单晶硅的制造方法与流程

本发明涉及一种单晶硅的制造方法。
背景技术：
：单晶硅中的氧析出核例如通过器件制造工序中的氧化热处理等热处理生长而形成bmd(bulkmicrodefect，体微缺陷)。关于该bmd，当存在于形成半导体器件的晶片的表层部时，成为泄漏电流的增大或氧化膜的绝缘性下降的原因等，对器件的特性造成较大的影响。另一方面，形成于晶片的内部的bmd成为捕捉金属杂质等污染杂质并从晶片表层部除掉的吸杂部位。在器件制造工序中，例如干蚀刻工序等中还有时使用引发金属污染的装置，晶片具有优异的吸杂能力极其重要。因此，当利用提拉法提拉单晶硅时，要求在单晶硅中以一定程度的密度形成氧析出核。然而，在利用提拉法提拉单晶硅的中途，有时在单晶硅的直体部发生位错。已知若发生位错，会伸展至直体部的无位错的部分。因此，专利文献1中公开有如下技术：当单晶硅的直体部的培育过程中发生位错时，提高加热器的输出功率或使提拉速度逐渐上升，由此立刻转移到尾部的形成中，将尾部形成为较短而进行切割分离。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-256156号公报技术实现要素：发明所要解决的技术问题然而，所述专利文献1中记载的技术中，由于提高加热器的输出功率，并且使提拉速度上升，因此有正常的无位错的多晶硅的直体部的热历程发生变化而导致单晶硅中的氧析出核的密度下降的问题。本发明的目的在于提供一种单晶硅的制造方法，在该单晶硅的制造方法中单晶硅中的氧析出核密度不会下降。用于解决技术问题的方案本发明的单晶硅的制造方法是利用提拉法从硅熔液中提拉单晶硅而使其生长的单晶硅制造方法，其特征在于，当所述单晶硅的提拉过程中发生位错时，直至位错化开始位置通过氧析出核形成温度带为止维持提拉速度而进行所述单晶硅的提拉。在本发明中可以认为所述氧析出核形成温度带为800℃以下且600℃以上。根据本发明，即使是在发生位错之后，直至位错化开始位置通过氧析出核形成温度带为止维持提拉速度而进行单晶硅的提拉。因此，能够不使发生位错之前的正常的单晶硅的热历程发生变化而进行提拉，所以在单晶硅内产生的氧析出核密度不会下降。尤其，由于800℃以下且600℃以上是形成氧析出核的温度带，因此氧析出核密度不会下降。本发明中，优选进而在600℃以下且400℃以上的温度带维持所述单晶硅的提拉速度。根据本发明，由于600℃以下且400℃以上的温度带是所析出的氧析出核生长的温度带，因此氧析出核密度不会下降。本发明中，所述单晶硅用于300mm直径的硅晶片，所述氧析出核形成温度带优选在从所述硅熔液的液面起597mm以上且1160mm以下的范围。当提拉用于300mm直径的硅晶片的单晶硅时，在从硅熔液的液面起597mm以上且1160mm以下的范围为800℃以下且400℃以上的温度带。因此，在这种范围内，通过维持单晶硅的提拉速度，氧析出核密度不会下降。附图说明图1是表示本发明的实施方式所涉及的单晶硅的提拉装置的结构的示意图。图2是表示在所述实施方式中发生位错之后，不进行切割分离而进行了提拉的情况的示意图。图3是表示在所述实施方式中发生位错之后，进行切割分离而进行了提拉的情况的示意图。图4是用于说明所述实施方式中的600℃以下且400℃以上的温度带的图表。图5是用于说明所述实施方式中的600℃以下且400℃以上的温度带的图表。图6是表示所述实施方式中的基于600℃以下且400℃以上的温度带的停留时间的bmd密度的差异的图表。图7是用于说明本发明的实施例及现有例的800℃以下且600℃以上的温度带的停留时间的图表。图8是表示本发明的实施例及现有例的与固化率对应的bmd密度的图表。具体实施方式[1]单晶硅的提拉装置1的结构图1中示出表示能够应用本发明的实施方式所涉及的单晶硅的制造方法的单晶硅的提拉装置1的结构的一例的示意图。提拉装置1是利用提拉法进行单晶硅10的提拉的装置，并且具备构成外廓的腔室2及配置于腔室2的中心部的坩埚3。坩埚3是由内侧石英坩埚3a和外侧石墨坩埚3b构成的双重结构，并固定于能够旋转及升降的支承轴4的上端部。在坩埚3的外侧设置有包围坩埚3的电阻加热式加热器5，在其外侧沿着腔室2的内表面设置有隔热材料6。在坩埚3的上方设置有与支承轴4在同轴上朝相反方向或相同方向以规定的速度旋转的线材等提拉轴7。在该提拉轴7的下端安装有籽晶8。在腔室2内配置有筒状的热屏蔽体12。热屏蔽体12发挥如下作用：对培育中的单晶硅10阻断来自坩埚3内的硅熔液9或加热器5或坩埚3的侧壁的高温的辐射热，并且，对作为晶体生长界面的固液界面的附近抑制朝向外部的热扩散，控制单晶中心部及单晶外周部的提拉轴方向的温度梯度。并且，热屏蔽体12还具有用从炉上方导入的不活性气体将来自硅熔液9的蒸发部向炉外排出的整流筒的功能。在腔室2的上部设置有将ar气体等不活性气体导入到腔室2内的气体导入口13。在腔室2的下部设置有通过未图示的真空泵的驱动而抽吸并排出腔室2内的气体的排气口14。从气体导入口13导入到腔室2内的不活性气体在培育中的单晶硅10与热屏蔽体12之间下降，在经过热屏蔽体12的下端与硅熔液9的液面的间隙(液面gap)之后，朝向热屏蔽体12的外侧，进而朝向坩埚3的外侧流动，然后，在坩埚3的外侧下降，并从排气口14排出。当进行使用了这种提拉装置1的单晶硅10的培育时，在将腔室2内部保持为减压下的不活性气体气氛的状态下，通过加热器5的加热而使填充到坩埚3中的多晶硅等固体原料熔融，并形成硅熔液9。若在坩埚3内形成硅熔液9，则使提拉轴7下降而将籽晶8浸渍于硅熔液9中，一边将坩埚3及提拉轴7朝向规定的方向旋转，一边慢慢地提拉提拉轴7，由此培育与籽晶8相连的单晶硅10。[2]单晶硅10的制造方法接着，对使用上述的单晶硅的提拉装置1而制造本实施方式的单晶硅10的方法进行说明。当单晶硅10的提拉过程中发生了位错时，如图2所示，直至位错化开始位置101通过氧析出核形成温度带tbmd为止不改变提拉速度，基于加热器5的加热温度等提拉条件而按原样继续进行单晶硅10的提拉。氧析出核形成温度带tbmd是800℃以下且600℃以上的温度带。直至位错化开始位置101通过800℃以下且600℃以上的温度带为止不改变单晶硅10的提拉条件而进行提拉。由此，单晶硅10的未发生位错的部分的热历程变得与通常的无位错时的提拉相同，因此单晶硅10的未发生位错的部分的氧析出核的密度不会下降。在发生位错之后，若使提拉速度上升，并进行单晶硅10的提拉，则单晶硅10的未发生位错的部分停留在800℃以下且600℃以上的温度带中的时间变短，而导致热历程发生变化。因此，导致单晶硅10的未发生位错的部分的氧析出核的密度下降。可以如图2所示那样不切割分离位错化开始位置101以下部分而按原样继续进行单晶硅10的提拉，也可以如图3所示那样切割分离位错化开始位置101的下部而继续进行提拉。能够通过提高加热器5的加热功率或在氧析出核的形成密度不减少的范围内使提拉速度上升来进行下部的切割分离。当为用于300mm直径的硅晶片的单晶硅10(直体径301mm～320mm)时，从硅熔液9的熔体表面提拉的单晶硅10的晶体温度决定于从硅熔液9的熔体表面的距离，如表1所示。因此，能够通过从位错化开始位置101管理提拉高度来掌握单晶硅10的热历程。[表1]晶体温度从熔体的位置800℃390～970mm600℃597～1160mm400℃796～1368mm[3]在600℃以下且400℃以上中的单晶硅10的提拉接着，对在氧析出核形成温度带tbmd以后的600℃以下且400℃以上的温度带中也不改变提拉条件而进行提拉的理由进行说明。图4及图5中示出了对以下各种情况测量单晶硅10的温度而得的晶体冷却曲线：在发生位错之后立刻进行单晶硅10的切割分离，改变提拉速度而进行了提拉的情况、在发生位错之后继续进行3小时的提拉，然后进行切割分离，改变提拉速度而进行了提拉的情况及按原样继续进行了提拉的情况(6.5小时)。另外，图4是从硅熔液9的液面起算600mm下的晶体冷却线。图5是从硅熔液9的液面起算400mm下的晶体冷却线。从图4及图5可知，与在继续进行3小时提拉之后进行切割分离的情况相比较，在按原样继续进行6.5小时提拉的情况下，单晶硅10的未发生位错的部分在600℃以下且400℃以上的温度带中的停留时间变长。若对在继续进行3小时提拉之后进行切割分离的情况及按原样继续进行提拉的情况调查氧析出核的数量与bmd密度的关系，则确认到如图6所示那样在继续进行提拉的情况下bmd密度变得更大，且氧析出核的数量也变得更多。从以上的内容确认到，即使在600℃以下且400℃以上的温度带中，也通过将提拉速度以与无位错时同样的提拉条件进行提拉，bmd密度变大。推测其理由在于，在800℃以下且600℃以上的温度带中形成的氧析出核在600℃以下且400℃以上的温度带停留足够的时间，由此氧析出核生长，并且bmd密度提高。因此，确认到，维持氧析出核形成温度带tbmd中的提拉条件，除此之外，在600℃以下且400℃以上的温度带中也维持提拉条件，由此能够提高单晶硅10内的bmd密度。实施例接着，对本发明的实施例进行说明。另外，本发明并不受这些的限定。如以往那样，关于在单晶硅10的提拉过程中发生位错的单晶硅10，比较了在如下两种情况下bmd密度如何发生变化：在发生位错之后，使提拉速度上升，缩短在800℃以下且400℃以上的温度带的停留时间的情况(现有例)及在发生位错之后，按原样维持提拉速度而延长在800℃以下且400℃以上的温度带的停留时间的情况(实施例)。将现有例及实施例中的停留时间的差异示于表2及图7中。[表2]对实施例、现有例及无位错地进行了全长提拉的单晶硅10，分别测量了与固化率对应的bmd密度的变化。将结果示于图8中。从图8可知，在现有例中，bmd密度从固化率50％处下降。另一方面，确认到，在实施例中，即使是在发生位错之后，由于将提拉速度维持为发生位错之前的提拉速度而进行提拉，因此bmd密度维持与无位错的情况相较时不变的值，bmd密度不下降。另外，在图8中没有标绘固化率90％下的bmd密度的原因在于，在固化率80％以上的部分发生位错，无法测量bmd密度。附图标记说明1-提拉装置，2-腔室，3-坩埚，3a-石英坩埚，3b-石墨坩埚，4-支承轴，5-加热器，6-隔热材料，7-提拉轴，8-籽晶，9-硅熔液，10-单晶硅，12-热屏蔽体，13-气体导入口，14-排气口，101-位错化开始位置。当前第1页1 2 3