TWI410536B - Single crystal growth method and single crystal pulling device - Google Patents

Description

單晶的成長方法及單晶的提拉裝置

本發明是關於一種單晶矽的成長方法及使用於此方法中的單晶的提拉裝置；更詳細而言，是關於一種能提高高品質單晶的產率和生產性之單晶矽的成長方法及提拉裝置的發明。

製造出要被用於半導體基板之單晶矽的方法，有許多種方法，其中，有作為旋轉提拉法而被廣泛地採用的切克勞斯基法(Czochralski method；以下稱為「CZ法」)。

第5圖是模式地表示實施由CZ法所進行的單晶矽的成長方法時，所適用的提拉裝置的重要部分構成的圖。

提拉裝置的外觀，是由未圖示的腔室所構成；坩堝則被配置於其中心部。此坩堝是雙層結構，是由：作成有底圓筒狀的石英製內側保持容器(以下簡稱為「石英坩堝1a」)、以及為了保持並配合該石英坩堝1a的外側而同樣地作成有底圓筒狀的石墨製外側保持容器(以下簡稱為「石墨坩堝1b」)所構成。

這些坩堝，是被固定於可作旋轉與升降的支持軸6的上端部。而且，電阻加熱式的加熱器2，大約同心圓狀地被配設在坩堝的外側，已放入上述坩堝內的規定重量的矽原料，藉由加熱器2而被熔融，形成熔融液3。

在已充填熔融液3後的上述坩堝的中心軸，配設提拉線(或是提拉軸，以下將兩者合併稱為「提拉軸5」)，該提拉軸5，在相同的軸上，以規定速度，向與支持軸6相反方向或相同方向旋轉；晶種7則被保持在提拉軸5的下端。

當是此種提拉裝置時，將矽原料放入石英坩堝內，在減壓下的惰性氣體氣氛中，利用已配設在坩堝周圍的加熱器，將矽原料熔融後，使已被保持於提拉軸下端的晶種浸漬於所形成的熔融液的表面，然後一邊使坩堝與提拉軸旋轉，一邊使提拉軸向上方提拉，而在晶種的下端面使結晶成長。

CZ法中，為了除去原本便被包含於晶種中的錯位和由於在接觸熔融液時的熱衝擊而被導入的錯位，使從晶種的下端面成長的結晶，先經過暫時縮小至直徑3mm左右為止的頸縮步驟，然後形成晶冠,用以作成具有規定的直徑的晶身(固定直徑部)後，以規定的直徑使單晶矽4成長。成長期間，使石英坩堝向與晶種相同方向或相反方向旋轉。若單晶達到目標長度，則進行終端部的尾部縮徑(尾部生長)，完成單晶的培育。

如前所述，由CZ法所進行的單晶矽的提拉，在雙層結構的坩堝之中，是藉由石英坩堝，將矽原料保持在熔融後的熔融液狀態。此石英坩堝保持矽熔融液時，其坩堝表面是曝露在1500℃以上的高溫中，其期間雖然會根據矽原料的充填量、結晶成長速度等的條件而相異，但是通常會達到數十小時以上。

進而，最近，為了提高單晶提拉的生產性與產率，開發一種從同一個石英坩堝製造出複數根單晶之再補充提拉法(再補充CZ法(RCCZ法)，例如參照志村史夫著作的「半導體矽結晶工學」p72-73，丸善書局出版)。在此種再補充提拉法中，石英坩堝被曝露於矽熔融液的時間，也有超過100小時的情況。

通常，石英坩堝的內壁表面，在與高溫狀態的矽熔融液接觸的期間，會生成被稱為褐色環的褐色方矽石，並逐漸地成長。此褐色環，若在單晶提拉過程中剝離，則該褐色環會妨礙結晶成長，並導致在結晶中使單晶錯位化。

為了防止伴隨著此種坩堝內表面的結晶化而產生的單晶的錯位化，揭示出一種方法，是在石英坩堝中，含有鈉(Na)、鉀(K)及鋰(Li)之中的1種或2種以上的鹼金屬，以該石英坩堝的外壁側為正極，並以晶種側(單晶矽側：提拉軸側)為負極的方式，施加規定值的直流電壓，而在石英坩堝的內壁表面，發生失透(反玻化(devitrification))(例如參照日本特開2006-36568號公報)。

但是，使用上述方法的情況，在整個單晶提拉過程中，由於是將單晶矽側作為負極而施加直流電壓，所以在結晶中會混入高濃度的鹼金屬(特別是鋰)，而在晶圓加工後的熱氧化處理中，會有起因於此結晶中的鋰而引起氧化膜的異常成長這樣的問題。

本發明的目的是提供一種單晶矽的成長方法及提拉裝置，在單晶矽的成長過程中，使適當的結晶化層亦即失透(反玻化)發生在石英坩堝的內壁表面，防止培育單晶時的錯位化，能提高單晶產率與生產性，並且在單晶提拉中可防止鋰等的鹼金屬混入單晶矽的結晶中，而能抑制晶圓加工後的熱氧化處理中的氧化膜的異常成長。

為了解決上述問題，本發明提供一種單晶矽的成長方法，是針對藉由切克勞斯基法，將單晶從已在石英坩堝內熔融的矽原料的熔融液提拉而使其成長的方法，其特徵在於：以上述石英坩堝的外壁側為正極，並以電極側為負極的方式，施加直流電壓，一邊使電流從上述電極流過一邊藉由上述提拉軸來使單晶矽成長；並且，該電極是與用以提拉上述單晶的提拉軸分開地設置，且被浸漬於上述矽原料的熔融液中。

如此，利用施加直流電壓，使電流從電極(該電極是與用以提拉上述單晶的提拉軸分開地設置)流過，能使適當的失透充分地發生在石英坩堝的內壁表面，防止單晶培育時的錯位化，並能提高單晶產率與生產性。又，由於不是將提拉軸設為電極，所以能防止鹼金屬在單晶成長中混入單晶中，而在晶圓加工後的熱氧化處理中，能抑制氧化膜的異常成長。

又，在本發明的成長方法中，其中作為上述石英坩堝，較佳是使用一種坩堝，該石英坩堝的外壁側設為含有鹼金屬的天然石英，而內側壁則設為其鹼金屬含量比天然石英少的合成石英。

藉此，在石英坩堝內，含有失透所要求的充分的鹼金屬，並且要直接與矽原料接觸的內側，則能作成高純度。

又，在本發明的成長方法中，其中能將在上述電極流動的電流，設為0.1mA以上、20mA以下的定電流；或者，能將施加在上述電極與石英坩堝的外壁之間的電壓，設為0.1V以上、30V以下的定電壓。

在如此的電流值或電壓值的範圍內，利用選擇能使適當的失透發生的值，能防止單晶培育時的錯位化，並能提高單晶產率與生產性，同時更能提高防止鹼金屬在單晶成長中混入單晶中的效果。

又，在本發明的成長方法中，其中在上述單晶的提拉中，當將上述石英坩堝的內壁表面中已失透的面積設為Vc，並將在熔融初期，上述石英坩堝的內壁表面與熔融液接觸的面積設為Vi的情況，較佳是作成使失透面積率Vc/Vi成為20%以上，來使單晶矽成長。

藉此，能防止單晶培育時的錯位化，並能更進一步地提高單晶產率與生產性的效果。

又，在本發明中，提供一種單晶矽的提拉裝置，是針對藉由切克勞斯基法，將單晶從已在石英坩堝內熔融的矽原料的熔融液提拉的裝置，其特徵在於：至少具備：石英坩堝，用以保持上述矽原料的熔融液；支持軸，用以支持該石英坩堝；提拉晶種之提拉軸，該晶種先被浸漬於上述矽原料的熔融液中，然後一邊使單晶成長於其下端面一邊被提拉；電極，與上述提拉軸分開地設置，並被浸漬於上述矽原料的熔融液中；以及控制直流電壓之定電流裝置或定電壓裝置，是被連接成可對該電極與上述石英坩堝的外壁之間施加電壓，並使在上述電極與石英坩堝的外壁之間流動的電流或電壓成為固定；並且，以上述石英坩堝的外壁側成為正極的方式，被施加直流電壓。

藉由具備此種電極，利用從該電極施加直流電壓來使電流流動，使適當的失透發生在石英坩堝的內壁表面，能防止單晶培育時的錯位化，並能提高單晶產率與生產性，同時能防止鹼金屬在單晶成長中混入單晶中，而在晶圓加工後的熱氧化處理中，能抑制氧化膜的異常成長。

又，上述電極，較佳是：具有母材與前端材；該母材是石墨或具有1500度以上的高熔點的金屬材料，該前端材是由可安裝在該母材上的單晶矽、其表面被碳化矽包覆而成的單晶矽以及碳化矽的任一種所構成，並藉由石英筒來被覆保護上述母材與前端材的側面而作成。

藉此，能防止由於母材所造成的熔融液的汙染，同時降低對於母材的熱負載與化學性負載，而能使母材的壽命(使用上限時間)長期化；又，能降低對於前端材的熱負載，降低前端材熔於熔融液中的熔解速度，也能使前端材的壽命(使用上限時間)長期化。

進而，上述電極，較佳是具有移動機構與接觸感測機構，並被浸漬於上述矽原料的熔融液中。

藉此，整個單晶提拉過程中，能使電極一直浸漬在矽原料的熔融液中。

又，上述定電流裝置，能將在上述電極與石英坩堝的外壁之間流動的電流，控制成0.1mA以上、20mA以下的定電流；或者，上述定電壓裝置，能將施加在上述電極與石英坩堝的外壁之間的電壓，控制成0.1V以上、30V以下的定電壓。

在如此的電流值或電壓值的範圍內，利用選擇並控制能使適當的失透發生的值，能防止單晶培育時的錯位化，並能提高單晶產率與生產性，同時更能提高防止鹼金屬在單晶成長中混入單晶中的效果。

如以上所述，在本發明中，在使單晶矽成長時，以石英坩堝的外壁側為正極，並以與上述提拉軸分開地設置的電極側為負極為負極的方式，施加直流電壓，一邊使電流從上述電極流過一邊藉由上述提拉軸來使單晶矽成長。藉此，使適當的失透發生在石英坩堝的內壁表面，能防止單晶培育時的錯位化，並能提高單晶產率與生產性，同時能防止鹼金屬在單晶成長中混入單晶中，而在晶圓加工後的熱氧化處理中，能抑制氧化膜的異常成長。

以下，更具體地說明有關本發明。

如前所述，已揭示出一種方法，其在石英坩堝中，含有鈉(Na)、鉀(K)與鋰(Li)之中的1種或2種以上的鹼金屬，以上述石英坩堝的外壁側為正極，並以晶種側(單晶矽側：提拉軸側)為負極的方式，施加直流電壓，而藉由在石英坩堝的內壁表面發生失透(devitrification)，來防止伴隨著坩堝內表面的結晶化而產生錯位化。但是，若電流在單晶矽和的外壁之間流動，已知：被包含在石英坩堝中的鋰會往熔融液側移動，經由熔融液而混入帶負電的單晶矽中。

又，從已混入鋰的單晶矽切片而得的晶圓，得知其在熱氧化處理中的氧化膜的成長速度變快而發生「結晶膜的異常成長」。因此，得知習知的藉由施加電壓的提拉而成長出來的結晶(在單晶矽中已混入鋰)，相較於通常的在單晶矽和石英坩堝的外壁之間沒有施加直流電壓而成長出來的結晶，氧化膜厚度會發生異常，並會引起使在晶圓的熱氧化處理步驟中的產率與生產性降低這樣的問題。

因此，為了防止上述氧化膜的異常成長，混入單晶矽中的鋰濃度，必須要作成與通常的在單晶矽和石英坩堝的外壁之間沒有施加直流電壓而成長出來的結晶相同的程度。

但是，在整個單晶提拉過程中，若電流在單晶矽中流動，則從石英坩堝移動至熔融液中且離子化的鋰離子(鹼金屬離子)，會被吸引至帶負電的結晶中，因而得知將鋰濃度作成與通常的在單晶矽和石英坩堝的外壁之間沒有施加直流電壓而成長出來的結晶相同的程度，是困難的。

因此，本發明人，將浸漬於矽原料的熔融液中的電極，與提拉軸分開地設置，以該電極為負極，並以石英坩堝的外壁側為正極的方式，施加直流電壓，一邊使電流從上述電極流過一邊使單晶矽成長，因此，沒有對單晶矽施加電壓而使結晶成長。

其結果，即使是在以與上述提拉軸分開地設置的電極為負極，並以石英坩堝的外壁側為正極的方式，施加直流電壓，一邊使電流從上述電極流過一邊使單晶矽成長的情況，發現：也能在石英坩堝的內壁表面發生適當的失透，防止單晶培育時的錯位化，並能提高單晶的產率和生產性。

另一方面，在與上述提拉軸分開地設置的電極和石英坩堝的外壁之間沒有施加直流電壓的情況，使適當的失透發生在石英坩堝的內壁表面上的效果並不充分，且單晶培育時的防止錯位化的效果變成不充分，其結果，得知提升單晶的產率和生產性的效果也不充分。

進而，在以與上述提拉軸分開地設置的電極為負極，並以石英坩堝的外壁側為正極的方式，施加直流電壓，一邊使電流從上述電極流過一邊使單晶矽成長的情況，發現：由於沒有對單晶施加負電壓，可將混入單晶矽中的鋰濃度，作成與通常的在單晶矽和石英坩堝的外壁之間沒有施加直流電壓而成長出來的結晶相同的程度。

又，以與上述提拉軸分開地設置的電極為負極，並以石英坩堝的外壁側為正極的方式，施加直流電壓，一邊使電流從上述電極流過一邊使單晶矽成長，而作成一種單晶矽，其被混入單晶矽中的鋰濃度，是與通常的在單晶矽和石英坩堝的外壁之間沒有施加直流電壓而成長出來的結晶相同的程度以下，由此單結晶切片而得的晶圓，得知其在熱氧化膜處理中沒有發生氧化膜的異常成長。

本發明是基於上述發現與知識而完成；以下，一邊參照圖面一邊更詳細地說明本發明，但本發明並未被限定於此說明。

第1圖是模式地表示本發明的單晶矽的提拉裝置的剖面構成例的圖。本發明的單晶矽的成長方法中所採用的提拉裝置，如以下所述。

利用中空筒狀的腔室構成外觀形狀，該腔室是由主腔室9a和提拉腔室9b所構成，該主腔室9a構成下部圓筒，該提拉腔室9b則構成被連接固定於主腔室9a上的上部圓筒；坩堝則被配置於該腔室的中心部。此坩堝是雙層結構，是由：作成有底圓筒狀的石英製內側保持容器(以下簡稱為「石英坩堝1a」)、以及為了保持並配合該石英坩堝1a的外側而同樣地作成有底圓筒狀的石墨製外側保持容器(以下簡稱為「石墨坩堝1b」)所構成。

在由雙層結構所組成的坩堝的外側，配置了加熱器2，保溫筒8a則以同心圓狀地被配置於加熱器2的外側周邊，且在其下方，配設保溫板8b於裝置底部。進而，在與提拉軸5分開地設置的電極和被支持軸6支撐的坩堝之間，設置用以施加規定的直流電流或直流電流之直流電源裝置10；上述電極，是由：具有移動機構與接觸感測機構之電極(母材)11、及電極(前端材)12所構成。

而且，已放入上述坩堝內的規定重量的矽原料被熔融，而形成熔融液3。將晶種7浸漬於所形成的熔融液3的表面，然後一邊使坩堝與提拉軸5旋轉一邊將提拉軸5往上方提拉，而在晶種7的下端面，使單晶矽4成長。

如此，利用以與提拉軸分開地設置的電極為負極，並以石英坩堝的外壁側為正極的方式，施加直流電壓，能使適當的在石英坩堝的內壁表面，防止單晶培育時的錯位化，並能提高單晶產率與生產性。進而，防止鹼金屬在單晶成長中混入單晶中，而在晶圓加工後的熱氧化處理中，能抑制氧化膜的異常成長。

此情況，電極，具有母材與前端材；該母材是石墨或具有1500度以上的高熔點的金屬材料(例如鎢或鉬等)，該前端材是由可安裝在該母材上的單晶矽、其表面被碳化矽(SiC)包覆而成的單晶矽以及碳化矽的任一種所構成；該電極能作成藉由石英筒來被覆保護母材與前端材的側面。

藉此，能防止由於電極所造成的熔融液的汙染，同時降低對於母材的熱負載與化學性負載，而能使母材的壽命(使用上限時間)長期化；又，能降低對於前端材的熱負載，降低前端材熔於熔融液中的熔解速度，也能使前端材的壽命(使用上限時間)長期化。

進而，電極，具有移動機構與接觸感測機構，能作成可被浸漬在上述矽原料的熔融液中。

藉此，整個單晶提拉過程中，能將電極恆定地保持成浸漬於矽原料的熔融液中。亦即，藉由單晶的成長，矽原料的熔融液雖然會逐漸地減少，但藉由使坩堝往上提升來彌補該減少量，能將熔融液面保持一定，但是由於成長後的單晶直徑的偏差、坩堝直徑的偏差等的原因，熔融液面的位置並不一定會完全成為一定。即使是此種情況，若有電極的移動機構與接觸感測機構，則能將電極保持於浸漬在規定深度處。

又，直流電源裝置(定電流裝置)，能將在電極與石英坩堝之間流動的電流，控制成0.1mA以上、20mA以下的定電流。更佳是0.5mA~4mA。

在如此的電流值的範圍內，先選擇能使適當的失透發生在石英坩堝上的電流值，並加以控制，能防止單晶培育時的錯位化，並能提高單晶產率與生產性，同時能防止鹼金屬在單晶成長中混入單晶中。

進而，直流電源裝置(定電壓裝置)，能將施加在電極與石英坩堝之間的電壓，控制成0.1V以上、30V以下的定電壓。更佳是0.5V~5V。

在如此的電壓值的範圍內，先選擇能使適當的失透發生在石英坩堝上的電壓值，並加以控制，能防止單晶培育時的錯位化，並能提高單晶產率與生產性，同時能防止鹼金屬在單晶成長中混入單晶中。

接著，以下表示本發明的單晶矽的成長方法的例子，但本發明並未被限定於這些例子。

針對藉由切克勞斯基法，將單晶從已在石英坩堝內熔融的矽原料的熔融液提拉而使其成長的方法，在提拉單晶矽而使其成長之際，以石英坩堝的外壁側為正極，並以電極側為負極的方式，施加直流電壓，一邊使電流從上述電極流過一邊藉由上述提拉軸來使單晶矽成長；並且，該電極是與用以提拉單晶的提拉軸分開地設置，且被浸漬於矽原料的熔融液中。

此種本發明的方法，例如能採用上述般的裝置來實施。

如上所述，利用以與上述提拉軸分開地設置的電極為負極，並以石英坩堝的外壁側為正極的方式，施加直流電壓，能使適當的失透發生在石英坩堝的內壁表面，防止單晶培育時的錯位化，並能提高單晶產率與生產性，同時能防止鹼金屬在單晶成長中混入單晶中，而在晶圓加工後的熱氧化處理中，能抑制氧化膜的異常成長。

此情況，作為石英坩堝，能使用一種石英坩堝，其外壁是由含有鹼金屬的天然石英所構成，並將鹼金屬含量比該天然石英少的合成石英設為內壁。

藉此，在石英坩堝內，含有失透所要求的充分的鹼金屬，並且要直接與矽原料接觸的內側，則能作成高純度。因此，由於能調節被包含在石英坩堝全體中的鹼金屬量，所以能更提高防止鹼金屬混入單晶矽中的效果。

作為此天然石英中的鹼金屬，是鈉(Na)、鉀(K)及鋰(Li)之中的1種或2種以上；又，合成石英的鹼金屬含量的合計是0.01~10ppm，更適當的是0.01ppm~5ppm的範圍。

又，在電極與石英坩堝之間流動的電流，能設為0.1Ma以上、20mA以下的定電流。

如此，利用將在電極與石英坩堝之間流動的電流，設為使適當的失透發生在石英坩堝上的電流值，能防止單晶培育時的錯位化，並能提高單晶產率與生產性，同時能防止鹼金屬在單晶成長中混入單晶中。

又，能將施加在電極與石英坩堝之間的電壓，控制成0.1V以上、30V以下的定電壓。更佳是0.5V~5V。

如此，利用將施加在電極與石英坩堝之間的電壓，設為使適當的失透發生在石英坩堝上的電壓值，能防止單晶培育時的錯位化，並能提高單晶產率與生產性，同時能防止鹼金屬在單晶成長中混入單晶中。

此情況，作為使適當的失透發生在石英坩堝上的電流值或電壓值，在單晶的提拉中，當將上述石英坩堝的內壁表面中已失透的面積設為Vc，並將在熔融初期，上述石英坩堝的內壁表面與熔融液接觸的面積設為Vi的情況，較佳是：以能使失透面積率Vc/Vi成為20%以上的電流值或電壓值，來使單晶矽成長。

藉此，能更確實地防止單晶的錯位化。

[實施例]

接著，表示本發明的實施例、比較例，更具體地說明本發明，但本發明並未被限定於這些例子。

(實施例1)

採用第1圖所示的提拉裝置，先將矽原料150kg充填在內徑600mm的石英坩堝內，形成熔融液之後，提拉直徑200mm的單晶矽而使其成長。所使用的石英坩堝的鋰含量，設為0.5ppm，並使用一種利用石英筒來被覆保護其母材與前端材的側面而成的電極(將該母材設為石墨材料、將該前端材設為單晶矽)，且以石英坩堝的外壁側為正極的方式，施加直流電壓，一邊實行定電流控制來使在電極與石英坩堝的外壁之間流動的電流值固定為2.0mA，一邊進行單晶矽的提拉。

之後，測量3個批次的單晶產率、石英坩堝內壁的失透面積率、單晶矽中的鋰濃度、以及從該單晶矽的晶冠部、中央部(晶身部)、尾部切片而得的晶圓的熱氧化後的氧化膜厚度。

(實施例2)

採用第1圖所示的提拉裝置，先將矽原料150kg充填在內徑600mm的石英坩堝內，形成熔融液之後，提拉直徑200mm的單晶矽而使其成長。所使用的石英坩堝的鋰含量，設為0.5ppm，並使用一種利用石英筒來被覆保護其母材與前端材的側面而成的電極(將該母材設為石墨材料、將該前端材設為單晶矽)，且以石英坩堝的外壁側為正極的方式，施加直流電壓，一邊實行定電壓控制來使固定成為5.0V的電壓值施加在電極與石英坩堝的外壁之間，一邊進行單晶矽的提拉。此時，電流為0.5mA~5.0mA。

之後，測量3個批次的單晶產率、石英坩堝內壁的失透面積率、單晶矽中的鋰濃度、以及從該單晶矽的晶冠部、中央部、尾部切片而得的晶圓的熱氧化後的氧化膜厚度。

在此，以下表示鋰濃度的測量流程。亦即，先將所得到的單晶矽晶錠切割而切出晶圓，然後施行蝕刻(CW)、研磨(PW)。晶圓中的鋰，由於若進行熱氧化處理則會在氧化膜中移動而被捕集，所以接著在熱處理爐中進行900℃ 10分鐘的氧化處理，在晶圓上形成氧化膜，最後利用感應耦合電漿質譜儀(ICP-MS)來測量晶圓的氧化膜中的鋰濃度。

(比較例1)

相較於上述實施例的單晶矽的成長方法，將電極與石英坩堝的外壁之間的電壓設為0V，以沒有使電流流動的條件，使單晶矽成長。對於成長而成的單晶矽，也進行與實施例同樣的評價。

(比較例2)

又，相較於上述實施例的單晶矽的成長方法，僅在單晶提拉中以外，使在電極與石英坩堝的外壁之間流動的電流值成為2.0mA，而在單晶提拉中，則將電極與石英坩堝的外壁之間的電壓設為0V，以沒有使電流流動的條件，使單晶矽成長。對於成長而成單晶矽，也進行與實施例同樣的評價。

(比較例3)

進而，相較於上述實施例的單晶矽的成長方法，以使在晶種與石英坩堝的外壁之間流動的電流值成為2.0mA的方式，來施加直流電壓的條件，使單晶矽成長。對於成長而成單晶矽，也進行與實施例同樣的評價。

第2圖是表示實施例與比較例中的單晶矽中的鋰濃度的測量結果。

實施例1、2中的單晶矽中的鋰濃度，相較於比較例3，非常地低，是與比較例1、2相同程度的水準。

第3圖是表示實施例與比較例中的單晶產率的圖。

實施例1、2，相較於比較例1與比較例2，能確保高產率。又，是與比較例3相同程度的產率。

實施例1、2中的石英坩堝內壁的失透面積率，成為60~100%，能得到充份的失透來抑制提拉中的單晶矽的錯位化。另外，在比較例1、2中，其失透面積率未滿20%，並無法得到充份的失透來抑制提拉中的單晶矽的錯位化。在比較例3中，失透面積率成為55~100%。

第4圖是表示對從實施例與比較例中的單晶矽切片而得的晶圓，進行熱氧化處理後的氧化膜厚度的測量結果。實施例1、2中的矽晶圓的氧化膜厚度，相較於比較例3，是較薄的，是與比較例1、2相同程度的水準。

由以上的結果可知，若根據本發明的單晶矽的成長方法及提拉裝置，在單晶矽的提拉過程中，能使石英坩堝的內壁表面適當地失透，且能防止鋰混入單晶矽中。又，藉此，從單晶矽切出而得的晶圓，而熱氧化處理中，能抑制氧化膜的異常成長。

藉此，即使是長時間地進行單晶提拉的作業時，能防止單晶培育時的錯位化，並能提高單晶產率與生產性，同時由於可防止混入會對氧化膜形成時造成不良影響的鋰，所以在晶圓的熱氧化處理中，可抑制氧化膜的異常成長，因此，能廣泛地應用於半導體元件用的單晶矽的製造領域中。

另外，本發明並未被限定於上述實施形態。上述實施形態只是例示，只要是具有與被記載於本發明的申請專利範圍中的技術思想實質上相同的構成，能得到同樣的作用效果者，不論為何者，皆被包含在本發明的技術範圍內。

1a．．．石英坩堝

1b．．．石墨坩堝

2．．．加熱器

3．．．熔融液

4．．．單晶矽

5．．．提拉軸

6．．．支持軸

7．．．晶種

8a．．．保溫筒

8b．．．保溫板

9a．．．主腔室

9b．．．提拉腔室

10．．．直流電源裝置

11．．．電極(母材)

12．．．電極(前端材)

第1圖是模式地表示本發明的單晶矽的提拉裝置的剖面構成例的圖。

第2圖是表示實施例與比較例中的單晶矽中的鋰濃度的圖。

第3圖是表示實施例與比較例中的單晶產率的圖。

第4圖是表示對從實施例與比較例中的單晶矽切片而得的晶圓，進行熱氧化處理後的氧化膜厚度的圖。

第5圖是模式地表示實施由CZ法所進行的單晶矽的成長方法時，所適用的提拉裝置的重要部分構成的圖。

1a．．．石英坩堝

1b．．．石墨坩堝

2．．．加熱器

3．．．熔融液

4．．．單晶矽

5．．．提拉軸

6．．．支持軸

7．．．晶種

8a．．．保溫筒

8b．．．保溫板

9a．．．主腔室

9b．．．提拉腔室

10．．．直流電源裝置

11．．．電極(母材)

12．．．電極(前端材)

Claims (13)

1. 一種單晶矽的成長方法，是針對藉由切克勞斯基法，將單晶從已在石英坩堝內熔融的矽原料的熔融液提拉而使其成長的方法，其特徵在於：以上述石英坩堝的外壁側為正極，並以電極側為負極的方式，施加直流電壓，一邊使電流從上述電極流過，一邊藉由下述提拉軸來使單晶矽成長；並且，該電極是與用以提拉上述單晶的提拉軸分開地設置，且被浸漬於上述矽原料的熔融液中。
2. 如申請專利範圍第1項所述的單晶矽的成長方法，其中作為上述石英坩堝，使用一種坩堝，該石英坩堝的外壁側設為含有鹼金屬的天然石英，而內側壁則設為其鹼金屬含量比天然石英少的合成石英。
3. 如申請專利範圍第1項所述的單晶矽的成長方法，其中將在上述電極流動的電流，設為0.1mA以上、20mA以下的定電流。
4. 如申請專利範圍第2項所述的單晶矽的成長方法，其中將在上述電極流動的電流，設為0.1mA以上、20mA以下的定電流。
5. 如申請專利範圍第1項所述的單晶矽的成長方法，其中將施加在上述電極與石英坩堝的外壁之間的電壓，設為0.1V以上、30V以下的定電壓。
6. 如申請專利範圍第2項所述的單晶矽的成長方法，其中將施加在上述電極與石英坩堝的外壁之間的電壓，設為0.1V以上、30V以下的定電壓。
7. 如申請專利範圍第1~6項中任一項所述的單晶矽的成長方法，其中在上述單晶的提拉中，當將上述石英坩堝的內壁表面中已失透的面積設為Vc，並將在熔融初期，上述石英坩堝的內壁表面與熔融液接觸的面積設為Vi的情況，作成使失透面積率Vc/Vi成為20%以上。
8. 一種單晶矽的提拉裝置，是針對藉由切克勞斯基法，將單晶從已在石英坩堝內熔融的矽原料的熔融液提拉的裝置，其特徵在於：至少具備：石英坩堝，用以保持上述矽原料的熔融液；支持軸，用以支持該石英坩堝；提拉晶種之提拉軸，該晶種先被浸漬於上述矽原料的熔融液中，然後一邊使單晶成長於其下端面一邊被提拉；電極，與上述提拉軸分開地設置，並被浸漬於上述矽原料的熔融液中；以及控制直流電壓之定電流裝置或定電壓裝置，是被連接成可對該電極與上述石英坩堝的外壁之間施加電壓，並使在上述電極與石英坩堝的外壁之間流動的電流或電壓成為固定；並且，以上述石英坩堝的外壁側成為正極的方式，被施加直流電壓。
9. 如申請專利範圍第8項所述的單晶矽的提拉裝置，其中上述電極，具有母材與前端材；該母材是石墨或具有1500度以上的高熔點的金屬材料，該前端材是由可安裝在該母材上的單晶矽、其表面被碳化矽包覆而成的單晶矽以及碳化矽的任一種所構成，並藉由石英筒來被覆保護上述母材與前端材的側面而作成。
10. 如申請專利範圍第8項所述的單晶矽的提拉裝置，其中上述電極，具有移動機構與接觸感測機構，並被浸漬於上述矽原料的熔融液中。
11. 如申請專利範圍第9項所述的單晶矽的提拉裝置，其中上述電極，具有移動機構與接觸感測機構，並被浸漬於上述矽原料的熔融液中。
12. 如申請專利範圍第8~11項中任一項所述的單晶矽的提拉裝置，其中上述定電流裝置，是將在上述電極與石英坩堝的外壁之間流動的電流，控制成0．1mA以上、20mA以下的定電流。
13. 如申請專利範圍第8~11項中任一項所述的單晶矽的提拉裝置，其中上述定電壓裝置，是將施加在上述電極與石英坩堝的外壁之間的電壓，控制成0.1V以上、30V以下的定電壓。