JPH0524968A - Production of single crystal - Google Patents

Production of single crystal

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JPH0524968A
JPH0524968A JP2030791A JP2030791A JPH0524968A JP H0524968 A JPH0524968 A JP H0524968A JP 2030791 A JP2030791 A JP 2030791A JP 2030791 A JP2030791 A JP 2030791A JP H0524968 A JPH0524968 A JP H0524968A
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granular polysilicon
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雅紀 大村
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Abstract

PURPOSE:To reduce surface fine recessed and projected products inevitably introduced into a wafer of single crystals obtd. from a method for manufacturing single crystals while a granular polysilicon raw material is contiously fed. CONSTITUTION:A method for manufacturing silicon single crystals while a granular polysilicon raw material is continuously fed and in a single crystal manufacturing method characterized in that, in the method for manufacturing silicon single crystals while a granular polysilicon raw material is continuously fed to the inside of a silicon molten soln., the granular polysilicon raw material having >0 to 3% void areal rate is used. In a silicon wafer obtd. by working the single crystals obtd. by the subject method, the number of fine surface recessed and projected products can extremely be reduced, the surface cleanliness of the wafer can be held in a good condition and it is expected as a substrate for a highly integrated device.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は粒状ポリシリコン原料を
シリコン溶融液に連続的に供給しながらシリコン単結晶
を引上げ製造する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for pulling and manufacturing a silicon single crystal while continuously supplying a granular polysilicon raw material to a silicon melt.

【0002】[0002]

【従来の技術】チョクラルスキー法(以下CZ法とい
う)に基づくシリコン単結晶の連続製造技術は古くから
知られているが(例えば特公昭40−10184号公
報)、最近では高純度粒状シリコンの製造が可能となっ
たことに伴い、粒状シリコン原料を連続的に装置系に供
給し、単結晶を連続的に引き上げる技術が開発され(例
えば、特開昭61−361797号公報、特開昭62−
241889号公報)、さらに最近では粒状シリコン原
料中の残留水素量または残留塩素量を規定して、原料融
解時に生ずる破裂現象の低減を目的とした単結晶製造方
法も開示されている(特開平1−282194号公
報)。
2. Description of the Related Art A continuous production technique for a silicon single crystal based on the Czochralski method (hereinafter referred to as CZ method) has been known for a long time (for example, Japanese Examined Patent Publication No. 40-10184). Along with the possibility of manufacturing, a technique for continuously supplying a granular silicon raw material to an apparatus system and continuously pulling a single crystal has been developed (for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 61-361797 and 62-62). −
No. 2,418,89), and more recently, a single crystal production method has been disclosed for the purpose of limiting the amount of residual hydrogen or the amount of residual chlorine in a granular silicon raw material so as to reduce the rupture phenomenon that occurs when the raw material is melted (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 1 (1998) -1980 (1999)). -282194).

【0003】これらの研究は、近年のデバイスの高集積
化・高速化に伴うシリコンウェ−ハの高度な品質要求に
応えるべく進められているが、ウェ−ハの大口径化にと
もない品質要請は更に厳しくなっている。
These studies are being carried out in order to meet the high quality demands of silicon wafers associated with the recent high integration and high speed of devices. However, the demand for quality is increasing with the increase in diameter of wafers. It is getting tougher.

【0004】例えば、シリコンウェ−ハの表面品質につ
いては、ウェ−ハ表面の清浄度がしばしば問題にされ
る。表面清浄度の目安としては パーティクルと称される小さい塵の数 微小表面凹凸物の数 金属表面汚染物量 があり、表面の清浄度を向上させるため、各種の研究が
行われてきた。
For example, regarding the surface quality of silicon wafers, the cleanliness of the wafer surface is often a problem. As a measure of surface cleanliness, the number of small dust called particles and the number of minute surface irregularities are the amount of metal surface contaminants, and various studies have been conducted to improve the cleanliness of the surface.

【0005】ここでのパ−ティクルは、ウェ−ハの研
磨,洗浄工程より由来する外来性のものであり、形状と
しては平滑なウェ−ハ表面に塵の形で点在する。はウ
ェ−ハ表面に点在する約10μm以下の微小な凹凸物で
あり、がウェ−ハと異なる異質物であるのに対しこれ
はウェ−ハ表面の幾何学的形状の変化したものである。
,は表面検査計で定量的に測定されるが、パ−ティ
クル数として表わされるなかにが含まれてカウントさ
れている場合もある。
The particles here are foreign particles derived from the steps of polishing and cleaning the wafer, and are scattered in the form of dust on the surface of the smooth wafer. Are minute irregularities of about 10 μm or less scattered on the wafer surface, and are foreign substances different from the wafer, whereas this is a change in the geometrical shape of the wafer surface. ..
, Is quantitatively measured by a surface inspection meter, but may be included in the number of particles and counted in some cases.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、粒状シ
リコン原料を連続的に供給する単結晶製造技術におい
て、単結晶から得られたウェ−ハの表面清浄性及びその
影響因子の由来について詳細に調査研究した結果、以下
のことを見出した。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The inventors of the present invention have investigated the surface cleanliness of a wafer obtained from a single crystal and the origin of its influencing factors in a single crystal manufacturing technique for continuously supplying a granular silicon raw material. As a result of detailed research, the following was found.

【0007】粒状シリコン原料を連続的に供給して製
造した単結晶より作製したウェ−ハは通常のCZ単結晶
より作製したウェ−ハと比較して表面微小凹凸物が非常
に多い。
A wafer produced from a single crystal produced by continuously supplying a granular silicon raw material has much more fine surface irregularities than a wafer produced from an ordinary CZ single crystal.

【0008】表面微小凹凸物には外来性と生来性のも
のがあり、連続供給して製造した単結晶より作製したウ
ェ−ハは生来性のものが多く存在し、これが通常のCZ
単結晶より作製したウェ−ハとの相違点になっている。
There are extrinsic and natural surface fine irregularities, and many wafers made from single crystals produced by continuous supply have natural ones. This is the usual CZ.
This is a difference from a wafer manufactured from a single crystal.

【0009】生来性の表面微小凹凸物は供給原料との
間に密接な関係がある。即ち、供給原料に由来する表面
微小凹凸物が存在し、且つこの供給原料が特定の性質に
あれば、高い表面清浄度のウェ−ハを作製できることを
新たに見出した。
Intrinsic surface micro-reliefs have a close relationship with the feedstock. That is, it was newly found that a wafer having a high surface cleanliness can be produced if there are surface fine irregularities derived from the feed material and the feed material has a specific property.

【0010】本発明は、かかる新規な知見に基づき成さ
れたものであり、粒状ポリシリコン原料を連続供給する
単結晶製造技術に関し、その単結晶から得られるウェ−
ハに生来的に導入される表面微小凹凸物を低減させるこ
とを目的にするものである。
The present invention was made on the basis of such a new finding, and relates to a single crystal manufacturing technique for continuously supplying a granular polysilicon raw material, and a wafer obtained from the single crystal.
The purpose is to reduce surface fine irregularities that are inherently introduced into the c.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係る方法は、粒
状シリコン原料をシリコン溶融液内に連続的に供給する
単結晶の連続製造方法であって、前記原料の空隙面積率
が0%を越え3%以下であることを特徴とするものであ
る。
The method according to the present invention is a continuous production method of a single crystal in which a granular silicon raw material is continuously fed into a silicon melt, and the raw material has a void area ratio of 0%. It is characterized by exceeding 3% or less.

【0012】[0012]

【作用】本発明の単結晶製造方法は、空隙面積率が0%
を越え3%以下の粒状ポリシリコン原料を連続して供給
することにより、最終的に微小表面凹凸物が極めて少な
いシリコンウェ−ハとなる単結晶を作製することが可能
となるものである。
The single crystal manufacturing method of the present invention has a void area ratio of 0%.
It is possible to finally produce a single crystal which becomes a silicon wafer with extremely few fine surface irregularities by continuously supplying a granular polysilicon raw material of more than 3% and less than 3%.

【0013】本発明者らは、ウェ−ハ表面上の微小表面
凹凸物について、後述する実施例に示すように種々試験
した結果、粒状ポリシリコン原料の空隙面積率(%)と
微小表面凹凸物(個)との間に、図7に示す如く、空隙
面積率が3%以下の場合に微小表面凹凸物が2個以下と
なり、空隙面積率が3%を越えると微小表面凹凸物が2
個を越えることを見知した。
The inventors of the present invention conducted various tests on minute surface irregularities on the surface of the wafer as shown in Examples to be described later. As a result, the void area ratio (%) of the granular polysilicon raw material and the minute surface irregularities were obtained. As shown in FIG. 7, when the void area ratio is 3% or less, the number of minute surface irregularities becomes 2 or less, and when the void area ratio exceeds 3%, the number of minute surface irregularities becomes 2.
I knew that I would exceed the number of pieces.

【0014】なお、本発明において、空隙面積率とは、
空隙面積と全体のウェ−ハ面積との比率を言うものであ
る。
In the present invention, the void area ratio is
It is the ratio of the void area to the entire wafer area.

【0015】また、微小表面凹凸物を2個以下に規定し
たのは現在の高集積用6〜8インチウェ−ハで2個以下
の実績があるためである。
Further, the reason why the number of fine surface irregularities is specified to be 2 or less is that the current 6 to 8 inch wafer for high integration has a record of 2 or less.

【0016】次に、粒状ポリシリコン原料中の空隙率が
少ないとき、ウェ−ハ段階での微小表面凹凸物が少ない
理由としては、以下のことが考えられる。
Next, when the porosity of the granular polysilicon raw material is small, the reason why the minute surface irregularities at the wafer stage are small is considered as follows.

【0017】例えば、図1の単結晶製造装置においては
原料粒状ポリシリコン9が仕切り部材10外に装入、溶
解され、溶融シリコンは小孔11を通過して、シリコン
単結晶5に連続して凝固する。その際、粒状ポリシリコ
ンの空隙中にある気体は容積が小さいため、溶解後直ち
に蒸発したものは除いて、シリコン融液中に固溶するこ
となく残存し、圧力、温度により体積膨脹する。シリコ
ン融液中の強制及び自然対流によりかなりの気泡は雰囲
気中に排出されるが、直接凝固界面に到達した気泡はシ
リコンインゴット中に取り込まれ空隙となり、これをウ
ェ−ハにした場合、僅かな微小表面凹凸物となる。
For example, in the single crystal manufacturing apparatus of FIG. 1, raw material granular polysilicon 9 is charged into the outside of the partition member 10 and melted, and the molten silicon passes through the small holes 11 and continues to the silicon single crystal 5. Solidify. At that time, since the gas in the voids of the granular polysilicon has a small volume, it remains without being solid-solved in the silicon melt except for the one evaporated immediately after dissolution, and the volume expands due to pressure and temperature. Although considerable bubbles are discharged into the atmosphere by forced and natural convection in the silicon melt, the bubbles that reach the solidification interface directly are taken into the silicon ingot and become voids. It becomes a fine surface irregularity.

【0018】以上の結果、本発明により得られたシリコ
ン単結晶は、品質として抵抗値及び酸素濃度がインゴッ
ト長が手方向及びウェ−ハ面内方向で均一であるため高
集積デバイス用の基板として期待され、そのため、この
シリコン単結晶から加工されるウェ−ハは、従来にもま
して良好な表面清浄度を保持されなければならない。
As a result of the above, the silicon single crystal obtained by the present invention is used as a substrate for a highly integrated device because the resistance and oxygen concentration are uniform in the ingot length in the hand direction and in the wafer in-plane direction. As expected, therefore, wafers processed from this silicon single crystal must retain better surface cleanliness than ever before.

【0019】次に本発明の実施例について述べる。Next, examples of the present invention will be described.

【0020】[0020]

【実施例】【Example】

(1)粒状ポリシリコン原料の製造法。 (1) A method for manufacturing a granular polysilicon raw material.

【0021】本発明方法に用いる粒状ポリシリコン原料
は次のようにして製造される。粒状ポリシリコン原料の
製造法は、モノシランまたはトリクロルシランを、流動
層内に導入し熱分解により粒状ポリシリコンを形成させ
るものである。
The granular polysilicon raw material used in the method of the present invention is manufactured as follows. The method for producing the granular polysilicon raw material is to introduce monosilane or trichlorosilane into the fluidized bed and thermally decompose it to form granular polysilicon.

【0022】この粒状ポリシリコンの品質は、流動層の
操業条件、特にモノシラン等の原料ガス流量の時間変化
及び流動層内の温度分布に強く影響される。
The quality of the granular polysilicon is strongly influenced by the operating conditions of the fluidized bed, especially the time variation of the flow rate of the raw material gas such as monosilane and the temperature distribution in the fluidized bed.

【0023】粒状ポリシリコン品質としては、粒状原料
中の空隙量の差が影響することは後に明らかにするが、
これは以下に述べる操業条件に起因している。
It will be clarified later that the difference in the amount of voids in the granular raw material affects the quality of the granular polysilicon, but
This is due to the operating conditions described below.

【0024】粒状ポリシリコンは、トリクロルシランま
たはモノシランを流動層中で熱分解させ析出させている
が、この時の反応としては、 1)シード上極近傍で原料ガスが分解しシリコンが析出
し成長していくもの 2)気相中で反応して生成された微粉がシリコン粒子に
付着し焼結するというプロセスを繰り返し成長していく
ものがある。
The granular polysilicon is formed by thermally decomposing trichlorosilane or monosilane in a fluidized bed. The reaction at this time is as follows: 1) Raw material gas is decomposed near the upper electrode of the seed and silicon is deposited to grow. What is done 2) There is one that grows repeatedly by repeating the process in which fine powder generated by reaction in the gas phase adheres to silicon particles and sinters.

【0025】前者の場合、稠密な構造となり、後者の場
合は空隙率の多いものとなる。本発明に用いられる空隙
量の少ない粒状ポリシリコン原料は、稠密な粒子を原料
とすることにより達成されることはいうまでもない。後
者の場合でも、微粉を十分に焼結させ成長させれば空隙
量の少ない稠密な粒子が製造出来、本発明の目的を達成
できる。
In the former case, the structure is dense, and in the latter case, the porosity is large. It goes without saying that the granular polysilicon raw material having a small amount of voids used in the present invention can be achieved by using dense particles as the raw material. Even in the latter case, if the fine powder is sufficiently sintered and grown, dense particles having a small amount of voids can be produced, and the object of the present invention can be achieved.

【0026】これらは、例えばモノシランまたはトリク
ロルシラン等の原料ガス流量を少なくおよび流動層内の
温度を低くすることにより可能となる。 (2)原料供給及び単結晶製造法。
These can be achieved by reducing the flow rate of the raw material gas such as monosilane or trichlorosilane and lowering the temperature in the fluidized bed. (2) Raw material supply and single crystal manufacturing method.

【0027】次に、本発明の単結晶製造方法について述
べる。図1は、本発明の実施例において用いた単結晶製
造装置例の模式的断面図である。 図において、1は石
英るつぼで、黒鉛るつぼ2の中にセットされており、黒
鉛るつぼ2はペデスタル4上に上下動及び回転可能に支
持されている。5はシリコン単結晶で、7は石英るつぼ
1内に入れられた原料シリコン溶融液で、これらシリコ
ン溶融液7から柱状に育成されたシリコン単結晶5が引
き上げられる。3は黒鉛るつぼ2を取り囲む電気抵抗加
熱体(ヒーター)、6はこの電気抵抗加熱体3を取り囲
むホットゾーン断熱材で、これらはチャンバー8内に収
容されており、これらの単結晶製造装置は通常のCZ法
によるシリコン単結晶の製造装置と基本的には同じであ
る。
Next, the method for producing a single crystal of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic sectional view of an example of a single crystal manufacturing apparatus used in an example of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a quartz crucible, which is set in a graphite crucible 2. The graphite crucible 2 is supported on a pedestal 4 so as to be vertically movable and rotatable. Reference numeral 5 is a silicon single crystal, 7 is a raw material silicon melt contained in the quartz crucible 1, and the silicon single crystal 5 grown in a columnar shape is pulled from the silicon melt 7. 3 is an electric resistance heating body (heater) surrounding the graphite crucible 2, 6 is a hot zone heat insulating material surrounding the electric resistance heating body 3, and these are housed in a chamber 8. It is basically the same as the silicon single crystal manufacturing apparatus by the CZ method.

【0028】10は高純度の石英からなり、石英るつぼ
1内にこれと同心的に配設されたリング状の仕切り部材
で、高さ方向のほぼ中央部から下の領域には、1個又は
数個の小孔11が貫設されている。この仕切り部材10
は、粒状ポリシリコン原料9のチャージ時に一緒に石英
るつぼ1内にセットされ、原料の溶融後はシリコン単結
晶5を取り囲むようにシリコン溶融液7内に配設されて
おり、上縁部は溶融液面から露出している。また、下縁
部は石英るつぼ1に殆ど融着した状態となり、浮き上が
ることはない。従って、仕切り部材10の外側の原料供
給部12のシリコン溶融液は小孔11を介してのみ静か
に内側の単結晶育成部13に移動出来るだけのため、原
料供給部12と単結晶育成部13とを十分に仕切ること
が出来る。
Reference numeral 10 denotes a ring-shaped partition member which is made of high-purity quartz and is concentrically arranged in the quartz crucible 1, and one or more ring-shaped partition members are provided in the region below the center in the height direction. Several small holes 11 are provided therethrough. This partition member 10
Are set in the quartz crucible 1 together when the granular polysilicon raw material 9 is charged, and are arranged in the silicon melt 7 so as to surround the silicon single crystal 5 after the raw material is melted, and the upper edge portion is melted. It is exposed from the liquid surface. Further, the lower edge is almost fused to the quartz crucible 1 and does not rise. Therefore, the silicon melt in the raw material supply part 12 outside the partition member 10 can be gently moved to the inner single crystal growth part 13 only through the small holes 11, so that the raw material supply part 12 and the single crystal growth part 13 can be moved. And can be fully separated.

【0029】15はチャンバ−8に、原料供給部12の
溶融液面に対応して設けた開口部で、この開口部15に
は粒状又は塊状のポリシリコン原料の供給装置14が挿
入固定されており、供給装置14の先端部は原料供給部
12の溶融液面と対向している。この供給装置14は、
図示する如く、チャンバ−8の外部に設けた原料供給チ
ャンバ−(図示せず)に連結されており、原料供給部1
2の溶融液面上に粒状原料ポリシリコン9を連続的に供
給する。
Reference numeral 15 designates an opening provided in the chamber 8 corresponding to the melt surface of the raw material supply section 12, and a granular or massive polysilicon raw material supply device 14 is inserted and fixed in the opening 15. The front end of the supply device 14 faces the melt surface of the raw material supply part 12. This supply device 14 is
As shown in the figure, the raw material supply chamber 1 (not shown) provided outside the chamber 8 is connected to the raw material supply unit 1.
The granular raw material polysilicon 9 is continuously supplied onto the molten liquid surface of No. 2.

【0030】なお、チャンバ−8の上部には、原料供給
部12の溶融液面の温度、他方の単結晶育成部13の溶
融液面の温度を夫々測定するための温度検出器16,1
7が配設されている。
In the upper part of the chamber-8, temperature detectors 16 and 1 for measuring the temperature of the melt surface of the raw material supply part 12 and the temperature of the melt surface of the other single crystal growing part 13, respectively.
7 are provided.

【0031】18は保温板で、高強度の黒鉛板で出来て
いる。この保温板18は外周がホットゾ−ン断熱材6に
支持され、仕切り部材10及び原料供給部12を囲むよ
うにセットされている。この保温板18は、仕切り部材
10の溶融液から露出した部分から発生する溶融液の凝
固を防止すると共に、原料供給部12の溶融液の保温効
果を高めるため、底部(内周部)を溶融液面に近接(本
実施例では10mm程度)して配置されている。19は温
度検出器の視野領域に対応して設けた穴、20は粒状ポ
リシリコンの供給路に設けた穴である。
A heat insulating plate 18 is made of a high-strength graphite plate. The heat insulating plate 18 has an outer periphery supported by the hot zone heat insulating material 6 and is set so as to surround the partition member 10 and the raw material supply unit 12. The heat insulating plate 18 prevents the solidification of the molten liquid generated from the portion of the partition member 10 exposed from the molten liquid, and melts the bottom (inner peripheral portion) of the raw material supply unit 12 in order to enhance the heat insulating effect. It is arranged close to the liquid surface (about 10 mm in this embodiment). Reference numeral 19 is a hole provided corresponding to the field of view of the temperature detector, and 20 is a hole provided in the supply path of the granular polysilicon.

【0032】なお、上記の図1の単結晶製造装置におい
ては、図示しないが原料供給部12及び単結晶育成部1
3の温度を確実に制御する制御手段、単結晶引上げ及び
回転手段、るつぼ回転手段、不活性ガスの供給及び排出
手段を備えることは勿論である。
In the single crystal production apparatus of FIG. 1 described above, although not shown, the raw material supply section 12 and the single crystal growth section 1
It is needless to say that a control means for surely controlling the temperature of 3, a single crystal pulling and rotating means, a crucible rotating means, and an inert gas supply and discharge means are provided.

【0033】次に図1に示すように構成した単結晶製造
装置においては、石英るつぼ1内に配設した仕切り部材
10の内側と外側には、前述のようにトリクロルシラン
またはモノシランを流動層中で熱分解させ析出させて得
られた粒状ポリシリコン9を溶融原料として入れて、電
気抵抗加熱体3にてるつぼ1及び2を加熱し、原料供給
部12の粒状ポリシリコン9を溶融する。この場合両者
の溶融面は同一レベルに保持されている。いま、種結晶
を単結晶育成部13の溶融液面に接した後、回転手段
(図示なし)により回転させながら、また引上げ手段
(図示なし)により、所定の速度(1mm/分)にて徐
々に引上げると、接触液面の凝固と共に結晶成長が行わ
れ、直径6インチの円柱状のシリコン単結晶5が得られ
る。この間、原料供給装置14から原料供給部12の溶
融液表面上に粒状ポリシリコン9が連続的に供給され、
この粒状ポリシリコン9は原料供給部12の溶融液によ
って溶解され、仕切り部材10の小孔11を通って単結
晶育成部13に静かに移動し、溶融原料の原料粒状ポリ
シリコン9の液面レベルを一定に保持する。このとき、
原料供給部12の溶融液面上への粒状ポリシリコン9の
供給によって生ずる波紋は仕切り部材10によって阻止
され、単結晶育成部13には伝播されない。
Next, in the single crystal manufacturing apparatus configured as shown in FIG. 1, trichlorosilane or monosilane is placed in the fluidized bed inside and outside the partition member 10 arranged in the quartz crucible 1 as described above. The granular polysilicon 9 obtained by thermally decomposing and depositing is heated as a melting raw material, and the crucibles 1 and 2 are heated in the electric resistance heating body 3 to melt the granular polysilicon 9 in the raw material supply unit 12. In this case, the melting surfaces of both are kept at the same level. Now, after the seed crystal is brought into contact with the melt surface of the single crystal growing portion 13, it is gradually rotated at a predetermined speed (1 mm / min) by rotating means (not shown) and pulling means (not shown). When the liquid crystal is pulled up, the contact liquid surface is solidified and the crystal is grown to obtain a cylindrical silicon single crystal 5 having a diameter of 6 inches. During this period, the granular polysilicon 9 is continuously supplied from the raw material supply device 14 onto the surface of the molten liquid of the raw material supply unit 12,
The granular polysilicon 9 is melted by the molten liquid of the raw material supply unit 12 and gently moves to the single crystal growth unit 13 through the small holes 11 of the partition member 10, and the liquid level of the raw material granular polysilicon 9 of the molten raw material is leveled. Hold constant. At this time,
The ripples generated by the supply of the granular polysilicon 9 onto the melt surface of the raw material supply unit 12 are blocked by the partition member 10 and are not propagated to the single crystal growth unit 13.

【0034】なお、当初の原料粒状ポリシリコンの融解
開始から単結晶引上げ完了までの間、不活性ガスの供給
及び排出手段(図示なし)により、雰囲気ガスが導入さ
れる。 上記のような単結晶製造装置を用い、空隙面積
率の異なった粒状ポリシリコン原料を用いてシリコン単
結晶インゴットを製造し、得られた単結晶を通常のウェ
−ハ加工プロセスによりウェ−ハ加工を行い品質を評価
した。 (3)ウェ−ハ表面の顕微鏡による観察評価。
From the beginning of melting of the raw material granular polysilicon to the completion of pulling the single crystal, an atmosphere gas is introduced by means of an inert gas supply and discharge means (not shown). Using the above-described single crystal manufacturing apparatus, silicon single crystal ingots are manufactured using granular polysilicon raw materials having different void area ratios, and the obtained single crystals are processed by a normal wafer processing process. And evaluated the quality. (3) Observation and evaluation of the wafer surface with a microscope.

【0035】一方、本発明者らは、前述のように、粒状
ポリシリコン原料を連続的に供給して製造したウェ−ハ
表面に関して詳細に調査研究した。
On the other hand, the present inventors have conducted detailed research and study on the wafer surface produced by continuously supplying the granular polysilicon raw material as described above.

【0036】図2〜図6はウェ−ハ表面の表面欠陥の外
観説明写真である。即ち図2及び図3は夫々ウェ−ハA
及びB表面の光学顕微鏡写真(倍率×700)で、図4
及び図5は夫々A及びBウェ−ハ表面の走査電子顕微鏡
写真(倍率×10,000及び×7,000)であり、
更に図6は図5のウェ−ハBを55゜傾斜せしめて撮影
した走査電子顕微鏡写真(倍率×7,000)である。
2 to 6 are photographs for explaining the appearance of surface defects on the wafer surface. That is, FIGS. 2 and 3 show the wafer A, respectively.
4 and an optical micrograph (magnification: 700) of the surface B and FIG.
And FIG. 5 are scanning electron micrographs (magnification × 10,000 and × 7,000) of the surfaces of A and B wafers, respectively.
Further, FIG. 6 is a scanning electron micrograph (magnification × 7,000) taken by inclining the wafer B of FIG. 5 by 55 °.

【0037】図2〜図6の写真に示す如く、影の部分は
ウェ−ハ面内の穴の部分を示し、光沢部分は平滑なウェ
−ハ表面を示す。
As shown in the photographs of FIGS. 2 to 6, the shaded portion indicates the hole portion in the wafer surface, and the glossy portion indicates the smooth wafer surface.

【0038】本発明の微小表面凹凸物の外観は、図2〜
図6の写真に示す如く、形状としては多面体形状の凹状
からなっており、ウェ−ハ中心部に多く分布している。
従って、デバイスを作成した場合は欠陥の原因になるこ
とは明らかである。 (4)ウェ−ハ表面の微小表面凹凸物に及す粒状ポリシ
リコン原料の空隙面積率との関係 図7に、ウェ−ハ表面を識別した結果と粒状ポリシリコ
ン原料の空隙面積率(%)との関係を示す。
The appearance of the fine surface irregularities of the present invention is shown in FIGS.
As shown in the photograph of FIG. 6, the shape is a polyhedral concave shape, and many are distributed in the central portion of the wafer.
Therefore, it is clear that when a device is manufactured, it causes a defect. (4) Relationship with the void area ratio of the granular polysilicon raw material that affects the fine surface irregularities on the wafer surface. FIG. 7 shows the result of identifying the wafer surface and the void area ratio (%) of the granular polysilicon raw material. Shows the relationship with.

【0039】図7は微小表面凹凸物(個)に与える粒状
ポリシリコン原料の空隙面積率(%)との実験結果を示
すグラフであり、横軸に粒状ポリシリコン原料の空隙面
積率(%)を、縦軸に微小表面凹凸物数(個)をとって
示してある。なお、空隙面積率(%)は粒状ポリシリコ
ン原料をサンプリングして、断面研磨し光学顕微鏡によ
り測定した。
FIG. 7 is a graph showing the experimental results with the void area ratio (%) of the granular polysilicon raw material given to the minute surface irregularities (pieces). The horizontal axis shows the void area ratio (%) of the granular polysilicon raw material. Is shown by taking the number of minute surface irregularities (pieces) on the vertical axis. The void area ratio (%) was measured by sampling a granular polysilicon raw material, polishing the cross section, and measuring with an optical microscope.

【0040】図7に示す如く、空隙面積率が3%以下の
場合に微小表面凹凸物が2個以下となり、空隙面積率が
3%を越えると微小表面凹凸物が2個を越え、ウェ−ハ
表面清浄度を確保する為には、粒状ポリシリコン原料の
空隙面積率を3%以下にすることが必要であることが明
らかである。ここで用いた粒状ポリシリコンの残留水素
量は1〜10ppmであり、残留水素量と微小表面凹凸
物の個数との関係はなかった。
As shown in FIG. 7, when the void area ratio is 3% or less, the number of fine surface irregularities becomes 2 or less. When the void area ratio exceeds 3%, the fine surface irregularities exceed 2, and the wafer (C) In order to secure the surface cleanliness, it is clear that the void area ratio of the granular polysilicon raw material needs to be 3% or less. The amount of residual hydrogen in the granular polysilicon used here was 1 to 10 ppm, and there was no relationship between the amount of residual hydrogen and the number of fine surface irregularities.

【0041】さらに、粒状ポリシリコン原料A,B,C
中の空隙状態を走査電子顕微鏡写真により調べた。図8
〜図10はその粒状ポリシリコンA,B,C原料中の空
隙領域を示す走査電子顕微鏡写真(倍率×10,00
0)である。
Further, granular polysilicon raw materials A, B and C
The void state inside was examined by scanning electron micrograph. Figure 8
10 is a scanning electron micrograph (magnification × 10,000) showing the void region in the granular polysilicon A, B, C raw material.
0).

【0042】図8〜図10に示すように、ポリシリコン
は稠密でなく多数の空隙があることがわかる。写真の濃
い部分が空隙状態を示すものである。
As shown in FIGS. 8 to 10, it can be seen that polysilicon is not dense and has many voids. The dark portion of the photograph shows the void state.

【0043】ここで、空隙面積率は次式により求めた。Here, the void area ratio was obtained by the following equation.

【0044】空隙面積率(%)=濃い部分の面積/全部
の面積×100 また、空隙面積率の製造ロット内でのバラツキは小さか
った。
Void area ratio (%) = area of dark portion / total area × 100 Further, the variation in the void area ratio within the production lot was small.

【0045】本発明において用いる粒状ポリシリコン
は、空隙面積率が0%を越え3%以下であれば、モノシ
ランまたはトリクロルシランのいずれの方法によるもの
も適用できる。更に単結晶製造に当っては本実施例の装
置に限定されず、他のCZ法による装置であれば適用で
きる。
As the granular polysilicon used in the present invention, any one of monosilane and trichlorosilane can be applied as long as the void area ratio is more than 0% and 3% or less. Furthermore, the apparatus for producing a single crystal is not limited to the apparatus of this embodiment, and any other apparatus by the CZ method can be applied.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明法による粒状ポリシリコン原料を
用いた連続供給単結晶製造法により加工されたシリコン
ウェ−ハは生来性微小表面凹凸物の数を極めて少なくす
ることが可能になり、品質として抵抗値及び酸素濃度が
インゴット長が手方向及びウエハ面内方向で均一である
ため高集積デバイス用の基板として期待され、そのた
め、連続原料供給のシリコン単結晶から加工されるウエ
ハは、従来にもまして良好な表面清浄度を保持し得るも
のである。
The silicon wafer processed by the continuous supply single crystal manufacturing method using the granular polysilicon raw material according to the method of the present invention is capable of extremely reducing the number of innate minute surface irregularities, and has a resistance as a quality. The value and oxygen concentration are expected to be a substrate for highly integrated devices because the ingot length is uniform in the hand direction and the in-plane direction of the wafer. Therefore, a wafer processed from a silicon single crystal of continuous raw material supply is more excellent than before. It is possible to maintain good surface cleanliness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施例において用いた単結晶製造装
置の模式的断面説明図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional explanatory view of a single crystal manufacturing apparatus used in an example of the present invention.

【図2】 シリコンウェ−ハAの表面欠陥の外観を示す
光学顕微鏡写真(倍率×700)である。
FIG. 2 is an optical microscope photograph (magnification × 700) showing the appearance of surface defects of silicon wafer A.

【図3】 シリコンウェ−ハBの表面欠陥の外観を示す
光学顕微鏡写真(倍率×700)である。
3 is an optical micrograph (magnification: 700) showing the appearance of surface defects of silicon wafer B. FIG.

【図4】 シリコンウェ−ハAの表面欠陥の外観を示す
走査電子顕微鏡写真(倍率×10,000)である。
4 is a scanning electron micrograph (magnification: 10,000) showing the appearance of surface defects of silicon wafer A. FIG.

【図5】 シリコンウェ−ハBの表面欠陥の外観を示す
走査電子顕微鏡写真(倍率×7,000)である。
5 is a scanning electron micrograph (magnification × 7,000) showing the appearance of surface defects of silicon wafer B. FIG.

【図6】 シリコンウェ−ハBの表面欠陥の外観を示す
走査電子顕微鏡写真(倍率×7,000)である。
FIG. 6 is a scanning electron micrograph (magnification × 7,000) showing the appearance of surface defects on the silicon wafer B.

【図7】粒状シリコン原料の空隙面積率(%)とウェ−
ハ表面の微小表面凹凸物数(個)の関係グラフである。
FIG. 7: Void area ratio (%) of granular silicon raw material and wafer
It is a relationship graph of the number (pieces) of minute surface irregularities on the c surface.

【図8】粒状ポリシリコンA原料中の空隙状態を示す走
査電子顕微鏡写真(倍率×10,000)である。
FIG. 8 is a scanning electron micrograph (magnification × 10,000) showing the state of voids in the granular polysilicon A raw material.

【図9】粒状ポリシリコンB原料中の空隙状態を示す走
査電子顕微鏡写真(倍率×10,000)である。
FIG. 9 is a scanning electron micrograph (magnification × 10,000) showing the state of voids in the granular polysilicon B raw material.

【図10】粒状ポリシリコンC原料中の空隙状態を示す
走査電子顕微鏡写真(倍率×10,000)である。
FIG. 10 is a scanning electron micrograph (magnification × 10,000) showing the state of voids in the granular polysilicon C raw material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英るつぼ、 2 黒鉛るつぼ、 3 電気抵抗加熱体(ヒ−タ)、 4 ペデスタル、 5 シリコン単結晶、 6 断熱材、 7 シリコン溶融液、 8 チャンバ−、 9 原料粒状ポリシリコン、 10 仕切り部材、 11 小孔、 12 原料供給部、 13 単結晶育成部、 14 原料供給装置、 15 開口部、 16 温度検出器、 17 温度検出器、 18 保温板、 19 穴、 20 穴。 1 quartz crucible, 2 graphite crucible, 3 electric resistance heating element (heater), 4 pedestal, 5 silicon single crystal, 6 heat insulating material, 7 silicon melt, 8 chamber, 9 raw material granular polysilicon, 10 partitioning member, 11 small holes, 12 raw material supply part, 13 single crystal growth part, 14 raw material supply device, 15 opening part, 16 temperature detector, 17 temperature detector, 18 heat insulating plate, 19 hole, 20 hole.

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年7月22日[Submission date] July 22, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief description of the drawing

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施例において用いた単結晶製造装
置の模式的断面説明図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional explanatory view of a single crystal manufacturing apparatus used in an example of the present invention.

【図2】 シリコンウェ−ハAの表面の結晶構造を示す
光学顕微鏡写真(倍率×700)である。
FIG. 2 is an optical microscope photograph (magnification × 700) showing the crystal structure of the surface of silicon wafer A.

【図3】 シリコンウェ−ハBの表面の結晶構造を示す
光学顕微鏡写真(倍率×700)である。
FIG. 3 is an optical micrograph (magnification × 700) showing the crystal structure of the surface of the silicon wafer B.

【図4】 シリコンウェ−ハAの表面の結晶構造を示す
走査電子顕微鏡写真(倍率×10,000)である。
FIG. 4 is a scanning electron micrograph (magnification: 10,000) showing the crystal structure of the surface of silicon wafer A.

【図5】 シリコンウェ−ハBの表面の結晶構造を示す
走査電子顕微鏡写真(倍率×7,000)である。
5 is a scanning electron micrograph (magnification × 7,000) showing the crystal structure of the surface of the silicon wafer B. FIG.

【図6】 シリコンウェ−ハBの表面の結晶構造を示す
走査電子顕微鏡写真(倍率×7,000)である。
6 is a scanning electron micrograph (magnification × 7,000) showing the crystal structure of the surface of the silicon wafer B. FIG.

【図7】粒状シリコン原料の空隙面積率(%)とウェ−
ハ表面の微小表面凹凸物数(個)の関係グラフである。
FIG. 7: Void area ratio (%) of granular silicon raw material and wafer
It is a relationship graph of the number (pieces) of minute surface irregularities on the c surface.

【図8】粒状ポリシリコンA原料中の粒子構造を示す走
査電子顕微鏡写真(倍率×10,000)である。
FIG. 8 is a scanning electron micrograph (magnification × 10,000) showing the grain structure in the granular polysilicon A raw material.

【図9】粒状ポリシリコンB原料中の粒子構造を示す走
査電子顕微鏡写真(倍率×10,000)である。
FIG. 9 is a scanning electron micrograph (magnification × 10,000) showing the grain structure in the granular polysilicon B raw material.

【図10】粒状ポリシリコンC原料中の粒子構造を示す
走査電子顕微鏡写真(倍率×10,000)である。
FIG. 10 is a scanning electron micrograph (magnification × 10,000) showing a grain structure in a granular polysilicon C raw material.

【符号の説明】 1 石英るつぼ、 2 黒鉛るつぼ、 3 電気抵抗加熱体(ヒ−タ)、 4 ペデスタル、 5 シリコン単結晶、 6 断熱材、 7 シリコン溶融液、 8 チャンバ−、 9 原料粒状ポリシリコン、 10 仕切り部材、 11 小孔、 12 原料供給部、 13 単結晶育成部、 14 原料供給装置、 15 開口部、 16 温度検出器、 17 温度検出器、 18 保温板、 19 穴、 20 穴。[Explanation of Codes] 1 quartz crucible, 2 graphite crucible, 3 electric resistance heating body (heater), 4 pedestal, 5 silicon single crystal, 6 heat insulating material, 7 silicon melt, 8 chamber-, 9 raw material granular polysilicon , 10 partition members, 11 small holes, 12 raw material supply part, 13 single crystal growing part, 14 raw material supply device, 15 opening part, 16 temperature detector, 17 temperature detector, 18 heat insulating plate, 19 hole, 20 hole.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図2[Name of item to be corrected] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図2】 [Fig. 2]

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図3[Name of item to be corrected] Figure 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図3】 [Figure 3]

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 粒状ポリシリコン原料をシリコン溶融液
内に連続的に供給しながらシリコン単結晶を製造する方
法において、空隙面積率が0%を越え3%以下の粒状ポ
リシリコンを用いることを特徴とする単結晶製造方法。
Claim: What is claimed is: 1. A method of producing a silicon single crystal while continuously supplying a granular polysilicon raw material into a silicon melt, wherein the void area ratio is more than 0% and not more than 3%. A method for producing a single crystal, which comprises using silicon.
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