[发明专利]通过Czochralski法制造不含位错的单晶硅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过Czochralski法制造不含位错的单晶硅的方法。

背景技术

在硅晶片的技术领域中，通常广泛采用通过Czochralski法制造单晶硅的技术。一般而言，Czochralski法是以下的方法，其中石英坩埚装有用作原料的多晶硅，多晶硅被加热和熔化，及通过使用种晶生长和提拉具有预定形状的单晶。在此，在生长期间保持不含位错的状态是单晶生长中的一个重要问题。然而，随着近年来硅晶片直径的增大，出于各种不同的原因，大直径单晶以不含位错的方式生长变得越来越困难，因此变成在制造的产量和成本方面的重要问题。

关于该问题，过去已经研究了以不含位错的方式生长的失败和产生位错的原因。例如，已知在石英坩埚的壁表面的温度上升以熔化大量多晶硅，以及由于熔体的自然对流变得更强而促进石英坩埚中的熔化，不可溶物质的小颗粒(方石英)附着在生长界面上时，产生位错(W.Zulehner等人：“Czochralski-Grown Silicon”，in：Crystals.Growth，Properties and Applications，Vol.8，ed.J.Grabmaier，(Springer Verlag，1982)p.1-143)。

发明内容

本发明涉及通过Czochralski法制造不含位错的单晶硅的方法。

本发明的发明人更加详尽地研究了在上述Czochralski法中产生位错的原因。本发明的发明人由此发现，在石英坩埚中熔化之前，平均粒径小于特定值的精细颗粒包含在原料单晶硅中，这是原料多晶硅的熔化时间延长及由于附着在生长界面上而产生位错的一个原因。本发明是基于该发现而实现的。

因此，本发明涉及通过Czochralski法制造不含位错的单晶硅的方法，其特征在于包括在熔化之前去除包含在原料硅中的平均粒径小于250μm的颗粒的精细颗粒去除步骤。

本发明还涉及具有以下特征的方法，所述精细颗粒去除步骤是用超纯水或醇对原料硅实施清洗处理的步骤。

本发明还涉及具有以下特征的方法，所述精细颗粒去除步骤是用压缩气体对原料硅实施吹气处理的步骤。

本发明还涉及具有以下特征的方法，所述精细颗粒去除步骤是对原料硅实施筛分处理的步骤。

根据本发明通过Czochralski法制造不含位错的单晶硅的方法包括在熔化之前去除包含在原料硅中的平均粒径小于250μm的颗粒的精细颗粒去除步骤。因此，原料硅的熔化时间可以设定为适当的时长，并且可以削减由于附着在生长界面上而产生位错的原因。因此，变得能够以提高的产率进行生产。

附图说明

图1所示为在本发明中所收集的精细颗粒的粒径分布的结果。

图2所示为本发明的实施例的结果。

具体实施方式

下面根据实施方案解释本发明。

作为可用于本发明的原料硅，通常使用和可商购的原料硅可以在不改变上述Czochralski法中的初始装料的情况下使用。对于原料硅的形状没有特别的限制，例子包括块状、棒状、厚块状、颗粒状和粉末状。

该原料硅通常包含各种不同的精细颗粒，特别是具有极小的平均粒径的硅精细颗粒。其原因之一是在上述原料硅在石英坩埚中熔化之前，因为输送、运输、分配/计量等，由于例如原料硅的块体之间或者原料硅与输送袋、壁等之间的接触或摩擦，而产生具有各种不同的平均粒径的精细颗粒。如此产生的精细颗粒的形状或粒径在极宽的范围内。然而它们通常是能够通过公知的方法来定量测定的(例如，参见“Particle Technology Handbook Second Edition，edited by The Society of Powder Technology，published by The Nikkan Kogyo Shimbun，Ltd.1998”)。

这些精细颗粒不仅与原料硅分离地存在，例如作为自由的粉末。其还可附着或吸附在更大尺寸的颗粒或原料硅的表面或缝隙上。

这些精细颗粒的材质取决于精细颗粒的来源而可以是各种不同的物质。若其来自多晶硅，除了硅以外，其表面的一部分是经氧化的硅，或者其表面主要是经氧化的二氧化硅，或者其表面及其内部均为经氧化的二氧化硅。产生这些氧化物的可想到的原因是，在出于上述原因形成硅精细颗粒的情况下，精细颗粒的粒径越小，则其比表面积越大，从而更加容易被空气中的氧气氧化。此外，可想到的是，当出于上述原因由单晶硅形成精细颗粒时，其断裂表面处于极具活性的状态，并且容易被空气氧化。