JP3086850B2

JP3086850B2 - 単結晶の成長方法及び装置

Info

Publication number: JP3086850B2
Application number: JP08211421A
Authority: JP
Inventors: エーリヒ・トムツィヒ; ヴェルナー・ツーレナー; ヴィルフリート・フォン・アモン; イュー・エム・ゲルフガット; エル・エー・ゴルブノフ
Original assignee: ワッカー・ジルトロニク・ゲゼルシャフト・フュア・ハルブライターマテリアリエン・アクチェンゲゼルシャフト
Priority date: 1995-08-10
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 2000-09-11
Anticipated expiration: 2016-08-09
Also published as: TW496913B; DE59603612D1; KR970011030A; EP0758689A1; KR100204522B1; US6001170A; EP0758689B1; JPH09118584A; DE19529481A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チョコラルスキー
法により半導体材料から単結晶を成長させるための方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】チョコラルスキー法では、円筒状単結晶
が種結晶上に成長するが、種結晶をまず溶融物に浸漬し
た後、この種結晶を溶融物の表面から引き離す。溶融物
は、石英ガラスるつぼと、通常グラファイト製であっ
て、その中に前記石英ガラスるつぼを配置した支持るつ
ぼとからなるるつぼに入れておく。るつぼは、回転自在
且つ軸方向に移動できるシャフト上に置かれ、横方向
が、中に入っている固体半導体材料を溶融し且つそれを
溶融状態に保つのに十分な熱輻射を発生する抵抗加熱要
素により取り囲まれている。半導体材料の他に、上記溶
融物は、必要に応じて添加されたドーパントと、不可避
量の酸素とるつぼの壁から溶解した他の不純物を含有す
る。一般的に、るつぼと成長している単結晶とは、反対
方向に回転させる。これは、互いに反対方向に回転させ
ることにより、酸素が定量的に混入されることと、酸素
とドーパントが溶融物と単結晶に分布することをある程
度促すことができるからである。

【０００３】溶融物は、主にその自由面と、成長してい
る単結晶と、支持るつぼの底と、シャフトを介して連続
的に熱を失う。この熱損失は、抵抗加熱要素の加熱力を
増加することにより補わなければならない。熱供給の増
加により、るつぼ壁が半導体材料の融点よりも十分高い
温度に加熱される。このことは、特に直径が２００ｍｍ
を超える単結晶の成長においては、これに対応して大き
なるつぼと溶融物容積が大きくなるのでこのような単結
晶の成長に高出熱が必要とされるため、明白である望ま
しくない結果を生じる問題がある。一つの望ましくない
結果は、るつぼ壁が高温であるために、酸素と他の不純
物がるつぼ材料から溶解して溶融物に混入する程度が大
きくなることである。別の欠点は、るつぼが過熱される
結果、るつぼ壁に島状クリストバル石型層が形成される
割合が増加する。孔食の結果、対流により前記層からあ
る確率で結晶境界に到達する粒子が放出され、単結晶の
無転位成長を停止することがある。このため、大きな直
径を有する単結晶の長さにおける達成できる無転位成長
も非常に限定され、このような単結晶の場合における長
さと直径との比は小さい。るつぼ壁の温度が高すぎるこ
とにより生じるさらなる欠点は、るつぼと結晶境界との
間の関連する大きな温度差から生じる。これにより、熱
対流が生じる結果、溶融物に強力な無制御材料流れが生
じ、温度並びにドーパント及び不純物濃度の局部変動が
起こる。この状況も、勿論、成長している単結晶に反映
されて、ドーパント及び不純物、特に酸素の分布の望ま
しくない局部変動分布が生じる。

【０００４】さらに、溶融物における温度変動により、
単結晶が成長中に暴露される温度関連応力が増加する。
そのため、転位が結晶境界の領域に発生し、単結晶の直
径に相当する長さまで単結晶の無転位部に広がる恐れが
増す。転位を含有する結晶の領域は電子部品の原料とし
て使用するのに適当ではないので、特に長さと直径との
比が上記の理由でとにかく小さい、大きな単結晶の場合
には歩留りが大きく減少することが予想される。

【０００５】例えば、ＤＤ−２７０７２８Ａ１は、
溶融物に重畳した静磁場は溶融物における材料の流動及
び温度分布に影響することを開示している。これらの効
果は、特に対流材料の流動性の減少にある。適当な場の
強さでは、局部温度変動が減少し、単結晶へのドーパン
トの混入がより均一となる。しかしながら、適当な場の
強さを有する磁場を発生させるのに必要とする磁石は、
設計が複雑であるとともに、エネルギー条件が比較的高
い。従って、上記の刊行物及び米国特許第５１７８７２
０号は、回転磁場で操作する方法が好ましいことを開示
している。米国特許第５１７８７２０号に開示されてい
る方法によれば、成長している単結晶への酸素の混入
は、単結晶とるつぼの一定の回転速度を観察し、磁場の
一成分の強度を結晶容積の増加とともに減少させること
により制御される。

【０００６】チョコラルスキー法による単結晶の成長に
おいて静磁場及び回転磁場を使用することにより若干の
改善がなされるが、まだ不十分である。特に、公知の方
法では、直径が２００ｍｍを超える単結晶の成長におい
て克服すべき上記問題が十分には解決できない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、上記従来技術の問題を解消し、単結晶にドーパ
ント及び不純物を均一分布させることができ、それによ
り単結晶への酸素の混入をその量の面で制御でき且つ転
位形成の恐れが大きく減少する、特に大きな単結晶の成
長に適当な方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、溶融物に浸
漬した種結晶を前記溶融物の表面から引き上げるチョコ
ラルスキー法により半導体材料から単結晶を成長させる
方法において、石英ガラスるつぼに一定高さまで存在し
且つ固体半導体材料と任意にドーパントとを溶融して得
られる溶融物の表面から該溶融物中に浸漬された種結晶
を引き上げ、前記るつぼを回転させ、前記るつぼを取り
囲む抵抗加熱手段を用いて前記溶融物を加熱し、単結晶
の引き上げ成長中に前記溶融物に、少なくとも１つのコ
イルにより静磁場と交番磁場とを重畳することにより発
生させた磁場を作用させ、且つ前記交番磁場は、ε＝２
πμ ₀ σｆＲ ² で表される相対周波数が１〜１０００の
範囲であり（式中、μ _o （μ _o ＝４π１０ ^-7 Ｈ／ｍ）は
真空中での透磁率を表し、σは溶融物の導電率を表し、
ｆは磁石の電源の交流周波数を表し、Ｒはるつぼの半径
を表す）、且つ振幅が少なくともＢ _a ＝Ｃ／Ｒである磁
気誘導を有する（式中、Ｃは定数１×１０ ^-3 Ｔ・ｍであ
り，Ｒはるつぼの半径を表す）ことを特徴とする成長方
法により達成される。

【０００９】

【００１０】静磁場と交番磁場とを併用することによ
り、対流材料の流動と溶融物中の温度分布とを最適な結
晶成長要件に適合させることができる。交番磁場によ
り、誘導エネルギーをるつぼ壁を加熱しすぎる必要なく
溶融物に導入することができる。これにより、特定の方
法で、溶融物、とりわけ結晶境界領域において、均一な
ドーパントと酸素の分布を促進する材料の流動を生じさ
せることができる。また、必然的に生じる成長条件の変
化が磁場の変化により相殺されるか、成長条件の変更が
磁場の変化により意図的に生じさせられる点で、交番磁
場は材料流動を制御する器具としても使用される。重畳
静磁場は、次に材料流を安定化し、制御し、流速の局部
変動を減少させることが必要とされる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明を、さらに図面を参照しな
がら説明する。図１は、溶融物の半径方向温度分布と対
流材料流動の分布に関する好ましい状態を示したもので
あり；図２は、単結晶成長方法を実施するための本発明
の第一の実施態様に係る装置であり；図３は、本発明の
第二の実施態様に係る装置の概略電気回路図であり；図
４は、本発明の第三の実施態様に係る装置の概略電気回
路図である。

【００１２】図１に示す好ましい温度分布及び閉鎖循環
により特徴付けられる材料流動分布を実現するために、
交番磁場と同時に静磁場を溶融物に印加することが意図
される。振幅が少なくともＢ_a＝Ｃ／Ｒである電磁誘導
を有する相対周波数ε＝２πμ₀σｆＲ²（但し、εは
低周波数範囲１〜１０００、好ましくは５〜５０）を有
する軸方向に対称な交番磁場を使用することが特に好ま
しい。上記式において、μ_oは真空中での透磁率（μ_o
＝４π１０^-7Ｈ／ｍ）を表し、σは溶融物の導電率を表
し、ｆは交番磁場を発生する誘導コイル用電源の交流周
波数を表し、Ｒはるつぼの半径を表し、Ｃは定数１×１
０^-3Ｔ・ｍを表す。交番磁場との相互作用により、電流
が溶融物に誘導され、るつぼの回転軸周囲の方位経路に
沿って循環する。磁場との相互作用は、最終的には図１
に示す対流材料流動ψを発生させる。相対周波数εが、
これらの材料流動の強度と位置及び、したがって、溶融
物の自由面を介したガス状一酸化ケイ素の排除に影響を
及ぼし、最終的には、単結晶への酸素の混入は広範な限
界範囲内で制御される。

【００１３】溶融物が誘導電流に付与するオーム抵抗の
ため、溶融物が、とりわけ単結晶とるつぼ壁との間の領
域においてさらに加熱される。この結果、この領域に極
大を有する半径方向温度分布Ｔ（Ｒ）となる。一例とし
てシリコン溶融物について図１に示した好ましい温度分
布は、温度極大がるつぼ壁にあるチョコラルスキー法で
現在までに通常見られる温度分布とは実質的に異なる。
図１において、るつぼ壁及び結晶境界の領域での温度
は、半導体材料の融点よりはわずかに高い。るつぼ壁の
温度は、溶融物への酸素の導入に影響する。したがっ
て、温度の設定は、場合ごとに決定される。

【００１４】半導体材料の融点Ｔ_mよりも２５℃以下高
い、好ましくは５℃以下高い温度が有用であることが判
明した。単結晶とるつぼ壁との間の領域の温度極大は、
好ましくは半導体材料の融点よりも１５〜３５℃高い温
度である。温度極大とるつぼ壁との間の距離は、好まし
くはるつぼ壁と単結晶表面との間の距離の５０〜７５％
である。るつぼ壁で所望の温度を確立するために、るつ
ぼを包囲する抵抗加熱器の加熱力を、必要ならば、単結
晶の成長の開始前に減少させる。るつぼ壁の温度が比較
的低温であるので、酸素と他の不純物がるつぼ材料から
溶け出す速度がかなり減少する。さらに、るつぼ壁での
島状クリストバル石型構造の形成及び離脱も低温では減
少するので、粒子による溶融物の汚染が減少する。

【００１５】本発明の一実施態様では、半導体材料の薄
層がるつぼ壁に晶析してるつぼから粒子、酸素及び他の
不純物が溶融物に導入されるのを完全に抑制する程度ま
で、抵抗加熱器の加熱力を減少させることを意図してい
る。この方法の変更態様により製造される単結晶は、純
度及び酸素含量に関する製品特性が浮遊帯域（ＦＺ）成
長結晶に匹敵する。

【００１６】単結晶成長中に第二磁場（静磁場である
が）をさらに適用すると、主に交番磁場により生じた溶
融物における対流材料の流動が安定化され、且つ制御さ
れるとともに、温度及び材料流速の局部変動が減少す
る。静磁場の影響により、とりわけ結晶化境界の領域に
おけるドーパント、酸素及び他の不純物の濃度の均一化
が促進され、従って、これらの物質が成長している単結
晶に均一に混入され易くなる。さらに、るつぼ壁の領域
における溶融物への影響が小さく、従って、酸素及び他
の不純物の溶融物への移動を確実に減少させるのに役立
つ。磁気誘導Ｂ_c＝（Ｂ_r ²＋Ｂ_z ²）^1/2（但し、Ｂ
ｃの大きさが０．０５Ｔに等しいかそれ以上であり、Ｂ
_r及びＢ_zはるつぼの回転軸に対する電磁誘導の半径方
向成分及び軸方向成分である）を有する静磁場を生じさ
せることが好ましい。静磁場の磁力線は、るつぼと溶融
物を、軸方向（Ｂ_r＝０；Ｂ_z＞０）、横方向（Ｂ_r＞
０；Ｂ _z＝０）又は軸方向−半径方向（Ｂ_r＞０；Ｂ_z
＞０）に通過する。磁力線の最適な配向は、所望の結晶
仕様により異なるので、先行試験により決定されるべき
である。

【００１７】本発明の方法の一実施態様において、交番
磁場は、るつぼの固体半導体材料を溶融するのにも使用
される。好ましくは、必要とされる溶融エネルギーの一
部分は抵抗加熱器により提供され、別の部分は交番磁場
による誘導ルートにより提供される。これにより、溶融
工程自体の過程において、抵抗加熱器から放出され、支
持るつぼが浴びる熱輻射を減少できるので、石英ガラス
るつぼが保護され、再使用可能な高価な支持るつぼの寿
命が延びる利点がある。しかしながら、特に、溶融時間
が実質的に短縮され、且つ溶融物への不純物の導入が減
少する。さらに、交番磁場の作用により生じる溶融物の
均一化が、半導体材料の溶融と同様に初期の段階で開始
する。これらの利点は、製造方法の最初に、るつぼに入
れた固体半導体材料を溶融させたり、必要に応じて、そ
の後に存在する溶融物に、例えば粒体の形態で、連続式
又はバッチ式で添加した半導体材料を溶融するのにも利
用できる。

【００１８】本発明の方法の好ましい実施態様は、以下
に示す工程を実質的に含んでなる。最初にるつぼに、必
要に応じてドーパントとともに入れた固体半導体材料
を、抵抗加熱器により加熱して、交番磁場によっても十
分なエネルギー移動ができるようにする。次に、抵抗加
熱器と交番磁場により一緒にさらに加熱する。この場
合、抵抗加熱器の加熱力は、磁場のエネルギー寄与率に
よって任意に減少される。材料がすべて溶融し、るつぼ
がある一定の溶融物高さまで溶融物で満たされた後、溶
融物に静磁場をさらに印加し、必要に応じてある一定の
待ち時間及び抵抗加熱の加熱力の減少後、単結晶の引き
上げを開始する。種結晶を溶融物に浸漬し、ある一定速
度で通常の方法により溶融物の表面から上方向に引き上
げる。この場合、単結晶は下端に成長する。るつぼと単
結晶を、好ましくはある一定速度で反対方向に回転す
る。結晶成長は、公知の段階を経て、その間に、単結晶
の薄いネック初期コーン、円筒部及び最終コーンを成長
させる。交番磁場の磁気誘導Ｂ_aの振幅を変化させるこ
とにより、単結晶の成長による有効溶融物容積の連続的
減少に応答することが望ましい。この変化は、式Ｂ_a＝
Ｂ_{a 0}（ｈ_o／ｈ）^1/2（式中、Ｂ_aは変化した振幅で
あり、Ｂ_{a 0}は初期振幅であり、ｈは実際の溶融物高さ
であり、ｈ₀は初期溶融物高さである）を基に、減少す
る溶融物高さとの関係において行うのが特に好ましい。

【００１９】また、本発明の単結晶の成長方法に用いる
装置としては、溶融物を入れたるつぼと前記るつぼを取
り囲む抵抗加熱器とを収容するレセプタクルと、前記る
つぼを回転させる手段と、前記溶融物から単結晶を成長
させるための引き上げ手段と、前記溶融物に磁場を発生
させるための磁気手段とを備えた、チョコラルスキー法
により半導体材料から単結晶を成長させるための装置で
あって、前記磁気手段が少なくとも２つのコイルを前記
るつぼの周囲に配置して含んでなり、一方のコイルが調
整可能直流ユニットに接続して静磁場を発生し、他方の
コイルが調整可能交流ユニットに接続して交流磁場を発
生する装置である。

【００２０】このような装置の概略を、図２に示す。図
２は、本発明を理解するのに必要な特徴のみを示してい
る。るつぼ１は、石英ガラス製内部るつぼ１ａと外部支
持るつぼ１ｂとを含んでなる。溶融物２を満たしたるつ
ぼ１ａが、レセプタクル５の内部に存在する。るつぼ１
は、抵抗加熱器４により同軸的に包囲され、回転自在・
軸方向移動可能シャフト３上に置かれている。通常の防
熱材が、抵抗加熱器とレセプタクル壁との間に配置され
ているが、装置をより明瞭に示すために図面では省略さ
れている。このような装置の必須要件は、磁場を発生さ
せる手段にあり、交番磁場を発生させるための磁気シス
テム７と静磁場を発生させるための磁気システム６とを
実質的に含んでなり、好ましくは磁気材料製リング８に
より包囲されている。この磁気システムは、レセプタク
ル５の外であってるつぼ１の周囲に配置され、高さはる
つぼ１の高さにほぼ相当する。最も単純な場合には、磁
気システム６及び７は、各々一つのコイルから構成され
ている。磁気システム６は、電気接続１０を介して調整
可能直流装置１５に接続され、電源１２を介して通電さ
れる。磁気システム７は電気接続９を介して調整可能交
流装置１４に接続され、電源１１を介して通電される。
保護カバー１３は、磁気手段を外部から遮断する。

【００２１】図３は、本発明の第二の実施態様に係る装
置の概略電気回路図である。この装置は、図２に示した
装置とは、静磁気システムが異なる。磁気システム６は
２つのコイル６ａ及び６ｂとを含んでなり、これらコイ
ル６ａ及び６ｂは巻数が等しく、そして調整可能電流装
置１５に接続され且つ電源１２を介して通電される。コ
イル６ａ及び６ｂは互いに重ねて配置され、相互に反対
方向に電流が供給されて互いに反対方向の２種の磁場を
発生する。

【００２２】図４は、本発明の第三の実施態様に係る装
置の概略電気回路図である。この装置は、図２に示す装
置とは磁気システムが異なる。図２の２つのシステムが
結合されて単一コイル１６とされ、電気接続１７を介し
て直流／交流変換装置１８に接続され、電源１９を介し
て通電される。変調直流電流が供給されるコイル１６
は、溶融物において静磁場と交番磁場とを組み合わせて
発生する。

【００２３】以下、本発明を実施例により説明する。図
２のように改造した単結晶製造用装置の石英ガラスるつ
ぼに、シリコン４．６ｋｇ及び比導電率が約２×１０^-3
Ω・ｃｍであるリン／シリコン合金９６ｍｇを入れた。
次に、レセプタクルを排気し、圧力１０ミリバールの一
定アルゴン流でフラッシュした。次に、抵抗加熱器のス
イッチを入れ、るつぼを５ｒｐｍで回転した。約３０分
後に、交番磁場を発生するためのコイルを交流源に接続
した。電圧源により１５０Ｈｚの交流電圧が供給された
ので、るつぼ内において、相対周波数εが約１５である
交番磁場が発生した。交流周波数は、磁気誘導の振幅Ｂ
_aが０．０２Ｔとなるように選択した。るつぼ中の全て
の材料が溶融した後、溶融物を、熱の供給を変化させず
にさらに１０分間そのままにして、溶融物を完全に均一
とした。次に、静磁場発生磁気システムも接続し、その
直流供給を、磁気誘導Ｂ_c＝０．１Ｔとなるまでゆっく
りと増加させた。

【００２４】種結晶を溶融物に浸漬する前に、抵抗加熱
器の加熱力を１５ｋＷに減少させた。次いで、通常の方
法で単結晶を成長させ、単結晶の薄いネック初期コー
ン、円筒部及び最終コーンを引き上げた。直径が８０ｍ
ｍ、長さが２５０ｍｍの円筒部の引き上げ中、単結晶を
１５ｒｐｍの速度で回転させた。この段階での引上速度
は、２ｍｍ／分であった。溶融物高さの減少とともに、
交番磁場の磁気誘導の振幅Ｂ_aを、単結晶が完了するま
で０．０２Ｔから０．０４Ｔに増加した。

【００２５】冷却した単結晶の円筒部を分析したとこ
ろ、軸方向に測定した抵抗率において８％の変動があっ
た。本発明により製造した単結晶についてさらに測定し
た結果を、以下の表に示す。また、比較例として、磁場
の影響なしであった以外は実施例と同様に製造（Ｎｏ．
１）したか、静磁場の影響のみを用いた以外は実施例と
同様に製造（Ｎｏ．２）したか、交番磁場の影響のみを
用いた以外は実施例と同様に製造（Ｎｏ．３）した単結
晶についての結果も、以下の表に示す。表において、Ｂ
_aoは単結晶の成長の開始時の交番磁場の電磁誘導の振幅
を表し、Ｂ_cは静磁場の磁気誘導を表し、Ｃは単結晶に
おける軸方向位置ｇ＊での平均酸素濃度であり、ΔＣは
酸素濃度の半径方向の変動を示し、Δσはドーパント分
布の半径方向の分布を示す。パラメーターｇ^*は、測定
の相対的軸方向位置を示す。これはｇ／Ｇ（式中、ｇは
この位置までに結晶化した質量であり、Ｇは溶融物の質
量である）で定義される。

【００２６】

【表１】

【００２７】測定値から、交番磁場と静磁場とを併用す
ることによりドーパント及び酸素分布の均一性が期待し
た通り向上したことが明白である。また、低酸素濃度を
制御された方法で達成することができることも明らかで
ある。

【００２８】以下に、本発明の好ましい実施態様を列挙
する。（１）溶融物に浸漬した種結晶を前記溶融物の表面から
引き上げるチョコラルスキー法により半導体材料から単
結晶を成長させる方法において、石英ガラスるつぼに一
定高さまで存在し且つ固体半導体材料と任意にドーパン
トとを溶融して得られる溶融物の表面から該溶融物中に
浸漬された種結晶を引き上げ、前記るつぼを回転させ、
前記るつぼを取り囲む抵抗加熱手段を用いて前記溶融物
を加熱し、単結晶の引き上げ成長中に前記溶融物に、少
なくとも１つのコイルにより静磁場と交番磁場とを重畳
することにより発生させた磁場を作用させ、且つ前記交
番磁場は、ε＝２πμ ₀ σｆＲ ² で表される相対周波数
が１〜１０００の範囲であり（式中、μ _o （μ _o ＝４π
１０ ^-7 Ｈ／ｍ）は真空中での透磁率を表し、σは溶融物
の導電率を表し、ｆは磁石の電源の交流周波数を表し、
Ｒはるつぼの半径を表す）、且つ振幅が少なくともＢ _a
＝Ｃ／Ｒである磁気誘導を有する（式中、Ｃは定数１×
１０ ^-3 Ｔ・ｍであり，Ｒはるつぼの半径を表す）ことを
特徴とする成長方法。

【００２９】（２）前記静磁場が磁気誘導Ｂ_c＝（Ｂ_r
²＋Ｂ_z ²）^1/2（但し、Ｂｃの大きさが０．０５Ｔに
等しいかそれ以上であり、Ｂ_r及びＢ_zはるつぼの回転
軸に対する電磁誘導の半径方向成分及び軸方向成分であ
り、静磁場が軸方向、横方向又は軸方向−半径方向に配
向している）を有することを特徴とする上記（１）に記
載の成長方法。

【００３０】（３）前記交番磁場がε＝２πμ₀σｆＲ
²（式中、μ_o（μ_o＝４π１０^-7Ｈ／ｍ）は真空中で
の透磁率を表し、σは溶融物の導電率を表し、ｆは磁石
の電源の交流周波数を表し、Ｒはるつぼの半径を表す）
で表される相対周波数が５〜５０の範囲であり、且つ振
幅が少なくともＢ_a＝Ｃ／Ｒ（式中、Ｃは定数１×１０
^-3Ｔ・ｍであり，Ｒはるつぼの半径を表す）である磁気
誘導を有することを特徴とする上記（１）に記載の成長
方法。

【００３１】（４）前記単結晶の引き上げ中に生じる溶
融物高さの減少が、式Ｂ_a＝Ｂ_{a 0}（ｈ_o／ｈ）
^1/2（式中、Ｂ_aは変化した振幅であり、Ｂ_{a 0}は初期
振幅であり、ｈは実際の溶融物高さであり、ｈ₀は初期
溶融物高さである）で表される交番磁場の電磁誘導の振
幅の変化に対応することを特徴とする上記（１）に記載
の成長方法。

【００３２】（５）前記交番磁場がε＝２πμ₀σｆＲ
²（式中、μ_o（μ_o＝４π１０^-7Ｈ／ｍ）は真空中で
の透磁率を表し、σは溶融物の導電率を表し、ｆは磁石
の電源の交流周波数を表し、Ｒはるつぼの半径を表す）
で表される相対周波数が１〜１０００の範囲、好ましく
は５〜５０の範囲であり、且つ振幅が少なくともＢ_a＝
Ｃ／Ｒ（式中、Ｃは定数１×１０^-3Ｔ・ｍであり、Ｒは
るつぼの半径を表す）である磁気誘導を有し、前記単結
晶への酸素の混入を前記磁場及び前記相対周波数εの振
幅により制御することを特徴とする上記（１）に記載の
成長方法。

【００３３】（６）前記固体半導体材料を、前記結晶の
引き上げの開始前に、抵抗加熱器と交番磁場により溶融
することを特徴とする上記（１）に記載の成長方法。

【００３４】（７）固体半導体材料を、続いて前記結晶
の引き上げ中にるつぼに添加し、抵抗加熱器と交番磁場
により溶融することを特徴とする上記（１）に記載の成
長方法。

【００３５】（８）前記単結晶と前記るつぼ壁との間に
温度極大を有し且つ前記るつぼ壁と結晶境界の領域での
温度が前記半導体材料の融点よりもわずかだけ高い半径
方向温度分布を、前記単結晶の成長中に、抵抗加熱器と
重畳磁場とを用いて前記溶融物に生起させることを特徴
とする上記（１）に記載の成長方法。

【００３６】（９）前記単結晶と前記るつぼ壁との間に
温度極大を有し、且つ前記るつぼ壁の温度が前記半導体
材料の融点よりも低い半径方向温度分布を、前記単結晶
の引き上げ中に、抵抗加熱器と重畳磁場とを用いて前記
溶融物に生起させることを特徴とする上記（１）に記載
の成長方法。

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、単結晶にドーパント及び不純物が均一分布さ
せることができ、それにより単結晶への酸素の吸収も量
の面で制御でき且つ転位形成の恐れが大きく減少する。
したがって、本発明は、特に大きな単結晶の製造に非常
に有利に適用することができ、半導体産業に寄与するこ
と大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶融物の半径方向温度分布と対流材料の分布に
関する好ましい状態を示す図。

【図２】本発明の第一の実施態様に係る装置。

【図３】本発明の第二の実施態様に係る装置の概略電気
図。

【図４】本発明の第三の実施態様に係る装置の概略電気
図。

【符号の説明】

１・・・るつぼ２・・・溶融物３・・・回転自在・軸方向移動可能シャフト４・・・抵抗加熱器５・・・レセプタクル６、７・・・磁気システム８・・・リング９、１０・・・電気接続１１・・・交流源１２・・・直流源１３・・・保護カバー１４、１５・・・制御装置１６・・・単一コイル１７・・・電気接続１８・・・直流／交流変換装置１９・・・電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヴェルナー・ツーレナードイツ連邦共和国ブルクハオゼン、カール−グロス−シュトラーセ１ (72)発明者ヴィルフリート・フォン・アモンドイツ連邦共和国ブルクハオゼン、ヘルツォークバートシュトラーセ３ (72)発明者イュー・エム・ゲルフガットラトビアリガ、ツアルヤーシュトラーセ３／エーピー・６エイ (72)発明者エル・エー・ゴルブノフラトビアリガ、マスカバスシュトラーセ 250／４エーピー・27 (56)参考文献特開平７−89791（ＪＰ，Ａ) 特開平４−331792（ＪＰ，Ａ) 特開平４−342491（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−52962（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C30B 15/00 - 15/36 C30B 29/00 - 33/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融物に浸漬した種結晶を前記溶融物の
表面から引き上げるチョコラルスキー法により半導体材
料から単結晶を成長させる方法において、石英ガラスるつぼに一定高さまで存在し且つ固体半導体
材料と任意にドーパントとを溶融して得られる溶融物の
表面から該溶融物中に浸漬された種結晶を引き上げ、前記るつぼを回転させ、前記るつぼを取り囲む抵抗加熱手段を用いて前記溶融物
を加熱し、単結晶の引き上げ成長中に前記溶融物に、少なくとも１
つのコイルにより静磁場と交番磁場とを重畳することに
より発生させた磁場を作用させ、且つ前記交番磁場は、
ε＝２πμ ₀ σｆＲ ² で表される相対周波数が１〜１０
００の範囲であり（式中、μ _o （μ _o ＝４π１０ ^-7 Ｈ／
ｍ）は真空中での透磁率を表し、σは溶融物の導電率を
表し、ｆは磁石の電源の交流周波数を表し、Ｒはるつぼ
の半径を表す）、且つ振幅が少なくともＢ _a ＝Ｃ／Ｒで
ある磁気誘導を有する（式中、Ｃは定数１×１０ ^-3 Ｔ・
ｍであり，Ｒはるつぼの半径を表す）ことを特徴とする
成長方法。