[發明專利]石英玻璃坩堝及其制造方法以及使用了石英玻璃坩堝的單晶硅的制造方法

在審

• 申請號: 201780030444.1
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN109477239A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 岸弘史;長谷部幸太;安部貴裕;藤原秀樹
• 申請（專利權）人: 勝高股份有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C03B20/00;C30B15/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 郭煜;楊戩

本發明提供一種能夠經受多次提拉等極長時間的單晶提拉工序的石英玻璃坩堝及其制造方法。石英玻璃坩堝(1)具備：有底圓筒狀坩堝主體(10)，由石英玻璃制成；以及第1含有結晶化促進劑的涂膜(13A)，通過基于切克勞斯基法進行的單晶硅的提拉工序中的加熱，以在坩堝主體(10)的內表面(10a)的表層部形成由圓頂狀或柱狀晶粒的集合制成的內側結晶層的方式形成于所述內表面(10a)。

技術領域

本發明涉及一種石英玻璃坩堝及其制造方法，尤其涉及一種基于切克勞斯基法(CZ法)進行的單晶硅的制造中使用的石英玻璃坩堝及其制造方法。并且本發明涉及一種使用了這種石英玻璃坩堝的單晶硅的制造方法。

背景技術

在基于CZ法進行的單晶硅的制造中使用石英玻璃坩堝。CZ法中，在石英玻璃坩堝內對硅原料進行加熱熔融，并將籽晶浸漬于該硅熔液中，然后使坩堝旋轉的同時逐漸提拉籽晶而使單晶生長。為了以低成本制造半導體器件用高品質單晶硅，需要不僅能夠通過一次提拉工序來提高單晶產率，而且能夠實施從一個坩堝提拉多個單晶硅錠的所謂的多次提拉，為此需要經受長時間使用的形狀穩定的坩堝。

現有石英玻璃坩堝在提拉單晶硅時，在1400℃以上的熱環境下粘性降低，無法保持其形狀，產生壓曲或內傾等坩堝的變形，由此硅熔液的液面水準的變動、坩堝的破損、與爐內部件的接觸等成為問題。并且，坩堝內表面通過在單晶提拉中與硅熔液接觸而結晶化，從而形成被稱為棕環的方石英，但該方石英在剝離并吸入到生長中的單晶硅中時會成為位錯化的主要原因。

為了解決這種問題，提出了使坩堝的壁面積極地結晶化而提高坩堝的強度的方法。例如，專利文獻1中記載有在石英玻璃坩堝內表面的1mm深度以內存在2a族元素的結晶化促進劑的涂膜的石英玻璃坩堝。如果使用該石英玻璃坩堝進行單晶硅的提拉，則在坩堝內表面形成結晶層并且耐熱性提高，例如即使在減壓下提拉單晶硅，內表面也不會粗糙而保持平滑，從而能夠以良好的結晶化率長時間進行提拉。

并且專利文獻2中記載有如下內容，即，在坩堝內表面涂布氫氧化鋇水溶液等失透促進劑，尤其在坩堝的每個部位改變失透促進劑的濃度而調整結晶化速度，由此防止結晶剝離。結晶化速度的順序設為坩堝的拐角部＞壁部＞底部，并且為了均勻的失透而將失透生長速度設在0.1～0.6μm/h的范圍內。

并且專利文獻3中記載有如下內容，即，一種石英玻璃坩堝等石英玻璃產品的表面處理方法，其中，用含有甲基的還原性涂布劑(除了胺、有機硅烷鹵素以外)對坩堝內表面進行涂布而在結晶提拉中促進方石英化，從而能夠防止失透點的剝離。

并且專利文獻4中記載有通過使內表面半結晶化而提高強度的石英玻璃坩堝。該石英玻璃坩堝的厚度為1～10μm的坩堝內表面含有結晶化促進劑，并且具有結晶化度為80～95％的半結晶層。這種半結晶層通過在旋轉模具法中對電弧熔融中的模具施加電壓而使結晶化促進劑移動到坩堝內表面而形成。

并且專利文獻5中記載有如下內容，即，坩堝側壁的外層包含摻雜區域，該摻雜區域含有在石英玻璃中作為網狀化劑發揮作用的Ti等第一成分、以及在石英玻璃中作為分離點形成劑發揮作用的Ba等第二成分，并且具有0.2mm以上的厚度，當在結晶提拉中根據特定用法對石英玻璃坩堝進行加熱時，在摻雜區域形成方石英而促進石英玻璃的結晶化，由此提高坩堝的強度。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平8-2932號公報

專利文獻2：日本特開2003-160393號公報

專利文獻3：日本特開2010-537945號公報

專利文獻4：日本特開2006-206342號公報

專利文獻5：日本特開2005-523229號公報