JPH1112091A - 球状単結晶シリコンの製造方法 - Google Patents

球状単結晶シリコンの製造方法

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JPH1112091A
JPH1112091A JP18047497A JP18047497A JPH1112091A JP H1112091 A JPH1112091 A JP H1112091A JP 18047497 A JP18047497 A JP 18047497A JP 18047497 A JP18047497 A JP 18047497A JP H1112091 A JPH1112091 A JP H1112091A
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JP
Japan
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spherical
silicon
polycrystalline silicon
thermal oxide
gas
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JP18047497A
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English (en)
Inventor
Teruhiko Hirasawa
照彦 平沢
Katsushi Tokunaga
勝志 徳永
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 球状で形状のむらがなく、しかもコンタミネ
ーションの混入もなく、高品質であり、半導体デバイス
用として好適に使用できる球状単結晶シリコンを製造す
る。 【解決手段】 高周波熱プラズマ法により作製された球
状多結晶シリコンの周囲を熱酸化膜で被覆した後、この
熱酸化膜被覆球状多結晶シリコンの一部を加熱溶融し、
その溶融部分を移動させながら最結晶化することを特徴
とする球状単結晶シリコンの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンタミネーショ
ンの混入や形状のむらがなく高純度かつ高品質であり、
半導体デバイス等に好適に使用することができる球状単
結晶シリコンを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
球状シリコンは、高周波熱プラズマ法、回転ディスク
法、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、Arアーク回
転電極法、プラズマアーク回転電極法等で作製されてい
た。
【0003】しかしながら、上記の方法で作製された球
状シリコンは、多結晶で形状にむらがあり、特性の再現
性にも劣るという欠点があり、また、原料シリコンを供
給するノズルや球状化する際の冷却ディスクからのコン
タミネーション等により、Cu,Ni,Feが混入し易
いという問題もあるため、半導体デバイスに使用するに
は問題があった。従って、上記欠点を解消し得るより高
品質の球状単結晶シリコンを得ることができる製造方法
の開発が望まれた。
【0004】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、形状が均一でコンタミネーションの混入もなく、高
品質の球状単結晶シリコンを製造することができる球状
単結晶シリコンの製造方法を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、高周波熱プラズマ法により作製された球状多結晶シ
リコンを熱酸化膜で被覆後、該シリコンの一部を加熱溶
融させ、更にその溶融部分を移動させながら再結晶化す
ることにより、球状多結晶シリコンの表面に形成された
熱酸化膜が、次工程の加熱溶融・再結晶化でシリコンを
溶融再結晶化させる際の不純物バリヤー層並びにシリコ
ン同士の溶着防止膜として働き、上記球状多結晶シリコ
ンがコンタミネーションの混入や溶着が発生することな
く、例えば球の底端部から徐々に溶融して再結晶化が進
み、球状単結晶化し得ること、それ故、この方法によれ
ば、球状で形状のむらがなく均一でかつ特性の再現性に
優れ、しかも不純物の混入もなく、高品質で半導体デバ
イス用として好適な球状単結晶シリコンを製造できるこ
とを知見し、本発明をなすに至った。
【0006】従って、本発明は、高周波熱プラズマ法に
より作製された球状多結晶シリコンの周囲を熱酸化膜で
被覆した後、この熱酸化膜被覆球状多結晶シリコンの一
部を加熱溶融し、その溶融部分を移動させながら再結晶
化することを特徴とする球状単結晶シリコンの製造方法
を提供する。
【0007】以下、本発明を更に詳細に説明すると、本
発明の球状単結晶シリコンの製造方法は、高周波熱プラ
ズマ法によって得られた球状多結晶シリコンを用いる。
【0008】図1は、このような球状多結晶シリコンを
製造するための高周波熱プラズマ装置の一例を示すもの
で、図1の装置は、原料の供給量を制御する振動フィー
ダー1と、原料供給ノズル2、ガス供給口3を備えた高
周波プラズマ発生釜4を有するもので、この高周波プラ
ズマ発生釜4の外周面には高周波コイル5が巻き付けら
れているものである。
【0009】この図1の装置を用いて球状多結晶シリコ
ンを作製するには、原料シリコンを振動フィーダー1で
その供給量を制御しながらノズル2を通じて高周波プラ
ズマ発生釜4内に噴射させる。
【0010】この場合、原料シリコンとしては、珪石
(SiO2)が用いられるが、得られる球状シリコンの
平均粒径が原料粉末の形状に依存するため、予め形状を
整えたものをコンタミネーション混入に注意しながら準
備することが好ましい。なお、ノズル2としては、コン
タミネーション防止のためポリSiもしくは石英製のも
のが好適である。
【0011】噴射された原料シリコン6は高周波熱プラ
ズマ発生釜4の高周波プラズマ7内で加熱溶融され、表
面張力で球状化した後、冷却され、釜底部に球状シリコ
ン8として堆積される。この加熱溶融は、ガス供給口3
からArキャリアガス、プラズマガス、シースガス等を
供給しながら行うもので、これらガスの供給条件、加熱
溶融条件、冷却条件などは通常の条件でよいが、この高
周波熱プラズマ法によって製造される球状多結晶シリコ
ンの粒子径は0.1〜5mm、特に0.5〜1mmとす
ることが好ましい。
【0012】上記球状多結晶シリコンは、次いでその周
囲を熱酸化膜で被覆するが、熱酸化膜を形成するに先立
ち、酸でエッチング処理し、洗浄を行うことが好まし
い。このエッチング及び洗浄処理により、多結晶シリコ
ン表面のキズや不純物を除去することができる。
【0013】上記エッチング処理に使用する酸として
は、例えばHF/HNO3混酸等が好適である。エッチ
ング処理は、上記酸を用いて通常の方法で行うことがで
きる。また、エッチング処理後の洗浄処理は、HCl/
HNO3王水処理後、RCA洗浄(NH4OH/H22
HF→HCl/H22の3段)法等が好適に採用され
る。
【0014】次に、本発明では、このようにしてエッチ
ング及び洗浄処理した球状多結晶シリコンの周囲に熱酸
化膜を形成する。この熱酸化処理は、例えば図2のよう
な熱処理炉を使用して行うことができる。
【0015】図2の装置は、ガス供給口9を備え、内部
に石英製の耐熱性ボート10が設置された石英チューブ
11が熱処理炉12,12中に挿入されてなるものであ
る。
【0016】上記前処理後、球状多結晶シリコン8を石
英製耐熱性ボート10に敷き詰め、ヒーター14で加熱
された温浴15中を通したウェットO2ガスと窒素ガス
をガス供給口9から石英チューブ11に供給しながら、
熱処理炉を加熱し、球状多結晶シリコン表面に熱酸化膜
を形成させる。
【0017】上記熱酸化処理で球状多結晶シリコン表面
に形成される熱酸化膜は、次工程でシリコンを溶融再結
晶化させる際の不純物バリヤー層並びにシリコン同士の
溶着防止膜として働くもので、膜厚は0.5〜5μm、
特に1〜2μmの範囲が好ましい。膜厚が0.5μmに
満たないとシリコン溶融再結晶化時に熱酸化膜がシリコ
ンと反応して膜が失われる場合があり、5μmを超える
と熱酸化膜形成に時間がかかり、また長時間の熱処理に
伴い不純物が球状多結晶シリコン内に混入し、品質低下
の原因となる場合がある。
【0018】熱酸化処理条件は適宜調整できるが、12
00〜1300℃で4〜6時間行うことが望ましい。
【0019】更に、上記熱酸化処理で表面が熱酸化膜で
被覆された球状多結晶シリコンを単結晶化するには、耐
熱性基板上に配列させて加熱溶融して再結晶化させる。
【0020】この場合、加熱溶融は、例えば図3のよう
なブリッジマン炉を用い、ブリッジマン法で行うことが
好ましい。即ち、図3のブリッジマン炉は、二重構造の
電気炉16の蓋部中央に開けられた挿入口から熱電対1
7が炉内に挿入され、また、電気炉16底部には、炉外
から上下移動軸18が挿入され、炉外からの操作で上下
移動可能な試料台19が設置され、この試料台19上に
耐熱性基板ボート20が置かれている。
【0021】上記炉内に設置される耐熱性基板ボート2
0としては、SiCでコートしたグラファイト製ルツボ
が好適に使用される。
【0022】単結晶化では、耐熱性基板ボート20内に
上記方法で作製された熱酸化膜で被覆された球状多結晶
シリコン21を配列して置き、溶融再結晶化を行う。こ
の溶融再結晶化の育成条件としては、加熱溶融が球状シ
リコンの底端部から上端部に向かって部分的に加熱溶融
し、徐々に再結晶化が進むようにブリッジマン炉内の温
度を最適温度に制御することが好ましく、具体的には温
度勾配10〜50℃/min、特に20〜30℃/mi
nで炉内温度が1420〜1430℃になるまで温度上
昇させ、育成速度0.7〜1.5mm/minの条件で
溶融再結晶化させることが好適である。温度勾配が10
℃/minに満たなかったり、育成速度が0.7mm/
minに満たないと、球状及び単結晶化に伴うコンタミ
ネーションが一方向凝固でうまく掃き出されず、Cu、
Ni、Fe等の不純物が検出される場合があり、温度勾
配が50℃/minを超えたり、育成速度が1.5mm
/minを超えると得られた球状シリコンが単結晶とな
らず多結晶のままであったり、結晶欠陥がみられる場合
がある。
【0023】この場合、溶融再結晶を開始した球の底端
部は熱酸化膜と接触しているが、徐々に移動する再結晶
面が水平となるように温度が制御されているため、再結
晶面の熱酸化膜との接触面積が少なく、実質的に微細な
初期溶融部が種単結晶となり、これを核とした単結晶成
長が生じる。
【0024】上記溶融再結晶化終了後は、冷却速度5〜
15℃/minで炉内を冷却し、800〜820℃程度
になったところで自然冷却することが好ましい。
【0025】このようにして得られる溶融再結晶化物
は、単結晶化した球状シリコンであり、Cu、Ni、F
e等のコンタミネーション混入がほとんどなく、高純度
で高品質のものである。
【0026】
【発明の効果】本発明の球状単結晶シリコンの製造方法
によれば、球状で形状のむらがほとんどなく、しかもC
u、Ni、Fe等のコンタミネーション混入がほとんど
ない高純度かつ高品質で、半導体デバイス用として好適
に利用することができる球状単結晶シリコンを簡単に製
造することができる。
【0027】
【実施例】以下、実施例を示して本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではな
い。
【0028】〔実施例〕半導体級の単結晶CZインゴッ
トからシリコンロールクラッシャーを使用し、粉砕分級
にて0.4〜0.5mmφの原料シリコンを準備した。
このようにして得られた原料シリコンを十分に洗浄・乾
燥した後、図1に示す高周波熱プラズマ装置にて原料供
給量5g/min、プレート電圧8.5kV、プレート
電流1.5A、内圧450Torr、Arキャリアガス
5L/min、プラズマガス5L/min、シースガス
25L/minの条件下で1800℃で加熱溶融し、球
状化させた。なお、球状化した後は、高周波プラズマ発
生装置の下部球状シリコン受け皿内で自然冷却後、取り
出した。
【0029】次に、球状多結晶シリコンの表面をHF/
HNO3にてエッチング処理した後、RCA洗浄法で十
分に洗浄・乾燥させ、次いで、図2の熱処理炉を用い、
石英ボート内に敷き詰め、熱処理炉にてウェットO2
化を行い、1〜2μm厚の熱酸化膜を形成させた。
【0030】更に表面を熱酸化膜で被覆された球状シリ
コンをSiCでコートしたグラファイト製基板ボート内
に配列し、図3のブリッジマン炉にて溶融再結晶化を行
った。なお、溶融再結晶化の育成条件としては、温度勾
配20〜30℃/min、育成速度0.7〜1.5mm
/min、冷却速度10℃/min(1420→820
℃)となるように温度制御を行い、820℃以下はブリ
ッジマン炉の電源を切り、Ar雰囲気にて炉内自然冷却
とした。このようにして得られた球状シリコンの外観、
X線解析、断面研磨を通して結晶性を評価したところ、
単結晶化が確認された。図4にブリッジマン炉による熱
処理前後での球状シリコンの断面写真を示す。また、I
CP分析によれば、半導体デバイス特性に悪影響を及ぼ
すCu,Ni,Feは検出下限の0.1ppb以下であ
り、球状及び単結晶化に伴うコンタミネーション混入は
認められず、優れた半導体級の球状単結晶シリコンを得
ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】高周波プラズマ発生装置の概略図である。
【図2】ウェットO2酸化法を用いた熱処理炉の概略図
である。
【図3】ブリッジマン炉の概略図である。
【図4】ブリッジマン炉により熱処理前後の球状単結晶
シリコンの断面写真を示し、(1)は熱処理前、(2)
は熱処理後である。
【符号の説明】
1 振動フィーダー 2 原料供給ノズル 3 ガス供給口 4 高周波プラズマ発生釜 5 高周波コイル 6 原料シリコン 7 高周波プラズマ 8 球状シリコン 9 ガス供給口 10 耐熱性ボート 11 石英チューブ 12 熱処理炉 14 ヒーター 15 温浴 16 電気炉 17 熱電対 18 上下移動軸 19 試料台 20 耐熱性基板ボート 21 熱酸化膜で被覆された球状多結晶シリコン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波熱プラズマ法により作製された球
    状多結晶シリコンの周囲を熱酸化膜で被覆した後、この
    熱酸化膜被覆球状多結晶シリコンの一部を加熱溶融し、
    その溶融部分を移動させながら再結晶化することを特徴
    とする球状単結晶シリコンの製造方法。
JP18047497A 1997-06-20 1997-06-20 球状単結晶シリコンの製造方法 Pending JPH1112091A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6607593B2 (en) 2001-05-25 2003-08-19 Agency Of Industrial Science And Technology Method of manufacturing a mono-crystalline silicon ball
US6706959B2 (en) 2000-11-24 2004-03-16 Clean Venture 21 Corporation Photovoltaic apparatus and mass-producing apparatus for mass-producing spherical semiconductor particles
US7001543B2 (en) 2001-10-23 2006-02-21 Kyocera Corporation Apparatus and method for manufacturing semiconductor grains
JP2008143754A (ja) * 2006-12-12 2008-06-26 Union Material Kk 球状シリコン結晶及びその製造方法
WO2009020188A1 (ja) 2007-08-09 2009-02-12 M.Technique Co., Ltd. 半導体微粒子の製造方法及びその微粒子

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6706959B2 (en) 2000-11-24 2004-03-16 Clean Venture 21 Corporation Photovoltaic apparatus and mass-producing apparatus for mass-producing spherical semiconductor particles
US6607593B2 (en) 2001-05-25 2003-08-19 Agency Of Industrial Science And Technology Method of manufacturing a mono-crystalline silicon ball
US7001543B2 (en) 2001-10-23 2006-02-21 Kyocera Corporation Apparatus and method for manufacturing semiconductor grains
USRE41512E1 (en) * 2001-10-23 2010-08-17 Kyocera Corporation Apparatus and method for manufacturing semiconductor grains
JP2008143754A (ja) * 2006-12-12 2008-06-26 Union Material Kk 球状シリコン結晶及びその製造方法
WO2009020188A1 (ja) 2007-08-09 2009-02-12 M.Technique Co., Ltd. 半導体微粒子の製造方法及びその微粒子
US8841352B2 (en) 2007-08-09 2014-09-23 M Technique Co., Ltd. Method for producing semiconductor microparticles and the microparticles
US9337382B2 (en) 2007-08-09 2016-05-10 M Technique Co., Ltd. Method for producing semiconductor microparticles and the microparticles
EP3106227A1 (en) 2007-08-09 2016-12-21 M Technique Co., Ltd. Process for producing semiconductor fine particles and the fine particles

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