(12インチ)のシリコ
ン単結晶インゴットIg12を引上げると、直胴部Ig
12sは短く、ヘッド部Ig8hとテール部Ig8t
長くなる。従って、シリコンウェーハを切出すことがで
きないヘッド部Ig8h、テール部Ig 8tの形成に多
くの時間を要し、生産性が低い。
[0005] As shown in FIG.
Inch Silicon Single Crystal Ingot Ig8Is silicon
Straight body Ig that can be used as wafer8sIs relatively long,
Head Ig formed at the beginning of pulling8hAnd pulling up late
Tail part Ig formed in8 tIs relatively short. Therefore,
One silicon single crystal ingot Ig8Many pieces from
Of silicon wafer can be cut out. But the figure
As shown in Fig. 8, silicon with a diameter of 300 mm (12 inches)
Single crystal ingot Ig12Pull up the straight body Ig
12sIs short and the head Ig8hAnd tail Ig8tIs
become longer. Therefore, it is possible to cut out silicon wafers.
Unable head Ig8h, Tail Ig 8tMany in the formation of
It takes a lot of time and productivity is low.

【0006】また、シリコン単結晶インゴットの大口径
化に伴い、引上げられるシリコン単結晶インゴットの重
量が増加するため、石英ガラスルツボから引上げられる
途中でネック部が破断してシリコン単結晶インゴットが
落下することがあり、シリコン単結晶インゴットの落下
防止が課題となっている。
In addition, as the diameter of the silicon single crystal ingot increases, the weight of the pulled silicon single crystal ingot increases, so that the neck portion breaks during the pulling from the quartz glass crucible and the silicon single crystal ingot falls. In some cases, dropping a silicon single crystal ingot has been an issue.

【0007】特開平3―295893号公報において
は、ダッシュネック部による無転位化後、所望の口径ま
で拡径していくいわゆるコーン部において、一旦縮径し
てクビレ部を形成し、このクビレ部に爪形状の係止部材
を引架けることにより単結晶インゴットを把持する把持
手段を設け、この把持手段を上昇させることで単結晶イ
ンゴットを引上げる方法である。しかし、この開示の方
法は、保持のためのクビレ部を単結晶インゴットに形成
する必要があるが、このようなクビレ部を所定形状に形
成することは製造工程において歩留の低下をきたす虞が
あり、しかも、クビレ部の形成のために結晶成長時の温
度パターンや引上げ速度を変更する必要が生じることに
より、引上げ操作は複雑になり生産性が低下するという
問題があり、さらに一旦大きくした結晶径を小さくする
際の熱応力で、転位が生じたり多結晶化する虞がある。
[0007] In Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-295893, after a dislocation is eliminated by a dash neck portion, a so-called cone portion which expands to a desired diameter is once reduced in diameter to form a crack portion, and the crack portion is formed. Is provided with a gripping means for gripping the single crystal ingot by hooking a claw-shaped locking member, and raising the gripping means to pull up the single crystal ingot. However, in the method of this disclosure, it is necessary to form a crack portion for holding in a single crystal ingot, but forming such a crack portion in a predetermined shape may cause a reduction in yield in a manufacturing process. In addition, the temperature pattern during crystal growth and the need to change the pulling speed in order to form the cracked portion need to be changed, which causes a problem that the pulling operation is complicated and the productivity is reduced. Due to the thermal stress when the diameter is reduced, dislocation may occur or polycrystallization may occur.

【0008】また、特開平7―138089号公報にお
いては、単結晶育成時にダッシュネック部を冷却ないし
加熱して当該部位の引張強さが最大になる600〜80
0℃程度に維持する方法が開示されている。しかし、こ
の開示の方法は、温度制御および機構が複雑なわりに
は、保持重量の向上が望めない。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-138089, a dash neck portion is cooled or heated during the growth of a single crystal to provide a maximum tensile strength of 600 to 80 at the portion.
A method of maintaining the temperature at about 0 ° C. is disclosed. However, in the method of this disclosure, an increase in holding weight cannot be expected despite the complicated temperature control and mechanism.

【0009】さらに、特開平7―172981号公報に
おいては、空圧シリンダによって開閉可能な複数のアー
ムを有する把手手段を単結晶の成長軸方向から単結晶イ
ンゴットを囲繞するように配し、空圧シリンダを動作さ
せてこの複数のアームのそれぞれ先端部に設けられた把
手部を単結晶インゴットの直胴部に押圧することでイン
ゴットを把持し、この把持手段を上昇することで単結晶
を引上げる方法が開示されている。
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-172981, a grip means having a plurality of arms which can be opened and closed by a pneumatic cylinder is arranged so as to surround the single crystal ingot from the direction of the growth axis of the single crystal. The ingot is gripped by operating the cylinder and pressing the grips provided at the tip end of each of the plurality of arms against the straight body of the single crystal ingot, and the single crystal is pulled up by raising the gripping means. A method is disclosed.

【0010】しかし、この開示の方法は、単結晶インゴ
ットの直胴部を把持手段によって把持する場合、横方向
から押付けるためのエアシリンダ等の駆動装置が必要と
なり、構造が複雑で、かつ装置が高価なものになる。さ
らに、駆動装置に加えられる横方向からの大きな荷重に
耐え得る強固な全体構造を設計する必要があり、装置全
体の重量が増すばかりか、これらを1本のシャフトによ
り支えなければならないものであった。
However, when the straight body of the single crystal ingot is gripped by the gripping means, the disclosed method requires a driving device such as an air cylinder for pressing from the lateral direction. Will be expensive. In addition, it is necessary to design a strong overall structure capable of withstanding a large lateral load applied to the drive device, which not only increases the weight of the entire device, but also requires that these components be supported by a single shaft. Was.

【0011】また、特開平10―324593号公報に
おいては、引上げ用ワイヤに取付けられた支持手段を有
し、この支持手段に吊持された支持リングに等間隔で複
数配置され、回動自在な偏心カムにより形成された把持
手段により、単結晶インゴットの直胴部を把持し、この
把持手段を上昇することで単結晶を引上げる方法が開示
されている。しかし、この開示の方法は、支持リングを
吊持する機構および把持手段を操作する機構が必要とな
り、構造が複雑で、かつ装置が高価なものになる。
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-324593 has a support means attached to a pulling wire, and a plurality of support rings suspended at the support means are arranged at equal intervals to be rotatable. A method is disclosed in which a straight body of a single crystal ingot is gripped by a gripping means formed by an eccentric cam, and the single crystal is pulled by raising the gripping means. However, the method of this disclosure requires a mechanism for suspending the support ring and a mechanism for operating the gripping means, which results in a complicated structure and an expensive apparatus.

【0012】従って、上記いずれの方法でも、生産性が
低く、また、容易な方法、簡単な構造の製造装置を用い
たシリコン単結晶インゴットの製造方法ではない。
Therefore, none of the above methods is a method of manufacturing a silicon single crystal ingot using low productivity, an easy method, and a simple structure manufacturing apparatus.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】そこで、生産性がよ
く、また、容易な方法により大口径、大重量のシリコン
単結晶インゴットを製造できるシリコン単結晶インゴッ
トの製造方法が要望されていた。
Therefore, there has been a demand for a method of manufacturing a silicon single crystal ingot which has good productivity and can manufacture a large-diameter and heavy silicon single crystal ingot by an easy method.

【0014】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、生産性がよく、また、容易な方法により大口
径、大重量のシリコン単結晶インゴットを製造できるシ
リコン単結晶インゴットの製造方法を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides a method of manufacturing a silicon single crystal ingot which has high productivity and can manufacture a large-diameter and heavy silicon single crystal ingot by an easy method. The purpose is to provide.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本願請求項1の発明は、チャンバ内に設置さ
れたルツボと、このルツボに充填された原料ポリシリコ
ンを加熱して融液にするヒータとを有し、種結晶を融液
に浸漬しシリコン単結晶を引上げるCZ法を用いたシリ
コン単結晶インゴットの製造方法において、育成される
シリコン単結晶インゴットの特定部位の育成時、特定部
位の不純物濃度を高めるようにして、特定部位の引張り
強度を増すことを特徴とするシリコン単結晶インゴット
の製造方法であることを要旨としている。
Means for Solving the Problems According to the first aspect of the present invention, there is provided a crucible provided in a chamber, and a raw material polysilicon filled in the crucible is heated and melted. In a method for producing a silicon single crystal ingot using a CZ method in which a seed crystal is immersed in a melt and a silicon single crystal is pulled up, when growing a specific portion of a silicon single crystal ingot to be grown, The gist of the present invention is to provide a method of manufacturing a silicon single crystal ingot characterized by increasing the tensile strength at a specific portion by increasing the impurity concentration at a specific portion.

【0016】本願請求項2の発明では、上記育成される
シリコン単結晶インゴットの直径を縮小してテール部を
形成する工程中に、テール部内の不純物濃度を増加させ
てテール部の強度を増し、しかる後、前記シリコン単結
晶インゴットを前記ポリシリコンから切り離すことを特
徴とする請求項1に記載のシリコン単結晶インゴットの
製造方法であることを要旨としている。
According to the second aspect of the present invention, during the step of forming the tail portion by reducing the diameter of the silicon single crystal ingot to be grown, the strength of the tail portion is increased by increasing the impurity concentration in the tail portion, Thereafter, the method is a method for manufacturing a silicon single crystal ingot according to claim 1, wherein the silicon single crystal ingot is separated from the polysilicon.

【0017】本願請求項3の発明では、上記育成される
シリコン単結晶インゴットの直径を縮小してシリコン単
結晶インゴットのネック部を形成する工程中に、ネック
部内の不純物濃度を増加させてネック部の強度を増加さ
せることを特徴とする請求項1に記載のシリコン単結晶
インゴットの製造方法であることを要旨としている。
According to the third aspect of the present invention, during the step of forming the neck portion of the silicon single crystal ingot by reducing the diameter of the grown silicon single crystal ingot, the impurity concentration in the neck portion is increased to increase the neck portion. The gist of the present invention is to provide a method for manufacturing a silicon single crystal ingot according to claim 1, wherein the strength of the silicon single crystal ingot is increased.

【0018】本願請求項4の発明では、上記不純物は窒
素であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか
1項に記載のシリコン単結晶インゴットの製造方法であ
ることを要旨としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a silicon single crystal ingot according to any one of the first to third aspects, wherein the impurity is nitrogen.

【0019】本願請求項5の発明では、上記不純物の供
給は、チャンバ外からテール部形成時のシリコン融液面
近傍まで達するドープ剤供給パイプを介して行われるこ
とを特徴とする請求項2または4に記載のシリコン単結
晶インゴットの製造方法であることを要旨としている。
According to a fifth aspect of the present invention, the supply of the impurities is performed via a dopant supply pipe extending from outside the chamber to near the silicon melt surface when the tail portion is formed. The gist is that the method is a method for manufacturing a silicon single crystal ingot according to item 4.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるシリコン単
結晶インゴットの製造方法の第一の実施形態について添
付図面に基づき説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of a method for manufacturing a silicon single crystal ingot according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0021】図1は本発明に係わるシリコン単結晶イン
ゴットの製造方法に用いられるCZ法用単結晶引上装置
1で、チャンバ2に収納され原料であるポリシリコンを
溶融しシリコン融液Mにする石英ガラスルツボ3と、こ
の石英ガラスルツボ3を保持する黒鉛ルツボ4と、この
黒鉛ルツボ4を囲繞するヒータ5とを有している。この
黒鉛ルツボ4はチャンバ2を貫通し、ルツボ回転用モー
タ6に結合されて回転され、かつ昇降装置7によって昇
降されるルツボ回転軸8に取り付けられている。
FIG. 1 shows a single crystal pulling apparatus 1 for a CZ method used in a method of manufacturing a silicon single crystal ingot according to the present invention. The raw material polysilicon housed in a chamber 2 is melted into a silicon melt M. It has a quartz glass crucible 3, a graphite crucible 4 holding the quartz glass crucible 3, and a heater 5 surrounding the graphite crucible 4. The graphite crucible 4 penetrates the chamber 2, is connected to a crucible rotation motor 6, is rotated, and is attached to a crucible rotation shaft 8 that is raised and lowered by a lifting device 7.

【0022】また、石英ガラスルツボ3の上方には引上
げ領域を囲み、シリコン融液Mからの熱輻射を防止し、
かつチャンバ2内を流れる不活性ガス、例えばアルゴン
の流路を制御する輻射シールド9が設けられている。
Further, a pulling region is surrounded above the quartz glass crucible 3 to prevent heat radiation from the silicon melt M,
Further, a radiation shield 9 for controlling a flow path of an inert gas, for example, argon flowing in the chamber 2 is provided.

【0023】さらに、下端開口部10aが石英ガラスル
ツボ3の下部近傍に達し、上端開口部10bがチャンバ
2に設けられた貫通孔11に達するドープ剤投入用パイ
プ10が設けられており、このドープ剤投入用パイプ1
0は気密的に昇降自在に貫通孔11を貫通し、かつ、上
端開口部10bには着脱自在に蓋体12が設けられてい
る。
Further, a doping agent supply pipe 10 is provided in which the lower end opening 10a reaches near the lower portion of the quartz glass crucible 3 and the upper end opening 10b reaches the through hole 11 provided in the chamber 2. Agent injection pipe 1
Numeral 0 penetrates the through-hole 11 so as to be able to move up and down in an airtight manner, and a lid 12 is detachably provided at the upper end opening 10b.

【0024】また、石英ガラスルツボ3の上方には、単
結晶引上げのための種結晶Sを保持するシードチャック
13が取付けられた引上げ用のワイヤ14が設けられて
いる。このワイヤ14はチャンバ2外に設けられたワイ
ヤリール回転装置15により昇降される。
Above the quartz glass crucible 3, there is provided a pulling wire 14 to which a seed chuck 13 for holding a seed crystal S for pulling a single crystal is attached. The wire 14 is moved up and down by a wire reel rotating device 15 provided outside the chamber 2.

【0025】さらに、チャンバ2の上部外壁には、透孔
を耐熱ガラスにより塞ぎ透光可能な監視窓16が設けら
れている。
Further, on the upper outer wall of the chamber 2, there is provided a monitoring window 16 capable of transmitting light by closing the through hole with heat resistant glass.

【0026】また、単結晶引上装置1は制御装置17を
有し、この制御装置17により、シリコン融液Mの温度
を制御するヒータ5への供給電力量を制御するヒータ制
御器5c、石英ガラスルツボ3の回転数を制御するルツ
ボモータ制御器6c、石英ガラスルツボ3の高さを制御
する昇降装置制御器7c、成長結晶の引上げ速度と回転
数を制御するリール回転制御装置15c等を制御する。
制御装置17からの出力によりヒータ制御器5c、ルツ
ボモータ制御器6c、昇降装置制御器7c、リール回転
制御装置15cを制御して、引上げ条件を変更し、シリ
コン単結晶インゴットIgの直径を制御し、ネック部I
、ヘッド部Ig、直胴部Igテール部Ig
形成する。
The single crystal pulling apparatus 1 has a control unit 17 which controls a heater 5c for controlling the amount of electric power supplied to the heater 5 for controlling the temperature of the silicon melt M, and a quartz unit. The crucible motor controller 6c for controlling the number of rotations of the glass crucible 3, the elevating device controller 7c for controlling the height of the quartz glass crucible 3, the reel rotation control device 15c for controlling the pulling speed and the number of rotations of the grown crystal, etc. .
By controlling the heater controller 5c, the crucible motor controller 6c, the elevating device controller 7c, and the reel rotation control device 15c based on the output from the control device 17, the pulling conditions are changed, and the diameter of the silicon single crystal ingot Ig is controlled. Neck I
g n, head Ig h, to form the cylindrical body portion Ig s tail Ig t.

【0027】なお、単結晶引上げ工程中、制御装置17
によるヒータ制御器5c、ルツボモータ制御器6c、昇
降装置制御器7c、リール回転制御装置15c、アルゴ
ン供給制御装置制御器(図示せず)の制御は、事前に制
御装置17にプログラムされた制御手順に従って行わ
れ、また、必要に応じ制御装置17に設けられた入力手
段18からの入力により行われる。
During the single crystal pulling process, the controller 17
Control of the heater controller 5c, crucible motor controller 6c, lifting device controller 7c, reel rotation control device 15c, and argon supply control device controller (not shown) according to the control procedure programmed in the control device 17 in advance. This is performed by an input from an input unit 18 provided in the control device 17 as necessary.

【0028】次に本第一の実施形態に係わる単結晶の引
上げ方法について説明する。
Next, a method for pulling a single crystal according to the first embodiment will be described.

【0029】図1に示すように、原料のポリシリコンを
石英ガラスルツボ3に入れ、プログラムに基づく制御装
置17の出力により、ヒータ制御器5c、ルツボモータ
制御器6c、昇降装置制御器7c、リール回転制御装置
15cおよびアルゴン供給制御装置制御器を制御する。
これにより、アルゴンをチャンバ2の上方よりチャンバ
2内に流入させ、ヒータ5の付勢により石英ガラスルツ
ボ3を加熱し、ルツボ回転用モータ6の付勢によりこの
ルツボ回転用モータ6に結合されたルツボ回転軸8を回
転させて石英ガラスルツボ3を回転させる。
As shown in FIG. 1, the raw material polysilicon is put into the quartz glass crucible 3, and the heater controller 5c, the crucible motor controller 6c, the elevator controller 7c, the reel rotation The controller 15c and the argon supply controller are controlled.
As a result, argon was allowed to flow into the chamber 2 from above the chamber 2, the quartz glass crucible 3 was heated by the energization of the heater 5, and coupled to the crucible rotation motor 6 by the energization of the crucible rotation motor 6. The quartz glass crucible 3 is rotated by rotating the crucible rotation shaft 8.

【0030】この状態では、ドープ剤投入用パイプ10
は上昇位置にあり、下端開口部10aはほぼ輻射シール
ド9の水平部9hまで上昇している。
In this state, the doping agent supply pipe 10
Is in the ascending position, and the lower end opening 10a is almost ascended to the horizontal portion 9h of the radiation shield 9.

【0031】制御装置17により、リール回転制御装置
15cを制御し、ワイヤリール回転装置15を作動さ
せ、ワイヤ14を降下させて種結晶Sの下端部を石英ガ
ラスルツボ3内のシリコン融液Mに浸漬した後、ワイヤ
リール回転装置15により上昇させ、先ず単結晶の小径
部分であるネック部Igを結晶成長させる。すなわ
ち、制御装置17により、ヒータ制御器5cを制御して
シリコン融液Mの温度を下げ、あるいはリール回転制御
装置15cを制御して引上げ速度を速くして種結晶Sの
直径よりも小さい径のネック部Igを形成する。
The control device 17 controls the reel rotation control device 15c to operate the wire reel rotation device 15 to lower the wire 14 so that the lower end of the seed crystal S is brought into contact with the silicon melt M in the quartz glass crucible 3. after immersion, it is raised by the wire reel rotation device 15, a neck portion Ig n is a small diameter portion of the first single crystal is grown. That is, the controller 17 controls the heater controller 5c to lower the temperature of the silicon melt M, or controls the reel rotation controller 15c to increase the pulling speed so that the diameter of the seed crystal S is smaller than the diameter of the seed crystal S. to form a neck portion Ig n.

【0032】次いでリール回転制御装置15cを制御し
て引上げ速度を遅くして、シリコン単結晶インゴットI
gの直径を増大せしめ、その後製造すべきシリコン単結
晶インゴットIgの直径まで急拡径しヘッド部Ig
形成し、その後引上げ速度を一定にすることにより、一
定直径の単結晶(直胴部Ig)に成長させる。
Next, by controlling the reel rotation control device 15c, the pulling speed is reduced, and the silicon single crystal ingot I
made to increase the diameter of g, then to a diameter of the silicon to be manufactured single crystal ingot Ig to form a sharply increased diameter head portion Ig h, then by the pulling speed constant, a single crystal (the straight body portion of constant diameter Ig s ).

【0033】所定時間経過後、制御装置17からの出力
によりリール回転制御装置15cを制御するなどして、
引上げ条件を変更し、シリコン単結晶インゴットIgの
直径を制御し、シリコン単結晶インゴットIgの特定部
位、例えば、テール部Igの形成を開始する。
After the lapse of a predetermined time, the reel rotation control device 15c is controlled by the output from the control device 17,
Change the pulling conditions, by controlling the diameter of a silicon single crystal ingot Ig, specific sites of the silicon single crystal ingot Ig, for example, initiate the formation of the tail portion Ig t.

【0034】このテール部Igの形成工程に先立っ
て、ドープ剤投入用パイプ10を下端開口部10aがシ
リコン融液Mに近接するまで降下させ、上端開口部10
bに取付けられた蓋体12を外し、ドープ剤投入用パイ
プ10を介して、少量のドープ剤、例えば窒化珪素粉末
(Si)Dをシリコン融液Mにドープし続ける。
[0034] Prior to the step of forming the tail portion Ig t, lowers the doping agent dispenser pipe 10 to the lower end opening portion 10a close to the silicon melt M, the upper end opening 10
The lid 12 attached to b is removed, and a small amount of a dopant, for example, silicon nitride powder (Si 3 N 4 ) D is continuously doped into the silicon melt M through the dopant charging pipe 10.

【0035】シリコン融液MにSiがドープされ
た状態でリール回転制御装置15cを制御して引上げ速
度を遅くし、シリコン単結晶インゴットIgの直径を減
少せしめ、テール部Igを形成していく。テール部I
の長さが所定の長さ、例えば10cmになったら、
リール回転制御装置15cを制御して引上げ速度を急速
に速くして、単結晶インゴットIgをシリコン融液Mか
ら切り離す。テール部Igはドープ物質のピンイング
作用により強度が増しており、単結晶の引上げ途中でシ
リコン単結晶インゴットIgをシリコン融液Mから切り
離しても、シリコン単結晶Igに転位が発生しにくい。
The Si 3 N 4 in the silicon melt M controls the reel rotation control unit 15c while being doped with slow pulling rate, allowed reducing the diameter of the silicon single crystal ingot Ig, forms the tail portion Ig t I will do it. Tail I
The length of g t is a predetermined length, for example When turned 10 cm,
The single crystal ingot Ig is separated from the silicon melt M by controlling the reel rotation control device 15c to rapidly increase the pulling speed. Tail Ig t is increased strength is due Pin'ingu action of dopant, even the silicon single crystal ingot Ig halfway pulling the single crystal separately from the silicon melt M, the silicon single crystal Ig dislocation hardly occurs.

【0036】従って、テール部Igの形成工程を途中
で終了できて、単結晶引上げ時間を短縮することがで
き、生産性の向上を図ることができる。
[0036] Thus, to exit in the middle step of forming the tail portion Ig t, it is possible to shorten the single crystal pulling time, it is possible to improve the productivity.

【0037】なお、窒素ドープのシリコン単結晶の強度
が増すのは、次のように考えられている。すなわち、シ
リコン融液Mに窒素が分子状で存在すると、結晶内で分
子状窒素の移動速度は転位の速度に比べて大きく、しか
も、窒素分子は転位の周囲の歪に寄っていく性質を持つ
ため、転位に追いつき、分子からSiN状にその結合
状態を変えて結晶を強化するためである。
The increase in the strength of the nitrogen-doped silicon single crystal is considered as follows. That is, when nitrogen is present in the silicon melt M in a molecular state, the moving speed of molecular nitrogen in the crystal is higher than the speed of dislocation, and the nitrogen molecule has a property of shifting toward the strain around the dislocation. Therefore, it catches up with the dislocation, in order to enhance the crystal changes its bonding state of molecules in the SiN x shape.

【0038】なお、テール部Igはシリコンウェーハ
として電子デバイス用には使用されないので、ドープ剤
はSiに限らず、単結晶の強度を向上させるもの
であればよく、IIIb族(B、Al、Gaなど)、I
Vb族(C、Geなど)、Vb族(Pなど)、O、Fな
どでもよい。
[0038] Since the tail portion Ig t is not used for an electronic device as a silicon wafer, a dopant is not limited to Si 3 N 4, as long as it improves the strength of the single crystal, IIIb group (B , Al, Ga, etc.), I
Vb group (C, Ge, etc.), Vb group (P, etc.), O, F, etc. may be used.

【0039】また、ドープ剤の供給方法は、ドープ剤投
入用パイプの上方部位にドープ剤の流下を制御可能な開
閉弁を設け、この開閉弁を制御装置17により制御し、
自動的にドープ剤を原料融液に供給するようにしてもよ
い。
Further, in the method of supplying the dopant, an opening / closing valve capable of controlling the flow of the dopant is provided above the pipe for introducing the dopant, and the opening / closing valve is controlled by the control device 17;
The doping agent may be automatically supplied to the raw material melt.

【0040】次に本発明に係わるシリコン単結晶インゴ
ットの製造方法の第二の実施形態について説明する。
Next, a second embodiment of the method for manufacturing a silicon single crystal ingot according to the present invention will be described.

【0041】本第二の実施形態は、上述した第一の実施
形態で述べたように、シリコン単結晶に窒素をドープす
ると結晶強度が増加すること応用し、シリコン単結晶イ
ンゴットの特定部位、例えば、種結晶の下端部に形成さ
れる単結晶の小径部分であるネック部の結晶成長時に、
このネック部に窒素をドープして、ネック部の強度を向
上させるシリコン単結晶インゴットの製造方法である。
As described in the first embodiment, the second embodiment is applied to increase the crystal strength by doping nitrogen into a silicon single crystal, and is applied to a specific portion of a silicon single crystal ingot, for example, At the time of crystal growth of a neck portion which is a small diameter portion of a single crystal formed at a lower end portion of a seed crystal,
This is a method of manufacturing a silicon single crystal ingot in which the neck portion is doped with nitrogen to improve the strength of the neck portion.

【0042】例えば、第一の実施形態と同一部分には同
一符号を付して説明すれば、図2に示すように、本実施
形態に係わるシリコン単結晶インゴットの製造方法に用
いられる単結晶引上装置21は、チャンバ2に収納され
ポリシリコンを溶融しシリコン融液Mにする石英ガラス
ルツボ3と、この石英ガラスルツボ3を保持する黒鉛ル
ツボ4と、ヒータ5とを有している。黒鉛ルツボ4はチ
ャンバ2を貫通し、ルツボ回転用モータ6に結合されて
回転され、かつ昇降装置7によって昇降されるルツボ回
転軸8に取り付けられている。
For example, the same parts as those of the first embodiment will be denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 2, the single crystal pulling method used in the method of manufacturing a silicon single crystal ingot according to the present embodiment will be described. The upper device 21 includes a quartz glass crucible 3 which is housed in the chamber 2 and melts polysilicon to form a silicon melt M, a graphite crucible 4 holding the quartz glass crucible 3, and a heater 5. The graphite crucible 4 penetrates the chamber 2, is connected to a crucible rotation motor 6, is rotated, and is attached to a crucible rotation shaft 8 that is raised and lowered by a lifting device 7.

【0043】また、石英ガラスルツボ3の上方には輻射
シールド22が設けられており、さらに、この輻射シー
ルド22には輻射シールド22とほぼ相似形状をなす内
筒23が内装されて、窒素ガス流路24が形成されてい
る。この窒素ガス流路24に設けられた窒素ガス吹出口
24oは、ネック部Ig2n近傍に位置し、窒素ガス吸
入口24iは、輻射シールド22の上方に配置されたリ
ング形状の窒素ガス送気口25に対向して位置してい
る。また、この窒素ガス送気口25は窒素ガス供給パイ
プ26に連通され、制御装置17により制御される窒素
ガス用電磁開閉弁27を介して窒素ガス供給装置(図示
せず)に接続されている。
A radiation shield 22 is provided above the quartz glass crucible 3. Further, the radiation shield 22 is provided with an inner cylinder 23 substantially similar in shape to the radiation shield 22, and is provided with a nitrogen gas flow. A passage 24 is formed. The nitrogen gas outlet 24o provided in the nitrogen gas flow path 24 is located near the neck Ig 2n , and the nitrogen gas inlet 24i is a ring-shaped nitrogen gas inlet disposed above the radiation shield 22. 25. The nitrogen gas supply port 25 communicates with a nitrogen gas supply pipe 26 and is connected to a nitrogen gas supply device (not shown) via a nitrogen gas electromagnetic on-off valve 27 controlled by the controller 17. .

【0044】さらに、チャンバ2にアルゴンを供給する
ためのアルゴン供給パイプ28が設けられ、制御装置1
7により制御されるアルゴン用電磁開閉弁29を介して
アルゴン供給装置(図示せず)に接続されている。
Further, an argon supply pipe 28 for supplying argon to the chamber 2 is provided.
7 is connected to an argon supply device (not shown) through an argon on-off valve 29 controlled by.

【0045】次に本第二の実施形態に係わる単結晶の引
上げ方法について説明する。
Next, a method for pulling a single crystal according to the second embodiment will be described.

【0046】図2に示すように、原料のポリシリコンを
石英ガラスルツボ3に入れ、プログラムに基づく制御装
置17の出力により、ヒータ制御器5c、ルツボモータ
制御器6c、昇降装置制御器7c、リール回転制御装置
15cおよびアルゴン供給制御装置制御器を制御する。
これにより、アルゴンをチャンバ2の上方よりチャンバ
2内に流入させてチャンバ2内をアルゴン雰囲気にし、
ヒータ5の付勢により石英ガラスルツボ3を加熱し、ル
ツボ回転用モータ6の付勢によりこのルツボ回転用モー
タ6に結合されたルツボ回転軸8を回転させて石英ガラ
スルツボ3を回転させる。
As shown in FIG. 2, the raw material polysilicon is put into the quartz glass crucible 3, and the heater controller 5c, the crucible motor controller 6c, the elevator controller 7c, the reel rotation The controller 15c and the argon supply controller are controlled.
Thereby, argon is caused to flow into the chamber 2 from above the chamber 2 to make the inside of the chamber 2 an argon atmosphere,
The quartz glass crucible 3 is heated by the urging of the heater 5, and the crucible rotating shaft 8 connected to the crucible rotating motor 6 is rotated by the urging of the crucible rotating motor 6 to rotate the quartz glass crucible 3.

【0047】さらに、制御装置17により、窒素ガス用
電磁開閉弁27を開放して、窒素ガス供給装置からの窒
素ガスを窒素ガス供給パイプ26、窒素ガス送気口2
5、窒素ガス吸入口24i、窒素ガス流路24を介して
窒素ガス吹出口24oから窒素ガスを吹出し、シリコン
融液Mに種結晶Sが浸漬する領域近傍(ネック部Ig
が形成される近傍)を窒素ガス雰囲気にする。
Further, the controller 17 opens the nitrogen on-off valve 27 for nitrogen gas to supply nitrogen gas from the nitrogen gas supply device to the nitrogen gas supply pipe 26 and the nitrogen gas supply port 2.
5. Nitrogen gas is blown out from the nitrogen gas outlet 24o through the nitrogen gas inlet 24i and the nitrogen gas flow path 24, and the vicinity of the region where the seed crystal S is immersed in the silicon melt M (the neck portion Ig 2
( near where n is formed) in a nitrogen gas atmosphere.

【0048】ネック部Ig2nが形成される近傍のみを
窒素ガス雰囲気にすることにより、チャンバ2内への窒
素ガスの供給量を抑制し、シリコン融液表面の窒化、カ
ーボン部材の窒化を最小限に抑えることができる。
By supplying a nitrogen gas atmosphere only in the vicinity where the neck portion Ig 2n is formed, the supply amount of the nitrogen gas into the chamber 2 is suppressed, and the nitriding of the silicon melt surface and the carbon member are minimized. Can be suppressed.

【0049】その後、制御装置17により、リール回転
制御装置15cを制御し、ワイヤリール回転装置15を
作動させ、ワイヤ14を降下させて種結晶Sの下端部を
石英ガラスルツボ3内のシリコン融液Mに浸漬した後、
ワイヤリール回転装置15により上昇させ、先ず単結晶
の小径部分であるネック部Ig2nを結晶成長させる。
Thereafter, the controller 17 controls the reel rotation controller 15c to operate the wire reel rotor 15 to lower the wire 14 so that the lower end of the seed crystal S is melted in the silicon glass crucible 3. After immersion in M
Is raised by the wire reel rotation device 15, a neck portion Ig 2n is a small diameter portion of the first single crystal is grown.

【0050】このネック部Ig2n形成工程において、
ネック部Ig2n近傍が窒素雰囲気であるので、育成さ
れたネック部Ig2nは窒素濃度が大きいシリコン単結
晶となる。
In the step of forming the neck portion Ig 2n ,
Since the vicinity of the neck Ig 2n is in a nitrogen atmosphere, the grown neck Ig 2n is a silicon single crystal having a high nitrogen concentration.

【0051】ネック部Ig2nが形成された後、制御装
置17により、窒素ガス用電磁開閉弁27を閉止して、
窒素ガス供給装置から窒素ガス吹出口24oへの窒素ガ
スの供給を止め、ネック部Ig2n近傍を含むチャンバ
2内全体をアルゴン雰囲気にする。
After the neck Ig 2n is formed, the controller 17 closes the nitrogen gas electromagnetic on-off valve 27,
The supply of the nitrogen gas from the nitrogen gas supply device to the nitrogen gas outlet 24o is stopped, and the entire inside of the chamber 2 including the vicinity of the neck Ig 2n is brought into an argon atmosphere.

【0052】次いでリール回転制御装置15cを制御し
て引上げ速度を遅くして、単結晶Igの直径を増大せ
しめ、その後製造すべき単結晶Igの直径まで急拡径
してヘッド部Ig2hを形成し、その後引上げ速度を一
定にすることにより、一定直径の単結晶(直胴部Ig
2s)に成長させる。所定時間経過後、制御装置17か
らの出力によりリール回転制御装置15cを制御するな
どして、引上げ条件を変更し、単結晶Igの直径を制御
し、テール部Ig2tの形成をして、単結晶の引上を完
了する。
[0052] Then at slow pulling rate by controlling the reel rotation control unit 15c, made to increase the diameter of the single crystal Ig 2, the head portion Ig 2h then suddenly expanded to then be produced in single crystal Ig 2 diameter Is formed, and then the pulling speed is made constant to obtain a single crystal having a constant diameter (the straight body portion Ig).
2s ). After a lapse of a predetermined time, the pulling conditions are changed by controlling the reel rotation control device 15c based on the output from the control device 17, the diameter of the single crystal Ig is controlled, and the tail portion Ig 2t is formed. Complete the pulling of the crystal.

【0053】このシリコン単結晶インゴットIgの引
上げ工程において、シリコン単結晶インゴットIg
成長とともにその重量は増加していくが、ネック部Ig
2nの窒素濃度が大きくなっているので、ネック部Ig
の引張り強度が増しており、単結晶引上げ中のシリコ
ン単結晶インゴットIgの重量に十分耐えることがで
きる。
[0053] In pulling step of the silicon single crystal ingot Ig 2, although its weight increases with the growth of silicon single crystal ingot Ig 2, neck Ig
Since the nitrogen concentration of 2n is large, the neck Ig
n has an increased tensile strength, and can sufficiently withstand the weight of the silicon single crystal ingot Ig 2 during the pulling of the single crystal.

【0054】従って、シリコン単結晶インゴットIg
の引上げ工程中に、シリコン単結晶インゴットIg
重量により、ネック部Ig2nが破断してシリコン単結
晶インゴットIgが石英ガラスルツボ3中に落下する
ことがなく、安全かつ生産性よく大口径、大重量のシリ
コン単結晶インゴットを引上げることができる。
Therefore, the silicon single crystal ingot Ig 2
During the pulling process, the neck portion Ig 2n is not broken due to the weight of the silicon single crystal ingot Ig 2 , and the silicon single crystal ingot Ig 2 does not fall into the quartz glass crucible 3. A heavy silicon single crystal ingot can be pulled.

【0055】なお、本第二の実施形態では、ネック部形
成工程時、アルゴン雰囲気中に窒素ガスを供給する方法
で、ネック部形成領域近傍を窒素雰囲気にしたが、アル
ゴンの供給を止め、窒素ガスのみを供給し、窒素雰囲気
でネック部形成を行ってもよい。
In the second embodiment, in the neck portion forming step, a nitrogen gas is supplied into the argon atmosphere in the vicinity of the neck portion forming region, but the supply of argon is stopped. The neck portion may be formed in a nitrogen atmosphere by supplying only a gas.

【0056】[0056]

【実施例】1.試験1(実施例1) (1)目的:シリコン単結晶中の窒素濃度と転位密度の
関係を調べる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Test 1 (Example 1) (1) Purpose: To investigate the relationship between the nitrogen concentration and the dislocation density in a silicon single crystal.

【0057】(2)方法:図3(a)、(b)に示すよ
うな本発明に係わるシリコン単結晶インゴットの製造方
法を用い、ドープ剤としてSi粉末を投入し、引
上げを行い、途中で単結晶インゴットをシリコン融液か
ら切り離した(実施例1)。この単結晶インゴットから
試料を切出し、転位密度はエッチング後、電子顕微鏡に
より観察し、窒素濃度はSIMSにより観察した。
(2) Method: Using a method of manufacturing a silicon single crystal ingot according to the present invention as shown in FIGS. 3A and 3B, introducing Si 3 N 4 powder as a dopant and pulling up. On the way, the single crystal ingot was cut off from the silicon melt (Example 1). A sample was cut out from the single crystal ingot, the dislocation density was observed by an electron microscope after etching, and the nitrogen concentration was observed by SIMS.

【0058】(3)結果:実施例1の結果を図4に示
す。実施例1から窒素濃度が増加するに従って、転位密
度は減少し、1015Atoms/cm程度から転位
密度はあまり減少しなくなることがわかった。この結果
より、窒素ドープされたシリコン単結晶はピンニング作
用により強度が増加し、転位が発生しにくくなるものと
考えられる。
(3) Results: The results of Example 1 are shown in FIG. From Example 1, it was found that the dislocation density decreased as the nitrogen concentration increased, and the dislocation density did not decrease so much from about 10 15 Atoms / cm 3 . From this result, it is considered that the strength of the nitrogen-doped silicon single crystal is increased by the pinning action, and dislocation is less likely to occur.

【0059】2.試験2(実施例2) (1)目的:シリコン単結晶インゴットにテール部を形
成する。
2. Test 2 (Example 2) (1) Purpose: To form a tail portion in a silicon single crystal ingot.

【0060】(2)方法:試験1と同様の方法により、
直径8インチのシリコン単結晶を引上げる。テール部の
形成時、Si粉末を2gづつ投入し、テール部の
長さが約10cmになった時点で単結晶をシリコン融液
から切り離した(実施例2)。引上げ時間を調べた。ま
た、この単結晶インゴット(直胴部下部)から試料を切
出し、エッチング後、電子顕微鏡により転位密度を観察
した。
(2) Method: In the same manner as in Test 1,
Pull an 8-inch silicon single crystal. At the time of forming the tail portion, 2 g of Si 3 N 4 powder was introduced at a time, and when the length of the tail portion became about 10 cm, the single crystal was separated from the silicon melt (Example 2). The pulling time was checked. In addition, a sample was cut out from the single crystal ingot (the lower part of the straight body), and after etching, the dislocation density was observed with an electron microscope.

【0061】(3)結果:図6に示すように、従来例で
は約40cmのテール部の形成が必要であったが、図5
に示すように、実施例2では約10cmですみ、テール
部の形成時間を約1/4にすることができた。実施例2
の転位密度は従来例の転位密度と全く差異がなく、実施
例のようにテール部形成途中で単結晶をシリコン融液か
ら切り離しても問題なく、テール部の形成時間を短縮で
きることがわかった。
(3) Result: As shown in FIG. 6, in the conventional example, it was necessary to form a tail portion of about 40 cm.
As shown in FIG. 2, in Example 2, the length was about 10 cm, and the formation time of the tail part could be reduced to about 1/4. Example 2
Has no difference from the dislocation density of the conventional example, and it has been found that there is no problem even if the single crystal is separated from the silicon melt during the formation of the tail portion as in the example, and that the formation time of the tail portion can be shortened.

【0062】3.試験3(実施例3) (1)目的:最適なシリコン単結晶インゴット引上げ装
置を用い、本発明に係わるシリコン単結晶インゴットの
製造方法により窒素ドープしたネック部の引張り強度を
測定する。
3. Test 3 (Example 3) (1) Purpose: Using an optimal silicon single crystal ingot pulling apparatus, the tensile strength of a nitrogen-doped neck portion is measured by the method for producing a silicon single crystal ingot according to the present invention.

【0063】(2)方法:図2に示すような本発明に係
わるシリコン単結晶インゴットの製造方法を用い、アル
ゴンを毎分60リットル、窒素ガスを毎分30リットル
をチャンバ内に供給し、このうちの窒素ガスを毎分10
リットルを窒素ガス吹出口から吹出し、炉内圧力を50
torrにして、ネック部を形成した後、窒素ガスの供
給を停止し、アルゴンの流量を毎分100リットルに増
加して、シリコン単結晶の引上げを行った(実施例
3)。
(2) Method: Using the method of manufacturing a silicon single crystal ingot according to the present invention as shown in FIG. 2, 60 liters of argon per minute and 30 liters of nitrogen gas per minute are supplied into the chamber. Nitrogen gas at 10 per minute
Liters are blown out from the nitrogen gas outlet and the furnace pressure is reduced to 50
After forming the neck portion at torr, the supply of nitrogen gas was stopped, and the flow rate of argon was increased to 100 liters per minute to pull up a silicon single crystal (Example 3).

【0064】ネック部の直径は4mm、長さ300mm
で種絞り工程を行った。引上げられたシリコン単結晶イ
ンゴットのネック部を切出し引張り強度を測定した。
The diameter of the neck is 4 mm and the length is 300 mm
The seed drawing process was performed. The neck portion of the pulled silicon single crystal ingot was cut out and the tensile strength was measured.

【0065】(3)結果:実施例3の引張り強度は76
kg/mm(at900℃)であった。また、カーボ
ンヒータ、およびヒータ外側の保護筒に若干の窒化珪素
の付着が認められたが実施例4よりも少量であり、問題
ない範囲であった。
(3) Result: The tensile strength of Example 3 was 76
kg / mm 2 (at 900 ° C.). In addition, slight adhesion of silicon nitride was observed on the carbon heater and the protection cylinder outside the heater, but the amount was smaller than that of Example 4 and was in a range without any problem.

【0066】4.試験4(実施例4) (1)目的:一般に用いられるシリコン単結晶インゴッ
ト引上げ装置を用い、本発明に係わるシリコン単結晶イ
ンゴットの製造方法により窒素ドープしたネック部の引
張り強度を測定する。
4. Test 4 (Example 4) (1) Purpose: Using a commonly used silicon single crystal ingot pulling apparatus, the tensile strength of a nitrogen-doped neck portion is measured by the method for producing a silicon single crystal ingot according to the present invention.

【0067】(2)方法:一般に用いられるシリコン単
結晶引上げ装置を用い炉内に引上チャンバの上方よりア
ルゴンを毎分50リットル、窒素ガスを毎分50リット
ル、炉内圧力50torrの条件で供給し、ネック部分
を形成した後、窒素ガスの供給を停止しアルゴン流量を
毎分100リットルに増加してシリコン単結晶を引上げ
た(実施例4)。ネック部の直径は4mm、長さ300
mmで種絞り工程を行った。
(2) Method: Using a generally used silicon single crystal pulling apparatus, argon is supplied into the furnace from above the pulling chamber at a rate of 50 liters per minute, nitrogen gas at a rate of 50 liters per minute, and a furnace pressure of 50 torr. Then, after forming the neck portion, the supply of nitrogen gas was stopped, and the flow rate of argon was increased to 100 liters per minute to pull up the silicon single crystal (Example 4). Neck diameter 4mm, length 300
The seed drawing process was performed in mm.

【0068】引上げられたシリコン単結晶インゴットの
ネック部を切出し引張り強度を測定した。
The neck portion of the pulled silicon single crystal ingot was cut out and the tensile strength was measured.

【0069】(3)結果:実施例4の引張り強度は75
kg/mm(at900℃)であった。また、カーボ
ンヒータ、およびヒータ外側の保護筒に若干の窒化珪素
の付着が認められたが、問題ない範囲であった。
(3) Result: The tensile strength of Example 4 was 75
kg / mm 2 (at 900 ° C.). In addition, some adhesion of silicon nitride was observed on the carbon heater and the protection cylinder outside the heater, but this was within the range without any problem.

【0070】5.試験5(従来例) (1)目的:試験4と同様のシリコン単結晶インゴット
引上げ装置を用い、シリコン単結晶インゴットの製造方
法により窒素ドープせずにネック部を形成し、このネッ
ク部の引張り強度を測定する。
5. Test 5 (conventional example) (1) Purpose: Using the same silicon single crystal ingot pulling apparatus as in Test 4, forming a neck portion without doping with nitrogen by a method for manufacturing a silicon single crystal ingot, and tensile strength of the neck portion Is measured.

【0071】(2)方法:供給ガスは窒素ガスを供給せ
ず、アルゴンのみとし、アルゴンを毎分100リットル
とした以外は試験4と同様にして、シリコン単結晶イン
ゴットを引上げた(従来例)。引上げられたシリコン単
結晶のネック部を切出し引張り強度を測定した。
(2) Method: A silicon single crystal ingot was pulled up in the same manner as in Test 4 except that nitrogen was not supplied and only argon was supplied, and argon was supplied at 100 liters per minute (conventional example). . The neck portion of the pulled silicon single crystal was cut out and the tensile strength was measured.

【0072】(3)結果:従来例の引張り強度は70k
g/mm(at900℃)であり、実施例の約90%
の強度しか有さないことがわかった。
(3) Result: The tensile strength of the conventional example is 70 k
g / mm 2 (at 900 ° C.), which is about 90%
It was found that it had only the strength of

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明に係わるシリコン単結晶インゴッ
トの製造方法によれば、生産性がよく、また、容易な方
法により大口径、大重量のシリコン単結晶インゴットを
製造できるシリコン単結晶インゴットの製造方法を提供
することができる。
According to the method for manufacturing a silicon single crystal ingot according to the present invention, a silicon single crystal ingot can be manufactured with good productivity and a large diameter and heavy silicon single crystal ingot by an easy method. A method can be provided.

【0074】すなわち、育成されるシリコン単結晶イン
ゴットの特定部位の育成時、特定部位の不純物濃度を高
めるようにして、特定部位の引張り強度を増すシリコン
単結晶インゴットの製造方法であるので、テール部の強
度強化に応用することにより、単結晶の引上げ途中にお
いて、単結晶をシリコン融液から切り離しテール部の形
成工程を途中で終了することができ、また、ネック部の
強化に応用することにより、シリコン単結晶インゴット
引上げ時、ネック部が破断することがなく、生産性よく
大口径、大重量のシリコン単結晶インゴットを引上げる
ことができる。
That is, when growing a specific portion of the silicon single crystal ingot to be grown, the method is a method of manufacturing a silicon single crystal ingot that increases the tensile strength of the specific portion by increasing the impurity concentration of the specific portion. By applying to strengthening of the single crystal, during the pulling of the single crystal, the single crystal can be cut off from the silicon melt and the step of forming the tail part can be completed in the middle, and by applying to strengthening the neck part, When pulling a silicon single crystal ingot, a neck portion is not broken, and a large-diameter and heavy silicon single crystal ingot can be pulled with good productivity.

【0075】また、育成されるシリコン単結晶インゴッ
トの直径を縮小してテール部を形成する工程中に、テー
ル部内の不純物濃度を増加させてテール部の強度を増
し、しかる後、シリコン単結晶インゴットをポリシリコ
ンから切り離すので、テール部は強度が増しており、単
結晶の引上げ途中で単結晶をシリコン融液から切り離し
ても単結晶に転位が発生しにくく、テール部の形成工程
を途中で終了でき、単結晶引上げ時間を短縮することが
でき、生産性の向上を図ることができる。
Further, during the step of forming the tail portion by reducing the diameter of the silicon single crystal ingot to be grown, the impurity concentration in the tail portion is increased to increase the strength of the tail portion, and thereafter, the silicon single crystal ingot is increased. Is separated from the polysilicon, so the tail part has increased strength. Even if the single crystal is separated from the silicon melt during the pulling of the single crystal, dislocations are unlikely to occur in the single crystal, and the tail part formation process is completed halfway Thus, the single crystal pulling time can be shortened, and the productivity can be improved.

【0076】また、育成されるシリコン単結晶インゴッ
トの直径を縮小してシリコン単結晶インゴットのネック
部を形成する工程中に、ネック部内の不純物濃度を増加
させてネック部の強度を増加させるので、これにより、
単結晶引上げ中のシリコン単結晶インゴットの重量に十
分耐えることができ、引上げ工程中に、シリコン単結晶
インゴットの重量により、ネック部が破断してシリコン
単結晶インゴットが石英ガラスルツボ中に落下すること
がなく、安全かつ生産性よく大口径、大重量のシリコン
単結晶インゴットを引上げることができる。
Further, during the step of forming the neck portion of the silicon single crystal ingot by reducing the diameter of the silicon single crystal ingot to be grown, the impurity concentration in the neck portion is increased to increase the strength of the neck portion. This allows
Can withstand the weight of the silicon single crystal ingot during single crystal pulling, and the neck of the silicon single crystal ingot falls during the pulling process due to the weight of the silicon single crystal ingot and falls into the quartz glass crucible. And a large-diameter, large-weight silicon single crystal ingot can be pulled safely and with good productivity.

【0077】また、不純物は窒素であるので、シリコン
単結晶インゴットの特性を損なうことなく、テール部の
強度を増すことができる。
Since the impurity is nitrogen, the strength of the tail portion can be increased without impairing the characteristics of the silicon single crystal ingot.

【0078】また、不純物の供給は、チャンバ外からテ
ール部形成時のシリコン融液面近傍まで達するドープ剤
供給パイプを介して行われるので、ドープ剤を的確にシ
リコン融液に供給することができ、チャンバ内をドープ
剤で汚染することがない。
Further, since the supply of the impurities is performed through the dopant supply pipe extending from the outside of the chamber to the vicinity of the silicon melt surface when the tail portion is formed, the dopant can be accurately supplied to the silicon melt. In addition, the inside of the chamber is not contaminated with the dopant.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わるシリコン単結晶インゴットの製
造方法に用いられるシリコン単結晶引上装置の概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram of a silicon single crystal pulling apparatus used in a method for manufacturing a silicon single crystal ingot according to the present invention.

【図2】本発明に係わるシリコン単結晶インゴットの製
造方法に用いられるシリコン単結晶引上装置の他の実施
形態の概略図。
FIG. 2 is a schematic view of another embodiment of a silicon single crystal pulling apparatus used in the method for manufacturing a silicon single crystal ingot according to the present invention.

【図3】図3(a)および(b)は、本発明に係わるシ
リコン単結晶インゴットの製造方法の実施例の説明図。
FIGS. 3A and 3B are explanatory views of an embodiment of a method for manufacturing a silicon single crystal ingot according to the present invention.

【図4】本発明に係わるシリコン単結晶インゴットの製
造方法の実施例の試験結果を示す結果図。
FIG. 4 is a result diagram showing test results of an example of the method for manufacturing a silicon single crystal ingot according to the present invention.

【図5】本発明に係わるシリコン単結晶インゴットの製
造方法の実施例の試験結果を示すシリコン単結晶インゴ
ットの説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a silicon single crystal ingot showing test results of an example of a method for manufacturing a silicon single crystal ingot according to the present invention.

【図6】従来のシリコン単結晶インゴットの製造方法で
製造されたシリコン単結晶インゴットの説明図。
FIG. 6 is an explanatory view of a silicon single crystal ingot manufactured by a conventional method of manufacturing a silicon single crystal ingot.

【図7】一般的なシリコン単結晶インゴットの製造方法
で製造された直径8インチのシリコン単結晶インゴット
の説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an 8-inch diameter silicon single crystal ingot manufactured by a general method for manufacturing a silicon single crystal ingot.

【図8】一般的なシリコン単結晶インゴットの製造方法
で製造された直径300mmシリコン単結晶インゴット
の説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a silicon single crystal ingot having a diameter of 300 mm manufactured by a general method for manufacturing a silicon single crystal ingot.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 単結晶引上装置 2 チャンバ 3 石英ガラスルツボ 4 黒鉛ルツボ 5 ヒータ 5c ヒータ制御器 6 ルツボ回転用モータ 6c ルツボモータ制御器 7 昇降装置 7c 昇降装置制御器 8 ルツボ回転軸 9 輻射シールド 9h 水平部 10 ドープ剤投入用パイプ 10a 下端開口部 10b 上端開口部 11 貫通孔 12 蓋体 13 シードチャック 14 ワイヤ 15 ワイヤリール回転装置 15c リール回転制御装置 16 監視窓 17 制御装置 18 入力手段 21 単結晶引上装置 22 輻射シールド 23 内筒 24 窒素ガス流路 24i 窒素ガス吸入口 24o 窒素ガス吹出口 25 窒素ガス送気口 26 窒素ガス供給パイプ 27 窒素ガス用電磁開閉弁 28 アルゴン供給パイプ 29 アルゴン用電磁開閉弁 Ig シリコン単結晶インゴット Ig ネック部 Ig ヘッド部 Ig 直胴部 Ig テール部 Ig シリコン単結晶インゴット Ig2h ヘッド部 Ig2t テール部 Ig2n ネック部 D ドープ剤 M シリコン融液 S 種結晶DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single crystal pulling apparatus 2 Chamber 3 Quartz glass crucible 4 Graphite crucible 5 Heater 5c Heater controller 6 Motor for crucible rotation 6c Crucible motor controller 7 Elevating device 7c Elevating device controller 8 Crucible rotating shaft 9 Radiation shield 9h Horizontal part 10 Dope Agent injection pipe 10a Lower end opening 10b Upper end opening 11 Through hole 12 Lid 13 Seed chuck 14 Wire 15 Wire reel rotating device 15c Reel rotation controlling device 16 Monitoring window 17 Control device 18 Input means 21 Single crystal pulling device 22 Radiation Shield 23 Inner tube 24 Nitrogen gas flow path 24i Nitrogen gas inlet 24o Nitrogen gas outlet 25 Nitrogen gas inlet 26 Nitrogen gas supply pipe 27 Nitrogen gas solenoid valve 28 Argon supply pipe 29 Argon solenoid valve Ig Silicon single crystal ingot Ig n ne Click portion Ig h head Ig s straight body Ig t tail portion Ig 2 silicon single crystal ingot Ig 2h head Ig 2t tail portion Ig 2n neck D dopant M silicon melt S seed

フロントページの続き (72)発明者 竹田 隆二 新潟県北蒲原郡聖籠町東港六丁目861番地 5 東芝セラミックス株式会社内 Fターム(参考) 4G077 AA02 BA04 CF10 EA10 EB01 EB04 EH05 HA12 Continued on the front page (72) Inventor Ryuji Takeda 686-1, Higashiko, Seikocho, Kitakanbara-gun, Niigata 5 F-term in Toshiba Ceramics Co., Ltd. 4G077 AA02 BA04 CF10 EA10 EB01 EB04 EH05 HA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チャンバ内に設置されたルツボと、この
ルツボに充填された原料ポリシリコンを加熱して融液に
するヒータとを有し、種結晶を融液に浸漬しシリコン単
結晶を引上げるCZ法を用いたシリコン単結晶インゴッ
トの製造方法において、育成されるシリコン単結晶イン
ゴットの特定部位の育成時、特定部位の不純物濃度を高
めるようにして、特定部位の引張り強度を増すことを特
徴とするシリコン単結晶インゴットの製造方法。
1. A crucible installed in a chamber and a heater for heating a raw material polysilicon filled in the crucible to melt the seed polysilicon, dipping a seed crystal in the melt and drawing a silicon single crystal. In the method for producing a silicon single crystal ingot using the increasing CZ method, when growing a specific part of the silicon single crystal ingot to be grown, the tensile strength of the specific part is increased by increasing the impurity concentration of the specific part. Of producing a silicon single crystal ingot.
【請求項2】 上記育成されるシリコン単結晶インゴッ
トの直径を縮小してテール部を形成する工程中に、テー
ル部内の不純物濃度を増加させてテール部の強度を増
し、しかる後、前記シリコン単結晶インゴットを前記ポ
リシリコンから切り離すことを特徴とする請求項1に記
載のシリコン単結晶インゴットの製造方法。
2. The process of reducing the diameter of a silicon single crystal ingot to be grown to form a tail portion, wherein the concentration of impurities in the tail portion is increased to increase the strength of the tail portion. 2. The method according to claim 1, wherein a crystal ingot is separated from the polysilicon.
【請求項3】 上記育成されるシリコン単結晶インゴッ
トの直径を縮小してシリコン単結晶インゴットのネック
部を形成する工程中に、ネック部内の不純物濃度を増加
させてネック部の強度を増加させることを特徴とする請
求項1に記載のシリコン単結晶インゴットの製造方法。
3. A method of forming a neck portion of a silicon single crystal ingot by reducing the diameter of the silicon single crystal ingot to be grown to increase the strength of the neck portion by increasing an impurity concentration in the neck portion. The method for producing a silicon single crystal ingot according to claim 1, wherein:
【請求項4】 上記不純物は窒素であることを特徴とす
る請求項1ないし3のいずれか1項に記載のシリコン単
結晶インゴットの製造方法。
4. The method for manufacturing a silicon single crystal ingot according to claim 1, wherein said impurity is nitrogen.
【請求項5】 上記不純物の供給は、チャンバ外からテ
ール部形成時のシリコン融液面近傍まで達するドープ剤
供給パイプを介して行われることを特徴とする請求項2
または4に記載のシリコン単結晶インゴットの製造方
法。
5. The method according to claim 2, wherein the supply of the impurities is performed via a dopant supply pipe extending from outside the chamber to near the silicon melt surface when the tail portion is formed.
Or the method for producing a silicon single crystal ingot according to 4.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009274916A (en) * 2008-05-15 2009-11-26 Sumco Corp Silicon single crystal and production method of the same
WO2013025024A2 (en) * 2011-08-12 2013-02-21 Lg Siltron Inc. Ingot growing apparatus and method of manufacturing ingot
CN104514032A (en) * 2014-12-18 2015-04-15 华中科技大学 Thermal field coordination control Czochralski crystal growth furnace
US10023973B2 (en) 2013-06-07 2018-07-17 Memc Electronic Materials S.P.A. Dopant feeding device for dispensing dopant

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009274916A (en) * 2008-05-15 2009-11-26 Sumco Corp Silicon single crystal and production method of the same
WO2013025024A2 (en) * 2011-08-12 2013-02-21 Lg Siltron Inc. Ingot growing apparatus and method of manufacturing ingot
WO2013025024A3 (en) * 2011-08-12 2013-05-16 Lg Siltron Inc. Ingot growing apparatus and method of manufacturing ingot
KR101330408B1 (en) * 2011-08-12 2013-11-15 주식회사 엘지실트론 Apparatus of ingot growing and method of the same
CN103732807A (en) * 2011-08-12 2014-04-16 Lg矽得荣株式会社 Ingot growing apparatus and method of manufacturing ingot
JP2014521588A (en) * 2011-08-12 2014-08-28 エルジー シルトロン インコーポレイテッド Ingot growth apparatus and ingot manufacturing method
US9469917B2 (en) 2011-08-12 2016-10-18 Lg Siltron Inc. Dopant feeder of ignot growing apparatus
US10023973B2 (en) 2013-06-07 2018-07-17 Memc Electronic Materials S.P.A. Dopant feeding device for dispensing dopant
CN104514032A (en) * 2014-12-18 2015-04-15 华中科技大学 Thermal field coordination control Czochralski crystal growth furnace

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