JP5296992B2 - シリコン結晶素材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第一の実施形態に係るシリコン結晶素材を模式的に示す断面図である。このシリコン結晶素材1は、直胴部2と、該直胴部2の外周に円環状に形成された凸部(被把持部)3と、CZ結晶の単結晶成長時の絞り部4と、該絞り部4に連続し、直胴部2の上部を構成する肩部5と、直胴部2の下部を構成する尾部6とからなる。そして、凸部(被把持部)3はCZ法によるシリコン結晶を製造する過程で、直胴部2の外周に直胴部2の外径よりも大きい径で形成されたものである。尚、凸部(被把持部)3は、本実施形態では尾部6側に形成されているが、これに限定されず、例えば肩部5側に形成されていてもよい。
この被把持部としての凸部3を有するシリコン結晶素材1は、通常に行われているCZ法によるシリコン結晶の製造方法で製造することができる。すなわち、石英坩堝等の坩堝に原料である塊状のシリコン多結晶を充填し、その後、ヒーター等によりシリコン多結晶を加熱溶解した原料融液に種結晶を浸し、種結晶と坩堝を反対方向に回転させながら所定の成長条件で所定の大きさ、例えば直径155mm、直胴長さ1150mmまで結晶を成長させてシリコン結晶素材を製造する。尚、結晶の成長条件は所望する結晶の太さに応じて適宜設定される。
図2は、本発明の第二の実施形態に係るシリコン結晶素材を模式的に示す断面図である。このシリコン結晶素材1は、直胴部2と、該直胴部2の外周に形成された溝状の凹部(被把持部)7と、CZ結晶の単結晶成長時の絞り部4と、該絞り部4に連続し、直胴部2の上部を構成する肩部5と、直胴部2の下部を構成する尾部6とからなる。そして、凹部(被把持部)7は、CZ法によるシリコン結晶を製造する過程で、直胴部2の外周に該直胴部2の外径より小さい径で形成されたものである。尚、凹部(被把持部)7は、本実施形態では肩部5側に形成されているが、これに限定されず、例えば尾部6側に形成されていてもよい。
この被把持部としての凹部7を有するシリコン結晶素材1は、上記と同様に通常に行われているCZ法によるシリコン結晶の製造方法で製造することができる。すなわち、石英坩堝等の坩堝に原料である塊状のシリコン多結晶を充填し、その後、ヒーター等によりシリコン多結晶を加熱溶解した原料融液に種結晶を浸し、種結晶と坩堝を反対方向に回転させながら所定の成長条件で所定の大きさ、例えば直径155mm、直胴長さ1150mmまで結晶を成長させてシリコン結晶素材を製造する。尚、結晶の成長条件は所望する結晶の太さに応じて適宜設定される。
図3は、本発明の第三の実施形態に係るシリコン結晶素材を模式的に示す断面図である。このシリコン結晶素材1は、直胴部2と、CZ結晶の単結晶成長時の絞り部4と、直胴部2と絞り部4との間に位置するくびれ部(被把持部)8と、該くびれ部8に連続し、直胴部2の上部を形成する肩部5と、直胴部2の下部を形成する尾部6とからなる。そして、くびれ部(被把持部)8は、CZ法によるシリコン結晶を製造する過程で、直胴部2の上方にそろばん球形状(縦断面形状が略菱形)に形成されたものである。尚、このくびれ部(被把持部)8は、本実施形態では肩部5の上方に形成されているが、これに限定されず、例えば尾部6の下方に形成されていてもよい。
この被把持部としてのくびれ部8を有するシリコン結晶素材1は、上記と同様に通常に行われているCZ法によるシリコン結晶の製造方法で製造することができる。すなわち、石英坩堝等の坩堝に原料である塊状のシリコン多結晶を充填し、その後、ヒーター等によりシリコン多結晶を加熱溶解した原料融液に種結晶を浸し、種結晶と坩堝を反対方向に回転させながら所定の成長条件で所定の大きさ、例えば直径155mm、直胴長さ1150mmまで結晶を成長させてシリコン結晶素材を製造する。尚、結晶の成長条件は所望する結晶の太さに応じて適宜設定される。
図4は、本発明の第四の実施形態に係るシリコン結晶素材を模式的に示す断面図である。このシリコン結晶素材1は、種結晶9と、CZ結晶の単結晶成長時の絞り部4と、直胴部2と、絞り部4に連続し、直胴部2の上部を形成する肩部5と、直胴部2の下部を形成する尾部6とからなる。そして、種結晶9は、CZ法によるシリコン結晶を製造する過程で用いたものである。すなわち、このシリコン結晶素材1は、種結晶9を融液に浸漬してから引き上げて種結晶後方にシリコン結晶を成長させたシリコン結晶素材1をCZ炉内から取り出す際に絞り部4から種結晶9に至る部分も破損することなく取り出した種結晶9と絞り部4と直胴部2とが一連に繋がったものである。そして、このシリコン結晶素材1は、種結晶9を被把持部とする。
種結晶9の被把持部を有するシリコン結晶素材の製造方法は、上記と同様に通常に行われているCZ法によるシリコン結晶の製造方法で製造することができる。すなわち、石英坩堝等の坩堝に原料である塊状のシリコン多結晶を充填し、その後、ヒーター等によりシリコン多結晶を加熱溶解した原料融液に種結晶を浸し、種結晶と坩堝を反対方向に回転させながら所定の成長条件で所定の大きさ、例えば直径155mm、直胴長さ1150mmまで結晶を成長させシリコン結晶素材を製造する。
次に、本発明のシリコン結晶素材を用いたFZシリコン単結晶の製造方法について説明する。
通常に行われているCZ法により、絞り部分、肩部、直胴部からなるFZシリコン結晶素材用のシリコン結晶を作成し、直胴部の直径が155mm、長さが1150mmのシリコン結晶素材とした。
実施例1と同様にして、CZ法の通常の単結晶成長方法により、絞り部、肩部を作成した。その後、直胴部の作成に移った直後に、単結晶成長速度を、一時的にそれまでの値の倍に加速した。この加速操作により、結晶径が155mmから最大で140mmまで減少した。
実施例1と同様にして、CZ法の通常の単結晶成長方法により、種結晶の下部に絞り部を長さ50mm程度に育成した後、単結晶成長速度を1/4程度に減速させた。又、ヒーターの温度を同時に数度低下させた。これにより、直径5mmの絞り部を直径30mmまで増径させた。
実施例1と同様にCZ法の通常の単結晶成長方法により、シリコン結晶素材をCZ法により製造した。この際には、実施例1〜3のような、単結晶成長速度、ヒーターの温度を一時的に変更することなく単結晶成長を行った。
通常に行われているCZ法により、直胴部の直径が155mm、長さが1150mmのシリコン結晶素材を製造した。
2 直胴部
3 凸部(被把持部)
4 絞り部
5 肩部
7 凹部(被把持部)
8 くびれ部(被把持部)
9 種結晶(被把持部)
9a ざくり部
20 FZ単結晶製造装置
22 把持具
22b 把持ロッド
22d ピン
23 シリコン原料棒(シリコン結晶素材)
30 FZシリコン単結晶
Claims (7)
- CZ法により製造され、FZ法によるシリコン単結晶の製造に用いられるシリコン結晶素材であって、
漸次拡径する肩部と、円柱状の直胴部と、漸次縮径する尾部と、前記直胴部における前記肩部側の端部又は前記尾部側の端部に形成され、前記FZ法によるシリコン単結晶の製造の際に把持具の爪で側面から引っ掛けられることにより把持されて、炉内への装填及び単結晶成長を可能とする被把持部と、を有し、
前記被把持部は、前記肩部、直胴部、及び尾部と同様に、CZ法によるシリコン結晶製造過程で形成されたものであることを特徴とするシリコン結晶素材。 - 前記被把持部は、前記直胴部の外周方向に沿って形成された凸部であることを特徴とする請求項1に記載のシリコン結晶素材。
- 前記被把持部は、前記直胴部の外周方向に沿って形成された凹部であることを特徴とする請求項1に記載のシリコン結晶素材。
- FZ法によるシリコン単結晶の製造に用いられるシリコン結晶素材の製造方法であって、
前記シリコン結晶素材は、漸次拡径する肩部と、円柱状の直胴部と、漸次縮径する尾部と、前記直胴部における前記肩部側の端部又は前記尾部側の端部に形成され、前記FZ法によるシリコン単結晶の製造の際に把持具の爪で側面から引っ掛けられることにより把持されて、炉内への装填及び単結晶成長を可能とする被把持部と、を有し、
前記肩部、直胴部、尾部、及び被把持部をCZ法により形成することを特徴とするシリコン結晶素材の製造方法。 - 前記被把持部は、CZ法によるシリコン結晶製造過程における所定時点で結晶成長条件を変更することにより形成されることを特徴とする請求項4に記載のシリコン結晶素材の製造方法。
- 前記結晶成長条件の変更は、単結晶成長速度及び/又は原料シリコンの融液温度の変更であることを特徴とする請求項5に記載のシリコン結晶素材の製造方法。
- 請求項1から3のいずれかに記載のシリコン結晶素材を用いてFZ法によりシリコン単結晶を製造することを特徴とするFZシリコン単結晶の製造方法。
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