[發(fā)明專利]石英玻璃坩堝以及使用該石英玻璃坩堝的硅單晶提拉方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810210350.5
• 申請日: 2008-07-10
• 公開（公告）號: CN101624721A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岸弘史;神田稔
• 申請（專利權(quán)）人: 日本超精石英株式會社;勝高股份有限公司
• 主分類號: C30B15/10
• 分類號: C30B15/10;C30B29/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 龐立志;孫秀武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于拉硅單晶，且硅單晶的氣孔(ピンホ一ル)少的石英玻璃坩堝以及使用該石英玻璃坩堝的硅單晶提拉方法。

背景技術(shù)

作為硅晶片等的半導(dǎo)體材料使用的硅單晶主要通過CZ法來制造。

該制造方法是將放入石英玻璃坩堝的多晶硅加熱熔融制成硅熔液(シリコン融液)，并在高溫下以浸泡在此液面的晶種為中心使單晶成長、將其徐徐提拉而成長為棒狀的單晶的方法。

提拉中的硅單晶常常在坩堝的中心在硅熔液中使用，因此，如果從坩堝的內(nèi)表面浮起的氣泡附著在硅單晶和硅熔液的界面，其直接作為氣孔進(jìn)入硅單晶中。

氣孔就是硅單晶中所包含的氣泡。

在硅單晶的切片過程中，發(fā)現(xiàn)有氣孔的晶片被廢棄，因此，氣孔成為制品成品率降低的原因之一。

作為防止硅單晶氣孔的技術(shù)，已知將加入到石英坩堝的多晶硅原料在一定范圍的爐內(nèi)壓力下熔融，并以比其高的爐內(nèi)壓力進(jìn)行硅單晶的提拉的方法(專利文獻(xiàn)1：日本特開平05-9097號公報)。

另外，已知在一定范圍的爐內(nèi)壓下進(jìn)行原料熔融后，以比熔融時的爐內(nèi)壓力低的爐內(nèi)壓力進(jìn)行原料熔融后的單晶提拉的方法(專利文獻(xiàn)2：日本特開2000-169287號公報)。

現(xiàn)有的上述防氣孔的方法均是在進(jìn)行硅單晶的提拉時，調(diào)節(jié)多晶硅熔融時的爐內(nèi)壓力和提拉時的爐內(nèi)壓力，防止氣泡卷入硅單晶的方法，但是，由于原料多晶硅在石英玻璃坩堝中熔融，由該坩堝內(nèi)的熔融硅提拉硅單晶，因此，石英玻璃坩堝的影響大。

但是，目前對石英玻璃坩堝的性狀對氣孔的影響未充分進(jìn)行研究。

本發(fā)明提供對防止硅單晶氣孔的石英玻璃坩堝特定其條件，硅單晶的氣孔少的石英玻璃坩堝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及具有以下構(gòu)成的解決上述問題的石英玻璃坩堝。

(1)石英玻璃坩堝，其是用于硅單晶提拉的石英玻璃坩堝，其特征在于，通過將非晶質(zhì)二氧化硅結(jié)晶化而成的結(jié)晶二氧化硅的面積抑制在坩堝內(nèi)面積的10％以下，防止硅單晶的氣孔。

(2)石英玻璃坩堝，其特征在于，將坩堝內(nèi)表面的開氣泡(開気泡)產(chǎn)生的凹部的密度限制在0.01～0.2count/mm²，防止硅單晶的氣孔。

(3)硅單晶的提拉方法，其特征在于，使用上述(1)或上述(2)的石英玻璃坩堝，將坩堝內(nèi)表面的熔損速度抑制在20μm/hr以下進(jìn)行硅單晶的提拉，由此防止氣孔。

本發(fā)明的第一方式是減少非晶質(zhì)二氧化硅結(jié)晶化而成的結(jié)晶二氧化硅的面積，使結(jié)晶二氧化硅的結(jié)晶率為10％以下的石英玻璃坩堝，通過減少上述結(jié)晶二氧化硅的面積，防止使用該坩堝時的氣孔的產(chǎn)生。

在此，結(jié)晶二氧化硅的結(jié)晶率是在提拉硅單晶前后測定結(jié)晶化二氧化硅的面積而計算出的。

若坩堝內(nèi)表面存在非晶質(zhì)二氧化硅非結(jié)晶化得到的結(jié)晶二氧化硅，則多晶硅熔融，在坩堝內(nèi)浸滿硅熔液時，在坩堝內(nèi)表面容易殘留作為氛圍氣的氬氣的氣泡。

因此，在硅熔液中混入上述氣泡，成為氣孔的原因。

于是，本發(fā)明的石英玻璃坩堝通過減少內(nèi)表面的結(jié)晶位錯(結(jié)晶転位)產(chǎn)生的結(jié)晶二氧化硅的面積，使氣泡難以附著在坩堝內(nèi)表面。

由此，混入硅熔液的氣泡減少，可防止氣孔。

本發(fā)明的第二方式為使坩堝內(nèi)表面的開氣泡產(chǎn)生的凹部為一定密度(0.01～0.2count/mm²)的石英玻璃坩堝，通過上述凹部的存在，防止使用該坩堝時的氣孔的發(fā)生。

若坩堝內(nèi)表面存在一定的凹部，則能夠抑制二氧化硅玻璃和硅熔液反應(yīng)而生成的SiO氣體的暴沸，減少大氣泡的產(chǎn)生，因此，進(jìn)入硅單晶的氣泡量減少，可防止氣孔。

本發(fā)明的第三方式為使用上述第一方式或第二方式的石英坩堝的硅單晶的提拉方法，通過將坩堝內(nèi)表面的熔損速度抑制在20μm/hr以下，可防止硅單晶的氣孔。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的電弧放電裝置以及石英玻璃坩堝制作裝置的一實(shí)施方式的縱剖面圖；

圖2是表示本發(fā)明的石英玻璃坩堝的一實(shí)施方式的縱剖面圖；

圖3是表示本發(fā)明的石英玻璃坩堝的其它實(shí)施方式的縱剖面圖；

圖4是表示從一實(shí)施方式的石英玻璃坩堝內(nèi)的硅熔液提拉硅單晶錠的狀態(tài)的縱剖面圖。

符號說明

1-電極驅(qū)動機(jī)構(gòu)、2-碳電極、3-模具(モ一ルド)、4-驅(qū)動機(jī)構(gòu)、5-減壓通路、6-石英堆積層、10-電弧放電裝置、11-石英玻璃坩堝、20--內(nèi)層、22-外層、20A-壁部?20B-彎曲部、20C-底部、22-天然石英玻璃、24-合成石英玻璃。

具體實(shí)施方式