[发明专利]单晶硅的生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及作为硅片材料的单晶硅的生长方法，特别是涉及可以抑制热应力所引起的位错的、以高成品率生长无位错部分的单晶硅的生长方法。

本申请根据2005年6月20日提出的日本特愿2005-179995号主张了优先权，在此引用其内容。

背景技术

作为硅片材料的单晶硅的制作方法，已知利用卓克拉尔斯基法(以下称为CZ法)的生长方法。一直以来，为了通过CZ法高效地制造所需品质的单晶硅，众所周知的是调整生长中的单晶硅温度的技术。例如，通过急剧冷却提拉中的单晶硅的固液界面附近，增大最大提拉速度的技术(例如专利文献1：日本特开平11-199385号公报)。

发明内容

但是，在专利文献1所记载的技术中具有以下问题：由于冷却单晶硅，结晶易于发生热应力所引起的位错，生产性和成品率很差。

通常，当在提拉中的单晶硅中产生位错时，通过熔融被提拉过的单晶硅、再次进行提拉，来实现无位错部分长的单晶硅生长。但是，当反复进行单晶硅的提拉和熔融时，提拉所需要的时间变长，结晶的生产性降低。另外，当放弃生长无位错晶体、终止结晶生长时，多量的硅熔融液残留在坩埚内，会浪费原料。另外，由于残留在坩埚内的硅熔融液凝固时的体积膨胀，有导致坩埚或加热器破损的顾虑。因而，一直以来，在位错多次发生，即使将提拉过的单晶硅熔融再次进行提拉，也无法期待在无位错部分长的单晶硅的提拉的情况下，对产生位错的单晶硅直接进行提拉。

多次发生位错的单晶硅在生长中的热应力所引起的结晶粒偏差很大。因此，将提拉过的单晶硅冷却至室温后，发生结晶粒偏差所导致的较大残留应力。因而，当将提拉过的单晶取出到炉外、或者对取出到炉外的单晶硅进行搬运时等，存在以下不良情况：稍加冲击就会轻易地产生硅的屈服应力以上的应力，使结晶碎裂。

本发明鉴于上述事实而完成，提供一种单晶硅的生长方法，其可以抑制在调整生长中单晶硅的侧面部温度时所产生的热应力所引起的位错、以高成品率生长难以碎裂、具有长的无位错部分的单晶硅，且生产性优异。

本发明的单晶硅的生长方法为在生长中的单晶硅的至少一部分负荷热应力的条件下通过卓克拉尔斯基法生长单晶硅的方法，生长单晶的气氛气体为含氢原子物质气体。这里，所谓的负荷于生长中单晶硅的至少一部分的热应力是指施加在从接触于单晶主体部侧面部的熔融液表面之处至距离熔融液表面高度400mm之间的至少一部分的热应力。

在上述单晶硅的生长方法中，上述热应力可以为30MPa以上。

在上述单晶硅的生长方法中，上述热应力可以为40MPa以上。

在上述单晶硅的生长方法中，上述含氢原子物质气体可以为氢气。

在上述单晶硅的生长方法中，上述气氛气体中的含氢原子物质气体的氢分子分压可以为40～400Pa。

本发明的单晶硅通过上述单晶硅生长方法制造。

这里，对通过CZ法制造的单晶硅的品质(缺陷状态)和生产性(提拉速度)进行说明。

已知在通过CZ法制造的单晶硅中产生在设备制造过程中表现出来的微小缺陷，即原生(Grown-in)缺陷。图1为用于说明通过CZ法获得的单晶硅直径方向的缺陷分布状态的截面图。如图1所示，通过CZ法获得的单晶硅原生缺陷包括被称为红外线散射体缺陷或COP(crystaloriginated particle，晶体原生颗粒)等大小为0.1～0.2μm左右的空孔缺陷以及被称为位错簇的大小为10μm左右的微小位错。

在图1所示的单晶硅中，在外径的大约2/3区域处，出现环状氧化诱生层错缺陷(以下，称为OSF(Oxygen induced Stacking Fault))。在OSF发生区域的内侧具有经检测为10⁵～10⁶个/cm³左右的红外线散射体缺陷区域(红外线散射体缺陷发生区域)，在外侧部分具有位错簇以10³～10⁴个/cm³左右存在的区域(位错簇发生区域)。

图2为用于说明慢慢降低提拉时的提拉速度而生长得到的单晶硅截面上的缺陷分布状态的图。图1为在相当于图2的A位置的提拉速度下生长得到的单晶硅的截面图。