[发明专利]单晶硅的制造方法

说明书

本发明提供一种单晶硅的制造方法。所述单晶硅的制造方法具备形成单晶硅的肩部的肩部形成工序和形成单晶硅的直体部的直体部形成工序，在肩部形成工序中，以下加热部的加热量除以上加热部的加热量的加热比从1以上的规定的值变大的方式对坩埚进行加热而形成肩部。

技术领域

本发明涉及一种单晶硅的制造方法。

背景技术

近年来，要求低电阻率的单晶硅。作为这种单晶硅的制造方法，有以高浓度添加n型掺杂剂的方法，但有可能阻碍单晶化，正在进行抑制该不良情况的研究(例如，参考专利文献1)。

在专利文献1中公开有如下：若大量添加掺杂剂，则凝固点降低度变得非常大而产生组成过冷现象，若该组成过冷严重，则在晶体生长界面开始进行与硅生长面不同的异常生长(Cell生长)，因该异常生长而单晶化受阻。

在专利文献1的制造方法中，鉴于无法直接测定硅熔液内的温度梯度这一点，以代替此而使用的单晶硅侧的温度梯度、硅熔液中的掺杂剂浓度、提拉速度及与掺杂剂的种类相对应的系数满足规定的关系的方式制造单晶硅。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-297167号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在制造单晶硅时，有时在晶体生长快的阶段发生位错化而单晶化受阻，即使利用专利文献1的方法，也有可能无法抑制该不良情况。

本发明的目的在于提供一种能够制造品质稳定的单晶硅的单晶硅的制造方法。

用于解决技术问题的方案

本发明人反复进行了深入研究，其结果得到了以下见解。

位错化的单晶硅中，在肩部表面发生了异常生长。对该异常生长的发生原因进行了研究，其结果得知组成过冷现象为原因。得知组成过冷现象是在将固液界面下方的掺杂剂添加熔液(添加了掺杂剂的硅熔液)的温度梯度设为G_L(K/mm)、单晶硅的提拉速度设为V(mm/min)、凝固点降低度设为m(K·cm³/atoms)、掺杂剂添加熔液中的掺杂剂浓度设为C₀(atoms/cm³)、扩散系数设为D(cm²/sec)、偏析系数设为k₀、且满足如下式(1)时发生。

[数式1]

式(1)的因子中，制造单晶硅时能够控制的是温度梯度G_L、提拉速度V、掺杂剂浓度C₀。因此，着眼于温度梯度G_L进行了研究，其结果发现了在形成肩部时通过使坩埚的下部的加热量多于上部的加热量，可抑制异常生长。可抑制该异常生长的机制推测如下。

在掺杂剂添加熔液表面上，基于吹扫气体的排热或由掺杂剂蒸发产生的气化热等温度变得不稳定的要素较多。如图1所示，认为若掺杂剂添加熔液MD的表面温度变得不稳定，该液温不稳定的熔液如箭头F所示那样进入固液界面，则因液温变动而晶体生长变得不稳定，会发生异常生长。

因此，若使坩埚22的下部的加热量多于上部的加热量，则从坩埚22的底部上升而到达固液界面下方时，朝向坩埚22的外侧流动的对流H变得活跃。即，温度梯度G_L变大。推测该对流H沿与箭头F相反的方向流动，因此可抑制液温不稳定的熔液进入固液界面，其结果，从底部上升的液温比较稳定的熔液流入固液界面，可抑制异常生长。

本发明是根据如上所述的见解而完成的。