[发明专利]单晶硅的提拉方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单晶硅的提拉方法，该方法采用施加磁场的切克劳斯基法(Magnetic field applied Czochralski Method法；以下称为MCZ法)。

背景技术

作为单晶硅的制造方法，广泛使用CZ法和施加磁场的MCZ法，这是由于可以比较容易地得到无位错或晶体缺陷极少且口径大、纯度高的单晶体。

使用CZ法制造单晶硅时，例如，在如图2所示的单晶提拉装置中，在室9内通过加热器7和保温体8加热保温的热区中，将由单晶硅构成的晶种1与石英坩埚6内填充的原料硅熔液5接触后，一边使之旋转一边慢慢提拉，形成颈2后，使晶体直径慢慢增加形成肩部3，然后形成恒定直径的直筒部，经过这些形成工序，生长为单晶硅4。

在上述CZ法中，以前，为了排除晶种引起的位错或与熔液接触时由热冲击引起的位错，形成的颈很细，直径约3mm左右。

但是，近年来，伴随着半导体装置的高集成化、成本降低、生产效率的提高，为了获得大口径的晶片，需要制造大重量的单晶硅，以前那样的小径的颈，不能耐受单晶锭的大重量，导致发生破断、单晶锭落下等重大事故。

对于这些，例如，日本特开平9-249482号公报(专利文献1)中，公开了通过使颈形成时晶种的旋转速度比直筒部形成时低1～12rpm，从而可以抑制伴随晶种旋转的自然对流，结晶的生长界面的形状在更下端凸出，即使不使颈径变细，也可以排除位错。

另外，日本特开2004-83320号公报(专利文献2)中，公开了通过使颈形成工序中的坩埚旋转速度在1rpm以下，同时在水平方向上施加0.1特斯拉以下的磁场，在进行到增径工序阶段时停止施加该磁场，从而可以防止出现位错。

而且，日本特开平7-300388号公报(专利文献3)中，公开了使晶种中连续的锥形的颈缩部的长度为晶种的粗细的2.5～15倍，使其中连续的约固定径的颈缩部的直径为晶种粗细的0.09～0.9倍，变化幅度为1mm以下，该颈缩部的长度为200～600mm，施加1000～5000高斯的水平磁场。

此外，日本特愿平11-199384公报(专利文献4)中，公开了作为使颈径增减的所谓中间细的形状的颈，通过使每单位长度的颈径变化量变大为0.5mm/mm以上，可以抑制位错发生。

但是，如上述专利文献1中所述，在形成直径3～6mm左右的晶体径较小的颈时，即使在改变结晶旋转的情况下，结晶生长界面向下的凸出程度也不会变大。就具有排除位错的效果而言，宁可通过改变提拉速度，但在形成上述那样径很细的颈时，通过控制向下的凸出程度，排除位错的效果小。

另外，如上述专利文献2记载的方法，若使水平磁场的磁场强度为0.1特斯拉以下，则原料硅熔液量多时，不能充分抑制自然对流以及伴随自然对流的熔液温度变化。

另外，上述专利文献3记载的方法中，设计颈缩部对抑制位错有效，但形成上述长颈部的操作时间变长，不利于实用。此外，颈缩部直径的变化幅度表示该表面的凹凸幅度，只不过是从防止应力集中引起的塑性变形，以及获得充分强度的观点来表示。

另外，上述专利文献4记载的方法中，若增大颈径的变化量，则缩颈时颈外表面的温度梯度变大，位错密度增加，反而出现位错很难消除的情况。特别是MCZ法中，熔液对流被抑制时，被称为辐条模式(spoke pattern)的熔液表面温度的定期变化表现显著，颈径的变化量变得过大，无位错化变得很难。

发明内容

本发明基于以下发现而完成：为了在早期除去颈中的位错，不仅有效地使被提拉的单晶的固液界面向下凸出，而且有效地使颈径的变化在特定条件范围内而生长成颈。

即，本发明的目的在于提供单晶硅的提拉方法，该方法在使用MCZ法的单晶硅的生长中，可以将颈径变化率抑制在规定的范围内，在早期排除颈中的位错。

本发明的单晶硅的提拉方法，其特征在于：在单晶硅提拉(将晶种与原料硅熔液接触并提拉，生长成颈后，增径并生长成规定晶体径的单晶体)中，使前述颈径增减来进行颈的生长，这时，用增减的前述颈径邻接的变曲点(变曲点)间的颈径差除以前述变曲点间的颈长，得到的值作为颈径变化率时，该变化率为0.05以上且不足0.5。

通过如上所述抑制颈径的变化，生长成颈，从而可以在早期排除位错。

前述颈生长时，优选在坩埚壁面施加100高斯以上的会切磁场，使结晶旋转速度为1rpm以上15rpm以下，在与前述结晶相反方向上旋转的坩埚旋转速度为大于8rpm且在15rpm以下。