JPWO2022103416A5

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Publication number: JPWO2022103416A5
Application number: JP2023528119A
Authority: JP
Publication date: 2024-01-11

Description

単結晶シリコンインゴットは、単結晶種を坩堝内に保持されたシリコン融液に接触させる、いわゆるチョクラルスキー法により作製され得る。結晶種が融液から引き出されて、単結晶シリコンインゴットを融液から引き上げる。高抵抗率または超高抵抗率用途は、融液への不純物の導入を減少させるために、合成石英のライナーを含む坩堝を用いることがある。高抵抗率または超高抵抗率用途は、ドーパント補償（dopant compensation）を可能にするために、長いサイクル時間によって特徴づけられる。これは、合成ライナーを貫通する腐食を引き起こすことがあり、腐食により石英ベースが露出して、融液に不純物を侵入させ、それによってインゴットの抵抗率が低下する。

チョクラルスキー（Czochralski）単結晶成長プロセスによれば、所定量の多結晶シリコンまたはポリシリコンが坩堝１０２に投入される。坩堝に導入される半導体またはソーラーグレードの物質は、一または複数の加熱要素から供給される熱により溶融させられる。インゴット引き上げ装置１００は、引き上げ装置内の熱を保持するために底部絶縁体１１０および側面絶縁体１２４を含む。図示した実施形態において、インゴット引き上げ装置１００は、坩堝の床１２９の下に配置された底部ヒータ１２６を含む。坩堝１０２は、坩堝１０２に投入された多結晶シリコンを溶融させるために、底部ヒータ１２６に極めて接近するように移動させてよい。

本開示の実施形態によれば、インゴット１１３の成長前または成長中に、石英（SiO₂）１４４（図４）が融液１０４に添加される。石英１４４は、それが融液の表面１１１にて坩堝の側壁１３１に接する（または当たる）ように、（例えば、側壁への移動によって、または後述するように固定デバイスにより所定位置に保持することによって）坩堝１０２に配置される。石英１４４は、融液１０４の表面１１１にて、坩堝の側壁１３１にて溶解し、それにより坩堝－融液表面の界面１２５での坩堝の腐食を抑制する。石英１４４から融液に侵入する酸素は、SiOとして蒸発し、坩堝－融液表面の界面１２５にて坩堝１０２から酸素が溶解するのを抑制する。

Claims

単結晶シリコンインゴットを形成する方法であって、
固相多結晶シリコンを、側壁および底を有する坩堝に加えること；
前記多結晶シリコンを加熱して、表面を有するシリコン融液を形成すること；
前記シリコン融液に種結晶を接触させること；
前記種結晶を前記シリコン融液から引き出し、シリコンインゴットを形成すること；
合成石英を前記融液に加えること；および
前記合成石英を少なくとも部分的に溶解させること
を含み、前記合成石英を溶解させるときに、前記合成石英を前記融液の表面にて坩堝の側壁に接触させる、方法。
前記合成石英が、ロッド、チューブ、もしくは球形に形成されており、あるいは不規則な形状を有する、請求項１に記載の方法。
前記合成石英が、5.0ppmw以下の不純物を含む、請求項１に記載の方法。
前記坩堝が、石英のベース層および前記石英のベース層上に配置された合成石英のライナーを含む、請求項１に記載の方法。
前記合成石英が、前記融液の表面にて、前記坩堝の略全周に配置される、請求項１に記載の方法。
前記坩堝を回転させることを含み、前記坩堝の回転により生じる遠心力で、前記合成石英を前記坩堝の側壁に接触させる、請求項１に記載の方法。
前記合成石英を、固定デバイスによって前記坩堝の側壁に当たるように保持する、請求項１に記載の方法。
前記合成石英を、前記シリコンインゴットの成長の前に加える、請求項１に記載の方法。
前記合成石英を、インゴットの成長中に加える、請求項１に記載の方法。
前記合成石英を、１回、前記融液に加える、請求項１に記載の方法。
前記合成石英を、２回以上のサイクルにて、前記融液に加える、請求項１に記載の方法。
バッチ式のチョクラルスキー・プロセスにおいて前記インゴットを成長させ、インゴットの成長中、多結晶シリコンを前記融液に加えない、請求項１に記載の方法。
多結晶シリコンをインゴットの成長中に前記融液に加える、連続チョクラルスキー・プロセスにおいて、前記インゴットを成長させる、請求項１に記載の方法。
単結晶シリコンインゴットを形成する方法であって、
固相多結晶シリコンを、側壁および底を有する坩堝に加えること；
前記多結晶シリコンを加熱して、シリコン融液を形成すること；
前記シリコン融液に種結晶を接触させること；
前記種結晶を前記シリコン融液から引き出し、シリコンインゴットを形成することであって、前記インゴットを、多結晶シリコンをインゴットの成長中に前記融液に加えない、バッチ式のチョクラルスキー法で成長させること；
固相石英を前記融液に加えて、固相石英が前記シリコン融液の表面を部分的にのみ横切って延びるようにすること；および
前記石英を少なくとも部分的に溶解させて、坩堝の溶解を減少させること
を含み、前記石英を溶解させるときに、前記石英を前記融液の表面にて前記坩堝の全周に接触させる、方法。
前記石英が、ロッド、チューブ、もしくは球形に形成されており、あるいは不規則な形状を有する、請求項１４に記載の方法。
前記石英が、5.0ppmw以下の不純物を含む、請求項１４に記載の方法。
前記坩堝が、石英のベース層および前記石英のベース層上に配置された合成石英のライナーを含む、請求項１４に記載の方法。
前記坩堝を回転させることを含み、前記坩堝の回転により生じる遠心力で、前記固相石英を前記坩堝の側壁に接触させる、請求項１４に記載の方法。
前記固相石英を、固定デバイスによって前記坩堝の側壁に当たるように保持する、請求項１４に記載の方法。
前記固相石英を、前記シリコンインゴットの成長の前に加える、請求項１４に記載の方法。
前記固相石英を、インゴットの成長中に加える、請求項１４に記載の方法。
前記固相石英を、１回、前記融液に加える、請求項１４に記載の方法。
前記固相石英を、２回以上のサイクルにて、前記融液に加える、請求項１４に記載の方法。