[发明专利]硅单晶的制造装置以及制造方法

说明书

本发明涉及的硅单晶的制造装置（1）具备：感应加热线圈（41），其具有使加热硅原料材料（SL）而获得的熔融带区域（M）凝固而进行硅单晶（SM）的生长的功能，形成为圆环状的、下表面的外缘位于比该下表面的内缘靠下侧的位置的形状；向熔融带区域（M）吹送掺杂气体的掺杂气体吹送机构（6）；以及向熔融带区域（M）中的比掺杂气体的供给位置靠下方的外周部吹送冷却气体的冷却气体吹送机构（7）。

技术领域

本发明涉及硅单晶的制造装置以及制造方法。

背景技术

作为硅单晶的制造方法，公知有悬浮区熔法。

悬浮区熔法指的是下述方法：利用感应加热线圈加热由多晶硅构成的原料棒的一部分，形成熔融带区域，一边利用表面张力支承熔融带区域，一边使分别位于熔融带区域的上方以及下方的原料棒以及硅单晶向下方移动，从而使硅单晶逐渐生长。

作为使用这样的悬浮区熔法的硅单晶制造装置的感应加热线圈，公知有形成为下表面的外缘位于比该下表面的内缘靠下侧的位置的形状的感应加热线圈（例如，参照文献1：日本特开2013-177254号公报）。

然而，如果利用文献1那样的装置使硅单晶生长，则存在下述可能：掺杂剂没有被充分地导入外周部，外周部的电阻率比中心部的电阻率高，硅单晶的与中心轴线正交的截面中的电阻率分布的均匀性恶化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高硅单晶的与中心轴线正交的截面中的电阻率分布的均匀性的硅单晶的制造装置以及制造方法。

本发明的发明人通过反复深入研究，获得了以下见解。

如图6所示，在硅单晶SM的生长中，从熔融带区域M中的双点划线所示的外周部M1至感应加热线圈41的下表面412的最短距离D1比从其它部分至下表面412的最短距离短。因此，外周部M1比其内侧的部分高温，上下方向的温度梯度也比该内侧的部分大。并且，因该温度梯度导致产生较强的对流C10。此外，除了对流C10之外还产生与熔融带区域M的温度分布对应的对流C。

如果在外周部M1产生较强的对流C10，则外周部M1中的掺杂气体的扩散边境层变薄，导入外周部M1的掺杂气体量减少。推测其结果是，外周部M1的电阻率变高，电阻率分布的均匀性变差。

本发明的发明人基于以上见解完成了本发明。

即，硅单晶的制造装置是使用悬浮区熔法的硅单晶的制造装置，其特征在于，具备：感应加热线圈，其具有使加热硅原料材料而获得的熔融带区域凝固而进行硅单晶的生长的功能，前述感应加热线圈形成为圆环状的、下表面的外缘位于比该下表面的内缘靠下侧的位置的形状；掺杂气体吹送机构，其向前述熔融带区域吹送掺杂气体；以及冷却气体吹送机构，其向前述熔融带区域中的比前述掺杂气体的供给位置靠下方的外周部吹送冷却气体。

本发明的硅单晶的制造方法是使用悬浮区熔法的硅单晶的制造方法，其的特征在于，使用感应加热线圈，前述感应加热线圈具有使加热硅原料材料而获得的熔融带区域凝固而进行硅单晶的生长的功能，形成为圆环状的、下表面的外缘位于比该下表面的内缘靠下侧的位置的形状；向前述熔融带区域吹送掺杂气体，并且向前述熔融带区域中的比前述掺杂气体的供给位置靠下方的外周部吹送冷却气体，在冷却前述外周部的同时使前述硅单晶生长。

根据本发明，向熔融带区域中的比掺杂气体的供给位置靠下方的外周部吹送冷却气体而冷却该外周部，从而能够使该外周部中的上下方向的温度梯度小于图6所示的结构。因此，该外周部的对流变弱（外周部停滞），掺杂气体的扩散边界层变厚，导入外周部的掺杂气体量增加。其结果是，外周部的电阻率变低，能够提高电阻率分布的均匀性。