JP2006069852A - Method for manufacturing carbon-doped silicon single crystal and carbon-doped silicon single crystal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はメモリーやCPUなど半導体デバイスの基板として用いられるシリコンウェーハを切り出すシリコン単結晶の製造方法に関するものであり、特に最先端分野で用いられている炭素をドープして結晶欠陥及び不純物ゲッタリングのためのBMD密度を制御したシリコン単結晶の製造方法及びシリコン単結晶に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon single crystal for cutting a silicon wafer used as a substrate for a semiconductor device such as a memory or a CPU. In particular, the present invention relates to crystal defects and impurity gettering by doping carbon used in the most advanced fields. The present invention relates to a method for producing a silicon single crystal with a controlled BMD density and a silicon single crystal.
メモリーやCPUなど半導体デバイスの基板として用いられるシリコンウェーハを切り出すシリコン単結晶は、主にチョクラルスキー法(Czochralski Method、以下CZ法と略称する)により製造されている。 Silicon single crystals for cutting out silicon wafers used as substrates for semiconductor devices such as memories and CPUs are mainly manufactured by the Czochralski method (hereinafter abbreviated as CZ method).
CZ法により作製されたシリコン単結晶中には酸素原子が含まれており、該シリコン単結晶から切り出されるシリコンウェーハを用いデバイスを製造する際、シリコン原子と酸素原子とが結合し酸素析出物(Bulk Micro Defect;以下BMDと略称する)が形成される。このBMDは、ウェーハ内部の重金属などの汚染原子を捕獲しデバイス特性を向上させるIG(Intrinsic Gettering)能力を有することが知られ、ウェーハのバルク部でのBMD密度が高くなるほど高性能のデバイスを得ることができる。 The silicon single crystal produced by the CZ method contains oxygen atoms. When a device is manufactured using a silicon wafer cut out from the silicon single crystal, the silicon atoms and oxygen atoms are combined to form oxygen precipitates ( Bulk Micro Defect (hereinafter abbreviated as BMD) is formed. This BMD is known to have an IG (Intrinsic Gettering) ability to capture contaminant atoms such as heavy metals inside the wafer and improve device characteristics, and obtain a higher performance device as the BMD density in the bulk portion of the wafer increases. be able to.
近年では、シリコンウェーハ中の結晶欠陥を制御しつつ十分なIG能力を付与するために、炭素や窒素を意図的にドープしてシリコン単結晶を製造することが行われている。 In recent years, in order to provide sufficient IG capability while controlling crystal defects in a silicon wafer, a silicon single crystal is manufactured by intentionally doping carbon or nitrogen.
シリコン単結晶に炭素をドープする方法に関しては、ガスドープを用いる方法(特許文献1参照)、ドープ剤として高純度炭素粉末を用いる方法(特許文献2参照)、ドープ剤として炭素塊(ブロック状のカーボン)を用いる方法(特許文献3参照)などが提案されている。しかしながら、ガスドープを用いる方法では結晶が乱れて再溶融した場合に、炭素濃度の制御が困難である、高純度炭素粉末を用いる方法では原料溶融時に導入ガス等によって高純度炭素粉末が飛散する、炭素塊を用いる方法では炭素が溶けにくい上炭素塊の溶解に時間が掛かり、又育成中の結晶が乱れ易い、という問題がそれぞれあった。 Regarding the method of doping carbon into a silicon single crystal, a method using gas dope (see Patent Document 1), a method using high-purity carbon powder as a dopant (see Patent Document 2), and a carbon lump (block-like carbon as a dopant) ) (See Patent Document 3) and the like have been proposed. However, in the method using gas dope, when the crystal is disturbed and remelted, it is difficult to control the carbon concentration. In the method using high purity carbon powder, the high purity carbon powder is scattered by the introduced gas when the raw material is melted. In the method using lumps, there is a problem that carbon is difficult to dissolve, and it takes time to dissolve the carbon lumps, and crystals being grown are likely to be disturbed.
ここで、CZ法により単結晶を製造する方法の1つとして、1バッチで複数本のシリコン単結晶を製造する方法、いわゆる、マルチプーリング法が知られている(非特許文献1参照)。この方法は、抵抗規格を満足する範囲のドーパント濃度を持つ単結晶を引上げた後、引上げ重量分の原料を追加チャージし、再度、同様の単結晶の引上げを繰り返すものである。マルチプーリング法では、一度しか使用できない石英ルツボから複数本の単結晶を製造するため、製造歩留りを向上させることができると共に、石英ルツボの準備にかかるコストを低減させることができる。
このようなマルチプーリング法でも、炭素をドープする方法として、ガスドープを用いる方法、高純度炭素粉末を用いる方法、炭素塊を用いる方法を採用している。したがって、ガスドープを用いる方法では結晶が乱れて再溶融した場合に、炭素濃度の制御が困難である、高純度炭素粉末を用いる方法では原料溶融時に導入ガス等によって高純度炭素粉末が飛散する、炭素塊を用いる方法では炭素が溶けにくい上炭素塊の溶解に時間が掛かり、又育成中の結晶が乱れ易い、という前記と同様な問題があった。
Here, as one method for producing a single crystal by the CZ method, a method for producing a plurality of silicon single crystals in one batch, a so-called multi-pooling method is known (see Non-Patent Document 1). In this method, after pulling up a single crystal having a dopant concentration in a range satisfying the resistance standard, a raw material corresponding to the pulled weight is additionally charged, and the same single crystal is pulled again. In the multi-pooling method, since a plurality of single crystals are produced from a quartz crucible that can be used only once, the production yield can be improved and the cost for preparing the quartz crucible can be reduced.
Even in such a multi-pooling method, as a method for doping carbon, a method using gas dope, a method using high-purity carbon powder, and a method using a carbon lump are adopted. Therefore, it is difficult to control the carbon concentration when the crystal is disturbed and remelted by the method using gas dope. In the method using high purity carbon powder, the high purity carbon powder is scattered by the introduced gas or the like when the raw material is melted. In the method using lumps, there is a problem similar to that described above, in which carbon is difficult to dissolve and it takes time to dissolve the carbon lumps, and the crystals being grown are likely to be disturbed.
これらの問題を解決できる手段として、特許文献4では、シリコン単結晶に炭素をドープする方法として、炭素粉末を入れたシリコン多結晶容器、炭素を気相成膜したシリコンウェーハ、炭素粒子を含む有機溶剤を塗布しベーキングしたシリコンウェーハ、あるいは炭素を所定量含有させたシリコン多結晶をルツボ内に投入する方法が提案されている。これらの方法を用いれば、前述のような問題を解決可能であるとしている。しかしながら、これらの方法はいずれもシリコン多結晶の加工やウェーハの熱処理などが必要となり、炭素ドープ剤の準備が容易ではない。更には、ドープ剤を調整するための加工やウェーハ熱処理において不純物の汚染を受ける可能性もあった。また、炭素ドープ剤として、炭素粒子を含む有機溶剤を塗布しベーキングしたシリコンウェーハを用いる場合、有機溶剤そのものが、半導体グレードにおける不純物濃度を満足していないことが多く、これから引上げた結晶が汚染されるという問題が生じていた。
As means for solving these problems, in
また、炭素と窒素を同時にドープして、グローンイン欠陥が少なく且つIG能力が高いシリコン単結晶を得る方法が提案されている(例えば、特許文献5、特許文献6参照)。そして、シリコン単結晶中に窒素をドープする方法としては、表面に窒化珪素膜を形成したウェーハを多結晶原料に投入する方法(例えば特許文献7参照)が一般的に用いられている。
しかし、これらの窒素と炭素の両方をドープする方法でもやはり、炭素のドープ方法としては、ガスドープを用いる方法、高純度炭素粉末を用いる方法、炭素塊を用いる方法などを採用している。そのため、ガスドープを用いる方法では結晶が乱れて再溶融した場合に、炭素濃度の制御が困難である、高純度炭素粉末を用いる方法では原料溶融時に導入ガス等によって高純度炭素粉末が飛散する、炭素塊を用いる方法では炭素が溶けにくい上炭素塊の溶解に時間が掛かり、又育成中の結晶が乱れ易い、などという前記と同様な問題があった。
In addition, a method has been proposed in which carbon and nitrogen are simultaneously doped to obtain a silicon single crystal with few grown-in defects and high IG ability (see, for example,
However, even in these methods of doping both nitrogen and carbon, as a carbon doping method, a method using gas dope, a method using high-purity carbon powder, a method using carbon lump, and the like are adopted. Therefore, it is difficult to control the carbon concentration when the crystal is disturbed and re-melted by the method using gas dope. In the method using high-purity carbon powder, the high-purity carbon powder is scattered by the introduced gas when the raw material is melted. In the method using lumps, there are the same problems as described above, such that carbon is difficult to dissolve, and it takes time to dissolve the carbon lumps, and crystals being grown are likely to be disturbed.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、シリコン単結晶中に炭素を容易にかつ高精度でドープでき、かつ炭素ドープシリコン単結晶を安価で製造することが可能な炭素ドープシリコン単結晶の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and it is possible to dope carbon into a silicon single crystal easily and with high accuracy, and to produce a carbon-doped silicon single crystal at a low cost. It aims at providing the manufacturing method of a crystal | crystallization.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、チョクラルスキー法により炭素をドープしてシリコン単結晶を製造する方法において、少なくとも、ドープ剤として炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を準備する工程と、原料として準備したシリコン多結晶とともに前記炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維からなるドープ剤をルツボ内に充填する工程と、該充填した原料を溶融して原料融液とする工程と、該原料融液から炭素ドープシリコン単結晶棒を育成する工程とを含むことを特徴とする炭素ドープシリコン単結晶の製造方法を提供する(請求項1)。 The present invention has been made to solve the above problems, and in the method for producing a silicon single crystal by doping carbon by the Czochralski method, at least carbon fibers and / or silicon carbide fibers are prepared as a dopant. A step of filling the crucible with a dopant composed of the carbon fiber and / or silicon carbide fiber together with silicon polycrystal prepared as a raw material, a step of melting the filled raw material into a raw material melt, A method for producing a carbon-doped silicon single crystal, comprising the step of growing a carbon-doped silicon single crystal rod from the raw material melt.
炭素繊維や炭化ケイ素繊維は、安価であり、高純度のものを容易に入手することができる。しかも、炭素繊維や炭化ケイ素繊維であれば、粉末のように飛散する恐れが少なく、表面積が大きく炭素塊よりも非常に溶け易い。また、ガスを用いた場合よりも炭素ドープ濃度の調整が容易である。本発明では、炭素ドープシリコン単結晶を製造するのに、ドープ剤として、このような炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を用いる。したがって、容易に且つ高精度でシリコン単結晶中に炭素をドープすることができ、しかも、炭素ドープシリコン単結晶を安価で製造することが可能である。 Carbon fiber and silicon carbide fiber are inexpensive and easily available in high purity. In addition, carbon fibers and silicon carbide fibers are less likely to scatter like powders, have a large surface area, and are much easier to dissolve than carbon blocks. In addition, the carbon dope concentration can be adjusted more easily than when gas is used. In the present invention, such a carbon fiber and / or silicon carbide fiber is used as a dopant to produce a carbon-doped silicon single crystal. Therefore, carbon can be easily doped into the silicon single crystal with high accuracy, and the carbon-doped silicon single crystal can be manufactured at low cost.
また、本発明は、チョクラルスキー法により炭素をドープしてシリコン単結晶を製造する方法において、少なくとも、ルツボに収容された初期原料融液からシリコン単結晶棒を育成する工程と、該育成したシリコン単結晶棒を取り出す工程と、ドープ剤として炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を準備する工程と、追加原料として準備したシリコン多結晶と前記炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維からなるドープ剤をルツボ内に充填する工程と、前記追加原料を溶融する工程と、該追加された原料融液から炭素ドープシリコン単結晶棒を育成する工程とを含むことを特徴とする炭素ドープシリコン単結晶の製造方法を提供する(請求項2)。 Further, the present invention provides a method for producing a silicon single crystal by doping carbon by the Czochralski method, at least a step of growing a silicon single crystal rod from an initial raw material melt contained in a crucible, and the growth A step of taking out a silicon single crystal rod, a step of preparing carbon fibers and / or silicon carbide fibers as a dopant, a silicon polycrystal prepared as an additional raw material, and a dopant comprising the carbon fibers and / or silicon carbide fibers as a crucible A method for producing a carbon-doped silicon single crystal, the method comprising: filling the inside, melting the additional raw material, and growing a carbon-doped silicon single crystal rod from the added raw material melt (Claim 2).
すなわち、初期原料融液から1本目のシリコン単結晶棒を育成後、2本目の単結晶棒として、炭素ドープシリコン単結晶棒を育成する。本発明は、この2本目の単結晶棒を育成する際に、ドープ剤として炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を用いる。したがって、容易に且つ高精度でシリコン単結晶棒中に炭素をドープすることができるし、しかも、炭素ドープシリコン単結晶を安価で製造することが可能である。
尚、初期原料融液から育成する1本目のシリコン単結晶棒は、炭素ドープシリコン単結晶であっても、炭素をドープしないシリコン単結晶であっても良い。
That is, after the first silicon single crystal rod is grown from the initial raw material melt, the carbon-doped silicon single crystal rod is grown as the second single crystal rod. The present invention uses carbon fiber and / or silicon carbide fiber as a dopant when growing the second single crystal rod. Therefore, carbon can be easily doped into a silicon single crystal rod with high accuracy, and a carbon-doped silicon single crystal can be manufactured at low cost.
Note that the first silicon single crystal rod grown from the initial raw material melt may be a carbon-doped silicon single crystal or a silicon single crystal not doped with carbon.
そして、この場合、さらに、前記単結晶を取り出す工程から、前記炭素ドープシリコン単結晶棒を育成する工程までを繰り返すことで、2本以上の炭素ドープシリコン単結晶棒を育成することができる(請求項3)。 In this case, two or more carbon-doped silicon single crystal rods can be grown by repeating from the step of taking out the single crystal to the step of growing the carbon-doped silicon single crystal rod. Item 3).
このように、マルチプーリング法により2本以上の炭素ドープシリコン単結晶棒を育成することにより、一度しか使用できないルツボから複数本の単結晶棒を育成することが出来るし、抵抗等の規格がそろった単結晶棒を、同一バッチで2本以上得ることができる。したがって、一つのルツボにつき一本の単結晶棒のみ育成する場合と比較して、炭素ドープシリコン単結晶の製造歩留り及びコストを大幅に改善することができる。 As described above, by growing two or more carbon-doped silicon single crystal rods by the multi-pooling method, it is possible to grow a plurality of single crystal rods from a crucible that can be used only once, and standards such as resistance are available. Two or more single crystal rods can be obtained in the same batch. Therefore, the production yield and cost of the carbon-doped silicon single crystal can be greatly improved as compared with the case where only one single crystal rod is grown per crucible.
また、本発明の炭素ドープシリコン単結晶の製造方法では、前記ドープ剤である炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維として、糸状及び/又はクロス状のものを準備するのが好ましい(請求項4)。 In the method for producing a carbon-doped silicon single crystal of the present invention, it is preferable to prepare a fiber-like and / or cloth-like carbon fiber and / or silicon carbide fiber as the dopant (claim 4).
このように、本発明で用いる炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維が、糸状及び/又はクロス状であれば、炭素ドープ剤の飛散を防止する効果が高く、より高精度で原料融液中に炭素をドープすることができる。
ここで、糸状の炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維とは、炭素繊維又は炭化ケイ素繊維の素線の他、数本〜数千本の炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維の素線の束をも指す。また、クロス状の炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維とは、糸状の炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を編み込んで作製した布状あるいはシート状のもののことをいう。
Thus, if the carbon fiber and / or silicon carbide fiber used in the present invention is in the form of yarn and / or cloth, the effect of preventing scattering of the carbon dopant is high, and carbon is more accurately contained in the raw material melt. Can be doped.
Here, the filamentous carbon fiber and / or silicon carbide fiber refers to a bundle of several to several thousand carbon fibers and / or silicon carbide fibers in addition to the carbon fibers or silicon carbide fibers. Point to. The cloth-like carbon fiber and / or silicon carbide fiber refers to a cloth-like or sheet-like one produced by weaving yarn-like carbon fiber and / or silicon carbide fiber.
また、本発明の炭素ドープシリコン単結晶の製造方法では、前記ドープ剤である糸状の炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を、原料として準備したシリコン多結晶に巻きつけてルツボ内に充填するのが好ましい(請求項5)。 Further, in the method for producing a carbon-doped silicon single crystal of the present invention, the crucible is filled with the carbon fiber and / or silicon carbide fiber, which is the dopant, around the silicon polycrystal prepared as a raw material. Preferred (claim 5).
このように、糸状の炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維をシリコン多結晶に巻きつけてルツボ内に充填することにより、炭素ドープ剤の飛散を防止する効果が一層高まるとともに、繊維の溶融も促進される。したがって、極めて高精度で、シリコン単結晶中に炭素をドープすることが可能となる。 In this way, by winding the carbon fiber and / or silicon carbide fiber around the silicon polycrystal and filling the crucible into the crucible, the effect of preventing the scattering of the carbon dopant is further enhanced, and the melting of the fiber is also promoted. The Therefore, it becomes possible to dope carbon into the silicon single crystal with extremely high accuracy.
また、本発明の炭素ドープシリコン単結晶の製造方法では、前記ドープ剤として、糸状の炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を準備し、該ドープ剤である糸状の炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を巻きつけた種結晶を結晶育成後の原料融液に浸漬して炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を溶融し、その後、原料として準備したシリコン多結晶をルツボ内に充填することもできる(請求項6)。 Further, in the method for producing a carbon-doped silicon single crystal of the present invention, a filamentous carbon fiber and / or silicon carbide fiber is prepared as the dopant, and the filamentous carbon fiber and / or silicon carbide fiber as the dopant is prepared. The wound seed crystal is immersed in the raw material melt after crystal growth to melt the carbon fiber and / or silicon carbide fiber, and then the silicon polycrystal prepared as the raw material can be filled in the crucible. 6).
このように糸状の炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を、種結晶に巻き付けて、シリコン単結晶育成後の原料融液に浸漬すれば、炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維の飛散を確実に防止することができるし、所望量の炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を高精度で原料融液に溶解させることができる。さらに、この方法によれば、炭素をドープするのに、追加原料をルツボに投入するためのリチャージ管を全く用いずに行うことも可能である。リチャージ管に炭素ドープ剤を充填しない場合、リチャージ管を炭素汚染することがなく、シリコン単結晶中に炭素をさらに高精度でドープすることが可能となる。 Thus, if the filamentous carbon fiber and / or silicon carbide fiber is wound around the seed crystal and immersed in the raw material melt after the growth of the silicon single crystal, the scattering of the carbon fiber and / or silicon carbide fiber is surely prevented. In addition, a desired amount of carbon fiber and / or silicon carbide fiber can be dissolved in the raw material melt with high accuracy. Furthermore, according to this method, it is also possible to dope carbon without using any recharge tube for introducing an additional raw material into the crucible. When the recharge tube is not filled with a carbon dopant, the recharge tube is not contaminated with carbon, and carbon can be doped into the silicon single crystal with higher accuracy.
さらに本発明は、本発明の炭素ドープシリコン単結晶の製造方法により製造された炭素ドープシリコン単結晶を提供する(請求項7)。 Furthermore, this invention provides the carbon dope silicon single crystal manufactured by the manufacturing method of the carbon dope silicon single crystal of this invention (Claim 7).
本発明の製造方法により製造された炭素ドープシリコン単結晶は、炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を用いるため、安価であり、しかも高精度に炭素がドープされたものである。 Since the carbon-doped silicon single crystal produced by the production method of the present invention uses carbon fibers and / or silicon carbide fibers, it is inexpensive and is doped with carbon with high accuracy.
以上説明したように、本発明では、炭素ドープシリコン単結晶を製造するのに、ドープ剤として、炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を用いる。したがって、シリコン単結晶中に炭素を容易にかつ高精度でドープでき、かつ炭素ドープシリコン単結晶を安価で製造することが可能である。 As described above, in the present invention, carbon fibers and / or silicon carbide fibers are used as a dopant to produce a carbon-doped silicon single crystal. Therefore, carbon can be easily and accurately doped in a silicon single crystal, and a carbon-doped silicon single crystal can be manufactured at low cost.
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図2は、本発明の炭素ドープシリコン単結晶の製造方法を実施する際に用いる単結晶引上げ装置の一例である。単結晶引上げ装置20のメインチャンバー1内には、溶融された原料融液4を収容するための石英ルツボ5とその石英ルツボ5を支持する黒鉛ルツボ6が設けられている。そして、これらのルツボ5、6を囲繞するようにヒーター7が配置されている。ヒーター7の外側には、ヒーター7からの熱がメインチャンバー1に直接輻射されるのを防止するために、断熱部材8がその周囲を取り囲むように設けられている。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
FIG. 2 is an example of a single crystal pulling apparatus used when carrying out the method for producing a carbon-doped silicon single crystal of the present invention. In the
また、メインチャンバー1内にはガス整流筒11が設けられている。さらにガス整流筒11の外側下端に原料融液4と対向するように断熱材12を設けて融液面からの輻射をカットするとともに融液面を保温するようにしている。
A gas rectifying cylinder 11 is provided in the
石英ルツボ5中に、炭素ドープシリコン単結晶の原料である多結晶シリコンと炭素をドープするためのドープ剤を充填する。この時、炭素ドープシリコン単結晶の基板抵抗率を決定するリンやホウ素などの抵抗率制御用のドーパントも添加して良い。
The
本発明の製造方法で用いる炭素のドープ剤は、炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維である。炭素繊維や炭化ケイ素繊維は、安価であり、高純度のものを容易に入手することができる。炭素繊維や炭化ケイ素繊維の純度は、特に制限はないが、出来るだけ高純度の炭素繊維や炭化ケイ素繊維を用いるのが好ましい。高純度炭素繊維や高純度炭化ケイ素繊維を用いれば、炭素繊維や炭化ケイ素繊維由来の不純物による炭素ドープシリコン単結晶中でのOSFなどの欠陥の発生をより確実に防止できるからである。ここで、高純度炭素繊維や高純度炭化ケイ素繊維とは、例えば純度99.99%以上、灰分0.01%以下の炭素繊維や炭化ケイ素繊維を指す。また、ドープ剤として、炭素繊維や炭化ケイ素繊維を用いれば、ガスドープの場合と異なり結晶が乱れた場合の再溶融が可能である。また、高純度炭素粉末を用いる場合と異なり、原料溶融時に導入ガス等によって高純度炭素粉末が飛散する恐れも少ない。また、炭素塊を用いる場合と異なり、原料融液中に速やかに溶解する。さらに、ドープ剤を準備するのに、ほどんど加工する必要もないし、熱処理などは必要なく、炭素ドープ剤の準備が容易である。
したがって、容易に且つ高精度でシリコン単結晶中に炭素をドープすることができる。しかも、炭素ドープシリコン単結晶を安価で製造することができる。
The carbon dopant used in the production method of the present invention is carbon fiber and / or silicon carbide fiber. Carbon fiber and silicon carbide fiber are inexpensive and easily available in high purity. The purity of the carbon fiber or silicon carbide fiber is not particularly limited, but it is preferable to use carbon fiber or silicon carbide fiber having a purity as high as possible. This is because the use of high-purity carbon fiber or high-purity silicon carbide fiber can more reliably prevent the occurrence of defects such as OSF in the carbon-doped silicon single crystal due to impurities derived from carbon fiber or silicon carbide fiber. Here, the high-purity carbon fiber or the high-purity silicon carbide fiber refers to, for example, a carbon fiber or silicon carbide fiber having a purity of 99.99% or more and an ash content of 0.01% or less. In addition, if carbon fiber or silicon carbide fiber is used as a dopant, remelting is possible when the crystal is disturbed unlike the case of gas doping. Moreover, unlike the case of using high-purity carbon powder, there is little risk that the high-purity carbon powder will be scattered by the introduced gas or the like when the raw material is melted. Moreover, unlike the case of using a carbon lump, it dissolves quickly in the raw material melt. Furthermore, in order to prepare the dopant, it is not necessary to process almost, no heat treatment or the like is required, and the preparation of the carbon dopant is easy.
Therefore, carbon can be easily doped into the silicon single crystal with high accuracy. In addition, the carbon-doped silicon single crystal can be manufactured at low cost.
また、ドープ剤である炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維としては、糸状及び/またはクロス状のものが好ましい。このように、糸状及び/またはクロス状のものであれば、原料融液に溶融する際、Arガス等の不活性ガスによって飛散する恐れも少なく、より確実に原料融液中に炭素をドープすることができる。すなわち、炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維として、糸状又はクロス状のものを、所定の長さ又は大きさに切断する。これを、ルツボ内に入れることにより、原料融液中に所望量の炭素をドープすることができる。 Moreover, as a carbon fiber and / or silicon carbide fiber which is a dopant, a thread-like and / or cloth-like thing is preferable. In this way, if it is in the form of yarn and / or cloth, there is little risk of scattering by an inert gas such as Ar gas when melting into the raw material melt, and carbon is more reliably doped into the raw material melt. be able to. That is, the carbon fiber and / or silicon carbide fiber is cut into a predetermined length or size as a thread or cloth. By putting this in the crucible, a desired amount of carbon can be doped into the raw material melt.
特に、糸状の炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維をドープ剤とする場合は、図1に示すように、炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維22を、原料である塊状のシリコン多結晶21に巻き付けることによって、炭素ドープ剤の飛散をより確実に防止することができる。
In particular, when thread-like carbon fibers and / or silicon carbide fibers are used as a dopant, the carbon fibers and / or
このように、石英ルツボ5中に原料及びドープ剤を充填した後、真空ポンプ(不図示)を稼動させてガス流出口9から排気しながら引上げチャンバー2に設置されたガス導入口10からArガスを流入し、内部をAr雰囲気に置換する。次に、黒鉛ルツボ6を囲繞するように配置されたヒーター7で加熱し、原料を溶融させて原料融液4を得る。
In this way, after filling the
この時、炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維は、粉末の場合と異なり、Arガスにより飛散する恐れが少ない。したがって、添加した炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維がほぼ全部融解し原料融液4中に溶け込む。このように、溶融時にドープ剤が飛散して失われる恐れが少ないため、原料融液4中の炭素濃度を所望の濃度に高精度で制御することが可能となる。
At this time, unlike the powder, the carbon fiber and / or silicon carbide fiber is less likely to be scattered by Ar gas. Therefore, almost all of the added carbon fibers and / or silicon carbide fibers are melted and dissolved in the
このように充填した原料を溶融後、種結晶13を原料融液に浸漬し、種結晶を回転させながら引上げる。これにより、種結晶の下に棒状のシリコン単結晶(シリコン単結晶棒)3を育成する。こうして、所望濃度の炭素がドープされたシリコン単結晶を製造する。 After melting the raw material filled in this way, the seed crystal 13 is immersed in the raw material melt and pulled up while rotating the seed crystal. Thereby, a rod-like silicon single crystal (silicon single crystal rod) 3 is grown under the seed crystal. Thus, a silicon single crystal doped with a desired concentration of carbon is manufactured.
次に、図3を参照して、1つのルツボから複数本のシリコン単結晶を育成するマルチプーリング法を実施する場合について説明する。この時用いる単結晶引上げ装置については、図2の装置を参照して説明する。
上記のように初期原料融液4から1本目のシリコン単結晶棒3を引上げる(図3のA0、A1)。そして、引上げたシリコン単結晶棒3を単結晶引上げ装置20から取り出す(図3のA2)。その後、原料融液4の表面のみが固化する程度にヒーター7のパワーを制御しておく。
Next, with reference to FIG. 3, the case where the multi-pooling method which grows several silicon single crystal from one crucible is implemented is demonstrated. The single crystal pulling apparatus used at this time will be described with reference to the apparatus of FIG.
As described above, the first silicon
そして、引上げたシリコン単結晶と同じ重量のシリコン多結晶を、追加原料として準備し、これを、ドープ剤として準備した炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維とともに石英管30に充填する。
ドープ剤が炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維であれば、容易に且つ高精度でシリコン単結晶中に炭素をドープすることができる。しかも、炭素繊維や炭化ケイ素繊維は、安価で入手できるため、炭素ドープシリコン単結晶を安価で製造することができる。また、ドープ剤である炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維としては、糸状及び/又はクロス状のものが好ましい。糸状及び/又はクロス状の形状のものを用いれば、ドープ剤の飛散をより確実に防止できるからである。特に、図1に示すように、糸状の炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維22は、原料である塊状のシリコン多結晶21に巻き付けるのが良い。この繊維を巻き付けたシリコン多結晶を前記石英管に入れればよい。これにより、炭素ドープ剤の飛散を確実に防止して、炭素をドープすることができる。
Then, a silicon polycrystal having the same weight as the pulled silicon single crystal is prepared as an additional raw material, and this is filled into the
If the doping agent is carbon fiber and / or silicon carbide fiber, carbon can be easily doped into the silicon single crystal with high accuracy. Moreover, since carbon fibers and silicon carbide fibers can be obtained at low cost, a carbon-doped silicon single crystal can be produced at low cost. Moreover, as a carbon fiber and / or silicon carbide fiber which is a dopant, a thread-like and / or cloth-like thing is preferable. This is because the use of a thread-like and / or cloth-like shape can more reliably prevent the dopant from being scattered. In particular, as shown in FIG. 1, the thread-like carbon fiber and / or
次に、石英管30に充填したシリコン多結晶及び炭素ドープ剤を、原料融液4の固化させた表面に投入する(図3のA3)。次に、真空ポンプ(不図示)を稼動させてガス流出口9から排気しながら引上げチャンバー2に設置されたガス導入口10からArガスを流入し、内部をAr雰囲気に置換する。次に、ヒーター7で加熱することにより、追加原料を溶融させて次のシリコン単結晶を育成するための原料融液4を得る(図3のA4)。この時、炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維は、Arガスにより飛散することなく原料融液4中に溶け込む。したがって、溶融時に炭素が失われることが無く、原料融液4中の炭素濃度を所望の濃度に高精度で制御することが可能となる。
Next, the silicon polycrystal and the carbon dopant filled in the
追加原料を溶融後、種結晶13を原料融液に浸漬し、種結晶を回転させながら引上げて次の棒状のシリコン単結晶3を育成する(図3のA1)。こうして、所望濃度の炭素がドープされたシリコン単結晶を製造する。 After melting the additional raw material, the seed crystal 13 is immersed in the raw material melt, and the seed crystal is pulled up while rotating to grow the next rod-shaped silicon single crystal 3 (A1 in FIG. 3). Thus, a silicon single crystal doped with a desired concentration of carbon is manufactured.
そして、この場合、さらに、単結晶を取り出す工程から、炭素ドープシリコン単結晶棒を育成する工程まで(すなわち、図3のA2から、A3、A4を経てA1まで)を繰り返すことで、2本以上の炭素ドープシリコン単結晶棒を育成することができる。これにより、一度しか使用できないルツボから複数本の単結晶棒を育成することが出来る。また、抵抗等の規格がそろった単結晶棒を、同一バッチからより多く得ることができ、使用原料に対する規格内の結晶の比率が大幅に増加する。したがって、一つのルツボにつき一本の単結晶棒のみ育成する場合と比較して、炭素ドープシリコン単結晶の製造歩留り及び製造コストを大幅に改善させることができる。 In this case, two or more are repeated by repeating the process from the step of taking out the single crystal to the step of growing the carbon-doped silicon single crystal rod (that is, from A2 in FIG. 3 to A1 through A3 and A4). The carbon-doped silicon single crystal rod can be grown. Thereby, a plurality of single crystal rods can be grown from a crucible that can be used only once. In addition, more single crystal rods with uniform standards such as resistance can be obtained from the same batch, and the ratio of crystals within the standard to the raw materials used is greatly increased. Therefore, compared with the case where only one single crystal rod is grown per crucible, the production yield and production cost of the carbon-doped silicon single crystal can be greatly improved.
また、追加原料として準備したシリコン多結晶をルツボ内に充填する前(すなわち、図3のA2とA3の間)に、種結晶に糸状の炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を巻き付け、該炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を巻き付けた種結晶を結晶育成後の原料融液に浸漬し、種結晶の一部と一緒に、炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を融かしても良い。この場合、炭化ケイ素繊維を用いると、比重がシリコン融液よりも重いため、原料融液に浸漬させた後、炭化ケイ素繊維が原料融液中に沈んで溶解できるため、より確実にドープ剤を溶融できる。 Further, before filling the crucible with silicon polycrystal prepared as an additional raw material (that is, between A2 and A3 in FIG. 3), the carbon fiber is wound around the seed crystal with thread-like carbon fibers and / or silicon carbide fibers. Alternatively, the seed crystal around which the silicon carbide fiber is wound may be immersed in the raw material melt after crystal growth, and the carbon fiber and / or the silicon carbide fiber may be melted together with a part of the seed crystal. In this case, when silicon carbide fibers are used, the specific gravity is heavier than that of the silicon melt, so that the silicon carbide fibers can sink and dissolve in the raw material melt after being immersed in the raw material melt. Can melt.
このように糸状の炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を、種結晶に巻き付けて、シリコン単結晶育成後の原料融液に浸漬すれば、確実に、炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維の飛散を防止でき、所望量の炭素繊維及び/又は炭化ケイ素繊維を高精度で原料融液に溶解させることができる。さらに、この方法によれば、炭素をドープするのに、リチャージ管30を全く用いずに行うことも可能である。この場合、リチャージ管30に炭素ドープ剤を充填しないため、リチャージ管を炭素汚染することがなく、リチャージ管を再使用する時にもシリコン単結晶中に炭素を高精度でドープすることができる。
もちろん、炭素ドープ剤を添加するのに、リチャージ管と種結晶の両方を用いて行っても良い。
Thus, if the carbon fiber and / or silicon carbide fiber is wound around the seed crystal and immersed in the raw material melt after the growth of the silicon single crystal, the carbon fiber and / or silicon carbide fiber is surely prevented from scattering. The desired amount of carbon fiber and / or silicon carbide fiber can be dissolved in the raw material melt with high accuracy. Furthermore, according to this method, it is possible to dope carbon without using the
Of course, the carbon dopant may be added using both a recharge tube and a seed crystal.
尚、上記説明では、原料である塊状のシリコン多結晶を、石英管を用いてルツボ内に追加チャージする場合について説明した。しかし、原料として、粒状のシリコン多結晶をフィーダーによりルツボ内に追加チャージすることもできる。この場合、炭素繊維のドープ剤は粒状多結晶とともにフィーダーにより投入することができる。 In the above description, the case where a bulk silicon polycrystal as a raw material is additionally charged in a crucible using a quartz tube has been described. However, granular silicon polycrystal can be additionally charged into the crucible with a feeder as a raw material. In this case, the carbon fiber dopant can be fed together with the granular polycrystal by a feeder.
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
肩の位置の炭素濃度を、5×1016atoms/cm3(Old ASTM)とすべく、以下の方法により炭素ドープシリコン単結晶棒を育成した。
先ず、直径0.3mmの糸状の炭素繊維を1.6gになるところで切断した。この切断した糸状の炭素繊維をドープ剤とした。次に、図1に示すように、切断した糸状の炭素繊維(ドープ剤)22を塊状のシリコン多結晶21に巻き付けた。そして、原料として準備した160kgのシリコン多結晶とシリコン多結晶に巻きつけた1.6gの炭素繊維を、口径24インチ(600mm)の石英ルツボ内へ充填した。次に、ヒーターを加熱してルツボ内のシリコン多結晶原料を溶融した。念のため、シリコン多結晶原料の溶融後も、1時間溶融時のヒーターパワーを維持し、炭素繊維を確実に溶かした。その後、この原料融液から、直径200mm、直胴長さ100cmの炭素ドープシリコン単結晶を育成した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
Example 1
In order to set the carbon concentration at the shoulder to 5 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM), a carbon-doped silicon single crystal rod was grown by the following method.
First, a thread-like carbon fiber having a diameter of 0.3 mm was cut at 1.6 g. The cut filamentary carbon fiber was used as a dopant. Next, as shown in FIG. 1, the cut filamentary carbon fiber (dope) 22 was wound around the
そして、この育成した炭素ドープシリコン単結晶について、肩部の炭素濃度及びテール部のライフタイムを測定した。これを5バッチ実施した。
その結果、炭素濃度は平均値=4.97×1016atoms/cm3(Old ASTM)、σ=0.1となった。これは、目標の炭素濃度(5×1016atoms/cm3(Old ASTM))に非常に近い濃度である。また、濃度のバラツキも非常に小さい。
また、ライフタイムは平均値581μsec、σ=17となった。
And about this grown carbon dope silicon single crystal, carbon concentration of a shoulder part and lifetime of a tail part were measured. This was carried out for 5 batches.
As a result, the carbon concentration was an average value = 4.97 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM), and σ = 0.1. This is a concentration very close to the target carbon concentration (5 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM)). Also, the variation in density is very small.
Further, the lifetime was an average value of 581 μsec and σ = 17.
(実施例2)
次に、肩の位置の炭素濃度を5×1016atoms/cm3(Old ASTM)とすべく、以下の方法により単結晶棒を育成した。
直径0.3mmの糸状の炭素繊維を1.0gになるところで切断した。この切断した糸状の炭素繊維をドープ剤とした。次に、図1に示すように、切断した糸状の炭素繊維(ドープ剤)22を塊状のシリコン多結晶21に巻き付けた。そして、追加原料として準備した90kgのシリコン多結晶と、シリコン多結晶に巻きつけた1.0gの糸状の炭素繊維を、実施例1と同様の方法によるシリコン単結晶育成後のルツボ内に、石英管を用いて充填した。次に、ヒーターを加熱してルツボ内の追加原料を溶融した。念のため、追加したシリコン多結晶原料の溶融後も1時間溶融時のヒーターパワーを維持し、炭素繊維を確実に溶かした。その後、追加された原料融液から、直径200mm、直胴長さ100cmのシリコン単結晶を育成した。
(Example 2)
Next, a single crystal rod was grown by the following method in order to set the carbon concentration at the shoulder to 5 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM).
A thread-like carbon fiber having a diameter of 0.3 mm was cut at 1.0 g. The cut filamentary carbon fiber was used as a dopant. Next, as shown in FIG. 1, the cut filamentary carbon fiber (dope) 22 was wound around the
この育成した炭素ドープシリコン単結晶について、肩部の炭素濃度及びテール部のライフタイムを測定した。これを5バッチ実施した。
その結果、炭素濃度は平均値=4.94×1016atoms/cm3(Old ASTM)、σ=0.15となった。これは、目標の炭素濃度(5×1016atoms/cm3(Old ASTM))に非常に近い濃度である。また、濃度のバラツキも非常に小さい。
また、ライフタイムは平均値605μsec、σ=26となった。
The carbon concentration of the shoulder and the lifetime of the tail of the grown carbon-doped silicon single crystal were measured. This was carried out for 5 batches.
As a result, the carbon concentration was an average value = 4.94 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM), and σ = 0.15. This is a concentration very close to the target carbon concentration (5 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM)). Also, the variation in density is very small.
The lifetime was 605 μsec on average and σ = 26.
(実施例3)
次に、肩の位置の炭素濃度を5×1016atoms/cm3(Old ASTM)とすべく、以下の方法により単結晶棒を育成した。
先ず、直径0.3mmの糸状の炭化ケイ素繊維を2.2gになるところで切断した。この切断した糸状の炭化ケイ素繊維をドープ剤とした。次に、切断した糸状の炭化ケイ素繊維(ドープ剤)を種結晶に巻きつけた。そして、糸状の炭化ケイ素繊維を巻きつけた種結晶を、種ホルダーにセットした。そして、これを、実施例1と同様の方法によるシリコン単結晶育成後の原料融液に浸漬し、種結晶の一部とともに炭化ケイ素繊維を溶融した。その後、追加原料として準備した90kgのシリコン多結晶を、ルツボ内に、石英管を用いて充填した。次に、ヒーターを加熱してルツボ内の追加原料を溶融した。その後、追加された原料融液から、直径200mm、直胴長さ100cmのシリコン単結晶を育成した。
(Example 3)
Next, a single crystal rod was grown by the following method in order to set the carbon concentration at the shoulder to 5 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM).
First, a thread-like silicon carbide fiber having a diameter of 0.3 mm was cut at 2.2 g. The cut thread-like silicon carbide fiber was used as a dopant. Next, the cut thread-like silicon carbide fiber (dope agent) was wound around the seed crystal. And the seed crystal around which the thread-like silicon carbide fiber was wound was set in the seed holder. And this was immersed in the raw material melt after the silicon single crystal growth by the method similar to Example 1, and the silicon carbide fiber was melted together with a part of the seed crystal. Thereafter, 90 kg of silicon polycrystal prepared as an additional raw material was filled into the crucible using a quartz tube. Next, the heater was heated to melt the additional raw material in the crucible. Thereafter, a silicon single crystal having a diameter of 200 mm and a straight body length of 100 cm was grown from the added raw material melt.
この育成した炭素ドープシリコン単結晶について、肩部の炭素濃度及びテール部のライフタイムを測定した。これを5バッチ実施した。
その結果、炭素濃度は平均値=5.04×1016atoms/cm3(Old ASTM)、σ=0.05となった。これは、目標の炭素濃度(5×1016atoms/cm3(Old ASTM))に非常に近い濃度である。また、濃度のバラツキも非常に小さい。
また、ライフタイムは平均値590μsec、σ=34となった。
The carbon concentration of the shoulder and the lifetime of the tail of the grown carbon-doped silicon single crystal were measured. This was carried out for 5 batches.
As a result, the carbon concentration was an average value = 5.04 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM), and σ = 0.05. This is a concentration very close to the target carbon concentration (5 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM)). Also, the variation in density is very small.
The lifetime was 590 μsec on average and σ = 34.
(比較例1)
肩の位置の炭素濃度を、5×1016atoms/cm3(Old ASTM)とすべく、以下の方法により炭素ドープシリコン単結晶棒を育成した。
先ず、ドープ剤として1.6gの炭素粉末を準備した。次に、原料として準備した160kgのシリコン多結晶原料とともに炭素粉末1.6gを、口径24インチ(600mm)の石英ルツボ内に充填した。次に、ヒーターを加熱してシリコン多結晶原料を溶融した。念のため、シリコン多結晶原料の溶融後も、1時間溶融時のヒーターパワーを維持し、炭素粉末を確実に溶かした。その後、この原料融液から、直径200mm、直胴長さ100cmのシリコン単結晶を育成した。
(Comparative Example 1)
In order to set the carbon concentration at the shoulder to 5 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM), a carbon-doped silicon single crystal rod was grown by the following method.
First, 1.6 g of carbon powder was prepared as a dopant. Next, 1.6 g of carbon powder together with 160 kg of polycrystalline silicon raw material prepared as a raw material was filled in a quartz crucible having a diameter of 24 inches (600 mm). Next, the heater was heated to melt the silicon polycrystalline material. As a precaution, even after the silicon polycrystalline raw material was melted, the heater power during melting for 1 hour was maintained, and the carbon powder was reliably melted. Thereafter, a silicon single crystal having a diameter of 200 mm and a straight body length of 100 cm was grown from this raw material melt.
そして、この育成した炭素ドープシリコン単結晶について、肩部の炭素濃度及びテール部のライフタイムを測定した。これを5バッチ実施した。
その結果、炭素濃度は平均値=3.0×1016atoms/cm3(Old ASTM)、σ=0.89となった。これは、目標の炭素濃度(5×1016atoms/cm3(Old ASTM))より40%も低い濃度である。しかも、バッチ間での濃度のばらつきが大きい。
また、ライフタイムは平均値603μsec、σ=32となった。
And about this grown carbon dope silicon single crystal, carbon concentration of a shoulder part and lifetime of a tail part were measured. This was carried out for 5 batches.
As a result, the carbon concentration was an average value = 3.0 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM), and σ = 0.89. This is 40% lower than the target carbon concentration (5 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM)). Moreover, there is a large variation in concentration between batches.
The lifetime was 603 μsec on average and σ = 32.
(比較例2)
次に、肩の位置の炭素濃度を、5×1016atoms/cm3(Old ASTM)とすべく、以下の方法により炭素ドープシリコン単結晶棒を育成した。
先ず、ドープ剤として、1.0gの炭素粉末を準備した。そして、追加原料として準備した90kgのシリコン多結晶原料と、1.0gの炭素粉末を、実施例1と同様の方法によるシリコン単結晶育成後のルツボ内に、石英管を用いて充填した。次に、ヒーターを加熱してシリコン多結晶原料を溶融した。念のため、その後も1時間溶融時のヒーターパワーを維持し、炭素粉末を確実に溶かした。その後、直径200mm、直胴長さ100cmのシリコン単結晶を育成した。
(Comparative Example 2)
Next, in order to set the carbon concentration at the shoulder to 5 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM), a carbon-doped silicon single crystal rod was grown by the following method.
First, 1.0 g of carbon powder was prepared as a dopant. Then, 90 kg of silicon polycrystalline raw material prepared as an additional raw material and 1.0 g of carbon powder were filled into a crucible after silicon single crystal growth by the same method as in Example 1 using a quartz tube. Next, the heater was heated to melt the silicon polycrystalline material. As a precaution, the heater power during melting for 1 hour was maintained and the carbon powder was reliably melted. Thereafter, a silicon single crystal having a diameter of 200 mm and a straight body length of 100 cm was grown.
この育成した炭素ドープシリコン単結晶について、肩部及びテール部のライフタイムを測定した。これを5バッチ実施した。
その結果、炭素濃度は平均値=3.7×1016atoms/cm3(Old ASTM)、σ=0.76となった。これは、目標の炭素濃度(5×1016atoms/cm3(Old ASTM))より24%低い濃度である。しかも、比較例1と同様に、バッチ間での濃度のばらつきが大きい。
また、ライフタイムは平均値605μsec、σ=36となった。
With respect to the grown carbon-doped silicon single crystal, the lifetime of the shoulder portion and the tail portion was measured. This was carried out for 5 batches.
As a result, the carbon concentration was an average value = 3.7 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM), and σ = 0.76. This is a concentration 24% lower than the target carbon concentration (5 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM)). Moreover, as in Comparative Example 1, there is a large variation in concentration between batches.
The lifetime was 605 μsec on average and σ = 36.
下記表1に、実施例1〜3、比較例1,2の結果をまとめた。 Table 1 below summarizes the results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2.
表1から判るように、実施例1〜3の方法を用いれば、シリコン単結晶中の炭素濃度を目標の濃度(5×1016atoms/cm3(Old ASTM))に高精度で制御することが可能である。これに対して、比較例1,2の方法では、目標の炭素濃度には程遠く、また、バッチ間での炭素濃度のばらつきが大きく、シリコン単結晶中の炭素濃度を低い精度でしか制御することができないことが判る。 As can be seen from Table 1, if the methods of Examples 1 to 3 are used, the carbon concentration in the silicon single crystal can be controlled to a target concentration (5 × 10 16 atoms / cm 3 (Old ASTM)) with high accuracy. Is possible. On the other hand, in the methods of Comparative Examples 1 and 2, the target carbon concentration is far from the target, and the variation of the carbon concentration between batches is large, and the carbon concentration in the silicon single crystal is controlled only with low accuracy. I can't understand.
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
1…メインチャンバー、 2…引上げチャンバー、 3…シリコン単結晶棒、
4…原料融液、 5…石英ルツボ、 6…黒鉛ルツボ、 7…ヒーター、
8…断熱部材、 9…ガス流出口、 10…ガス導入口、
11…ガス整流筒、 12…断熱材、 13…種結晶、 20…単結晶引上げ装置、
21…シリコン多結晶、 22…炭素繊維又は炭化ケイ素繊維、
30…石英管。
1 ... main chamber, 2 ... pulling chamber, 3 ... silicon single crystal rod,
4 ... Raw material melt, 5 ... Quartz crucible, 6 ... Graphite crucible, 7 ... Heater,
8 ... heat insulating member, 9 ... gas outlet, 10 ... gas inlet,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Gas rectifier cylinder, 12 ... Thermal insulation, 13 ... Seed crystal, 20 ... Single crystal pulling apparatus,
21 ... polycrystalline silicon, 22 ... carbon fiber or silicon carbide fiber,
30: Quartz tube.
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