石英玻璃坩埚以及使用该石英玻璃坩埚的硅单晶提拉方法技术

本发明专利技术提供用于硅单晶提拉的石英玻璃坩埚，是将非晶质二氧化硅结晶化而成的结晶二氧化硅的面积抑制在坩埚面积的１０％以下，将坩埚内表面的开气泡产生的凹部的密度限制在０．０１～０．２ｃｏｕｎｔ／ｍｍ↑［２］的石英玻璃坩埚，以及提供使用该石英坩埚，将坩埚内表面的熔损速度抑制在２０μｍ／ｈｒ以下进行硅单晶的提拉，由此防止气孔的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于拉硅单晶，且硅单晶的气孔(tfy本一》)少的石英玻璃坩埚 以及使用该石英玻璃坩埚的硅单晶提拉方法。
技术介绍
作为硅晶片等的半导体材料使用的硅单晶主要皿CZ法来制造。该制造方法是将放入石英玻璃坩埚的多晶硅加热熔融制成硅熔液 并在高温下以浸泡在此液面的晶种为中心使单晶成长、将其徐徐提 拉而成长为皿的单晶的方法。提拉中的硅单晶常常在坩埚的中心在 液中使用，因此，如果从埘埚的内 表面浮起的气泡附着在硅单晶和自液的界面，其直接作为气孔iSA硅单晶中。气礼就是硅单晶中所包含的气泡。在硅单晶的切片^l呈中，发现有气孔的晶片微弃，因此，气孔成为制品成 品率斷氏的原因之一。作为防止硅单晶气孔的技术，已知将加入到石英柑埚的多晶硅原料在一定范 围的炉内压力下熔融，并以比其高的炉内压力进行硅单晶的提拉的方法(专利文 献1:日本特幵平05—9097号公报)。另外，已知在一定范围的炉内压下进行原料熔鹏，以比熔融时的炉内压力 低的炉内压力进行原料熔融后的单晶提拉的方法(专利文献2:日本特幵2000— 169287号公报)。现有的上述防气孔的方法均是，行硅单晶的提拉时,调节多晶自融时的 炉卩3压力和提拉时的炉内压力，防止气泡巻入硅单晶的方法，但是，由于原料多 晶硅在石^^柑埚中熔融，由该坩埚内的鹏硅提拉硅单晶，因此，石鄉璃坩埚的影响大。但是，目前对石鄉璃柑埚的性舰气孔的影响未充舰行研究。本专利技术提供对防止硅单晶气孔的石英玻璃坩埚特定其条件，硅单晶的气孔少的石英玻璃坩埚。
技术实现思路
本专利技术涉及具有以下构成的解决上述问题的石^W坩埚。(1) 石英鹏坩埚，其是用于硅单晶提拉的石鄉璃坩埚，其特征在于， 通过将非晶质二氧化硅结晶化而成的结晶二氧化硅的面积抑制在坩埚内面积的10%以下，防止硅单晶的气孔。(2) 石英玻璃坩埚，其特征在于，将坩埚内表面的幵气泡(W* 0产生的 凹部的密度限制在0.01 0.2count/mm2，防止硅单晶的气孔。(3) 硅单晶的提拉方法，，征在于，iCTJ^ (1)或，(2)的石英 玻璃甜祸，将坩埚内表面的娜速度抑制在20—以下进行硅单晶的提拉，由 此防止气孔。本专利技术的第一方式是减少非晶质二氧化硅结晶化而成的结晶二氧化硅的面 积，使结晶二氧化硅的结晶率为10%以下的石，璃坩埚，ililM^Jl^结晶二 氧化硅的面积，防止^ffi该柑埚时的气孔的产生。在此，结晶二氧化硅的结晶率是在提拉硅单晶前后测定结晶化二氧化硅的面 积而计算出的。若坩埚内表面存在非晶质二氧化硅非结晶化得到的结晶二氧化硅，则多晶硅 熔融，在柑埚内浸满鹏液时，在柑埚内表面容易残留作为氛围气的氩气的气泡。因此，在鹏液中、駄战气泡，成为气孔的原因。于是，本专利技术的石英玻璃坩埚通过减少内表面的结晶位错产生 的结晶二氧化硅的面积，使气泡难以附着在坩埚内表面。由此，混入鹏液的气泡M^、，可防止气孔。 本专利技术的第二方式为使坩埚内表面的^泡产生的凹部为一定密度(0.01 0.2count/mm2)的石英玻璃坩埚，S3ihM凹部的存在，防止{顿该坩埚时的气孔的发生。若柑埚内表面存在一定的凹部，则會,制二氧化硅玻璃和^M液反应而生 成的SiO气体的,，减少大气泡的产生，因此，进入硅单晶的气泡量减少，可防止气孔。本专利技术的第三方式为使用上述第一方式或第二方式的石英柑埚的硅单晶的提拉方法，Mil将坩埚内表面的娜舰抑带胜20Mm/hr以下，可防止硅单晶的气孔。附图说明图I是^^本专利技术的电弧放电装置以及石英玻璃坩埚制作装置的一实施方 式的纵剖面图-,图2是^^本专利技术的石，璃柑埚的一实施方式的纵剖面图； 图3 ^/示本专利技术的石鄉璃钳埚的其它实船式的纵剖面亂 图4是恭卞从一实施方式的石，璃柑埚内的自、 拉硅单晶锭的状态 的纵剖面图。 符号说明1-电极驱动机构、2—碳电极、3—模具D )、 4一驱动机构、 5—MffiM、 6—石英堆积层、IO—电弧放电装置、11—石英玻璃柑埚、20—内层、22—外层、20A—壁部20B—弯曲部、20C—底部、22—天然石颠《璃、24—合g英玻璃。具体实施例方式下面，参照具体实施方式详细说明本专利技术。本专利技术第一方式的石英玻璃埘埚为硅单晶提拉用的石^W坩埚，其特征在 于，通过将非晶质二氧化硅结晶化得到的结晶二氧化硅的面积抑制在坩埚面积的 10%以下，防止硅单晶的气孔。当坩埚内表面存在非晶质二氧化硅结晶化而成的结晶二氧化硅时，多晶^ 融，在坩埚内充满鹏液时，坩埚内表面容易残留作为氛围气的氩气的气泡。因此，硅熔液中MA上述气泡，成为气孔的原因。本专利技术的战石顿璃钳埚中，将非晶质二氧化硅结^^错得到的结晶二氧 化硅的面柳蹄依总内表面的10%以下，使气^t以附着在坩埚内表面，由此减少外i入硅烙液的气泡。当id^结晶二氧化自过10%时，附着的气泡增加，故不tti^。要M^非晶质二氧化硅的结晶位错产生的结晶二氧化硅的量，可以^HSi2 石英玻璃构造断裂、再排列的杂质。另外，硅和坩埚的二氧化硅玻璃的反应而在钳埚内表面析出的難斑点(将5ltkl尔作棕色环("^j;;^))也是结晶二氧化硅，但是结晶构造不完全(SiO")， 实质上与，的结晶位错得到的结晶1化硅不同。因此，在本专利技术中棕色环的面积沫包含^±^10%内。本专利技术第二方式的石英玻璃坩埚，，征在于，将坩埚内表面的JPH泡产生 的凹部的密度限制在0.01 0.2count/mm2，防止硅单晶的气孔。在硅单晶的提拉中，由于温度以及压力的变化而有时产生SiO气体的沸腾， 但如果在坩埚内表面存在一定密度的大小适合的凹部，则兽,制二氧化硅玻璃 禾吸鹏液的反应生成的SiO气体的，。特别,坩埚底面存在有一定密度的凹部。凹部主要由JPH泡形成，大小大致为0.2 2.0mm。^泡产生的凹部的密度，为0.01 2.0 count/mm2、更，为0.03 1.5 count/mm2、 iS~^^ifci^;^0.05 1.0count/mm2 。如果低于0.01count/mm2，则Sfc效果，如果大于0.2count/mm2,则气泡破 裂时产生的颗粒使硅单晶的成品率斷氐。坩埚内表面的开气泡产生的凹部是在单结晶硅的提拉中坩埚内表面熔损使 内部气泡出现在表丽形成的，因此，只要将i^员范围所包含的气泡数控伟依上 述密度即可。气泡数可以ilil调节制造坩埚时的抽真空的条件等进行控制。 本专利技术包含使用上述石英玻璃坩埚，将坩埚内表面的熔损速度控制在20pm/hr以下，拉硅单晶的的方法。舰<顿±^石鄉璃坩埚，将坩埚内表面的:l^员驗抑制在20Mni/hr以下来提拉硅单晶，肖滩防止硅单晶的气孔。SiO气体主要由 液和柑埚的二氧化硅玻璃的反应而产生。因此，通过将坩埚内表面的娜TO限律赃战范围，可抑制SiO气体的产生，可防止硅单晶的气孔。当坩埚内表面的熔损速度快于上述范围时，抑制SiO气体产生的，不充分。要得到坩埚内表面的熔损M低的坩埚，提高石英玻璃的粘度是重要的。 此时的石，璃的粘度(1550。C时的logn) iM8.6 9,2P。具体而言，通 过在更高温下熔鹏口热、陶氏OH麟度、棘j顿陶氏了杂质的原料粉等方法， 坩埚内表面的烙损速度也因硅单晶的提拉制牛而异，但^ffi坩埚内表面的熔损速6度小的坩埚，调节提拉条件，使坩埚内本文档来自技高网...

【技术保护点】
石英玻璃坩埚，其为用于硅单晶的提拉的石英玻璃坩埚，其特征在于，通过将非晶质二氧化硅结晶化而成的结晶二氧化硅的面积抑制在坩埚面积的１０％以下，防止硅单晶的气孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：岸弘史，神田稔，
申请(专利权)人：日本超精石英株式会社，胜高股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]