JPH05319989A - Production of single crystal - Google Patents

Production of single crystal

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JPH05319989A
JPH05319989A JP4047644A JP4764492A JPH05319989A JP H05319989 A JPH05319989 A JP H05319989A JP 4047644 A JP4047644 A JP 4047644A JP 4764492 A JP4764492 A JP 4764492A JP H05319989 A JPH05319989 A JP H05319989A
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JP
Japan
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raw material
single crystal
silicon
granular
granular polysilicon
Prior art date
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Application number
JP4047644A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaki Omura
雅紀 大村
Shinji Ishii
伸治 石井
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
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  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

PURPOSE:To minimize surface fine unevennesses of a wafer in a method for producing a single crystal while continuously feeding a granular polysilicon raw material. CONSTITUTION:The method for producing a single crystal is characterized by using granular polysilicon having <=1000(cm<2>/g) specific surface area, further washing the granular polysilicon with an aqueous solution of hydrofluoric acid and employing the washed granular polysilicon in a method for pulling up the silicon single crystal while continuously feeding the granular polysilicon raw material. Surface fine unevennesses can be minimized in a silicon wafer prepared by working the single crystal obtained according the method for producing the single crystal and the silicon wafer worked from the silicon single crystal according to this invention is capable of maintaining good surface cleanness and expected as a substrate for highly integrated devices.

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 producing a silicon single crystal while continuously supplying a granular polysilicon raw material into a silicon melt.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、デバイスの高集積化に伴いシリコ
ン単結晶の高品質化並びに大口径化の要求が高まってい
る。これらの要求に応える単結晶製造方法としては、原
料を連続的に供給しながら単結晶を引上げる連続チョク
ラルスキ−法(以下連続CZ法といい、例えば特公昭4
0−10184号公報)が有利である。その理由は、シ
リコンウエハ面内は勿論インゴット長手方向において抵
抗値及び酸素濃度等の変化が少なく、インゴット内でほ
ぼ均一であり、また、るつぼの初期チャ−ジ量に制限を
受けずに長尺及び大口径の単結晶を引上げることが出来
るからである。
2. Description of the Related Art In recent years, demands for higher quality and larger diameter silicon single crystals have increased with the high integration of devices. As a method for producing a single crystal that meets these requirements, a continuous Czochralski method (hereinafter referred to as a continuous CZ method, in which a single crystal is pulled while continuously supplying a raw material, is referred to, for example, Japanese Patent Publication No.
0-10184) is advantageous. The reason is that there is little change in the resistance value and oxygen concentration in the ingot longitudinal direction as well as in the silicon wafer surface, it is almost uniform in the ingot, and it is long without being restricted by the initial charge amount of the crucible. And a single crystal having a large diameter can be pulled up.

【0003】また、供給原料としては、モノシランまた
はトリクロルシランを熱分解して作った粒状ポリシリコ
ンを使用することが、例えば特開昭61−361797
号公報及び特開昭62−241889号公報に開示され
ている。この粒状ポリシリコン原料を用いると、原料供
給量の制御が容易である利点がある。
Further, as the feed material, it is possible to use granular polysilicon produced by thermally decomposing monosilane or trichlorosilane, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-361797.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-241889. The use of this granular polysilicon raw material has an advantage that the raw material supply amount can be easily controlled.

【0004】さらに、その他、連続CZ法として特開平
1−282194号公報には、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が開示
されており、また特開平2−18376号公報には、粒
状原料供給の案内管の先端に遮蔽部を設けシリコン融液
の波立ちを少なくすることにより、引上げている、シリ
コン単結晶の有転位化率を下げる方法が開示されてい
る。
Further, in addition, as a continuous CZ method, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-282194 sets forth the residual hydrogen amount or residual chlorine amount in the granular silicon raw material to reduce the rupture phenomenon occurring when the raw material is melted. A method for producing a single crystal is disclosed, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-18376 discloses a method of pulling up a silicon melt by providing a shielding portion at the tip of a guide tube for feeding a granular raw material to reduce ripples in the silicon melt. A method of reducing the dislocation generation rate of a single crystal is disclosed.

【0005】これらの研究は、近年のデバイスの高集積
化・高速度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。しかし、これら連続CZ法
の特許は単結晶製造の安定性に関するものばかりであ
り、シリコンウェハの大口径化に伴う品質に対する要請
を満足するものではない。
These studies are being carried out to meet the high quality demands of silicon wafers accompanying the recent higher integration and higher speed of devices. However, these continuous CZ method patents are only related to the stability of single crystal production, and do not satisfy the demand for quality associated with the increase in diameter of silicon wafers.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】シリコンウェハ品質特
に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とされる。表面の清浄度の目安と
しては、 パ−ティクルと称される小さな塵の数 微小表面凹凸物の数 金属表面汚染物量 があり、シリコンウェハ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。
With respect to the quality of silicon wafers, and particularly the surface quality of silicon wafers, the cleanliness of the wafer surface is often a problem. As a measure of surface cleanliness, there are the number of small dust called particles, the number of minute surface irregularities, and the amount of metal surface contaminants, and various studies have been conducted to improve the cleanliness of the silicon wafer surface. ..

【0007】ここで、上述の、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シリコンウェハ表面に塵の形で
点在する。
Here, the above-mentioned particles are foreign materials derived from the polishing and cleaning steps of the wafer, and are scattered in the form of dust on the surface of the smooth silicon wafer.

【0008】はウェハ表面に点在する約10μm 以下
の微小表面凹凸物であり、がシリコンウェハと異なる
異質物であるのに対し、これはシリコンウェハ表面の幾
何学的形状の変化したものである。
Is a surface irregularity of about 10 μm or less scattered on the surface of the wafer, which is a foreign substance different from the silicon wafer, whereas this is a variation of the geometrical shape of the surface of the silicon wafer. ..

【0009】,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。
, Is quantitatively measured by a surface inspection meter, but it may be included in the number of particles and counted.

【0010】前述の粒状ポリシリコンを原料として、連
続CZ法によって作ったシリコン単結晶を加工し得られ
たシリコンウェハには、表面に微小凹凸物が多数現れる
ことがあった。この表面微小凹凸物は、上述の如く、シ
リコンウェハ表面検査計で、パ−ティクルとしてもカウ
ントされてしまう。このことは、16M級シリコンウェ
ハ等で要求される高い表面清浄度、例えば8インチシリ
コンウェハ面内にパ−ティクルが10個以下とした目標
に対して、シリコンウェハ全面で10個以下にしなけれ
ばならない、また、その他の表面欠陥も極力低減しなけ
ればならない。
A silicon wafer obtained by processing a silicon single crystal produced by the continuous CZ method using the above-mentioned granular polysilicon as a raw material may have many fine irregularities on its surface. As described above, the surface fine irregularities are also counted as particles by the silicon wafer surface inspection instrument. This means that the high surface cleanliness required for a 16M class silicon wafer or the like, for example, the target of 10 or less particles on the surface of an 8-inch silicon wafer, must be 10 or less on the entire surface of the silicon wafer. In addition, other surface defects must be reduced as much as possible.

【0011】次に、研磨シリコンウェハの表面凹凸物
は、ASTM F154−84によれば、ディンプル、
オレンジピ−ル、スクラッチがあることを示している。
その原因としてそれぞれ、ディンプルは研磨量の不足、
オレンジピ−ルは速すぎる研磨速度または研磨液の流れ
の非一様性、スクラッチは研磨液への異物の混入である
と述べられている。
Next, according to ASTM F154-84, the surface irregularities of the polished silicon wafer are dimples,
It shows that there are orange peels and scratches.
As a cause, dimples lack polishing amount,
Orange peel is said to be too fast polishing speed or non-uniformity of polishing liquid flow, and scratch is said to be contamination of foreign matter into the polishing liquid.

【0012】しかしながら、これらは加工時に外来的に
生ずる表面凹凸物であり、そこに述べられている原因に
対する解決手段を講じても、解決されなかった。
However, these are surface irregularities that are generated exogenously during processing, and even if a solution to the cause described there is taken, it has not been solved.

【0013】さらに外来性の表面凹凸物の形態は、ディ
ンプルが輪郭のはっきりしない凹みで大きさ10μm 程
度、オレンジピ−ルが面の荒れでミリオ−ダの広がり、
スクラッチが長さに対し幅が狭いいわゆるキズであり、
これら表面凹凸物はシリコンウェハ面内に中心・エッジ
にかかわらずランダムに分布すると報告されており、後
述する本発明者らが見知した表面微小凹凸物とは、これ
らの外来性の表面凹凸物がパ−ティクルとしてカウント
されない点で、明らかに異なっている。
Further, the morphology of the foreign surface irregularities is as follows: dimples are dents whose contours are not clearly defined and have a size of about 10 μm;
The scratches are so-called scratches with a narrow width relative to the length,
It is reported that these surface irregularities are randomly distributed in the surface of the silicon wafer regardless of the center and the edge, and the surface fine irregularities known by the present inventors to be described later are those extraneous surface irregularities. Is clearly different in that it is not counted as a particle.

【0014】また、外来性の表面凹凸物以外の報告は、
降旗らの検討によるSC1 (アンモニア過水)洗浄後の
パ−ティクルとして検出される微小ピットが第37回応
用物理関係連合講演会講演予講集29p−R−15およ
び16に開示されている。
In addition, reports other than foreign surface irregularities are as follows:
The small pits detected as particles after SC1 (ammonia / hydrogen peroxide) cleaning by the study of Furihata et al. Are disclosed in Preliminary Lectures 29p-R-15 and 16 of the 37th Applied Physics Association Joint Lecture Meeting.

【0015】しかし、これもバッチ式CZ法により引上
げられた結晶に関するものであり、連続CZ法とは異な
っている。またSC1 洗浄の繰り返しにより、この微小
ピットが次第に大きくなるのに対し、本発明が問題とし
ている表面微小凹凸物は、SC1 洗浄の繰り返しによる
変化を受けない点で異なる。
However, this also relates to crystals pulled by the batch CZ method, which is different from the continuous CZ method. Further, the fine pits gradually become larger as the SC1 cleaning is repeated, but the surface fine unevenness which is a problem of the present invention is different in that it is not changed by the repeated SC1 cleaning.

【0016】さらに、分布・形態の面でもこの微小ピッ
トがシリコンウェハ面内に面荒れの如く発生し、大きい
ものでもせいぜい0.5μm 深さ0.06μm であるの
に対し、本発明が問題としている表面微小凹凸物は、シ
リコンウェハ中心部分に多く、その大きさ・深さともに
ミクロンオ−ダである。
Further, in terms of distribution and morphology, these minute pits are generated in the surface of the silicon wafer like surface roughness, and even a large pit has a depth of 0.5 μm and a depth of 0.06 μm, the present invention has a problem. There are many surface fine irregularities in the central portion of the silicon wafer, and their size and depth are on the order of microns.

【0017】本発明の目的は、粒状ポリシリコン原料を
連続して供給しながらシリコン単結晶を製造する方法に
おいて、その単結晶から得られるシリコンウエハ表面に
生来的に導入される微小凹凸物を極力低減させることに
ある。
The object of the present invention is, in a method for producing a silicon single crystal while continuously supplying a granular polysilicon raw material, the fine unevenness which is inherently introduced into the surface of a silicon wafer obtained from the single crystal as much as possible. To reduce.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述した
知見に基づき、さらに、微小欠陥である表面微小凹凸物
を低減する方法を検討した結果、以下のことを発明した
ものである。
The present inventors have invented the following as a result of further examination of a method for reducing surface fine irregularities which are fine defects based on the above-mentioned findings.

【0019】本発明は、石英るつぼ内を単結晶育成部と
原料溶解部とに仕切り、その仕切りにシリコン溶融液が
流通できるように小孔を設け、原料溶解部に粒状ポリシ
リコン原料を連続的に供給し、チャンバ−内の雰囲気ガ
スがアルゴンで、減圧雰囲気であり、種結晶を単結晶育
成部の中心溶融液面に接した後、前記種結晶を回転手段
により引上げてシリコン単結晶を製造する方法におい
て、比表面積が1000cm2 /g以下である粒状原料を
用いることを特徴とする単結晶製造方法であり、更に、
上述のシリコン単結晶を製造する方法において、フッ酸
系水溶液で洗浄した粒状原料を用いることを特徴とする
単結晶製造方法である。
According to the present invention, the interior of a quartz crucible is divided into a single crystal growth portion and a raw material melting portion, and a small hole is provided in the partition so that a silicon melt can flow, and a granular polysilicon raw material is continuously fed into the raw material melting portion. And the atmosphere gas in the chamber is argon and the atmosphere is in a reduced pressure, and the seed crystal is brought into contact with the central melt surface of the single crystal growth portion, and then the seed crystal is pulled up by a rotating means to produce a silicon single crystal. In the method, a granular raw material having a specific surface area of 1000 cm 2 / g or less is used.
In the method for producing a silicon single crystal described above, a granular raw material washed with a hydrofluoric acid-based aqueous solution is used, which is a method for producing a single crystal.

【0020】[0020]

【作用】本発明の単結晶製造方法において、前述した粒
状ポリシリコン原料を用いることにより、最終的に微小
表面欠陥である微小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ることが可能となるものである。
In the method for producing a single crystal according to the present invention, by using the above-mentioned granular polysilicon raw material, it becomes possible to finally produce a single crystal which becomes a silicon wafer with extremely few fine irregularities as fine surface defects. It is a thing.

【0021】本発明者らは、シリコンウェハ表面上の微
小凹凸物を排除するために、先ず、表面微小凹凸物につ
いて、種々解析し、本発明を完成したものである。
In order to eliminate the fine irregularities on the surface of the silicon wafer, the present inventors have completed various aspects of the surface fine irregularities and have completed the present invention.

【0022】次に、表面微小凹凸物の解析について述べ
る。 表面微小凹凸物の解析 図3および図4は、シリコンウェハ上に現れた表面微小
凹凸物の走査電子顕微鏡写真(それぞれ倍率×1000
0,×7000)である。これらの写真は表面微小凹凸
物が八角形などからなる多面体であることを示してい
る。
Next, the analysis of minute surface irregularities will be described. Analysis of surface micro-irregularities FIGS. 3 and 4 are scanning electron micrographs (magnification × 1000 of each) of the surface micro-irregularities appearing on the silicon wafer.
0, × 7000). These photographs show that the surface fine irregularities are polyhedrons such as octagons.

【0023】また図5は、シリコンウェハを傾斜させた
場合の表面微小凹凸物の内部を観察した走査電子顕微鏡
写真(倍率×7000)である。この図5より表面微小
凹凸物の内部は凹状の欠陥であることが判る。
Further, FIG. 5 is a scanning electron micrograph (magnification × 7000) of observing the inside of the fine surface irregularities when the silicon wafer is tilted. It can be seen from FIG. 5 that the inside of the fine surface irregularities is a concave defect.

【0024】また、この欠陥の内面は滑らかな状態で、
空洞となっている。空洞内には異粒子の痕跡がまったく
認められない。また空洞内のEDS(Energy D
ispersive Spectroscopy)分析
結果も空洞内表面がバルクと同一組成を有することを示
していた。
The inner surface of this defect is smooth,
It is hollow. No trace of foreign particles is found in the cavity. In addition, EDS (Energy D
The results of ispersive spectroscopy analysis also showed that the inner surface of the cavity had the same composition as the bulk.

【0025】これらのことから、シリコンウェハ上に表
面微小凹凸物として認められた欠陥は、単結晶状態で
は、その結晶の中になんらかのガスが充填された気孔の
ように思われる。またその形態も球に近い多面体であ
り、その直径も10μm 程度と比較的に大きいことか
ら、この欠陥が気孔であることを裏付けている。
From these facts, the defects recognized as surface fine irregularities on the silicon wafer seem to be pores filled with some gas in the crystal in the single crystal state. Further, its shape is a polyhedron close to a sphere, and its diameter is relatively large at about 10 μm, which confirms that this defect is a pore.

【0026】表面微小凹凸物の分布状況 次に、表面微小凹凸物の分布を調査するために、シリコ
ンウェハの状態で2次元的に調査した結果、この表面微
小凹凸物がシリコンウェハ中心部に多く発見された。シ
リコンウェハ中心部は単結晶引上げの際に、最も凝固が
遅れるところであり、金属学的にみて最も気孔が出やす
い箇所である。このことから問題としている表面微小凹
凸物が気孔であることが推定される。
Distribution of surface fine irregularities Next, in order to investigate the distribution of surface fine irregularities, as a result of two-dimensional investigation in the state of the silicon wafer, the surface fine irregularities were found to be large in the central portion of the silicon wafer. It's been found. The central portion of the silicon wafer is where solidification is most delayed when pulling a single crystal, and is a portion where porosity is most likely to appear from a metallurgical point of view. From this, it can be inferred that the surface fine irregularities in question are pores.

【0027】ガス侵入経路の追及 上記およびからこの欠陥の原因が凝固の際、発生す
る気泡によるものであることが推察された。気泡が固体
と融液の固液界面での溶解度の差異に基づくものである
か、融液内を浮上する気泡が固液界面でたまたまトラッ
プされたものであるのかは不明である。しかしながら、
融液中のガス量が臨界値よりも大きくなっていることが
原因である。そこでガスの侵入原因を追及した。
Pursuit of Gas Invasion Route From the above and above, it was speculated that the cause of this defect is the bubbles generated during solidification. It is not clear whether the bubbles are based on the difference in solubility between the solid and the melt at the solid-liquid interface or whether the bubbles floating in the melt happen to be trapped at the solid-liquid interface. However,
This is because the amount of gas in the melt is larger than the critical value. Therefore, the cause of gas invasion was sought.

【0028】融液へのガス成分の溶解は (1)供給原料が融液に触れる際の気液界面でのガス吸
収、 (2)供給原料に起因する、 ことが考えられるが、本発明が問題としている場合の気
泡の原因は後者である。何故なら、るつぼのシリコン融
液面にポリシリコン原料を供給する際、シランなどの気
相から熱分解で作った粒状ポリシリコンを用いた場合と
ポリシリコンロッドを加熱することにより、得られたシ
リコン融液を用いた場合とで比較してみると、表面微小
凹凸物は前者に特定して認められ、後者には全く認めら
れなかったからである。
It is considered that the dissolution of the gas component in the melt is caused by (1) gas absorption at the gas-liquid interface when the feedstock comes into contact with the melt, and (2) the feedstock. The latter is the cause of the bubbles in the case of concern. This is because, when supplying the polysilicon raw material to the silicon melt surface of the crucible, the silicon obtained by heating the polysilicon rod and the case of using granular polysilicon produced by thermal decomposition from the vapor phase of silane etc. This is because, when compared with the case of using the melt, the surface fine irregularities were found specifically in the former and not found in the latter at all.

【0029】粒状原料と欠陥の関連 粒状ポリシリコンを原料として用いた場合には、必ず表
面微小凹凸物が多量に発生するとは限らず、粒状ポリシ
リコンの性状により表面微小凹凸物に差異があることが
判った。そこで、表面微小凹凸物が多い粒状ポリシリコ
ンと少ない粒状ポリシリコンのそれぞれを、表面状態・
断面・構成元素について詳細に調べた。
Relationship between Granular Material and Defects When granular polysilicon is used as a material, a large amount of surface fine irregularities do not always occur, and there is a difference in surface fine irregularities depending on the properties of the granular polysilicon. I understood. Therefore, the surface condition of the granular polysilicon with many surface fine irregularities
The cross-section and constituent elements were investigated in detail.

【0030】1) 表面状態 図6,7は粒状ポリシリコンの表面の走査電子顕微鏡拡
大写真(倍率×10000)である。
1) Surface State FIGS. 6 and 7 are scanning electron microscope enlarged photographs (magnification × 10000) of the surface of the granular polysilicon.

【0031】図6はシリコンウェハに表面微小凹凸物が
多く発生した粒状ポリシリコンの表面であり、表面に微
細粒子が多く存在し表面の凹凸が大きく、また隙間が粒
の内部までつながっているように見える。一方、図7
は、シリコンウェハに表面微小凹凸物が少なかった場合
の粒状ポリシリコンの表面であり、表面に膜状のものが
覆っている割合が多く、表面の凹凸が少い。
FIG. 6 shows the surface of granular polysilicon in which many fine surface irregularities are generated on a silicon wafer. There are many fine particles on the surface and the surface irregularities are large, and it seems that the gap is connected to the inside of the grain. Looks like. On the other hand, FIG.
Is the surface of the granular polysilicon in the case where the silicon wafer has few surface fine irregularities, and the surface is often covered with a film-like substance, and the surface has few irregularities.

【0032】2) 断面 図8,9は、粒状ポリシリコン原料の破断面に見られる
空隙を示す走査電子顕微鏡の拡大写真(倍率×300
0)である。図8はシリコンウェハに表面微小凹凸物が
多く発生した粒状ポリシリコンの破断面であり、粒内に
隙間があることを示している。またその隙間は微細粒子
が充填した際に生ずる空隙のような状態を呈しており、
この空隙が粒の表面までつながっていることを示唆して
いる。すなわち、粒状原料はシリコン微粒子の焼結体で
あり、原料粒子内の各空隙は微粒子間の隙間を通過し、
原料粒子表面に通じているのである。一方、図9は、シ
リコンウェハに表面微小凹凸物が少なかった場合の粒状
ポリシリコンの破断面であり、粒内に隙間が少いことを
示している。
2) Cross-section FIGS. 8 and 9 are enlarged photographs of a scanning electron microscope (magnification × 300) showing the voids in the fracture surface of the granular polysilicon raw material.
0). FIG. 8 is a fracture surface of granular polysilicon in which many fine surface irregularities are generated on the silicon wafer, and shows that there is a gap in the grain. Moreover, the gap has a state like a void generated when the fine particles are filled,
This suggests that the voids are connected to the surface of the grain. That is, the granular raw material is a sintered body of silicon fine particles, each void in the raw material particles passes through the gaps between the fine particles,
It is connected to the surface of the raw material particles. On the other hand, FIG. 9 is a fracture surface of the granular polysilicon in the case where the silicon wafer has few surface irregularities, and shows that there are few gaps in the particles.

【0033】3) 水素・塩素分析 粒状ポリシリコン原料の製造原理から、当然ながら水素
・塩素が、粒内に含有される。粒状ポリシリコンの水素
・塩素分析をしたところ、ウェハ上の表面微小凹凸物の
出現の多少にかかわらず、水素・塩素の含有量に差は認
められなかった。特に、水素含有量の範囲は0.5〜5
ppmであり、粒状ポリシリコン原料の水素含有量と表
面微小凹凸物の出現個数との間には相関がなかった。
3) Hydrogen / Chlorine Analysis From the manufacturing principle of granular polysilicon raw material, hydrogen / chlorine is naturally contained in the grains. When hydrogen / chlorine analysis of granular polysilicon was performed, no difference was found in the hydrogen / chlorine content regardless of the appearance of surface micro-irregularities on the wafer. In particular, the range of hydrogen content is 0.5 to 5
It was ppm, and there was no correlation between the hydrogen content of the granular polysilicon raw material and the number of appearance of surface fine irregularities.

【0034】そこで、粒状ポリシリコンの表面状態と内
部の空隙を合せて表す量として、表面の凹凸や内部の細
孔の多少を単位質量当たりの全表面積で表す比表面積を
採用した。
Therefore, a specific surface area, which represents the surface roughness of the granular polysilicon and the internal voids as the total surface area per unit mass, is adopted as the amount of the surface roughness and the internal pores.

【0035】以上の如く、本発明者らは、シリコンウェ
ハ表面上の表面微小凹凸物について、種々解析し実験を
行った。まず後述する実施例1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単位質量当りの全面積
で表す比表面積(cm2 /g )と表面微小凹凸物(個/ウ
ェハ)との間に、図1に示す如く、比表面積が1000
cm2 /g 以下である場合に表面微小凹凸物が2(個/ウ
ェハ)以下となることを知見した。
As described above, the inventors of the present invention conducted various analyzes and experiments on the fine surface irregularities on the surface of the silicon wafer. First, as a result of various tests as shown in Example 1 described later, between the specific surface area (cm 2 / g) represented by the total area per unit mass of the granular polysilicon raw material and the surface fine irregularities (pieces / wafer). , As shown in FIG. 1, the specific surface area is 1000
It was found that the surface fine irregularities are 2 (pieces / wafer) or less when it is cm 2 / g or less.

【0036】この場合、表面微小凹凸物を2(個/ウェ
ハ)以下に規定したのは、デバイスの高集積化に伴い、
シリコンウェハ表面清浄度に対する要求は厳しく6〜8
インチのシリコンウェハでは、シリコンウェハ面内でパ
−ティクル数が10個以下で、表面凹凸物は数個以下と
なっている。本発明における微小欠陥は、パ−ティクル
及び表面凹凸物の両方にカウントされるため、数(個/
ウェハ)以下、定量的には2(個/ウェハ)以下にしな
ければならないためである。
In this case, the surface fine irregularities are defined to be 2 (pieces / wafer) or less because the device is highly integrated.
Demand for surface cleanliness of silicon wafer is 6-8
In the case of an inch silicon wafer, the number of particles in the surface of the silicon wafer is 10 or less, and the surface irregularities are several or less. Since the minute defects in the present invention are counted in both the particles and the surface irregularities, the number (pieces /
This is because the number of wafers or less, or 2 (pieces / wafer) or less, must be quantitatively set.

【0037】次に、粒状ポリシリコン原料中の比表面積
が少ないとき、シリコンウェハ段階での表面微小凹凸物
が少ない理由としては、以下のことが考えられる。
Next, when the specific surface area of the granular polysilicon raw material is small, the reason for the small amount of surface fine irregularities at the silicon wafer stage is considered as follows.

【0038】例えば、図2の単結晶製造装置において
は、粒状ポリシリコン原料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。比表面積の大きな
粒状ポリシリコン原料は、その粒内に気体が存在してい
る。
For example, in the single crystal manufacturing apparatus of FIG. 2, the granular polysilicon raw material 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. To solidify. In the granular polysilicon raw material having a large specific surface area, gas exists in the grains.

【0039】粒状ポリシリコン原料9がシリコン融液に
入り溶解するときに、粒内の気体の一部は、シリコン融
液中に溶解するが、その大部分は、シリコン融液中に溶
解することなく残存する。そのときの粒状ポリシリコン
粒内の気体は、粒内の微細な気孔を通して集まり、シリ
コン融液中に気泡として存在する。その気泡は、シリコ
ン融液の圧力、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インゴッ
ト中に取り込まれ空隙となり、これをシリコンウェハに
した場合、表面微小凹凸物となる。
When the granular polysilicon raw material 9 enters the silicon melt and dissolves, a part of the gas in the particles dissolves in the silicon melt, but most of it dissolves in the silicon melt. It remains without. The gas in the granular polysilicon particles at that time gathers through the fine pores in the particles and exists as bubbles in the silicon melt. The bubbles expand in volume due to the pressure and temperature of the silicon melt. A considerable amount of bubbles are discharged into the atmosphere by forced and natural convection in the silicon melt, but the bubbles that reach the solidification interface are taken into the ingot and become voids. Becomes

【0040】すなわち、炉中雰囲気ガスが粒状ポリシリ
コンを構成している微粒シリコン粒子間の隙間をぬって
粒内の空隙に入り、これが原料溶解時にシリコン融液中
に混入する。このシリコン融液中に混入した炉中雰囲気
のバブルが結晶にトラップされ、表面微小凹凸物のもと
である結晶内の空洞になるのである。そして、比表面積
の小さい粒状ポリシリコンであれば、バブルの混入が減
り、その結果、表面微小凹凸物が少なくなるのである。
That is, the atmospheric gas in the furnace penetrates the gaps between the fine-grained silicon particles constituting the granular polysilicon and enters the voids in the particles, which are mixed in the silicon melt when the raw materials are melted. Bubbles in the furnace atmosphere mixed in the silicon melt are trapped in the crystal, and become cavities in the crystal that are the source of the surface fine irregularities. Further, if the granular polysilicon has a small specific surface area, the inclusion of bubbles is reduced, and as a result, the fine surface irregularities are reduced.

【0041】又、本発明者等は、比表面積が大きい粒状
原料でもフッ酸系水溶液で洗浄エッチングすることによ
り所定の比表面積の小さい粒状原料を得ることができ、
これら表面が円滑な粒状原料を使用することにより表面
微小凹凸物の少ない単結晶が得られることを後述する実
施例2に示す如く知見した。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シリコンウェハ面内方
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、連続原料供給のシリコン単結晶から
加工されるシリコンウェハは、従来にもまして良好な表
面清浄度を保持するものである。次に本発明の実施例に
ついて述べる。
Further, the inventors of the present invention can obtain a granular material having a predetermined specific surface area by washing and etching with a hydrofluoric acid-based aqueous solution, even if the granular material has a large specific surface area.
It was found that a single crystal having few surface irregularities can be obtained by using these granular raw materials having a smooth surface, as shown in Example 2 described later. As a result of the above, the silicon single crystal obtained by the present invention is expected as a substrate for highly integrated devices because the resistance value and oxygen concentration as the quality are uniform in the ingot length in the hand direction and in the in-plane direction of the silicon wafer, Therefore, the silicon wafer processed from the silicon single crystal of continuous raw material supply has better surface cleanliness than ever before. Next, examples of the present invention will be described.

【0042】[0042]

【実施例】【Example】

[実施例1] (1)粒状ポリシリコン原料の製造法。 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。
[Example 1] (1) A method for producing a granular polysilicon raw material. The granular polysilicon raw material used in the method of the present invention is manufactured as follows. The manufacturing method of granular polysilicon raw material is
Monosilane or trichlorosilane is introduced into the fluidized bed and pyrolyzed to form granular polysilicon.

【0043】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, in particular, the time change of the flow rate of the raw material gas such as monosilane and the temperature distribution in the fluidized bed.

【0044】粒状ポリシリコンの原料の品質としては、
比表面積が重要である。これは以下に述べる操業条件に
起因している。
The quality of the raw material of granular polysilicon is as follows.
Specific surface area is important. This is due to the operating conditions described below.

【0045】粒状ポリシリコンは、モノシランまたはト
リクロル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。前者の場合、表面の凹凸が小さく、内部の細孔
が少い稠密な構造となり、後者の場合は表面の凹凸が大
きく、内部の細孔が多い比表面積の大きいものとなる。
The granular polysilicon is formed by thermally decomposing monosilane or trichlorosilane in the fluidized bed. The reaction at this time is as follows: 1) The source gas is decomposed near the upper electrode of the seed and silicon is deposited to grow. 2) There are those that grow repeatedly by repeating the process in which the fine powder generated by the reaction in the gas phase adheres to the silicon particles and sinters. In the former case, the surface irregularities are small and the internal pores are few, resulting in a dense structure. In the latter case, the surface irregularities are large and the internal pores are large and the specific surface area is large.

【0046】本発明の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
せれば比表面積の少ない稠密な粒子を製造でき、本発明
の目的を達成できる。これらは、例えば、前述したモノ
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。
Needless to say, the granular polysilicon raw material of the present invention can be achieved by using dense particles as a raw material. Even in the latter case, if the fine powder is sufficiently sintered and grown, dense particles having a small specific surface area can be produced, and the object of the present invention can be achieved. These are possible, for example, by reducing the flow rate of the raw material gas such as monosilane or trichlorosilane described above and lowering the temperature in the fluidized bed.

【0047】(2)原料供給及び単結晶製造方法。 上記により製造した粒状ポリシリコン原料を用いて、図
2に示す単結晶製造装置により単結晶インゴットを製造
する。図2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。
(2) Raw material supply and single crystal manufacturing method. A single crystal ingot is manufactured by the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 2 using the granular polysilicon raw material manufactured as described above. In FIG. 2, 1 is a quartz crucible, and 2 is a graphite crucible.
The graphite crucible 2 is set inside the pedestal 4
It is supported so that it can move up and down and rotate. 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,
These are housed in the chamber 8, and the apparatus for producing these single crystals is basically the same as the apparatus for producing silicon single crystals by the ordinary CZ method.

【0048】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、上縁部はシリコン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. One or more ring-shaped partition members are provided in a 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. It is exposed from the silicon melt 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.

【0049】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のシリコン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12のシリコン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。
The 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 apparatus 14 is inserted and fixed in the opening 15. The front end of the supply device 14 faces the silicon melt liquid surface of the raw material supply part 12. The supply device 14 is connected to a raw material supply chamber (not shown) provided outside the chamber 8 as shown in the drawing, and the granular raw material polysilicon 9 is provided on the silicon melt surface of the raw material supply unit 12. Supply continuously.

【0050】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及び
17が配設されている。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1
2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)をシリコン
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。
In the upper part of the chamber-8, temperature detectors 16 and 17 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 are provided. It is arranged. 18 is a heat insulating plate, which is made of a high strength graphite plate. The outer periphery of the heat insulating plate 18 is supported by the hot zone heat insulating material 6, and the partition member 10 and the raw material supply unit 1
It is set to surround 2. This heat retaining plate 18
In order to prevent the solidification of the melt generated from the part of the partition member 10 exposed from the melt and to enhance the heat retention effect of the melt of the raw material supply part 12, the bottom part (inner peripheral part) is brought close to the silicon melt surface ( In this embodiment, they are arranged at about 10 mm). 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.

【0051】なお、図2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13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 manufacturing apparatus of FIG. 2,
Although not shown, it goes without saying that a control means for surely controlling the temperatures of the raw material supply part 12 and the single crystal growth part 13, a single crystal pulling and rotating means, a crucible rotating means, an inert gas supplying and discharging means are provided.

【0052】次に、図2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、前述のようにモノシランまた
はトリクロル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。
Next, in the single crystal production apparatus constructed as shown in FIG. 2, a fluidized bed of monosilane or trichlorosilane is provided inside and outside the partition member 10 arranged in the quartz crucible 1 as described above. The granular polysilicon 9 obtained by thermal decomposition and precipitation in
The crucibles 1 and 2 are heated on the electric resistance heating body 3 to melt the granular polysilicon 9 in the raw material supply section 12. In this case, the melting surfaces of both are kept at the same level.

【0053】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のシリコン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のシリコン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1
3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
て生ずるシリコン融液の乱れや波立ちは仕切り部材10
によって阻止され、単結晶育成部13には伝播されな
い。
Now, after the seed crystal is brought into contact with the melt surface of the single crystal growing portion 13, it is rotated at a predetermined speed (1 mm / min) by rotating means (not shown) and pulling means (not shown). When gradually pulled up, crystal growth occurs with solidification of the contact liquid surface, and a cylindrical silicon single crystal 5 having a diameter of 6 inches is obtained. During this period, the granular polysilicon 9 is continuously supplied from the raw material supply device 14 onto the surface of the silicon melt of the raw material supply unit 12, and the granular polysilicon 9 is supplied.
Is melted by the silicon melt of the raw material supply unit 12, passes through the small holes 11 of the partition member 10, and the single crystal growth unit 1
Gently move to No. 3 and use raw granular polysilicon 9 of molten raw material.
Keep the liquid level at a constant level. At this time, the turbulence or ripple of the silicon melt caused by the supply of the granular polysilicon 9 onto the surface of the melt of the raw material supply unit 12 is prevented by the partition member 10.
And is not propagated to the single crystal growth portion 13.

【0054】なお、当初の粒状ポリシリコン原料の融解
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。雰囲気ガスはアルゴンガスで圧力は20Torr
である。
From the beginning of melting of the granular polysilicon raw material 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). The atmosphere gas is argon gas and the pressure is 20 Torr.
Is.

【0055】上記のような単結晶製造装置を用い単結晶
を製造するに当たっては、予め粒状シリコン原料の比表
面積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シリコンウェハ加工を行い品質
を評価した。
In producing a single crystal using the above-described single crystal production apparatus, a silicon single crystal ingot was produced in advance using granular polysilicon raw materials having different specific surface areas of the granular silicon raw material, and the obtained single crystal was obtained. The crystal was processed into a silicon wafer by a normal wafer processing process to evaluate the quality.

【0056】なお、シリコンウェハ品質の評価として
は、表面検査計を用いて、シリコンウェハ表面の微小凹
凸物を測定した。この時バルク結晶品質に由来するもの
とシリコンウェハ加工工程から発生する微小凹凸物を識
別した。識別法としては表面検査計のパーテクル測定
時、大径と小径とに分離し、大径サイズのパーテクルを
カウントすることにより行った。これは、光学顕微鏡で
観察した多面体形状のバルク結晶性に由来する表面微小
凹凸物と表面検査計による上述のカウント数が極めて強
い相関を示したことに基づくものである。
In order to evaluate the quality of the silicon wafer, a surface inspector was used to measure fine irregularities on the surface of the silicon wafer. At this time, the minute irregularities generated from the bulk crystal quality and the silicon wafer processing step were identified. As an identification method, the particles were separated into a large diameter and a small diameter at the time of measuring the particles of the surface inspection meter, and the particles having the large diameter were counted. This is based on the fact that the above-mentioned count number by the surface inspector showed an extremely strong correlation with the surface fine unevenness derived from the polyhedron-shaped bulk crystallinity observed by the optical microscope.

【0057】以上の識別した結果と粒状ポリシリコン原
料の表面の凹凸や内部の細孔の多少を単位質量当りの全
面積で表わす比表面積(cm2 /g )との関係を調べた。
The relationship between the above-identified results and the specific surface area (cm 2 / g), which represents the unevenness of the surface of the granular polysilicon raw material and the number of pores inside by the total area per unit mass, was investigated.

【0058】図1は表面微小凹凸物(個/ウェハ)に与
える粒状ポリシリコン原料の比表面積(cm2 /g )との
実験結果を示すグラフであり、横軸にBET法による粒
状ポリシリコン原料の比表面積(cm2 /g )を、縦軸に
表面微小凹凸物(個/ウェハ)をとって示してある。
FIG. 1 is a graph showing the experimental results with the specific surface area (cm 2 / g) of the granular polysilicon raw material given to the surface fine irregularities (pieces / wafer), and the horizontal axis shows the granular polysilicon raw material by the BET method. The specific surface area (cm 2 / g) is shown by taking the fine surface irregularities (pieces / wafer) on the vertical axis.

【0059】なお、比表面積(cm2 /g )の計測は、吸
着法の一種で粒子の表面に吸着したガスの単分子層吸着
量から算出するBET法(例えば、化学工学便覧改訂五
版p.230 丸善)によった。
The specific surface area (cm 2 / g) is measured by the BET method, which is a kind of adsorption method and is calculated from the adsorption amount of a gas adsorbed on the surface of particles in a monolayer (for example, the Chemical Engineering Handbook, Revised 5th Edition p. .230 Maruzen)

【0060】図1に明らかなように、比表面積が100
0(cm2 /g )以下の場合には表面微小凹凸物が2(個
/ウェハ)以下となり、粒状ポリシリコン原料の比表面
積が少いときシリコンウェハ段階での表面微小凹凸物が
少なかった。
As is apparent from FIG. 1, the specific surface area is 100.
When it was 0 (cm 2 / g) or less, the number of surface fine irregularities was 2 (pieces / wafer) or less, and when the specific surface area of the granular polysilicon raw material was small, the number of surface fine irregularities at the silicon wafer stage was small.

【0061】ここで本測定装置の測定下限は100(cm
2 /g )であるので、それ以下の場合は測定値0として
示した。
Here, the lower limit of measurement of this measuring device is 100 (cm
2 / g), the measurement value of 0 or less was shown as the measured value.

【0062】図6と図7に、シリコンウェハ加工した場
合の表面の微小凹凸物による欠陥の多少をもたらす粒状
ポリシリコンの表面状態の外観を示す走査電子顕微鏡拡
大写真(倍率×10000)を示す。図6はシリコンウ
ェハに表面微小凹凸物が多く発生した場合の表面であ
り、表面に微細粒子が多く存在し表面の凹凸が大きく、
また隙間が粒の内部までつながっているように見られ
る。一方、図7は、シリコンウェハに表面微小凹凸物が
少なかった場合の表面であり、表面に膜状のものが覆っ
ている割合が多く、表面の凹凸が少い。
FIG. 6 and FIG. 7 show enlarged scanning electron microscope photographs (magnification × 10000) showing the appearance of the surface state of granular polysilicon which causes some defects due to fine irregularities on the surface when a silicon wafer is processed. FIG. 6 shows the surface when a large number of fine surface irregularities are generated on the silicon wafer. There are many fine particles on the surface, and the surface irregularities are large.
In addition, the gap seems to be connected to the inside of the grain. On the other hand, FIG. 7 shows the surface in the case where the silicon wafer has few surface minute irregularities, and the surface is covered with a film-like substance in a large proportion and the surface irregularities are small.

【0063】図8,9に、シリコンウェハ加工した場合
の表面の微小凹凸物による欠陥の多少をもたらす粒状ポ
リシリコンの破断面の走査電子顕微鏡の拡大写真(倍率
×3000)を示す。図8はシリコンウェハに表面微小
凹凸物が多く発生した場合の破断面であり、粒内に隙間
があり、その隙間は微細粒子が充填した際に生ずる空隙
のような状態(影の部分)を呈しており、この空隙が粒
の表面までつながっていることを示唆している。一方、
図9は、シリコンウェハに表面微小凹凸物が少なかった
場合の粒状ポリシリコンの破断面であり、粒内に隙間が
少いことを示している。
8 and 9 are enlarged scanning electron microscope photographs (magnification × 3000) of a fracture surface of granular polysilicon which causes some defects due to fine irregularities on the surface when a silicon wafer is processed. FIG. 8 is a fracture surface in the case where many fine surface irregularities are generated on the silicon wafer, and there is a gap in the grain, and the gap has a state like a void (shadow portion) generated when the fine particles are filled. This suggests that the voids are connected to the surface of the grain. on the other hand,
FIG. 9 is a fracture surface of the granular polysilicon in the case where the silicon wafer has few surface fine irregularities, and shows that there are few gaps in the grain.

【0064】[実施例2]比表面積が小さい粒状原料
は、流動層条件を変えることにより達成できることは前
述したが、比表面積が大きい粒状原料でも洗浄エッチン
グすることにより所定の比表面積の小さい粒状原料を得
ることができる。具体的にはフッ酸5%の水溶液中で平
均比表面積が15,000cm2 /g の粒状ポリシリコン
原料を15分洗浄,表面エッチングした。洗浄,表面エ
ッチングした粒状ポリシリコン原料の平均比表面積を測
定したところ700cm2 /g となった。この原料を用い
て、実施例1と同一の条件で単結晶引き上げを行いシリ
コンウェハにした後、シリコンウェハの表面微小凹凸物
を測定した。その結果、表面微小凹凸物はシリコンウェ
ハ全面で1個であった。本発明方法は比表面積の低減は
勿論のこと付加的に表面汚れも低減できる効果を持つ。
[Example 2] As described above, the granular raw material having a small specific surface area can be achieved by changing the conditions of the fluidized bed. However, even the granular raw material having a large specific surface area can be washed and etched to obtain the granular raw material having a small specific surface area. Can be obtained. Specifically, a granular polysilicon raw material having an average specific surface area of 15,000 cm 2 / g was washed in an aqueous solution of 5% hydrofluoric acid for 15 minutes and surface-etched. The average specific surface area of the washed and surface-etched granular polysilicon raw material was measured and found to be 700 cm 2 / g. Using this raw material, a single crystal was pulled up under the same conditions as in Example 1 to form a silicon wafer, and then the surface fine irregularities of the silicon wafer were measured. As a result, the number of fine surface irregularities was one on the entire surface of the silicon wafer. The method of the present invention has the effect of not only reducing the specific surface area but also reducing the surface contamination.

【0065】本発明において用いる粒状ポリシリコン原
料は、モノシランまたはトリクロルシランのいずれの方
法によるものが適用できる。
As the granular polysilicon raw material used in the present invention, any one of monosilane and trichlorosilane can be applied.

【0066】[0066]

【発明の効果】本発明法による、比表面積が1000
(cm2 /g )以下又は表面洗浄した粒状ポリシリコン原
料を、連続的に供給する単結晶製造法により、得られた
単結晶を加工したシリコンウェハは、表面微小凹凸物を
極めて少なくすることが可能になり、品質としての抵抗
値及び酸素濃度がインゴット長が手方向及びシリコンウ
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、連続原料供給のシリコン
単結晶から加工されるシリコンウェハは、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。
According to the method of the present invention, the specific surface area is 1000.
A silicon wafer obtained by processing a single crystal obtained by continuously supplying a granular polysilicon raw material having a surface area of (cm 2 / g) or less or having its surface washed can have extremely small surface fine irregularities. It becomes possible, and since the resistance value and oxygen concentration as quality are uniform in the ingot length in the hand direction and in the in-plane direction of the silicon wafer, it is expected as a substrate for highly integrated devices. The processed silicon wafer can maintain better surface cleanliness than ever before.

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

【図1】粒状シリコン原料の比表面積(cm2 /g )と表
面微小凹凸物(個/ウェハ)との関係グラフ。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the specific surface area (cm 2 / g) of a granular silicon raw material and surface fine irregularities (pieces / wafer).

【図2】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。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional explanatory diagram of a single crystal manufacturing apparatus used in an example of the present invention.

【図3】シリコンウェハ上に現れた表面微小凹凸物の走
査電子顕微鏡写真(倍率×10000)。
FIG. 3 is a scanning electron micrograph (magnification: 10000) of surface fine irregularities appearing on a silicon wafer.

【図4】シリコンウェハ上に現れた表面微小凹凸物の走
査電子顕微鏡写真(倍率×7000)。
FIG. 4 is a scanning electron micrograph (magnification × 7000) of surface fine irregularities appearing on a silicon wafer.

【図5】シリコンウェハを傾斜させた場合の表面微小凹
凸物の走査電子顕微鏡写真。
FIG. 5 is a scanning electron micrograph of surface fine irregularities when a silicon wafer is tilted.

【図6】表面微小凹凸物が多く発生した場合の粒状ポリ
シリコン原料の表面状態の外観を示す走査電子顕微鏡写
真。
FIG. 6 is a scanning electron micrograph showing the appearance of the surface state of the granular polysilicon raw material in the case where many surface fine irregularities are generated.

【図7】表面微小凹凸物が少かった場合の粒状ポリシリ
コン原料の表面状態の外観を示す走査電子顕微鏡写真。
FIG. 7 is a scanning electron micrograph showing the appearance of the surface state of the granular polysilicon raw material when the number of fine surface irregularities is small.

【図8】表面微小凹凸物が多く発生した場合の粒状ポリ
シリコン原料の破断面に見られる空隙を示す走査電子顕
微鏡写真。
FIG. 8 is a scanning electron micrograph showing voids present in a fractured surface of a granular polysilicon raw material when many surface fine irregularities are generated.

【図9】表面微小凹凸物が少かった場合の粒状ポリシリ
コン原料の破断面に見られる空隙を示す走査電子顕微鏡
写真。
FIG. 9 is a scanning electron micrograph showing voids present in the fracture surface of the granular polysilicon raw material when the number of surface fine irregularities is small.

【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 粒状ポリシリコン原料、 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。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 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 granular polysilicon raw material, 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5年4月20日[Submission date] April 20, 1993

【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 explanation 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】粒状シリコン原料の比表面積(cm2 /g )と表
面微小凹凸物(個/ウェハ)との関係グラフ。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the specific surface area (cm 2 / g) of a granular silicon raw material and surface fine irregularities (pieces / wafer).

【図2】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。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional explanatory diagram of a single crystal manufacturing apparatus used in an example of the present invention.

【図3】シリコンウェハの表面の結晶構造を示す走査電
子顕微鏡写真(倍率×10000)。
FIG. 3 is a scanning electron micrograph (magnification × 10000) showing the crystal structure of the surface of a silicon wafer.

【図4】シリコンウェハの表面の結晶構造を示す走査電
子顕微鏡写真(倍率×7000)。
FIG. 4 is a scanning electron micrograph (magnification × 7000) showing the crystal structure of the surface of a silicon wafer.

【図5】シリコンウェハを傾斜させた場合の表面の結晶
構造を示す走査電子顕微鏡写真(倍率×7000)。
FIG. 5 is a scanning electron micrograph (magnification × 7000) showing a crystal structure of a surface when a silicon wafer is tilted.

【図6】粒状ポリシリコン原料の表面の金属組織を示す
走査電子顕微鏡写真(倍率×10000)。
FIG. 6 is a scanning electron micrograph (magnification × 10000) showing the metal structure of the surface of the granular polysilicon raw material.

【図7】粒状ポリシリコン原料の表面の金属組織を示す
走査電子顕微鏡写真(倍率×10000)。
FIG. 7 is a scanning electron micrograph (magnification × 10000) showing the metal structure of the surface of the granular polysilicon raw material.

【図8】粒状ポリシリコン原料の破断面の金属組織を示
す走査電子顕微鏡写真(倍率×3000)。
FIG. 8 is a scanning electron micrograph (magnification: 3000) showing a metal structure of a fracture surface of a granular polysilicon raw material.

【図9】粒状ポリシリコン原料の破断面の金属組織を示
す走査電子顕微鏡写真(倍率×3000)。
FIG. 9 is a scanning electron micrograph (magnification × 3000) showing a metal structure of a fracture surface of a granular polysilicon 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 粒状ポリシリコン原料、 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 element (heater), 4 pedestal, 5 silicon single crystal, 6 heat insulating material, 7 silicon melt, 8 chamber, 9 granular polysilicon raw material , 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.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 石英るつぼ内を単結晶育成部と原料溶解
部とに仕切り、該仕切りにシリコン溶融液が流通できる
ように小孔を設け、前記原料溶解部に粒状ポリシリコン
原料を連続的に供給し、チャンバ−内の雰囲気ガスがア
ルゴンで減圧雰囲気であり、種結晶を前記単結晶育成部
の中心溶融液面に接した後、前記種結晶を回転手段によ
り引上げてシリコン単結晶を製造する方法において、 比表面積が1000cm2 /g以下である粒状原料を用い
ることを特徴とする単結晶製造方法。
1. A quartz crucible is divided into a single crystal growing portion and a raw material melting portion, small holes are provided in the partition so that a silicon melt can flow, and a granular polysilicon raw material is continuously fed into the raw material melting portion. After the supply, the atmosphere gas in the chamber is argon and the atmosphere is in a reduced pressure, and the seed crystal is brought into contact with the central melt surface of the single crystal growth portion, and then the seed crystal is pulled up by the rotating means to produce a silicon single crystal. A method for producing a single crystal, characterized in that a granular raw material having a specific surface area of 1000 cm 2 / g or less is used.
【請求項2】 石英るつぼ内を単結晶育成部と原料溶解
部とに仕切り、該仕切りにシリコン溶融液が流通できる
ように小孔を設け、前記原料溶解部に粒状ポリシリコン
原料を連続的に供給し、チャンバ−内の雰囲気ガスがア
ルゴンで減圧雰囲気であり、種結晶を前記単結晶育成部
の中心溶融液面に接した後、前記種結晶を回転手段によ
り引上げてシリコン単結晶を製造する方法において、 洗浄した粒状原料を用いることを特徴とする単結晶製造
方法。
2. A quartz crucible is divided into a single crystal growing portion and a raw material melting portion, small holes are provided in the partition so that a silicon melt can flow, and the raw material melting portion is continuously filled with a granular polysilicon raw material. After the supply, the atmosphere gas in the chamber is argon and the atmosphere is in a reduced pressure, and the seed crystal is brought into contact with the central melt surface of the single crystal growth portion, and then the seed crystal is pulled up by the rotating means to produce a silicon single crystal. A method for producing a single crystal, characterized in that a washed granular material is used.
【請求項3】 石英るつぼ内を単結晶育成部と原料溶解
部とに仕切り、該仕切りにシリコン溶融液が流通できる
ように小孔を設け、前記原料溶解部に粒状ポリシリコン
原料を連続的に供給し、チャンバ−内の雰囲気ガスがア
ルゴンで減圧雰囲気であり、種結晶を前記単結晶育成部
の中心溶融液面に接した後、前記種結晶を回転手段によ
り引上げてシリコン単結晶を製造する方法において、 フッ酸系水溶液で洗浄した粒状原料を用いることを特徴
とする単結晶製造方法。
3. A quartz crucible is divided into a single-crystal growing portion and a raw material melting portion, small holes are provided in the partition so that a silicon melt can flow, and the raw material melting portion is continuously filled with a granular polysilicon raw material. After the supply, the atmosphere gas in the chamber is argon and the atmosphere is in a reduced pressure, and the seed crystal is brought into contact with the central melt surface of the single crystal growth portion, and then the seed crystal is pulled up by the rotating means to produce a silicon single crystal. A method for producing a single crystal, characterized in that a granular raw material washed with a hydrofluoric acid-based aqueous solution is used.
【請求項4】 前記シリコン単結晶を製造する方法にお
いて、 洗浄した粒状原料を用いることを特徴とする請求項1記
載の単結晶製造方法。
4. The method for producing a single crystal according to claim 1, wherein a washed granular raw material is used in the method for producing the silicon single crystal.
【請求項5】 前記シリコン単結晶を製造する方法にお
いて、 フッ酸系水溶液で洗浄した粒状原料を用いることを特徴
とする単結晶製造方法。
5. The method for producing a silicon single crystal, wherein a granular raw material washed with a hydrofluoric acid-based aqueous solution is used.
JP4047644A 1991-03-13 1992-02-04 Production of single crystal Pending JPH05319989A (en)

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JP3-72036 1991-03-13
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005179183A (en) * 2003-12-18 2005-07-07 Wacker Chemie Gmbh Dust-free and pore-free, high purity polycrystalline granulated silicon, its production process and its use
JP2013224254A (en) * 2012-04-19 2013-10-31 Wacker Chemie Ag Particulate polycrystal silicon, and manufacture of the same

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JP4567430B2 (en) * 2003-12-18 2010-10-20 ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフト Dust-free and pore-free high-purity polycrystalline silicon granules and their production and use
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