JP2014129236A - シリコン単結晶の欠陥解析方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ルツボ内対流算出工程S2では、調整されたシリコン融液の物性値を用いて、層流モデルによりシリコン融液の対流を算出する。この時、シリコン単結晶の回転軸に対して対称な2次元軸対称の平面でのシリコン融液の対流を算出する。これによって、従来のような、3次元対流モデルによる計算と比較して、飛躍的にメッシュ数が減少する。このため、例えば、直径が310mm程度のシリコン単結晶であっても、1日程度でシリコン融液の対流を算出する事が可能になる。
【選択図】図2
Description
すなわち、シリコン単結晶の欠陥解析方法は、ルツボに収容した多結晶シリコンを溶融して前記ルツボにシリコン融液を形成し、該シリコン融液に対して水平方向に沿った磁場を印加し、チョクラルスキー法により前記シリコン融液からシリコン単結晶を回転させつつ引上げるシリコン単結晶の欠陥解析方法であって、
前記シリコン融液と、前記シリコン単結晶と前記シリコン融液との固液界面とを含む前記シリコン単結晶の回転軸に対称な2次元平面において、パラメータとして少なくとも前記シリコン融液の動粘性係数、熱膨張率と前記シリコン単結晶およびルツボの回転数とを実際に測定した前記固液界面の深さ位置に合致するように調整して前記シリコン融液の層流モデルにより2次元軸対称による対流データを算出し、前記対流データに基づいて、前記シリコン単結晶の引上げ時の固液界面を含むシリコン融液の回転軸を通る2次元平面における温度分布を算出し、
該温度分布の予測から、前記シリコン単結晶内部の空孔の過剰領域と格子間シリコンの領域とを予測することにより上記課題を解決した。
本発明は、ルツボに収容した多結晶シリコンを溶融して前記ルツボにシリコン融液を形成し、該シリコン融液に対して水平方向に沿った磁場を印加し、チョクラルスキー法により前記シリコン融液からシリコン単結晶を回転させつつ引上げるシリコン単結晶の欠陥解析方法であって、
前記シリコン融液と、前記シリコン単結晶と前記シリコン融液との固液界面とを含む前記シリコン単結晶の回転軸に対称な2次元平面において、前記シリコン融液の層流モデルによる対流データに基づいて、前記シリコン単結晶の引上げ時の温度分布を予測し、該温度分布の予測から、前記シリコン単結晶内部の結晶欠陥を解析することができる。
こうしたCZ炉10を用いてシリコン単結晶21を育成する際には、ルツボ11内に原料シリコンを投入し、ヒータ12を用いて加熱、溶融して、ルツボ11内にシリコン融液13を形成する。次に、シードチャック18に取り付けた種結晶をシリコン融液13に浸漬し、ルツボ11および引き上げ軸14を回転させつつシリコン単結晶21の引き上げを行う。この引上げ時に磁場印加装置15によって水平方向に沿った磁場Mを印加することによって、ルツボ11内のシリコン融液13の乱流を抑制させ、シリコン単結晶21とシリコン融液13との固液界面Sを安定させる。
また、熱膨張率に対しても同様に標準値の1倍〜0.0001倍の範囲とする。ルツボ回転数は実際の回転速度に関わらず6rpm以下が好ましい。
なお、ここで言う標準値とは、通常の数値計算において物性値として使用する値を意味する。
図4に示す結果によれば、分布予測と、実際の結晶欠陥の分布とは極めて相似していることが確認された。これにより、本発明のように、短時間で計算可能な2次元軸対象の層流対流モデルを用いても、実際の結晶欠陥の分布を正確に予測可能なことが確認された。
Claims (3)
- ルツボに収容した多結晶シリコンを溶融して前記ルツボにシリコン融液を形成し、該シリコン融液に対して水平方向に沿った磁場を印加し、チョクラルスキー法により前記シリコン融液からシリコン単結晶を回転させつつ引上げるシリコン単結晶の欠陥解析方法であって、
前記シリコン融液と、前記シリコン単結晶と前記シリコン融液との固液界面とを含む前記シリコン単結晶の回転軸に対称な2次元平面において、パラメータとして少なくとも前記シリコン融液の動粘性係数、熱膨張率と前記シリコン単結晶およびルツボの回転数とを実際に測定した前記固液界面の深さ位置に合致するように調整して前記シリコン融液の層流モデルにより2次元軸対称による対流データを算出し、前記対流データに基づいて、前記シリコン単結晶の引上げ時の固液界面を含むシリコン融液の回転軸を通る2次元平面における温度分布を算出し、
該温度分布の予測から、前記シリコン単結晶内部の空孔の過剰領域と格子間シリコンの領域とを予測することを特徴とするシリコン単結晶の欠陥解析方法。 - 前記シリコン単結晶の回転数は、シリコン単結晶の回転により生じる前記シリコン融液の強制対流の影響を示す係数によって実際の回転数を補正したパラメータであることを特徴とする請求項1に記載のシリコン単結晶の欠陥解析方法。
- 前記シリコン融液の動粘性係数は、前記シリコン融液の流動性に影響を与える、前記シリコン融液に印加される磁場の強度を加味したパラメータであることを特徴とする請求項1または2に記載のシリコン単結晶の欠陥解析方法。
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