JPWO2018008561A1 - 単結晶シリコン板状体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
径方向中心部において、結晶中の格子間酸素濃度が25〜45ppmaであり、且つ置換型炭素濃度が0.5ppma以下である、CZ法単結晶シリコンインゴットの直胴部上部から切り出されたような、単結晶シリコン板状体であって、前記径方向中心部が、透過電子顕微鏡による20万倍の画像において、バルク内に酸素析出物が観察されず、且つ、該単結晶シリコン板状体を、950℃で60分加熱した後では、前記20万倍の画像において、バルク内に酸素析出物が観察され、この酸素析出物の形状が、200万倍の画像で多面体構造に観察される、単結晶シリコン板状体が提供される。
Description
特許文献3、4によれば、単結晶シリコン基板を約800℃の温度で数時間熱処理した後に、1000℃以上の温度でさらに数時間の熱処理を施すことで、多面体構造の酸素析出物を有し、転位が少ない単結晶シリコン基板を得ることができるとされている。これらの基板は、上記約800℃の数時間の処理で結晶中に形成している板状となる酸素析出物の核を消失させた後、さらに上記1000℃以上の高温条件で数時間処理する特異な加熱操作を行うが故に、酸素析出物は前記多面体構造に成長する。しかし、これらの実施例で使用されている基板もやはり、太陽電池やパワーデバイスの各種製造工程(ドーパント拡散や熱酸化等)のような比較的低温での加熱処理では、板状の酸素析出物が成長する。その結果、こうした低温条件での加熱処理後では、基板のライフタイムは低下し、満足のいく性状にはなり得ないものであった。
前記径方向中心部が、透過電子顕微鏡による20万倍の画像において、バルク内に酸素析出物が観察されず、且つ、該単結晶シリコン板状体を、950℃で60分加熱した後では、前記20万倍の画像において、バルク内に酸素析出物が観察され、この酸素析出物の形状が、200万倍の画像で多面体構造に観察される、
ことを特徴とする単結晶シリコン板状体である。
インゴットの長軸方向において、径方向中心部の格子間酸素濃度が25〜45ppmaであり、且つ置換型炭素濃度が0.5ppma以下である領域の1000℃から800℃までの冷却を、10時間以上の冷却時間で実施するCZ法単結晶シリコンインゴットの製造方法も提供する。
次に、本発明の単結晶シリコン板状体の製造方法について説明する。本発明の単結晶シリコン板状体は、前記したように、結晶中の格子間酸素濃度、置換型炭素濃度、及び透過電子顕微鏡で観察される酸素析出物の特異な挙動の各特徴的要件が満足される限りにおいて、如何なる方法で製造しても良い。通常は、以下の特徴的なCZ法により単結晶シリコンインゴットを製造した後、インゴット中で上記格子間酸素濃度要件及び置換型炭素濃度要件の夫々を満足する長軸方向領域から、板状体を切り出すことにより製造するのが好ましい。
多結晶シリコンを溶融した融液から、CZ法により単結晶シリコンインゴットを引上げるに際し、
インゴットの長軸方向において、径方向中心部の格子間酸素濃度が25〜45ppmaであり、且つ置換型炭素濃度が0.5ppma以下である領域の1000℃から800℃までの冷却を、10時間以上の冷却時間で実施する方法があげられる。この方法において、インゴットの冷却温度は、インゴットの径方向中心部の温度を意味する。上記1000℃から800℃までの冷却時間は、15時間以上35時間以下で実施することがより好ましく、さらに、20時間以上30時間以下で実施することが好ましい方法である。
径方向中心部において、結晶中の格子間酸素濃度が25〜45ppmaであり、且つ置換型炭素濃度が0.5ppma以下である単結晶シリコン板状体であって、
前記径方向中心部が、透過電子顕微鏡による20万倍の画像において、バルク内に酸素析出物が観察されず、且つ、該単結晶シリコン板状体を、950℃で60分加熱した後では、前記20万倍の画像において、バルク内に酸素析出物が観察され、この酸素析出物の形状が、200万倍の画像で多面体構造に観察されることを特徴とする。
径方向中心部において、結晶中の格子間酸素濃度が25〜45ppmaであり、且つ置換型炭素濃度が0.5ppma以下である単結晶シリコン板状体であって、
前記径方向中心部が、透過電子顕微鏡による20万倍の画像において、バルク内に酸素析出物が観察されず、且つ、該単結晶シリコン板状体を、950℃で60分加熱した後では、前記20万倍の画像において、バルク内に酸素析出物が観察され、この酸素析出物の長径が20〜100nmである、とも記述できる。
以下の実施例で製造した単結晶シリコンについて、インゴット直胴部の上端から下方2.5mmの厚みで、インゴット中心部を含む上端サンプルを切り出した。インゴットの中心部よりφ10mm試験片を切り出し、厚み2mmとなるように機械研磨で鏡面に仕上げて測定試料とした。格子間酸素濃度はフーリエ変換赤外分光光度計により、ASTM F121−79で導出した。
各実施例で製造した単結晶シリコンのインゴットから得た、隣接する位置関係の試料基板2枚を透過電子顕微鏡観察用に用いた。そのうちの1枚を加熱処理を施さずに、バルク内を透過電子顕微鏡で観察する試料基板とした。
上記2)において酸素析出物の観察に用いた超薄切片試料を使用して、酸素析出物密度の計測を行なった。透過電子顕微鏡には日立ハイテクノロジーズ製H−9000NARを使用して25,000倍の画像を撮影した。7.24μm×8.00μmの画像に観られる酸素析出物の歪に由来する黒点を数え、観察視野の体積(7.24μm×8.00μm×試料厚さ30nm)から黒点の数密度を求めた。
各実施例で製造した単結晶シリコンのインゴットから得た試料基板(156mm×156mm×t205μm)を使用して、以下の工程でn型拡散・両面受光太陽電池を作製してセル特性を評価した。先ず基板にはエッチングによりテクスチャ処理を施した後、950℃以上でのホウ素拡散処理、850℃以上のリン拡散処理によるドーパント拡散層の形成、850℃の熱酸化、窒化珪素膜成膜による表面パッシベーションを行ない、銀ペースト電極の印刷焼成により、一般的な両面受光太陽電池を作製した。太陽電池特性の評価は、I−V特性評価によるセル変換効率と、基板結晶の品質であるライフタイム依存性の大きい開放電圧を指標とした。変換効率、開放電圧は隣接する5枚の基板での平均値を採用した。
デバイス化した後の基板のバルク品質をライフタイムで評価した。4)で説明した太陽電池の製造工程に従って、銀ペースト電極形成前の窒化珪素膜成膜直後までの基板を評価用に作製した。これを混酸(48wt%フッ化水素酸:60wt%硝酸=1:2)に浸して、表面のドーパント拡散層、酸化層、窒化珪素膜を完全に除去し、直ちにフッ化水素水(同48wt%フッ化水素酸:超純水=1:9)でリンスして表面を疎水化させた。次いで、キンヒドロン/メタノール溶液を塗布してケミカルパッシベーション処理し、ライフタイム測定装置(SEMILAB社製 WT−2000)でμ−PCD法により基板のライフタイムを測定した。測定は基板全面を2mm間隔で行ない、基板全面の平均値をライフタイム値として採用した。
図8に示したインゴット引上げ装置を用いて単結晶シリコンの製造を実施した。このインゴット引上げ装置において、プルチャンバ10の全長(その上端からメインチャンバ1の天井壁9に至るまでの長さ)は5100mmであり、このうち引上げ終了時にインゴットが収容される、ゲートバルブ11より上方の長さは3500mmであり、この領域の内径は380mmであった。また、ゲートバルブ11の下方に介在される、メインチャンバ1との連結区域13の長さは1600mmであった。
インゴット引上げ装置として、図8の装置において、プルチャンバ10内にアフターヒーター12が設けられていないものを使用する以外は、前記実施例1同様にして、単結晶シリコンインゴットの製造を実施した。
前記実施例1において、インゴットの引上げ開始時のシリコン融液中の炭素濃度が表1に示した値になるように、炭素濃度の異なる多結晶シリコン原料を用い、さらに、インゴットの冷却工程における、1000から800℃までの冷却時間も表1に示した値に変えた以外は、実施例1と同様にして、単結晶シリコンインゴットを製造した。得られた単結晶シリコンについて、1)〜5)の各物性を測定した結果を表1に示した。
前記実施例1において、インゴットの引上げ開始時のシリコン融液中の炭素濃度が表2に示した値になるように、炭素濃度の異なる多結晶シリコン原料を用い、さらに、インゴットの冷却工程における、1000から800℃までの冷却時間も表2に示した値に変えた以外は、実施例1と同様にして、単結晶シリコンインゴットを製造した。得られた単結晶シリコンについて、1)〜5)の各物性を測定した結果を表2に示した。
実施例1における、「2)単結晶シリコンバルク内の酸素析出物の観察」で透過電子顕微鏡により200万倍で観察した八面体形状の酸素析出物について、さらに高倍率の800万倍で観察した。その結果を図5に示した。(a)TEM像に、拡大観察した位置を矢印で示した。酸素析出物の成長により応力の集中しやすい酸素析出物の端部を拡大観察した。(b)STEM−BF像、(c)STEM−HAADF像ともにシリコン結晶の格子像が観察され、酸素析出物の位置とその周囲に格子の乱れが観察できる。(c)STEM−HAADF像のシリコン結晶の母相部には、シリコン原子コラムが対になったダンベル構造も観えており、これにより、結晶格子の歪を容易に観察できた。
実施例1において、単結晶シリコンインゴットの引上げ操作とは別に実施する、インゴット直胴部における温度履歴の確認実験を、下記のように変更して実施した。即ち、インゴット引上げ軸6の先端の測温用種結晶の下方に設ける、R熱電対の下方への突き出し長さを330mmに変更し、引上げられる単結晶シリコンインゴットにおいて、上記R熱電対が、インゴット中心部の直胴部開始箇所から下方に300mmの位置に埋入する態様とした。この確認実験により、実施例1で製造する結晶シリコンインゴットの直胴部における、該R熱電対を設けた径方向中心部の位置の、1000から800℃までの冷却時間が20.2時間であることが確認できた。
2;シリコン融液
3;坩堝
4;溶融ヒーター
5;種結晶
6;単結晶引上げ軸
7;断熱材(メインチャンバ)
8;単結晶シリコンインゴット
9;天井壁
10;プルチャンバ
11;ゲートバルブ
12;アフターヒーター
13;ゲートバルブとメインチャンバとの連結区域
14;断熱材(プルチャンバ)
15;熱遮蔽装置
Claims (9)
- 径方向中心部において、結晶中の格子間酸素濃度が25〜45ppmaであり、且つ置換型炭素濃度が0.5ppma以下である単結晶シリコン板状体であって、
前記径方向中心部が、透過電子顕微鏡による20万倍の画像において、バルク内に酸素析出物が観察されず、且つ、該単結晶シリコン板状体を、950℃で60分加熱した後では、前記20万倍の画像において、バルク内に酸素析出物が観察され、この酸素析出物の形状が、200万倍の画像で多面体構造に観察される、
ことを特徴とする単結晶シリコン板状体。 - 置換型炭素濃度が0.001〜0.3ppmaである請求項1記載の単結晶シリコン板状体。
- 加熱後に観察される酸素析出物の数密度が1×1013個/cm3以下である、請求項1記載のまたは請求項2記載の単結晶シリコン板状体。
- CZ法単結晶シリコンインゴットから切り出したものであり、切出し後900℃以上の熱履歴を受けていない、請求項1〜3のいずれか一項に記載の単結晶シリコン板状体。
- 単結晶シリコン板状体の切り出しが、CZ法単結晶シリコンインゴットの直胴部上部から行われた態様である、請求項4記載の単結晶シリコン板状体。
- インゴット長軸方向において、請求項1〜3のいずれか一項に記載の単結晶シリコン板状体の性状を満足する領域を含んでなる、CZ法単結晶シリコンインゴット。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の単結晶シリコン板状体の性状を満足する領域が直胴部上部に含まれてなる、請求項6記載の単結晶シリコンインゴット。
- 多結晶シリコンを溶融した融液から、CZ法により単結晶シリコンインゴットを引上げるに際し、
インゴットの長軸方向において、径方向中心部の格子間酸素濃度が25〜45ppmaであり、且つ置換型炭素濃度が0.5ppma以下である領域の1000℃から800℃までの冷却を、10時間以上の冷却時間で実施することを特徴とするCZ法単結晶シリコンインゴットの製造方法。 - 請求項8に記載の方法によりCZ法単結晶シリコンインゴットを製造した後、前記径方向中心部の格子間酸素濃度が25〜45ppmaであり、且つ置換型炭素濃度0.5ppma以下である長軸方向領域から、単結晶シリコンを板状に切り出すことを特徴とする単結晶シリコン板状体の製造方法。
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---|---|---|---|---|
JP6645545B1 (ja) * | 2018-09-03 | 2020-02-14 | 株式会社Sumco | シリコン試料の炭素濃度評価方法、シリコンウェーハ製造工程の評価方法、シリコンウェーハの製造方法およびシリコン単結晶インゴットの製造方法 |
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CN115148858B (zh) * | 2022-08-01 | 2024-06-11 | 安徽华晟新能源科技有限公司 | 一种硅太阳能电池的钝化方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03133121A (ja) * | 1989-10-19 | 1991-06-06 | Showa Denko Kk | 半導体デバイス用シリコン基板及びその製造方法 |
JPH0789789A (ja) * | 1993-09-20 | 1995-04-04 | Fujitsu Ltd | Si結晶、結晶成長方法および結晶成長装置 |
JPH1143393A (ja) * | 1997-07-23 | 1999-02-16 | Nippon Steel Corp | シリコン単結晶ウエハーおよびその製造方法 |
JPH1192274A (ja) * | 1997-09-19 | 1999-04-06 | Nippon Steel Corp | シリコンウエーハおよびその製造方法 |
JP2003517412A (ja) * | 1998-06-26 | 2003-05-27 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | 任意に大きい直径を有する無欠陥シリコン結晶の成長方法 |
JP2010030856A (ja) * | 2008-07-30 | 2010-02-12 | Sumco Corp | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法およびシリコンエピタキシャルウェーハ |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5593494A (en) * | 1995-03-14 | 1997-01-14 | Memc Electronic Materials, Inc. | Precision controlled precipitation of oxygen in silicon |
JP3006669B2 (ja) | 1995-06-20 | 2000-02-07 | 信越半導体株式会社 | 結晶欠陥の均一なシリコン単結晶の製造方法およびその製造装置 |
JPH09190954A (ja) | 1996-01-10 | 1997-07-22 | Sumitomo Sitix Corp | 半導体基板およびその製造方法 |
WO1998005063A1 (fr) * | 1996-07-29 | 1998-02-05 | Sumitomo Sitix Corporation | Plaquette epitaxiale en silicium et son procede de fabrication |
US6503594B2 (en) | 1997-02-13 | 2003-01-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Silicon wafers having controlled distribution of defects and slip |
TW505710B (en) * | 1998-11-20 | 2002-10-11 | Komatsu Denshi Kinzoku Kk | Production method for silicon single crystal and production device for single crystal ingot, and heat treating method for silicon single crystal wafer |
EP2037009B1 (en) * | 1999-03-16 | 2013-07-31 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for producing a bonded SOI wafer |
JP2002043318A (ja) * | 2000-07-28 | 2002-02-08 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶ウエーハの製造方法 |
JP2002184779A (ja) * | 2000-12-13 | 2002-06-28 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | アニールウェーハの製造方法及びアニールウェーハ |
US6846539B2 (en) * | 2001-01-26 | 2005-01-25 | Memc Electronic Materials, Inc. | Low defect density silicon having a vacancy-dominated core substantially free of oxidation induced stacking faults |
CN100345263C (zh) | 2001-12-21 | 2007-10-24 | Memc电子材料有限公司 | 具有氮/碳稳定的氧沉淀物成核中心的硅片及其制造方法 |
US7201800B2 (en) * | 2001-12-21 | 2007-04-10 | Memc Electronic Materials, Inc. | Process for making silicon wafers with stabilized oxygen precipitate nucleation centers |
JP2005522879A (ja) * | 2002-04-10 | 2005-07-28 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | 理想的酸素析出シリコンウエハにおいてデヌーデッドゾーン深さを制御する方法 |
KR100573473B1 (ko) | 2004-05-10 | 2006-04-24 | 주식회사 실트론 | 실리콘 웨이퍼 및 그 제조방법 |
EP1780781B1 (en) * | 2004-06-30 | 2019-08-07 | SUMCO Corporation | Process for producing silicon wafer |
CN1269186C (zh) * | 2004-11-22 | 2006-08-09 | 浙江大学 | 一种具有内吸杂功能的掺碳硅片的制备方法 |
KR100939299B1 (ko) * | 2005-07-27 | 2010-01-28 | 가부시키가이샤 사무코 | 실리콘 웨이퍼 및 그 제조 방법 |
JP2007194232A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶ウエーハの製造方法 |
KR20100036155A (ko) * | 2008-09-29 | 2010-04-07 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 실리콘 웨이퍼 및 그의 제조방법 |
JP5088338B2 (ja) * | 2009-03-10 | 2012-12-05 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の引き上げ方法 |
JP2011228459A (ja) | 2010-04-19 | 2011-11-10 | Sumco Corp | シリコンウェーハ及びその製造方法 |
JP5984448B2 (ja) * | 2012-03-26 | 2016-09-06 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | シリコンウェーハ |
JP5885305B2 (ja) * | 2013-08-07 | 2016-03-15 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | シリコンウェーハ及びその製造方法 |
CN104726931A (zh) * | 2015-03-30 | 2015-06-24 | 江苏盎华光伏工程技术研究中心有限公司 | 具有退火装置的单晶炉及其控制方法 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03133121A (ja) * | 1989-10-19 | 1991-06-06 | Showa Denko Kk | 半導体デバイス用シリコン基板及びその製造方法 |
JPH0789789A (ja) * | 1993-09-20 | 1995-04-04 | Fujitsu Ltd | Si結晶、結晶成長方法および結晶成長装置 |
JPH1143393A (ja) * | 1997-07-23 | 1999-02-16 | Nippon Steel Corp | シリコン単結晶ウエハーおよびその製造方法 |
JPH1192274A (ja) * | 1997-09-19 | 1999-04-06 | Nippon Steel Corp | シリコンウエーハおよびその製造方法 |
JP2003517412A (ja) * | 1998-06-26 | 2003-05-27 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | 任意に大きい直径を有する無欠陥シリコン結晶の成長方法 |
JP2010030856A (ja) * | 2008-07-30 | 2010-02-12 | Sumco Corp | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法およびシリコンエピタキシャルウェーハ |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
上浦 洋一, シリコン結晶欠陥の基礎物性とその評価法, JPN6017035385, 30 May 1997 (1997-05-30), pages 59 - 60, ISSN: 0003921554 * |
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