单晶提拉方法和单晶提拉装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114599826A(43)申请公布日2022.06.07(21)申请号202080077251.3(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公(22)申请日2020.10.20司72001专利代理师张桂霞庞立志(30)优先权数据2019-2017922019.11.06JP(51)Int.Cl.C30B27/02(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日C30B29/06(2006.01)2022.05.06(86)PCT国际申请的申请数据PCT/JP2020/0394102020.10.20(87)PCT国际申请的公布数据WO2021/090676JA2021.05.14(71)申请人环球晶圆日本股份有限公司地址日本新潟县(72)发明人成松真吾权利要求书1页说明书8页附图5页(54)发明名称单晶提拉方法和单晶提拉装置(57)摘要本发明提供单晶提拉方法和单晶提拉装置，所述单晶提拉方法是在通过直拉法从硅熔融液中提拉硅单晶时，在肩部形成后、且在产品部前半形成中，向硅熔融液中高效地添加掺杂剂而不会产生有位错化，可得到低电阻率的单晶。所述方法具备以下工序：形成惰性气体流(G)的工序，该惰性气体流在配置成包围在炉内培育的硅单晶(C)的隔热板(7)的内侧从上方朝向硅熔液面(M1)流动，同时沿着上述硅熔液面放射状地扩展，向上述坩埚外排气；在上述炉内使掺杂剂变成气态的工序；将已变成气态的掺杂剂排放到上述隔热板的内侧的工序；以及使上述已变成气态的掺杂剂搭乘上述惰性气体流而流动的工序。CN114599826ACN114599826A权利要求书1/1页1.单晶提拉方法，其特征在于：其是在配置于炉内的坩埚内形成硅熔液，通过直拉法培育硅单晶的硅单晶提拉方法，所述方法具备以下工序：形成惰性气体流的工序，该惰性气体流在配置成包围在炉内培育的硅单晶的隔热板的内侧从上方朝向硅熔液面流动，同时沿着上述硅熔液面放射状地扩展，向上述坩埚外排气；在上述炉内使掺杂剂变成气态的工序；将已变成气态的掺杂剂排放到上述隔热板的内侧的工序；以及使上述已变成气态的掺杂剂搭乘上述惰性气体流而流动的工序。2.权利要求1所述的单晶提拉方法，其特征在于：在使上述已变成气态的掺杂剂搭乘上述惰性气体流而流动的工序中，在掺杂剂为砷的情况下，将硅熔液中的掺杂剂浓度设为至少1.5E20atoms/cm3以上。3.权利要求1所述的单晶提拉方法，其特征在于：在使上述已变成气态的掺杂剂搭乘上述惰性气体流而流动的工序中，在掺杂剂为红磷的情况下，将硅熔液中的掺杂剂浓度设为至少1.9E20atoms/cm3以上。4.单晶提拉装置，其特征在于：其是在通过加热器加热的、配置于炉内的坩埚内形成硅熔液，并通过直拉法培育硅单晶的硅单晶提拉装置，所述装置具备：隔热板，其在上述坩埚的上方以包围要培育的硅单晶的方式配置；升华室，其在上述隔热板的内周面侧沿着圆周方向形成环状，并沿着圆周方向形成有多个喷出口；以及漏斗部，其前端侧与上述升华室连通，用于将掺杂剂供给至上述升华室中。5.权利要求4所述的单晶提拉装置，其特征在于：上述漏斗部具有：倒圆锥状的漏斗部主体；以及漏斗管，其从上述漏斗主体的已缩径的前端延伸至上述升华室，上述漏斗部主体的上部开口的直径为40～80mm，上述漏斗管的直径为4～10mm，上述升华室的管部内径为20～50mm，环状的上述升华室的环内径为要培育的硅单晶的直径的120～150%的范围。6.权利要求4或权利要求5所述的单晶提拉装置，其特征在于：在上述升华室中，上述喷出口的直径为5～15mm、且在该升华室的圆周方向以10～30个的范围空出规定间隔进行配置。2CN114599826A说明书1/8页单晶提拉方法和单晶提拉装置技术领域[0001]本发明涉及单晶提拉方法和单晶提拉装置，该单晶提拉方法是通过直拉法(Czochralski法：CZ法)提拉硅单晶，例如涉及单晶提拉方法和单晶提拉装置，该单晶提拉方法为了形成N型半导体而以高浓度掺杂红磷、砷等，从而可得到低电阻率的单晶。背景技术[0002]基于CZ法的硅单晶的培育(growth，生长)如下进行：在设置于如图7所示的腔室(chamber)50内的石英坩埚51中填充作为原料的多晶硅，通过设在石英坩埚51周围的加热器52来加热多晶硅使其熔融，制成硅熔液M，之后将安装在籽晶夹头(seedchuck)上的籽晶(seed)P浸在该硅熔液中，边使籽晶夹头和石英坩埚51在同向或反向旋转边提拉籽晶夹头，从而进行硅单晶的培育。[0003]通常，在提拉开始之前，在硅熔液M的温度稳定后，进行使籽晶P与硅熔体M接触而将籽晶P的前端部熔解的缩颈。缩颈是为了去除位错的不可缺少的工序，所述位错是由于籽晶P与硅熔液M的接触