JP6954088B2 - Method for manufacturing silicon single crystal - Google Patents
Method for manufacturing silicon single crystal Download PDFInfo
- Publication number
- JP6954088B2 JP6954088B2 JP2017242866A JP2017242866A JP6954088B2 JP 6954088 B2 JP6954088 B2 JP 6954088B2 JP 2017242866 A JP2017242866 A JP 2017242866A JP 2017242866 A JP2017242866 A JP 2017242866A JP 6954088 B2 JP6954088 B2 JP 6954088B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- silicon single
- electrical resistivity
- dope gas
- absorption rate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/08—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone
- C30B13/10—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone with addition of doping materials
- C30B13/12—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone with addition of doping materials in the gaseous or vapour state
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/28—Controlling or regulating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
本発明は、シリコン単結晶の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a silicon single crystal.
FZ(Floating Zone)法は、高抵抗率の多結晶の原料素材を溶融させ、その溶融帯域にリン(PH3)、ホウ素(B2H6)等を含むドープガスを吹き付け、電気抵抗率を制御することにより、シリコン単結晶を育成する。シリコン単結晶の電気抵抗率を制御するには、ホットゾーンの種々の条件を考慮しながら、育成制御を行う必要がある。
このため、特許文献1には、FZ法によるシリコン単結晶の製造方法において、シリコン単結晶の育成中に、ネック直径、メルト直径、ゾーン長、結晶温度、上軸速度等の電気抵抗率に影響をする複数のパラメータを測定しながら、シリコン単結晶を育成する技術が開示されている。
In the FZ (Floating Zone) method, a polycrystalline raw material having a high resistivity is melted, and a dope gas containing phosphorus (PH 3 ), boron (B 2 H 6 ), etc. is blown into the melting zone to control the electrical resistivity. By doing so, a silicon single crystal is grown. In order to control the electrical resistivity of a silicon single crystal, it is necessary to control the growth while considering various conditions of the hot zone.
Therefore, Patent Document 1 states that in the method for producing a silicon single crystal by the FZ method, the electrical resistivity such as neck diameter, melt diameter, zone length, crystal temperature, and upper axial speed is affected during the growth of the silicon single crystal. A technique for growing a silicon single crystal while measuring a plurality of parameters is disclosed.
しかしながら、前記特許文献1に記載の技術では、シリコン単結晶の育成中に、様々なパラメータの測定を行い、測定結果を多変量解析により解析し、解析結果に基づいて次回の育成におけるドーパント供給量を調整しなければならない。したがって、様々なパラメータの測定や、多変量解析等の複雑な処理を行わなければならず、FZ法における育成条件の設定の煩雑化を招くという課題がある。 However, in the technique described in Patent Document 1, various parameters are measured during the growth of the silicon single crystal, the measurement results are analyzed by multivariate analysis, and the dopant supply amount in the next growth is based on the analysis results. Must be adjusted. Therefore, it is necessary to perform complicated processing such as measurement of various parameters and multivariate analysis, which causes a problem that setting of growing conditions in the FZ method becomes complicated.
本発明の目的は、FZ法によるシリコン単結晶の育成において、シリコン単結晶に所望の電気抵抗率を付与するにあたって、複雑な処理を行うことなく、ドープガスの供給量を適切に求めることのできるシリコン単結晶の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to appropriately obtain the supply amount of a dope gas without performing complicated processing in imparting a desired electrical resistivity to a silicon single crystal in growing a silicon single crystal by the FZ method. It is an object of the present invention to provide a method for producing a single crystal.
本発明のシリコン単結晶の製造方法は、溶融帯域にドープガスを吹き付けながら、電気抵抗率を制御するFZ(Floating Zone)法により、シリコン単結晶を育成するシリコン単結晶の製造方法であって、所定の育成装置によるシリコン単結晶の育成実績データを取得する第1の工程と、取得された前記シリコン単結晶の育成実績データに基づいて、前記シリコン単結晶の電気抵抗率の実績値と、前記シリコン単結晶のドープガス吸収率との関係を演算する第2の工程と、演算された電気抵抗率の実績値およびドープガス吸収率の関係に基づいて、同一の育成装置を用いて製造するシリコン単結晶の電気抵抗率の狙い値から、ドープガス供給量を演算する第3の工程と、演算されたドープガス供給量によりドープガスを吹き付けながら、育成するシリコン単結晶の電気抵抗率を制御する第4の工程と、を実施することを特徴とする。 The method for producing a silicon single crystal of the present invention is a method for producing a silicon single crystal in which a silicon single crystal is grown by an FZ (Floating Zone) method in which the electrical resistivity is controlled while blowing a dope gas into the melting zone. Based on the first step of acquiring the growth record data of the silicon single crystal by the growing device of the above and the acquired growth record data of the silicon single crystal, the actual value of the electrical resistivity of the silicon single crystal and the silicon Based on the second step of calculating the relationship between the single crystal's dope gas absorption rate and the calculated actual value of the electrical resistivity and the dope gas absorption rate, the silicon single crystal produced using the same growing device. A third step of calculating the dope gas supply amount from the target value of the electric resistivity, and a fourth step of controlling the electric resistivity of the silicon single crystal to be grown while blowing the dope gas according to the calculated dope gas supply amount. It is characterized by carrying out.
この発明によれば、第1の工程によりシリコン単結晶の育成実績データを取得し、第2の工程によりシリコン単結晶の電気抵抗率の実績値と、シリコン単結晶のドープガス吸収率との関係を演算している。そして、第3の工程により、電気抵抗率の狙い値に応じたドープガス供給量を演算し、第4の工程により、演算されたドープガス供給量によりドープガスを吹き付けながら、育成するシリコン単結晶の電気抵抗率を制御してシリコン単結晶を育成できる。
したがって、狙い抵抗値の変化に応じたドープガス吸収率を考慮して、ドープガス供給量を設定しているので、電気抵抗率の狙い値と、育成したシリコン単結晶の電気抵抗率とのずれを少なくすることができる。
According to the present invention, the actual growth data of the silicon single crystal is acquired by the first step, and the relationship between the actual value of the electrical resistivity of the silicon single crystal and the doping gas absorption rate of the silicon single crystal is determined by the second step. I'm calculating. Then, in the third step, the dope gas supply amount according to the target value of the electrical resistivity is calculated, and in the fourth step, the electric resistance of the silicon single crystal to be grown while blowing the dope gas by the calculated dope gas supply amount. The rate can be controlled to grow a silicon single crystal.
Therefore, since the doping gas supply amount is set in consideration of the doping gas absorption rate according to the change in the target resistivity value, the deviation between the target value of the electrical resistivity and the electrical resistivity of the grown silicon single crystal is small. can do.
本発明では、前記第2の工程におけるシリコン単結晶の電気抵抗率の実績値と、ドープガス吸収率との関係は、比例関係となるのが好ましい。
たとえば、シリコン単結晶の電気抵抗率の実績値と、ドープガス吸収率との関係が比例関係にあれば、次のシリコン単結晶の育成に際して、その比例関係にしたがって次のシリコン単結晶の育成における電気抵抗率の狙い値から、ドープガス供給量を簡単に求めることができる。
In the present invention, the relationship between the actual value of the electrical resistivity of the silicon single crystal in the second step and the doping gas absorption rate is preferably a proportional relationship.
For example, if the relationship between the actual value of the electrical resistivity of a silicon single crystal and the dope gas absorption rate is proportional, when the next silicon single crystal is grown, the electricity in the next silicon single crystal growth is according to the proportional relationship. The amount of dope gas supplied can be easily obtained from the target value of resistivity.
本発明では、前記第1の工程は、同一の育成装置の前回の育成実績データを取得するのが好ましい。
この発明によれば、前回の育成実績データを用いて電気抵抗率の実測値と、ドープガス供給量との関係を求めているため、直近の育成実績データからドープガス供給量を求めることができ、電気抵抗率の狙い値により近い電気抵抗率のシリコン単結晶を育成できる。
In the present invention, in the first step, it is preferable to acquire the previous growing record data of the same growing device.
According to the present invention, since the relationship between the measured value of the electrical resistivity and the dope gas supply amount is obtained using the previous growth record data, the dope gas supply amount can be obtained from the latest growth record data, and electricity can be obtained. It is possible to grow a silicon single crystal having an electrical resistivity that is closer to the target value of the resistivity.
本発明のシリコン単結晶の製造方法は、溶融帯域にドープガスを吹き付けながら、電気抵抗率を制御するFZ(Floating Zone)法により、同一の育成装置を用いてシリコン単結晶を育成するシリコン単結晶の製造方法であって、前回のシリコン単結晶製造におけるシリコン単結晶の育成実績データと、前記シリコン単結晶の電気抵抗率の実績値から、前回のシリコン単結晶製造における前記シリコン単結晶のドープガス吸収率を演算する工程と、今回育成するシリコン単結晶の電気抵抗率の狙い値が、前回のシリコン単結晶の電気抵抗率の実測値よりも大きな場合には、前回のシリコン単結晶のドープガス吸収率よりも小さなドープガス吸収率を用い、今回育成するシリコン単結晶の電気抵抗率が、前回のシリコン単結晶の電気抵抗率の実測値よりも小さな場合には、前回のシリコン単結晶のドープガス吸収率よりも大きなドープガス吸収率を用いて、今回育成するシリコン単結晶の電気抵抗率を制御する工程と、を実施することを特徴とする。
このような本発明によっても、前記と同様の作用および効果を奏することができる。
The method for producing a silicon single crystal of the present invention is a method for growing a silicon single crystal using the same growing device by the FZ (Floating Zone) method in which the electric resistance is controlled while blowing a dope gas into the melting zone. It is a manufacturing method, and based on the actual data of growing a silicon single crystal in the previous production of a silicon single crystal and the actual value of the electrical resistance of the silicon single crystal, the doping gas absorption rate of the silicon single crystal in the previous production of the silicon single crystal. If the target value of the electric resistance of the silicon single crystal to be grown this time is larger than the measured value of the electric resistance of the previous silicon single crystal, it is more than the doping gas absorption rate of the previous silicon single crystal. If the electric resistance of the silicon single crystal to be grown this time is smaller than the measured value of the electric resistance of the previous silicon single crystal, the dope gas absorption of the previous silicon single crystal is smaller than the dope gas absorption of the previous silicon single crystal. It is characterized by carrying out a step of controlling the electric resistance of the silicon single crystal to be grown this time by using a large dope gas absorption rate.
According to the present invention as described above, the same actions and effects as described above can be obtained.
本発明では、前記シリコン単結晶の育成実績データは、少なくとも、前記シリコン単結晶の狙い径、電気抵抗率、結晶送り速度、ドープガス流量、およびドープガス濃度を含むのが好ましい。
これらのデータは、育成中のシリコン単結晶の電気抵抗率を制御する上で大きな影響を及ぼすデータであるため、育成中のシリコン単結晶の電気抵抗率を高精度に制御することができる。
In the present invention, it is preferable that the growth record data of the silicon single crystal includes at least the target diameter of the silicon single crystal, the electrical resistivity, the crystal feed rate, the dope gas flow rate, and the dope gas concentration.
Since these data have a great influence on controlling the electrical resistivity of the growing silicon single crystal, the electrical resistivity of the growing silicon single crystal can be controlled with high accuracy.
[1]シリコン単結晶の育成装置1の全体構成
図1には、本発明の実施の形態に係るシリコン単結晶の育成装置1の模式図が示されている。このシリコン単結晶の育成装置1は、FZ(Floating Zone)法により、多結晶シリコン原料2からシリコン単結晶3を育成する装置である。シリコン単結晶の育成装置1は、結晶保持具4、高周波誘導加熱コイル5、保温筒6、ガスドープ装置7、原料素材保持具8、および製品単結晶重量保持具9を備える。
[1] Overall Configuration of Silicon Single Crystal Growing Device 1 FIG. 1 shows a schematic view of the silicon single crystal growing device 1 according to the embodiment of the present invention. The silicon single crystal growing apparatus 1 is an apparatus for growing a silicon
結晶保持具4は、シリコン単結晶3の先端部分を保持する部材であり、上部に種結晶が固定され、シリコン単結晶3の育成とともに、下方に引き下げられる。製品単結晶重量保持具9は、シリコン単結晶3の肩部に当接し、シリコン単結晶3の重量を保持する。
原料素材保持具8は、リング状体から構成され、多結晶シリコン原料2の上端の胴部をチャッキングする。
The
The raw material holder 8 is composed of a ring-shaped body, and chucks the upper end body of the polycrystalline silicon
高周波誘導加熱コイル5は、リング状体から構成され、図示を略したが、高周波電源に接続され、高周波誘導加熱によって多結晶シリコン原料2を溶融し、シリコンの溶融帯域3Aを形成する。
保温筒6は、育成されたシリコン単結晶3の周囲を囲むリング状体から構成される。保温筒6は、溶融帯域3Aが固化する過程におけるシリコン単結晶3の温度を制御する。
The high-frequency
The
ガスドープ装置7は、ドープガスノズル71、ガスボンベ72、流量制御バルブ73、およびコントローラ74を備える。
ドープガスノズル71は、先端がシリコンの溶融帯域3Aの近傍に突出し、溶融帯域3Aにドープガスを吹き付ける。
ガスボンベ72には、ドープガスが高圧状態で収容される。シリコン単結晶3のドーパントには、たとえば、n型ドーパントとしてリン(PH3)、p型ドーパントとしてボロン(B2H6)等を用いることができる。また、ドープガスとして、これらドーパントを含むアルゴンや窒素等の不活性ガスを用いることができる。
流量制御バルブ73は、ガスボンベ72に収容されたドープガスの流量を制御するバルブであり、コントローラ74からの制御指令に基づいて、ドープガスノズル71から噴出されるドープガスの流量が制御される。
The gas doping device 7 includes a
The tip of the
The dope gas is stored in the
The flow
このようなシリコン単結晶の育成装置1では、多結晶シリコン原料2の上端を、原料素材保持具8で保持し、炉内に固定された高周波誘導加熱コイル5により、多結晶シリコン原料2の下端が溶融される。シリコンの溶融帯域3Aに、結晶保持具4に固定された種結晶を接触させ、下方に引き下げつつ、所望の直胴径となるように増径させながら融液を凝固させ、直胴径に達した後は、その直胴径を維持するように融液を凝固させてシリコン単結晶3を製造する。このとき、同時に多結晶シリコン原料2を下方に移動させることにより、連続的に多結晶シリコン原料2の下端を溶融させ、単結晶化に必要な量の融液を供給する。
結晶は、ある程度成長したところで、製品単結晶重量保持具9により保持される。
このようなシリコン単結晶3の育成過程において、ドープガスノズル71を介して、形成される溶融帯域3Aにドープガスを吹き付けることにより、ドーパントをシリコン単結晶3に取り込ませる。
In such a silicon single crystal growing apparatus 1, the upper end of the polycrystalline silicon
When the crystals have grown to some extent, they are held by the product single crystal weight holder 9.
In the process of growing the silicon
[2]シリコン単結晶の製造方法
次に、本実施の形態によるシリコン単結晶3の製造方法を、図2に示すフローチャートに基づいて説明する。
[2-1]育成実績データの取得(工程S1:第1の工程)
まず、シリコン単結晶3の育成実績データを取得する。育成実績データは、同一の育成装置1における過去の育成実績データであれば採用することは可能だが、前回あるいは2〜3回前の育成時の育成実績データを採用するのが最も好ましい。前回あるいは2〜3回前の実績データであれば、育成装置内の部材の劣化や部材の相対的な位置関係等の径時的に変化する要素の影響が少ないからである。
取得する育成実績データとしては、たとえば、多結晶シリコン原料2の素材抵抗率(Ω・cm)、育成されたシリコン単結晶3の狙い径(mm)、測定した電気抵抗率(Ω・cm)、シリコン単結晶3の結晶送り速度(mm/min)、ドープガス流量(cm3/min)、ドープガス濃度(ppm)が挙げられる。
[2] Method for Producing Silicon Single Crystal Next, a method for producing the silicon
[2-1] Acquisition of training record data (process S1: first process)
First, the growth record data of the silicon
The growing record data to be acquired includes, for example, the material resistivity (Ω · cm) of the polycrystalline silicon
[2-2]電気抵抗率とドープガス吸収率の関係の演算(工程S2:第2の工程)
シリコン単結晶3の育成実績データを取得したら、育成実績データから同一の育成装置1におけるシリコン単結晶3の電気抵抗率と、シリコン単結晶3のドープガス吸収率との関係を演算する。ここで、ドープガス吸収率とは、ドーパントガスがどれだけ吸収されたかを算出したものであり、次回のシリコン単結晶3の育成に際して、電気抵抗率の狙い値とするためのドープ量を決める際に使用する指標である。
[2-2] Calculation of the relationship between electrical resistivity and doped gas absorption rate (step S2: second step)
After acquiring the growth record data of the silicon
具体的には、ドープガス量f(x)は、ドープガス吸収率αを用いて、次のようにして求めることができる。
シリコン単結晶3の狙い抵抗率に基づいて算出されたシリコン単結晶3の不純物濃度Cs、および素材長さ位置xに応じた不純物濃度Cp(x)の差分Cs−Cp(x)を求め、この差分Cs−Cp(x)を素材長さ位置xに応じてガスドープ法により供給すべき不純物濃度Cg(x)に設定したときに、シリコン単結晶3の直径をDs(mm)、結晶送り速度Vc、ドープガス濃度をn、シリコン単結晶3のドープガス吸収率をαとすると、下記式(1)によって求めることができる。なお、Aは定数である。
Specifically, the amount of dope gas f (x) can be obtained as follows using the dope gas absorption rate α.
The impurity concentration Cs of the silicon
所定の育成装置1について、取得された育成実績データに基づいて、シリコン単結晶3の電気抵抗率と、ドープガス吸収率との関係を調べたところ、図3に示すように、電気抵抗率と、ドープガス吸収率とは、比例関係にあり、電気抵抗率が大きくなると、ドープガス吸収率は次第に低下していくことが確認された。すなわち、電気抵抗率に応じて、そのシリコン単結晶3のドープガス吸収率を算出しなければならないことが確認された。測定結果を表1にも示す。
図3の比例関係は、電気抵抗率をx、ドープガス吸収率をyとすると下記式(2)で表される。
y=−0.0324x+72.165・・・(2)
なお、式(2)は、所定の育成装置1についての結果であるが、他の育成装置についても測定したところ、式(2)の係数値は異なるが、いずれも負の勾配の比例関係となった。
When the relationship between the electrical resistivity of the silicon
The proportional relationship in FIG. 3 is expressed by the following equation (2), where x is the electrical resistivity and y is the doped gas absorption rate.
y = −0.0324x + 72.165 ... (2)
The equation (2) is the result for the predetermined growing apparatus 1, but when the other growing apparatus was also measured, the coefficient values of the equation (2) were different, but all of them had a proportional relationship with a negative gradient. became.
[2-3]電気抵抗率の狙い値からドープガス供給量の演算(工程S3:第3の工程)
第2の工程で演算されたドープガス吸収率を用いて、第3の工程におけるドープガス供給量を演算する。なお、FZ法によるシリコン単結晶3の育成では、他品種少量生産を前提としている。
したがって、育成されたシリコン単結晶3の電気抵抗率の狙い値はバッチ毎に異なり、原料となる多結晶シリコン原料2の素材電気抵抗率もバッチ毎に異なる。
[2-3] Calculation of dope gas supply amount from the target value of electrical resistivity (step S3: third step)
Using the dope gas absorption rate calculated in the second step, the dope gas supply amount in the third step is calculated. The growth of silicon
Therefore, the target value of the electrical resistivity of the grown silicon
具体的には、シリコン単結晶3の電気抵抗率の狙い値から、多結晶シリコン原料2の素材抵抗率を減算して必要なドープ量を演算する。
必要なドープ量が演算されたら、シリコン単結晶3の結晶送り速度、狙い径から単位時間当たり製造されるシリコン単結晶の体積を求め、単位時間当たりの必要ドープ量を算出する。
そして、図3に示す比例関係を利用して、電気抵抗率の狙い値に対応するドープガス吸収率を求め、前述した式(1)から必要なドープガス流量を算出する。
Specifically, the required doping amount is calculated by subtracting the material resistivity of the polycrystalline silicon
After the required doping amount is calculated, the volume of the silicon single crystal produced per unit time is obtained from the crystal feed rate and the target diameter of the silicon
Then, using the proportional relationship shown in FIG. 3, the dope gas absorption rate corresponding to the target value of the electrical resistivity is obtained, and the required dope gas flow rate is calculated from the above-mentioned equation (1).
[2-4]シリコン単結晶の育成(工程S4:第4の工程)
ドープガス流量の指示値が演算されたら、コントローラ74を操作して、ガスドープ装置7の流量制御バルブ73の指示値を演算された指示値に設定する。
次に、高周波誘導加熱コイル5のスイッチを入れ、たとえば、狙い径155(mm)、結晶送り速度2.5(mm/min)、ドープガス濃度30(ppm)、ドープガス流量13.0(cm3/min)に設定し、多結晶シリコン原料2の溶融を開始してシリコン単結晶3の育成を行う。
[2-4] Growth of silicon single crystal (step S4: fourth step)
After the indicated value of the dope gas flow rate is calculated, the
Next, the high-frequency
[3]実施の形態の効果
このような本実施の形態によれば、以下のような効果がある。
第1の工程S1によりシリコン単結晶3の育成実績データを取得し、第2の工程S2によりシリコン単結晶3の電気抵抗率の実績値と、シリコン単結晶3のドープガス吸収率との関係を演算している。そして、第3の工程S3により、電気抵抗率の狙い値に応じたドープガス供給量を演算し、第4の工程S4により、演算されたドープガス供給量によりドープガスを吹き付けながら、シリコン単結晶3の電気抵抗率を制御してシリコン単結晶3を育成できる。
したがって、電気抵抗率の狙い値の変化に応じたドープガス吸収率を考慮して、ドープガス供給量を設定しているので、電気抵抗率の狙い値と、育成したシリコン単結晶3の実際の電気抵抗率とのずれを少なくすることができる。
[3] Effects of the Embodiment According to the present embodiment as described above, there are the following effects.
The growth result data of the silicon
Therefore, since the dope gas supply amount is set in consideration of the dope gas absorption rate according to the change in the target value of the electrical resistivity, the target value of the electrical resistivity and the actual electric resistance of the grown silicon
シリコン単結晶3の電気抵抗率の実績値と、ドープガス吸収率との関係が、図3に示すように、負の勾配の比例関係にある。したがって、次のシリコン単結晶3の育成に際して、その比例関係にしたがって次のシリコン単結晶3の育成における電気抵抗率の狙い値から、ドープガス供給量を簡単に求めることができる。
As shown in FIG. 3, the relationship between the actual value of the electrical resistivity of the silicon
前回の育成実績データを用いて電気抵抗率の実測値と、ドープガス供給量との関係を求めているため、直近の育成実績データからドープガス供給量を求めることができる。したがって、電気抵抗率の狙い値により近い電気抵抗率のシリコン単結晶3を育成できる。
育成実績データとして、少なくとも、シリコン単結晶3の狙い径、電気抵抗率、結晶送り速度、ドープガス流量、およびドープガス濃度を取得している。これにより、育成中のシリコン単結晶3の電気抵抗率を制御する上で大きな影響を及ぼすデータを取得することができるため、育成中のシリコン単結晶の電気抵抗率を高精度に制御することができる。
Since the relationship between the measured value of electrical resistivity and the amount of dope gas supplied is obtained using the previous growth record data, the amount of dope gas supply can be obtained from the latest growth record data. Therefore, it is possible to grow a silicon
At least the target diameter, electrical resistivity, crystal feed rate, dope gas flow rate, and dope gas concentration of the silicon
前述した実施の形態で説明したように、第1の工程における育成実績データから、第2の工程で測定電気抵抗率と、ドープガス吸収率との関係を演算し、第3の工程において、演算されたドープガス吸収率から、次回育成におけるドープガス流量を設定したもの(実施例)と、前回ドープガス吸収率を考慮せずに一定とした場合とを比較した(比較例)。なお、実施例および比較例との相違はドープガス流量のみであり、その他のプロセス条件は同一である。 As described in the above-described embodiment, the relationship between the measured electrical resistivity and the dope gas absorption rate is calculated in the second step from the growing record data in the first step, and is calculated in the third step. From the dope gas absorption rate, the case where the dope gas flow rate in the next growing was set (Example) and the case where the dope gas absorption rate was kept constant without considering the previous dope gas absorption rate were compared (Comparative example). The only difference between the examples and the comparative examples is the flow rate of the dope gas, and the other process conditions are the same.
具体的な比較の方法は、電気抵抗率の狙い値に対して、育成されたシリコン単結晶3の電気抵抗率の実績値がどの程度のずれが生じているか否かを的中率のずれとして評価した。すなわち、的中率は、以下の式(3)で与えられる。
[的中率のずれ]=([実績値]−[狙い値])/[狙い値]×100(%)
・・・(3)
結果を図4に示す。図4に示すように、実施例は的中率のばらつきが少なく、電気抵抗率の狙い値と、育成されたシリコン単結晶3の実績値とのずれがほとんどないことが確認された。
The specific method of comparison is to determine how much the actual value of the electrical resistivity of the grown silicon
[Difference in hit rate] = ([Actual value]-[Aim value]) / [Aim value] x 100 (%)
... (3)
The results are shown in FIG. As shown in FIG. 4, it was confirmed that there was little variation in the hit rate in the examples, and there was almost no discrepancy between the target value of the electrical resistivity and the actual value of the grown silicon
1…育成装置、2…多結晶シリコン原料、3…シリコン単結晶、3A…溶融帯域、4…結晶保持具、5…高周波誘導加熱コイル、6…保温筒、7…ガスドープ装置、8…原料素材保持具、9…製品単結晶重量保持具、30…ドープガス濃度、71…ドープガスノズル、72…ガスボンベ、73…流量制御バルブ、74…コントローラ、S1…第1の工程、S2…第2の工程、S3…第3の工程、S4…第4の工程。 1 ... Growth device, 2 ... Polycrystalline silicon raw material, 3 ... Silicon single crystal, 3A ... Melting zone, 4 ... Crystal holder, 5 ... High frequency induction heating coil, 6 ... Heat insulation cylinder, 7 ... Gas doping device, 8 ... Raw material material Holder, 9 ... Product single crystal weight holder, 30 ... Dope gas concentration, 71 ... Dope gas nozzle, 72 ... Gas cylinder, 73 ... Flow control valve, 74 ... Controller, S1 ... First step, S2 ... Second step, S3 ... 3rd step, S4 ... 4th step.
Claims (4)
所定の育成装置によるシリコン単結晶の育成実績データを取得する第1の工程と、
取得された前記シリコン単結晶の育成実績データに基づいて、前記シリコン単結晶の電気抵抗率の実績値と、前記シリコン単結晶のドープガス吸収率との関係を演算する第2の工程であって、シリコン単結晶の電気抵抗率の実績値と、ドープガス吸収率との関係は、ドープガス供給量に対して独立し、電気抵抗率が大きくなるに従ってドープガス吸収率が低下していく比例関係となる第2の工程と、
演算された電気抵抗率の実績値およびドープガス吸収率の関係に基づいて、同一の育成装置を用いて製造するシリコン単結晶の電気抵抗率の狙い値から、ドープガス供給量を演算する第3の工程と、
演算されたドープガス供給量によりドープガスを吹き付けながら、育成するシリコン単結晶の電気抵抗率を制御する第4の工程と、
を実施することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 A method for producing a silicon single crystal in which a silicon single crystal is grown by the FZ (Floating Zone) method in which the electrical resistivity is controlled while blowing a dope gas onto the melting zone.
The first step of acquiring the growth record data of the silicon single crystal by the predetermined growth device, and
This is the second step of calculating the relationship between the actual value of the electrical resistivity of the silicon single crystal and the doping gas absorption rate of the silicon single crystal based on the acquired data on the actual growth of the silicon single crystal. The relationship between the actual value of the electrical resistivity of the silicon single crystal and the dope gas absorption rate is independent of the amount of the dope gas supplied, and the dope gas absorption rate decreases as the electrical resistivity increases. Process and
The third step of calculating the dope gas supply amount from the target value of the electric resistivity of the silicon single crystal manufactured by using the same growing device based on the relationship between the calculated actual value of the electrical resistivity and the dope gas absorption rate. When,
The fourth step of controlling the electrical resistivity of the silicon single crystal to be grown while blowing the dope gas according to the calculated dope gas supply amount, and
A method for producing a silicon single crystal, which comprises carrying out.
前記第1の工程は、同一の育成装置における前回の育成実績データを取得することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 In the method for producing a silicon single crystal according to claim 1,
The first step is a method for producing a silicon single crystal, which comprises acquiring data on previous growth results in the same growth apparatus.
前回のシリコン単結晶製造におけるシリコン単結晶の育成実績データと、前記シリコン単結晶の電気抵抗率の実績値から、前回のシリコン単結晶製造における前記シリコン単結晶のドープガス吸収率を演算する工程であって、シリコン単結晶の電気抵抗率の実績値と、ドープガス吸収率との関係は、ドープガス供給量に対して独立し、電気抵抗率が大きくなるに従ってドープガス吸収率が低下していく比例関係となる工程と、
今回育成するシリコン単結晶の電気抵抗率の狙い値が、前回のシリコン単結晶の電気抵抗率の実測値よりも大きな場合には、前回のシリコン単結晶のドープガス吸収率よりも小さなドープガス吸収率を用い、今回育成するシリコン単結晶の電気抵抗率が、前回のシリコン単結晶の電気抵抗率の実測値よりも小さな場合には、前回のシリコン単結晶のドープガス吸収率よりも大きなドープガス吸収率を用いて、今回育成するシリコン単結晶の電気抵抗率を制御する工程と、
を実施することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 A method for producing a silicon single crystal in which a silicon single crystal is grown using the same growing device by the FZ (Floating Zone) method in which the electrical resistivity is controlled while blowing a dope gas onto the melting zone.
It is a step of calculating the dope gas absorption rate of the silicon single crystal in the previous silicon single crystal production from the actual result data of growing the silicon single crystal in the previous silicon single crystal production and the actual value of the electrical resistivity of the silicon single crystal. Therefore, the relationship between the actual value of the electrical resistivity of the silicon single crystal and the dope gas absorption rate is independent of the amount of the dope gas supplied, and becomes a proportional relationship in which the dope gas absorption rate decreases as the electrical resistivity increases. Process and
When the target value of the electrical resistivity of the silicon single crystal to be grown this time is larger than the measured value of the electrical resistivity of the previous silicon single crystal, the dope gas absorption rate smaller than the dope gas absorption rate of the previous silicon single crystal is set. If the electrical resistivity of the silicon single crystal to be grown this time is smaller than the measured value of the electrical resistivity of the previous silicon single crystal, use a dope gas absorption rate larger than the dope gas absorption rate of the previous silicon single crystal. The process of controlling the electrical resistivity of the silicon single crystal to be grown this time,
A method for producing a silicon single crystal, which comprises carrying out.
前記シリコン単結晶の育成実績データは、少なくとも、前記シリコン単結晶の狙い径、電気抵抗率、結晶送り速度、ドープガス流量、およびドープガス濃度を含むことを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 In the method for producing a silicon single crystal according to any one of claims 1 to 3.
A method for producing a silicon single crystal, wherein the growth record data of the silicon single crystal includes at least a target diameter of the silicon single crystal, an electrical resistivity, a crystal feed rate, a dope gas flow rate, and a dope gas concentration.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017242866A JP6954088B2 (en) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | Method for manufacturing silicon single crystal |
| CN201811548364.8A CN110004491B (en) | 2017-12-19 | 2018-12-18 | Method for producing silicon single crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017242866A JP6954088B2 (en) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | Method for manufacturing silicon single crystal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019108248A JP2019108248A (en) | 2019-07-04 |
| JP6954088B2 true JP6954088B2 (en) | 2021-10-27 |
Family
ID=67165152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017242866A Active JP6954088B2 (en) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | Method for manufacturing silicon single crystal |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6954088B2 (en) |
| CN (1) | CN110004491B (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7259722B2 (en) * | 2019-12-04 | 2023-04-18 | 株式会社Sumco | Single crystal manufacturing apparatus and single crystal manufacturing method |
| CN111477560B (en) * | 2020-05-14 | 2023-03-03 | 包头美科硅能源有限公司 | Rapid detection method for distinguishing gallium and boron doped single crystal silicon rods for solar cells |
| CN112986685B (en) * | 2021-02-09 | 2023-11-10 | 西安奕斯伟材料科技股份有限公司 | Measuring method and device for resistivity of single crystal silicon rod |
| CN115341267B (en) * | 2021-05-13 | 2024-07-30 | 内蒙古中环晶体材料有限公司 | Doping method for controlling resistivity of gallium-doped monocrystal |
| CN115341268A (en) * | 2021-05-13 | 2022-11-15 | 内蒙古中环协鑫光伏材料有限公司 | A Method for Automatically Controlling the Resistivity of Monocrystalline Silicon |
| CN115478321B (en) * | 2022-08-16 | 2024-05-10 | 银川隆基硅材料有限公司 | Czochralski growth method of doped monocrystalline silicon and doped monocrystalline silicon |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005010243A1 (en) * | 2003-07-29 | 2005-02-03 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Process for producing silicon single crystal substrate, method of measuring resistance characteristics and method of warranting resistance characteristics |
| WO2006003782A1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-01-12 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Silicon single crystal manufacturing method and apparatus |
| JP5049544B2 (en) * | 2006-09-29 | 2012-10-17 | Sumco Techxiv株式会社 | Silicon single crystal manufacturing method, silicon single crystal manufacturing control device, and program |
| CN102534752A (en) * | 2012-03-08 | 2012-07-04 | 天津市环欧半导体材料技术有限公司 | Czochralski zone melting gas doping method for preparing zone-melted silicon single crystal |
| JP2013212944A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-17 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | Method for producing doped silicon single crystal |
| JP6152784B2 (en) * | 2013-11-27 | 2017-06-28 | 信越半導体株式会社 | Manufacturing method of semiconductor crystal |
| JP6365218B2 (en) * | 2014-10-17 | 2018-08-01 | 株式会社Sumco | Single crystal manufacturing method and manufacturing apparatus |
| CN105759712B (en) * | 2016-04-05 | 2018-04-24 | 西安西热电站化学科技有限公司 | The precise control device and method of condensation water Automatic Ammonia adding |
-
2017
- 2017-12-19 JP JP2017242866A patent/JP6954088B2/en active Active
-
2018
- 2018-12-18 CN CN201811548364.8A patent/CN110004491B/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019108248A (en) | 2019-07-04 |
| CN110004491B (en) | 2022-02-11 |
| CN110004491A (en) | 2019-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6954088B2 (en) | Method for manufacturing silicon single crystal | |
| WO2008038689A1 (en) | Silicon single crystal manufacturing method, silicon single crystal, silicon wafer, apparatus for controlling manufacture of silicon single crystal, and program | |
| JP5176101B2 (en) | Silicon single crystal manufacturing method and apparatus, and silicon single crystal ingot | |
| JP6015634B2 (en) | Method for producing silicon single crystal | |
| JP4957600B2 (en) | Semiconductor crystal manufacturing method and semiconductor crystal manufacturing apparatus by FZ method | |
| JPH07511B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor silicon single crystal | |
| JP2026034507A (en) | silicon single crystal | |
| JP7067267B2 (en) | Method for measuring resistivity of raw material crystal and method for manufacturing FZ silicon single crystal | |
| JP5170061B2 (en) | Resistivity calculation program and single crystal manufacturing method | |
| JP2016079065A (en) | Production method and production device of monocrystal | |
| JP6152784B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor crystal | |
| JP2013249220A (en) | Method for manufacturing semiconductor single crystal rod | |
| CN115044967B (en) | Method and device for controlling crystal pulling of monocrystalline silicon and monocrystalline silicon crystal pulling furnace | |
| JP2020007163A (en) | Method of measuring resistivities of raw material crystal and method of manufacturing fz silicon single crystal | |
| KR101540235B1 (en) | Apparutus and Method for Manufacturing Single Crystal Ingot | |
| US20050211157A1 (en) | Process control system for controlling a crystal-growing apparatus | |
| JP5880415B2 (en) | Single crystal manufacturing method | |
| JP2003246695A (en) | Method for producing highly doped silicon single crystal | |
| JP2022084731A (en) | Measurement method for resistivity of raw material crystal manufactured by cz method, and manufacturing method for fz silicon single crystal | |
| JP2021088496A (en) | Method for manufacturing silicon single crystal | |
| JP2024018607A (en) | silicon single crystal | |
| JPH08259372A (en) | Method for feeding stock in producing semiconductor single crystal by continuous charge method | |
| KR101494532B1 (en) | The method of manufacturing master dopant using remain silicon melt | |
| JP2004203634A (en) | Method of producing semiconductor single crystal | |
| JPH07206578A (en) | Production of semiconductor single crystal containing dopants |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191223 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200916 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201006 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201204 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20210316 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210616 |
|
| C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20210616 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20210625 |
|
| C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20210629 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210831 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210913 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6954088 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |