JP2005281018A - Silicon single crystal pulling method - Google Patents

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JP2005281018A JP2004094206A JP2004094206A JP2005281018A JP 2005281018 A JP2005281018 A JP 2005281018A JP 2004094206 A JP2004094206 A JP 2004094206A JP 2004094206 A JP2004094206 A JP 2004094206A JP 2005281018 A JP2005281018 A JP 2005281018A
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Masanobu Kadochi
雅信 角地
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Coorstek KK
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Toshiba Ceramics Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon single crystal pulling method for improving the dislocation-free rate in a neck-free method for silicon single crystal purling by Czochralski method and for improving the productivity of a dislocation-free silicon single crystal without complicating the apparatus configuration. <P>SOLUTION: Growth of a single crystal is started by using a single crystal pulling apparatus by Czochralski method which is equipped with a crucible charged with a source silicon melt, a heater to surround and heat the crucible, and a radiation shield to shield the single crystal pulled from radiation heat from the heater, and by bringing a seed crystal into contact with the source silicon melt while controlling the distance between the lower end of the radiation shield and the surface of the source silicon melt surface to ≥80 mm, without carrying out a dash-neck step. Then the single crystal is pulled while controlling the distance between the lower end of the radiation shield and the surface of the source silicon melt to 15 to 50 mm. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体デバイス材料として用いられるシリコンウエハを製造するためのシリコン単結晶の引上方法に関し、特に、チョクラルスキー法(Czochralski Method;CZ法)によるシリコン単結晶引上げの際、ダッシュネック工程を経ることなく、無転位結晶を得るためのシリコン単結晶引上方法に関する。   The present invention relates to a silicon single crystal pulling method for manufacturing a silicon wafer used as a semiconductor device material, and in particular, a dash neck process in pulling a silicon single crystal by the Czochralski method (CZ method). The present invention relates to a silicon single crystal pulling method for obtaining a dislocation-free crystal without going through.

CZ法によるシリコン単結晶の製造においては、シリコン単結晶からなる種結晶を原料シリコン融液に接触させた後、回転させながらゆっくりと引上げることにより、単結晶インゴットを成長させる。
上記CZ法においては、種結晶を原料シリコン融液に接触させる際、熱衝撃によって、種結晶に高密度でスリップ転位が発生する。
In the production of a silicon single crystal by the CZ method, a single crystal ingot is grown by bringing a seed crystal made of a silicon single crystal into contact with a raw material silicon melt and then slowly pulling it up while rotating.
In the CZ method, when the seed crystal is brought into contact with the raw material silicon melt, slip dislocation occurs at a high density in the seed crystal due to thermal shock.

従来は、このスリップ転位から、育成される単結晶に伝播する転位を消滅させるために、直径5mm程度に絞った細絞り部(ネック)を形成する工程を経た後、所定の口径になるまで単結晶を太くしていくショルダー形成工程を経て、無転位のシリコン単結晶を引上げる方法が採用されていた。このような種結晶からの細絞りは、ダッシュネック(Dash Neck)法として広く知られており、CZ法によるシリコン単結晶の製造において、一般的な方法であった。   Conventionally, in order to eliminate the dislocation propagating from the slip dislocation to the grown single crystal, after passing through a step of forming a narrowed portion (neck) with a diameter reduced to about 5 mm, a single diameter is obtained until a predetermined diameter is obtained. A method of pulling a dislocation-free silicon single crystal through a shoulder forming step of thickening the crystal has been adopted. Such narrowing from the seed crystal is widely known as the Dash Neck method, and has been a common method in the production of silicon single crystals by the CZ method.

しかしながら、このようなダッシュネック法では、近年のシリコン単結晶の大口径化に伴い、高重量化した単結晶インゴットを支持するには強度が不十分であり、単結晶インゴットの引上げ過程において、細絞り部が破断して、単結晶インゴットが落下する等の重大な事故を生じるおそれがあった。   However, with such a dash-neck method, with the recent increase in the diameter of a silicon single crystal, the strength is insufficient to support a heavy single crystal ingot, and in the pulling process of the single crystal ingot, There is a possibility that a serious accident such as the squeezed portion breaks and the single crystal ingot falls will occur.

このため、近年、高重量の単結晶インゴットを安全に育成させるために、種結晶を原料シリコン融液に接触させた後、ダッシュネック工程を経ることなく、そのまま引上げる単結晶を拡径していく無ネック法が提案されている。
無ネック法においては、ダッシュネック法と異なり、一旦、種結晶が有転位化すると、該種結晶を交換しなければならないため、種結晶の無転位化を図ることが求められる。
Therefore, in recent years, in order to safely grow a high-weight single crystal ingot, after bringing the seed crystal into contact with the raw material silicon melt, the diameter of the single crystal pulled up as it is without passing through the dash neck process has been increased. A no-neck method has been proposed.
In the neckless method, unlike the dash neck method, once the seed crystal is dislocated, the seed crystal must be exchanged. Therefore, it is required to eliminate the dislocation of the seed crystal.

例えば、特許文献1には、引上げられた単結晶を取り囲む逆円錐台側面形状の整流治具を原料シリコン融液面から所定の距離に配置して、種結晶の先端部を予熱した後、着液させることにより、転位の導入を防止する方法が記載されている。
図6に、前記整流治具を備えた単結晶引上装置の概略を示す。
前記整流治具12は、通常、るつぼ14内に充填された原料シリコン融液14からの蒸発シリコンや酸素等を効率的に排出するために、酸素濃度制御や成長速度制御の目的で、その下端部と原料シリコン融液面との距離x(以下、ギャップともいう)が定められる。
For example, in Patent Document 1, a rectifying jig having an inverted frustoconical side surface surrounding a pulled single crystal is disposed at a predetermined distance from the raw material silicon melt surface, and after preheating the tip of the seed crystal, It describes a method for preventing the introduction of dislocations by making the solution liquid.
FIG. 6 shows an outline of a single crystal pulling apparatus provided with the rectifying jig.
The rectifying jig 12 usually has a lower end for the purpose of oxygen concentration control and growth rate control in order to efficiently discharge evaporated silicon, oxygen and the like from the raw material silicon melt 14 filled in the crucible 14. A distance x (hereinafter also referred to as a gap) between the portion and the raw material silicon melt surface is determined.

上記特許文献1によれば、前記ギャップxを増大させることにより、るつぼ周囲のヒータ(図示せず)から種結晶11への輻射熱が増大し、該種結晶が予熱され、原料シリコン融液14との温度差が小さくなり、着液時の熱衝撃が軽減され、転位の導入が低減されるとしている。
特許3267225号公報
According to Patent Document 1, by increasing the gap x, radiant heat from a heater (not shown) around the crucible to the seed crystal 11 is increased, the seed crystal is preheated, and the raw silicon melt 14 and The temperature difference is reduced, the thermal shock during landing is reduced, and the introduction of dislocations is reduced.
Japanese Patent No. 3267225

しかしながら、上記特許文献1に記載されたように、ギャップを増大させた状態のままでは、引上げる単結晶へのヒータ、るつぼ、原料シリコン融液からの輻射熱が十分に遮蔽されず、引上げる単結晶の冷却効率が低下する。このため、無転位の単結晶を引上げるためには、引上速度を小さくしなければならず、単結晶の製造効率が劣ることとなる。   However, as described in Patent Document 1, in the state where the gap is increased, the radiant heat from the heater, the crucible, and the raw material silicon melt to the single crystal to be pulled up is not sufficiently shielded, and the single crystal to be lifted up. The cooling efficiency of crystals decreases. For this reason, in order to pull up a dislocation-free single crystal, it is necessary to reduce the pulling speed, resulting in poor single crystal production efficiency.

そこで、本発明者らは、無ネック法における無転位化率の向上を図るべく、前記ギャップおよび輻射熱の遮蔽の観点から、さらに検討を行った結果、本発明を完成させるに至った。   Therefore, the present inventors have further studied from the viewpoint of shielding the gap and radiant heat in order to improve the dislocation-free rate in the neckless method, and as a result, the present invention has been completed.

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、CZ法によるシリコン単結晶引上げにおいて、無ネック法における無転位化率の向上を図り、装置構成を複雑化することなく、無転位のシリコン単結晶の生産性を向上させるシリコン単結晶引上方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above technical problem, and in the pulling of a silicon single crystal by the CZ method, the dislocation-free rate in the neckless method is improved, without complicating the device configuration. It is an object of the present invention to provide a silicon single crystal pulling method that improves the productivity of dislocation-free silicon single crystals.

本発明に係るシリコン単結晶引上方法は、原料シリコン融液が充填されるるつぼと、前記るつぼを周囲から加熱するヒータと、前記ヒータから引上げられる単結晶への輻射熱を遮蔽する輻射シールドとを備えたチョクラルスキー法によるシリコン単結晶引上方法において、前記輻射シールド下端と原料シリコン融液面との距離を80mm以上として、種結晶を前記原料シリコン融液に着液させ、ダッシュネック工程を経ることなく、単結晶の育成を開始した後、前記輻射シールド下端と原料シリコン融液面との距離を15〜50mmとして、単結晶を引上げていくことを特徴とする。
上記方法によれば、前記輻射シールドの上下移動のみで、装置構成を複雑化することなく、簡便に、かつ、コスト負担をかけることなく、無ネック法における無転位化の向上を図ることができる。
The silicon single crystal pulling method according to the present invention comprises a crucible filled with a raw material silicon melt, a heater for heating the crucible from the surroundings, and a radiation shield for shielding radiation heat to the single crystal pulled from the heater. In the method of pulling up a silicon single crystal by the Czochralski method provided, the distance between the lower end of the radiation shield and the raw material silicon melt surface is set to 80 mm or more, the seed crystal is deposited on the raw material silicon melt, and a dash neck process is performed. After starting the growth of the single crystal without passing, the distance between the lower end of the radiation shield and the raw material silicon melt surface is set to 15 to 50 mm, and the single crystal is pulled up.
According to the above method, only by moving the radiation shield up and down, without increasing the complexity of the apparatus configuration, it is possible to improve dislocation-free in the no-neck method simply and without incurring a cost burden. .

前記輻射シールドには、原料シリコン融液面と平行な底面と、るつぼの内周面に平行な側面を有し、該るつぼの内径よりも径が小さい円筒状であり、底部の周囲はR面取りされているものを用いることが好ましい。
上記のように、輻射シールドは、原料シリコン融液面との平行な底面を有し、該面積が大きいほど保温効果が大きく、るつぼおよび原料シリコン融液からの輻射熱を効率的に利用して、種結晶を高温に予熱することができるため好ましい。
The radiation shield has a bottom surface parallel to the raw material silicon melt surface and a side surface parallel to the inner peripheral surface of the crucible, and has a cylindrical shape whose diameter is smaller than the inner diameter of the crucible. It is preferable to use what has been used.
As described above, the radiation shield has a bottom surface parallel to the raw material silicon melt surface, and the larger the area, the greater the heat retaining effect, and efficiently using the radiant heat from the crucible and the raw material silicon melt, The seed crystal is preferable because it can be preheated to a high temperature.

上述したとおり、本発明に係るシリコン単結晶引上方法によれば、CZ法によるシリコン単結晶引上げにおいて、種結晶の原料シリコン融液への着液時におけるスリップ転位の発生を抑制することができる。
しかも、既存の単結晶引上装置を用いて、装置構成を複雑化することなく、簡便に、無ネック法で無転位化を図ることができ、近年の200mm(8インチ)〜400mm(16インチ)あるいはそれ以上の大口径化、高重量化されたシリコン単結晶インゴットの育成にも十分に対応することができる。
したがって、無転位のシリコン単結晶の生産性、歩留りおよび製造コストの改善に寄与することができる。
As described above, according to the silicon single crystal pulling method according to the present invention, in the pulling of the silicon single crystal by the CZ method, it is possible to suppress the occurrence of slip dislocation when the seed crystal is deposited on the raw material silicon melt. .
Moreover, dislocation-free can be achieved by a neckless method without complicating the apparatus configuration using an existing single crystal pulling apparatus, and the recent 200 mm (8 inches) to 400 mm (16 inches) can be achieved. ) Or larger diameters and weights of silicon single crystal ingots can be sufficiently grown.
Therefore, it is possible to contribute to improvement of productivity, yield, and manufacturing cost of dislocation-free silicon single crystals.

以下、本発明を、添付図面を参照して、より詳細に説明する。
図1および図2に、本発明に係るシリコン単結晶引上方法における引上げ炉内の状態を概略的に示す。
本発明に係るシリコン単結晶引上方法においては、原料シリコン融液4が充填されるるつぼ3と、前記るつぼ3を周囲から加熱するヒータ(図示せず)と、前記ヒータから引上げられる単結晶5への輻射熱を遮蔽する輻射シールド2とを備えたCZ法による単結晶引上装置を用いる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
1 and 2 schematically show the state in the pulling furnace in the silicon single crystal pulling method according to the present invention.
In the silicon single crystal pulling method according to the present invention, a crucible 3 filled with a raw material silicon melt 4, a heater (not shown) for heating the crucible 3 from the surroundings, and a single crystal 5 pulled from the heater. A single crystal pulling apparatus using the CZ method provided with a radiation shield 2 for shielding radiation heat to the surface is used.

図1は、種結晶1の予熱時における引上げ炉内の状態を示した断面図である。
このとき、輻射シールド2下端と原料シリコン融液4面との距離(ギャップ)xは、80mm以上、好ましくは、100〜150mmとする。
このように、ギャップxを大きく採ることにより、るつぼ3および原料シリコン融液4からの種結晶1への輻射熱を増大させることができるとともに、前記種結晶1近傍における前記輻射熱を逃さないようにする保温効果を得ることもできる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in the pulling furnace when the seed crystal 1 is preheated.
At this time, the distance (gap) x between the lower end of the radiation shield 2 and the surface of the raw material silicon melt 4 is 80 mm or more, preferably 100 to 150 mm.
Thus, by taking a large gap x, the radiant heat from the crucible 3 and the raw silicon melt 4 to the seed crystal 1 can be increased, and the radiant heat in the vicinity of the seed crystal 1 is not lost. A heat retention effect can also be obtained.

前記ギャップxが80mm以下の場合、種結晶1の予熱温度が低く、種結晶1をるつぼ3内に充填された原料シリコン融液4に着液させる際に、熱衝撃によりスリップ転位が発生しやすくなる。
したがって、ギャップxを80mm以上とすることにより、種結晶1の着液時に、上記のように、輻射熱を利用して十分に予熱することができ、スリップ転位の発生を防止することができる。
When the gap x is 80 mm or less, the preheating temperature of the seed crystal 1 is low, and slip dislocation is likely to occur due to thermal shock when the seed crystal 1 is deposited on the raw material silicon melt 4 filled in the crucible 3. Become.
Therefore, by setting the gap x to 80 mm or more, when the seed crystal 1 is deposited, it can be sufficiently preheated using radiant heat as described above, and the occurrence of slip dislocation can be prevented.

なお、前記種結晶1の形状は、特に限定されないが、着液時における熱衝撃を抑制する観点から、初期着液面積が小さいことが好ましく、このため、先端が先鋭な先細状であることが好ましい。種結晶を、転位を発生させることなく、原料シリコン融液に適度に溶かし込むためには、予熱制御の点からも、着液面の径が6〜15mm程度であることが好ましい。   In addition, the shape of the seed crystal 1 is not particularly limited, but from the viewpoint of suppressing thermal shock at the time of landing, it is preferable that the initial landing area is small, and therefore, the tip is tapered with a sharp tip. preferable. In order to appropriately dissolve the seed crystal in the raw material silicon melt without causing dislocation, it is preferable that the diameter of the landing surface is about 6 to 15 mm from the viewpoint of preheating control.

図2は、単結晶5を引上げていく際の引上げ炉内の状態を示した断面図である。
本発明は、無ネック法で単結晶引上げを行うための方法であり、図1のような状態で、種結晶1を原料シリコン融液4に着液させた後、ダッシュネック工程を経ることなく、結晶径を拡大させ、単結晶の育成を開始する。
単結晶5を育成させていく過程においては、図2に示すように、輻射シールド2の位置を徐々に下げて、原料シリコン融液4面に近づけ、従来と同様に、ギャップxを15〜50mmとする。
このように、ギャップxを小さくすることにより、るつぼ3、その周囲のヒータおよび原料シリコン融液4からの単結晶5への輻射熱を遮蔽することができ、引上げる単結晶5の冷却効率を従来と同様に保持することができる。
したがって、従来と同様の引上速度で、無転位の単結晶を引上げることができ、効率的に単結晶の無転位化を図ることができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in the pulling furnace when pulling up the single crystal 5.
The present invention is a method for pulling a single crystal by a neckless method. In the state shown in FIG. 1, the seed crystal 1 is deposited on the raw material silicon melt 4 without passing through the dash neck process. Then, the crystal diameter is expanded and single crystal growth is started.
In the process of growing the single crystal 5, as shown in FIG. 2, the position of the radiation shield 2 is gradually lowered to approach the surface of the raw material silicon melt 4, and the gap x is 15 to 50 mm as in the conventional case. And
Thus, by reducing the gap x, radiation heat from the crucible 3, the surrounding heater and the raw silicon melt 4 to the single crystal 5 can be shielded, and the cooling efficiency of the single crystal 5 to be pulled up is improved conventionally. Can be held as well.
Therefore, the dislocation-free single crystal can be pulled at the same pulling speed as in the prior art, and the dislocation-free single crystal can be efficiently achieved.

本発明において用いられる輻射シールドは、図1および図2に示すように、原料シリコン融液4面と平行な底面と、るつぼ3の内周面に平行な側面を有し、該るつぼの内径よりも径が小さい円筒状であり、底部の周囲はR面取りされているものであることが好ましい。
輻射シールドの材質、肉厚が同等である場合、輻射シールドの底面は、原料シリコン融液面との平行面の面積が大きいほど保温効果が大きく、るつぼおよび原料シリコン融液からの輻射熱を効率的に利用して、種結晶を高温に予熱することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the radiation shield used in the present invention has a bottom surface parallel to the surface of the raw material silicon melt 4 and a side surface parallel to the inner peripheral surface of the crucible 3, and from the inner diameter of the crucible. Also, it is preferable that the diameter is a cylindrical shape, and the periphery of the bottom is rounded.
When the material and thickness of the radiation shield are the same, the heat insulation effect increases as the area of the bottom surface of the radiation shield parallel to the raw material silicon melt surface increases, and the radiation heat from the crucible and raw material silicon melt is more efficient. The seed crystal can be preheated to a high temperature.

例えば、図3に示すような状態で、石英るつぼ3’の内径Rは800mm、輻射シールド2の内径rは355mm、石英るつぼ3’上端と原料シリコン融液4面から石英るつぼ3’上端までの高さHは265mmとし、また、種結晶1は、先端角度18°、着液面の径8mm、直胴部の径12.6mmとして、種結晶1を5分間予熱した場合、すなわち、後述する実施例1における引上げ炉内の条件下で、種結晶の先端温度のシミュレーション計算を行ったところ、図4に示すような計算結果が得られた。
図4に示すグラフにおいては、横軸が輻射シールド2下端と原料シリコン融液4面との距離(ギャップ)x、縦軸が種結晶の先端温度である。なお、ギャップxが∞とは、輻射シールドを取り外した場合を示す。
For example, in the state shown in FIG. 3, the inner diameter R of the quartz crucible 3 ′ is 800 mm, the inner diameter r of the radiation shield 2 is 355 mm, the upper end of the quartz crucible 3 ′ and the surface of the raw material silicon melt 4 to the upper end of the quartz crucible 3 ′. The height H is 265 mm, and the seed crystal 1 has a tip angle of 18 °, a landing surface diameter of 8 mm, and a straight body diameter of 12.6 mm. When the seed crystal 1 is preheated for 5 minutes, that is, described later. When the simulation calculation of the tip temperature of the seed crystal was performed under the conditions in the pulling furnace in Example 1, the calculation result as shown in FIG. 4 was obtained.
In the graph shown in FIG. 4, the horizontal axis represents the distance (gap) x between the lower end of the radiation shield 2 and the raw material silicon melt 4 surface, and the vertical axis represents the tip temperature of the seed crystal. Note that the gap x is ∞ when the radiation shield is removed.

図4に示すグラフから、ギャップxが80mm以上の場合、種結晶の先端温度は1100℃以上となり、原料シリコン融液の温度に近づき、輻射シールドを取り外した場合よりも高温となることが認められる。
このことから、輻射シールドをギャップxが80mm以上、好ましくは、100〜150mmの位置に配置することにより、原料シリコン融液およびるつぼからの輻射熱を逃さないようにする保温効果も認められる。
From the graph shown in FIG. 4, when the gap x is 80 mm or more, it is recognized that the tip temperature of the seed crystal is 1100 ° C. or more, approaches the temperature of the raw material silicon melt, and becomes higher than when the radiation shield is removed. .
From this, it is also recognized that the radiation shield is disposed at a position where the gap x is 80 mm or more, preferably 100 to 150 mm, so that the radiation heat from the raw material silicon melt and the crucible is not lost.

なお、後述する実施例において示すように、底部を面取りしていない円筒状の輻射シールドの方が、原料シリコン融液との平行な面積が大きいため、輻射熱をより効率的に利用することができ、種結晶の先端温度が高くなるが、機械的強度、欠損による原料シリコン融液中への不純物の混入防止等の観点から、角部を有する輻射シールドを用いることは好ましくない。
したがって、本発明においては、底部をR面取りした円筒状の輻射シールドを用いることが好ましい。
In addition, as shown in the examples described later, the cylindrical radiation shield whose chamfered bottom is larger in area parallel to the raw material silicon melt, so that radiant heat can be used more efficiently. Although the tip temperature of the seed crystal increases, it is not preferable to use a radiation shield having corners from the viewpoint of mechanical strength and prevention of impurities from being mixed into the raw silicon melt due to defects.
Therefore, in the present invention, it is preferable to use a cylindrical radiation shield having a chamfered bottom.

本発明によれば、上記のような輻射シールドを用いて、既存の単結晶引上装置において、装置構成を複雑化することなく、前記輻射シールドの上下移動のみで、簡便に、かつ、コスト負担をかけることなく、無ネック法における無転位化の向上を図ることができる。
さらに、近年の200mm(8インチ)〜400mm(16インチ)あるいはそれ以上の大口径化、高重量化されたシリコン単結晶インゴットの育成にも十分に対応することができる。
According to the present invention, in the existing single crystal pulling apparatus using the radiation shield as described above, the radiation shield can be simply and cost-effectively only by moving the radiation shield up and down without complicating the apparatus configuration. In this case, dislocation-free improvement in the neckless method can be achieved.
Furthermore, it can sufficiently cope with the recent growth of silicon single crystal ingots having a large diameter and a high weight of 200 mm (8 inches) to 400 mm (16 inches) or more.

なお、上述した本発明に係るシリコン種結晶およびシリコン単結晶の製造方法は、通常のチョクラルスキー法に限定されるものではなく、シリコン単結晶の引上げ時に磁場を印加するMCZ法(Magnetic field CZ method)においても、同様に適用することができることは言うまでもなく、本発明におけるチョクラルスキー法という用語には、MCZ法も含まれる。   In addition, the manufacturing method of the silicon seed crystal and the silicon single crystal according to the present invention described above is not limited to the normal Czochralski method, and the MCZ method (Magnetic field CZ) in which a magnetic field is applied when the silicon single crystal is pulled. It is needless to say that the same applies to method), and the term Czochralski method in the present invention includes the MCZ method.

以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
[実施例1]
図3に示すような底部がR面取りされた円筒状の輻射シールド2を備えた引上げ炉を用いたCZ法による単結晶引上装置により、シリコン単結晶を引上げた。
石英るつぼ3’の内径Rは800mm、輻射シールド2の内径rは355mm、石英るつぼ3’上端と原料シリコン融液4面から石英るつぼ3’上端までの高さHは265mm、輻射シールド2下端と原料シリコン融液4面との距離(ギャップ)xは150mmとした。
種結晶1は、先端角度18°、着液面の径8mm、直胴部の径12.6mmとし、上記のような引上げ炉内の状態で、5分間予熱後、着液させ、原料シリコン融液4との接触面の径が8mmとなるまで溶かし込み、その後、ギャップxが15〜50mmとなる位置に輻射シールドを徐々に下げて、結晶径を拡大させて、単結晶の引上げを開始した。
このときの種結晶の無転位化(DF;Dislocation Free)率を表1に示す。
なお、予熱による種結晶の先端温度は、1180℃であった。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example, this invention is not restrict | limited by the following Example.
[Example 1]
A silicon single crystal was pulled by a single crystal pulling apparatus using a pulling furnace using a pulling furnace provided with a cylindrical radiation shield 2 having a rounded chamfered bottom as shown in FIG.
The inner diameter R of the quartz crucible 3 ′ is 800 mm, the inner diameter r of the radiation shield 2 is 355 mm, the height H from the quartz crucible 3 ′ upper end and the raw material silicon melt 4 surface to the upper end of the quartz crucible 3 ′ is 265 mm, and the lower end of the radiation shield 2 The distance (gap) x from the surface of the raw material silicon melt 4 was 150 mm.
The seed crystal 1 has a tip angle of 18 °, a landing surface diameter of 8 mm, and a straight body diameter of 12.6 mm. After preheating for 5 minutes in the pulling furnace as described above, the seed crystal 1 is melted, The melt was melted until the diameter of the contact surface with the liquid 4 reached 8 mm, and then the radiation shield was gradually lowered to a position where the gap x was 15 to 50 mm, the crystal diameter was expanded, and the pulling of the single crystal was started. .
Table 1 shows the dislocation-free (DF) rate of the seed crystal at this time.
In addition, the tip temperature of the seed crystal by preheating was 1180 degreeC.

[実施例2]
種結晶の着液時におけるギャップxを100mmとし、それ以外については、実施例1と同様にして、シリコン単結晶を引上げた。
このときの種結晶のDF率を表1に示す。
なお、予熱による種結晶の先端温度は、1210℃であった。
[Example 2]
The silicon single crystal was pulled up in the same manner as in Example 1 except that the gap x when the seed crystal was deposited was 100 mm.
Table 1 shows the DF ratio of the seed crystal.
In addition, the tip temperature of the seed crystal by preheating was 1210 degreeC.

[実施例3]
図5に示すような円筒状の輻射シールド2’を備えた引上げ炉を用いたCZ法による単結晶引上装置により、シリコン単結晶を引上げた。
他の引上げ条件は、実施例1と同様にして行った。
このときの種結晶のDF率を表1に示す。
[Example 3]
A silicon single crystal was pulled up by a single crystal pulling apparatus by CZ method using a pulling furnace equipped with a cylindrical radiation shield 2 ′ as shown in FIG.
Other pulling conditions were the same as in Example 1.
Table 1 shows the DF ratio of the seed crystal.

[比較例1]
種結晶の着液時におけるギャップxを75mmとし、それ以外については、実施例1と同様にして、シリコン単結晶を引上げた。
このときの種結晶のDF率を表1に示す。
[Comparative Example 1]
The silicon single crystal was pulled up in the same manner as in Example 1 except that the gap x when the seed crystal was deposited was 75 mm.
Table 1 shows the DF ratio of the seed crystal.

[比較例2]
種結晶の着液時におけるギャップxを75mmとし、それ以外については、実施例3と同様にして、シリコン単結晶を引上げた。
このときの種結晶のDF率を表1に示す。
[Comparative Example 2]
The silicon single crystal was pulled up in the same manner as in Example 3 except that the gap x when the seed crystal was deposited was 75 mm.
Table 1 shows the DF ratio of the seed crystal.

[比較例3]
図6に示すような従来の逆円錐台状の輻射シールド12を備えた引上げ炉を用いたCZ法による単結晶引上装置により、ギャップxを150mmとして固定し、それ以外については、実施例1と同様にして、シリコン単結晶を引上げた。
このときの種結晶のDF率を表1に示す。
なお、予熱による種結晶の先端温度は、1100℃であった。
[Comparative Example 3]
The gap x was fixed to 150 mm by a single crystal pulling apparatus using a pulling furnace equipped with a conventional inverted frustoconical radiation shield 12 as shown in FIG. In the same manner, the silicon single crystal was pulled up.
Table 1 shows the DF ratio of the seed crystal.
In addition, the tip temperature of the seed crystal by preheating was 1100 degreeC.

Figure 2005281018
Figure 2005281018

表1に示したように、図5に示すような円筒状の輻射シールドを用いた場合(実施例3)が、種結晶の予熱温度が最も高く、DF率が最も高くなることが認められた。
また、図3に示すような底部がR面取りされた円筒状の輻射シールドを用いた場合(実施例1、2)も、ギャップxを80mm以上とし、単結晶引上げ時におけるギャップxを15〜50mmとすることにより、従来の位置が固定された逆円錐状の輻射シールドを用いる場合(比較例3)よりも、種結晶の予熱温度が高く、実施例3に近いDF率を得ることができることが認められた。
As shown in Table 1, when the cylindrical radiation shield as shown in FIG. 5 was used (Example 3), it was recognized that the preheating temperature of the seed crystal was the highest and the DF ratio was the highest. .
Further, when a cylindrical radiation shield having a rounded chamfered bottom as shown in FIG. 3 is used (Examples 1 and 2), the gap x is set to 80 mm or more, and the gap x when the single crystal is pulled is 15 to 50 mm. By doing so, the preheating temperature of the seed crystal is higher than that in the case of using a conventional inverted conical radiation shield with a fixed position (Comparative Example 3), and a DF ratio close to that of Example 3 can be obtained. Admitted.

本発明に係るシリコン単結晶引上方法における種結晶の予熱時の引上げ炉内の状態を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the state in the pulling-up furnace at the time of the preheating of the seed crystal in the silicon single crystal pulling method concerning this invention. 本発明に係るシリコン単結晶引上方法における単結晶引上時の引上げ炉内の状態を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the state in the pulling furnace at the time of the single crystal pulling in the silicon single crystal pulling method concerning this invention. 実施例1に係るシリコン単結晶引上装置の引上げ炉内の状態を示した概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a state in a pulling furnace of a silicon single crystal pulling apparatus according to Example 1. FIG. 図3に示す装置におけるギャップxと種結晶の先端温度との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the gap x in the apparatus shown in FIG. 3, and the tip temperature of a seed crystal. 実施例3に係るシリコン単結晶引上装置の引上げ炉内の状態を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the state in the pulling furnace of the silicon single crystal pulling-up apparatus which concerns on Example 3. FIG. 従来のシリコン単結晶引上装置の引上げ炉内の状態を示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the state in the pulling furnace of the conventional silicon single crystal pulling apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1、11 種結晶
2、2’、12 輻射シールド
3、13 るつぼ
3’ 石英るつぼ
4、14 原料シリコン融液
1, 11 Seed crystal 2, 2 ', 12 Radiation shield 3, 13 Crucible 3' Quartz crucible 4, 14 Raw material silicon melt

Claims (2)

原料シリコン融液が充填されるるつぼと、前記るつぼを周囲から加熱するヒータと、前記ヒータから引上げられる単結晶への輻射熱を遮蔽する輻射シールドとを備えたチョクラルスキー法によるシリコン単結晶引上方法において、
前記輻射シールド下端と原料シリコン融液面との距離を80mm以上として、種結晶を前記原料シリコン融液に着液させ、ダッシュネック工程を経ることなく、単結晶の育成を開始した後、前記輻射シールド下端と原料シリコン融液面との距離を15〜50mmとして、単結晶を引上げていくことを特徴とするシリコン単結晶引上方法。
Pulling up a silicon single crystal by the Czochralski method, comprising a crucible filled with a raw material silicon melt, a heater for heating the crucible from the surroundings, and a radiation shield for shielding radiation heat to the single crystal pulled from the heater In the method
The distance between the lower end of the radiation shield and the raw material silicon melt surface is set to 80 mm or more, the seed crystal is deposited on the raw material silicon melt, and after starting the growth of the single crystal without going through the dash neck process, the radiation A silicon single crystal pulling method, wherein the distance between the lower end of the shield and the raw material silicon melt surface is 15 to 50 mm, and the single crystal is pulled up.
前記輻射シールドには、原料シリコン融液面と平行な底面と、るつぼの内周面に平行な側面を有し、該るつぼの内径よりも径が小さい円筒状であり、底部の周囲はR面取りされているものを用いることを特徴とする請求項1記載のシリコン単結晶引上方法。   The radiation shield has a bottom surface parallel to the raw material silicon melt surface and a side surface parallel to the inner peripheral surface of the crucible, and has a cylindrical shape whose diameter is smaller than the inner diameter of the crucible. 2. The method for pulling a silicon single crystal according to claim 1, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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