硅单晶提拉用晶种以及使用该晶种的硅单晶的制造方法技术

本发明专利技术提供硅单晶提拉用晶种，该晶种可以降低由接触硅熔液时产生的热冲击引起的滑移位错的产生，并且抑制该滑移位错的传播，即使颈部的直径大于以往的直径也能进行无位错化。本发明专利技术的硅单晶提拉用晶种是对基于ＣＺ法的硅单晶提拉中所使用晶种的改良，其特征的构成在于，该晶种是从掺杂碳的硅熔液中提拉的硅单晶中切出的晶种，并且掺杂的碳的浓度为５×１０１５～５×１０１７原子／ｃｍ３的比例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于切克劳斯基法(CZ法，Czochralski法)的硅单晶提拉中使用的 。
技术介绍
基于CZ法的硅单晶的制造方法中，是将单晶硅用作晶种，使其与硅熔液接触后， 一边分别使存积有硅熔液的石英坩埚和晶种旋转， 一边慢慢提拉晶种。此时使导入该晶种 中的硅熔液固化并使结晶直径缓慢增大至所需直径而使硅单晶成长。 此时，当使晶种接触硅熔液时，热冲击导致晶种中产生高密度的滑移位错(》'J '7 V転位)。在产生这种滑移位错的状态下，如果直接使结晶直径增大来成长硅晶种，则会 将位错传播至成长的硅单晶的体部。因此，必须将这样的位错完全除去，以使其不影响提拉 的硅单晶。 作为其对策，为了消除从滑移位错传播的位错，采用所谓的达斯颈部法(Dash' s neck method) ，S卩，使刚开始提拉后的晶种所成长的结晶的直径縮细至3mm左右形成绞部 (颈部)从而进行无位错化，然后使结晶直径增大至规定的直径形成肩部，而成长恒定直径 的单晶。应予说明，在通常的达斯颈部法中，如果所形成颈部的直径超过5mm，则位错难以移 出结晶外，由于高密度产生的所有位错未移出结晶外，因此难以进行无位错化。 然而，伴随着近年来硅单晶直径的大口径化，以往的达斯颈部法所形成的颈部在 支持大重量化的硅单晶中强度变得不充分，单晶提拉中，可能会产生该细颈部断裂单晶掉 落等重大事故。 作为解决上述问题的对策，提出了通过施加磁场、或者在热遮蔽构件的形状或配 置位置等方面下功夫，来扩大可进行无位错化的颈部的直径的方案。 另外，公开了通过在晶种中掺杂(dope) 1 X 1019cm—3以上高浓度的B (硼)，来提高 晶种的强度，而尽量减少下种(種付W )时产生的滑移位错的技术(例如，参照专利文献 1。)。 此外，还公开了硅单晶提拉用晶种，其是基于CZ法的硅单晶提拉中使用的晶种， 其特征在于，在与硅熔液接触的前端部被覆碳膜(例如，参照专利文献2。)。 专利文献1 :日本特开平4-139092号公报(权利要求书之、第三页右下栏第 12 14行、第四页左上栏第16 18行) 专利文献2 :日本特开2005-272240号公报(权利要求书的权利要求5、说明书附 图的图2)
技术实现思路
专利技术要解决的问题 然而，在上述专利文献1所示的使用高浓度地掺杂了硼的晶种的方法中，由于在 晶种中使用了硼这种使结晶的电阻率改变的物质，因此存在提拉的硅单晶的电阻率偏离所需数值的问题。这是由于晶种中的硼进入硅熔液中作为使电阻率改变的掺杂物而起作用。 因此，存在除低电阻率的结晶成长以外无法利用的难点。另外，当发生某些意外事故等而导 致提拉中的单晶发生位错时，从单晶中切离晶种、将单晶再次熔入硅熔液中后，使切离的晶 种再次与硅熔液接触进行再提拉，或者使用其它晶种进行再提拉，但由于再提拉时也将晶 种熔解后进行提拉，并且由于熔解量增加、过量的硼进入硅熔液中，因此会产生再提拉的硅 单晶的电阻率偏离最初预定比例的不良状况。 另外，认为上述专利文献2所示的在与硅熔液接触的前端部被覆碳膜的晶种，是 为了通过碳膜吸收来自硅熔液或其它提拉装置内的构件的放射热而提高前端部的温度，从 而减小硅熔液与晶种的温差进而减小热震位错。但是推测如果使用这种晶种，会产生未熔 解部分而容易产生位错。 本专利技术的目的在于提供， 该晶种可以降低由接触硅熔液时产生的热冲击引起的滑移位错的产生，并且抑制该滑移位 错的传播，即使颈部的直径大于以往的直径也能进行无位错化。 本专利技术的第一观点是对基于CZ法的硅单晶提拉中所使用晶种的改良。其特征 构成在于，晶种为从掺杂有碳的硅熔液中提拉的硅单晶中切出的晶种，掺杂的碳的浓度为 5 X 1015 5 X 1017原子/cm3的比例。 本专利技术的第一观点中，晶种中掺杂的碳可以降低由接触硅熔液时产生的热冲击引 起的滑移位错的产生，并且可以抑制该滑移位错的传播，因此即使颈部的直径大于以往的 直径也可以进行无位错化。因而，可以进行大重量硅单晶的提拉。 本专利技术的第二观点是晶种，其中晶种中氧的浓度为1 X 1018 2X 1018原子/cm3的 比例。 本专利技术的第二观点中，如果晶种中氧的浓度在上述范围内，则可提高形成微细析 出核的效果。 本专利技术的第三观点是晶种，其中晶种是从除了碳之外还掺杂氮的硅熔液中提拉的硅单晶中切出的晶种，氮的浓度为5X1013 5X10"原子/cm3的比例。 本专利技术的第三观点中，通过使晶种中进一步含有上述浓度范围内的氮，可提高形成微细析出核的效果。 本专利技术的第四观点是对基于CZ法提拉导入晶种中的硅熔液而生长硅单晶的硅单晶的制造方法的改良。其特征构成在于，晶种为从掺杂有碳的硅熔液中提拉的硅单晶中切出的晶种，并且掺杂的碳的浓度为5X 1015 5X 1017原子/cm3的比例。 本专利技术的第四观点中，晶种中掺杂的碳可以抑制由接触硅熔液时产生的热冲击引起的滑移位错的传播，因此即使颈部的直径大于以往的直径也可以进行无位错化。因而，可以进行大重量硅单晶的提拉。 本专利技术的第五观点是硅单晶的制造方法，其中晶种中氧的浓度为1X1018 2X10"原子/cm3的比例。 本专利技术的第五观点中，如果晶种中氧的浓度在上述范围内，则可提高形成微细析 出核的效果。 本专利技术的第六观点是硅单晶的制造方法，其中晶种是从除了碳之外还掺杂有氮的 硅熔液中提拉的硅单晶中切出的晶种，氮的浓度为5X 1013 5X 1015原子/cm3的比例。 本专利技术的第六观点中，通过使晶种中进一步含有上述浓度范围内的氮，可提高形 成微细析出核的效果。 本专利技术的中，晶种中掺杂 的碳可以降低由接触硅熔液时产生的热冲击引起的滑移位错的产生，并且可抑制该滑移位 错的传播，因此即使颈部的直径大于以往的直径也能进行无位错化。因而，可以进行大重量 硅单晶的提拉。附图说明 图1是使用掺杂有各元素的晶种提拉硅单晶时晶种中各元素的浓度与位错移动 距离L的关系的示意图。具体实施例方式以下根据附图对本专利技术的最佳实施方式进行说明。 本专利技术的硅单晶提拉用晶种是对基于CZ法的硅单晶提拉中所使用晶种的改良。 本专利技术的晶种是从掺杂有碳的硅熔液中提拉的硅单晶中切出的晶种，其特征在于掺杂的碳 的浓度为5X 1015 5X 10"原子/cm3的比例。掺杂有上述浓度范围内的碳的晶种可以降低 由接触硅熔液时产生的热冲击引起的滑移位错的产生，并且可以抑制该滑移位错的传播。 图1表示使用添加了氧、碳、氮、硼各元素的晶种提拉硅单晶时颈部中的位错移动 距离L。应予说明，图1中的表示各晶种中所含的氧浓度。 图1的位错移动距离L通过以下方式求出。首先，准备添加了所需元素的晶片，切 出10cmX5cm左右的大小并将其作为测定用样品。用维氏硬度计在该测定用样品的表面上 于荷重100g下保持10秒从而导入压痕。然后，在90(TC下对测定用样品进行30分钟热处 理。用赖特(Wright)蚀刻液对热处理后的测定样品中导入了压痕的测定面进行3ym的选 择蚀刻，测定晶片断面的位错移动距离L。 应予说明，为了确认实际效果可以采用以下方法。首先，使晶种接触硅熔液、将着 液部熔解后， 一边分别使存积有硅熔液的石英坩埚和晶种旋转， 一边慢慢提拉晶种，形成颈 部、停止提拉。接着，从提拉装置取出硅单晶后本文档来自技高网...

【技术保护点】
硅单晶提拉用晶种，其是基于切克劳斯基法的硅单晶提拉中使用的晶种，其特征在于：所述晶种是从掺杂有碳的硅熔液中提拉的硅单晶中切出的晶种，所述掺杂的碳的浓度为５×１０↑［１５］～５×１０↑［１７］原子／ｃｍ↑［３］的比例。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高濑伸光，
申请(专利权)人：胜高股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]