TW546426B - Method for producing silicon single crystal - Google Patents

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546426 A7 B7 五、發明説明（1 ) 〔技術領域〕

本發明係爲關於切克勞斯基法（Czochralski Method:CZ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 法）其矽單晶之製造方法。 〔背景技術〕 過去，C Z法其矽單晶之製造，使用單晶矽作爲晶種 ，使這個晶種接觸到矽融液施行配種後，經旋轉並且緩慢 上昇使單晶棒成長。此時，使晶種接觸到砂融液後，爲了 利用熱衝擊使其消滅從大密度發生在晶種之滑動錯位經由 傳播所產生之錯位，進行將直徑縮小到3 m m程度而形成 縮小部之所謂的縮種（頸縮處理），繼而，直到成爲所要 的口徑爲止使結晶加粗後，拉起無錯誤的矽單晶。此樣， 縮晶種採用脫離縮徑（Dash Necking )已被廣知，以C Z 法拉起矽單晶棒的情況已成爲常識。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 即是過去所用過之晶種的形狀，例如在直徑或是一邊 約爲8〜2 0 m m的圓柱狀或角柱狀之單晶設置用來設定 到晶種座之切削口的狀態，最初接觸矽融液之下方的先端 形狀爲平坦面。然後爲了堪耐高重量單晶棒的重量能安全 地拉起，晶種的粗度必須依據素材的強度縮細成低於上述 的粗度則會有困難。 此形狀的晶種，由於與融液接觸的先端之熱容量較大 ，因而在晶種接觸到融液的瞬間’結晶內產生極大的溫度 差，而大密度地發生滑動位錯。因此’爲了除去此滑動錯 位而育成單晶，必須進行前述縮頸。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2i〇x297公^ ^ 546426 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（2 ) 但是此樣的狀態則就是種種選擇縮頸條件，爲了使其 無錯位化，也必須將最小直徑至少縮小到3〜5 m程度； 近年隨著矽單晶口徑的大口徑化，對於支撑已高重量化的 單晶棒造成強度不足夠，可能會發生單晶棒拉起中’斷損 較細的縮小部而掉下單晶棒等之問題。例如，若爲縮小爲 直徑5 m m，則依據安全率，拉起2 5 0 k g程度的結晶 已是極限，效率良好地生產大直徑的結晶會有困難。 爲了解決此類的問題，在日本專利特開平4 -104988號公報、特開平4— 139092號公報中 已提案。這些的發明都是將晶種先端的形狀設爲錐體狀’ 將與融液接觸的晶種先端部減低熱容量，而極度減少當晶 種接觸到融液的瞬間所發生的滑動錯位，事實上實現自由 縮徑的結晶成長。 此些的方法，由於可以縮短縮頸過程且可以增大頸部 的直徑，因而可以避免在單晶拉起中斷損頸部而掉落單晶 棒等的問題。 採用此種的先端部使用特殊形狀的晶種之配種方法所 造成的問題則是其無錯位化的成功率。 即是這些的方法，由於當一次進行晶種的無錯位化失 敗，則必須以脫離縮頸法進行縮晶種或是更換爲新晶種， 因而對於工業上廣泛實施，使其提高無錯位化成功率爲特 別重要。 不過，上述的提案中，對於能獲取充分再現性的詳細 配種條件則未明示，無錯位化成功率不一定得以滿足。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） TrI " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Μ. 、1Τ -. 546426 A7 B7 五、發明説明（3 ) 〔發明開示〕 因此，鑑於上述過去的問題點，本發明其目的係爲針 對不施行縮頸之配種法，提供使其快速地提高無錯位化成 功率，安全且有效率地製造大直徑、高重量的矽單晶之方 法。 爲了解決上述課題，本發明矽單晶之製造方法係爲以 切克勞斯基法（Czochralski Method )其砂單晶之製造方法 ;針對使用晶種的接觸到矽融液其先端部的形狀爲光銳的 形狀或是去除先端的形狀之晶種，開始時將該晶種的先端 漸漸地使其接觸到矽融液後，以低速度降下該晶種或是以 低速度昇起矽融液面，直到晶種先端熔融達到所要的粗度 ，之後緩慢地上昇該晶種或是緩慢地降下矽融液面，不施 行縮徑，育成矽單晶棒的矽單晶之製造法法；其特徵爲： 在將該晶種的先端漸漸地使其接觸到矽融液的時間點，經 由5分鐘以上保持晶種，而保溫該晶種。 此樣，將晶種的先端漸漸地接觸到矽融液後，若經由 5分鐘以上保持晶種而保溫晶種，則因晶種溫度充分上昇 ，所以在於之後的溶融過程中降低發生滑動錯位的槪率， 飛快地提高無錯位化的成功率，能夠安全且有效率地製造 大直徑、局重量的砂單晶。 進而’本發明矽單晶之製造方法，係爲以切克勞斯基 法其矽單晶之製造方法；針對使用晶種的接觸到矽融液其 先端的形狀爲光銳的形狀或是去除光銳先端的形狀之晶種 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}

-、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6 - 546426 A7 B7 五、發明説明（4 ) ，開始時，將該晶種的先端漸漸地使其接觸到矽融液後， 以低速度降下該晶種或是以低速度上昇矽融液面，直到晶 種先端部溶融達到所要的粗度爲止，之後緩慢地上昇該晶 種或是緩慢地降下矽融液面，不進行縮徑，育成矽單晶棒 的矽單晶之製造方法；其特徵爲：將該晶種的先端漸漸地 接觸到矽融液，將晶種先端部溶融5 m m以下的長度後， 經由5分鐘以上保持晶種而保溫該晶種。 此樣，得知將晶種先端部漸漸地接觸到矽融液後，若 將晶種先端部溶融5 m m以下的長度後，5分鐘以上保持 晶種，則能夠使晶種先端部的溫度與矽融液表面的溫度幾 乎相等，另外因使用先端部光銳的形狀，所以就是熔融晶 種先端部，若其長度爲5 m m以下，也由於在接觸到矽融 液的瞬間被熔融，因而不致發生滑動錯位。 這些的情況，在於直到所要的粗度爲止熔融前述晶種 先端部，之後緩慢地上昇該晶種或是緩慢地降下矽融液面 而使其成長單晶棒之過程中，至少在直到所要的粗度爲止 熔融晶種先端部已完成的位置起3 m m的區間內將結晶的 直徑縮徑比熔融完成時的直徑還高於3 m m以上低於2 m m下後，進行擴徑較爲理想。 此樣，緩慢地上昇晶種或是緩慢地降下矽融液面而使 單晶棒成長的過程中，至少在直到所要的粗度爲止熔融晶 種先端部已完成的位置起3 m m的區間，將單晶的直徑縮 徑比熔融完成時的直徑還高於0 · 3 m m以上低於2 m m以下後，進行擴徑；若調整矽融液的溫度，則在熔融 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 546426 A7 B7__ 五、發明説明（5 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 該晶種的過程中，因形成爲快速熔融晶種先端部的溫度， 所以不會發生滑動錯位而能夠直到所要的直徑爲止熔融該 晶種。 此原因係爲了製造大直徑高重量結晶，坩堝內的矽融 液量也成爲高重量而熱容量變大，無法在短時間內使其降 下矽融液的溫度；因此，爲了在熔融完成後立即進行擴經 必須在熔融晶種的過程就開始降低矽融液溫度，不過矽融 液的溫度不十分高的狀態則是無法以融液的表面快速地熔 融晶種先端，而呈固體的狀態沈入到矽熔液中，發生滑動 錯位之故。若以上述的方法不使其發生滑動錯位而直到充 分的直徑進行熔融，則之後的擴徑過程中，在熔融完成起 3 m m的區間內經高於〇 · 3 m m以上低於2 m m以下縮 徑後，也能夠確保充分的直徑，製造大直徑高重量結晶不 致造成強度不足。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 進而，這些的情況，可以將以低速度降下晶種或是以 低速度昇起矽融液面直到所要的粗度爲止熔融晶種先端部 之速度設定爲連續性或階段狀晶種的下降速度或是矽融液 面的速度，使其每1分鐘所熔融之晶種先端的體積爲5 0 m m 3以下。 爲了不使其發生滑動錯位熔融晶種先端部，若使其在 熔體表面快速地熔融晶種先端，而不致呈固體的狀態沈入 到矽融液中即可，不過單是調整熔融晶種先端部的速度使 其成爲低速，則熔融所耗費的時間增長而惡化生產性，也 恐會因與晶種先端部其矽融液的溫度變動而發生滑動錯位 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 546426 A7 B7 五、發明説明（6 ) 的可能性。 另則這些的情況，在收容矽融液的坩堝中的熔體表面 施加1 0 0 0 G以上的水平磁場較爲理想。 若在收容矽融液之坩堝中的熔體表面施加1 〇 〇 〇 G 以上的水平磁場，則由於能夠抑制矽融液的對流，且可以 避免因融液的溫度變動而發生滑動轉位，所以能夠大幅提 高無錯位化成功率。 如以上所說明過，依據本發明，針對不縮頸進行配種 之無錯位配種法，可以提高無錯位化成功率，與過去的方 法作比較，能以極具高生產性、高良品率、低成本，製造 高重量的無錯位矽單晶。 〔圖面之簡單說明〕 第1圖係爲表示本發明的無錯位配種法之說明圖。 主要元件對照 1 矽晶種 2 矽晶種直體部 3 矽晶種先端部 4 熔融完成部 5 縮徑部 6 晶種座 7 單晶棒 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210x297公董） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9- 546426 A7 B7 五、發明説明（7 ) 〔實施形態〕 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以下，說明本發明的實施形態，不過本發明並不侷限 於這些形態。 第1圖中表示以本發明的不施行縮頸而使單晶成長的 方法所成長之單晶的晶種附近之擴大圖。 本發明者等利用前述日本專利特開平4- 1 39092號公報 等所提案之方法，自由縮頸下施行單晶成長則會有達不到 該無錯位化成功率或該再現性都得以充分滿足之水準的情 況，經探討其原因爲發生滑動轉位，發現熔融晶種前其晶 種的保溫方法、熔融晶種的速度及熔融所需要的時間等具 極深的關係，詳細地探究條件而完成本發明。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 日本專利特開平4 一 1 3 9 0 9 2號公報等所提案之 方法則是「在將晶種的錐狀先端部浸漬在矽融液之前，在 於融液的正上方保持5分鐘以上而將錐狀先端部加到融點 附近的溫度後再將錐狀先端部浸漬到矽融液中止，不過採 用現在廣泛地一般所使用的索線所形成之晶種上下機構或 是軸所形成之晶種上下機構的任何一種之情況，也非常困 難精確的定位晶種先端的位置。 此外，矽融液面正上方的氣相溫度，也依據保溫爐內 之黑紿部件的構成，不過在從融液表面往上5 0 m m的範 圍爲約1 °C / m m程度的溫度梯度，在從融液表面往上 2 0 m m的範圍爲2 °C / m m程度的溫度梯度。因而，探 討在融液正方向的晶種保接位置偏離時，是否會造成保溫 時的晶種先端溫度低溫化，而顯著降低無錯位化成功率。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 546426 A7 __ B7 五、發明説明（8 ) 另外，在熱液面上的保溫，由於晶種完全沒有接觸到融液 ’因而推測爲沒有熱傳導所形成的保溫，晶種不會高溫化 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 〇 因此，先端部的形狀爲光銳的形狀或是去除光銳先端 的形狀之晶種，能使用曰本專利特開平1 〇 -3 2 4 5 9 4號公報所載示形狀之晶種，採用此晶種進行 以下的試驗。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 採用當拉起直徑1 5 0 m m的單晶之際，作爲矽晶種 ，矽晶種直體部的一邊爲1 5 m m的四角棒，以1 5度錐 狀加工矽晶種的先端，以氟酸及硝酸的混酸液將表面鈾刻 2〇0 /z m以上所形成之晶種’設疋在晶種座’將晶種先 端接觸到矽融液後，立即將晶種從矽融液上拉起後，朝長 度方向平行地將晶種切片，利用X線外形測量儀觀察有無 錯誤。將晶種接觸到融液之操作，剛開始以3 0 0 m m /m i η的速度將上述矽晶種從矽融液面下降到約 2〇cm上方的位置，再以5mm/m i η的速度從上述 位置往下下降。晶種接觸到矽融液的位置係在晶種與矽融 液之間施加交流電流，偵知導通而設定。 經此過程採用1 0支的晶種經測試完全沒有發生滑動 錯位，發現使用先端部爲光銳形狀的晶種時，在熱液面上 停止，就是不保溫，只要將晶種接觸到融液表面，也不會 發生滑動錯位。另外也針對去除光銳先端的形狀之晶種進 行測試，得到同樣的結果。 此時，由於晶種先端接觸到矽融液快速熔融，因而停 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐1 ” _ 546426 Α7 Β7 五、發明説明（9 ) 止下降晶種後，沒有持續與矽融液接觸’而立即成爲晶種 先端部與矽融液分離的狀態。因而從晶種先端部接觸到矽 融液的位置更加下降晶種的距離（浸漬晶種的長度）’從 〇· 5mm至1 〇mm爲止每隔0 · 5mm下降而進行實 驗，觀察晶種先端部與矽融液的接觸狀態之結果’晶種先 端部接觸到矽融液後浸漬到融液中的距離爲5 · 5 m m以 上之矽晶種，全部形成爲晶種停止下降後晶種先端部與矽 融液也持續接觸的狀態。然後，以上述同樣的方法將這些 晶種切片後，以X線外形測量儀觀察滑動錯位，晶種先端 部5接觸到矽融液後所浸漬的距離爲5 · 0 m m的矽晶種 都沒有觀察到錯位，5 · 5 m m以上的矽晶種則全部觀察 到錯位。 以上述的結果爲依據，抽出用來以無錯位進行配種的 要因，返復進行已確立無錯位化條之測試、實驗。 已調查過之要因係爲如表1所示，依照以下的項目： 將晶種接觸到矽融液之前保溫晶種之際的晶種先端與矽融 液表面的距離（A );或是矽晶種先端部與矽融液接觸後 ，進而熔融晶種先端部其第一階段之晶種熔融過程的熔融 長度（B );晶種接觸到矽融液之前保溫晶種之際或是第 一階段之晶種熔融過程後停止熔融而保溫晶種之際的保溫 時間（C );在晶種保溫結束後的晶種先端熔融過程中熔 融晶種的速度（D );經晶種熔融結束後，拉起晶種之過 程中，熔融完成後的晶種先端直徑Μ與在直到所要的直徑 爲止擴徑的區間中的最小徑Ν (以下，稱爲縮徑後的直徑 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .Μ. 、tr 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 546426 A7 B7 五、發明説明（10 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) )其兩者之差E (也稱爲縮徑寬度）；當進行無錯位配種 之際，施加到收容矽融液之坩堝中的熔體表面之磁強強度 (F )。 然而，此時的磁場強度（F )係表示當在坩堝中的矽 融液施加水平磁場之際，在晶種先端部與熔體表面臨接之 境界面所產生磁場強度之値。 第1圖中表示經過此樣的方式所拉起之砂單晶其成長 中的晶種狀態。 使用當作矽晶種1，矽晶種直體部2的一邊爲1 5 m m的四角棒，砂晶種先端部3以1 5度加工成圓錐狀， 以氟酸與硝酸的混酸液將表面蝕刻2 0 0 // m以上之晶種 ，裝著到晶種座6，使直徑1 5 0 m m的單晶棒7成長後 測試無錯位化的成功率。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 無錯位下進行配種的操作係爲開始時以5 mm/min的速 度使上述矽晶種接近的矽融液，在矽晶種先端與矽融液表 面的距離爲A m m的位置保持晶種進行C分鐘保溫或是不 進行此操作以5 m m /m i η的速度使矽晶種接近矽融液 後將矽晶種先端接觸到矽融液表面，進而熔融晶種先端部 B m m後（Β也能爲〇 m m )，停止熔融，進行C分鐘保 溫。接著以D m m 3 / m 1 η的速度熔融晶種先端部。之後 在於拉起晶種而以0 . 1〜1 · 5 m m / m i η的速度使 單晶成長之過程，從熔融完成時其熔融完成部4的直徑Μ 起縮徑E m m後（縮徑後其縮徑部5的直徑Ν )，經擴徑 後以預設的單晶成長速度拉起單晶棒。然而，實驗則是晶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 13 _ 546426 A7 B7 五、發明説明（11 ) 種其熔融完成部4的直徑Μ爲8mm。 然後此時，施加水平磁場使收容矽融液之坩堝中的熔 體表面與晶種臨接之境界面的磁場強度成爲F高斯。 表1中表示經此方式所拉起之矽單晶的成長中結晶的 無錯位化成功率。此處，無錯位化成功率係指未發生錯位 之單晶棒支數與單晶棒的拉起支數的比値以百分率表示之 値。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) L·. 、tr 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 546426 A7 B7 五、發明説明（12 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 V 試\ 驗\ No. \ 保溫晶 種之液 面上的 距離 A(mm) 初段階的 種結晶先 端部溶融 長 B( mm) 種結晶 的保溫 時間c( 分） 種結晶的溶 融速度 D(mm3/min) 縮徑 幅E (mm) 磁場 強度 F(G、 高斯） 4m：雄 位化 率（％) 1 5.0 - 10 50 0.9 3000 5 2 1.0 -0 10 50 1.2 3000 10 3 - 0 10 50 1.1 3000 50 4 _ 3 10 50 1.2 3000 60 5 - 5 20 50 1.1 3000 80 6 - 3 5 50 0.3 3000 70 7 - 3 20 50 0.0 3000 40 8 - 3 20 80 0.6 3000 10 9 - 3 0 50 0.7 3000 20 10 _ 3 20 150 0.6 3000 0 11 - 5 10 30 1.1 3000 85 12 - 5 10 50 0.9 3000 90 13 - 5 10 60 0.9 3000 50 14 - 5 10 50 1.0 1000 70 15 - 5 10 50 1.1 〇 50 16 - 8 10 50 1.0 3000 0 〈表1> (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ij.

I - -ir. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ - 546426 A7 B7 五、發明説明（13 ) 從此表1中，A〜F的配種要因與無錯位化成功率之 間明顯地具有以下的關係： (1 )熔融矽晶種之前的矽晶種先端與矽融液表面的 距離A極度縮小較爲理想，不過融液面上的保溫則不期望 能提高無錯位化成功率。即是被認爲此距離變大則由於熱 液正上方的溫度梯度因而晶種先端部的溫度不會達到充分 的高溫，由於不消除與融液的溫度差，而在熔融過程中大 幅增加發生滑動錯位的槪率之故。 對於此點，在晶種先端部接觸到矽融液表面的位置進 行保溫則更加理想。因使用先端光銳形成的晶種，所以就 是先端接觸到融液立即熔融先端部也不會發生滑動錯位； 因能夠使晶種的溫度達到充分的高溫，所以能在持續此保 溫之晶種熔融過程中降低發生滑動錯位的槪率。 此情況係意味著在過去所施行的將晶種接觸到融液面 之前不施行晶種的預熱亦可，本發明也能夠廢除將此晶種 接觸到融液之前的預熱過程而達到過程的迅速化。 (2 )將矽晶種先端部接觸到矽融液表面，進而熔融 晶種先端部之長度B設定爲5 m m以下較爲理想。另外， 在該位置保溫且保持晶種的時間C設定爲5分鐘以上較爲 理想。以此方式，晶種先端部充分地成爲高溫，在持續此 保溫而熔融晶種先端部的過程，能夠大幅降低發生滑動錯 位的槪率。 只不過就是必要以上增長晶種的保持時間所得到的效 果也沒有太大的差，保持時間增長3 0分鐘程度較爲適當 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T ρ. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -16· 546426 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（14 ) 〇 將晶種接觸到融液後，若以5分鐘以上6 0分鐘以下 的範圍保持，則不致使生產性降低，能夠效率良好地製造 單晶。 (3 )直到成爲所要的直徑爲止熔融矽晶種先端部後 ，使其成長單晶棒的過程中的至少在晶種先端部熔融完成 後起3 m m的區間內，將結晶的直徑由熔融完成時的直徑 中縮徑之該縮徑寬設定爲0.3mm以上2·Omm以下 的範圍較爲理想。由於直到所要的直徑爲止熔融晶種先端 部後，立即進行擴徑，因而必須在晶種熔融完成時直到接 近融點爲止使其降低矽融液溫度，不過矽融液由於熱容量 較大而在短時間內使溫度降低會有困難。 不過矽融液溫度爲接近融點的溫度時，在熔融晶種的 過程中，晶種先端部未快速熔融，原狀的固體沈入到矽融 液中而晶種發生滑動錯位。爲了避免發生此滑動錯位熔融 晶種先端部，因而必須在晶種熔融時將矽融液的表面附近 溫度設定爲比矽的融點還高溫。其結果，在反轉成從晶種 先端部的熔融完成拉起之初期階段，結晶爲縮徑成長。 利用溫度計等從單晶成長爐外部，再現性良好地測定 該縮徑之際的適當溫度會非常困難，不過本發明，發現利 用晶種先端部的熔融完成位置至擴徑部爲止其單晶棒的形 狀就能判斷最適溫度。 即是若調整晶種先端部熔融開始時的矽融液溫度便單 晶棒的縮徑寬E在從晶種先端部熔融完成位置起3 m m的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐) -17 - ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 546426 Α7 Β7 五、發明説明（15 ) 區間內縮徑0 · 3 m m以上’則能夠幾乎排除掉熔融中發 生滑動錯位。但是極端增大縮徑的寬度則拉起高重量的單 晶之際，必須極端增大晶種先端部其熔融完成時的直徑， 其結果，由於增加晶種熔入量，提高使滑動錯位發生的槪 率，因而設定爲2 · 0 m m程度以下較爲理想。 (4 )針對將矽晶種先端部縮入到融液的操作，熔入 時的速度D，能夠設定爲連續性或是階段狀晶種的下降速 度或是矽融液面的上昇速度，使每1分鐘所熔融之晶種先 端部的體積成爲5 0 m m 3以下。 爲了不使其發生滑動錯位，將矽晶種先端部熔入到融 液，因而晶種先端部，在融液表面快速熔融，不呈固體的 狀態沈入到融液中較爲重要。只不過因而單是將熔融速度 設爲低速的情況，可以避免晶種先端部呈固體的狀態沈入 到融液中，不過造成熔融所耗費的時間變長，生產性降低 成本提高，因與此先端部接觸其融液的溫度變動而發生滑 動錯位。因而，將矽晶種先端部熔入到融液的操作，極短 時間較爲重要，每1分鐘所熔融之晶種先端部的體積爲 5 0 m m 3以下則提高無錯位化成功率。但是熔融速度過慢 的情況，由於會惡化生產性或受到融液的溫度變動而容易 發生滑動錯位，所以熔融速度D設定爲2 0 m m 3/m i η ，以上較佳。 (5 )爲了不使其發生滑動錯位，將矽晶種熔入到融 液，施加水平磁場使收容矽融液之坩堝中的熔體表面與晶 觸臨接的境界面之磁強強度F爲1 0 0 0高斯以上較爲理 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 -^wl. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 1 8 - 546426 A7 B7 五、發明説明（16 ) 想。在矽融液施加磁場，因而抑制融液的熱對流，特別是 抑制晶種周圍的對流，顯著減輕融液表面近旁溫度的時間 經過變化。 如上述過，爲了不使其發生滑動錯位，將矽晶種熔解 到融液，晶種先端部在融液表面快速熔融，不呈固體的狀 態沈入融液中較爲重要，因而必須矽融液溫度爲高溫，矽 晶種熔入的速度設定爲一定程度的低速。此情況會有因與 晶種先端部接觸其融液的溫度變動而發生滑動錯位的問題 ，不過經由施加水平磁場使收容矽融液之坩堝中的熔體表 面之磁場強度F爲1 〇 〇 〇高斯以上，因而抑制融液的熱 對流，特別是抑制晶種周圍的對流，顯著減輕融液表面近 旁溫度的時間經過變化，所以能顯著減低熔融晶種先端部 之際發生滑動錯位的槪率。 然而，本發明並不侷限於上述實施形態。上述實施形 態爲例示具有與本發明申請專利範圍的技術性思想實質上 相同的構成，達到同樣的作用效果，因而只要與本發明相 關的技術都含在本發明的範圍中。 例如，上述實施形態中，已針對育成直徑6英吋（ 1 5 0 m m )的矽單晶之情況舉例說明過，不過本發明並 不侷限於此，若爲使用接觸到晶種的矽融液其先端部的形 狀爲光銳形狀或是去除光銳先端的形狀之晶種，依據本發 明配種條件進行配種，拉起單晶，則對於直徑8〜1 6英 吋或是更大的矽單晶也能適用。 另外，施加到矽融液的磁場已舉例過施加水平磁場的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ ig - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 546426 A7 B7 五、發明説明（17 )情況，不過本發明並不侷限於此，當然對於施加具有抑芾[J 矽融液對流的效果之縱向磁場也能適用。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 麵·

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · 20 _

Claims (1)

1. ,i.546426 m 專利範圍 Γ:/ 經4.部.智慧时4^?辑工消費合作社印製 1 . 一種矽單晶之製造方法，係爲以切克勞斯基法（ Czochralski MethocLCZ法）的矽單晶之製造方法，針對使用 晶種的接觸到矽融液其先端部的形狀爲光銳形狀或是去除 光銳先端的形狀之晶種，開始時使該晶種的先端漸漸地接 觸到矽融液後，以低速度降下該晶種或是以低速度上昇矽 融液面，直到所要的粗度爲止熔融晶種先端部，之後，緩 慢地上昇該晶種或是緩慢地降下矽熔液面，不施行縮頸， 育成矽單晶棒的矽單晶之製造方法；其特徵爲：使該晶種 的先端漸漸地接觸到矽融液後，經5分鐘以上保持晶種， 而保溫該晶種。 2 . —種矽單晶之製造方法，係爲以切克勞斯基法的 矽單晶之製造方法，針對使用晶種的接觸到矽融液其先端 部的形狀爲光銳形狀或是去除光銳先端的形狀之晶種，開 始時使該晶種的先端漸漸地接觸到矽融液，以低速度降下 該晶種或是以低速度上昇矽融液面，直到所要的粗度爲止 熔融晶種先端部，之後，緩慢地上昇該晶種或是緩慢地降 下矽融液面，不施行縮頸，育成矽單晶棒的矽單晶之製造 方法；其特徵爲： 使該晶種的先端漸漸地接觸到矽融液，將晶種先端部 熔融低於5 m m以下的長度後，經5分鐘以上保持晶種， 而保溫該晶種。 3 ·如申請專利範圍第1項矽單晶之製造方法，其中 ，在於直到所要的粗度爲止熔融前述晶種先端，之後，緩 慢地上升該晶種或是緩慢地降下矽融液面而使單晶棒成長 ^:.先閹讀艿^/之^拿奉'項再續舄本頁) ---、1T---- I —I -i « —aLff —iM 1·—« t···— ϋ·—· n^i· ^^^^1 本紙張义度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!〇x 2Q"7公f -21 - 546426 六、申請專利範圍 之過程中’至少在直到所要的粗度爲止熔融晶種先端部已 t 慧 消費 it 社 印 製 成的位置起3 m m的區間，將結晶的直徑縮徑比熔融完 成時的直徑還大於0 · 3 m m以上低於2 m m以下後，進 行擴徑。 4 ·如申請專利範圍第2項矽單晶之製造方法，其中 在於直到所要的粗度爲止熔融前述晶種先端，之後，緩慢 地上升該晶種或是緩慢地降下矽融液面而使單晶棒成長之 過程中，至少在直到所要的粗度爲止熔融晶種先端部已完 成的位置起3 m m的區間，將結晶的直徑縮徑比熔融完成 時的直徑還大於0 · 3 m m以上低於2 m m以下後，進行 擴徑。 5 ·如申請專利範圍第1項矽單晶之製造方法，其中 將以低速度降下前述晶種或是以低速度上昇矽融液面，直 到所要的粗度爲止熔融晶種先端部之速度設定爲連續性或 是以階段狀晶種的下降速度或是矽融液面的上昇速度，使 每1分鐘所熔融之晶種先端部的體積爲5 0 m m 3以下。 6 ·如申請專利範圍第2項的矽單晶之製造方法，其 中將以低速度降下前述晶種或是以低速度上昇矽融液面， 直到所要的粗度爲止熔融晶種先端部之速度設定爲連續性 或是以階段狀晶種的下降速度或是矽融液面的上昇速度， 使每1分鐘所熔融之晶種先端部的體積爲5 0 m m 3以下。 7 ·如申請專利範圍第3項矽單晶之製造方法，其中 以低速度降下前述晶種或是以低速度上昇矽融液面，直到 所要的粗度爲止熔融晶種先端部之速度設定爲連續性或是 兀 —ffv— n Hilt n 、"意事項再"、馬本頁) 訂 本紙張K度適同中國國家標準（CNS ) Μ現格（210 公f、 - 22 - 546426 B8 ('8 i)r> 丨六，.申请專利範圍 以階段晶種的下降速度或是矽融液面的上昇速度，使每1 I分鐘所熔融之晶種先端部的體積爲5 0mm3以下。 | 8.如申請專利範圍第4項矽單晶之製造方法，其中 |將以低速度降下前述晶種或是以低速度上昇矽融液面，直 ;到所要的粗度爲止熔融晶種先端部設定爲連續性或是以階 段狀晶種的下降速度或是矽融液面的上昇速度，使每1分 鐘所熔融之晶種先端部的體積爲5 0 m m 3以上。 9 . 一種矽單晶之製造方法，係爲針對申請專利範圍 第1、 2、 3、 4、 5、 6、 7或8項的矽單晶之製造方 法；其特徵爲： 在收容矽融液之坩堝中的熔體表面施加1 0 0 0 G以 上的水平磁場。 i ί 7111 I 11— I 之注意事項再填4本頁) a-ϋ— ϋι_· · 經4部智慧財4¾ :肖工消費合作社印製 本紙張义度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（2l〇x2W公銹〗-23-