[发明专利]热屏蔽部件、单晶提拉装置及单晶硅锭的制造方法

说明书

本发明提出一种能够扩大可获得无缺陷的单晶硅的晶体的提拉速度的界限的热屏蔽部件、单晶提拉装置及使用该单晶提拉装置的单晶硅锭的制造方法。本发明的热屏蔽部件（1）设置在从被配置于石英坩埚的周围的加热器加热并贮存在石英坩埚的硅熔液提拉单晶硅锭（I）的单晶提拉装置中，该热屏蔽部件（1）具备包围单晶硅锭的外周面的圆筒状的筒部（2）及在筒部（2）下部的环状的隆起部（3），该热屏蔽部件（1）的特征在于，隆起部（3）具有上壁（3a）、底壁（3b）及2个纵壁（3c、3d），在被这些壁所围成的空间具有环状的隔热材料（H），与单晶硅锭（I）相邻的一侧的纵壁（3c）和隔热材料（H）之间具有空隙。

技术领域

本发明涉及一种热屏蔽部件、单晶提拉装置及使用该单晶提拉装置的单晶硅锭的制造方法。

背景技术

一般而言，使用对利用提拉（Czochralski,CZ）法培育的单晶硅锭实施晶片加工处理而得到的硅晶片作为半导体器件的基板。

图1示出利用CZ法培育单晶硅锭的一般的单晶提拉装置的一例。该图所示的单晶提拉装置100在腔室51内设置有用于容纳单晶硅锭I的原料物质的坩埚52，该图所示的坩埚52由石英坩埚52a和石墨坩埚52b构成。在该坩埚52的下部安装有坩埚旋转升降轴53，该坩埚旋转升降轴53使坩埚52沿圆周方向旋转，同时使坩埚52沿铅直方向升降。并且，在坩埚52的周围配置有加热器54，将容纳于坩埚52内的原料物质加热而制成硅熔液M。

在腔室51的上部设置有用于提拉单晶硅锭I的提拉轴55，在固定于其前端的籽晶保持器56上保持有籽晶S。并且，在腔室51的上部及下部，分别设置有气体导入口57及气体排出口58，其构成为，在单晶硅锭I的培育中，将惰性气体从气体导入口57供给到腔室51内，使其沿着锭I的外周面通过再从气体排出口58排出。

另外，在腔室51内，设置有包围培育中的锭I的外周面的圆筒形的热屏蔽部件60。图2示出以往的热屏蔽部件60的结构的一例。该图所示的热屏蔽部件60具备包围单晶硅锭I的外周面的圆筒状的筒部61及在筒部61的下部的隆起部62（例如，参考专利文献1）。在此，筒部61具有内壁61a及外壁61b。并且，隆起部62具有上壁62a、底壁62b及2个纵壁62c、62d。而且，在这些壁所围成的空间设有隔热材料（蓄热部件）H。

这种热屏蔽部件60屏蔽来自加热器54或硅熔液M、坩埚52的侧壁的辐射热，促进提拉的单晶硅锭I的冷却，另一方面通过被加热器54或硅熔液M加热的隆起部62的隔热材料H对锭I的外周面进行保温，抑制单晶硅锭I的中心部和外周部的晶体轴向的温度梯度之差变大。

单晶硅锭I的培育是使用上述装置100如下进行的。首先，将腔室51内维持在减压下的Ar气体等惰性气体环境的状态下，通过加热器54将容纳在坩埚52内的多晶硅等原料物质加热并熔融，制成硅熔液M。接着，使提拉轴55下降而将籽晶S浸渍于硅熔液M中，一边使坩埚52及提拉轴55沿规定的方向旋转，一边向上方提拉提拉轴55。如此，能够在籽晶S的下方培育单晶硅锭I。

在使用上述装置100培育的单晶硅锭I中，形成器件形成工序中造成问题的各种种类的Grown-in缺陷。已知该Grown-in缺陷的锭I的径向面内的分布取决于2个因素，即，晶体的提拉速度V及固液界面中的单晶内的提拉方向的温度梯度G（例如，参考非专利文献1）。

图3是表示提拉速度V相对于固液界面中的温度梯度G的比V/G与构成单晶硅锭I的晶体区域的关系的图。如该图所示，单晶硅锭在V/G的值大的情况下，被作为形成空穴并检测到起因于晶体的粒子（Crystal Originated Particles，COP）的晶体区域的COP发生区域71所支配。

若使V/G的值变小、实施特定的氧化热处理，则形成称为氧化诱生堆垛层错缺陷（OSF：Oxidation Induced Stacking Fault）的环状分布的OSF潜在核区域72，在该OSF区域72中未检测到COP。