JP5266616B2 - シリコン単結晶インゴットの製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶インゴットの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5266616B2 JP5266616B2 JP2006029162A JP2006029162A JP5266616B2 JP 5266616 B2 JP5266616 B2 JP 5266616B2 JP 2006029162 A JP2006029162 A JP 2006029162A JP 2006029162 A JP2006029162 A JP 2006029162A JP 5266616 B2 JP5266616 B2 JP 5266616B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- silicon single
- silicon
- crystal ingot
- crucible
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 155
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 155
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 154
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 134
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 60
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 15
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 25
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 24
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
しかし、上記のような技術ではピンホール不良は5%程度までしか改善できず、工業的には、鏡面研磨した製品ウェーハの最終検査において、面検や異物検査装置によるピンホールの測定が不可欠であった。
また、本発明に従うシリコン単結晶インゴットの製造装置であれば、シリコン単結晶インゴットに取り込まれる気泡を少なくすることができるので、ピンホール不良の少ない高品質のシリコン単結晶インゴットを安定して効率よく製造できる製造装置とすることができる。
また、本発明に従うシリコン単結晶インゴットであれば、ウェーハにした段階でピンホール不良が少なく、歩留りよく半導体素子を作製することができる。
前述のように、製造されるシリコン単結晶インゴットの大型化に伴い、使用する石英ルツボも大口径化し、シリコン融液中に含まれる気泡が除去されにくくなり、結晶育成に伴いこの気泡が図3に示すように結晶中に取り込まれて製品シリコン単結晶インゴットにピンホール不良を形成する場合が多くなってきた。特に、シリコン単結晶インゴット自体の口径が大きくなることによって気泡がますます取り込まれやすくなっている。この問題を解決するために、炉内圧力を低くしたり、ガスフローを制御する方法が提案されているが、抜本的な対策とはならず、ピンホール不良の発生率を極めて低い水準に抑えることはできないという問題があった。
図1は、本発明に係るチョクラルスキー法によるシリコン単結晶インゴットの製造装置の一例を示す概略図である。
また、石英ルツボ14には原料となる多結晶シリコンが充填される。この多結晶シリコンはヒーター15によって融解され、シリコン融液21となる。その後、ルツボ軸16は加振機18によってルツボ移動手段17を介して振動を与えられ、石英ルツボ14の内壁の表面に付着した気泡が取り除かれる。その後、種結晶22をシリコン融液21に接触させ、シリコン単結晶インゴット13が引き上げられる。
そして、多結晶シリコン融解後、シリコン単結晶の育成を開始する前に、例えば図1に示したようにルツボ移動手段17に装着された加振機18によってルツボ軸16に振動を与える。ルツボ軸16に与えられた振動は、石英ルツボ14に伝わり、石英ルツボ14の内壁の表面に付着した気泡は、その振動の加振力によって石英ルツボ14の内壁の表面から離れ、シリコン融液21の表面から雰囲気中に放出される。
このようにして気泡が除去されたシリコン融液21に種結晶22を接触させ、通常の方法に従ってシリコン単結晶インゴットを引き上げることによって、たとえ大口径であったとしても、ピンホールの少ないシリコン単結晶インゴットを製造することができる。
このことから、ルツボ軸16に与える振動の加振力を、製品シリコン単結晶インゴットにおいて観察されない直径3mm以上の気泡が有する浮力に相当する1.66×10−5kgf以上とし、1.66×10−5kgf以上10kgf以下の加振力を与えることが好ましい。この振動の加振力は1.66×10−5kgf以上とすれば石英ルツボ14の内壁の表面に付着した直径3mm以下の気泡を引き離す効果があり、10kgfを超えて加振力を与えてもピンホール低減効果はそれ以上大きくなることが期待できないし、逆に単結晶製造装置の機械強度の劣化に影響することが考えられ好ましくない。
(実施例1)
図1に示すようなシリコン単結晶インゴットの製造装置を用いて、以下のようにシリコン単結晶インゴットを製造した。
直径32インチ(口径800mm)の石英ルツボに多結晶シリコンを360kg充填し、Ar流量を200L/min、チャンバー11内の圧力を50mbarとし、抵抗加熱によるヒーター15に通電し多結晶シリコンを融解した。その後、シリコン融液温度を結晶育成時のヒーターパワーよりも5%高い状態に置き、図1に示したようにルツボ移動手段17に装着したitalvibras社製model=600290の加振機18の加振力が4kgfとなるように予め加振力調整ウェイトを設定し、この加振機によってルツボ軸16に50Hzの周波数で30分間振動を与えた。その後、水平磁場をコイルの中心強度で0.4Tとなるように磁場を印加し、シリコン融液温度を調整し種付けを行った。種結晶22の回転速度を8rpmとし、石英ルツボ14を種結晶22の回転とは逆方向に0.5〜2rpmとして直径300mmのシリコン単結晶インゴットを育成した。
ルツボ軸に振動を与える時間を60分とする以外は、上記実施例1と同様の装置及び条件でシリコン単結晶インゴットの製造をくり返し行った。
得られたシリコン単結晶インゴットから上記実施例1と同様の操作によりポリッシュウェーハを作製した。ウェーハのピンホール不良の調査を上記実施例1と同様に行った結果、ピンホール発生率は0.085%(3枚/3529枚)と極めて良好な特性が維持できた。
ルツボ軸に振動を与える時間を90分とする以外は、上記実施例1と同様の装置及び条件でシリコン単結晶インゴットの製造をくり返し行った。
得られたシリコン単結晶インゴットから上記実施例1と同様の操作によりポリッシュウェーハを作製した。ウェーハのピンホール不良の調査を上記実施例1と同様に行った結果、ピンホール発生率は90分の場合は0.087%(4枚/4600枚)と実施例2とほぼ同等の結果が得られた。
まず、実施例1と同様に、直径32インチ(口径800mm)の石英ルツボ14に多結晶シリコンを360kg充填し、Ar流量を200L/min、チャンバー11内の圧力を50mbarとし、抵抗加熱のヒーター15に通電し多結晶シリコンを融解した。その後、ルツボ軸16に振動を与えることを行わない以外は実施例1と同様に、水平磁場をコイルの中心強度で0.4Tとなるように磁場を印加し、シリコン融液温度を調整し種付けを行った。種結晶の回転速度を8rpmとし、石英ルツボ14を種結晶の回転とは逆方向に0.5〜2rpmとして直径300mmのシリコン単結晶インゴットをくり返し育成した。
12…引き上げワイヤー、 13…シリコン単結晶インゴット、 14…石英ルツボ、
15…ヒーター、 16…ルツボ軸、 17…ルツボ移動手段、 18…加振機、
19…黒鉛ルツボ、 21…シリコン融液、 22…種結晶、
23…シードチャック、 31…ルツボ回転モーター、 32…ルツボ上下動モーター。
Claims (3)
- 少なくとも、石英ルツボ内の多結晶シリコンを融解してシリコン融液とする工程と、該シリコン融液に種結晶を接触させた後引き上げることによってシリコン単結晶インゴットを育成する工程とを有するチョクラルスキー法によるシリコン単結晶インゴットの製造方法であって、前記石英ルツボ中の多結晶シリコンを融解してシリコン融液とする工程と前記シリコン融液に種結晶を接触させた後引き上げることによってシリコン単結晶インゴットを育成する工程との間に、前記石英ルツボを支持するルツボ軸に10Hz以上の周波数で振動を与える工程を有する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。
- 前記ルツボ軸に振動を与える時間は、1分以上60分以下とす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。
- 前記石英ルツボ中の多結晶シリコンを融解してシリコン融液とする工程の炉内圧力を、5〜60mbarとすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のシリコン単結晶インゴットの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006029162A JP5266616B2 (ja) | 2006-02-07 | 2006-02-07 | シリコン単結晶インゴットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006029162A JP5266616B2 (ja) | 2006-02-07 | 2006-02-07 | シリコン単結晶インゴットの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007210803A JP2007210803A (ja) | 2007-08-23 |
JP5266616B2 true JP5266616B2 (ja) | 2013-08-21 |
Family
ID=38489572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006029162A Active JP5266616B2 (ja) | 2006-02-07 | 2006-02-07 | シリコン単結晶インゴットの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5266616B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4882913B2 (ja) | 2007-08-13 | 2012-02-22 | 日産自動車株式会社 | マルチリンクエンジンのリンクジオメトリ |
JP5083001B2 (ja) * | 2008-04-08 | 2012-11-28 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の引上げ方法 |
JP5072933B2 (ja) * | 2008-10-31 | 2012-11-14 | ジャパンスーパークォーツ株式会社 | シリコン単結晶引き上げ用石英ガラスルツボ及びその製造方法並びにシリコン単結晶の製造方法 |
JP5042971B2 (ja) | 2008-11-28 | 2012-10-03 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶引き上げ用石英ガラスルツボ及びその製造方法 |
JP5058138B2 (ja) | 2008-12-09 | 2012-10-24 | ジャパンスーパークォーツ株式会社 | シリコン単結晶引き上げ用石英ガラスルツボ |
JP5052493B2 (ja) * | 2008-12-29 | 2012-10-17 | ジャパンスーパークォーツ株式会社 | シリコン単結晶の製造方法 |
JP4975012B2 (ja) | 2008-12-29 | 2012-07-11 | ジャパンスーパークォーツ株式会社 | シリコン単結晶引き上げ用石英ガラスルツボ及びその製造方法 |
DE102010007460B4 (de) * | 2010-02-10 | 2013-11-28 | Siltronic Ag | Verfahren zum Ziehen eines Einkristalls aus Silicium aus einer in einem Tiegel enthaltenen Schmelze und dadurch hergestellter Einkristall |
JP5480036B2 (ja) * | 2010-03-03 | 2014-04-23 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | シリコン単結晶の製造方法 |
JP2012140285A (ja) | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Siltronic Japan Corp | シリコン単結晶インゴットの製造方法 |
CN104711674B (zh) * | 2013-12-09 | 2017-06-06 | 有研半导体材料有限公司 | 一种减少直拉单晶硅内部微气孔密度的方法 |
JP6458590B2 (ja) * | 2015-03-26 | 2019-01-30 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6479090A (en) * | 1987-09-21 | 1989-03-24 | Kawasaki Steel Co | Method for stabilizing growth of semiconductor single crystal |
JPH03199189A (ja) * | 1989-12-27 | 1991-08-30 | Kawasaki Steel Corp | 半導体単結晶の製造方法 |
US5902394A (en) * | 1997-03-31 | 1999-05-11 | Seh America, Inc. | Oscillating crucible for stabilization of Czochralski (CZ) silicon melt |
JP3832536B2 (ja) * | 1998-11-25 | 2006-10-11 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の製造方法および引上げ機 |
-
2006
- 2006-02-07 JP JP2006029162A patent/JP5266616B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007210803A (ja) | 2007-08-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5266616B2 (ja) | シリコン単結晶インゴットの製造方法 | |
JP6606638B2 (ja) | Fe−Ga基合金単結晶の育成方法及び育成装置 | |
JPH11189495A (ja) | シリコン単結晶及びその製造方法 | |
WO2004083496A1 (ja) | シリコンウェーハ及びその製造方法、並びにシリコン単結晶育成方法 | |
JP2009114054A (ja) | 酸素濃度特性が改善した半導体単結晶の製造方法 | |
JP5052493B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
JP3065076B1 (ja) | 単結晶引き上げ方法及び単結晶引き上げ装置 | |
JP3598972B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
JP5007596B2 (ja) | 単結晶の成長方法および単結晶の引き上げ装置 | |
TW201002876A (en) | Method for growing silicon single crystal | |
JPH10287489A (ja) | チョクラルスキシリコン融液を安定化するための振動ルツボ | |
JP4060106B2 (ja) | 一方向凝固シリコンインゴット及びこの製造方法並びにシリコン板及び太陽電池用基板及びスパッタリング用ターゲット素材 | |
JP4957385B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
TW200423378A (en) | SOI wafer and method for manufacturing same | |
JPH09249482A (ja) | 単結晶引き上げ方法 | |
JP5051033B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
WO2004040045A1 (ja) | シリコンウェーハの製造方法 | |
WO2004065666A1 (ja) | Pドープシリコン単結晶の製造方法及びpドープn型シリコン単結晶ウェーハ | |
JP2007045682A (ja) | シリコン単結晶の育成方法およびシリコンウェーハ | |
JP5067301B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
JP5083001B2 (ja) | シリコン単結晶の引上げ方法 | |
KR101751789B1 (ko) | 실리콘 단결정 잉곳 및 그 성장 방법 | |
JP4187998B2 (ja) | 単結晶の製造方法及び製造装置 | |
JP2013147361A (ja) | サファイア単結晶およびサファイア単結晶の製造方法 | |
JP3683735B2 (ja) | 無転位シリコン単結晶の製造方法および無転位シリコン単結晶インゴット |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081215 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100217 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120131 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120312 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120612 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120730 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130409 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130422 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5266616 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |