JPH09263493A - シリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶の製造方法Info
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Abstract
生じずに製造する。 【解決手段】 MCZ法によりシリコン単結晶を製造す
る方法において、シリコン単結晶を回転させながら引き
上げる際の結晶成長速度v1(mm/分)及び結晶外周
部速度v2(mm/分)が 0.4≦v1 0.628×104≦v2≦1.0×104 及び v2≦−3.72×104v1+4.35×104 を満たす条件で単結晶の引き上げを行う。
Description
ン単結晶の製造方法に関する。
より製造されるシリコン単結晶の大直径化が進んでい
る。大直径結晶を成長するには、大口径石英ルツボを使
用して100kg以上の大量の原料を溶融する必要があ
るが、結晶品質面での問題が生じ得る。すなわち、結晶
品質面からは、結晶に含まれる格子間酸素は低濃度であ
る必要があるが、結晶中に含まれる酸素は石英ルツボの
溶解によって供給されるので、石英ルツボが大きくな
り、シリコンの融液量が増えると、石英ルツボからの酸
素の供給量が増加して格子間酸素が増加してしまう。
の量が増えることで自然対流による融液の不安定性が増
すので、結晶成長も容易ではなくなる。
MCZ法が従来より用いられている。MCZ法により、
結晶引き上げ時に磁場を印加して融液対流を抑制し、融
液内に溶け込んでいる酸素が引き上げられる結晶内に取
り込まれるのを抑制することができる。
直径結晶を引き上げると、結晶が捻れるという新たな問
題が生じる。この結晶の捻れは、結晶回転速度を増加し
ていくと生じ易く、一旦捻れが生じると結晶が変形し、
単結晶化しなくなりやすい。また、結晶に捻れが生じた
場合は結晶成長速度を低下させなくてはならないため、
製造効率が低下してコストアップにつながるという問題
を生じる。
晶回転速度を遅くする必要があるが、結晶成長時の結晶
回転速度は、得られるウェーハの不純物の面内分布の均
一性を得るために重要な成長条件であり、ある程度以下
へ低下することは問題である。
コン単結晶を捻れが生じることなく製造することができ
る方法を提供することを目的とする。
明は、MCZ法によりシリコン単結晶を製造する方法に
おいて、シリコン単結晶を回転させながら引き上げる際
の結晶成長速度v1(mm/分)及び結晶外周部速度v2
(mm/分)が 0.4≦v1 0.628×104≦v2≦1.0×104 及び v2≦−3.72×104v1+4.35×104 を満たす条件で単結晶の引き上げを行うことを特徴とす
るシリコン単結晶の製造方法を提供する。
印加することによりメルトの粘性が増大し、その結果、
結晶回転に対する負荷が大きくなるためと考えられる。
特に大直径結晶が捻れ易くなるのは、結晶が大直径化す
ることで熱容量が増大し、結晶冷却速度が低下すること
と、結晶外周部の速度が実質的に大きくなることが大き
な要因と考えられる。つまり、結晶が捻れるのには、結
晶直径、結晶成長速度及び結晶回転速度が関係する。
するためには、結晶の冷却速度が大きくなるような炉内
構造を選択するか、または、結晶直径、結晶成長速度及
び結晶回転速度を適切な範囲に選択することが有効であ
ることを見出した。
結晶欠陥に多大な影響が及ぶので、実質的には適用でき
ないのが実状である。従って、結晶直径、結晶成長速度
及び結晶回転速度を適切な範囲に選択することが有効と
なる。
は、結晶直径によって異なり、結晶直径が大きくなるに
つれて上限値が低くなる。詳細な検討の結果、結晶直径
に拘らず、結晶の外周部の速度(線速度)が一定値以下
である場合に捻れが生じないことが見出された。
分)、結晶外周部速度をv2(mm/分)とすると、 0.4≦v1 0.628×104≦v2≦1.0×104 及び v2≦−3.72×104v1+4.35×104 を満たす条件で単結晶の引き上げを行えば、捻れを生じ
ることなく結晶成長を行うことができる。この条件は、
図1の線分で囲まれた領域内に相当する。
上は意味のなくなる場合と、変形が起きる場合によって
区切られる。同じく下限は、結晶品質上問題の現れると
ころであり、結晶外周部の速度でほぼ定まる。また、結
晶成長速度の上限は結晶品質上問題の現れるところであ
り、結晶回転速度と相関している。結晶成長速度の下限
は、生産性の低下等の問題により規定される。
限されないが、結晶直径が8”φ以上の大直径の場合に
特に有効である。
シリコン原料を溶融し、結晶成長時には水平磁場0.4
Tを印加して、直径が8”φ及び12”φの結晶成長を
行った。結晶回転速度と結晶成長速度を種々の値に設定
して結晶成長を行った場合の結晶の変形の有無及び品質
の良否を表1に示す。なお、結晶外周部速度v2は、 v2=結晶回転速度(rpm)×結晶外周長さ(mm) =結晶回転速度(rpm)×結晶直径(mm)×3.14 で求められる。また、結晶の変形及び品質については、
以下のような方法で評価した。
場合は結晶が変形する。結晶の変形の有無は結晶表面に
現れる晶癖線を観察することにより評価できる。変形が
生じていない結晶の晶癖線は途中で途切れることなく続
いている。変形が生じている結晶の晶癖線は途中で途切
れ、一時的に2本に分れてしまっている。したがって、
晶癖線が途切れているか否かを観察し、晶癖線が途切れ
ている場合を変形が「有」、途切れていない場合を変形
が「無」とした。
おける格子間酸素濃度の面内分布により評価した。すな
わち、結晶断面の中心部における格子間酸素濃度XC及
び周縁部から中心方向へ10mm離れた場所における格
子間酸素濃度X10を測定し、 X=|(XC−X10)|/XC×100 の値(%)を求め、この値が8%以下の場合は結晶の品
質が「良」、8%を越えた場合は結晶の品質が「悪」と
評価した。
16”φの結晶成長を行う場合の結晶成長速度と結晶回
転速度の適切な範囲を示す。
Z法で大直径のシリコン単結晶を捻れが生じることなく
効率良く製造することができる。
の適切な範囲を示す図である。
度及び結晶成長速度の適切な範囲を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 MCZ法によりシリコン単結晶を製造す
る方法において、シリコン単結晶を回転させながら引き
上げる際の結晶成長速度v1(mm/分)及び結晶外周
部速度v2(mm/分)が 0.4≦v1 0.628×104≦v2≦1.0×104 及び v2≦−3.72×104v1+4.35×104 を満たす条件で単結晶の引き上げを行うことを特徴とす
るシリコン単結晶の製造方法。
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