单晶硅制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明设及通过直拉法(Czochralski method)制造单晶娃的方法，更具体地说， 设及可适当控制晶体中所含的氧浓度的单晶娃制造方法。
【背景技术】
[0002] 作为半导体材料使用的单晶娃的制造方法广泛采用直拉法(CZ法）。直拉法是将巧 晶浸溃在石英相蜗内的烙融的娃内，通过提拉使单晶在巧晶的下端生长的方法。
[0003] 通过该方法培养单晶娃时，石英相蜗所含的氧溶入烙融娃中，其中一部分被摄取 到单晶中。在使用由单晶娃切出的晶片来制造装置时的热处理过程中，运样的氧导致发生 析出物、位错环、堆煤层错。运些缺陷对单晶的品质造成各种影响，因此适宜地控制被摄取 到单晶中的氧的浓度，运在制造高品质单晶娃方面是不可缺少的。
[0004] 在单晶娃的培养中，如上所述，被摄取到单晶中的氧对于单晶的品质造成各种影 响，因此必须恰当地控制单晶的氧浓度。关于该单晶娃中的氧浓度，会特别成问题的是单晶 生长轴方向的氧浓度的不均。氧浓度受各种因素影响，运些因素产生的影响随着晶体的提 拉的进展而发生变化。因此，在无法确保单晶生长轴方向氧浓度的均匀性而制造所要求的 氧浓度规格的上限值和下限值的范围狭窄的单晶娃时，成品率会降低。
[0005] 为了确保该单晶娃在生长轴方向的氧浓度的均匀性，例如专利文献1中公开了一 种单晶的提拉方法，其中，对应于加热器的发热分布特性W及单晶的提拉长度来使石英相 蜗的底面位置(烙融液面位置)升降，同时控制导入到装置内的惰性气体的流速。根据该单 晶提拉方法，可W获得具有所需氧浓度且轴向氧分布均匀的单晶娃。
[0006] 现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特开平10-167881号公报。
【发明内容】
[0007] 发明所要解决的课题 专利文献1记载的单晶娃的提拉方法采用W包围被提拉的单晶的周围的方式安装有倒 圆锥台形状的整流筒的装置。但是，尽管在控制惰性气体流速时，除了导入到装置内的惰性 气体的流量之外，提拉单晶的外表面与整流筒的下端开口边缘部之间的空隙部（即，惰性气 体通过的部分）的截面积也是重要的因素，但在引用文献1中，关于该空隙部截面积及其对 氧浓度的影响没有任何记载。
[000引本发明鉴于上述状况而成，其目的在于提供可对单晶中所含的氧浓度在生长轴方 向适宜控制的单晶娃制造方法。
[0009]解决课题的方案 已明确:如果改变单晶的外表面与热屏蔽体的下端开口边缘部之间的空隙部(惰性气 体通过的部分）的面积除W单晶的与提拉轴垂直的截面的面积所得的值、即相对于晶体直 径的空隙率，则晶体生长轴方向的氧浓度显示与之前不同的行为。运据认为是提拉的单晶 与热屏蔽体的下端开口边缘部之间通过的惰性气体的流速与单晶娃的氧浓度的关系发生 了变化所导致的。因此对于惰性气体的流速对单晶娃的氧浓度的影响进行了调查。其结果 发现:取决于相对于晶体直径的空隙率，惰性气体流速对单晶的氧浓度产生的影响不同。
[0010] 目P，W往认为:若惰性气体流速增大，则促进溶入娃烙融液的氧的SiO形式的挥发， 氧的带走量增加，因此烙融液自由表面附近的氧浓度降低，结果单晶娃的氧浓度降低（即， 在惰性气体流速和氧浓度之间存在负相关）。但是调查的结果发现:取决于所述提拉单晶与 热屏蔽体之间的空隙部的面积相对于单晶截面积的比率，有惰性气体流速的增大的同时单 晶娃的氧浓度提高（即，惰性气体流速与氧浓度之间可见正相关)的情况。
[0011] 本发明基于上述研究结果而成，W下述单晶娃制造方法为要旨。
[0012] 目P，一种单晶娃制造方法，该方法是使用在提拉中的单晶娃周围与提拉轴同轴地 配置有热屏蔽体的单晶提拉装置，通过直拉法制造单晶娃的方法，其特征在于:根据单晶的 外表面与热屏蔽体的下端开口边缘部之间的空隙部的面积除W单晶的与提拉轴垂直的截 面的面积所得的相对于晶体直径的空隙率，通过调节导入到单晶提拉装置内的惰性气体在 所述空隙部的流速，来控制晶体中的氧浓度。
[0013] "相对于晶体直径的空隙率"如上所述，是将单晶的外表面与热屏蔽体的下端开口 边缘部之间的空隙部的面积除W单晶的与提拉轴垂直的截面的面积所得的值。运里，"热屏 蔽体的下端开口边缘部"是指热屏蔽体的开口部中最接近中屯、轴侧的部分，例如在后述说 明的图2(a)中，是指热屏蔽体的下端部12b的前端(标有符号A的部分）。若W具体的数值示 例出相对于晶体直径的空隙率，则提拉单晶的直径为310mm且热屏蔽体的开口直径为355mm 时，单晶的截面积为754.8cm2，热屏蔽体开口部的面积为989.8cm2，因此单晶的外表面与热 屏蔽体的下端开口边缘部之间的空隙部的面积为(989.8-754.8)cm2， 相对于晶体直径的空隙率=(989.8-754.8)/754.8=0.31。
[0014] 本发明的单晶娃制造方法中，所述相对于晶体直径的空隙率为0.27-0.45时，在单 晶与热屏蔽体之间的所述空隙部的惰性气体流速与晶体中的氧浓度具有负相关，所述相对 于晶体直径的空隙率为0.72-0.92时，所述空隙部的惰性气体流速与晶体中的氧浓度具有 正相关，从而可通过所述惰性气体的流速调节进行晶体中氧浓度的控制。
[0015] 例如为了降低培养中的晶体中的氧浓度，在相对于晶体直径的空隙率为0.27- 0.45时，使单晶与热屏蔽体之间的空隙部的惰性气体流速增大，在相对于晶体直径的空隙 率为0.72-0.92时，使单晶与热屏蔽体之间的空隙部的惰性气体流速减少，由此可适宜地控 制晶体中的氧浓度。
[0016] 另外，根据与直径的变动相伴随的、相对于晶体直径的空隙率的变化来改变惰性 气体流速，由此可W适宜地控制晶体中的氧浓度。运在相对于晶体直径的空隙率为0.27- 0.45时特别有效。
[0017] 在本发明的单晶娃制造方法中，在进行单晶提拉时，如果基于根据相对于晶体直 径的空隙率预先求出的所述空隙部的惰性气体流速与晶体中的氧浓度的关系，在提拉的各 阶段调节惰性气体在所述空隙部的流速，则不管提拉装置的种类等如何均可适宜地控制晶 体中的氧浓度，确保单晶在生长轴方向上的氧浓度的均匀性。
[0018] 根据本发明的单晶娃制造方法，可W容易地培养在晶体生长轴方向上氧浓度均匀 的单晶。
[0019] 通过本发明的单晶娃制造方法培养的单晶娃可W具有可切出直径300mmW上的大 口径娃晶片的直径。
[0020] 发明效果 根据本发明的单晶娃制造方法，可适宜地控制被提拉的单晶娃中所含的氧浓度，可确 保单晶在生长轴方向的氧浓度的均匀性。还可充分适用于可切出直径300mmW上的大口径 娃晶片的单晶娃的制造。
【附图说明】
[0021] [图1]图1是示意性表示适合本发明的单晶娃制造方法的实施的提拉装置的主要 部分的概略构成例的图。
[0022] [图2]图2是用于说明在改变相对于晶体直径的空隙率时，对于单晶提拉装置内各 部分的惰性气体流速利用数值模拟的研究结果的图，（a)是相对于晶体直径的空隙率为 0.86的情况，（b)是相对于晶体直径的空隙率为0.37的情况。
[0023] [图3]图3是表示相对于晶体直径的空隙率小时和大时的晶体-热屏蔽体之间的惰 性气体(Ar)流速与提拉单晶的氧浓度的关系的图。
[0024] [图4]图4是表示相对于晶体直径的空隙率与提拉单晶的氧浓度的关系的图。
【具体实施方式】
[0025] 本发明的单晶娃制造方法如上所述，是W使用在提拉中的单晶娃的周围配置有热 屏蔽体的单晶提拉装置为前提的方法，其特征在于:根据相对于晶体直径的空隙率，调节惰 性气体流速(单晶的外表面与热屏蔽体的下端开口边缘部之间的空隙部的惰性气体流速）， 由此控制晶体中的氧浓度。
[0026] 对于通过根据相对于晶体直径的空隙率调节惰性气体流速来控制晶体中的氧浓 度，参照附图进行说明。
[0027] 图1是示意性表示适合本发明的单晶娃制造方法的实施的提拉装置的主要部分的 概略构成例的图。如图所示，提拉装置具有:室1、贯通室1的底部中央并垂直朝上设置的可 升降和旋转的支撑轴2、固定于支撑轴2的上端部的基座3W及容纳于其内侧的石英相蜗4、 设于基座3周围的加热器5和隔热材料6,在石英相蜗4的中屯、轴上设有保持巧晶的巧晶夹7 和用于将巧晶夹7悬吊、提拉的提拉线8。
[0028] 并且，与提拉轴同轴地配置强制冷却体11，使其围绕在培养中的单晶娃9的周围， 并与提拉轴同轴地配置热屏蔽体12,使其与该强制冷却体11的外周面和下端面相向。在该 例子中，还在隔热材料6的外侧设有磁场施加装置13。
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