JP4507690B2 - シリコン単結晶の製造方法及びシリコン単結晶 - Google Patents
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Description
このように、前記有機化合物として、主構成元素が炭素及び水素、または、炭素、水素及び酸素からなるものを用いることにより、シリコン結晶中に炭素をドープすることができる。また、炭素以外の元素はシリコン単結晶中に溶解してもシリコンの性能に悪影響を及ぼす不純物とはならないという利点がある。
このように、前記有機化合物として、主構成元素に窒素を含むものを用いることにより、シリコン単結晶中に炭素の他に窒素もドープすることができる。
このように、ポリエチレン、ビニル系ポリマー、ナイロン等を用いれば、これらは安価な材料であるので低コストで炭素をドープすることができる。
本発明のシリコン単結晶の製造方法により、所望濃度で炭素をドープしたシリコン単結晶を得ることができる。
図1は、本発明の炭素をドープしたシリコン単結晶を製造する方法を実施する際に用いる単結晶引上げ装置の一例である。単結晶引上げ装置20のメインチャンバー1内には、溶融された原料融液4を収容するための石英ルツボ5とその石英ルツボ5を支持する黒鉛ルツボ6が設けられている。
シリコンウェーハ16は、ポリッシュドウェーハのような高価なものでなくても、ケミカルエッチドウェーハ程度で十分である。また、表面の清浄度に問題が無ければアズスライスウェーハ程度の表面状態で十分であり、これらはより安価に入手することが可能である。
口径18インチ(450mm)の石英ルツボ内に、直胴100cmにてシリコン単結晶中の炭素濃度が3×1016(atoms/cc New ASTM)となるようなポリエチレンの量を2枚のケミカルエッチドシリコンウェーハに挟み、シリコン多結晶原料を70kg、抵抗調整用のボロンドーパントと共に充填した。これらを溶融した後、直径150mm、直胴長さ100cmの炭素ドープのP型シリコン単結晶を育成した。このようなシリコン単結晶を5本製造し、それぞれ直胴100cmの位置からウェーハ状のサンプルを採取し、炭素濃度及びライフタイムを測定した。
高純度炭素粉末を2枚のケミカルエッチドシリコンウェーハに挟み、これを炭素ドープ剤として石英ルツボ内に充填したことを除いては、実施例1と同じ条件で5本のP型シリコン単結晶を製造した。高純度炭素粉末には、純度>99.99%、灰分<0.01%、粒径1〜100μmの炭素粉末を用いた。これらのシリコン単結晶の直胴100cmの位置からそれぞれウェーハ状のサンプルを採取し、炭素濃度及びライフタイムを測定した。
実施例2と同じ高純度炭素粉末を、ウェーハに挟まずに直接シリコン多結晶原料とともに石英ルツボ中に充填したことを除いては、実施例1及び2と同じ条件で5本のP型シリコン単結晶を製造した。これらのシリコン単結晶の直胴100cmの位置からそれぞれウェーハ状のサンプルを採取し、炭素濃度及びライフタイムを測定した。
このように、本発明の製造方法を用いれば、所望の炭素濃度のシリコン単結晶を安定して得ることができることが判る。
口径32インチ(800mm)の石英ルツボ内に、シリコン多結晶原料を360kgと実施例2と同様の高純度炭素粉末をケミカルエッチドウェーハに挟んで石英ルツボ内に充填した。このとき直胴140cmでシリコン中の炭素濃度が6×1016(atoms/cc New ASTM)となるように計算して炭素粉末量を調整した。さらに抵抗調整用のボロンドーパントも充填し、ヒーターを用いて加熱し原料を溶融した。そして、MCZ(Magnetic field applied czochralski)法を用い、中心磁場強度3000Gの水平磁場を印加しながら、直径300mm、直胴長さ140cmのP型シリコン単結晶を育成した。その後、直胴140cmの位置でウェーハ状のサンプルを採取し炭素濃度を測定したところ、炭素濃度は6×1016(atoms/cc New ASTM)となった。
炭素ドープ剤としてナイロンを用い2枚のケミカルエッチドシリコンウェーハに挟んで石英ルツボ内に充填したことを除いては、実施例1と同じ条件で直径150mm、直胴長さ100cmのP型シリコン単結晶を育成した。その後、直胴100cmの位置でウェーハ状のサンプルを採取し炭素濃度を測定したところ、炭素濃度は3×1016(atoms/cc New ASTM)であった。このように、主構成元素に炭素と窒素を含むナイロンを炭素ドープ剤に用いることによって、炭素と窒素をドープしたシリコン単結晶を製造することができた。
4…原料融液、 5…石英ルツボ、 6…黒鉛ルツボ、 7…ヒーター、
8…断熱部材、 9…ガス流出口、 10…ガス導入口、 11…ガス整流筒、
12…遮熱部材、 13…種結晶、 15…多結晶シリコン、
16…シリコンウェーハ、 17…有機化合物、 18…炭素粉末、
20…単結晶引上げ装置。
Claims (5)
- チョクラルスキー法により炭素をドープしてシリコン単結晶を製造する方法において、有機化合物、炭素粉末及びシリコンウェーハ、有機化合物及び炭素粉末、の中から選択されるいずれか1つの炭素ドープ剤を、複数枚のシリコンウェーハの間に有機化合物及び/または炭素粉末を挟んだ形状で、シリコン多結晶原料とともにルツボ内に充填して溶融した後、該融液からシリコン単結晶を育成することを特徴とする炭素ドープのシリコン単結晶の製造方法。
- チョクラルスキー法により炭素をドープしてシリコン単結晶を製造する方法において、有機化合物及び炭素粉末からなる炭素ドープ剤を、袋状の有機化合物中に炭素粉末を封入した形状で、シリコン多結晶原料とともにルツボ内に充填して溶融した後、該融液からシリコン単結晶を育成することを特徴とする炭素ドープのシリコン単結晶の製造方法。
- 前記有機化合物として、主構成元素が炭素及び水素、または、炭素、水素及び酸素からなるものを用いることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の炭素ドープのシリコン単結晶の製造方法。
- 前記有機化合物として、主構成元素に炭素と窒素を含むものを用い、炭素に加えて窒素をドープすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の炭素ドープのシリコン単結晶の製造方法。
- 前記有機化合物として、ポリエチレン、ビニル系ポリマー、ナイロンのいずれか1つ以上を用いることを特徴とする請求項1ないし請求項4記載のいずれか1項に記載の炭素ドープのシリコン単結晶の製造方法。
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