(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法により成長され、金属不純物の量が減少されている、シリコン単結晶を、生成する結晶引出装置において、
成長チャンバと、
該成長チャンバ内部に配置される構成部品とを含み、
該構成部品は、グラファイトを含み、該グラファイトを覆う第１の保護層と該第１の保護層の頂部上の第２の保護層とを有し、
該第２の保護層は、シリコンであり該第１の保護層を完全に覆い、
該第１の保護層は炭化シリコン又はガラス状カーボンからなるものである、
結晶引出装置。
【請求項２】
構成部品上の第２の保護層は、０．１マイクロメートルから３マイクロメートルの厚さである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
チョクラルスキー法により成長され、金属不純物の量が減少されている、シリコン単結晶を、生成する結晶引出装置において、
成長チャンバと、
該成長チャンバ内部に配置される構成部品とを含み、
該構成部品は、グラファイトを含み、該グラファイトを覆う保護層を有し、
該保護層は、０．０１パーセントから０．１パーセントのシリコンと、９９．９パーセントから９９．９９パーセントの炭化シリコンとを含み、
該シリコンは該炭化シリコンに注入されるものである、
結晶引出装置。
【請求項４】
保護層が、７５マイクロメートルから１２５マイクロメートルの厚さを有し、０．１パーセントのシリコンと９９．９パーセントの炭化シリコンから構成される、
請求項３に記載の装置。
【請求項５】
シリコン結晶の成長の間に結晶引出装置で利用され、グラファイトを含む部品に関連し、金属を含むシリコン単結晶インゴットの不純物を制御するプロセスにおいて、
結晶引出装置の成長チャンバ内部で利用するためにグラファイトで構成された構成部品を、該部品を覆う第１の保護層と該第１の保護層を完全に覆う第２の保護シリコン層とで、コートし、
成長チャンバ内部の溶融シリコンのプールからシリコン単結晶を引出し、
更に、該第１の保護層は炭化シリコン又はガラス状カーボンからなるものである、
プロセス。
【請求項６】
第２の保護層が、０．１マイクロメートルから３マイクロメートルの厚さを有する、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
シリコン結晶の成長の間に結晶引出装置で利用される、グラファイトを含む部品に関連し、金属を含むシリコン単結晶インゴットの不純物を制御するプロセスにおいて、
結晶引出装置の成長チャンバ内部で利用するためにグラファイトで構成された構成部品を、該部品を覆う保護層でコートし、ここで、該保護層は、０．０１パーセントから０．１パーセントのシリコンと、９９．９パーセントから９９．９９パーセントの炭化シリコンとを含み、該シリコンは該炭化シリコンに注入されるものであり、
更に、成長チャンバ内部の溶融シリコンのプールからシリコン単結晶を引出する、
プロセス。
【請求項８】
保護層が、１２５マイクロメートルの厚さを有し、９９．９パーセントの炭化シリコンと０．１パーセントのシリコンとから構成される、
請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
シリコン単結晶引出装置で利用される部品であって、
該部品は、グラファイトを含み、該グラファイトを覆う第１の保護層と該第１の保護層を完全に覆う第２の保護層とを有し、
該第２の保護層は、シリコンであり、
該第１の保護層は炭化シリコン又はガラス状カーボンからなるものである、
部品。
【請求項１０】
シリコン単結晶引出装置で利用される部品であって、
該部品は、グラファイトを含み、保護層を有し、
該保護層は、０．０１パーセントから０．１パーセントのシリコンと、９９．９パーセントから９９．９９パーセントの炭化シリコンとを含み、
該シリコンは該炭化シリコンに注入されるものである、
部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
＜発明の背景＞
本発明は、不純物のレベルが減少された単シリコン結晶を調整するプロセスと装置に関する。特に、本発明は、チョクラルスキー結晶引出装置の結晶成長チャンバ内の構成グラファイト部品が、炭化シリコン又はガラス状カーボンのような第１の保護層とシリコンの第２の保護層とを含む２つの保護層によりコートされているか、又は、炭化シリコンとシリコンとの混合物を含む単保護層によりコートされている、単シリコン結晶を調整するプロセスと装置に関する。
【０００２】
半導体電子部品を製作するための大抵のプロセスでの最初の材料である、単結晶シリコンは、いわゆるチョクラルスキープロセスにより、通常調整される。このプロセスでは、多結晶シリコン（ポリシリコン）がるつぼに充填され、ポリシリコンが溶かされ、種晶が溶融シリコンの中に浸され、単結晶インゴットがゆっくりとした抽出により形成され所定の直径にまで成長する。
【０００３】
チョクラルスキープロセスで通常利用される結晶引出装置は、溶融シリコンを含むるつぼの周囲に多数の内部部品を含む。これらの内部部品は、グラファイトで構成され、概略、“ホットゾーン”部品と称される。サスセプタ、ヒータ、断熱シールド、熱反射体または断熱板などの、これらのホットゾーン部品は、るつぼ周囲の熱流と成長結晶の冷却速度を制御する。従来、以下のように認識されていた。結晶引出装置内で利用されるグラファイト部品は溶融シリコン即ち成長結晶と直接には接触しないのであるが、ポリシリコンを溶かし結果として結晶を成長させるためにはそれら部品を高温度で利用することが不可欠であり、そうすると粒子のガス放出が生じてしまい、溶融物の高レベルの不純物が生じ、結果として成長結晶がモリブデン、鉄、銅、ニッケル、その他望ましくない不純物を含んでしまう、ということである。鉄、モリブデンなどの金属はシリコンウエハ中の少数担体の寿命を減じてしまい、銅とニッケルは、結果として形成される結晶内に酸素誘導積層欠損を生じさせ得る、ということが知られている。溶融シリコンと、グラファイト部品の周囲に存在するるつぼとの、相互作用により結晶成長プロセスにて生成される酸素は、グラファイトを酸化させ、更にグラファイトの中の孔から粒子を放出し、結果としてグラファイトの構造を弱化させ部品をゆがませる、という可能性がある。
【０００４】
成長結晶周辺に位置するグラファイト部品によりガス放出され得る不純物を備える結晶汚濁のリスクを減少させるためには、ホットゾーンに含まれる全てのグラファイト部品が炭化シリコンまたはガラス状カーボンコーティングのような保護バリア層によりコートされるのが、これまで通例であった。高温での酸化耐性のために、結晶引出装置のホットゾーンの中で用いられるグラファイト部品をコートするのに、炭化シリコンが幅広く利用される。炭化シリコンコーティングは、グラファイト表面をシールすることにより、不純物のガス放出に対するバリアとなるものであり、不純物は、粒状境界とバルク散布メカニズムによるコーティングを通過しなければならない。このコーティングが、結晶引出プロセスの間にグラファイトにより生成される望ましくない不純物を抑え込むのに用いられる。炭化シリコン層は、概略、約７５マイクロメートルから約１５０マイクロメートルのオーダの厚さであり、グラファイト表面を覆う。グラファイトを覆って炭化シリコン層を積層する１つの方法が、サーフィスアンドコーティングズテクノロジ（Ｓｕｒｆａｃｅ  ａｎｄ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）５４／５５（１９９２）１３−１８にて、シャイファース（Ｓｃｈｅｉｆｆａｒｔｈ）とワグナ（Ｗａｇｎｅｒ）により、記されている。
【０００５】
炭化シリコンコーティングと同様に、グラファイト上のガラス状カーボンコーティングが、グラファイトが高温に露光される間に生成する望ましくない不純物を抑制するのに用いられる。グラファイトボディを覆うガラス状カーボン層を提供する方法が、米国特許第５４７６６７９号にてルイス（Ｌｅｗｉｓ）その他により記されている。
【０００６】
グラファイトを覆う炭化シリコンコーティング又はガラス状カーボンコーティングを利用すると、シリコン溶融物及び／又は成長結晶に入り込む望ましくない不純物の量を減じるけれども、グラファイトによる粒子生成と、成長結晶の中の結果として生じる汚濁との問題を全体的に除去することに、どちらの方法も成功していない。炭化シリコン又はガラス状カーボンコーティングを利用しても、グラファイトからの鉄の不純物が生じることは、顕著な問題のままである。鉄のような望ましくない金属は、結果としてできる結晶を十分劣化させてしまう量まで、これらのコーティングに浸透し得るようである。さらに、工業的に得られる典型的な炭化シリコンコーティングは、それ自身が約１ｐｐｍａの鉄を不純物として含む。このコーティングが、シリコン結晶成長環境内で加熱されると、鉄は表面に散布し、蒸発し、成長結晶に付着する可能性がある。
【０００７】
従って、結晶引出装置のホットゾーン内部の部品から生成される粒子が原因で結晶成長プロセスの間にシリコン溶融物に入り込む、不純物のレベルを、更に減じる方法を求める要求が、半導体産業において依然として存在している。
【０００８】
＜発明の概要＞
従って、本発明の目的は、不純物のレベルを下げられた単シリコン結晶を調整するプロセスを提供すること、炭化シリコン又はガラス状カーボンで覆われたグラファイト部品をシリコン層で覆うプロセスを提供すること、グラファイト部品をシリコンと炭化シリコンの混合物で覆うプロセスを提供すること、不純物が溶融物又は結晶に入り込む前に不純物を発生させるシリコン結晶の欠陥を除くプロセスを提供すること、金属不純物のレベルを下げられたシリコン単結晶を引出す装置を提供すること、成長結晶内の金属不純物全体を下げ得る２つの保護層を有するグラファイト部品を提供すること、成長結晶内の金属不純物全体を下げ得る単保護層を有するグラファイト部品を提供すること、及び、単結晶シリコンの産出量全体を増加させること、である。
【０００９】
従って端的に言うと、本発明は、チョクラルスキー法により成長され、金属不純物の量が減少されている、シリコン単結晶を、生成する装置に係るものである。該装置は、内部にクオーツるつぼと構成部品が配置された成長チャンバを含む。該構成部品は、グラファイトで構成され、２つの異なる保護層で覆われる。グラファイト構成部の表面上の第１の保護層は、グラファイトに直接塗布され、炭化シリコン又はガラス状カーボンであればよい。第２の保護層は第１の層を覆い、シリコンで構成される。
【００１０】
さらに本発明は、チョクラルスキー法により成長され、金属不純物の量が減少されている、シリコン単結晶を、生成する装置に係るものである。該装置は、内部にクオーツるつぼと構成部品が配置された成長チャンバを含む。該構成部品は、グラファイトで構成され、保護層で覆われる。保護層は、炭化シリコンとシリコンの混合物で構成される。
【００１１】
さらに本発明は、チョクラルスキー法により成長され、金属不純物の量が減少されている、シリコン単結晶を、調整するプロセスに係るものである。該プロセスは、結晶成長プロセスの開始に先立ち、グラファイトで構成され成長チャンバ内部に配置される構成部品を２つの独立した保護層でコートすることを、含む。グラファイトの表面上の第１の保護層は、炭化シリコン又はガラス状カーボンで構成される。第２の保護層は、シリコンで構成され、第１の保護層を覆う。部品に対しシリコンコーティングが塗布されたら、結晶引出プロセスが開始される。
【００１２】
さらに本発明は、チョクラルスキー法により成長され、金属不純物の量が減少されている、シリコン単結晶を、調整するプロセスに係るものである。該プロセスは、結晶成長プロセスの開始に先立ち、グラファイトで構成される構成部品を炭化シリコン及びシリコンで構成される保護層でコートすることを、含む。保護層が塗布されたら、結晶引出プロセスが開始される。
【００１３】
さらに本発明は、２つの保護層を有するグラファイト部品に係るものである。第１の保護層は、炭化シリコン又はガラス状カーボンで構成され、第２の保護層はシリコンである。
【００１４】
さらに本発明は、単保護層を有するグラファイト部品に係るものである。保護層は、炭化シリコンとシリコンの混合物で構成される。
【００１５】
本発明の他の目的および特徴は、一部明白であり、一部以下に開示される。
【００１６】
＜好適な実施の形態の詳細な説明＞
本発明によると、結晶引出装置の成長チャンバ内部に位置するグラファイト部品において、炭化シリコン又はガラス状カーボンがコートされたグラファイト部品を覆うシリコンの保護層、若しくは、炭化シリコンとシリコンの混合物の保護層の、何れかを塗布すると、成長した結晶内に結果として残る金属不純物が劇的に減少する、ということが見出されている。好都合なことに、炭化シリコン又はガラス状カーボンがコートされたグラファイトを覆うシリコン層、若しくは、炭化シリコンと混合するシリコンは、結晶を成長させるのに必要な高温にてグラファイト部品若しくは炭化シリコンコーティングから散出する鉄などの不純物に対する、ゲッタリングシンクとして機能し、不純金属がシリコン溶融物即ち成長結晶に入り込むのを防ぐ。
【００１７】
図面、特に図１を参照すると、概略、符号２により示される結晶引出装置が示される。該装置は、結晶成長チャンバ４と結晶チャンバ６を含む。結晶成長チャンバ４の内部には、シリコン単結晶を成長させる溶融ポリシリコン２６を含むシリコンるつぼ８が、含まれる。ワイヤ回転装置１２に附属する引出ワイヤ１０は、操作中、成長結晶をゆっくりと抽出するために用いられる。また、結晶成長チャンバ４内部には、適所でるつぼを保持するサスセプタ１４、シリコン溶融物を加熱するヒータ１６、及びるつぼ近辺に熱をとどめる断熱シールド１８などの、グラファイトからなる、るつぼを囲む幾つかの構成部品が含まれる。前に説明したように、“ホットゾーン”の中の結晶成長チャンバ内に位置するこれらの構成部品は、グラファイトで構成されており、るつぼ近辺の熱流とシリコン単結晶の冷却速度を制御する。熱反射板、ガスパージ管、ビューポートチャンネル若しくは断熱板などの、グラファイトからなる他の構成部品も、ホットゾーン内に配置されることがあり本発明に係る利用に備え得る、ということは当業者に認識されるところである。
【００１８】
ホットゾーン部品を構成するのに利用されるグラファイトは、概略、少なくとも約９９．９パーセントの純度のグラファイトであり、少なくとも約９９．９９パーセント若しくはそれ以上の純度のグラファイトであるのが好ましい。さらに、鉄、モリブデン、銅、及びニッケルなどの、約２０ｐｐｍ以下の総量の金属を、グラファイトは含んでおり、鉄、モリブデン、銅、及びニッケルなどの、金属は約５ｐｐｍ以下の総量であるのが好ましい。概略的に言うと、グラファイトの純度が増すと、高温加熱時の粒子生成の量は減少する。
【００１９】
本発明の１つの実施の形態では、前述の構成部品は、該部品を覆う炭化シリコン又はガラス状カーボンの第１のコーティングを有する。炭化シリコン又はガラス状カーボンの第１のコーティングは、概略、約７５マイクロメートルから約１５０マイクロメートルの間の厚さであり、約１２５マイクロメートルであるのが好ましい。グラファイトで構成され、炭化シリコン又はガラス状カーボンのコーティングを有する構成部品は、グラファイトディモルト会社（Ｇｒａｐｈｉｔｅ  Ｄｉｅ  Ｍｏｌｄ，Ｉｎｃ）（コネティカット州ダラム）から商業的に入手可能である。第１の保護層は、結晶引出プロセス時の高温の露光の間にグラファイトから散出し放出される不純物を、内部にシールし留めておくためのバリヤ層として機能する。本発明の結晶引出装置内で用いられる構成部品は、第１の保護層を覆う、独立の第２のシリコン層を有する。
【００２０】
炭化シリコン又はガラス状カーボンコーティングの頂部の上のシリコン保護層は、グラファイト部品から生成され第１の保護層を通過し得る不純物、即ち第１の保護層から蒸発する鉄のような不純物を、除去するゲッタリングシンクとして機能する保護化学バリヤを提供する。それら不純物に対するシリコンの高い親和性のために、第２の層のシリコンは不純物と即座に反応し、珪化三鉄、珪化鉄、二珪化鉄のような安定した珪素化合物を形成する。不純物とシリコン層との間で安定した珪素化合物が形成されると、シリコン層を通過する不純物の散布の確率は、劇的に減少する。従って、シリコン溶融物及び成長結晶に入り込む不純物が大きく減少するということが、実現される。
【００２１】
結晶成長プロセス内での利用に先立ち、超高度真空化学蒸着（ＵＨＶＣＶＤ）や大気圧化学蒸着（ＡＰＣＶＤ）などの公知の化学的蒸着により、保護シリコン層は、炭化シリコン又はガラス状カーボンをコートしたグラファイト部品上にて成長される。保護シリコン層蒸着のための適切なソース気体は、モノクロロシラン、ジクロロシラン、及びトリクロロシランなどの気体を含む。これらの気体には、シリコン層の成長を促進するため、シレンソース気体に対し例えば３０対１の割合で、水素のようなキャリア気体が化合され得る。
【００２２】
シリコン層は、炭化シリコン又はガラス状カーボン層の頂部において、約０．１マイクロメートルから約３マイクロメートルまでの厚さまで成長される。より望ましくは約０．５マイクロメートルから約２マイクロメートルであり、もっとも望ましくは約１マイクロメートルである。成長結晶内に結果として生じる不純物を最小限にするのを助けるため、保護シリコン層を、炭化シリコン又はガラス状カーボンがコートされたグラファイトの１つ又はそれ以上の部位にて、成長させてもよい。しかしながら、底部を成す炭化シリコン又はガラス状カーボンがコートされたたグラファイトを、隈なく覆う程度までシリコン層を成長させることが、好ましい。シリコン層が、底部を成す層を隈なく覆ったならば、グラファイト粒子生成による結晶不純物に対する最大の防御が完成する。
【００２３】
シリコン層は、化学的蒸着によりシリコン蒸着を促進する温度ならばどの温度でも、成長し得る。適切な温度範囲の例は、約９００℃から約１３００℃まで含む。しかしながら、他の温度範囲も適切であるが、炭化シリコンがコートされたグラファイトの上にシリコンを蒸着する速度に影響を与えることがある、ということは当業者に認識されるところである。
【００２４】
第１及び第２の保護層を利用する好適な実施の形態では、結晶成長装置及びプロセスでの使用に先立ち、グラファイトで構成され炭化シリコン又はガラス状カーボンコーティングを備える構成部品は、炭化シリコン又はガラス状カーボンの表面に十分ゲッタリングし得る程度にシリコンをコートするため、少なくとも２つの独立した蒸着サイクルを経ることになっている。第１の蒸着サイクルでは、炭化シリコン又はガラス状カーボンがコートされた表面上に約０．１マイクロメートルから約１．５マイクロメートルのシリコンを蒸着する。続いて、部品の全部位がシリコンの蒸着において同等に処理されるように、構成部品が回転される。回転後、後続の蒸着サイクルが開始し、更に約０．１マイクロメートルから約１．５マイクロメートルのシリコンが表面に蒸着される。生成される構成部品は、約０．１マイクロメートルから約３マイクロメートルの厚さのシリコン層を備える。保護シリコン層が付加された後、部品は結晶成長装置及びプロセス内で利用されることができ、結晶がシリコンの溶融物プールから引き出され得る。
【００２５】
グラファイトで構成され本発明の２つの保護層を備える構成部品は、本発明の結晶引出装置の中で利用され得、保護シリコン層が除去され取り替えられる前に幾つかの単シリコン結晶が成長し得る。２５から約１２５の単シリコン結晶の成長のために、部品が利用されるのが好ましく、保護シリコン層が除去され取り替えられる前に約１００のシリコン結晶が成長するのがより好ましい。保護シリコン層は、希フッ化水素溶液のような希酸水溶液を用いて、除去されうる。希酸はシリコン層を除去し、下層の第１の保護層はそのまま残される。グラファイト部品は、第１の炭化シリコン又はガラス状カーボン保護層の頂部をコートする新しい第２の保護層を形成するために、前述のシリコン化学蒸着を受けてもよい。
【００２６】
本発明の別の実施の形態では、前述の構成部品は、グラファイト表面上に直接塗布される単一保護層を有する。この単保護層は、炭化シリコンとシリコンの混合物から構成される。２つの保護層を利用する前述の実施の形態と同様に、炭化シリコンと混合するシリコンは、グラファイト部品又は炭化シリコン自身から放出される不純物を除去するゲッタリングシンクとして機能し、安定した珪素化合物を形成する。
【００２７】
単保護層は、前述のようにグラファイト部品の上に直接、成長する。単保護層は、約７５マイクロメートルから約１５０マイクロメートルの厚さであり、約１２５マイクロメートルの厚さであるのが好ましく、約９９．９パーセントから約９９．９９パーセントの炭化シリコンと約０．０１パーセントから約０．１パーセントのシリコンを含み、約９９．９パーセントの炭化シリコンと約０．１パーセントのシリコンを含むのが好ましい。
【００２８】
本発明を以下の例によって説明する。以下の例は、単に説明のためのものであり、本発明の範囲や本発明が実施される方法を限定するものとして理解されるべきものではない。
【００２９】
＜例１＞
この例では、第１の炭化シリコンの保護層を有するグラファイトサンプルが、例２にて利用する、第１の保護層頂部上の第２のシリコン保護層を形成するように、処理された。
【００３０】
約１１００℃の温度を備える水平管炉の中では、約１００マイクロメートル厚さの第１の炭化シリコンの保護層を有するグラファイトサンプルが、炭化シリコン層の頂部上にシリコン保護層を成長させるために、２つの連続蒸着サイクルを受けた。２つのサイクルの各々では、保護シリコン層を蒸着するためのソース気体は、トリクロロシランと水素との１対３０の割合を備える混合物であった。各々のサイクルは約１０分間継続し、炭化シリコン面上に約１マイクロメートルのシリコンを蒸着させた。圧力は大気圧であり、サンプルは第１の蒸着サイクルの後、炭化シリコンコーティングをシリコンで確実に隈なく覆うために、回転された。グラファイトで構成される、結果生成物のサンプルは、第１の炭化シリコン保護層と、約２マイクロメートル厚さの第２のシリコン保護層を備えた。
【００３１】
＜例２＞
この例では、ベアグラファイト、ガラス状カーボンがコートされたグラファイト、炭化シリコンがコートされたグラファイト、及び、第１の炭化シリコン保護層と第２のシリコン保護層を備えるグラファイトに対し、露光されたモニタウエファの鉄不純物のレベルが、測定された。
【００３２】
水平炉管が、４つの独立したサンプルに対し気体散布によりモニタウエファを露光するのに利用された。１）何の保護層もないグラファイト；２）１００マイクロメートルのガラス状カーボンがコートされたグラファイト；３）１００マイクロメートルの炭化シリコンがコートされたグラファイト；及び、４）約１００マイクロメートル厚さの第１の炭化シリコン保護層と、約２マイクロメートル厚さの第２のシリコン保護層を備えるグラファイト、である。溶融二酸化珪素マスクが、モニタウエファを個々のテストサンプルから分離しモニタウエファとサンプルとの間の直接接触を防ぐために、利用された。マスクの中の幾つかのホールにより、モニタウエファはサンプル材料から生成される気体に晒された。各々のテストスタックは、散布により移される鉄の量を測定するモニタウエファ、モニタウエファの頂部上の溶融二酸化珪素マスク、及びマスクの中のホールの頂部上のサンプルから、構成された。個々の作業に対し、１つのウエファがバックグラウンドサンプルとして使用され、それにはマスクやサンプルは備わらなかった。
【００３３】
４つのサンプルの各々はテストされ、３つの異なる温度、８００℃、９５０℃及び１１００℃にて、モニタウエファに対するサンプルからの鉄の拡散率を測定した。サンプルは、２時間の熱トリートメントの間中、大気圧にて保持され、ウエファを覆うアルゴン気体流が維持された。
【００３４】
個々の熱トリートメントの後、各々のサンプルに対する各々のモニタウエファは、アメリカ材料試験協会（ＡＳＴＭ）リポートＦ３９１−７８に記述されている表面光起電性技術を利用して少数担体の寿命（現存の鉄の量）が分析された。個々のサンプル上の幾つかの点にて鉄の濃度が分析され、ウエファ表面全体の鉄の濃度の平均値が記録された。１２サンプルに対する鉄濃度の結果データは、熱トリートメント時間及びウエファ厚さにより区分され、絶対温度の逆数に対して、時間毎の平方センチメートル毎の気圧値として、対数目盛で、プロットされている。結果は図２に示される。
【００３５】
図２に示されるように、第１の炭化シリコン保護層と第２のシリコン保護層を有するグラファイトサンプルが、モニタウエファに対しサンプルから最も少量の鉄を散出した。図２が示すように、第１の炭化シリコン保護層と第２のシリコン保護層を有するグラファイトのサンプルに対し、８００℃にてモニタウエファ上に現存する鉄の量が、上記分析方法により検出するには余りにも低すぎ、よって、このサンプルに対するデータポイントは、８００℃に対しては決定されなかった。３つの温度の全てにおいて、鉄拡散率での顕著な減少は、炭化シリコンを覆って第２のシリコン保護層を利用する場合に、観察される。
【００３６】
＜例３＞
この例では、アルゴン気体気圧中に、炭化シリコン、様々な量のシリコン、及び鉄を含む混合物から、蒸発する鉄の量を計算するために、熱力学平衡計算が利用された。
【００３７】
計算では、アルゴン気体は０．０１６ミリバールと仮定し、利用される温度範囲は、６００℃から１４００℃とした。個々の混合物には、０．１モルの炭化シリコンと１×１０−７モルの鉄が含まれた。この混合比率は、１ｐｐｍａの鉄を含む、厚さ１２５マイクロメートルで１００平方センチメートルの炭化シリコンに、対応する。
【００３８】
炭化シリコンの中に注入されるシリコンの量は、炭化シリコン−鉄混合物が０ｐｐｍａから１０００ｐｐｍａとなるように、変動した。アルゴン１モルが、熱力学システムの体積を確立するために、利用された。図３は、１×１０−７モルの自由鉄、超過のシリコンが含まれない炭化シリコン−鉄混合物、１０、１００、及び１０００ｐｐｍａのシリコンを含む炭化シリコン−鉄混合物の夫々からの、鉄蒸気の計算されたモルの結果を示す。
【００３９】
図３は、炭化シリコンコーティングを不純化する鉄の蒸気の放出は、炭化シリコンコーティングと混合するシリコンの量を増加させると、大幅に減少することを示す。炭化シリコン中に１０００ｐｐｍａのシリコンを含ませた混合物では、コーティングにより放出される鉄の蒸気は、１２００℃では約１００分の１に、７００℃では約１０００分の１に減少すると計算される。
【００４０】
炭化シリコン−シリコン−鉄混合物からの鉄の放出の計算は、アウトカンプリサーチ（Ｏｕｔｋｕｍｐｕ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ）（フィンランド、ポリ市）により開発され発行されたソフトウエアである、エイチエスシーケミストリ（ＨＳＣ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）第２版を用いてなされた。
【００４１】
以上の内容により、本発明の目的は達成される。
【００４２】
本発明の領域から乖離せずに様々な変更が上記のプロセス若しくは装置において可能であり、上記内容に含まれるあらゆる事象は、例示として解釈されるべきもので制限された意味において解釈されるべきではない、ということが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  シリコン単結晶引出装置の模式図である。
【図２】  ４つの独立したサンプルにより生成された、モニタウエファ上の鉄不純物の量を示す実験結果グラフである。
【図３】  グラファイト上の、炭化シリコンとシリコンの混合物の保護層の効果を示す理論計算のグラフである。
【図１】
0004683725.tif 000002
【図２】
0004683725.tif 000003
【図３】
0004683725.tif 000004