TW201005132A - Carbon-doped single crystal manufacturing method - Google Patents

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201005132 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關切出作爲記憶體或CPU等半導 的基板所使用之矽晶圓的摻碳單晶製造方法，尤其 於對最先端領域使用之碳進行摻碳後使用於控制結 及雜質去疵用的BMD密度的摻碳單晶製造方法。 針對2008年3月18日所提出申請之日本國特願第 068872號主張其優先權，將其內容援用於此。 【先前技術】 切出使用作爲記憶體或CPU等半導體裝置之 矽晶圓的矽單晶主要是藉恰克勞斯基 CzochralskiMethod >以下略稱爲CZ法）製造。 藉CZ法所製造的矽單晶中包含氧原子，使用 晶所切出的矽晶圓製造裝置時，矽原子和氧原子結 氧析出物（BulkMicroDefect :以下略稱爲BMD ) 該BMD具有捕獲晶圓內部的重金屬等的污染原子 置特性的IG(IntrinsicGettering)能力，晶圓的容 BMD濃度越高時可獲得越高性能的裝置。 近年來，爲持續控制矽晶圓中的結晶缺陷賦予 IG能力，意圖地對碳或氮進行摻碳來製造矽單晶。 關於對矽單晶進行摻碳的方法，提出有摻氣（ 開平1 1 -302099號公報）、高純度碳粉（參閱特開 293691號公報）、碳塊（參閱特開2003-146796 體裝置 是可適 晶缺陷 本案是 2008- 基板的 法（ 該矽單 合形成 。可知 提升裝 積部的 充分的 參閱特 2002- 號公報 -5- 201005132 )等。 但是，分別會有摻氣中結晶在有位錯化場合的不可能 再熔融；高純度碳粉中原料熔融時因導入氣體等使得高純 度碳粉飛散；及碳塊中碳不易熔融使得生長中的結晶位錯 化等問題。 可解決該等問題的手段在特開平1 1 -3 1 2683號公報中 ，提出一種放入碳粉的矽多晶製容器；使得碳氣相成膜的 矽晶圓；塗抹含碳粒子的有機溶劑的烘焙後的矽晶圓或者 將碳含有預定量的多晶矽投入坩堝內，藉此對矽單晶進行 摻碳的方法。使用該等方法時可解決如上述的問題。但是 ’該等的方法皆會隨著多晶矽的加工或晶圓的熱處理，在 慘碳劑的準備上不容易。另外也會有在調整摻碳劑用的加 I與晶圓的熱處理中受到雜質污染的可能。 並且’在日本特開2001-1997 94號公報及國際公開第 01 /7 95 93號公報中揭示可同時進行碳與氮的摻入，獲得成 長缺陷的降低且IG能力高之矽單晶的方法。矽單晶中摻 入氮的方法一般是使用將表面形成氮化矽膜的晶圓混入多 晶原料的方法（例如，參照日本特開平5-294780號公報 )° 另外’爲解決上述的問題提出日本特開平5-294780 號公報、特開2006-069852號公報及特開2〇〇5_32〇2〇3號 公報。 【發明內容】 -6- 201005132 〔發明所欲解決之課題〕 但是’即使是特開平5-294780號公報、特開2006-069852號公報及特開2005-320203號公報，如以下的問 題仍未能獲得解決。 供給坩堝中的碳在原料熔化後，和坩堝內表面反應形 成SiC，會使得拉起該Sic單晶品質降低。 從原料純度、成本面會有利用碳粉的要求，但是仍就 Φ 不能改善隨著飛散、粉末之難溶解性導致對不能預期部份 的附著，及隨此附著之Sic形成或拉晶品質降低的不良影 響。 本發明是有鑑於上述的問題所硏創而成。 〔解決課題用的手段〕 本發明的摻碳單晶製造方法是藉著恰克勞斯基法在腔 室內摻碳製造矽單晶的方法，在坩堝內配置矽原料的步驟 φ 中，將摻碳劑配置在離開上述坩堝內面5cm以上的位置 ，在此狀態下上述配置步驟之後進行上述矽原料熔融的熔 融步驟，可防止藉此使得投入的摻碳劑和坩堝內表面反應 形成Sic，由於該SiC爲異物而在單晶生長時會被混入， 或粉末狀的摻碳劑被氣流所飛散，導致矽溶液的碳濃度不 能達到預期狀態，使得拉晶不能實現預期的碳濃度，或隨 著粉末的難熔融性，導致因未熔融的粉末產生有位錯化使 得單晶特性降低。 本發明在上述坩堝內配置上述矽原料的步驟中，將上 201005132 述摻碳劑配置在從所配置之上述矽原料的上側表面離開 5cm以上內側位置，在此狀態下上述配置步驟之後進行上 述矽原料溶融用的熔融步驟，藉以使摻碳劑充分位於矽原 料的內側，降低從熱絕緣帽套噴向配置在坩堝之熔融前的 矽原料所成的氣流直接噴向摻碳劑造成的影響，例如即使 摻碳劑爲粉末飛散，或者摻碳劑從矽原料的熔融前在熔融 中不會改變其配置位置，可實現含有預定碳的矽溶液狀態 。藉此，可防止使投入後的摻碳劑和坩堝的內表面反應形 成SiC ’以該SiC爲異物在單晶生長時被混入，或粉末狀 的摻碳劑爲氣流所飛散，或矽溶液的碳濃度不能達到預期 狀態，不能實現拉晶之預期的碳濃度，或因有位錯化產生 等使得單晶特性降低。 本發明是在上述坩堝內配置上述矽原料的步驟中，將 上述摻碳劑在配置的上述矽原料內，對上述坩堝底面到上 述矽原料上側表面爲止的高度Η，配置從H/2的該中心位 置到上下Η/4的高度位置範圍內，在該狀態下上述配置步 驟之後進行熔融上述矽原料的熔融步驟，藉以使摻碳劑充 分位於矽原料的內側’因此可降低從熱絕緣帽套噴向配置 在坩堝之熔融前的矽原料所成的氣流直接噴向摻碳劑造成 的影響’即使摻碳劑爲粉末飛散，或者摻碳劑從矽原料的 熔融前在熔融中不會改變其配置位置，同時使摻碳劑從熔 融前的配置位置落下，不致在接近坩堝底面附近的狀態使 矽原料熔融，降低坩堝底面的SiC產生等的不良狀況，可 實現含有預定碳的矽溶液狀態。藉以使投入後的摻碳劑和 -8 - 201005132 坩堝內表面反應形成Sic，可防止以此Sic爲異物在單晶 生長時被混入，或粉末狀的摻碳劑爲氣流所飛散，或矽溶 液的碳濃度不能達到預期狀態，不能實現拉晶之預期的碳 濃度，或因有位錯化產生等使得單晶特性降低。 本發明在上述坩堝內配置上述矽原料的步驟中，將上 述摻碳劑對於上述坩堝半徑R，配置從上視圖顯示的上述 坩堝中心到R/2的橫向位置範圍內，在此狀態下上述配置 φ 步驟後進行熔融上述矽原料的熔融步驟，藉以使摻碳劑充 分位於矽原料的內側，因此可降低矽原料的熔融中途摻碳 劑和坩堝內側面的接觸，降低坩堝內側面的SiC產生等的 不良狀況，可實現含有預定碳的矽溶液狀態。藉以使投入 後的摻碳劑和坩堝內表面反應形成SiC，可防止以此SiC 爲異物在單晶生長時被混入，或粉末狀的摻碳劑爲氣流所 飛散’或矽溶液的碳濃度不能達到預期狀態，不能實現拉 晶之預期的碳濃度，或因有位錯化產生等使得單晶特性降 φ 低。 本發明由於上述摻碳劑是爲碳粉末，可利用高純度的 摻入劑，藉以防止不利於單晶之雜質的混入，可防止單晶 特性的降低。 本發明使上述摻碳劑爲純度99.999%的碳粉末，藉以 防止不利於單經的雜質的混入，可防止單晶特性的降低。 本發明具有配置上述矽原料至少上視圖顯示l〇cm2以 上的塊狀原料’該塊狀的矽原料是形成可載放上述摻碳劑 (摻碳劑不會落下）的平面形狀，並且在該塊狀的矽原料 -9- 201005132 上載放上述摻碳劑，藉以使摻碳劑從熔融前位於配置位置 的塊狀矽原料上側落下，可防止在接近或接觸坩堝底面附 近的狀態下使矽原料熔融，降低坩堝底面的SiC產生等的 不良狀況，並可實現含有預定碳的矽溶液狀態。藉此，可 防止投入的摻碳劑和坩堝內表面反應形成SiC，由於該 SiC爲異物而在單晶生長時會被混入，或導致矽溶液的碳 濃度不能達到預期狀態，使得拉晶不能實現預期的碳濃度 ，或因有位錯化產生使得單晶特性降低。 在此，塊狀的矽原料可載放上述摻碳劑是意味著具有 載放在該矽原料的摻碳劑不致落下左右之上視圖顯示的大 小，並且平坦摻碳劑不致落下的左右，或配置矽原料時， 在矽原料表面上具有摻碳劑不致落下左右的凹部。具體而 言，在配置的矽原料的上側表面存在有凹部，其凹部的周 圍和凹部內側比較只要突出高度方向5mm就已足夠。 本發明藉著上述摻碳劑形成薄片狀，藉著從熱絕緣帽 套噴向配置在坩堝之熔融前的矽原料的氣流，藉此降低摻 碳劑的位置變化的產生，防止摻碳劑的飛散，或從矽原料 熔融前至熔融中摻碳劑的配置位置變化的產生，同時可防 止從熔融前的配置位置摻碳劑落下致坩堝底面的SiC產生 等的不良狀況，實現含有預定碳的矽溶液狀態。藉此，可 防止投入的摻碳劑和坩堝內表面反應形成SiC，由於該 SiC爲異物而在單晶生長時會被混入，或因氣流導致摻碳 劑配置位置的變化，使得拉晶不能實現預期的碳濃度，或 因有位錯化產生使得單晶特性降低。 -10- 201005132 再者’薄片狀態是編織碳纖維製作而成布狀或薄片狀 物。又’摻碳劑也可運用碳纖維的芯線、數條〜數千條的 碳纖維的芯線束，此時，以純度9 9.9 99 %的碳爲佳。 本發明於配置後之上述矽原料爲具有至少形成有可夾 持上述摻碳劑用的開縫的塊狀原料，藉此只須在預先選擇 的1以上的塊狀矽原料上形成開縫，即可防止摻碳劑的落 下’並可藉著氣流防止摻碳劑的配置（塡充）位置的變化 $ ’可藉著矽原料的熔融狀態控制對摻碳劑之矽溶液的浸漬 狀態，可更高精度地控制對矽溶液的摻碳。 再者，顯示拉起直徑3 00mm之單晶矽的場合爲例時 ，矽單晶的鑄錠形成直徑3 06mm、直胴體部2000mm、原 料總重量爲400kg，設定使鑄錠頂部的碳濃度形成1〜2x l〇16atoms/cc時，必須要碳重量470〜950mg。因此，薄片 狀的摻碳劑在厚度1mm的場合必須有2.6~5.3cm2左右的 份量。 φ 因此，摻碳劑形成如上述薄片的場合，以形成沿著開 縫的寬度尺寸 1.5mm左右、深度 l〇~15mm、長度尺寸 2cm以上的矽原料塊開縫的最大尺寸以下爲佳，藉著以上 的設定，在上述開縫可容易夾持著薄片狀的摻碳劑。 形成上述尺寸的開縫，在該開縫內可精度良好地添加 所需的碳量，使得成長軸方向的碳濃度偏析不均勻幅度小 的矽單晶不致因重金屬等的污染，可進行預定量之高純度 碳的摻碳，可以改善成長軸方向的碳濃度偏析不均勻幅度 -11 - 201005132 另外，粉末狀摻碳劑的場合，以形成沿著開縫的寬度 尺寸3mm左右、深度10〜15mm、長度尺寸2cm以上政原 料塊之開縫的最大尺寸以下爲佳，藉著以上的設定，在上 述開縫可容易夾持著粉末狀的摻碳劑。 本發明是將上述矽原料的開縫設定爲至少可插入上述 薄片狀摻碳劑的一半以上面積的尺寸，藉此可充分防止摻 碳劑的配置位置的變化。 具體而言，摻碳劑形成薄片狀的場合，以沿著開縫的 寬度尺寸1mm左右、深度5〜7mm、長度尺寸1.5cm以上 矽原料塊之開縫的最大尺寸以下爲佳，藉著上述所設定， 可容易夾持在上述開縫。 本發明是在上述配置塡充步驟後的熔融狀態步驟中， 位在坩堝上方呈同心狀設置形成大致圓筒形的熱絕緣帽套 下端的高度位置是位在所配置之上述矽原料的上側表面 20~5 0cm上側位置，在此狀態下開始進行上述矽原料熔融 的熔融步驟，藉著從熱絕緣帽套噴向配置在坩堝之熔融前 的矽原料形成的氣流，充分防止摻碳劑的配置位置變化， 降低對摻碳劑的氣流的影響，即使在摻碳劑爲粉末狀，或 者摻碳劑從矽原料的熔融前到熔融中也不會使其配置位置 變化。 同時，從熔融前的矽原料配置中到熔融中途爲止的期 間，可降低氣流對摻碳劑的影響。藉以使摻碳劑從配置位 置移動，在接近坩堝內表面附近的狀態不致使矽原料熔融 ，降低坩堝內表面的SiC產生等的不良狀況，可實現含有 201005132 預定碳的矽溶液狀態，可防止以摻碳劑和坩堝內表面反應 的SiC爲異物在單晶生長時被混入，或飛散後的粉末狀摻 碳劑造成單晶生長時的不良影響，或矽溶液的碳濃度不能 達到預期狀態，不能實現拉晶之預期的碳濃度，或因有位 錯化產生等使得單晶特性降低。 本發明在上述熔融狀態控制步驟中，上述腔室內的爐 內壓是設定在2〜13. 3kPa，從上述熱絕緣帽套上側流向坩 堝側的氣體流量被設定爲3~150 ( L/min )，在此狀態下 可以開始熔融上述矽原料的熔融步驟，更理想的是將上述 腔室內的爐內壓設定在6.667kPa(50torr)，從上述熱絕 緣帽套上側流向坩堝側的流量可設定在50 ( L/min )。比 上述的範圍的氣體流量大及/或爐內壓低時，會使得從上 述熱絕緣帽套上側流向坩堝側的氣流變強，而有因氣流在 配置摻碳劑時配置位置變化的可能性，或因配置粉末狀摻 碳劑時有飛散的可能性並不理想。並且，比上述的範圍的 氣體流量小及/或爐內壓高時，從溶液表面蒸發之後，不 能有效排出凝固的SiO粒子，拉晶特性不能達到預期的狀 態並不理想。 本發明是在上述熔融步驟中，與配置的上述矽原料的 下側比較’爲了使其從上側先熔化，藉著加熱器的控制熔 融矽原料時，在坩堝下部藉熔融後的矽原料持續形成溶液 ’坩堝上部並未熔融原料而是形成支撐在坩堝內壁呈固體 狀態殘留的所謂橋的狀態，或者矽原料的一部分附著在坩 堝上部的側壁產生殘留固體的狀態，如此橋的產生矽原料 -13- 201005132 的固體附著在坩堝內壁的狀態下將坩堝加熱持續著原料的 熔融時，摻碳劑未浸漬在溶液中，則有矽溶液中的碳濃度 無法達到期待値的可能性，因此可防止拉晶不具有預定的 特性。 另外，也可以防止由於橋或附著原料的重量，使得因 加熱軟化的坩堝形狀顯著地變形，變形顯著的場合結果會 導致不能進行拉晶的狀態，或固體殘留的原料或橋崩落而 落下到坩堝內的矽溶液中造成坩堝內必等的損傷的問題， 或起因於該坩堝內壁的損傷使得拉晶特性降低的問題。 在此，與上述矽原料的下側比較爲了使其從上側先熔 化，加熱器的控制，具體而言具有坩堝周圍的上側加熱器 和下側加熱器構成的場合，在熔融開始前，控制使上側加 熱器的輸出形成下側加熱器的1.05~2.3倍，在矽溶液的 液面到達拉引開始時的大約一半高度的狀態，控制使上側 加熱器的輸出形成下側加熱器的1.05〜0.95倍。 另外，具體而言，坩堝周圍的側加熱器與坩堝底部的 下側具有底加熱器構成的場合，在熔融開始時對底加熱器 不供給電，並且可在矽溶液的液面形成拉引開始時大約一 半高度的狀態下，控制使底加熱器的輸出形成側加熱器的 0.5〜1.05 倍。 本發明在上述熔融步驟中，對上述坩堝內外加磁場， 使其產生上述坩堝的外圍部溫度比中心部高的溫度梯度， 藉此矽原料熔化中，在矽溶液表面產生朝坩堝中心方向之 溶液中的對流，由於製造出摻碳劑朝向坩堝中心部的流動 -14- 201005132 ，可以防止摻碳劑附著在坩堝內壁面形成Sic。此外，並 可防止上述橋的產生或固定矽原料附著在坩堝內壁面。 本發明的上述磁場強度是分別設定水平磁場時爲 1000G 以上，尖點磁場（cusp magnetic field)時爲 300G 以上，上述磁場的中心高度在設定從上述坩堝的上端形成 底部的範圍內的狀態下開始上述熔融步驟，並且在上述熔 融步驟中，相對於熔化開始到熔化結束爲止的時間T，從 熔化開始到T/3的期間設定使磁場中心高度形成從坩堝底 面到坩堝高度的1/8以上1/3以下的範圍，結束爲止的 T/3的期間是設定使磁場中心高度形成熔化結束時的矽溶 液面的上下10cm的範圍，從開始到T/3〜2 T/3的期間，對 應隨著原料熔化的坩堝高度位置變化來控制外加磁場的高 度使其從上述開始時的高度緩緩移動到結束時的高度爲止 ，並且在上述熔融步驟中，相對於熔化開始到熔化結束爲 止的期間T，使得磁場強度在結束爲止至T/3的期間爲最 強強度且形成一定，從開始到T/3的期間設定磁場強度形 成上述最強強度的1/8以上1/3以下的範圍，從開始到 T/3〜2T/3的期間控制外加的磁場使其從上述開始時的高 度緩緩變化至結束時的強度爲止，藉此防止矽原料在熔融 階段對摻碳劑之不良狀況的熔融狀態，並且幾乎在所有的 固體矽原料形成熔融狀態之後，防止對摻碳劑之不良狀況 的對流，控制矽原料中碳的動作，可防止對拉晶的不良影 響。 具體而言，爲拉引直徑3 00mm的結晶製作400kg溶 -15- 201005132 液的場合 面放置在 到 8 0mm 在該位置 本發 ~5 Onm，ΐ 成。 本發 ，可藉以 本發 堝，並以 附著在坩 述橋的產 的降低。 另外 轉速，上 度增加之 物之熔融 朝坩堝壁 從坩堝壁 ，但是再 壁推壓。 近停滞的 並且 ，從熔融開始的6個小時，將磁場中心從坩堝底 70mm的位置，之後的12小時爲止從液面移動 下的位置爲止，隨後到原料熔化結束爲止，固定 。此時，原料熔化所需的時間大約是1 8小時。 明是將上述坩堝內面的粗糙度設定爲 RMS3 O'藉以使摻碳劑附著在坩堝內壁面降低SiC的形 明在上述坩堝內面形成有10~ 1 000μιη的失透層 使摻碳劑附著在坩堝內壁面降低SiC的形成。 明是在上述熔融步驟中，以1〜5rpm轉動上述坩 15〜3 00sec的週期使其反轉時，可藉以使摻碳劑 渦內壁面降低SiC的形成。另外，並可防止因上 生或固定矽原料附著在坩堝內壁面造成結晶特性 ，可在0~5rpm的範圍內周期性變化上述坩堝的 述坩堝的轉動可包含暫時停止。藉此，隨著角速 離心力的增加，藉以使混入溶液內部形成微小異 殘留的摻碳劑或SiC與朝著中心流動的相反方向 側推壓。之後減少角加速度降低離心力時，藉著 側朝向坩堝中心側的流動使微小異物朝向著中心 度隨著角加速度增加之離心力的增加而朝向坩堝 重複此一動作，可以將微小異物維持在坩堝壁附 狀態。 ，將坩堝反轉，使坩堝內的溶液流體變化’在不

-16- 201005132 接觸坩堝內壁的狀態下，可以使熔融殘留的摻碳劑充分熔 融。 本發明是在上述坩堝內配置有lxl(T6~10g的上述摻 碳劑，藉此可以拉引具有後述之預定範圍的碳濃度的單晶 ，並且藉上述的製造方法，防止飛散等的不良狀況，可防 止摻碳劑附著在坩堝內壁面形成Si C導致結晶特性的降低 〇 0 在此，拉晶尺寸可以是 <i>300mm、1500〜3000mm左 右尺寸，形成300〜550kg。 本發明將拉起矽單晶控制在氧濃度 0.1~18xl017 atoms/cm3 ( OLDASTM 法）、碳濃度 l~20xl016 atoms/cm3 (NEW AS TM法）的各範圍，藉此拉晶可在期待狀態下 產生具有充分IG效果用的形成去疵部之BMD的可製成晶 圓的矽單晶。 本發明將從拉起矽單晶所切片之晶圓的電阻率控制在 φ 〇.1 Ω · cm〜99 Ω · cm，藉此在製造硼（B)或砷（As)等 摻雜量少的低電阻晶圓時，拉晶可在期待狀態下產生具有 充分IG效果用的形成去疵部之BMD的可製成晶圓的矽單 晶。 本發明是在上述熔融步驟後的拉晶步驟中， 在熔融後的矽溶液面中，爲了降低從上述坩堝內壁面 朝向上述坩堝中心部的溶液流，將位在坩堝上方設置同心 狀大致呈圓筒形的熱絕緣帽套下端的高度位置設定在從上 述矽溶液面1〜20cm上側位置，藉此形成從熱絕緣帽套噴 -17- 201005132 向矽溶液面附近並在該溶液面附近從坩堝中心部朝向外側 的氣流，藉著該氣流，在拉晶中藉著溶液中從坩堝內壁側 朝著拉晶中的單晶側所形成溶液流，使存在於溶液表面附 近的SiC等流向固液邊界面附近，可防止混入結晶致DF 斷裂等的產生。 本發明在上述熔融步驟後，開始上述拉晶步驟爲止的 拉晶狀態控制步驟中， 將位在上述坩堝上方設置同心狀呈大致圓筒形的熱絕 緣帽套下端的高度位置設定在溶融後砂溶液面10〜50cm 上側位置，藉此在高溫的熔融步驟中，使熱絕緣帽套下端 的溫度不致上升而對自加熱器分離的熱絕緣帽套下端，之 後到拉晶開始爲止的期間，在溶液表面會形成從坩堝中央 附近朝著坩堝內壁側的流動，即使在溶液表面存在有摻碳 劑的場合也可以防止該摻碳劑流向坩堝內壁附近接觸坩堝 內壁之SiC的產生。 另外，該拉晶狀態控制步驟，即在坩堝內熔融矽原料 及摻碳劑生成溶液之後，該溶液可以維持比結晶原料的熔 點高15 °C以上的表面溫度放置2小時以上，並且以超過 矽原料的熔點20°C的溫度，且放置時間10小時以上爲佳 。藉此，可將以往溶液中熔融殘留的多量摻碳劑等充分地 熔入溶液中。因此，可消除下一個拉晶步驟的有位錯化產 生的原因之一的溶液中摻碳劑等熔融殘留的問題，因此可 以減少結晶生長中產生之單晶有位錯化的次數。藉此，可 提升單晶製造時的生產性與產量。 -18- 201005132 本發明在上述溶融步驟後的拉晶步驟中， 在熔融後的矽溶液面中爲了減少從上述坩堝內壁面朝 著上述坩堝中心部的溶液流，防止從位在上述坩堝上方呈 同心狀設置形成大致圓筒形熱絕緣帽套下端的上視圖顯示 的內側有SiC或混入物等的有位錯化原因物的流入，而將 上述腔室內的爐內壓設定在1.3〜6.6kPa，將從上述熱絕緣 帽蓋上側流向坩堝側的氣體流量設定在3〜150 (L/min) φ ’藉此形成從熱絕緣帽套噴向矽溶液面附近並在該溶液面 附近從坩堝中心部朝向外側的氣流，藉著該氣流，在拉晶 中藉著溶液中從坩堝內壁側朝著拉晶中的單晶側所形成溶 液流，使存在於溶液表面附近的SiC等流向固液邊界面附 近，可防止混入結晶致DF斷裂等的產生。 本發明在上述熔融步驟後的拉晶步驟中， 在熔融後的矽溶液面中爲了減少從上述坩堝內壁面朝 著上述坩堝中心部的溶液流，防止從位在上述坩堝上方呈 φ 同心狀設置形成大致圓筒形熱絕緣帽套下端的上視圖顯示 的內側有SiC的流入，而控制加熱器輸出狀態使上述矽溶 液和上述單晶的固液下面的形狀形成上凸狀，藉此防止在 拉晶中藉著溶液中從坩堝內壁側朝著拉晶中的單晶側形成 溶液對流，由於該對流使得存在於溶液表面附近的SiC等 流向固液邊界面附近，可防止混入結晶致DF斷裂等的產 生。 本發明在上述熔融步驟後的拉晶步驟中， 使單晶直胴體部的拉晶速度爲0.1〜1.5mm/min，可藉 -19- 201005132 此提高慘碳結晶的結晶特性。 本發明的摻碳單晶製造裝置，具有：腔室內的坩堝， 及設置在其周圍的側加熱器，藉上述的製造方法進行拉晶 的摻碳單晶製造裝置， 在上述坩堝配置矽原料時，具有對配置摻碳劑的上述 坩堝內面設定離開5cm以上配置位置的摻入位置設定手 段’藉此可防止使得投入後的摻碳劑和坩堝內表面反應形 成SiC’由於該SiC爲異物而在單晶生長時會被混入，或 粉末狀的摻碳劑被氣流所飛散，導致矽溶液的碳濃度不能 達到預期狀態，使得拉晶不能實現預期的碳濃度，或隨著 粉末的難熔融性，導致因未熔融的粉末產生有位錯化使得 單晶特性降低。 本發明，上述摻碳位置設定手段，具有：檢測摻碳劑 配置位置中的高度位置及水平方向位置作爲上述坩堝上端 位置及該坩堝的相對位置的檢測手段，及顯示從該檢測手 段輸出的顯示手段，或者上述摻碳位置設定手段，具有： 預先登錄上述摻碳劑配置位置數據的記億手段；將上述檢 測手段的輸出和上述記憶手段的數據比較的運算手段；及 顯示該運算結果的上述顯示手段，上述摻碳位置設定手段 ，具有：通過坩堝中心位置跨於上述坩堝側壁的坩堝上端 位置檢測棒構件；從該坩堝上端位置檢測棒構件的中心位 置朝著下方垂設的高度位置設定棒構件；及（設置在該高 度位置設定棒構件設定水平方向範圍的水平方向範圍位置 設定部），藉此可有效確認上述摻碳劑的配置位置加以設 -20- 201005132 定。 〔發明效果〕 根據本發明，可有效實現防止使得投入的摻碳劑和坦 堝內表面反應形成SiC，由於該SiC爲異物而在單晶生長 時會被混入’或粉末狀的摻碳劑被氣流所飛散，或矽溶液 的碳濃度不能達到預期狀態，使得拉晶不能實現預期的碳 濃度，或因有位錯化的產生等降低單晶特性的效果。 【實施方式】 以下，根據圖示說明本發明所涉及摻碳單晶製造方法 的一實施形態。 第1圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造裝置一部分 的前視圖，圖中，符號1是使用CZ法的摻碳單晶製造裝 置（拉晶裝置）的腔室。 φ 該摻碳單晶製造裝置，如第1圖表示，首先具有：密 閉容器的腔室1;腔室1內部的碳製加熱台2;配設在加 熱台2上的石英坩堝3;可上下移動支撐著載放坩堝3之 加熱台2的軸9;軸9的上下移動及轉動控制的轉動控制 手段2A;配置在坩堝3周圍的碳製加熱器4(圓筒狀的 上側加熱器4a和下側加熱器4b、底部側大致呈圓盤型的 底加熱器4c):配置在其外側的保溫筒5;保溫筒5的內 側面設置作爲支撐板的碳板6 ;具有設置在坩堝3上側朝 向下側縮徑的圓筒狀流管7c和其上部的突緣部7d的熱絕 -21 - 201005132 緣帽套（流管）7;垂設在突緣部7d可上下移動支撐著熱 絕緣帽套7的支撐手段7a (參閱第8圖）；控制支撐手 段7a的高度的未圖示之高度位置控制手段；拉起單晶的 纜線W;配置該纜線W的捲揚裝置的頭部10;及磁場外 加手段B。 第2圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的流程 圖。 本實施形態的摻碳單晶製造方法是如第2圖表示，具 有：矽原料配置步驟S1;摻碳劑控制步驟S4;熔融步驟 S5 ;拉晶狀態控制步驟S6 ;及拉晶步驟S7。 第3圖、第4圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方 法的配置方法的前剖視圖。 矽原料配置步驟S1是以在上述坩堝3內配置上述矽 原料S時，將摻碳劑配置在離開上述坩堝3內面3a距離 D1的5cm以上的位置，即第3圖表示的區域K1內爲佳 。另外，矽原料配置步驟S1是以配置從上述矽原料S的 上側表面S1 1離開距離D2的5cm以上內側位置，即第4 圖表不的區域K2內爲佳。 第5圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的配置 方法的前剖視圖。 另外，矽原料配置步驟S1是在配置上述矽原料S內 ，相對於從上述坩堝底面3b到上述矽原料上側表面S11 爲止的高度Η，從H/2的該中心位置Ο到上H/4的高度 Η1、下Η/4的高度Η2之間的位置，即在第5圖表示的區 -22- 201005132 域範圍K3內配置（塡充）有摻碳劑，並且，相對於坩堝 3的半徑R (直徑2R)，從平面顯示的坩堝3中心0到 R/2的橫向位置Ri、R2的範圍之第5圖表示的區域範圍 ’配置有摻碳劑爲佳。 摻碳劑配置步驟S2是以碳粉末作爲配置的摻碳劑， 此時，碳粉末的純度可形成99.999%。 第7圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的配置 0 方法的上視圖（a)及前剖視圖。 摻碳劑配置步驟S2中，配置上述矽原料S是如第3 圖〜第5圖、第7圖表示，至少平面顯示具有1〇 cm2以上 的塊狀原料S12，該塊狀的矽原料S12是形成可載放上述 摻碳劑的平面形狀’並且如第7圖箭頭方向SS表示，在 該塊狀矽原料S12上載放上述摻碳劑，藉此可防止摻碳劑 從熔融前的配置位置的塊狀矽原料S12上側落下，接近或 接觸坩堝底面3b附近的狀態使得矽原料s熔融。 φ 在此’塊狀的矽原料S12爲可載放上述摻碳劑的平面 形狀’具有可載放在該矽原料S12的摻碳劑不會落下左右 平面方向的大小，並且具有平坦摻碳劑不會落下的左右， 或者配置砂原料時’在矽原料S12的上側表面具有摻碳劑 不會落下左右的凹部S12a，其凹部S12a的周圍S12b和 凹部S12a內側比較只要有突出5min左右的高度方向尺寸 S Η即可。 摻碳劑配置步驟中，上述摻碳劑可形成薄片狀，薄片 狀即是編入碳纖維製作的布狀或者薄片狀物。並且，摻碳 -23- 201005132 劑也可應用碳纖維的芯線、數條~數千條的碳纖維的芯線 束，此時，同樣採用純度99.999%的碳。薄片狀的摻碳劑 必須形成lcm2動的份量。 第6圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的矽原 料的透視圖（a)及上視圖（b)。 此時，矽原料S13是如第6圖表示爲夾持著摻碳劑用 的開縫SL形成的塊狀，摻碳劑形成lcm2左右的薄片狀的 場合，開縫SL被設定爲至少可插入薄片狀摻碳劑一半以 上面積的尺寸，具體而言，以開縫的寬度尺寸SLl;3mm 左右、深度SL2; 10〜15mm、長度尺寸SL3; 2cm以上沿 著矽原料塊的開縫的最大尺寸SL4以下爲佳，進行如上述 設定。在此，設置開縫SL的方向沒有沿著矽原料S13的 最大尺寸SJ5的必要，長度尺寸SL也可設定大於1.5cm 只要形成可夾持摻碳劑則不論任何方向皆可。 並且，粉末狀摻碳劑的場合，以開縫的寬度尺寸SL1 ;2mm 左右、深度 SL2; 5~10mm、長度尺寸 SL3; 1.5cm 以上沿著矽原料塊的開縫的最大尺寸SL4以下爲佳，進行 如上述設定。 摻碳劑配置位置確認步驟是使用第7圖表示的摻入位 置設定手段20，確認在摻碳劑配置步驟S2配置摻碳劑的 位置。 本實施形態的摻入位置設定手段20，具有：檢測摻 碳劑配置位置中的高度位置及水平方向位置作爲上述坩堝 3上端3d位置及與該坩堝3的相對位置的檢測手段20a， -24- 201005132 及顯示從該檢測手段的輸出的顯示手段20b，如第7圖表 示，具有：通過坩堝3中心位置跨於上述坩堝3側壁3a 的坩堝上端位置檢測棒構件2 1 ;從該坩堝上端位置檢測 棒構件21的中心位置朝著下方垂設可高度方向移動的高 度位置設定棒構件22;及設置在該高度位置設定棒構件 22下端，設定水平方向範圍的水平方向範圍的大致圓板 形的水平方向範圍位置設定部23。 φ 在此，高度位置設定棒構件22設有顯示從坩堝3上 端3b位置到水平方向範圍位置設定構件23高度位置的刻 度，這是構成顯示手段20b的同時，坩堝上端位置檢測棒 構件21、高度位置設定棒構件22、水平方向範圍位置設 定構件23是構成檢測手段20a。 摻碳劑配置位置確認步驟S3是將坩堝上端位置檢測 棒構件21載放在坩堝3上端3b，讓高度位置設定棒構件 22來到坩堝3中心位置，使水平方向範圍位置設定構件 φ 23下降到不接觸矽原料的左右，讀取檢測手段20b的刻 度，這是確認是否在預先設定區域K1〜K3的範圍內來設 定高度位置。並且，上視圖顯示，藉水平方向範圍位置設 定構件23是否覆蓋摻碳劑的配置位置，確認水平方向的 配置位置是否在預先設定的區域K1-K3的範圍內來設定 水平方向位置。 此外，上述摻入位置設定手段也可以具有：預先登錄 上述摻碳劑配置位置數據的記億手段；將上述檢測手段的 輸出和上述記憶手段的數據比較的運算手段；及顯示該運 -25- 201005132 算手段的上述顯示手段。 第8圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的熱絕 緣帽套高度的前視圖。 在熔融狀態控制步驟S4中，如第8圖表示，位於坩 堝3上方呈同心狀設置的熱絕緣帽套7的流管7c的下端 7b的高度位置是形成在從配置的矽原料S的上側表面S11 的20〜50cm上側的位置，在此狀態下，開始下一個矽原 料熔融的熔融步驟S5。 熔融狀態控制步驟S4中，腔室1內的爐內壓設定爲 2~ 13.3 kPa，從上述熱絕緣帽套7上側流向坩堝3側的氣 體流量被設定爲3〜150(L/min)，在此狀態下，開始下 一個熔融步驟S5。更好的是將上述腔室1內的爐內壓設 定爲6.667kPa(50t〇rr)，從上述熱絕緣帽套7上側流向 坩堝3側的氣體流量被設定爲50 ( L/min )。氣體流量大 於上述範圍及/或爐內壓低於上述範圍時，會使得從上述 熱絕緣帽套7上側流向坩堝3側的氣體流量增強，導致因 氣流在配置摻碳劑時使得配置位置變化，獲配置粉末狀摻 碳劑時有飛散的可能性而不理想。並且，氣體流量小於上 述範圍及/或爐內壓高於上述範圍時，從溶液表面蒸發之 後，不能有效排出凝固後的SiO粒子，不能獲得期待狀態 之拉晶的特性並不理想。 熔融步驟S5中，控制加熱器4和配置的上述矽原料 S下側比較先從上側熔化。 具體而言，熔融開始時，控制第1圖表示的坩堝3周 -26- 201005132 圍的加熱器中，使其上側的上側加熱器4a的輸出形成下 側的下側加熱器4b的1 .05〜2.3倍，在矽溶液L的液面形 成拉晶開始時的液面高度LS的大約一半高度的狀態下， 控制使上側加熱器4a的輸出形成下側的下側加熱器4b的 1.05〜0.95 倍。 此外，熔融開始時，對坩堝3底部3b下側的底加熱 器4c不供給電，並且在矽溶液L的液面形成拉晶開始時 的液面LS的大約一半高度的狀態下，控制使底加熱器4c 的輸出形成側加熱器4a、4b的0.5倍左右。 熔融步驟S5中，藉第1圖表示的磁場外加手段B， 在上述坩堝3內外加磁場使其產生外圍部較坩堝3中心部 的溫度高的溫度梯度。外加的磁場也可以是水平磁場或尖 點磁場，但是該外加的磁場強度分別設定水平磁場爲 2000G以上、尖點磁場則爲400G以上，設定使上述磁場 的中心高度形成從上述坩堝3的上端3d到底部3b範圍內 的狀態下開始上述熔融步驟S5。 另外，熔融步驟S5中’對熔化開始至熔化結束爲止 的時間T，從開始到T/3的期間設定使磁場中心高度從增 堝3底面3b形成坩堝3高度的1/8以上1/3以下的範圍 ，結束爲止到T/3的期間設定使磁場中心高度從熔化結束 時的矽溶液面 LS的上下10cm的範圍，從開始到 T/3〜2T/3的期間是對應伴隨著原料熔化的坦堝3的高度 位置變化，控制外加磁場的高度使其從上述開始時的高度 緩緩移動到結束時的高度。 -27- 201005132 並且，上述熔融步驟S 5中’對熔化開始至熔化結束 爲止的時間T，結束爲止到T/3的期間是設定使磁場強度 爲最強強度形成一定，從開始到T/3的期間則是設定磁場 強度形成爲上述最強強度的1/8以上1/3以下的範圍，從 開始到Τ/3~2Τ/3的期間則是控制外加磁場使其從上述開 始時的高度緩緩移動到結束時的高度。 本實施形態中，坩堝3可設定其內面的粗糙度爲 RMS3〜50nm，並且增堝3內面可形成有i 〇 ~ 1 〇 〇 〇 μιη的失 透層。 溶融步驟S5中’藉著轉動控制手段2人以l~5rpm轉 動坩堝3，並以15〜300sec的週期反轉。另外，藉著轉動 控制手段2A使上述坩堝3的轉速在〇〜5 rpm的範圍內周 期性變化。 拉晶狀態控制步驟S6中，熱絕緣帽套下端7b的高度 位置SH2是如第8圖表示’被設定在熔融後之矽溶液面 LS的10~5〇cm上側位置’藉此在高溫的熔融步驟S5中爲 了使熱絕緣帽套7下端7b的溫度不上升，對於從加熱器 4離開的熱絕緣帽套7下端7b，可防止隨後在拉晶開始爲 止的期間中，形成溶液L從坩堝3中央附近朝著坩堝3a 側的流動。 另外，該拉晶狀態控制步驟S6中可將溶液L維持 在比矽原料的熔點高15t以上的表面溫度放置2個小時 以上並且以超過砂原料，溶點自。匚的溫度，且放置的 時間爲1 〇小時以下爲佳。 201005132 第9圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的拉晶 步驟的前視圖。 拉晶步驟S7中，如第9圖表示，藉著在腔室1上部 的直立式筒部la內下垂的W (鎢）等的金屬絲W，從配 置在直立式筒部la下方的坩堝3內的半導體溶液L拉起 半導體單晶C。此時，爲了降低從矽溶液面LS的坩堝內 壁面3a朝向坩堝3中心部的溶液流，將熱絕緣帽套7下 端7b的高度位置SH2設定在矽溶液面LS的l〜20cm上側 位置’藉此從熱絕緣帽套內側噴向矽溶液面附近而在該溶 液面附近如第9圖表示形成從坩堝中心部朝向外側的氣流 G。 該拉晶步驟S7中，將上述腔式內的爐內壓設定爲 1.3〜6.6kPa，從上述熱絕緣帽套上側流向坩堝側的氣體流 量是設定在3〜150(L/min)。 拉晶步驟S7中，如第9圖表示，在矽溶液面附近LS 中爲了降低從上述坩堝內壁面3a朝向坩堝3中心部的溶 液流，控制加熱器4的輸出狀態使矽溶液L和上述單晶C 的固液邊介面C1的形狀形成上凸的形狀。 具體而言，設定上側加熱器4a、下側加熱器4b、底 加熱器4c的輸出爲上側加熱器4a :下側加熱器4b = 3 : 1 的比’底加熱器4c的輸出爲0。 拉晶步驟S7中，設定單晶C直胴部的拉晶速度爲 0.1~1.5mm/min。 第10圖〜第17圖爲本實施形態之摻碳單晶製造方法 -29- 201005132 的各參數的時間流程圖。 本實施形態中，加熱器輸出、熱絕緣帽套高度、氣體 流量、爐內壓、磁場強度、磁場高度、坩堝轉動分別是如 第10圖〜第17圖、表2、表3所示加以控制，藉此將拉 起的砂單晶C控制在氧濃度0.1〜18xl〇17atoms/cm3 ( OLDASTM 法）、碳濃度 1 ~2〇 X 1 01 6atoms/cm3 ( NEW A STM法）的各範圍，並控制從拉起單晶C所切片之晶圓 的電阻率控制在0.1Ω · cm〜99Ω · cm。 〔實施例〕 將參碳後的直徑306mm的結晶對於表3的目標條件 ’加熱器輸出、熱絕緣帽套高度、氣體流量、爐內壓、磁 場強度、磁場高度、坩堝轉動分別是如第10圖〜第17圖 、表2、表3所示加以控制，將從400kg的溶液量拉晶的 場合之電阻率、氧濃度、碳濃度顯示於第18圖。 〔表1〕 電阻率 (Ω cm ) 氧濃度 (e 1 7atoms/cc ) 碳濃度 (e 1 6atoms/cc ) 1 1~6 1 3〜1 5 1 ~20 從該結果’全區域可以無位錯地拉起氧、電阻及碳都 能達到如目標條件的結晶。 【圖式簡單說明】 -30- 201005132 第1圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造裝置一部分 的前視圖。 第2圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的流程 圖。 第3圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的配置 方法的前剖視圖。 第4圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的其他 φ 配置方法的前剖視圖。 第5圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的配置 方法的前剖視圖。 第6A圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的矽 原料的透視圖。 第6B圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的矽 原料的上視圖。 第7A圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的配 . 置方法的上視圖。 第7B圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的配 ®方法的前剖視圖。 第8圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的熱絕 $帽套高度的前視圖。 第9圖是表示本實施形態之摻碳單晶製造方法的拉晶 步驟的前視圖。 第10圖爲本實施形態之摻碳單晶製造方法的加熱器 功率的時間流程圖例。 -31 - 201005132 第11圖爲本實施形態之摻碳單晶製造方法的熱絕緣 帽蓋原料表面間距離的時間流程圖例。 第12圖爲本實施形態之摻碳單晶製造方法的氣體流 量的時間流程圖例。 第13圖爲本實施形態之摻碳單晶製造方法的爐內壓 的時間流程圖例。 第14圖爲本實施形態之摻碳單晶製造方法的磁場強 度的時間流程圖例。 第15圖爲本實施形態之摻碳單晶製造方法的磁場中 心-坩堝間的距離的時間流程圖例。 第16圖爲本實施形態之摻碳單晶製造方法的坩堝轉 數的時間流程圖例。 第17圖爲本實施形態之摻碳單晶製造方法的坩堝轉 動變動模式的時間流程圖例。 第18圖是藉本實施形態的摻碳單晶製造方法之拉晶 的氧濃度，電阻率、碳濃度的評估結果。 【主要元件符號說明】 1 :腔室 4 :加熱器 5 :矽原料 -32-

Claims (1)

1. 201005132 七、申請專利範圍： 1·一種摻碳單晶製造方法’係藉恰克勞斯基法在腔室 內摻碳製造砂單晶的方法，其特徵爲，包含： 在坩堝內配置矽原料的步驟； 將摻碳劑配置在離開上述坩堝內面5cm以上的位置的 步驟；及 在上述配置步驟後進行上述矽原料熔融的熔融步驟， Φ 所構成的摻碳單晶製造方法。 2·如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造方法， 其中，在上述坩堝內配置上述矽原料的步驟中，包含： 將上述摻碳劑配置在從所配置之上述矽原料的上側表 面離開5cm以上內側位置的步驟，及 在上述配置步驟後進行上述矽原料熔融用的熔融步驟 > 所構成的摻碳單晶製造方法。 Φ 3.如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造方法， 其中，在上述坩堝內配置上述矽原料的步驟中，包含： 將上述摻碳劑在配置的上述矽原料內，對上述坩堝底 面到上述矽原料上側表面爲止的高度Η，配置從H/2的該 中心位置到上下Η/4的高度位置範圍內的步驟；及 在上述配置步驟後進行熔融上述矽原料的熔融步驟， 所構成的摻碳單晶製造方法。 4·如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造方法， 其中，在上述坩堝內配置上述矽原料的步驟中， -33- 201005132 將上述摻碳劑對於上述坩堝半徑R，配置從上視圖顯 示的上述坩堝中心到R/2的橫向位置範圍內的步驟，及 在上述配置步驟後進行熔融上述矽原料的熔融步驟， 所構成的摻碳單晶製造方法。 5·如申請專利範圍第1項至第4項中任一項記載的摻 碳單晶製造方法，其中，上述摻碳劑爲碳粉末。 6. 如申請專利範圍第5項記載的摻碳單晶製造方法， 其中’上述摻碳劑爲純度99.999 %的碳粉末。 A 7. 如申請專利範圍第5項記載的摻碳單晶製造方法， 其中’具有配置上述砂原料至少上視圖顯示l〇cm2以上的 塊狀原料’該塊狀的矽原料是形成可載放上述摻碳劑的平 面形狀’並且在該塊狀的矽原料上載放上述摻碳劑。 8. 如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造方法， 其中’上述摻碳劑爲薄片狀。 9 ·如申請專利範圍第5項記載的摻碳單晶製造方法， 其中’配置的上述矽原料爲具有至少形成有可夾持上述摻 碳劑用的開縫的塊狀原料。 ® 10. 如申請專利範圍第9項記載的摻碳單晶製造方法 ’其中’上述矽原料的開縫設定爲至少可插入上述薄片狀 慘碳劑的一半以上面積的尺寸。 11. 如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造方法 ’其中，在上述配置步驟後的熔融狀態控制步驟中，位在 上述堪摘上方呈同心狀設置形成大致圓筒形的熱絕緣帽奪 下端的阔度位置是位在所配置之上述矽原料的上側袠面 -34- 201005132 20〜50cm上側位置，在此狀態下開始進行上述矽原料 的熔融步驟。 12.如申請專利範圍第n項記載的摻碳單晶製造 ’其中’在上述熔融狀態控制步驟中，上述腔室內的 壓是設定在2〜13.3kPa，從上述熱絕緣帽套上側流向 側的氣體流量被設定爲3〜150 (L/min)，在此狀態下 熔融上述矽原料的熔融步驟。 13·如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造 ，其中，在上述熔融步驟中，與配置的上述矽原料的 比較’控制加熱器使其從上側先熔化。 14.如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造 ，其中，在上述熔融步驟中，對上述坩堝內外加磁場 其產生上述坩堝的外圍部溫度比中心部高的溫度梯度 15·如申請專利範圍第14項記載的摻碳單晶製造 ，其中，上述磁場強度分別設定水平磁場時爲 〜5000G以上，尖點磁場時爲300〜1000G以上，設定 述磁場的中心高度形成從上述坩堝的上端到底部的範 的上述熔融步驟； 上述熔融步驟，包含： 相對於熔化開始到熔化結束爲止的時間T，從熔 始到T/3的期間設定使磁場中心高度形成從坩堝底面 堝高度的W8以上1/3以下範圍的步驟； 熔化結束爲止的T/3的期間是設定使磁場中心高 成熔化結束時的矽溶液面的上下l〇cm的範圍的步驟； 熔融 方法 爐內 坩堝 開始 方法 下側 方法 ，使 〇 方法 1000 使上 圍內 化開 到坩 度形 及 -35- 201005132 開始到T/3〜2T/3的期間，對應隨著原料熔化的坩堝 高度位置變化來控制外加磁場的高度使其從上述開始時的 高度緩緩移動到結束時的高度爲止的步驟所構成，並且 上述熔融步驟，包含： 相對於熔化開始到熔化結束爲止的期間Τ，結束 爲止到Τ/3的期間設定使磁場強度爲最強強度且形成一定 的步驟； 從開始到Τ/3的期間設定磁場強度形成上述最強 強度的1/8以上1/3以下範圍的步驟；及 從開始到Τ/3〜2Τ/3的期間控制外加的磁場使其 從上述開始時的高度緩緩變化至結束時的強度爲止的步驟 所構成。 16.如申請專利範圍第1項至第15項中任一項記載的 摻碳單晶製造方法，其中，上述坩堝內面的粗糙度設定爲 RMS3〜50nm 〇 1 7 .如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造方法 ，其中，上述坩堝內面形成有1〇~1〇〇〇μιη的失透層。 1 8 ·如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造方法 ，其中，在上述熔融步驟中，以l~5rpm轉動上述坩堝， 並以15〜3 0〇Sec的週期使其反轉。 1 9·如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造方法 ，其中，在上述坩堝內配置有lxl〇_6~l〇g的上述摻碳劑。 20.如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造方法 ，其中，拉起矽單晶控制在氧濃度 0.1〜18xl〇17atoms/Cni3 -36- 201005132 (OLDASTM 法）、碳濃度 1~20 X 1016atoms/cm3 ( NEW ASTM法）的各範圍。 21. 如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造方法 ，其中，從拉起矽單晶所切片之晶圓的電阻率控制在0.1 Ω · c m 〜9 9 Ω · c m。 22. 如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造方法 ，其中，在上述熔融步驟後的拉晶步驟中， 在熔融後的矽溶液面中，爲降低從上述坩堝內壁面朝 向上述坩堝中心部的溶液流，將位在上述坩渦上方設置同 心狀大致呈圓筒形的熱絕緣帽套下端的高度位置設定在距 上述矽溶液面的l~20cm上側位置。 23. 如申請專利範圍第22項記載的摻碳單晶製造方法 ，其中，在上述熔融步驟後，開始上述拉晶步驟爲止的拉 晶狀態控制步驟中， 將位在上述坩堝上方設置同心狀呈大致圓筒形的熱絕 緣帽套下端的高度位置設定在距熔融後矽溶液面的 1 0 ~ 5 0 c m上側位置。 24. 如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造方法 ，其中，在上述熔融步驟後的拉晶步驟中， 在熔融後的矽溶液面中爲減少從上述坩堝內壁面朝向 上述坩堝中心部的溶液流，並防止從位在上述坩堝上方呈 同心狀設置形成大致圓筒形熱絕緣帽套下端的上視圖顯示 的內側有SiC或混入物等的有位錯化原因物的流入，而將 上述腔室內的爐內壓設定在1.3~6.6kPa，並將從上述熱絕 -37- 201005132 緣帽蓋上側流向坩渦側的氣體流量設定在3〜150 ( L/inin) 〇 25. 如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造方法 ，其中，在上述熔融步驟後的拉晶步驟中， 在熔融後的矽溶液面中爲減少從上述坩堝內壁面朝向 上述坩堝中心部的溶液流，並防止從位在上述坩堝上方呈 同心狀設置形成大致圓筒形之熱絕緣帽套下端的上視圖顯 示的內側有SiC的流入’而控制加熱器輸出狀態使上述矽 溶液和上述單晶的固液下面的形狀形成上凸狀。 26. 如申請專利範圍第1項記載的摻碳單晶製造方法 ，其中，在上述熔融步驟後的拉晶步驟中， 使單晶直胴體部的拉晶速度爲0.1〜1.5mm/min。 27. —種摻碳單晶製造裝置，其特徵爲，藉著具有： 腔室；上述腔室內的坩堝；設置在其周圍的側加熱器·，及 在上述增渦配置砂原料時，對配置慘碳劑的上述均·渦內面 設定離開5cm以上配置位置的摻入位置設定手段之申請專 利範圍第1項記載的單晶製造方法進行拉晶。 28. 如申請專利範圍第27項記載的摻碳單晶製造裝置 ’其中，上述摻碳位置設定手段，具有：檢測摻碳劑配置 位置中的高度位置及水平方向位置作爲上述坩堝上端位置 及該坩堝的相對位置的檢測手段，及顯示從該檢測手段輸 出的顯示手段。 29. 如申請專利範圍第28項記載的摻碳單晶製造裝置 ’其中，上述摻碳位置設定手段，具有：預先登錄上述摻 -38- 201005132 碳劑配置位置數據的記憶手段；將上述檢測手段的輸 上述記憶手段的數據比較的運算手段；及顯示該運算 的上述顯示手段。 30.如申請專利範圍第27項記載的摻碳單晶製造 ，其中，上述摻碳位置設定手段，具有：通過坩堝中 置跨於上述坩堝側壁的坩堝上端位置檢測棒構件；及 坩堝上端位置檢測棒構件的中心位置朝著下方垂設的 φ 位置設定棒構件。 3 1.如申請專利範圍第27項記載的摻碳單晶製造 ’其中，上述腔室內的爐內壓設定在1.3~6.6kPa，並 上述熱絕緣帽蓋上側流向坩堝側的氣體流量設定在3 C L/rnin )，在此狀態下開始進形上述矽原料熔融的 步驟。 32. 如申請專利範圍第27項記載的摻碳單晶製造 ’其中，具有設在上述坩堝下方的底加熱器，在進行 ® 砂原料熔融的熔融步驟中，與上述底加熱器比較可設 上述側加熱器的輸出大於底加熱器的輸出。 33. 如申請專利範圍第27項記載的摻碳單晶製造 ’其中’具有設於上述坩堝外方的磁場外加手段’在 上述矽原料的步驟及拉晶步驟中’可將磁場外加於上 摘附近。 34. 如申請專利範圍第27項記載的摻碳單晶製造 ，其中，上述坩堝內面的粗糙度設定爲RMS3〜5 0nm。 35·如申請專利範圍第27項記載的摻碳單晶製造 出和 結果 裝置 心位 從該 高度 裝置 將從 -150 熔融 裝置 上述 定使 裝置 熔融 述坩 裝置 裝置 -39- 201005132 ，其中，上述坩堝內面形成有1 0-1 00 0 μπι的失透層。 36.如申請專利範圍第27項記載的摻碳單晶製造裝置 ，其中，具有在上述熔融步驟中，以l~5rpm轉動上述坩 堝，並以15〜30〇SeC的週期使其反轉的坩堝轉動控制手段

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