JP2992988B2 - シリコン単結晶育成方法 - Google Patents
シリコン単結晶育成方法Info
- Publication number
- JP2992988B2 JP2992988B2 JP9304208A JP30420897A JP2992988B2 JP 2992988 B2 JP2992988 B2 JP 2992988B2 JP 9304208 A JP9304208 A JP 9304208A JP 30420897 A JP30420897 A JP 30420897A JP 2992988 B2 JP2992988 B2 JP 2992988B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- single crystal
- silicon single
- growing
- silicon melt
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
-
- 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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/30—Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
- C30B15/305—Stirring of the melt
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)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法によるシリコン単結晶育成方法に関するものであり、
特にカスプ磁界をシリコン融液に印加して結晶を育成す
る方法に関するものである。
法によるシリコン単結晶育成方法に関するものであり、
特にカスプ磁界をシリコン融液に印加して結晶を育成す
る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のチョクラルスキー法によるシリコ
ン単結晶育成方法においては、超微細かつ超高集積電子
デバイスの基板として使用するシリコン単結晶ウエハー
を育成する際に、ウエハー中の酸素濃度分布が不均一で
あると、熱処理時のウエハーの反りの増大を引き起こす
という問題があった。
ン単結晶育成方法においては、超微細かつ超高集積電子
デバイスの基板として使用するシリコン単結晶ウエハー
を育成する際に、ウエハー中の酸素濃度分布が不均一で
あると、熱処理時のウエハーの反りの増大を引き起こす
という問題があった。
【０００３】また、ウエハー中に、微少な酸素濃度変動
があると、デバイス製造工程での酸素析出のムラとな
り、電子デバイス製造における歩留まりを低下させると
いう問題も指摘されていた。この微少な酸素濃度の変動
は、育成した結晶中では成長縞と呼ばれる模様を形成
し、Ｘ線トポグラフ等の手法により観察することができ
る。
があると、デバイス製造工程での酸素析出のムラとな
り、電子デバイス製造における歩留まりを低下させると
いう問題も指摘されていた。この微少な酸素濃度の変動
は、育成した結晶中では成長縞と呼ばれる模様を形成
し、Ｘ線トポグラフ等の手法により観察することができ
る。
【０００４】この成長縞は、成長している結晶の固液界
面における微少な温度変動が原因であり、結晶の引き上
げ方向に対しては、固液界面の形状を反映した形とな
る。また、結晶の面内では、同心円の形状となる。 酸
素濃度はこの成長縞の分布に沿って変動する。このシリ
コン単結晶ウエハー中の酸素は、チョクラルスキー法に
よる単結晶育成時に溶融シリコンを保持する石英ルツボ
の溶解により、結晶中に混入してしまう。
面における微少な温度変動が原因であり、結晶の引き上
げ方向に対しては、固液界面の形状を反映した形とな
る。また、結晶の面内では、同心円の形状となる。 酸
素濃度はこの成長縞の分布に沿って変動する。このシリ
コン単結晶ウエハー中の酸素は、チョクラルスキー法に
よる単結晶育成時に溶融シリコンを保持する石英ルツボ
の溶解により、結晶中に混入してしまう。
【０００５】このため、シリコン単結晶育成時におい
て、結晶中の酸素濃度分布の均一性を向上させること
と、微少酸素濃度変動を抑制すること、すなわち成長縞
の発生を抑制することが極めて重要である。この点に関
して、特開昭６２−８３３４８号公報や特開平１−２８
２１８５号公報においては、チョクラルスキー法による
シリコン単結晶育成法において、シリコン単結晶中の酸
素濃度分布を均一化するために、カスプ磁界を印加し、
かつ、結晶とルツボの回転数を特定の条件に設定するこ
とにより、より均一な酸素濃度分布を持ったシリコン単
結晶を育成する方法が提示されている。
て、結晶中の酸素濃度分布の均一性を向上させること
と、微少酸素濃度変動を抑制すること、すなわち成長縞
の発生を抑制することが極めて重要である。この点に関
して、特開昭６２−８３３４８号公報や特開平１−２８
２１８５号公報においては、チョクラルスキー法による
シリコン単結晶育成法において、シリコン単結晶中の酸
素濃度分布を均一化するために、カスプ磁界を印加し、
かつ、結晶とルツボの回転数を特定の条件に設定するこ
とにより、より均一な酸素濃度分布を持ったシリコン単
結晶を育成する方法が提示されている。
【０００６】また、この方法の原理は、文献（Journal
of Crystal Growth 96(1989)、747 及び98(1989)、
777 ）に記載されている。この他にも、特開平８−２３
１２９４号公報においては、水平方向磁界下チョコラル
スキー法において、シリコン融液表面と水平方向磁束中
心線との高さ方向距離が、シリコン単結晶が成長する全
過程中、5 ｃｍ以内であることとし、それを達成する手
段として石英ルツボの昇降装置を開示している。
of Crystal Growth 96(1989)、747 及び98(1989)、
777 ）に記載されている。この他にも、特開平８−２３
１２９４号公報においては、水平方向磁界下チョコラル
スキー法において、シリコン融液表面と水平方向磁束中
心線との高さ方向距離が、シリコン単結晶が成長する全
過程中、5 ｃｍ以内であることとし、それを達成する手
段として石英ルツボの昇降装置を開示している。
【０００７】図１１は、上記の特開平８−２３１２９４
号公報が開示する水平方向磁界下チョコラルスキー法に
よるシリコン単結晶生育装置の断面図である。シリコン
融液１０１は石英ルツボ１０４の中に収容されており、
石英ルツボ１０４の底部には昇降用のルツボ昇降軸１０
５が取り付けられている。石英ルツボ１０４の周辺には
対向型超電導コイル磁石１０３が配置されており、コイ
ル磁石１０３による磁束中心線１０２は水平方向を向い
ている。
号公報が開示する水平方向磁界下チョコラルスキー法に
よるシリコン単結晶生育装置の断面図である。シリコン
融液１０１は石英ルツボ１０４の中に収容されており、
石英ルツボ１０４の底部には昇降用のルツボ昇降軸１０
５が取り付けられている。石英ルツボ１０４の周辺には
対向型超電導コイル磁石１０３が配置されており、コイ
ル磁石１０３による磁束中心線１０２は水平方向を向い
ている。
【０００８】また、特開平８−３３３１９１号公報にお
いては、水平磁場印加チョコラルスキー法において、電
磁石のコイル中心軸がルツボ内シリコン融液における深
さ方向の中心部、又は、これより下方を通るべきことと
し、それを達成する手段として、電磁石とルツボとの上
下方向の相対位置を微調整する昇降装置を開示してい
る。
いては、水平磁場印加チョコラルスキー法において、電
磁石のコイル中心軸がルツボ内シリコン融液における深
さ方向の中心部、又は、これより下方を通るべきことと
し、それを達成する手段として、電磁石とルツボとの上
下方向の相対位置を微調整する昇降装置を開示してい
る。
【０００９】図１２は、上記の特開平８−３３３１９１
号公報が開示する装置と磁場の等強度線分布との断面図
である。シリコン融液１２１を収容しているルツボの底
部には支持軸１２２が取り付けられており、ルツボの周
囲には、水平線１２３をコイル中心軸として、一対の超
伝導電磁石１２４ａ，１２４ｂが配置されている。
号公報が開示する装置と磁場の等強度線分布との断面図
である。シリコン融液１２１を収容しているルツボの底
部には支持軸１２２が取り付けられており、ルツボの周
囲には、水平線１２３をコイル中心軸として、一対の超
伝導電磁石１２４ａ，１２４ｂが配置されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のカスプ磁場
印加チョクラルスキー法によるシリコン単結晶育成方法
では、結晶育成の条件に合わせてルツボと結晶の回転数
を規定しているため、結晶育成の条件を変える場合に
は、上記回転数をそれに合わせて変化させる必要があ
る。
印加チョクラルスキー法によるシリコン単結晶育成方法
では、結晶育成の条件に合わせてルツボと結晶の回転数
を規定しているため、結晶育成の条件を変える場合に
は、上記回転数をそれに合わせて変化させる必要があ
る。
【００１１】また、直径３０cm以上の大口径シリコン単
結晶を育成する際には、大重量のシリコン融液を保持し
たルツボを支え、かつ、該ルツボを高速回転させなけれ
ばならず、装置の大規模化が必要となってくる。このた
め、大口径シリコン単結晶の育成においては、酸素濃度
の均一化を図り、かつ、微少酸素濃度の変動を抑制して
成長縞の無い結晶を引き上げることとは非常に困難であ
った。
結晶を育成する際には、大重量のシリコン融液を保持し
たルツボを支え、かつ、該ルツボを高速回転させなけれ
ばならず、装置の大規模化が必要となってくる。このた
め、大口径シリコン単結晶の育成においては、酸素濃度
の均一化を図り、かつ、微少酸素濃度の変動を抑制して
成長縞の無い結晶を引き上げることとは非常に困難であ
った。
【００１２】このため、従来のカスプ磁場印加チョクラ
ルスキー法によるシリコン単結晶育成法においては、育
成したシリコン単結晶中の酸素濃度分布の均一化と、微
少酸素濃度変動すなわち成長縞の発生抑制とを同時に達
成するには、ルツボと結晶の回転数を育成条件に従って
決定される回転数以上の回転数に設定する必要があるた
め、直径３０cm以上の結晶を育成することは現実的に困
難であった。
ルスキー法によるシリコン単結晶育成法においては、育
成したシリコン単結晶中の酸素濃度分布の均一化と、微
少酸素濃度変動すなわち成長縞の発生抑制とを同時に達
成するには、ルツボと結晶の回転数を育成条件に従って
決定される回転数以上の回転数に設定する必要があるた
め、直径３０cm以上の結晶を育成することは現実的に困
難であった。
【００１３】本発明は、以上のような従来のカスプ磁場
印加チョクラルスキー法によるシリコン単結晶育成法に
おける問題点に鑑みてなされたものであり、カスプ磁場
印加チョクラルスキー法によるシリコン単結晶育成にお
いて、結晶とルツボの回転数を特に規定することなく、
シリコン単結晶中の酸素濃度分布の均一化を図ると共に
微少酸素濃度変動を抑制し、成長縞を生じないシリコン
単結晶育成方法を提供することを第１の目的とする。
印加チョクラルスキー法によるシリコン単結晶育成法に
おける問題点に鑑みてなされたものであり、カスプ磁場
印加チョクラルスキー法によるシリコン単結晶育成にお
いて、結晶とルツボの回転数を特に規定することなく、
シリコン単結晶中の酸素濃度分布の均一化を図ると共に
微少酸素濃度変動を抑制し、成長縞を生じないシリコン
単結晶育成方法を提供することを第１の目的とする。
【００１４】また、本発明は、育成するシリコン単結晶
の直径が３０cm以上のように大口径の場合にも、簡便に
高品質のシリコン単結晶を育成することができる方法を
提供することを第２の目的とする。
の直径が３０cm以上のように大口径の場合にも、簡便に
高品質のシリコン単結晶を育成することができる方法を
提供することを第２の目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、カスプ磁場印加チョクラルスキー法に
よるシリコン単結晶育成方法において、カスプ磁場の中
心位置をルツボ内のシリコン融液の表面から該シリコン
融液の深さの３分の１より深い位置に設定することを特
徴とするシリコン単結晶育成方法を提供する。
めに、本発明は、カスプ磁場印加チョクラルスキー法に
よるシリコン単結晶育成方法において、カスプ磁場の中
心位置をルツボ内のシリコン融液の表面から該シリコン
融液の深さの３分の１より深い位置に設定することを特
徴とするシリコン単結晶育成方法を提供する。
【００１６】本方法は、前記シリコン融液の深さと前記
カスプ磁場中心位置の前記シリコン融液表面からの深さ
との比が一定になるようにモニターしながら結晶を引き
上げる過程を有することが好ましい。また、本方法は、
前記シリコン融液表面の位置を検出する過程を有し、そ
の検出結果に基づいて、前記カスプ磁場中心位置の深さ
と前記シリコン融液の深さとの比が結晶育成中において
一定になるように調整することが好ましい。
カスプ磁場中心位置の前記シリコン融液表面からの深さ
との比が一定になるようにモニターしながら結晶を引き
上げる過程を有することが好ましい。また、本方法は、
前記シリコン融液表面の位置を検出する過程を有し、そ
の検出結果に基づいて、前記カスプ磁場中心位置の深さ
と前記シリコン融液の深さとの比が結晶育成中において
一定になるように調整することが好ましい。
【００１７】前記シリコン融液表面の位置を検出するた
めには、例えば、Ｘ線透視法を使用することができる。
前記カスプ磁場中心位置の深さと前記シリコン融液の深
さとの比を結晶育成中において一定にすることは、例え
ば、前記ルツボを逐次に移動させることにより達成する
ことができる。あるいは、前記カスプ磁場中心を逐次に
移動させることにより達成することができる。
めには、例えば、Ｘ線透視法を使用することができる。
前記カスプ磁場中心位置の深さと前記シリコン融液の深
さとの比を結晶育成中において一定にすることは、例え
ば、前記ルツボを逐次に移動させることにより達成する
ことができる。あるいは、前記カスプ磁場中心を逐次に
移動させることにより達成することができる。
【００１８】すなわち、本発明のカスプ磁場印加チョク
ラルスキー法によるシリコン単結晶育成では、カスプ磁
場中心位置をシリコン融液表面の位置に対してシリコン
融液内部に設定することにより結晶育成をおこなう。こ
のカスプ磁場中心の位置は、石英ルツボ内に保持したシ
リコン融液の深さに対してシリコン融液表面から１／３
の位置より深い位置に設定する。
ラルスキー法によるシリコン単結晶育成では、カスプ磁
場中心位置をシリコン融液表面の位置に対してシリコン
融液内部に設定することにより結晶育成をおこなう。こ
のカスプ磁場中心の位置は、石英ルツボ内に保持したシ
リコン融液の深さに対してシリコン融液表面から１／３
の位置より深い位置に設定する。
【００１９】その理由は、カスプ磁場をこのように印加
すると、シリコン融液内の面内における温度分布がルツ
ボの回転軸に対して対称的な分布となり、かつ、固液界
面直下の部分での温度の変動もほとんど無くなるためで
ある。また、上記のようなカスプ磁場の配置では、対称
性の良い温度場が形成されるために、シリコン融液の流
れも流速の遅い軸対称的な流れとなる。このため、微少
酸素濃度の分布の変動は生じることがなく、成長縞も発
生しない。
すると、シリコン融液内の面内における温度分布がルツ
ボの回転軸に対して対称的な分布となり、かつ、固液界
面直下の部分での温度の変動もほとんど無くなるためで
ある。また、上記のようなカスプ磁場の配置では、対称
性の良い温度場が形成されるために、シリコン融液の流
れも流速の遅い軸対称的な流れとなる。このため、微少
酸素濃度の分布の変動は生じることがなく、成長縞も発
生しない。
【００２０】さらに、シリコン融液内部にカスプ磁場中
心を設定してあるため，ルツボ側壁とルツボ底部に直交
する磁場成分が印加されるため、石英ルツボから溶解す
る酸素濃度を均一にできるので、結晶とルツボの回転数
を特定の値に設定することなく結晶中の酸素濃度分布を
均一化することが可能となる。これらの作用は、カスプ
磁場を印加したシリコン融液の流れ、温度分布、結晶育
成について、本発明者が種々の実験を行った結果、得ら
れたものであり、前述の従来技術及び文献で報告されて
いるカスプ磁場のシリコン融液へ与える影響のメカニズ
ムのみでは予想され得なかったものである。
心を設定してあるため，ルツボ側壁とルツボ底部に直交
する磁場成分が印加されるため、石英ルツボから溶解す
る酸素濃度を均一にできるので、結晶とルツボの回転数
を特定の値に設定することなく結晶中の酸素濃度分布を
均一化することが可能となる。これらの作用は、カスプ
磁場を印加したシリコン融液の流れ、温度分布、結晶育
成について、本発明者が種々の実験を行った結果、得ら
れたものであり、前述の従来技術及び文献で報告されて
いるカスプ磁場のシリコン融液へ与える影響のメカニズ
ムのみでは予想され得なかったものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、カスプ磁場中心位置とシ
リコン融液との一般的な関係を示した説明図である。石
英ルツボ３の中にはシリコン融液２が入れられており、
シリコン単結晶１が固液界面４を介してシリコン融液２
から引き上げられる。シリコン融液２には、磁界分布５
を有するカスプ磁場が印加されている。
リコン融液との一般的な関係を示した説明図である。石
英ルツボ３の中にはシリコン融液２が入れられており、
シリコン単結晶１が固液界面４を介してシリコン融液２
から引き上げられる。シリコン融液２には、磁界分布５
を有するカスプ磁場が印加されている。
【００２２】図１に示すように、カスプ磁場の中心位置
は、（ａ）シリコン融液内部側に設定する場合、（ｂ)
シリコン融液表面と一致させる場合、（ｃ) シリコン融
液表面よりも高い位置に設定する場合の３通りが可能で
ある。 このうち、本発明の実施形態では、カスプ磁場
の中心６をシリコン融液内部に設定する場合（図１
（ａ））において、設定する位置をシリコン融液２の固
液界面４からシリコン融液２の深さ（ｈ）に対してｈ／
３よりも深い位置に設定する。
は、（ａ）シリコン融液内部側に設定する場合、（ｂ)
シリコン融液表面と一致させる場合、（ｃ) シリコン融
液表面よりも高い位置に設定する場合の３通りが可能で
ある。 このうち、本発明の実施形態では、カスプ磁場
の中心６をシリコン融液内部に設定する場合（図１
（ａ））において、設定する位置をシリコン融液２の固
液界面４からシリコン融液２の深さ（ｈ）に対してｈ／
３よりも深い位置に設定する。
【００２３】図２は、本発明の実施形態に係るシリコン
単結晶育成方法のカスプ磁場中心位置とシリコン融液と
の関係を示す説明図である。図２に示すように、本発明
の実施形態に係るシリコン単結晶育成方法においては、
カスプ磁場の中心位置６はシリコン融液２の内部側に設
定され、かつ、固液界面４から石英ルツボ３の最深部底
辺に至る深さをｈとするとき、カスプ磁場の中心位置６
は固液界面４より深さｈ／３の位置に設定される。
単結晶育成方法のカスプ磁場中心位置とシリコン融液と
の関係を示す説明図である。図２に示すように、本発明
の実施形態に係るシリコン単結晶育成方法においては、
カスプ磁場の中心位置６はシリコン融液２の内部側に設
定され、かつ、固液界面４から石英ルツボ３の最深部底
辺に至る深さをｈとするとき、カスプ磁場の中心位置６
は固液界面４より深さｈ／３の位置に設定される。
【００２４】次に、本発明に係る実施例を表１から表４
及び図３から図１０を参照して説明する。表１は、本発
明の実施例１〜４に係るシリコン単結晶育成方法の実施
条件をまとめたものである。
及び図３から図１０を参照して説明する。表１は、本発
明の実施例１〜４に係るシリコン単結晶育成方法の実施
条件をまとめたものである。
【００２５】
【表１】
【００２６】実施例１〜４に係るシリコン単結晶育成方
法の実施条件として、表１のようにルツボの底に垂直に
印加される磁場強度と、ルツボ側壁に垂直に印加される
磁場強度とを計測することにより、印加磁場の強度によ
る影響を測定した。また、実施例１〜４においては、直
径３５ｍｍのシリコン単結晶を直径７．５ｃｍの石英ル
ツボに投入し、深さ４．０ｃｍのシリコン融液を作成し
て結晶育成を実施した。
法の実施条件として、表１のようにルツボの底に垂直に
印加される磁場強度と、ルツボ側壁に垂直に印加される
磁場強度とを計測することにより、印加磁場の強度によ
る影響を測定した。また、実施例１〜４においては、直
径３５ｍｍのシリコン単結晶を直径７．５ｃｍの石英ル
ツボに投入し、深さ４．０ｃｍのシリコン融液を作成し
て結晶育成を実施した。
【００２７】この際、カスプ磁場の印加位置はシリコン
融液表面から１．５, ２．０, ２．５, ３．０, ３．５
ｃｍの深さの位置に設定した。また、ルツボの回転数を
０．１ｒｐｍから１０ｒｐｍまで、結晶の回転数を０か
ら２０ｒｐｍまでの間でそれぞれ逆方向に回転させた。
結晶育成時の固液界面近傍の温度勾配は、２０ｋ／ｃｍ
となるように設定した。
融液表面から１．５, ２．０, ２．５, ３．０, ３．５
ｃｍの深さの位置に設定した。また、ルツボの回転数を
０．１ｒｐｍから１０ｒｐｍまで、結晶の回転数を０か
ら２０ｒｐｍまでの間でそれぞれ逆方向に回転させた。
結晶育成時の固液界面近傍の温度勾配は、２０ｋ／ｃｍ
となるように設定した。
【００２８】これらの結晶育成条件も表１に併せて示
す。さらに、本発明の効果を確認するために、比較例１
〜４に示す条件下での実験を併せて実施した。ここで、
該比較例１〜４の実施条件としては、カスプ磁場の印加
位置を本発明の上記実施例に係る方法には適応しない条
件とし、その他の条件は、上記の実施例１〜４と同一に
してシリコン単結晶を育成した。
す。さらに、本発明の効果を確認するために、比較例１
〜４に示す条件下での実験を併せて実施した。ここで、
該比較例１〜４の実施条件としては、カスプ磁場の印加
位置を本発明の上記実施例に係る方法には適応しない条
件とし、その他の条件は、上記の実施例１〜４と同一に
してシリコン単結晶を育成した。
【００２９】上記した比較例１〜４のシリコン単結晶育
成条件を表２に示す。
成条件を表２に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】さらに、比較例５〜８に示す条件下におけ
る実験も併せて実施した。該比較例５〜８の実施条件と
しては、上記実施例１〜４のカスプ磁場強度の条件で、
結晶成長中にカスプ磁場中心とシリコン融液表面の位置
関係を一定になるような操作をせずに結晶育成を行っ
た。この際の結晶成長スタート時のカスプ磁場の位置及
び結晶とルツボの回転数は、どの場合においても結晶育
成中においては表３に示した一定条件になるようにし
た。
る実験も併せて実施した。該比較例５〜８の実施条件と
しては、上記実施例１〜４のカスプ磁場強度の条件で、
結晶成長中にカスプ磁場中心とシリコン融液表面の位置
関係を一定になるような操作をせずに結晶育成を行っ
た。この際の結晶成長スタート時のカスプ磁場の位置及
び結晶とルツボの回転数は、どの場合においても結晶育
成中においては表３に示した一定条件になるようにし
た。
【００３２】これらの条件で育成したシリコン単結晶を
成長軸方向に平行に切り出し、Ｘ線トポグラフで成長縞
を観察した。また、この切り出したものの直径方向の酸
素濃度をＦＴ- ＩＲ法で測定し、酸素濃度分布を求め
た。上記の比較例５〜８のシリコン単結晶育成条件を表
３に示す。
成長軸方向に平行に切り出し、Ｘ線トポグラフで成長縞
を観察した。また、この切り出したものの直径方向の酸
素濃度をＦＴ- ＩＲ法で測定し、酸素濃度分布を求め
た。上記の比較例５〜８のシリコン単結晶育成条件を表
３に示す。
【００３３】
【表３】
【００３４】また、上記の比較例５〜８の他のシリコン
単結晶育成条件を表４に示す。
単結晶育成条件を表４に示す。
【００３５】
【表４】
【００３６】表４は、上記の比較例５〜８におけるカス
プ磁場とシリコン融液表面との相対位置の制御を行わず
に育成した結晶中の成長縞と酸素濃度分布とを測定した
測定結果をまとめたものである。 図３は、上記実施例
１〜４と上記比較例１〜４との実施結果の比較を示した
グラフである。 図３に示す結果は、固化率が２０％，
５０％，７０％の各部分で測定した結果をまとめたもで
あり、各位置で上記測定結果を平均化したものを黒丸で
示し、各位置での測定結果の変動はエラーバーで示し
た。
プ磁場とシリコン融液表面との相対位置の制御を行わず
に育成した結晶中の成長縞と酸素濃度分布とを測定した
測定結果をまとめたものである。 図３は、上記実施例
１〜４と上記比較例１〜４との実施結果の比較を示した
グラフである。 図３に示す結果は、固化率が２０％，
５０％，７０％の各部分で測定した結果をまとめたもで
あり、各位置で上記測定結果を平均化したものを黒丸で
示し、各位置での測定結果の変動はエラーバーで示し
た。
【００３７】図４〜７は、上記実施例１〜４と上記比較
例１〜４との実施結果を示したグラフである。すなわ
ち、図４は、上記実施例１と上記比較例１との実験結果
を示し、図５は、上記実施例２と上記比較例２との実験
結果を示し、図６は、上記実施例３と上記比較例３との
実験結果を示し、図７は、上記実施例４と上記比較例４
との実験結果を示す。
例１〜４との実施結果を示したグラフである。すなわ
ち、図４は、上記実施例１と上記比較例１との実験結果
を示し、図５は、上記実施例２と上記比較例２との実験
結果を示し、図６は、上記実施例３と上記比較例３との
実験結果を示し、図７は、上記実施例４と上記比較例４
との実験結果を示す。
【００３８】上記各図のＸ軸はカスプ磁場印加位置を示
し、Ｙ軸は結晶中の酸素濃度の直径方向分布を（結晶中
心の酸素濃度−結晶端の酸素濃度）／（結晶中心の酸素
濃度）の１００分率で表している。上記の図表から、本
発明のシリコン単結晶育成方法、すなわち、カスプ磁場
中心位置をシリコン融液表面からシリコン融液の深さの
１／３より深い位置に設定する方法によれば、シリコン
単結晶中に成長縞が無くなり、半径方向の酸素濃度の結
晶端と結晶中心との差が５％以下となること、すなわ
ち、酸素濃度分布が均一になることが分かる。
し、Ｙ軸は結晶中の酸素濃度の直径方向分布を（結晶中
心の酸素濃度−結晶端の酸素濃度）／（結晶中心の酸素
濃度）の１００分率で表している。上記の図表から、本
発明のシリコン単結晶育成方法、すなわち、カスプ磁場
中心位置をシリコン融液表面からシリコン融液の深さの
１／３より深い位置に設定する方法によれば、シリコン
単結晶中に成長縞が無くなり、半径方向の酸素濃度の結
晶端と結晶中心との差が５％以下となること、すなわ
ち、酸素濃度分布が均一になることが分かる。
【００３９】また、カスプ磁場中心とシリコン融液表面
との相対位置を変化させないように制御することによっ
て、結晶中の成長方向のすべての領域で成長縞がなく、
直径方向の酸素濃度差が５％以下の均一な酸素濃度分布
を持ったシリコン単結晶を得ることができる。表５は、
本発明の実施例５〜７に係るシリコン単結晶育成方法の
実施条件をまとめたものである。
との相対位置を変化させないように制御することによっ
て、結晶中の成長方向のすべての領域で成長縞がなく、
直径方向の酸素濃度差が５％以下の均一な酸素濃度分布
を持ったシリコン単結晶を得ることができる。表５は、
本発明の実施例５〜７に係るシリコン単結晶育成方法の
実施条件をまとめたものである。
【００４０】実施例５として直径が２０ｃｍ、実施例６
として直径が３０ｃｍ、実施例７として直径が４０ｃｍ
のシリコン単結晶を育成した場合についてそれぞれ述べ
る。上記各実施例における結晶育成には、それぞれの結
晶の直径に対して２．５倍の直径の石英ルツボを使用し
て行った。また、印加した磁場強度は、ルツボ底に垂直
な成分の磁場強度が１０００ｇａｕｓｓ、ルツボの側壁
に垂直な成分の磁場強度が１０００ｇａｕｓｓとして結
晶育成を行った。これらの結晶育成の条件を表５に示
す。
として直径が３０ｃｍ、実施例７として直径が４０ｃｍ
のシリコン単結晶を育成した場合についてそれぞれ述べ
る。上記各実施例における結晶育成には、それぞれの結
晶の直径に対して２．５倍の直径の石英ルツボを使用し
て行った。また、印加した磁場強度は、ルツボ底に垂直
な成分の磁場強度が１０００ｇａｕｓｓ、ルツボの側壁
に垂直な成分の磁場強度が１０００ｇａｕｓｓとして結
晶育成を行った。これらの結晶育成の条件を表５に示
す。
【００４１】実施例５〜７により育成した結晶に対して
は、前記実施例１〜４と同様にして、成長縞の観察と直
径方向の酸素濃度の測定を行った。
は、前記実施例１〜４と同様にして、成長縞の観察と直
径方向の酸素濃度の測定を行った。
【００４２】
【表５】
【００４３】また、上記実施例５〜７の比較例９〜１１
として、同様の測定を行い、それらの実施条件を表６に
まとめた。
として、同様の測定を行い、それらの実施条件を表６に
まとめた。
【００４４】
【表６】
【００４５】上記比較例９〜１１は、実施例５〜７にお
ける各直径の結晶を、他の条件は同一にしてカスプ磁場
の印加位置のみ本発明には適応しない条件で育成させた
場合の例である。成長した結晶中の成長縞と酸素濃度の
測定結果も実施例５〜７の結果と併せて図８〜１０に記
した。図８〜１０は、上記実施例５〜７と上記比較例９
〜１１との実施結果を示したグラフである。すなわち、
図８は、上記実施例５と比較例９との実施結果を示し、
図９は、上記実施例６と比較例１０との実施結果を示
し、図１０は、上記実施例７と比較例１１との実施結果
を示す。
ける各直径の結晶を、他の条件は同一にしてカスプ磁場
の印加位置のみ本発明には適応しない条件で育成させた
場合の例である。成長した結晶中の成長縞と酸素濃度の
測定結果も実施例５〜７の結果と併せて図８〜１０に記
した。図８〜１０は、上記実施例５〜７と上記比較例９
〜１１との実施結果を示したグラフである。すなわち、
図８は、上記実施例５と比較例９との実施結果を示し、
図９は、上記実施例６と比較例１０との実施結果を示
し、図１０は、上記実施例７と比較例１１との実施結果
を示す。
【００４６】以上の実施例５〜７と比較例９〜１１の実
施結果から、本発明による方法を用いることにより、カ
スプ磁場印加チョクラルスキー法によるシリコン単結晶
育成において、ルツボと結晶の回転数を特に規定するこ
となしに、育成したシリコン単結晶中の成長縞をなくす
ことが可能となる。また、結晶の直径方向の酸素濃度分
布を均一にすることもできる。
施結果から、本発明による方法を用いることにより、カ
スプ磁場印加チョクラルスキー法によるシリコン単結晶
育成において、ルツボと結晶の回転数を特に規定するこ
となしに、育成したシリコン単結晶中の成長縞をなくす
ことが可能となる。また、結晶の直径方向の酸素濃度分
布を均一にすることもできる。
【００４７】さらに、この方法では，育成する結晶の直
径が４０ｃｍの大口径の場合でも、成長方向の全ての領
域において、成長縞が無く、直径方向の酸素濃度差が５
% 以下の均一な結晶が得られることが示された。
径が４０ｃｍの大口径の場合でも、成長方向の全ての領
域において、成長縞が無く、直径方向の酸素濃度差が５
% 以下の均一な結晶が得られることが示された。
【００４８】
【発明の効果】上述のように、本発明によるシリコン単
結晶育成法は、カスプ磁場印加チョクラルスキー法によ
るシリコン単結晶育成において、育成したシリコン単結
晶中の成長方向の全ての領域において成長縞をなくすこ
とが可能となる。また、結晶の直径方向の酸素濃度差が
５％以下の均一な酸素濃度分布にすることができる。
結晶育成法は、カスプ磁場印加チョクラルスキー法によ
るシリコン単結晶育成において、育成したシリコン単結
晶中の成長方向の全ての領域において成長縞をなくすこ
とが可能となる。また、結晶の直径方向の酸素濃度差が
５％以下の均一な酸素濃度分布にすることができる。
【００４９】さらに、結晶の直径が４０ｃｍのような大
口径のシリコン単結晶の場合にも同様に成長方向の全て
の領域において結晶中の成長縞をなくすことが可能とな
り、直径方向の酸素濃度差を５％以下とする均一な酸素
濃度分布にすることができる。
口径のシリコン単結晶の場合にも同様に成長方向の全て
の領域において結晶中の成長縞をなくすことが可能とな
り、直径方向の酸素濃度差を５％以下とする均一な酸素
濃度分布にすることができる。
【図１】カスプ磁場中心位置とシリコン融液との一般的
な関係を示した説明図である。
な関係を示した説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るシリコン単結晶育成方
法のカスプ磁場中心位置とシリコン融液との関係を示す
説明図である。
法のカスプ磁場中心位置とシリコン融液との関係を示す
説明図である。
【図３】実施例１〜４と比較例１〜４との実施結果を示
したグラフである。
したグラフである。
【図４】実施例１と比較例１との実施結果を示した他の
グラフである。
グラフである。
【図５】実施例２と比較例２との実施結果を示した他の
グラフである。
グラフである。
【図６】実施例３と比較例３との実施結果を示した他の
グラフである。
グラフである。
【図７】実施例４と比較例４との実施結果を示した他の
グラフである。
グラフである。
【図８】実施例５と比較例９との実施結果を示したグラ
フである。
フである。
【図９】実施例６と比較例１０との実施結果を示したグ
ラフである。
ラフである。
【図１０】実施例７と比較例１１との実施結果を示した
グラフである。
グラフである。
【図１１】特開平８−２３１２９４号公報が開示する水
平方向磁界下チョコラルスキー法によるシリコン単結晶
生育装置の断面図である。
平方向磁界下チョコラルスキー法によるシリコン単結晶
生育装置の断面図である。
【図１２】特開平８−３３３１９１号公報が開示する装
置と磁場の等強度線分布との断面図である。
置と磁場の等強度線分布との断面図である。
１ シリコン単結晶 ２ シリコン融液 ３ 石英ルツボ ４ 固液界面 ５ カスプ磁場の磁界分布 ６ カスプ磁場の中心位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−114597（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−7486（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−282185（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−7487（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−194289（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00
Claims (6)
- 【請求項１】 カスプ磁場印加チョクラルスキー法によ
るシリコン単結晶育成方法において、 カスプ磁場の中心位置をルツボ内のシリコン融液の表面
から該シリコン融液の深さの３分の１より深い位置に設
定することを特徴とするシリコン単結晶育成方法。 - 【請求項２】 前記シリコン融液の深さと前記カスプ磁
場中心位置の前記シリコン融液表面からの深さとの比が
一定になるようにモニターしながら結晶を引き上げる過
程を有すること、 を特徴とする請求項１記載のシリコン単結晶育成方法。 - 【請求項３】 前記シリコン融液表面の位置を検出する
過程を有し、 その検出結果に基づいて、前記カスプ磁場中心位置の深
さと前記シリコン融液の深さとの比が結晶育成中におい
て一定になるように調整すること、 を特徴とする請求項２記載のシリコン単結晶育成方法。 - 【請求項４】 Ｘ線透視法を使用して前記シリコン融液
表面の位置を検出することを特徴とする請求項３に記載
のシリコン単結晶育成方法。 - 【請求項５】 前記ルツボを逐次に移動させることによ
って、前記カスプ磁場中心位置の深さと前記シリコン融
液の深さとの比を結晶育成中において一定にする過程を
有すること、 を特徴とする請求項３又は４記載のシリコン単結晶育成
方法。 - 【請求項６】 前記カスプ磁場中心を逐次に移動させる
ことによって、前記カスプ磁場中心位置の深さと前記シ
リコン融液の深さとの比を結晶育成中において一定にす
る過程を有すること、 を特徴とする請求項３又は４記載のシリコン単結晶育成
方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9304208A JP2992988B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | シリコン単結晶育成方法 |
| US09/186,284 US6048779A (en) | 1997-11-06 | 1998-11-05 | Method of growing silicon monocrystal |
| KR1019980047351A KR100271504B1 (ko) | 1997-11-06 | 1998-11-05 | 실리콘 단결정 성장 방법 및 그 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9304208A JP2992988B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | シリコン単結晶育成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11139893A JPH11139893A (ja) | 1999-05-25 |
| JP2992988B2 true JP2992988B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=17930322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9304208A Expired - Fee Related JP2992988B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | シリコン単結晶育成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6048779A (ja) |
| JP (1) | JP2992988B2 (ja) |
| KR (1) | KR100271504B1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2885240B1 (ja) * | 1998-03-16 | 1999-04-19 | 日本電気株式会社 | 半導体結晶育成装置および育成方法 |
| US7223304B2 (en) * | 2004-12-30 | 2007-05-29 | Memc Electronic Materials, Inc. | Controlling melt-solid interface shape of a growing silicon crystal using a variable magnetic field |
| JP4483729B2 (ja) * | 2005-07-25 | 2010-06-16 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコン単結晶製造方法 |
| KR100840751B1 (ko) * | 2005-07-26 | 2008-06-24 | 주식회사 실트론 | 고품질 실리콘 단결정 잉곳 제조 방법, 성장 장치 및그로부터 제조된 잉곳 , 웨이퍼 |
| KR100831044B1 (ko) * | 2005-09-21 | 2008-05-21 | 주식회사 실트론 | 고품질 실리콘 단결정 잉곳의 성장장치, 그 장치를 이용한성장방법 |
| DE102006060359B4 (de) * | 2006-12-20 | 2013-09-05 | Siltronic Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiterscheiben aus Silicium |
| KR101067162B1 (ko) | 2008-10-20 | 2011-09-22 | 주식회사 엘지실트론 | 석영 도가니 내표면 개선 방법 |
| CN109306511A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-02-05 | 河北晶龙阳光设备有限公司 | 一种具有多重安全保护的单晶炉 |
| CN112095154B (zh) * | 2019-06-18 | 2021-05-14 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 一种半导体晶体生长装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4350557A (en) * | 1974-06-14 | 1982-09-21 | Ferrofluidics Corporation | Method for circumferential dimension measuring and control in crystal rod pulling |
| JPS6283348A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-16 | 株式会社アドバンス | 医療用硬化性組成物 |
| JPH01282185A (ja) * | 1988-05-09 | 1989-11-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 結晶の育成方法 |
| JPH07267776A (ja) * | 1994-03-31 | 1995-10-17 | Sumitomo Sitix Corp | 結晶成長方法 |
| JPH08231294A (ja) * | 1995-02-24 | 1996-09-10 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 水平磁界下シリコン単結晶引上方法 |
| JP2940437B2 (ja) * | 1995-06-01 | 1999-08-25 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法及び装置 |
| JP3969460B2 (ja) * | 1996-06-20 | 2007-09-05 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | 磁場印加による半導体単結晶の製造方法 |
-
1997
- 1997-11-06 JP JP9304208A patent/JP2992988B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-11-05 US US09/186,284 patent/US6048779A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-05 KR KR1019980047351A patent/KR100271504B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6048779A (en) | 2000-04-11 |
| JPH11139893A (ja) | 1999-05-25 |
| KR19990045047A (ko) | 1999-06-25 |
| KR100271504B1 (ko) | 2000-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4095975B2 (ja) | シリコン単結晶を製造するための方法及び装置、シリコン単結晶及びこれから切り出された半導体ウェーハ | |
| KR100558177B1 (ko) | 결정결함을가지지않는실리콘단결정제조방법과장치,및이에의해제조된실리콘단결정과실리콘웨이퍼 | |
| EP1310583B1 (en) | Method for manufacturing of silicon single crystal wafer | |
| US20060254498A1 (en) | Silicon single crystal, and process for producing it | |
| US6423285B1 (en) | Method for producing silicon single crystal and production apparatus therefor, as well as single crystal and silicon wafer produced by the method | |
| JP2992988B2 (ja) | シリコン単結晶育成方法 | |
| US5306387A (en) | Method for pulling up semiconductor single crystal | |
| JPH11199386A (ja) | シリコン単結晶の製造方法およびシリコン単結晶ウエーハ | |
| US7374614B2 (en) | Method for manufacturing single crystal semiconductor | |
| EP1069214B1 (en) | Epitaxial silicon wafer and its production method, and substrate for epitaxial silicon wafer | |
| WO2000031324A1 (fr) | Plaquette de silicium monocristallin presentant peu de defauts cristallins et procede de fabrication correspondant | |
| JP2688137B2 (ja) | シリコン単結晶の引上げ方法 | |
| JPH11180800A (ja) | 結晶欠陥の少ないシリコン単結晶の製造方法及びシリコン単結晶ウエーハ | |
| JPH01282185A (ja) | 結晶の育成方法 | |
| US11261540B2 (en) | Method of controlling convection patterns of silicon melt and method of manufacturing silicon single crystal | |
| US5215620A (en) | Method for pulling a silicon single crystal by imposing a periodic rotation rate on a constant rotation rate | |
| JP3589077B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法ならびにこの方法で製造された単結晶およびシリコンウエーハ | |
| EP0419061B1 (en) | Method for pulling a silicon single crystal | |
| JP7249913B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
| JPH10167875A (ja) | 単結晶製造装置 | |
| JP3274501B2 (ja) | シリコン単結晶の育成方法 | |
| JP2000264785A (ja) | シリコン単結晶の製造方法およびその製造装置 | |
| JPS62275089A (ja) | 結晶成長法 | |
| JPH01246192A (ja) | 単結晶引上げ装置 | |
| JPS60161391A (ja) | 結晶成長方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071022 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081022 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091022 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091022 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101022 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111022 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121022 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131022 Year of fee payment: 14 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |