JPH10167892A - シリコン単結晶の引き上げ方法 - Google Patents
シリコン単結晶の引き上げ方法Info
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- JPH10167892A JPH10167892A JP8352711A JP35271196A JPH10167892A JP H10167892 A JPH10167892 A JP H10167892A JP 8352711 A JP8352711 A JP 8352711A JP 35271196 A JP35271196 A JP 35271196A JP H10167892 A JPH10167892 A JP H10167892A
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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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＺ法による直径２００ｍｍ以上のシリコン
単結晶の製造において、所望の酸素濃度で、かつ、軸方
向酸素濃度分布の均一なシリコン単結晶の引き上げ方法
を提供する。 【解決手段】 単結晶とるつぼとを互いに逆方向に回転
させ、結晶回転速度を８〜１６ｒｐｍの範囲でるつぼ回
転速度の２倍以上の値とする。るつぼ回転速度を、単結
晶の直胴部成長開始端から軸方向に沿って直胴部全長の
１０％以内の部分において最小とし、その後、８ｒｐｍ
を上限として徐々に増大させる。融液の上方に設けられ
た逆円錐台形状または円筒状のガス整流筒の下端と融液
面との隙間を通過する際の不活性ガスの流速を、単結晶
の直胴部成長開始端から軸方向に沿って直胴部全長の１
０％以内の部分において最小とし、その後、徐々に増大
させる。このような制御により、低酸素濃度で、軸方向
酸素濃度分布の均一なシリコン単結晶が得られる。
単結晶の製造において、所望の酸素濃度で、かつ、軸方
向酸素濃度分布の均一なシリコン単結晶の引き上げ方法
を提供する。 【解決手段】 単結晶とるつぼとを互いに逆方向に回転
させ、結晶回転速度を８〜１６ｒｐｍの範囲でるつぼ回
転速度の２倍以上の値とする。るつぼ回転速度を、単結
晶の直胴部成長開始端から軸方向に沿って直胴部全長の
１０％以内の部分において最小とし、その後、８ｒｐｍ
を上限として徐々に増大させる。融液の上方に設けられ
た逆円錐台形状または円筒状のガス整流筒の下端と融液
面との隙間を通過する際の不活性ガスの流速を、単結晶
の直胴部成長開始端から軸方向に沿って直胴部全長の１
０％以内の部分において最小とし、その後、徐々に増大
させる。このような制御により、低酸素濃度で、軸方向
酸素濃度分布の均一なシリコン単結晶が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＺ法によるシリ
コン単結晶の製造に係り、特に詳しくは、軸方向酸素濃
度分布の均一な直径２００ｍｍ以上のシリコン単結晶の
引き上げ方法に関する。
コン単結晶の製造に係り、特に詳しくは、軸方向酸素濃
度分布の均一な直径２００ｍｍ以上のシリコン単結晶の
引き上げ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の基板には主として高純度の
シリコン単結晶が使用されているが、その製造方法とし
て、一般にＣＺ法が用いられている。ＣＺ法において
は、シリコン単結晶引き上げ装置内に設置したるつぼに
塊状の多結晶シリコンを装填し、これを前記るつぼの周
囲に設けた円筒状のヒータによって加熱、溶解して融液
とする。そして、シードチャックに取り付けた種結晶を
融液に浸漬し、シードチャックおよびるつぼを互いに同
方向または逆方向に回転しつつシードチャックを引き上
げて、シリコン単結晶を所定の直径および長さに成長さ
せる。
シリコン単結晶が使用されているが、その製造方法とし
て、一般にＣＺ法が用いられている。ＣＺ法において
は、シリコン単結晶引き上げ装置内に設置したるつぼに
塊状の多結晶シリコンを装填し、これを前記るつぼの周
囲に設けた円筒状のヒータによって加熱、溶解して融液
とする。そして、シードチャックに取り付けた種結晶を
融液に浸漬し、シードチャックおよびるつぼを互いに同
方向または逆方向に回転しつつシードチャックを引き上
げて、シリコン単結晶を所定の直径および長さに成長さ
せる。
【０００３】図６は、ＣＺ法によるシリコン単結晶引き
上げ装置の一例を模式的に示す部分縦断面図である。メ
インチャンバ１の中心に設けられた回転および昇降可能
なるつぼ軸２の上端に黒鉛るつぼ３が載置され、黒鉛る
つぼ３に収容された石英るつぼ４に多結晶シリコンの融
液５が貯留されている。黒鉛るつぼ３の周囲には円筒状
のヒータ６と、断熱材からなる保温筒７とが設置されて
いる。また、保温筒７の上端には支持部材８が取着さ
れ、逆円錐台形状のガス整流筒９が前記支持部材８に取
り付けられている。Ａｒ等の不活性ガスは、メインチャ
ンバ１の上端に接続された図示しないプルチャンバから
導入され、ガス整流筒９の内部をシリコン単結晶１０に
沿って下降し、ガス整流筒９の下端と融液５との隙間を
通過する。そして、融液５から蒸発したＳｉＯx ととも
にメインチャンバ１の外部に排出される。
上げ装置の一例を模式的に示す部分縦断面図である。メ
インチャンバ１の中心に設けられた回転および昇降可能
なるつぼ軸２の上端に黒鉛るつぼ３が載置され、黒鉛る
つぼ３に収容された石英るつぼ４に多結晶シリコンの融
液５が貯留されている。黒鉛るつぼ３の周囲には円筒状
のヒータ６と、断熱材からなる保温筒７とが設置されて
いる。また、保温筒７の上端には支持部材８が取着さ
れ、逆円錐台形状のガス整流筒９が前記支持部材８に取
り付けられている。Ａｒ等の不活性ガスは、メインチャ
ンバ１の上端に接続された図示しないプルチャンバから
導入され、ガス整流筒９の内部をシリコン単結晶１０に
沿って下降し、ガス整流筒９の下端と融液５との隙間を
通過する。そして、融液５から蒸発したＳｉＯx ととも
にメインチャンバ１の外部に排出される。
【０００４】石英るつぼ４の表面は融液５と接触して溶
解するため、表面に含まれている酸素は融液５に溶け出
す。その大部分は融液表面から蒸発し、不活性ガスとと
もにメインチャンバ１から排出されるが、一部は育成中
のシリコン単結晶１０に取り込まれる。一般に、シリコ
ン単結晶中の酸素濃度は結晶育成の初期に高く、固化率
の上昇に伴って低下する傾向がある。
解するため、表面に含まれている酸素は融液５に溶け出
す。その大部分は融液表面から蒸発し、不活性ガスとと
もにメインチャンバ１から排出されるが、一部は育成中
のシリコン単結晶１０に取り込まれる。一般に、シリコ
ン単結晶中の酸素濃度は結晶育成の初期に高く、固化率
の上昇に伴って低下する傾向がある。
【０００５】シリコン単結晶に含まれる酸素の濃度は、
るつぼ回転速度および結晶回転速度を制御することによ
って均一化できることが従来から知られている。たとえ
ば、特公平３−２１５１５号公報〔ＭＥＭＣ ELECTRONI
C MATERIALS INC. USA〕に開示されたシリコン棒の製造
方法によれば、結晶回転速度をるつぼの最大回転速度よ
り速い一定速度とし、結晶長さが増すにつれてるつぼ回
転速度を結晶回転速度よりも低い最大回転速度とするこ
とにより、シリコン単結晶の軸方向ならびに半径方向の
酸素濃度分布を均一化することができるとされている。
るつぼ回転速度および結晶回転速度を制御することによ
って均一化できることが従来から知られている。たとえ
ば、特公平３−２１５１５号公報〔ＭＥＭＣ ELECTRONI
C MATERIALS INC. USA〕に開示されたシリコン棒の製造
方法によれば、結晶回転速度をるつぼの最大回転速度よ
り速い一定速度とし、結晶長さが増すにつれてるつぼ回
転速度を結晶回転速度よりも低い最大回転速度とするこ
とにより、シリコン単結晶の軸方向ならびに半径方向の
酸素濃度分布を均一化することができるとされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法は直径が１００ｍｍ以下の単結晶を、ガス整流筒のな
い単結晶引き上げ装置で製造する場合に適用されるもの
で、直径２００ｍｍ以上の単結晶に対してるつぼ回転速
度および結晶回転速度の制御のみで酸素濃度分布を均一
化することは、下記の理由から困難である。すなわち、 （１）結晶回転速度が同一であっても、単結晶の直径増
大に比例して固液界面における周速が増大する。前記周
速には単結晶の安定した成長を可能とする限界があり、
直径２００ｍｍ以上の単結晶の場合、結晶回転速度は特
公平３−２１５１５号公報に開示された実施例の５０％
程度に制限される。 （２）石英るつぼの回転速度もるつぼ径の拡大に伴って
その周速が増大し、石英るつぼの真円度誤差や設置時の
ずれによる偏心により融液面の波立ちが大きくなるた
め、安定した結晶成長が困難となる。従って、るつぼ回
転速度も特公平３−２１５１５号公報に開示された実施
例の５０％程度が限界である。 （３）るつぼ回転速度を約５ｒｐｍ以下に低下させる
と、融液の自然対流、すなわち上下方向の対流が支配的
となって水平方向の対流が抑えられるため、単結晶の酸
素濃度に影響しなくなる。そのため、酸素濃度の制御範
囲が著しく狭くなり、軸方向の酸素濃度の均一性を保つ
ことが困難になる。 （４）ホットゾーンの設計にもよるが、結晶回転速度を
上げすぎると結晶外周に凹凸を生じ、円柱状を保てなく
なる。直径２００ｍｍ以上の単結晶を引き上げる場合、
結晶回転速度の上限は約２０ｒｐｍに制限される。従っ
て、直径方向の酸素濃度の均一性を保とうとしても、る
つぼ回転速度を結晶回転速度の１／２以上に上げること
ができないため、酸素濃度を高くすることができず、軸
方向の酸素濃度の均一性を保つことが困難になる。
法は直径が１００ｍｍ以下の単結晶を、ガス整流筒のな
い単結晶引き上げ装置で製造する場合に適用されるもの
で、直径２００ｍｍ以上の単結晶に対してるつぼ回転速
度および結晶回転速度の制御のみで酸素濃度分布を均一
化することは、下記の理由から困難である。すなわち、 （１）結晶回転速度が同一であっても、単結晶の直径増
大に比例して固液界面における周速が増大する。前記周
速には単結晶の安定した成長を可能とする限界があり、
直径２００ｍｍ以上の単結晶の場合、結晶回転速度は特
公平３−２１５１５号公報に開示された実施例の５０％
程度に制限される。 （２）石英るつぼの回転速度もるつぼ径の拡大に伴って
その周速が増大し、石英るつぼの真円度誤差や設置時の
ずれによる偏心により融液面の波立ちが大きくなるた
め、安定した結晶成長が困難となる。従って、るつぼ回
転速度も特公平３−２１５１５号公報に開示された実施
例の５０％程度が限界である。 （３）るつぼ回転速度を約５ｒｐｍ以下に低下させる
と、融液の自然対流、すなわち上下方向の対流が支配的
となって水平方向の対流が抑えられるため、単結晶の酸
素濃度に影響しなくなる。そのため、酸素濃度の制御範
囲が著しく狭くなり、軸方向の酸素濃度の均一性を保つ
ことが困難になる。 （４）ホットゾーンの設計にもよるが、結晶回転速度を
上げすぎると結晶外周に凹凸を生じ、円柱状を保てなく
なる。直径２００ｍｍ以上の単結晶を引き上げる場合、
結晶回転速度の上限は約２０ｒｐｍに制限される。従っ
て、直径方向の酸素濃度の均一性を保とうとしても、る
つぼ回転速度を結晶回転速度の１／２以上に上げること
ができないため、酸素濃度を高くすることができず、軸
方向の酸素濃度の均一性を保つことが困難になる。
【０００７】本発明は上記従来の問題点に着目してなさ
れたもので、直径２００ｍｍ以上の単結晶シリコンの製
造に当たり、所望の酸素濃度で、かつ、軸方向酸素濃度
分布を均一に保つことができるようなシリコン単結晶の
引き上げ方法を提供することを目的としている。
れたもので、直径２００ｍｍ以上の単結晶シリコンの製
造に当たり、所望の酸素濃度で、かつ、軸方向酸素濃度
分布を均一に保つことができるようなシリコン単結晶の
引き上げ方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るシリコン単結晶の引き上げ方法は、融
液の上方に逆円錐台形状または円筒状のガス整流筒を備
えたシリコン単結晶引き上げ装置を用いて直径２００ｍ
ｍ以上のシリコン単結晶を製造する際に、前記単結晶と
るつぼとを互いに逆方向に回転させ、結晶回転速度を８
〜１６ｒｐｍの範囲でるつぼ回転速度の２倍以上の値と
することを特徴とする。
め、本発明に係るシリコン単結晶の引き上げ方法は、融
液の上方に逆円錐台形状または円筒状のガス整流筒を備
えたシリコン単結晶引き上げ装置を用いて直径２００ｍ
ｍ以上のシリコン単結晶を製造する際に、前記単結晶と
るつぼとを互いに逆方向に回転させ、結晶回転速度を８
〜１６ｒｐｍの範囲でるつぼ回転速度の２倍以上の値と
することを特徴とする。
【０００９】また、本発明に係る半導体単結晶の引き上
げ方法は、上記に加え、るつぼ回転速度を、単結晶の直
胴部成長開始端から軸方向に沿って直胴部全長の１０％
以内の部分において最小とし、その後、８ｒｐｍを上限
として徐々に増大させることを特徴とする。
げ方法は、上記に加え、るつぼ回転速度を、単結晶の直
胴部成長開始端から軸方向に沿って直胴部全長の１０％
以内の部分において最小とし、その後、８ｒｐｍを上限
として徐々に増大させることを特徴とする。
【００１０】更に、本発明に係る半導体単結晶の引き上
げ方法は、上記２条件に加え、ガス整流筒の下端と融液
面との隙間を通過する際の不活性ガスの流速を、単結晶
の直胴部成長開始端から軸方向に沿って直胴部全長の１
０％以内の部分において最小とし、その後、徐々に増大
させることを特徴とする。
げ方法は、上記２条件に加え、ガス整流筒の下端と融液
面との隙間を通過する際の不活性ガスの流速を、単結晶
の直胴部成長開始端から軸方向に沿って直胴部全長の１
０％以内の部分において最小とし、その後、徐々に増大
させることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態および実施例】図１は、るつぼ回転
速度、結晶回転速度、不活性ガス流速の各因子と単結晶
中の酸素濃度の傾向とを示すグラフである。図１（ａ）
のるつぼ回転速度、（ｃ）の不活性ガス流速が低いとき
酸素濃度は低くなり、前記各因子の値が高くなると酸素
濃度が上昇する。また、図１（ｂ）の結晶回転速度が上
昇すると酸素濃度はやや低くなる傾向がある。上記手段
によれば、結晶回転速度を８〜１６ｒｐｍに設定したの
で、るつぼ回転速度は４〜８ｒｐｍとなり、低酸素濃度
で、かつ、軸方向濃度分布の均一なシリコン単結晶が得
られる。
速度、結晶回転速度、不活性ガス流速の各因子と単結晶
中の酸素濃度の傾向とを示すグラフである。図１（ａ）
のるつぼ回転速度、（ｃ）の不活性ガス流速が低いとき
酸素濃度は低くなり、前記各因子の値が高くなると酸素
濃度が上昇する。また、図１（ｂ）の結晶回転速度が上
昇すると酸素濃度はやや低くなる傾向がある。上記手段
によれば、結晶回転速度を８〜１６ｒｐｍに設定したの
で、るつぼ回転速度は４〜８ｒｐｍとなり、低酸素濃度
で、かつ、軸方向濃度分布の均一なシリコン単結晶が得
られる。
【００１２】るつぼ回転速度は直胴部形成開始端近傍で
最小とし、以後８ｒｐｍを上限として徐々に増大させる
ので、酸素濃度は直胴部形成開始端近傍で低く、結晶成
長に伴って上昇する。このため、固化率の上昇に伴って
酸素濃度が低下するという傾向が相殺され、直胴部全長
にわたって酸素濃度が均一化された低酸素結晶が得られ
る。
最小とし、以後８ｒｐｍを上限として徐々に増大させる
ので、酸素濃度は直胴部形成開始端近傍で低く、結晶成
長に伴って上昇する。このため、固化率の上昇に伴って
酸素濃度が低下するという傾向が相殺され、直胴部全長
にわたって酸素濃度が均一化された低酸素結晶が得られ
る。
【００１３】上記結晶回転速度、るつぼ回転速度の制御
に加えて不活性ガスの流速も制御することにより、所望
の酸素濃度の単結晶製造がより一層容易になる。図１
（ｃ）に示すように、単結晶中の酸素濃度は不活性ガス
の流速が１ｍ／ｓｅｃ前後のとき最低となり、流速が２
ｍ／ｓｅｃに近づくにつれて上昇する傾向がある。従っ
て、酸素濃度が高くなる直胴部形成初期においては不活
性ガス流速を低く抑え、その後徐々に増大させ、酸素濃
度が次第に低下する直胴部後半では更に流速を上げるよ
うにすれば、結果として酸素濃度が均一化される。
に加えて不活性ガスの流速も制御することにより、所望
の酸素濃度の単結晶製造がより一層容易になる。図１
（ｃ）に示すように、単結晶中の酸素濃度は不活性ガス
の流速が１ｍ／ｓｅｃ前後のとき最低となり、流速が２
ｍ／ｓｅｃに近づくにつれて上昇する傾向がある。従っ
て、酸素濃度が高くなる直胴部形成初期においては不活
性ガス流速を低く抑え、その後徐々に増大させ、酸素濃
度が次第に低下する直胴部後半では更に流速を上げるよ
うにすれば、結果として酸素濃度が均一化される。
【００１４】次に、本発明に係るシリコン単結晶の引き
上げ方法の実施例について図面を参照して説明する。実
施例で用いたシリコン単結晶引き上げ装置は、従来の技
術で説明した引き上げ装置（図６参照）と同一である。
上げ方法の実施例について図面を参照して説明する。実
施例で用いたシリコン単結晶引き上げ装置は、従来の技
術で説明した引き上げ装置（図６参照）と同一である。
【００１５】本発明の引き上げ方法を適用して低酸素濃
度の単結晶、たとえば酸素濃度が１３×１０17atoms ／
cm3 以下で、直径２１０ｍｍ、直胴部長さ１０００ｍｍ
のシリコン単結晶を引き上げた。引き上げに当たり、石
英るつぼ４に１００ｋｇの多結晶シリコンを装填して溶
解し、２０Ｔｏｒｒのアルゴン雰囲気で図２に示す設定
パターンに基づく制御を行った。
度の単結晶、たとえば酸素濃度が１３×１０17atoms ／
cm3 以下で、直径２１０ｍｍ、直胴部長さ１０００ｍｍ
のシリコン単結晶を引き上げた。引き上げに当たり、石
英るつぼ４に１００ｋｇの多結晶シリコンを装填して溶
解し、２０Ｔｏｒｒのアルゴン雰囲気で図２に示す設定
パターンに基づく制御を行った。
【００１６】るつぼ回転速度は図２（ａ）に示すよう
に、直胴部形成開始端から１５０ｍｍまで４ｒｐｍを維
持した後、結晶長さ７００ｍｍで７ｒｐｍに到達するよ
うに漸増させ、それ以降は７ｒｐｍを維持した。結晶回
転速度は図２（ｂ）に示すように、直胴部全長にわたっ
て１６ｒｐｍを維持した。また不活性ガス流速は図２
（ｃ）に示すように、直胴部形成開始端から６０ｍｍま
で０．８ｍ／ｓｅｃとし、結晶長さ７００ｍｍで１．２
ｍ／ｓｅｃに到達するように漸増させた。更に結晶長さ
９５０ｍｍで２．０ｍ／ｓｅｃに到達するように漸増さ
せ、以後この値を維持した。なお、不活性ガスの流速
は、プルチャンバから導入するアルゴンの流量をマスフ
ローコントローラで制御することによって調節した。こ
のとき炉内圧力は、圧力センサにより炉の排気側に取り
付けられたスロットルバルブを自動制御して２０Ｔｏｒ
ｒ±０．５Ｔｏｒｒに保持した。
に、直胴部形成開始端から１５０ｍｍまで４ｒｐｍを維
持した後、結晶長さ７００ｍｍで７ｒｐｍに到達するよ
うに漸増させ、それ以降は７ｒｐｍを維持した。結晶回
転速度は図２（ｂ）に示すように、直胴部全長にわたっ
て１６ｒｐｍを維持した。また不活性ガス流速は図２
（ｃ）に示すように、直胴部形成開始端から６０ｍｍま
で０．８ｍ／ｓｅｃとし、結晶長さ７００ｍｍで１．２
ｍ／ｓｅｃに到達するように漸増させた。更に結晶長さ
９５０ｍｍで２．０ｍ／ｓｅｃに到達するように漸増さ
せ、以後この値を維持した。なお、不活性ガスの流速
は、プルチャンバから導入するアルゴンの流量をマスフ
ローコントローラで制御することによって調節した。こ
のとき炉内圧力は、圧力センサにより炉の排気側に取り
付けられたスロットルバルブを自動制御して２０Ｔｏｒ
ｒ±０．５Ｔｏｒｒに保持した。
【００１７】図３は、上記実施例に対する比較例として
従来の方法による設定パターンを示す。るつぼ回転速度
は図３（ａ）に示すように、直胴部形成開始端から１５
０ｍｍまで４ｒｐｍを維持した後、結晶長さ７００ｍｍ
で８ｒｐｍに到達するように漸増させ、その後、結晶長
さ１０００ｍｍで１３ｒｐｍに到達するように漸増させ
た。結晶回転速度は図３（ｂ）に示すように、直胴部全
長にわたって１６ｒｐｍを維持し、不活性ガス流速は図
３（ｃ）に示すように、直胴部全長にわたって１ｍ／ｓ
ｅｃを維持した。
従来の方法による設定パターンを示す。るつぼ回転速度
は図３（ａ）に示すように、直胴部形成開始端から１５
０ｍｍまで４ｒｐｍを維持した後、結晶長さ７００ｍｍ
で８ｒｐｍに到達するように漸増させ、その後、結晶長
さ１０００ｍｍで１３ｒｐｍに到達するように漸増させ
た。結晶回転速度は図３（ｂ）に示すように、直胴部全
長にわたって１６ｒｐｍを維持し、不活性ガス流速は図
３（ｃ）に示すように、直胴部全長にわたって１ｍ／ｓ
ｅｃを維持した。
【００１８】図４は、図２に示した実施例の制御内容に
よって引き上げられたシリコン単結晶の、軸方向の酸素
濃度分布と半径方向の酸素濃度のバラツキとを示すグラ
フ、図５は図３に示した比較例の制御内容によって引き
上げられたシリコン単結晶の、軸方向の酸素濃度分布と
半径方向の酸素濃度のバラツキとを示すグラフである。
実施例のシリコン単結晶においては軸方向酸素濃度が１
２〜１３×１０17atoms ／cm3 の範囲内にあり、半径方
向の酸素濃度のバラツキは最大４．４％に収まってい
る。これに対し、比較例のシリコン単結晶では軸方向酸
素濃度が補正しきれず、８００ｍｍ以降で酸素濃度が著
しく低下している。また、るつぼ回転速度を大きくして
酸素濃度を補正しようとしたが、このため、径方向の酸
素濃度のバラツキが漸増し、直胴終端部では８．８％に
なった。
よって引き上げられたシリコン単結晶の、軸方向の酸素
濃度分布と半径方向の酸素濃度のバラツキとを示すグラ
フ、図５は図３に示した比較例の制御内容によって引き
上げられたシリコン単結晶の、軸方向の酸素濃度分布と
半径方向の酸素濃度のバラツキとを示すグラフである。
実施例のシリコン単結晶においては軸方向酸素濃度が１
２〜１３×１０17atoms ／cm3 の範囲内にあり、半径方
向の酸素濃度のバラツキは最大４．４％に収まってい
る。これに対し、比較例のシリコン単結晶では軸方向酸
素濃度が補正しきれず、８００ｍｍ以降で酸素濃度が著
しく低下している。また、るつぼ回転速度を大きくして
酸素濃度を補正しようとしたが、このため、径方向の酸
素濃度のバラツキが漸増し、直胴終端部では８．８％に
なった。
【００１９】図４に示した実施例の結果から、本発明に
よる引き上げ方法は従来方法に比べて酸素濃度の軸方向
および半径方向の均一性に関して優れていることが分か
る。また、従来方法に比べてるつぼ回転速度、結晶回転
速度を小さい値に設定することができるため、安定した
シリコン単結晶の育成が可能である。
よる引き上げ方法は従来方法に比べて酸素濃度の軸方向
および半径方向の均一性に関して優れていることが分か
る。また、従来方法に比べてるつぼ回転速度、結晶回転
速度を小さい値に設定することができるため、安定した
シリコン単結晶の育成が可能である。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、直
径２００ｍｍ以上の単結晶シリコンの製造に当たり、結
晶回転速度、るつぼ回転速度に加えて不活性ガス流速を
制御することにしたので、単結晶シリコンに含まれる酸
素濃度が正確に制御され、軸方向および半径方向濃度分
布の均一なシリコン単結晶が得られるようになる。
径２００ｍｍ以上の単結晶シリコンの製造に当たり、結
晶回転速度、るつぼ回転速度に加えて不活性ガス流速を
制御することにしたので、単結晶シリコンに含まれる酸
素濃度が正確に制御され、軸方向および半径方向濃度分
布の均一なシリコン単結晶が得られるようになる。
【図１】るつぼ回転速度、結晶回転速度、不活性ガス流
速に対する単結晶中の酸素濃度の傾向を示すグラフであ
る。
速に対する単結晶中の酸素濃度の傾向を示すグラフであ
る。
【図２】低酸素濃度の結晶引き上げにおいて、酸素濃度
を左右する各因子に対する実施例の制御パターンを示す
グラフである。
を左右する各因子に対する実施例の制御パターンを示す
グラフである。
【図３】低酸素濃度の結晶引き上げにおいて、酸素濃度
を左右する各因子に対する比較例の制御パターンを示す
グラフである。
を左右する各因子に対する比較例の制御パターンを示す
グラフである。
【図４】実施例の引き上げ方法で得られた単結晶シリコ
ンの軸方向酸素濃度のグラフである。
ンの軸方向酸素濃度のグラフである。
【図５】比較例の引き上げ方法で得られた単結晶シリコ
ンの軸方向酸素濃度のグラフである。
ンの軸方向酸素濃度のグラフである。
【図６】シリコン単結晶引き上げ装置の一例を模式的に
示す部分縦断面図である。
示す部分縦断面図である。
１…メインチャンバ、４…石英るつぼ、５…融液、９…
ガス整流筒、１０…シリコン単結晶。
ガス整流筒、１０…シリコン単結晶。
Claims (3)
- 【請求項１】 融液の上方に逆円錐台形状または円筒状
のガス整流筒を備えたシリコン単結晶引き上げ装置を用
いて直径２００ｍｍ以上のシリコン単結晶を製造する際
に、前記単結晶とるつぼとを互いに逆方向に回転させ、
結晶回転速度を８〜１６ｒｐｍの範囲でるつぼ回転速度
の２倍以上の値とすることを特徴とするシリコン単結晶
の引き上げ方法。 - 【請求項２】 るつぼ回転速度を、単結晶の直胴部成長
開始端から軸方向に沿って直胴部全長の１０％以内の部
分において最小とし、その後、８ｒｐｍを上限として徐
々に増大させることを特徴とする請求項１記載のシリコ
ン単結晶の引き上げ方法。 - 【請求項３】 ガス整流筒の下端と融液面との隙間を通
過する際の不活性ガスの流速を、単結晶の直胴部成長開
始端から軸方向に沿って直胴部全長の１０％以内の部分
において最小とし、その後、徐々に増大させることを特
徴とする請求項１記載のシリコン単結晶の引き上げ方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8352711A JPH10167892A (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | シリコン単結晶の引き上げ方法 |
| TW086114401A TW446762B (en) | 1996-12-13 | 1997-10-02 | Method of pulling semiconductor single crystals |
| US08/990,573 US5876495A (en) | 1996-12-13 | 1997-12-15 | Method of pulling semiconductor single crystals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8352711A JPH10167892A (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | シリコン単結晶の引き上げ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10167892A true JPH10167892A (ja) | 1998-06-23 |
Family
ID=18425913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8352711A Pending JPH10167892A (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | シリコン単結晶の引き上げ方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5876495A (ja) |
| JP (1) | JPH10167892A (ja) |
| TW (1) | TW446762B (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7160386B2 (en) | 2001-09-28 | 2007-01-09 | Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Single crystal semiconductor manufacturing apparatus and manufacturing method, and single crystal ingot |
| JP2007084417A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Siltron Inc | 高品質シリコン単結晶インゴットの成長装置，その装置を利用した成長方法 |
| KR100835293B1 (ko) | 2006-12-29 | 2008-06-09 | 주식회사 실트론 | 실리콘 단결정 잉곳의 제조방법 |
| JP2016079049A (ja) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | 三菱マテリアルテクノ株式会社 | 単結晶シリコン引上装置、および単結晶シリコン引上方法 |
| JP2018043903A (ja) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
| JP2018043904A (ja) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
| WO2023176108A1 (ja) * | 2022-03-15 | 2023-09-21 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0947611A3 (en) * | 1998-03-17 | 2002-03-20 | Shin-Etsu Handotai Company Limited | A method for producing a silicon single crystal and the silicon single crystal produced thereby |
| JP4193503B2 (ja) * | 2003-01-31 | 2008-12-10 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコン単結晶の製造方法 |
| JP6208416B2 (ja) * | 2012-09-10 | 2017-10-04 | 豊田合成株式会社 | ＧａＮ半導体単結晶の製造方法 |
| FR2997096B1 (fr) * | 2012-10-23 | 2014-11-28 | Commissariat Energie Atomique | Procede de formation d'un lingot en silicium de resistivite uniforme |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5215620A (en) * | 1989-09-19 | 1993-06-01 | Shin-Etsu Handotai Co. Ltd. | Method for pulling a silicon single crystal by imposing a periodic rotation rate on a constant rotation rate |
| US5487355A (en) * | 1995-03-03 | 1996-01-30 | Motorola, Inc. | Semiconductor crystal growth method |
| US5578284A (en) * | 1995-06-07 | 1996-11-26 | Memc Electronic Materials, Inc. | Silicon single crystal having eliminated dislocation in its neck |
| JP3598642B2 (ja) * | 1996-02-27 | 2004-12-08 | 信越半導体株式会社 | 連続チャージ法によるシリコン単結晶の製造方法 |
-
1996
- 1996-12-13 JP JP8352711A patent/JPH10167892A/ja active Pending
-
1997
- 1997-10-02 TW TW086114401A patent/TW446762B/zh not_active IP Right Cessation
- 1997-12-15 US US08/990,573 patent/US5876495A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7160386B2 (en) | 2001-09-28 | 2007-01-09 | Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Single crystal semiconductor manufacturing apparatus and manufacturing method, and single crystal ingot |
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| KR100835293B1 (ko) | 2006-12-29 | 2008-06-09 | 주식회사 실트론 | 실리콘 단결정 잉곳의 제조방법 |
| JP2016079049A (ja) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | 三菱マテリアルテクノ株式会社 | 単結晶シリコン引上装置、および単結晶シリコン引上方法 |
| JP2018043903A (ja) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
| JP2018043904A (ja) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
| WO2023176108A1 (ja) * | 2022-03-15 | 2023-09-21 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
| JP2023135234A (ja) * | 2022-03-15 | 2023-09-28 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5876495A (en) | 1999-03-02 |
| TW446762B (en) | 2001-07-21 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060704 |
|
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|
| A521 | Written amendment |
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|
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