シリコン単結晶引き上げ用石英るつぼ

Semicorex シリコン単結晶引き上げ用石英るつぼは、シリコンウェーハ製造の中核コンポーネントです。単結晶の準備段階では、シリコンの直径、結晶方位、ドーピングの種類、抵抗率の範囲と分布、酸素と炭素の濃度、少数キャリアの寿命、格子欠陥などの技術パラメータが決定されます。微小欠陥、酸素濃度、金属不純物、キャリア濃度の均一性などを一定の範囲内に制御する必要がある。

チョクラルスキー単結晶育成プロセスにおいて、シリコン単結晶引き上げ用の石英るつぼはシリコンの融点（1420℃）以上の温度に耐える必要があります。石英るつぼはほとんどが半透明で、複数の層で構成されています。

外層は気泡密度が高い領域であり、気泡複合層と呼ばれます。内側の層は気泡減少層と呼ばれる 3 ～ 5 mm の透明な層です。気泡空乏層の存在により、るつぼと溶液の接触領域の密度が減少し、それによって単結晶の成長が向上します。

石英るつぼの内層はシリコン液と直接接触しているため、シリコン液は継続的にシリコンに溶解し続け、るつぼ透明層内の微小気泡が成長してクラックして石英粒子と微小気泡が放出されます。これらの不純物はシリコン融液全体を通って流れ、シリコン単結晶の結晶化と品質に直接影響を与えます。

石英るつぼシリコン単結晶引上げはシリコン液と直接接触するため、製造プロセスで効率的に制御されない不純物や気泡は、明らかに結晶引上げの結果に影響を与え、結晶引上げの失敗や材料の損傷/廃棄につながる可能性があります。単結晶シリコンウェーハは高純度が要求され、単結晶引き上げプロセスのコストが高いため、シリコン単結晶引き上げ用石英るつぼには純度、気泡性能、品質安定性の面で高い要求が求められます。

不純物: 不純物は単結晶の性能と収量に直接影響します。したがって、不純物含有量は、石英シリコン溶融物と直接接触するるつぼが重要です。るつぼ内の過剰な不純物は、石英るつぼ内での結晶化を引き起こすことがよくあります (不純物イオンが局所的に蓄積して粘度の低下を引き起こします)。内表面付近で結晶化が起こると、局所的な結晶化層が厚すぎると剥がれやすくなり、それ以上の単結晶成長が妨げられるため、結晶化が進行しにくくなります。外壁に厚い結晶層が形成されると、底部の膨らみや反りが発生しやすくなります。結晶化がるつぼ本体に浸透すると、シリコン漏れなどの一連の重大な結果を容易に引き起こす可能性があります。

気泡：高純度珪砂自体に気液介在物が含まれています。結晶引き上げプロセス中、シリコン融液と接触するるつぼの内面はシリコン融液中に継続的に溶解します。  透明層内の微小気泡は成長を続け、最内表面に最も近い気泡が破裂し、石英微粒子と微小気泡がシリコン融液中に放出されます。これらの微小粒子や微小気泡に含まれる不純物はシリコン融液全体に運ばれ、シリコンの結晶化（歩留まり率、結晶化速度、加熱時間、直接加工コストなど）や単結晶シリコンの品質（穴あきウェーハ、ブラックチップなど）に直接影響を与えます。