JPH0558770A - Production of n type silicon single crystal - Google Patents

Production of n type silicon single crystal

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JPH0558770A
JPH0558770A JP24515191A JP24515191A JPH0558770A JP H0558770 A JPH0558770 A JP H0558770A JP 24515191 A JP24515191 A JP 24515191A JP 24515191 A JP24515191 A JP 24515191A JP H0558770 A JPH0558770 A JP H0558770A
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silicon single
quartz glass
synthetic quartz
crucible
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弘行 渡部
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政俊 滝田
Mitsuo Matsumura
光男 松村
Hiroshi Matsui
宏 松井
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Abstract

PURPOSE:To pull an N type silicon single crystal in a high yield by using a synthetic quartz glass crucible as a crucible for pulling when a silicon single crystal is grown by a pulling method. CONSTITUTION:A silicon single crystal is pulled from a synthetic quartz glass crucible. The defect density of the resulting silicon wafer is <=3 per 1cm<2>. The synthetic quartz glass crucible is formed from an amorphous sintered body of colloidal silica obtd. by hydrolyzing and polycondensing alkoxysilane and contains <=100ppb each of Al and Fe, <=50ppb each of Ni and Cr and <=10ppb each of B and P as impurities.

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N型シリコン単結晶の製
造方法、特にはN型シリコン単結晶を歩留よく引上げる
ことができ、微少欠陥が3個/cm2 以下であるシリコン
ウエハ−を与えるN型シリコン単結晶の製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an N-type silicon single crystal, and particularly to a silicon wafer capable of pulling an N-type silicon single crystal with a good yield and having microscopic defects of 3 / cm 2 or less. The present invention relates to a method for producing an N-type silicon single crystal that gives

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン単結晶の製造は引上げ用原料で
ある高純度の多結晶シリコンをルツボ中に装入し、これ
をアルゴンガス雰囲気の常圧下で融解し、この融液にシ
リコン種結晶を浸漬し、これを引上げるという方法で行
なわれているが、このルツボについてはシリコンの融点
である1,414 ℃の高温に耐えるということから通常は天
然石英ガラスで作られたものが使用されている。
2. Description of the Related Art In the production of silicon single crystals, high-purity polycrystalline silicon, which is a raw material for pulling, is charged into a crucible, which is melted under atmospheric pressure in an argon gas atmosphere, and a silicon seed crystal is added to this melt. This is done by immersing it and pulling it up, but this crucible is usually made of natural quartz glass because it withstands the high temperature of 1,414 ° C which is the melting point of silicon.

【0003】しかし、この天然石英ガラスは不純物とし
ての各種金属を可成り多量に含有しており、したがって
得られるシリコン単結晶が不純物を含んだものとなるこ
とから、このルツボについてはこの不純物を取り除いた
ものが種々提案されている。すなわち、これについては
表1に示したように遷移金属とBとを低いレベルとした
もの[ルツボAと略記する](特公昭58-49519号公報参
照)、Na、 K、 Li を0.2ppm以下、Cuを0.02ppm 以下とし
てウエハ−の品質、微小欠陥の発生を抑制する方法[ル
ツボBと略記する](特平昭1-6158 号公報参照)、B
だけでなく、P、 As も低レベルとしたもの[ルツボCと
略記する](特開昭62-96388号公報参照)、Al、 Fe、 N
a、 K、 Ca を0.1ppm以下としたもの[ルツボDと略記す
る](米国特許第4,979,973 号明細書参照)などが提案
されている。
However, since this natural quartz glass contains a considerably large amount of various metals as impurities, and thus the obtained silicon single crystal contains impurities, the impurities are removed from this crucible. Various items have been proposed. That is, as shown in Table 1, transition metals and B have a low level [abbreviated as crucible A] (see Japanese Patent Publication No. 58-49519), and Na, K, and Li are 0.2 ppm or less. , Cu to 0.02 ppm or less to suppress wafer quality and generation of minute defects [abbreviated as crucible B] (see Japanese Patent Publication No. 1-6158).
Not only, P, A s also those with low levels [abbreviated as crucible C] (see JP-A-62-96388), Al, Fe, N
It has been proposed that a, K, and Ca are 0.1 ppm or less [abbreviated as crucible D] (see US Pat. No. 4,979,973).

【0004】[0004]

【表1】 [Table 1]

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、シリコン半導
体素子はその高集積度化の傾向が次第に加速され、64M、
256Mから1G にまで進んでおり、これらについてはその
最小線幅が0.2 μm といわれており、64M でも欠陥密度
が3個/cm2以下では歩留りが向上せず、ビットコストが
16M を上回ってしまうことが予想され、特にMPUの高集
積度化、高速化、メモリの高速化などの傾向はエピタキ
シャルウエハ−、N型ウエハ−のCMOS、 Bi-CMOS タイプ
への要求が出てくると思われるが、N型単結晶について
はP 型に比較して歩留りが悪いために、その歩留り向
上、欠陥の減少が強く望まれている。
However, the trend toward higher integration of silicon semiconductor devices is gradually accelerated, and 64M,
It has been advanced from 256M to 1G, and the minimum line width of these is said to be 0.2 μm. Even at 64M, if the defect density is 3 defects / cm 2 or less, the yield does not improve and the bit cost increases.
It is expected to exceed 16M. In particular, the trend toward higher integration, higher speed, and faster memory of MPUs demands for epitaxial wafers, N-type wafers of CMOS and Bi-CMOS types. However, since the yield of N-type single crystal is lower than that of P-type, it is strongly desired to improve the yield and reduce defects.

【0006】N型シリコン単結晶は5価の元素をド−プ
することによって製造される。この5価の元素は3価の
元素と簡単に結合し化合物となる。表2からわかるよう
にルツボからはAlやB等の3価の元素が溶解するが、こ
れがPやSbのような5価のド−プ元素と縮合して抵抗値
を狂わせ歩留が極端に悪くなるのである。また、この化
合物は微小欠陥の発生の原因となり時間を置くことによ
って、あるいは熱処理によって微小欠陥が多くなること
になる。また、Fe、Ni、Crなどの遷移金属も微小欠陥を
融因する元素として働くが、これもまた、推定ではある
が同様の原理によるものと思われる。
The N-type silicon single crystal is manufactured by doping a pentavalent element. The pentavalent element is easily combined with the trivalent element to form a compound. As can be seen from Table 2, trivalent elements such as Al and B are dissolved from the crucible, but these condense with pentavalent doped elements such as P and Sb, causing the resistance value to change and the yield to be extremely high. It gets worse. Further, this compound causes the generation of microdefects, and the microdefects increase with time or by heat treatment. In addition, transition metals such as Fe, Ni, and Cr also act as elements that cause microdefects, and this is also supposed to be based on the similar principle.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明はこのような不利
を解決したN型シリコン単結晶の製造方法に関するもの
であり、これはシリコン単結晶を合成石英ガラス製ルツ
ボから引上げることを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing an N-type silicon single crystal which has solved such disadvantages, and is characterized in that the silicon single crystal is pulled up from a synthetic quartz glass crucible. To do.

【0008】すなわち、本発明者らはN型シリコン単結
晶を歩留りよく製造する方法については種々検討した結
果、これについてはこのシリコン単結晶を引上げるため
のルツボを合成石英ガラス製のものとしたところ、従来
歩留の悪かったN型シリコンを歩留よく引上げることが
できるし、またこのようにして得られたN型シリコン単
結晶から得られるシリコンウエハ−は結晶欠陥が極めて
少なく、これが3個/cm2 以下のものとなることを見出
し、ここに使用する合成石英ガラス製ルツボについての
研究を進めて本発明を完成させた。以下にこれをさらに
詳述する。
That is, the present inventors have conducted various studies on a method for producing an N-type silicon single crystal with high yield. As a result, the crucible for pulling up this silicon single crystal is made of synthetic quartz glass. However, the N-type silicon, which has a poor yield in the past, can be pulled up with a good yield, and the silicon wafer obtained from the N-type silicon single crystal thus obtained has extremely few crystal defects. The present invention was completed by finding out that the number of particles per cm 2 or less was obtained, and conducting research on the synthetic quartz glass crucible used here. This will be described in more detail below.

【0009】[0009]

【作用】本発明はN型シリコン単結晶の製造方法に関す
るものであり、これはN型シリコン単結晶の引上げを合
成石英ガラス製ルツボで行なうものである。
The present invention relates to a method for producing an N-type silicon single crystal, in which the N-type silicon single crystal is pulled up by a crucible made of synthetic quartz glass.

【0010】本発明によるN型シリコン単結晶の製造は
シリコン単結晶を合成石英ガラス製のルツボから引上げ
るものであるが、この合成石英ガラス製ルツボは例えば
メチルシリケ−トのようなアルコキシシランをアンモニ
アを用いて加水分解重縮合し、乾燥後閉孔化し、ガラス
化するという、いわゆるゾル−ゲルによって得られた合
成石英ガラスで作られたものとされるが、この合成石英
ガラスはコロイダルシリカの焼結体からなる非晶質のも
のである。
The production of the N-type silicon single crystal according to the present invention involves pulling up the silicon single crystal from a crucible made of synthetic quartz glass, and the crucible made of synthetic quartz glass uses an alkoxysilane such as methyl silicate for ammonia. It is said that it is made of synthetic quartz glass obtained by so-called sol-gel in which it is hydrolyzed and polycondensed by using, and after drying, it is closed and vitrified. It is an amorphous material that is composed of aggregates.

【0011】本発明によるN型シリコン単結晶の製造は
合成石英ルツボを四塩化けい素を酸水素火炎中での火炎
加水分解でシリカ微粒子とし、これを溶融して石英ガラ
スから作ると、得られる石英ガラスはOH基量が1、000ppm
以上のものとなるために高温粘性が低く、真空中の高温
で変形、発泡するという不利があり、本発明には使用す
ることができないし、上記したゾル−ゲルによる場合で
もこのシリカがゲルであると細孔が小さくて低い温度で
閉孔化するためにこれがガスや水を含んだものとなるの
で、結晶化により脱ガス、脱水を行なうのであるが、こ
れには結晶化の工程で不純物が混入されるのでよくな
い。しかし、このシリカをコロイダルシリカとすると細
孔が大きく、加熱により容易に脱ガス、脱水することが
できるのでこれは結晶化は不要であり、不純物も入らな
いものとなるし、この金属不純物量は原料としてのアル
コキシシランを充分精製すれば合成石英ガラス製ルツボ
に含まれる不純物量をAl、 Feが100ppb以下、Ni、 Crが50
ppb 以下、B,P を10ppb 以下のものとすることができ、
さらには1,400 ℃における粘性値が1010ポイズ以上のも
のとすることができるという有利性が与えられる。
The N-type silicon single crystal according to the present invention can be obtained by making synthetic quartz crucible into fine silica particles by flame hydrolysis of silicon tetrachloride in an oxyhydrogen flame, and melting the fine silica particles from quartz glass. Quartz glass has an OH group content of 1,000 ppm
Because of the above, the viscosity at low temperature is low, and it has the disadvantages of being deformed and foamed at a high temperature in vacuum, which cannot be used in the present invention, and even when the above-mentioned sol-gel is used, this silica is a gel. If so, since the pores are small and will be closed at a low temperature and will contain gas and water, degassing and dehydration will be carried out by crystallization. Is mixed, so it is not good. However, if this silica is colloidal silica, it has large pores and can be easily degassed and dehydrated by heating, so it does not require crystallization and does not contain impurities. If the alkoxysilane as a raw material is sufficiently purified, the amount of impurities contained in the synthetic quartz glass crucible is 100 ppb or less for Al and Fe, and 50 for Ni and Cr.
ppb or less, B, P can be 10 ppb or less,
Furthermore, the advantage that the viscosity value at 1,400 ° C. can be 10 10 poise or more is given.

【0012】本発明で使用される合成石英ガラス製ルツ
ボは上記したゾル−ゲル法で得られたコロイダルシリカ
の非結質の焼結体からなる合成石英ガラス粉末を成形用
型内に供給して型内に粉体層を形成させ、これをア−ク
放電で溶融させて型内に合成石英ガラスからなる透明層
を形成させることによって製造すればよい。
The synthetic quartz glass crucible used in the present invention is prepared by supplying synthetic quartz glass powder, which is a non-sintered colloidal silica sintered body obtained by the sol-gel method, into a molding die. It may be manufactured by forming a powder layer in the mold and melting it by arc discharge to form a transparent layer made of synthetic quartz glass in the mold.

【0013】本発明によるN型シリコン単結晶の製造は
このようにして製造した合成石英ガラス製ルツボの中に
高純度の多結晶シリコンを装入し、これを外部からの加
熱によって融解したのち、この融液中にN型のシリコン
種結晶を浸漬し、これを引上るという従来公知の方法で
行なえばよいが、これによればこの合成石英ガラス製ル
ツボを形成している合成石英ガラスが1,400 ℃での粘性
値が1010ポイズ以上のものであるので、この工程中にそ
れが変形することがなく、シリコン単結晶の引上げを容
易に行なうことができるし、この場合には溶損が少ない
ということからN型シリコン単結晶を歩留よく製造する
ことができ、さらにはこの合成石英ガラスに含まれてい
る金属不純物量が前記したように非常に少ないものであ
ることからこのようにして得たN型シリコン単結晶をス
ライスし、さらに熱処理工程を経て得たウエハ−の微小
欠陥が3個/cm2以下になるという有利性が与えられる。
In the production of the N-type silicon single crystal according to the present invention, high purity polycrystal silicon is charged into the synthetic quartz glass crucible thus produced, and the crucible is melted by external heating. This may be carried out by a conventionally known method of immersing an N-type silicon seed crystal in this melt and pulling it up. According to this method, the synthetic quartz glass forming this synthetic quartz glass crucible has 1,400 Since the viscosity value at 10 ° C is 10 10 poise or more, it is not deformed during this process, and the silicon single crystal can be easily pulled up, and in this case there is little melting loss. Therefore, the N-type silicon single crystal can be manufactured with a good yield, and further, the amount of metallic impurities contained in the synthetic quartz glass is very small as described above. Slicing the N-type silicon single crystal obtained by further wafer obtained through a heat treatment process - advantages are given that the minute defects is 3 / cm 2 or less.

【0014】[0014]

【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。 実施例 1)合成石英ガラス製ルツボの製造 5リットルのSUS 製丸型連続フラスコの内面をテトラフ
ルオロエチレン樹脂でコ−ティングした反応器に、アン
モニア水27リットル/時とメチルシリケ−ト24.5リット
ル/時とを滴下してコロイダルシリカを生成させ、この
シリカを遠心脱水器で脱水してから超純水で4回洗浄し
た。
EXAMPLES Next, examples of the present invention and comparative examples will be given. Example 1) Production of crucible made of synthetic quartz glass In a reactor in which the inner surface of a 5 liter SUS round continuous flask was coated with tetrafluoroethylene resin, 27 liters / hour of ammonia water and 24.5 liters / hour of methyl silicate were placed. Was added dropwise to form colloidal silica, and the silica was dehydrated with a centrifugal dehydrator and then washed with ultrapure water four times.

【0015】ついでこのシリカを石英ルツボに入れ、電
気炉中で室温より昇温して300 ℃3時間、 800℃3時
間、1,000 ℃3時間、各温度への昇温時間をそれぞれ0.
5、4、2時間として空気中で昇温加熱処理したのち、こ
れをカ−ボン型に入れ、減圧下に室温より昇温して1,20
0 ℃2時間、1,500 ℃3時間、1,750 ℃1時間、各温度
への昇温時間をそれぞれ2,2,2時間として昇温加熱
して合成石英ガラスとし、得られたインゴットを20重量
%のHFで1時間洗浄し、乾燥後ジョ−クラッシャ−とデ
スクミルで粉砕し、篩別して45〜60メッシュに調製した
のち、20重量 HClで酸洗浄し、パイン油で浮遊選鉱して
から5重量%のHFで15分間洗浄し、1,050℃で加熱処理
し、磁力選鉱機にかけて合成石英ガラス粉とした。
Then, this silica was put in a quartz crucible and heated from room temperature in an electric furnace to 300 ° C. for 3 hours, 800 ° C. for 3 hours, 1,000 ° C. for 3 hours, and the temperature rising time to each temperature was 0.
After heating in air for 5 or 4 or 2 hours, put it in a carbon mold and warm it to room temperature under reduced pressure for 1,20
The temperature was raised to 0 ° C. for 2 hours, 1,500 ° C. for 3 hours, 1,750 ° C. for 1 hour, and the heating time to each temperature was set to 2, 2 and 2 hours to obtain synthetic quartz glass. After washing with HF for 1 hour, drying, crushing with a jaw crusher and a desk mill, sieving to prepare 45-60 mesh, acid-washing with 20 wt. HCl, and flotation with pine oil, 5 wt. It was washed with HF for 15 minutes, heat-treated at 1,050 ° C, and subjected to a magnetic separator to obtain synthetic quartz glass powder.

【0016】つぎにこの合成石英ガラス粉を回転する成
形用型内に供給して厚さ14mmの粉体層を形成させ、ア−
ク放電によって内部から溶融させ、15分後にさらにこの
型内に合成石英ガラスを供給して内面に厚さ1mmの透明
層を形成させてルツボを作り、この外壁未溶融部を除去
し、カッティングにより高さを揃えて合成石英ガラス製
ルツボを作ったが、このルツボにおける各金属の分析結
果は表2に示したとおりであった。
Next, this synthetic quartz glass powder is fed into a rotating molding die to form a powder layer having a thickness of 14 mm.
It is melted from the inside by electric discharge, and after 15 minutes, synthetic quartz glass is further fed into this mold to form a transparent layer with a thickness of 1 mm on the inner surface to form a crucible. A crucible made of synthetic quartz glass was made to have the same height, and the analysis results of each metal in this crucible are as shown in Table 2.

【0017】2)シリコン単結晶の製造 上記のようにして得た18インチの合成石英ガラス製ルツ
ボの中にシリコン単結晶引上げ用原料としての高純度多
結晶シリコン20kgを装入し、アルゴンガス雰囲気の常圧
下にこの多結晶リコンを融解したのち、細粒状のアンチ
モンを20mg添加し30分間放置した。その後、ルツボと種
結晶とを互いに反対方向に回転させながら種結晶を多結
晶リコンの融液に接触させてシリコン単結晶の引上げを
開始させた。
2) Production of Silicon Single Crystal 20 kg of high-purity polycrystalline silicon as a raw material for pulling a silicon single crystal was charged into an 18-inch synthetic quartz glass crucible obtained as described above, and an argon gas atmosphere was introduced. After melting the polycrystalline recon under normal pressure, 20 mg of fine-grained antimony was added and left for 30 minutes. Then, the crucible and the seed crystal were rotated in opposite directions, and the seed crystal was brought into contact with the melt of the polycrystalline recon to start pulling the silicon single crystal.

【0018】ついでシリコン単結晶が目的の直径に達し
たところで引上げ速度を2.0mm/分、アルゴンガス流量を
50 l/分、アルゴンガス圧を20mmHgに設定し、このよう
にして成長させたシリコン単結晶棒を取り外し、これを
0.5mm 厚さにスライスし、鏡面に仕上げて直径6インチ
のシリコウエハ−を作成し、このウエハ−の金属成分を
しらべたところ、表2に示したとおりの結果が得られ
た。
Then, when the silicon single crystal reaches the target diameter, the pulling rate is 2.0 mm / min and the argon gas flow rate is
50 l / min, the argon gas pressure was set to 20 mmHg, and the silicon single crystal rod grown in this way was removed.
When sliced to a thickness of 0.5 mm and finished to a mirror surface to prepare a silicon wafer having a diameter of 6 inches and examining the metal components of this wafer, the results shown in Table 2 were obtained.

【0019】また、このウエハ−についてはこれを窒素
ガス雰囲気中に650℃で30分間、1,350 ℃で15時間保持
したのち室温まで冷却し、ウエハ−表面の酸化膜をフッ
酸で除去し、セコエッチング液(HF-CrO3-H2O溶液)中で
撹拌しながら15分間エッチングし、光学顕微鏡で微小欠
陥を観察したところ、これは最良で0.03個/cm2 、最悪
で2.5 個/cm2 、平均1.2 個/cm2 であった。
The wafer was held in a nitrogen gas atmosphere at 650 ° C. for 30 minutes and 1,350 ° C. for 15 hours and then cooled to room temperature, and the oxide film on the wafer surface was removed with hydrofluoric acid. When etching was performed for 15 minutes in an etching solution (HF-C r O 3 -H 2 O solution) while stirring, and microscopic defects were observed with an optical microscope, it was found to be 0.03 / cm 2 at the best and 2.5 / at the worst. It was cm 2 , and the average was 1.2 pieces / cm 2 .

【0020】比較例 実施例で使用した合成石英ガラス製ルツボをその金属含
有量が表2に示したとおりである天然石英ガラス製のル
ツボとしたほかは実施例と同じ方法でN型シリコン単結
晶の引上げを行ない、これから直径6インチのシリコウ
エハ−をスライスしてこのウエハ−の金属成分をしらべ
たところ、これは表2に示したとおりであり、このウエ
ハ−についての微小欠陥を実施例と同じ方法でしらべた
ところ、これは最良で4.8 個/cm2 、最悪で8.5 個/cm
2 、平均で5.2 個/cm2 であった。
Comparative Example An N-type silicon single crystal was prepared in the same manner as in the example except that the synthetic quartz glass crucible used in the example was replaced with a natural quartz glass crucible having a metal content shown in Table 2. Was carried out, and a silicon wafer having a diameter of 6 inches was sliced to examine the metal components of this wafer. The results are shown in Table 2. The microdefects on this wafer were the same as those in the example. According to the method, this is 4.8 pieces / cm 2 at the best and 8.5 pieces / cm at the worst.
2 , which was 5.2 pieces / cm 2 on average.

【0021】[0021]

【表2】 [Table 2]

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明はN型シリコン単結晶の製造方法
に関するものであり、これは前記したようにシリコン単
結晶を合成石英ガラス製ルツボから引上げることを特徴
とするものであり、この合成石英ガラス製ルツボはアル
コキシシランの加水分解重縮合によって得た非晶質のコ
ロイダルシリカの焼結物で、その表面および合成層にお
ける不純物含有量がAl、 Feが100ppm以下、Ni、Cr が50pp
b 以下、B、P が10ppb 以下のものとされるのであるが、
これによればN型シリコン単結晶の引上げを歩留よく行
なうことができるし、この単結晶から得られるウエハ−
の微小欠陥を3個/cm2 以下とすることができるという
有利性が与えられる。
The present invention relates to a method for producing an N-type silicon single crystal, which is characterized by pulling a silicon single crystal from a synthetic quartz glass crucible as described above. Quartz glass crucibles are amorphous colloidal silica sinters obtained by hydrolytic polycondensation of alkoxysilanes.The surface and synthetic layers have impurity contents of Al, Fe of 100 ppm or less, Ni and Cr of 50 pp.
Below b, B and P are supposed to be below 10 ppb.
According to this, the N-type silicon single crystal can be pulled with good yield, and a wafer obtained from this single crystal can be obtained.
It is possible to provide the advantage that the number of micro defects of 3 can be 3 / cm 2 or less.

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成3年11月22日[Submission date] November 22, 1991

【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】0013[Correction target item name] 0013

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0013】本発明によるN型シリコン単結晶の製造は
このようにして製造した合成石英ガラス製ルツボの中に
高純度の多結晶シリコンを装入し、これを外部からの加
熱によって融解したのち、この融液中にN型のシリコン
種結晶を浸漬し、これを引上るという従来公知の方法
で行なえばよいが、これによればこの合成石英ガラス製
ルツボを形成している合成石英ガラスが1,400℃で
の粘性値が1010ポイズ以上のものであるので、この
工程中にそれが変形することがなく、シリコン単結晶の
引上げを容易に行なうことができるし、この場合には溶
損が少ないということからN型シリコン単結晶を歩留よ
く製造することができ、さらにはこの合成石英ガラスに
含まれている金属不純物量が前記したように非常に少な
いものであることからこのようにして得たN型シリコン
単結晶をスライスし、さらに熱処理工程を経て得たウエ
ハーの微小欠陥が3個/cm以下になるという有利性
が与えられる。
In the production of the N-type silicon single crystal according to the present invention, high purity polycrystal silicon is charged into the synthetic quartz glass crucible thus produced, and the crucible is melted by external heating. the immersing the N-type silicon seed crystal into the melt, which may be performed by a conventionally known method of Ru pulling up, but this according Invite synthetic quartz glass forming the synthetic quartz glass crucible Has a viscosity value of 10 10 poise or more at 1,400 ° C., so that it does not deform during this step, and the silicon single crystal can be easily pulled up. In this case, N-type silicon single crystal can be produced with good yield because of little melting loss, and the amount of metal impurities contained in this synthetic quartz glass is very small as described above. Gives an advantage that the wafer obtained by slicing the N-type silicon single crystal thus obtained and further subjected to the heat treatment step has 3 or less fine defects / cm 2 .

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

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

【補正対象項目名】0015[Correction target item name] 0015

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0015】ついでこのシリカを石英ルツボに入れ、電
気炉中で室温より昇温して300℃3時間、800℃3
時間、1,000℃3時間、各温度への昇温時間をそれ
ぞれ0.5、4、2時間として空気中で昇温加熱処理し
たのち、これをカーボン型に入れ、減圧下に室温より昇
温して1,200℃2時間、1,500℃3時間、1,
750℃1時間、各温度への昇温時間をそれぞれ2,
2,2時間として昇温加熱して合成石英ガラスとし、得
られたインゴットを20重量%のHFで1時間洗浄し、
乾燥後ジョークラッシャーとデスクミルで粉砕し、篩別
して45〜60メッシュに調製したのち、20重量%の
HClで酸洗浄し、パイン油で浮遊選鉱してから5重量
%のHFで15分間洗浄し、1,050℃で加熱処理
し、磁力選鉱機にかけて合成石英ガラス粉とした。
Next, this silica was put into a quartz crucible and heated from room temperature in an electric furnace to 300 ° C. for 3 hours and 800 ° C. for 3 hours.
Time, 1,000 ° C. for 3 hours, heating time to each temperature for 0.5, 4 and 2 hours, respectively, and after heating in the air for heating, put this in a carbon mold and raise the temperature from room temperature under reduced pressure. Heat to 1,200 ° C for 2 hours, 1,500 ° C for 3 hours, 1,
750 ° C. for 1 hour, heating time to each temperature 2,
The temperature was raised for 2 to 2 hours to form synthetic quartz glass by heating and the obtained ingot was washed with 20% by weight of HF for 1 hour,
After drying, crushing with a jaw crusher and a desk mill, sieving to prepare 45 to 60 mesh, acid washing with 20 % by weight HCl, floating separation with pine oil, and washing with 5% by weight HF for 15 minutes, Heat treatment was carried out at 1,050 ° C., and a synthetic quartz glass powder was obtained by applying a magnetic separator.

【手続補正3】[Procedure 3]

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

【補正対象項目名】0017[Correction target item name] 0017

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0017】2)シリコン単結晶の製造 上記のようにして得た18インチの合成石英ガラス製ル
ツボの中にシリコン単結晶引上げ用原料としての高純度
多結晶シリコン20kgを装入し、アルゴンガス雰囲気
の常圧下にこの多結晶リコンを融解したのち、細粒状
のアンチモンを20mg添加し30分間放置した。その
後、ルツボと種結晶とを互いに反対方向に回転させなが
ら種結晶を多結晶リコンの融液に接触させてシリコン
単結晶の引上げを開始させた。
2) Manufacture of silicon single crystal 20 kg of high-purity polycrystalline silicon as a raw material for pulling a silicon single crystal was charged into an 18-inch synthetic quartz glass crucible obtained as described above, and an argon gas atmosphere was introduced. After melting the polycrystalline divorced atmospheric pressure of, antimony fine granular were left 20mg added 30 minutes. Thereafter, while rotating in the opposite direction to the crucible and the seed crystal from each other by contacting a seed crystal with a melt of polycrystalline divorced by starting the pulling of the silicon single crystal.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

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

【補正対象項目名】0018[Correction target item name] 0018

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0018】ついでシリコン単結晶が目的の直径に達し
たところで引上げ速度を2.0mm/分、アルゴンガス
流量を50l/分、アルゴンガス圧を20mmHgに設
定し、このようにして成長させたシリコン単結晶棒を取
り外し、これを0.5mm厚さにスライスし、鏡面に仕
上げて直径6インチのシリコウエハーを作成し、この
ウエハーの金属成分をしらべたところ、表2に示したと
おりの結果が得られた。
Then, when the silicon single crystal reached the target diameter, the pulling rate was set to 2.0 mm / min, the argon gas flow rate was set to 50 l / min, and the argon gas pressure was set to 20 mmHg. Remove the crystal bar, which was sliced into 0.5mm thick, mirror-finished to create the silicon down wafer 6 inches in diameter, was examined metal components of the wafer, the results of as shown in Table 2 Was obtained.

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

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

【補正対象項目名】0020[Correction target item name] 0020

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0020】比較例 実施例で使用した合成石英ガラス製ルツボをその金属含
有量が表2に示したとおりである天然石英ガラス製のル
ツボとしたほかは実施例と同じ方法でN型シリコン単結
晶の引上げを行ない、これから直径6インチのシリコ
ウエハーをスライスしてこのウエハーの金属成分をしら
べたところ、これは表2に示したとおりであり、このウ
エハーについての微小欠陥を実施例と同じ方法でしらべ
たところ、これは最良で4.8個/cm、最悪で8.
5個/cm、平均で5.2個/cmであった。
Comparative Example An N-type silicon single crystal was prepared in the same manner as in the example except that the synthetic quartz glass crucible used in the example was replaced with a natural quartz glass crucible having a metal content shown in Table 2. performs pulling, was investigated metal components of the wafer by slicing a silicon down <br/> wafer now a 6 inch diameter, which is as shown in Table 2, implementing the micro-defects of this wafer When examined in the same manner as in the example, the best value was 4.8 / cm 2 , and the worst value was 8.
The number was 5 / cm 2 , and the average was 5.2 / cm 2 .

【手続補正6】[Procedure Amendment 6]

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

【補正対象項目名】0022[Name of item to be corrected] 0022

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明はN型シリコン単結晶の製造方法
に関するものであり、これは前記したようにシリコン単
結晶を合成石英ガラス製ルツボから引上げることを特徴
とするものであり、この合成石英ガラス製ルツボはアル
コキシシランの加水分解重縮合によって得た非晶質のコ
ロイダルシリカの焼結物で、その表面および合成層にお
ける不純物含有量がAl、Feが100pp以下、N
i、Crが50ppb以下、B,Pが10ppb以下の
ものとされるのであるが、これによればN型シリコン単
結晶の引上げを歩留よく行なうことができるし、この単
結晶から得られるウエハーの微小欠陥を3個/cm
下とすることができるという有利性が与えられる。
The present invention relates to a method for producing an N-type silicon single crystal, which is characterized by pulling a silicon single crystal from a synthetic quartz glass crucible as described above. quartz glass crucible at the sintering of the amorphous colloidal silica obtained by hydrolytic polycondensation of an alkoxysilane, the impurity content in the surface and synthetic layer is Al, Fe is 100Pp b less, N
i and Cr are set to 50 ppb or less and B and P are set to 10 ppb or less. According to this, the N-type silicon single crystal can be pulled with high yield, and a wafer obtained from this single crystal. It is possible to provide the advantage that the number of micro defects of 3 can be 3 / cm 2 or less.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 弘行 新潟県中頚城郡頚城村大字西福島28番地の 1 信越化学工業株式会社合成技術研究所 内 (72)発明者 滝田 政俊 新潟県中頚城郡頚城村大字西福島28番地の 1 信越化学工業株式会社合成技術研究所 内 (72)発明者 松村 光男 福井県武生市北府2丁目13番60号 信越石 英株式会社武生工場内 (72)発明者 松井 宏 福井県武生市北府2丁目13番60号 信越石 英株式会社武生工場内 (72)発明者 古瀬 信一 福島県西白河郡西郷村小田倉字大平150番 地 信越半導体株式会社白河工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hiroyuki Watanabe, Inventor Hiroyuki Watanabe 1 at 28, Nishi-Fukushima, Chugiki-mura, Nakakubiki-gun, Niigata Prefecture Synthetic Technology Laboratory, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (72) Masatoshi Takita, Kubiki-mura, Nakakubiki-gun, Niigata Prefecture 1 at 28 Fukushima Nishi Fukushima Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Synthetic Technology Laboratory (72) Inventor Mitsuo Matsumura 2-13-60 Kitafu, Takefu-shi, Fukui Prefecture Shin-Etsuishi Hideshi Takefu Factory (72) Inventor Hiroshi Matsui 2-13-60 Kitafu, Takefu City, Fukui Prefecture Shin-Etsu Ishihide Takefu Factory Co., Ltd. (72) Inventor Shinichi Furuse 150 Odaira, Odakura, Saigo-mura, Nishishirakawa-gun, Fukushima Shin-Etsu Semiconductor Co., Ltd. Shirakawa Factory

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリコン単結晶を合成石英ガラス製ルツボ
から引上げることを特徴とするN型シリコン単結晶の製
造方法。
1. A method for producing an N-type silicon single crystal, which comprises pulling up a silicon single crystal from a synthetic quartz glass crucible.
【請求項2】シリコンウエハ−の欠陥密度が3個/cm2
以下である請求項1に記載したN型シリコン単結晶の製
造方法。
2. The defect density of the silicon wafer is 3 defects / cm 2.
The method for producing an N-type silicon single crystal according to claim 1, which is as follows.
【請求項3】合成石英ガラス製ルツボがアルコキシシラ
ンの加水分解重縮合によって得た非晶質のコロイダルシ
リカの焼結物であり、その表面および合成層における不
純物含有量がAl、 Feが100ppb以下、Ni、 Crが50ppb 以
下、B、P が10ppb 以下のものである請求項1に記載した
N型シリコン単結晶の製造方法。
3. A synthetic quartz glass crucible is a sintered product of amorphous colloidal silica obtained by hydrolytic polycondensation of an alkoxysilane. Impurity contents of Al and Fe on the surface and in the synthetic layer are 100 ppb or less. The method for producing an N-type silicon single crystal according to claim 1, wherein each of Ni, Cr and Cr is 50 ppb or less and B and P are 10 ppb or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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