JP3050120B2

JP3050120B2 - 単結晶引き上げ用種結晶及び該種結晶を用いた単結晶引き上げ方法

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Publication number: JP3050120B2
Application number: JP8055647A
Authority: JP
Inventors: 輝郎和泉
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 2000-06-12
Anticipated expiration: 2016-03-13
Also published as: JPH09249492A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は単結晶引き上げ用種
結晶及び該種結晶を用いた単結晶引き上げ方法に関し、
より詳細には半導体材料として使用されるシリコン単結
晶を育成する際に用いられる、単結晶引き上げ用種結晶
及び該種結晶を用いた単結晶引き上げ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】単結晶を育成するには種々の方法がある
が、その一つにチョクラルスキー法（以下、ＣＺ法と記
す）に代表される引き上げ法がある。図５は従来のＣＺ
法に用いられる単結晶引き上げ装置の要部を模式的に示
した断面図であり、図中３１は坩堝を示している。

【０００３】この坩堝３１は、有底円筒形状の石英製坩
堝３１ａと、この石英製坩堝３１ａの外側に嵌合され
た、同じく有底円筒形状の黒鉛製坩堝３１ｂとから構成
されており、坩堝３１は図中の矢印方向に所定の速度で
回転する支持軸３９に支持されている。この坩堝３１の
外側には抵抗加熱式のヒータ３２、及びヒータ３２の外
側には、坩堝３１への熱移動を促進する保温筒４２が同
心円状に配置されており、坩堝３１内には、このヒータ
３２により溶融させられた単結晶用原料の溶融液３３が
充填されるようになっている。

【０００４】坩堝３１の中心軸上には、引き上げ棒ある
いはワイヤー等からなる引き上げ軸３４が吊設されてお
り、この引き上げ軸３４の先には、シードチャック３４
ａを介して種結晶３５が取り付けられている。

【０００５】上記した単結晶引き上げ装置により単結晶
３６を引き上げるには、まず種結晶３５を溶融液３３に
着液させて種結晶３５を溶融液３３に馴染ませた後、引
き上げを開始する（以下、シーディング工程と記す）。
その後、所定の引き上げ速度で所定径になるまで種結晶
３５を細く絞り、単結晶３６のネック３６ａを形成する
（以下、ネッキング工程と記す）。その後引き上げ速度
を落して単結晶３６を所定の径まで成長させ、単結晶３
６のショルダー３６ｂを形成する（以下、ショルダー形
成工程と記す）。その後、一定の引き上げ速度で一定の
径、所定長さの単結晶３６を育成し、単結晶３６のメイ
ンボディ（定径部）３６ｃを形成する（以下、ボディ形
成工程と記す）。

【０００６】上記ネッキング工程を行う目的について、
以下に説明する。前記シーディング工程を行うにあたっ
て、通常、種結晶底部３５ａをある程度予熱した後に、
溶融液３３に着液させるが、前記予熱温度（約１３００
℃程度以下）と種結晶３５の融点（約１４１０℃）との
間には、１００℃以上の差が生じる。このため、溶融液
３３への着液時に種結晶底部３５ａには、熱応力による
転位が導入される。該転位は、後の単結晶化を阻害する
ものであるため、前記転位を排除してから単結晶３６を
成長させる必要がある。一般に前記転位は、単結晶３６
の成長界面に対して垂直方向に成長するものであること
から、上記ネッキング工程において前記成長界面の形状
を下に凸形状とし、前記転位を排除する。

【０００７】一般に前記ネッキング工程においては、ネ
ック３６ａ径を細く絞るほど前記成長界面の形状をより
下に凸とすることができ、前記転位を効率良く排除する
ことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の単結晶
引き上げ方法においては、直径約６インチ、重量が８０
ｋｇ程度の単結晶３６を引き上げるために、直径１２ｍ
ｍ程度の種結晶３５を用いるのが一般的であった。その
際のネック３６ａ径は、単結晶３６を安全に引き上げる
ことができ、しかも上記転位を効率的に排除することが
できる大きさとして通常２〜３ｍｍ程度とされていた。
しかしながら、近年の半導体デバイスの高集積化、低コ
スト化及び高生産性の要求に対応して、ウエハの大口径
化が要求されてきており、最近では例えば直径約１２イ
ンチ、重量が３００ｋｇ程度の単結晶３６の製造が望ま
れている。この場合、従来のネック３６ａ径（通常３ｍ
ｍ程度）では、ネック３５ａが引き上げられる単結晶３
６の重さに耐えられずに破損し、単結晶３６が落下して
しまう。

【０００９】上記した大重量の単結晶３６を育成するに
あたり、単結晶３６の落下等の事故の発生を防ぎ、安全
に引き上げを行うためには、シリコン強度（約１６ｋｇ
ｆ／ｍｍ² ）から算出してネック３６ａ径を６ｍｍ程度
まで太くする必要がある。しかしながら、ネック３６ａ
径のこの程度の絞りでは、種結晶３５の溶融液３３への
着液時に導入された転位を十分に排除することができ
ず、無転位結晶が製造出来ない場合が発生し、歩留まり
が著しく低下するといった課題があった。

【００１０】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、大重量の単結晶を引き上げる場合であっても、転位
を効率的に排除することができる単結晶引き上げ用種結
晶、またネッキング工程を不要とし、大重量の単結晶で
あっても、安全に低コストで歩留まりよく引き上げるこ
とができる、前記種結晶を用いた単結晶引き上げ方法を
提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するために、本発明に係る単結晶引き上げ用シリコ
ン種結晶（１）は、ドーパントとしてリン（Ｐ）が用い
られ、ドーパント濃度が１×１０¹⁹〜１×１０²¹／ｃｍ
³ の範囲にあることを特徴としている。

【００１２】上記単結晶引き上げ用シリコン種結晶
（１）によれば、Ｐのドーパント濃度が１×１０¹⁹〜１
×１０²¹／ｃｍ³ の範囲にあり、一般的なＰのドーパン
ト濃度（１×１０¹⁵／ｃｍ³ ）よりも高く、前記着液時
に導入された転位がシリコン種結晶の上部方向に伝播す
るのに要する応力レベルを、通常よりも高くすることが
できる。すなわち、通常よりも高い応力が働かない限り
前記転位は伝播しないため、前記着液時に、転位が導入
された部分を適度な速度で溶融液に溶かし込めば、転位
を伝播させることなく転位が導入された部分を除去する
ことができ、転位のないシリコン種結晶を基にしたシリ
コン単結晶の引き上げが可能となる。このため引き上げ
たシリコン単結晶の無転位化率を高めることができる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】また、本発明に係る単結晶引き上げ方法
（１）は、上記シリコン種結晶（１）を用い、該シリコ
ン種結晶の先端部を溶融液に浸漬して溶かし込んだ後、
ネックを形成せずにシリコン単結晶を引き上げることを
特徴としている。

【００１８】上記単結晶引き上げ方法（１）によれば、
着液時に導入された転位を有する前記シリコン種結晶の
先端部を一旦溶融させるため、転位のないシリコン種結
晶を基に前記シリコン単結晶の引き上げを行うことがで
きる。これにより、引き上げられるシリコン単結晶に前
記転位が伝播することがほとんどないため、ネッキング
工程を省略しても無転位のシリコン単結晶を効率的に引
き上げることができる。また、前記ネッキング工程を省
略できることから、細いネックによってシリコン単結晶
を支持する必要性がなくなり、シリコン種結晶径がすな
わちシリコン単結晶を支持するための最細部径となり、
前記シリコン種結晶の強度さえ十分みておけば、大重量
のシリコン単結晶であっても、落下等の事故発生の心配
もなく安全に引き上げることができる。さらに、前記ネ
ックを形成する必要がないため、シリコン種結晶は従来
１２ｍｍ程度であったものを６ｍｍ程度まで細くでき、
シリコン種結晶に要する原料コストを削減することがで
きるとともに、引き上げ工程を簡略化することができ
る。

【００１９】また、上記シリコン種結晶（１）、すなわ
ち転位の導入されていないシリコン種結晶を用いるた
め、引き上げられるシリコン単結晶に転位が導入されに
くく、シリコン単結晶における無転位率も向上させるこ
とができる。従って、引き上げたシリコン単結晶の歩留
まりを向上させることができる。

【００２０】また、本発明に係る単結晶引き上げ方法
（２）は、上記単結晶の引き上げ方法（１）において、
溶かし込むシリコン種結晶長さをシリコン種結晶径以上
とすることを特徴としている。

【００２１】上記単結晶の引き上げ方法（２）によれ
ば、溶かし込むシリコン種結晶長さがシリコン種結晶径
以上であるため、熱ショックにより転位が導入された転
位部分（転位が存在する部分）をほとんど溶かし込むこ
とができ、残りを無転位部分のみからなるシリコン種結
晶とすることができる。よって引き上げたシリコン単結
晶の歩留まりをより向上させることができる。

【００２２】一方、溶かし込むシリコン種結晶長さがシ
リコン種結晶径よりも短い場合は、前記転位が残存する
ことになり、後の単結晶化の妨げとなる。また、本発明
に係る単結晶引き上げ方法（３）は、ドーパントとして
ホウ素（Ｂ）が用いられ、ドーパント濃度が５×１０¹⁹
〜６×１０²⁰／ｃｍ³ の範囲にあるシリコン種結晶を用
い、該シリコン種結晶の先端部を溶融液に浸漬して該シ
リコン種結晶径以上の長さを溶かし込んだ後、ネックを
形成せずにシリコン単結晶を引き上げることを特徴とし
ている。上記単結晶の引き上げ方法（３）によれば、Ｂ
のドーパント濃度が５×１０¹⁹〜６×１０²⁰／ｃｍ³ の
範囲にあり、一般的なＢのドーパント濃度（１×１０¹⁵
／ｃｍ³ ）よりも高いため、前記着液時に生じた転位が
シリコン種結晶の上部方向に伝播するのに要する応力レ
ベルを、通常よりも高くすることができる。すなわち、
通常よりも高い応力が働かない限り前記転位は伝播せ
ず、前記着液時に、転位が導入された部分を適度な速度
で溶融液に溶かし込めば、転位を伝播させることなく転
位が導入された部分を除去することができ、また、溶か
し込むシリコン種結晶長さがシリコン種結晶径以上であ
るため、熱ショックにより転位が導入された転位部分
（転位が存在する部分）をほとんど溶かし込むことがで
き、残りを無転位部分のみからなるシリコン種結晶とす
ることができ、転位のないシリコン種結晶を基にしたシ
リコン単結晶の引き上げが可能となる。このため引き上
げるシリコン単結晶の無転位化率を高めることができ
る。また、引き上げられるシリコン単結晶に前記転位が
伝播することがほとんどないため、ネッキング工程を省
略しても無転位のシリコン単結晶を効率的に引き上げる
ことができ、前記ネッキング工程を省略できることか
ら、細いネックによってシリコン単結晶を支持する必要
性がなくなり、シリコン種結晶径がすなわちシリコン単
結晶を支持するための最細部径となり、前記シリコン種
結晶の強度さえ十分みておけば、大重量のシリコン単結
晶であっても、落下等の事故発生の心配もなく安全に引
き上げることができる。さらに、前記ネックを形成する
必要がないため、シリコン種結晶は従来１２ｍｍ程度で
あったものを６ｍｍ程度まで細くでき、シリコン種結晶
に要する原料コストを削減することができるとともに、
引き上げ工程を簡略化することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る単結晶引き上
げ用シリコン種結晶、及び該シリコン種結晶を用いたシ
リコン単結晶引き上げ方法の実施の形態を、図面に基づ
いて説明する。なお、従来と同一の機能を有する構成部
品には、同一の符号を付してある。

【００２４】図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形
態に係る単結晶引き上げ用シリコン種結晶、及び該シリ
コン種結晶（以下、単に種結晶と記す）を用いた単結晶
引き上げ方法を、工程順に示した模式的部分側面図であ
り、図２は、実施の形態に係る単結晶引き上げ方法によ
り、シリコン単結晶を引き上げている状態を示した模式
的断面図である。

【００２５】まず、６ｍｍ以上の直径（ｌ）を有する種
結晶１５を、溶融液３３直上まで降下させて種結晶１５
の予熱を行う（図１（ａ））。種結晶１５には、ドーパ
ントとして例えばリン（Ｐ）が用いられ、種結晶１５の
ドーパント濃度は、１×１０¹⁹〜１×１０²¹／ｃｍ³ の
範囲に設定されている。その後、種結晶１５を溶融液３
３の表面に着液させる（図１（ｂ））。この時、種結晶
１５の先端部１５ａから種結晶１５上部方向に向かっ
て、前記着液時に作用する熱応力により、転位（図示せ
ず）が導入される。この後、所定の速度で種結晶１５を
降下させ、種結晶１５の先端部１５ａ（転位が導入され
た部分）を溶融液３３に浸漬して溶かし込む。該溶かし
込む長さ（Ｌ）は、６ｍｍ以上とする（図１（ｃ））。
このように、種結晶１５の先端部１５ａを溶かし込むこ
とにより、種結晶１５の残った部分を無転位部分のみに
することができる。この後、従来行っていたネッキング
工程を省略してショルダー形成工程に移り、所定の引き
上げ速度で引き上げることにより単結晶１６を所定の径
まで成長させ、ショルダー１６ｂを形成する（図１
（ｄ））。この後ボディー形成工程に移り、メインボデ
ィー１６ｃ（図２）を形成する。

【００２６】一般に、種結晶１５に作用する応力と、種
結晶１５に導入された転位が前記応力によって伝播する
速度との間には、図３に示すような関係が成立する。

【００２７】図３において縦軸は転位の伝播速度（ｖ）
を、横軸は種結晶に作用する応力（σ）を示している。

【００２８】種結晶が一般的なドーパント濃度（１×１
０¹⁵／ｃｍ³ ）を有している場合をグラフＡとすると、
種結晶１５において、ドーパントとして例えばリン
（Ｐ）が用いられ、ドーパント濃度が１×１０¹⁹である
場合はグラフＢ、ドーパント濃度が１×１０²¹／ｃｍ³
である場合はグラフＣとなる。

【００２９】すなわち、種結晶が一般的なドーパント濃
度を有している場合（グラフＡ）は、σ₁ 以上の応力が
作用すると転位が伝播してゆく（転位の伝播速度が０以
上となる）のに対し、１×１０¹⁹／ｃｍ³ のドーパント
濃度を有している場合（グラフＢ）は、σ₂ の応力が作
用しない限り前記転位が伝播してゆかず、１×１０²¹／
ｃｍ³ のドーパント濃度を有している場合（グラフＣ）
に至っては、σ₃ の応力が働かない限り前記転位が伝播
してゆかない。ここで応力の大きさは、σ₁ ＜σ₂ ＜σ
₃ である。このように、ドーパント濃度が高いほど、前
記転位の伝播を抑制することができる。

【００３０】上記した単結晶引き上げ用種結晶１５によ
れば、Ｐのドーパント濃度が１×１０¹⁹〜１×１０²¹／
ｃｍ³ の範囲にあり、一般的なＰドーパント濃度（１×
１０¹⁵／ｃｍ³ ）よりも高いため、前記着液時に導入さ
れた転位が種結晶１５の上部方向に伝播するのに要する
応力レベルを、通常のものよりも高めることができる。
すなわち、種結晶１５に通常よりもかなり高いレベルの
応力が作用しない限り、前記転位は伝播しないこととな
る。よって、着液時に転位が導入された部分（先端部１
５ａ）を所定速度で溶融液に溶かし込むことにより、転
位を伝播させることなく、転位が導入された部分（先端
部１５ａ）を除去することができ、転位のない種結晶を
基にした単結晶の引き上げを可能とすることができる。
このため、引き上げた単結晶の無転位化率を高めること
ができる。

【００３１】また、種結晶径（ｌ）が６ｍｍ以上あるた
め、例えば３００ｋｇ程度の大重量の単結晶１６を引き
上げる場合であっても、種結晶１５がシリコン強度（約
１６ｋｇｆ／ｍｍ² ）から算出して十分な強度を有する
ため、種結晶１５の破損による単結晶１６の落下等の事
故の心配がなく、安全に単結晶１６を引き上げることが
できる。

【００３２】また、上記した種結晶１５を用いた単結晶
引き上げ方法によれば、着液時に生じた転位を有する種
結晶１５の先端部１５ａを一旦溶融させるため、無転位
部分のみからなる種結晶１５を基に単結晶１６の引き上
げを行うことができる。このため引き上げられる単結晶
１６に転位が導入されることがなく、ネッキング工程を
省略することができる。また、前記ネッキング工程が不
要となることにより、細いネック３６ａ（図４）によっ
て単結晶１６を支持する必要性がなくなり、種結晶径
（ｌ）が、すなわち単結晶１６を支持するにあたっての
最細部径となり、大重量の単結晶１６であっても、落下
等の事故発生の心配もなく安全に引き上げることができ
る。さらに、ネック３６ａを形成する必要がないため、
種結晶１５は従来１２ｍｍ程度であったものを６ｍｍ程
度まで細くでき、種結晶に要する原料コストを削減する
ことができる。

【００３３】さらに、溶かし込む種結晶１５の長さ
（Ｌ）を種結晶径以上とすることにより、転位が導入さ
れた部分をほとんど溶かし込むことができ、残りを無転
位部分のみからなる種結晶１５とすることができる。該
無転位部分のみからなる種結晶１５を用いて単結晶１６
を引き上げることにより、単結晶１６の歩留まりを向上
させることができる。

【００３４】本実施の形態においては、ドーパントとし
て例えばリン（Ｐ）を用い、種結晶１５のドーパント濃
度を１×１０¹⁹〜１×１０²¹／ｃｍ³ の範囲としたが、
何らこれに限定されるものでなく、別の実施の形態では
ドーパントとして例えばホウ素（Ｂ）を用い、ドーパン
ト濃度を５×１０¹⁹〜６×１０²⁰／ｃｍ³ の範囲として
もよい。

【００３５】

【実施例及び比較例】以下、実施例及び比較例に係る単
結晶引き上げ用種結晶及び該種結晶を用いた単結晶引き
上げ方法により単結晶の引き上げを行い、ＤＦ（Disloc
ation Free)率を調べた結果について説明する。実施
例、比較例のいずれにおいても、直径約１２インチで長
さ約１０００ｍｍ、総重量３００ｋｇ程度の単結晶を１
０回引き上げた。前記ＤＦ率は、同じ条件で引き上げた
単結晶それぞれ１０本のうち、全く転位が発生していな
い単結晶の本数の割合で示した。前記転位発生の有無
は、外部観察によっても判断可能であるが、今回は、ス
ライスした単結晶をＸ線トポグラフで観察することによ
り判断した。

【００３６】図４（ａ）、（ｂ）は、実施例、比較例１
及び比較例２に係る単結晶引き上げ方法を説明するため
に示した、模式的部分拡大側面図である。各々の単結晶
の引き上げに共通する成長条件を、下記の表１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】＜実施例１＞実施例１では、図１、図２及
び図４（ａ）に示した方法及び表１に示した条件によっ
て、以下のようにして単結晶１６を引き上げた。種結晶
１５は、ドーパントとしてリン（Ｐ）が用いられてお
り、ドーパント濃度は、２×１０²⁰／ｃｍ³である。

【００３９】まず、直径約１０ｍｍの種結晶１５を溶融
液３３直上まで降下させて種結晶１５の予熱を行い、そ
の後、種結晶１５を溶融液３３の表面に着液させて、種
結晶１５を溶融液３３に馴染ませる。この後、０．２ｍ
ｍ／ｍｉｎの速度で種結晶１５を降下させ、種結晶１５
の先端部１５ａを溶融液３３に浸漬して種結晶１５の先
端部１５ａから約２０ｍｍの範囲を溶かし込む。この後
約０．３ｍｍ／ｍｉｎの引き上げ速度で種結晶１５を引
き上げ、ヒータ３２温度を調節することにより、種結晶
底面１５ａから下方１００ｍｍの範囲に単結晶１６のシ
ョルダー１６ｂを形成し、直径が１２インチとなるまで
成長させた。その後約０．５ｍｍ／ｍｉｎの引き上げ速
度で直径１２インチのメインボディ１６ｃを、長さ約１
０００ｍｍとなるまで成長させた。

【００４０】上記実施例１に係る方法により、製造され
た単結晶１６のＤＦ率は９／１０であった。すなわち、
１０本引き上げた内の９本には全く転位の発生が確認さ
れなかった。また、単結晶１６の落下数は０／１０であ
り、単結晶１６の落下は発生しなかった。

【００４１】＜実施例２＞実施例２では、直径６ｍｍの
種結晶１５を用い、その他の条件及び方法は実施例１の
場合と同様に行った。

【００４２】上記実施例２に係る方法により製造された
単結晶１６のＤＦ率は、９／１０であった。すなわち、
１０本引き上げた内の９本には全く転位の発生が確認さ
れなかった。また、単結晶１６の落下数は０／１０であ
り、単結晶１６の落下は発生しなかった。

【００４３】＜比較例１＞比較例１では、図１、図２及
び図４（ａ）に示した方法及び表１に示した条件によっ
て単結晶２６を引き上げた。単結晶２６の引き上げ方法
に関しては、種結晶２５のドーパント濃度を除いては実
施例の場合と同様であり、ここではその説明を省略す
る。また、種結晶２５にはドーパントとしてリン（Ｐ）
が用いられており、ドーパント濃度は１×１０¹⁵／ｃｍ
³ とした。

【００４４】上記比較例１に係る方法により製造された
単結晶２６のＤＦ率は、６／１０であった。すなわち、
１０本引き上げた内の６本には、全く転位の発生が確認
されなかった。また、単結晶２６の落下数は、０／１０
であり、単結晶２６の落下は発生しなかった。

【００４５】＜比較例２＞比較例２では、図４（ｂ）及
び図５に示した方法及び表１に示した条件によって単結
晶４６を引き上げた。種結晶４５には、ドーパントとし
てリン（Ｐ）が用いられており、ドーパント濃度は実施
例の場合と同様に２×１０²⁰／ｃｍ³ とした。

【００４６】まず、直径１８ｍｍの種結晶４５を溶融液
３３直上まで降下させて種結晶４５の予熱を行い、その
後種結晶４５を溶融液３３の表面に着液させ種結晶４５
を溶融液３３に馴染ませる。この後約３ｍｍ／分の速さ
でヒータ３２の温度を調節しながら種結晶４５を引き上
げて、直径約１０ｍｍ、長さ約１００ｍｍのネック４６
ａを形成する。次に０．３ｍｍ／ｍｉｎの引き上げ速度
で種結晶４５を引き上げ、ヒータ３２の温度を調節する
ことにより、ネック４６ａの下端から下方１００ｍｍの
範囲に単結晶４６のショルダー４６ｂを形成して、直径
が１２インチとなるまで成長させた。その後０．５ｍｍ
／ｍｉｎの引き上げ速度で直径１２インチのメインボデ
ィ４６ｃを、長さ１０００ｍｍとなるまで成長させた。

【００４７】上記比較例２に係る方法により製造された
単結晶４６のＤＦ率は０／１０であった。すなわち、引
き上げた単結晶４６全てに対して、転位の発生が確認さ
れた。一方、単結晶４６の落下数は０／１０となり、単
結晶４６の落下は発生しなかった。

【００４８】以上の結果から明らかなように、実施例１
に係る種結晶１５によれば、Ｐのドーパント濃度が２×
１０²⁰／ｃｍ³ にあり、一般的なＰドーパント濃度（１
×１０¹⁵／ｃｍ³ ）よりも高く、前記着液時に導入され
た転位が種結晶１５の上部方向に伝播するのに要する応
力レベルを、通常よりも高くすることができた。すなわ
ち、通常よりも高い応力が働かない限り前記転位は伝播
しないため、前記着液時に転位が導入された部分（先端
部１５ａ）を適度な速度で溶融液に溶かし込むことによ
り、転位を伝播させることなく転位が導入された部分
（先端部１５ａ）を除去することができ、転位のない種
結晶を基にした単結晶の引き上げを可能とすることがで
きた。このため引き上げた単結晶の無転位化率を高める
ことができた。

【００４９】また、実施例１に係る単結晶１６の引き上
げ方法によれば、前記ネッキング工程が不要となること
により、細いネック３６ａ（図４）によって単結晶１６
を支持する必要性がなくなり、種結晶径（１０ｍｍ）が
すなわち単結晶１６を支持するにあたっての最細部径と
なり、大重量の単結晶１６（３００ｋｇ）であっても落
下等の事故発生の心配もなく安全に引き上げることがで
きた。

【００５０】さらに、溶かし込む種結晶１５の長さ
（Ｌ）が種結晶径以上の２０ｍｍであるため、転位が導
入された部分をほとんど溶かし込むことができ、残りを
無転位部分のみからなる種結晶１５とすることができ、
該無転位部分のみからなる種結晶１５を用いて単結晶１
６を引き上げることにより、単結晶１６の歩留まりを向
上させることができた。

【００５１】また、実施例２に係る種結晶１５によれ
ば、種結晶径（ｌ）が６ｍｍあるため、３００ｋｇ程度
の大重量の単結晶１６を引き上げた場合であっても、種
結晶１５がシリコン強度（約１６ｋｇｆ／ｍｍ² ）から
算出して十分な強度を有するため、種結晶１５の破損に
よる単結晶１６の落下等の事故の心配が少なく、安全に
単結晶１６を引き上げることができた。また種結晶１５
は従来１２ｍｍ程度であったものを６ｍｍ程度まで細く
したため体積にして１／４となり、種結晶１５に要する
原料コストを削減することができた。

【００５２】一方、比較例１に係る種結晶２５によれ
ば、実施例の場合と略同様の効果が得られたが、ドーパ
ント濃度が１×１０¹⁵／ｃｍ³ と従来程度であるため、
製品歩留まりにおいて実施例には及ばなかった。

【００５３】他方、比較例２に係る種結晶４５によれ
ば、実施例と同様のドーパント濃度（２×１０²⁰／ｃｍ
³ ）としたにもかかわらず、引き上げられた単結晶４６
全てにおいて転位が発生した。これは、図１に示す溶か
し込みの工程を行っていないためにシードに転位が存在
し、ネック４６ａの直径が１０ｍｍと大きく、種結晶４
５に存在する転位が抜け切れなかったためであると考え
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る
単結晶引き上げ方法を、工程順に示した模式的部分側面
図である。

【図２】実施の形態に係る単結晶引き上げ方法により、
単結晶を引き上げている状態を示した模式的断面図であ
る。

【図３】種結晶に作用する応力と、前記種結晶に存在す
る転位が、応力によって伝播する速度との関係を示した
グラフである。

【図４】（ａ）、（ｂ）は、実施例、比較例１及び比較
例２に係る種結晶及び該種結晶を用いた単結晶引き上げ
方法を説明するために示した、模式的部分拡大側面図で
ある。

【図５】ＣＺ法で使用される単結晶引き上げ装置の要部
を示した、模式的断面図である。

【符号の説明】

１５、２５、３５、４５（単結晶引き上げ用）種結晶１５ａ、２５ａ、３５ａ、４５ａ（種結晶の）先端部１６、２６、３６、４６単結晶

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ドーパントとしてリン（Ｐ）が用いら
れ、ドーパント濃度が１×１０¹⁹〜１×１０²¹／ｃｍ³
の範囲にあることを特徴とする単結晶引き上げ用シリコ
ン種結晶。
【請求項２】請求項１記載のシリコン種結晶を用い、
該シリコン種結晶の先端部を溶融液に浸漬して溶かし込
んだ後、ネックを形成せずにシリコン単結晶を引き上げ
ることを特徴とする単結晶引き上げ方法。
【請求項３】溶かし込むシリコン種結晶長さをシリコ
ン種結晶径以上とすることを特徴とする請求項２記載の
単結晶引き上げ方法。
【請求項４】ドーパントとしてホウ素（Ｂ）が用いら
れ、ドーパント濃度が５×１０¹⁹〜６×１０²⁰／ｃｍ³
の範囲にあるシリコン種結晶を用い、該シリコン種結晶
の先端部を溶融液に浸漬して該シリコン種結晶径以上の
長さを溶かし込んだ後、ネックを形成せずにシリコン単
結晶を引き上げることを特徴とする単結晶引き上げ方
法。