JPH11268987A - シリコン単結晶およびその製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH11268987A JPH11268987A JP10092465A JP9246598A JPH11268987A JP H11268987 A JPH11268987 A JP H11268987A JP 10092465 A JP10092465 A JP 10092465A JP 9246598 A JP9246598 A JP 9246598A JP H11268987 A JPH11268987 A JP H11268987A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- crystal
- silicon single
- magnetic field
- growth
- 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.)
- Pending
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 214
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 67
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 67
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 66
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 44
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 206010016165 failure to thrive Diseases 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- 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
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10S117/917—Magnetic
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)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来技術の上限値を超えた成長速度で育成し
ても、結晶の変形がなく、酸素濃度の面内分布が均一な
シリコン単結晶を製造する方法と高品質シリコン単結晶
を提供する。 【解決手段】 水平磁場を印加したチョクラルスキー法
によってシリコン単結晶を育成する際に、平均結晶成長
速度をVave [mm/min]とし、該単結晶の半径を
r[mm]とした時、式 Vave ≧120/r を満足
する高速と成長中の単結晶の回転数R[rpm]を R
≦1250/r として単結晶を成長させるシリコン単
結晶の製造方法および単結晶の酸素濃度面内分布が10
%以下であり、単結晶定径部の結晶軸方向に対する垂直
方向の変形率が5%以下であるシリコン単結晶。
ても、結晶の変形がなく、酸素濃度の面内分布が均一な
シリコン単結晶を製造する方法と高品質シリコン単結晶
を提供する。 【解決手段】 水平磁場を印加したチョクラルスキー法
によってシリコン単結晶を育成する際に、平均結晶成長
速度をVave [mm/min]とし、該単結晶の半径を
r[mm]とした時、式 Vave ≧120/r を満足
する高速と成長中の単結晶の回転数R[rpm]を R
≦1250/r として単結晶を成長させるシリコン単
結晶の製造方法および単結晶の酸素濃度面内分布が10
%以下であり、単結晶定径部の結晶軸方向に対する垂直
方向の変形率が5%以下であるシリコン単結晶。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速成長による単
結晶の酸素濃度面内分布の均一なシリコン単結晶の製造
方法及びシリコン単結晶に関するものである。
結晶の酸素濃度面内分布の均一なシリコン単結晶の製造
方法及びシリコン単結晶に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在製造されている演算素子やメモリー
等デバイスの多くは、チョクラルスキー法(CZ法)に
より引上げられたシリコン単結晶からウエーハを製造
し、その上に作製されている。このCZ法はヒータの中
におかれたルツボ中で溶解されたシリコン融液からシリ
コン単結晶を引上げながら成長させる方法である。
等デバイスの多くは、チョクラルスキー法(CZ法)に
より引上げられたシリコン単結晶からウエーハを製造
し、その上に作製されている。このCZ法はヒータの中
におかれたルツボ中で溶解されたシリコン融液からシリ
コン単結晶を引上げながら成長させる方法である。
【0003】このようなCZ法における結晶成長の速度
は、成長中の結晶の熱収支によって決定される(図1参
照)。結晶へ入る熱量は、シリコン融液から結晶への熱
量Hinおよび液体が固体に相変化するときに発生する固
化潜熱Hsol とがある。結晶成長部近傍の熱収支を考え
た場合、結晶から排出される熱量Hout はHin+Hsol
の和に等しいと考えられる。Hout は、結晶表面積に比
例するため、結晶半径r[mm]に依存し、π・rに比
例する。Hinは結晶断面積に依存するため、π・r2 に
比例する。さらに固化潜熱Hsol は単位時間当たりに成
長する結晶の体積に依存するため、π・r2 ・Vの関数
である(ここにVは結晶成長速度[mm/min])。
従って、上記の式は、α・π・r=β・π・r2 +γ・
π・r2・Vとなる。これを変形して式 V=a/r+
b……(1)という形になる。
は、成長中の結晶の熱収支によって決定される(図1参
照)。結晶へ入る熱量は、シリコン融液から結晶への熱
量Hinおよび液体が固体に相変化するときに発生する固
化潜熱Hsol とがある。結晶成長部近傍の熱収支を考え
た場合、結晶から排出される熱量Hout はHin+Hsol
の和に等しいと考えられる。Hout は、結晶表面積に比
例するため、結晶半径r[mm]に依存し、π・rに比
例する。Hinは結晶断面積に依存するため、π・r2 に
比例する。さらに固化潜熱Hsol は単位時間当たりに成
長する結晶の体積に依存するため、π・r2 ・Vの関数
である(ここにVは結晶成長速度[mm/min])。
従って、上記の式は、α・π・r=β・π・r2 +γ・
π・r2・Vとなる。これを変形して式 V=a/r+
b……(1)という形になる。
【0004】(1)式において、工業的に製造可能な結
晶の平均成長速度Vave は、aを115以下、bを0と
した時に得られることが経験により判っている。つま
り、直径4インチ結晶で2.26mm/min以下、直
径6インチ結晶で1.51mm/min以下、直径8イ
ンチ結晶で1.13mm/min以下、直径12インチ
結晶で0.75mm/min以下程度である。
晶の平均成長速度Vave は、aを115以下、bを0と
した時に得られることが経験により判っている。つま
り、直径4インチ結晶で2.26mm/min以下、直
径6インチ結晶で1.51mm/min以下、直径8イ
ンチ結晶で1.13mm/min以下、直径12インチ
結晶で0.75mm/min以下程度である。
【0005】従来より開示されている発明において、か
なりの高速で引上げている例として、特願昭54−41
161号、特願昭59−187082号等がある。前者
は直径80mmで2〜3mm/min[(1)式で2.
88mm/min]、後者は4インチ直径で2.3mm
/minで、これらは主に、結晶の成長界面近傍の軸方
向温度勾配(dT/dz)c を大きくすることにより、
上記Hout を大きくしたことによるものである。物理的
にはこの温度勾配を限りなく大きくすることができれ
ば、平均成長速度の最大値Vmax は限りなく大きくでき
る筈であるが、実際には急激な温度勾配の採用は、シリ
コン融液の固化を招き、成長速度の高速化を妨げるた
め、上記平均成長速度が限界である。すなわち、実際に
は、直径4インチ結晶で2.26mm/min以下、直
径6インチ結晶で1.51mm/min以下、直径8イ
ンチ結晶で1.13mm/min以下、直径12インチ
結晶で0.75mm/min以下程度が平均成長速度の
限界となる。
なりの高速で引上げている例として、特願昭54−41
161号、特願昭59−187082号等がある。前者
は直径80mmで2〜3mm/min[(1)式で2.
88mm/min]、後者は4インチ直径で2.3mm
/minで、これらは主に、結晶の成長界面近傍の軸方
向温度勾配(dT/dz)c を大きくすることにより、
上記Hout を大きくしたことによるものである。物理的
にはこの温度勾配を限りなく大きくすることができれ
ば、平均成長速度の最大値Vmax は限りなく大きくでき
る筈であるが、実際には急激な温度勾配の採用は、シリ
コン融液の固化を招き、成長速度の高速化を妨げるた
め、上記平均成長速度が限界である。すなわち、実際に
は、直径4インチ結晶で2.26mm/min以下、直
径6インチ結晶で1.51mm/min以下、直径8イ
ンチ結晶で1.13mm/min以下、直径12インチ
結晶で0.75mm/min以下程度が平均成長速度の
限界となる。
【0006】勿論、実験上生産性や歩留りを無視した
り、品質を無視した場合には、上記値を一時的に超える
ことは可能であり、例えば極く短い結晶を成長させた場
合は、結晶平均成長速度が上記速度を上回ることは可能
である。また、酸素濃度の面内分布の不均一を無視し
て、結晶回転を低速化し、上記速度を上回ることは可能
である。しかしながら、このような方法で結晶成長速度
を高速化した場合、無理な操業条件の採用による単結晶
の成長不良や品質に問題が生じ、生産性や歩留りが大巾
に低下してしまったり、結晶外面に突起が発生したり、
結晶自体が変形してしまい、所定の直径を要するウエー
ハに加工するための円筒状の単結晶棒を得ることができ
なくなってしまう。この変形は結晶回転を低速化して結
晶周辺部の角速度を遅くすればある程度抑えることは可
能である。しかしこの場合、酸素濃度の面内分布が極端
に悪化し、工業製品として使用できないレベルになって
しまうという欠点がある。結局、前記成長速度以上で工
業製品として使用可能なシリコン単結晶を製造すること
はできなかった。
り、品質を無視した場合には、上記値を一時的に超える
ことは可能であり、例えば極く短い結晶を成長させた場
合は、結晶平均成長速度が上記速度を上回ることは可能
である。また、酸素濃度の面内分布の不均一を無視し
て、結晶回転を低速化し、上記速度を上回ることは可能
である。しかしながら、このような方法で結晶成長速度
を高速化した場合、無理な操業条件の採用による単結晶
の成長不良や品質に問題が生じ、生産性や歩留りが大巾
に低下してしまったり、結晶外面に突起が発生したり、
結晶自体が変形してしまい、所定の直径を要するウエー
ハに加工するための円筒状の単結晶棒を得ることができ
なくなってしまう。この変形は結晶回転を低速化して結
晶周辺部の角速度を遅くすればある程度抑えることは可
能である。しかしこの場合、酸素濃度の面内分布が極端
に悪化し、工業製品として使用できないレベルになって
しまうという欠点がある。結局、前記成長速度以上で工
業製品として使用可能なシリコン単結晶を製造すること
はできなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点に鑑みなされたもので、従来技術の上限値を超え
た成長速度で単結晶を育成しても、結晶の変形がなく、
しかも酸素濃度の面内分布が均一なシリコン単結晶を製
造する方法と高品質のシリコン単結晶を提供し、著しい
生産性、歩留りの向上を図ることを主な目的とする。
問題点に鑑みなされたもので、従来技術の上限値を超え
た成長速度で単結晶を育成しても、結晶の変形がなく、
しかも酸素濃度の面内分布が均一なシリコン単結晶を製
造する方法と高品質のシリコン単結晶を提供し、著しい
生産性、歩留りの向上を図ることを主な目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために為されたもので、本発明の請求項1に記載
した発明は、磁場を印加したチョクラルスキー法(以
下、MCZ法ともいう)によってシリコン単結晶を育成
する際に、平均結晶成長速度をVave [mm/min]
とし、該単結晶の半径をr[mm]とした時、式 Vav
e ≧120/rを満足する高速で単結晶を成長させるこ
とを特徴とするシリコン単結晶の製造方法である。
成するために為されたもので、本発明の請求項1に記載
した発明は、磁場を印加したチョクラルスキー法(以
下、MCZ法ともいう)によってシリコン単結晶を育成
する際に、平均結晶成長速度をVave [mm/min]
とし、該単結晶の半径をr[mm]とした時、式 Vav
e ≧120/rを満足する高速で単結晶を成長させるこ
とを特徴とするシリコン単結晶の製造方法である。
【0009】このように、MCZ法によりシリコン単結
晶を成長させる際に、従来技術の上限値を超えるような
上記の式を満足する平均結晶成長速度Vave [例えば直
径8インチ(直径203mmの結晶)では1.18mm
/min以上]で育成しても、シリコン融液中の径方向
の温度勾配を大きくでき、ルツボ壁側からの固化を防止
できると共に、結晶変形が起こらず、しかも酸素濃度の
面内分布が均一なシリコン単結晶を、高い生産性と歩留
りを維持しながら製造することができる。
晶を成長させる際に、従来技術の上限値を超えるような
上記の式を満足する平均結晶成長速度Vave [例えば直
径8インチ(直径203mmの結晶)では1.18mm
/min以上]で育成しても、シリコン融液中の径方向
の温度勾配を大きくでき、ルツボ壁側からの固化を防止
できると共に、結晶変形が起こらず、しかも酸素濃度の
面内分布が均一なシリコン単結晶を、高い生産性と歩留
りを維持しながら製造することができる。
【0010】そして、この場合、請求項2に記載したよ
うに、請求項1の製造方法において、成長中の単結晶の
回転数R[rpm]を R≦1250/r とするのが
好ましい。このように、成長中の単結晶の回転数Rを上
式を満足する値[例えば直径8インチでは、12.3r
pm以下]とすれば、結晶成長速度の高速化に伴う結晶
の変形は、結晶回転の低速化によって防止することがで
きるので、一層高速で結晶を成長させることができる。
うに、請求項1の製造方法において、成長中の単結晶の
回転数R[rpm]を R≦1250/r とするのが
好ましい。このように、成長中の単結晶の回転数Rを上
式を満足する値[例えば直径8インチでは、12.3r
pm以下]とすれば、結晶成長速度の高速化に伴う結晶
の変形は、結晶回転の低速化によって防止することがで
きるので、一層高速で結晶を成長させることができる。
【0011】さらにこの場合、請求項3に記載したよう
に、前記印加する磁場を水平磁場とし、また請求項4に
記載したように水平磁場の中心磁場強度を500〜60
00Gaussとし、磁場中心を単結晶回転軸上の融液
面よりも下方に設定し印加するのが望ましい。このよう
に、MCZ法において、印加する磁場を水平磁場とし
(以下、HMCZ法ともいう)、水平磁場の中心磁場強
度を500〜6000Gaussとして、単結晶育成中
は磁場中心を単結晶の回転軸上の融液面よりも下に置く
ことで、シリコン融液の縦方向の対流が効率よく抑制さ
れ、結晶回転の低速化に伴う結晶成長界面内の酸素濃度
の中心部と周辺部の不均一は改善され、結晶の変形を伴
わずに結晶成長の高速化を図ることができる。
に、前記印加する磁場を水平磁場とし、また請求項4に
記載したように水平磁場の中心磁場強度を500〜60
00Gaussとし、磁場中心を単結晶回転軸上の融液
面よりも下方に設定し印加するのが望ましい。このよう
に、MCZ法において、印加する磁場を水平磁場とし
(以下、HMCZ法ともいう)、水平磁場の中心磁場強
度を500〜6000Gaussとして、単結晶育成中
は磁場中心を単結晶の回転軸上の融液面よりも下に置く
ことで、シリコン融液の縦方向の対流が効率よく抑制さ
れ、結晶回転の低速化に伴う結晶成長界面内の酸素濃度
の中心部と周辺部の不均一は改善され、結晶の変形を伴
わずに結晶成長の高速化を図ることができる。
【0012】そして、本発明の請求項5に記載した発明
は、請求項1ないし請求項4の製造方法により製造され
たシリコン単結晶であり、また、請求項6に記載した発
明は、前記シリコン単結晶の酸素濃度面内分布が10%
以下であるシリコン単結晶である。さらに請求項7に記
載した発明は、前記シリコン単結晶の定径部の結晶成長
軸方向に対する垂直方向の変形率が5%以下であるシリ
コン単結晶である。
は、請求項1ないし請求項4の製造方法により製造され
たシリコン単結晶であり、また、請求項6に記載した発
明は、前記シリコン単結晶の酸素濃度面内分布が10%
以下であるシリコン単結晶である。さらに請求項7に記
載した発明は、前記シリコン単結晶の定径部の結晶成長
軸方向に対する垂直方向の変形率が5%以下であるシリ
コン単結晶である。
【0013】このように、HMCZ法により製造された
シリコン単結晶は、従来にない高速成長をしたにも拘わ
らず変形が小さく、ほぼ真円で、単結晶をウエーハに加
工する工程で円筒状に研削した場合のロスが殆どなく、
酸素濃度の面内分布が均一で、しかも結晶全面に亙って
いわゆるgrown−in欠陥のサイズも縮小化された
高品質なシリコン単結晶とすることができる。
シリコン単結晶は、従来にない高速成長をしたにも拘わ
らず変形が小さく、ほぼ真円で、単結晶をウエーハに加
工する工程で円筒状に研削した場合のロスが殆どなく、
酸素濃度の面内分布が均一で、しかも結晶全面に亙って
いわゆるgrown−in欠陥のサイズも縮小化された
高品質なシリコン単結晶とすることができる。
【0014】以下、本発明につき詳細に説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。本発明者ら
は、従来技術における結晶成長速度の上限値を越え、し
かも工業製品として必要な不純物の面内分布均一性を保
った結晶を成長させるには、水平磁場を印加するCZ法
(HMCZ法)と低速結晶回転を用いれば解決し得るこ
とを見出し、詳細に調査、実験して諸条件を確立し、本
発明を完成させた。
発明はこれらに限定されるものではない。本発明者ら
は、従来技術における結晶成長速度の上限値を越え、し
かも工業製品として必要な不純物の面内分布均一性を保
った結晶を成長させるには、水平磁場を印加するCZ法
(HMCZ法)と低速結晶回転を用いれば解決し得るこ
とを見出し、詳細に調査、実験して諸条件を確立し、本
発明を完成させた。
【0015】高速成長を可能にした従来技術として、シ
リコン融液に磁場を印加して熱対流を抑制することによ
り、シリコン融液中の径方向温度勾配(dT/dx)m
を大きくすることができ、高速で成長させた場合に発生
し易いルツボ壁からの固化を防いでいる技術がある(日
経マイクロデバイス’86年7月号参照)。さらに、水
平磁場を印加することにより、結晶下のシリコン融液の
軸方向温度勾配(dT/dz)m を小さくすることがで
き、Hinを小さくすることができる(Fumio Sh
imura,Semiconductor Silic
on Crystal Technology,198
9参照)。これらの効果により、最大結晶成長速度Vma
x の上限値を引上げることは可能である。しかし、これ
らの要因を解析しただけでは前記の結晶成長速度範囲内
に留まっていた。
リコン融液に磁場を印加して熱対流を抑制することによ
り、シリコン融液中の径方向温度勾配(dT/dx)m
を大きくすることができ、高速で成長させた場合に発生
し易いルツボ壁からの固化を防いでいる技術がある(日
経マイクロデバイス’86年7月号参照)。さらに、水
平磁場を印加することにより、結晶下のシリコン融液の
軸方向温度勾配(dT/dz)m を小さくすることがで
き、Hinを小さくすることができる(Fumio Sh
imura,Semiconductor Silic
on Crystal Technology,198
9参照)。これらの効果により、最大結晶成長速度Vma
x の上限値を引上げることは可能である。しかし、これ
らの要因を解析しただけでは前記の結晶成長速度範囲内
に留まっていた。
【0016】さらに成長速度を高速化しようとすると、
結晶自体の変形が発生するようになる。この変形を抑え
るためには、結晶回転を低速化することが有効である。
しかし結晶回転を低速化すると、成長中の結晶の周辺で
はシリコン融液中の酸素濃度が酸素の蒸発により低下し
ているため結晶成長界面内の酸素濃度分布が不均一にな
ってしまう。従来のCZ法ではこの中心部と周辺部の酸
素濃度の不均一を、結晶回転により引き起こされる強制
対流で強制的に均一化していた(W.Zulehner
et al.:Crystal vol.8,198
2等参照)。
結晶自体の変形が発生するようになる。この変形を抑え
るためには、結晶回転を低速化することが有効である。
しかし結晶回転を低速化すると、成長中の結晶の周辺で
はシリコン融液中の酸素濃度が酸素の蒸発により低下し
ているため結晶成長界面内の酸素濃度分布が不均一にな
ってしまう。従来のCZ法ではこの中心部と周辺部の酸
素濃度の不均一を、結晶回転により引き起こされる強制
対流で強制的に均一化していた(W.Zulehner
et al.:Crystal vol.8,198
2等参照)。
【0017】しかし、磁場を印加した場合、その磁力線
を横切る方向の対流は抑制されることが知られている。
HMCZ法では横方向の磁力線のため、縦方向の対流が
抑えられるので、結晶周辺部における酸素蒸発量は通常
のCZ法に比べ抑制することができる。このため、結晶
成長界面の境界拡散層の厚さが、通常のCZ法に比べて
周辺部で薄くならない。従って、結晶回転を低速化して
も酸素濃度の面内分布が極端に劣化することはなくな
り、結晶低速回転を使用することが可能であり、結晶の
変形を伴わずに、成長速度の高速化を実現することがで
きる。
を横切る方向の対流は抑制されることが知られている。
HMCZ法では横方向の磁力線のため、縦方向の対流が
抑えられるので、結晶周辺部における酸素蒸発量は通常
のCZ法に比べ抑制することができる。このため、結晶
成長界面の境界拡散層の厚さが、通常のCZ法に比べて
周辺部で薄くならない。従って、結晶回転を低速化して
も酸素濃度の面内分布が極端に劣化することはなくな
り、結晶低速回転を使用することが可能であり、結晶の
変形を伴わずに、成長速度の高速化を実現することがで
きる。
【0018】本発明の高速成長の具体的な要件は、先
ず、磁場を印加したチョクラルスキー法によってシリコ
ン単結晶を育成することにより、平均結晶成長速度をV
ave [mm/min]とし、該単結晶の半径をr[m
m]とした時、式 Vave ≧120/r を満足する高
速で単結晶を成長可能であることがわかった。
ず、磁場を印加したチョクラルスキー法によってシリコ
ン単結晶を育成することにより、平均結晶成長速度をV
ave [mm/min]とし、該単結晶の半径をr[m
m]とした時、式 Vave ≧120/r を満足する高
速で単結晶を成長可能であることがわかった。
【0019】本式の係数120は、前記式(1) V=
a/r+b の係数aに相当し、CZ法の経験則がMC
Z法にも適用可能であり、詳細な調査と実験で裏付けさ
れている。このように、従来技術の上限値を超えるよう
な本式を満足する平均結晶成長速度Vave [例えば直径
8インチでは1.18mm/min以上]で育成して
も、酸素濃度の面内分布が均一なシリコン単結晶を、高
い生産性と歩留りを維持しながら製造することができ
る。さらに結晶成長速度の高速化により結晶成長中の冷
却速度も速まり、その過程で成長するgrown−in
欠陥のサイズの縮小化が可能となった。
a/r+b の係数aに相当し、CZ法の経験則がMC
Z法にも適用可能であり、詳細な調査と実験で裏付けさ
れている。このように、従来技術の上限値を超えるよう
な本式を満足する平均結晶成長速度Vave [例えば直径
8インチでは1.18mm/min以上]で育成して
も、酸素濃度の面内分布が均一なシリコン単結晶を、高
い生産性と歩留りを維持しながら製造することができ
る。さらに結晶成長速度の高速化により結晶成長中の冷
却速度も速まり、その過程で成長するgrown−in
欠陥のサイズの縮小化が可能となった。
【0020】そして、もう一つの要件は、成長中の単結
晶の回転数R[rpm]を R≦1250/r とする
ことである。このように、成長中の単結晶の回転数Rを
上式を満足する値[例えば直径8インチでは、12.3
rpm以下]とすれば、結晶成長速度の高速化に伴う結
晶の変形は、結晶回転の低速化によって防止することが
でき、安定した成長と歩留りの改善を図ることができ
る。
晶の回転数R[rpm]を R≦1250/r とする
ことである。このように、成長中の単結晶の回転数Rを
上式を満足する値[例えば直径8インチでは、12.3
rpm以下]とすれば、結晶成長速度の高速化に伴う結
晶の変形は、結晶回転の低速化によって防止することが
でき、安定した成長と歩留りの改善を図ることができ
る。
【0021】さらにこの場合、印加する磁場を水平磁場
とし、単結晶育成中の磁場中心を単結晶回転軸上の融液
面よりも下方に設定し、さらに中心磁場強度を500〜
6000Gaussとすると、シリコン融液の縦方向対
流が効率よく抑制され、結晶回転の低速化に伴う結晶成
長界面内の酸素濃度の中心部と周辺部の不均一さは改善
され、結晶の変形を伴わずに結晶成長の高速化を図るこ
とができる。500Gauss未満では磁場強度が弱く
てシリコン融液の対流抑制が不充分となることがあり、
また6000Gaussを越えた場合には、周囲への漏
洩磁場が大きくなり、安全と操業を管理する上での問題
が生じるため、500〜6000Gaussの範囲内で
使用するのが好ましい。
とし、単結晶育成中の磁場中心を単結晶回転軸上の融液
面よりも下方に設定し、さらに中心磁場強度を500〜
6000Gaussとすると、シリコン融液の縦方向対
流が効率よく抑制され、結晶回転の低速化に伴う結晶成
長界面内の酸素濃度の中心部と周辺部の不均一さは改善
され、結晶の変形を伴わずに結晶成長の高速化を図るこ
とができる。500Gauss未満では磁場強度が弱く
てシリコン融液の対流抑制が不充分となることがあり、
また6000Gaussを越えた場合には、周囲への漏
洩磁場が大きくなり、安全と操業を管理する上での問題
が生じるため、500〜6000Gaussの範囲内で
使用するのが好ましい。
【0022】この場合に印加する磁場として、水平磁場
ではなく縦磁場やカスプ磁場を用いてもよいが、結晶成
長界面近傍の水平磁場成分が弱く、周辺部の酸素蒸発の
抑制効果は水平磁場とした場合の方が大きい。
ではなく縦磁場やカスプ磁場を用いてもよいが、結晶成
長界面近傍の水平磁場成分が弱く、周辺部の酸素蒸発の
抑制効果は水平磁場とした場合の方が大きい。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。まず、本発明
で使用するHMCZ法による単結晶引上げ装置の構成例
を図1により説明する。図1に示すように、この単結晶
引上げ装置30は、引上げ室31と、引上げ室31中に
設けられたルツボ32と、ルツボ32の周囲に配置され
たヒータ34と、ルツボ32を回転させるルツボ保持軸
33及びその回転機構(図示せず)と、シリコンの種結
晶5を保持するシードチャック6と、シードチャック6
を引上げるケーブル7と、ケーブル7を回転又は巻き取
る巻取機構(図示せず)を備えて構成されている。ルツ
ボ32は、その内側のシリコン融液(湯)2を収容する
側には石英ルツボが設けられ、その外側には黒鉛ルツボ
が設けられている。また、ヒータ34の外側周囲には断
熱材35が配置されている。そして、引上げ室31の水
平方向の外側に、水平磁場用磁石36を設置し、HMC
Z法としてシリコン融液2の対流を抑制し、単結晶の安
定成長をはかっている。
て、図面を参照しながら詳細に説明する。まず、本発明
で使用するHMCZ法による単結晶引上げ装置の構成例
を図1により説明する。図1に示すように、この単結晶
引上げ装置30は、引上げ室31と、引上げ室31中に
設けられたルツボ32と、ルツボ32の周囲に配置され
たヒータ34と、ルツボ32を回転させるルツボ保持軸
33及びその回転機構(図示せず)と、シリコンの種結
晶5を保持するシードチャック6と、シードチャック6
を引上げるケーブル7と、ケーブル7を回転又は巻き取
る巻取機構(図示せず)を備えて構成されている。ルツ
ボ32は、その内側のシリコン融液(湯)2を収容する
側には石英ルツボが設けられ、その外側には黒鉛ルツボ
が設けられている。また、ヒータ34の外側周囲には断
熱材35が配置されている。そして、引上げ室31の水
平方向の外側に、水平磁場用磁石36を設置し、HMC
Z法としてシリコン融液2の対流を抑制し、単結晶の安
定成長をはかっている。
【0024】次に、上記のHMCZ法単結晶引上げ装置
30による単結晶育成方法について説明する。まず、ル
ツボ32内でシリコンの高純度多結晶原料を融点(約1
420°C)以上に加熱して融解する。次に、水平磁場
を印加し、ケーブル7を巻き出すことにより融液2の表
面略中心部に種結晶5の先端を接触又は浸漬させる。そ
の後、ルツボ保持軸33を適宜の方向に回転させるとと
もに、ケーブル7を回転させながら巻き取り種結晶5を
引上げることにより、単結晶育成が開始される。以後、
引上げ速度と温度を適切に調節することにより略円柱形
状の単結晶棒1を得ることができる。
30による単結晶育成方法について説明する。まず、ル
ツボ32内でシリコンの高純度多結晶原料を融点(約1
420°C)以上に加熱して融解する。次に、水平磁場
を印加し、ケーブル7を巻き出すことにより融液2の表
面略中心部に種結晶5の先端を接触又は浸漬させる。そ
の後、ルツボ保持軸33を適宜の方向に回転させるとと
もに、ケーブル7を回転させながら巻き取り種結晶5を
引上げることにより、単結晶育成が開始される。以後、
引上げ速度と温度を適切に調節することにより略円柱形
状の単結晶棒1を得ることができる。
【0025】以上のように、上記で説明した製造方法と
装置によって製造されたシリコン単結晶において、本発
明のHMCZ法の適切な条件下に成長させれば、高速成
長にも拘わらず変形が極めて少なく、シリコン単結晶の
定径部の結晶成長軸方向に対する垂直方向の変形率が5
%以下という横断面はほぼ真円で単結晶をウエーハに加
工する工程でのロスも殆どない単結晶棒が得られる。こ
こで、変形率とは、単結晶棒のコーン部とテール部に挟
まれた一定の直径を有する定径部において、結晶成長軸
方向に対する垂直方向の同一面内での単結晶直径を次式
で計算した値である。 [(最大直径−最小直径)/最大直径]×100(%) さらに、酸素濃度の面内分布が10%以下という均一性
をもち、結晶全面に亙ってgrown−in欠陥のサイ
ズも縮小化された高品質なシリコン単結晶を得ることが
できる。
装置によって製造されたシリコン単結晶において、本発
明のHMCZ法の適切な条件下に成長させれば、高速成
長にも拘わらず変形が極めて少なく、シリコン単結晶の
定径部の結晶成長軸方向に対する垂直方向の変形率が5
%以下という横断面はほぼ真円で単結晶をウエーハに加
工する工程でのロスも殆どない単結晶棒が得られる。こ
こで、変形率とは、単結晶棒のコーン部とテール部に挟
まれた一定の直径を有する定径部において、結晶成長軸
方向に対する垂直方向の同一面内での単結晶直径を次式
で計算した値である。 [(最大直径−最小直径)/最大直径]×100(%) さらに、酸素濃度の面内分布が10%以下という均一性
をもち、結晶全面に亙ってgrown−in欠陥のサイ
ズも縮小化された高品質なシリコン単結晶を得ることが
できる。
【0026】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施の形態を実施例
を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。 (テスト1)磁場を使用しない通常のCZ法において、
直径24インチのルツボから、直胴部長さ90〜100
cmの8インチシリコン単結晶を直胴部平均成長速度
0.8〜1.0mm/minで育成した。このとき、結
晶回転数を18、14、12、8rpmとして変化させ
た。これらの結晶からウエーハ状のサンプルを切り出
し、中心部と周辺部(エッジから10mm)とで酸素濃
度を測定し、(|中心濃度−周辺濃度|/中心濃度)×
100(%)として酸素濃度面内分布を測定した。その
結果、結晶長さ方向の酸素濃度面内分布を結晶回転数別
に図3に示す。図3に示すように、酸素濃度面内分布
は、〜2%、〜5%、〜15%、〜30%と結晶回転の
低速化と共に劣化していった。
を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。 (テスト1)磁場を使用しない通常のCZ法において、
直径24インチのルツボから、直胴部長さ90〜100
cmの8インチシリコン単結晶を直胴部平均成長速度
0.8〜1.0mm/minで育成した。このとき、結
晶回転数を18、14、12、8rpmとして変化させ
た。これらの結晶からウエーハ状のサンプルを切り出
し、中心部と周辺部(エッジから10mm)とで酸素濃
度を測定し、(|中心濃度−周辺濃度|/中心濃度)×
100(%)として酸素濃度面内分布を測定した。その
結果、結晶長さ方向の酸素濃度面内分布を結晶回転数別
に図3に示す。図3に示すように、酸素濃度面内分布
は、〜2%、〜5%、〜15%、〜30%と結晶回転の
低速化と共に劣化していった。
【0027】(テスト2)結晶成長スタート時の磁場中
心を結晶回転軸上の融液面よりも下に合わせ、中心磁場
強度4000Gaussの水平磁場を印加したHMCZ
法を用いて、直径24インチのルツボから、直胴部長さ
100cmの8インチシリコン単結晶を、直胴部平均成
長速度0.8〜1.0mm/minで育成した。このと
き、結晶回転数を17、14、12、8rpmとして変
化させた。また、結晶の成長に合せてルツボを徐々に上
方に移動させるため、単結晶育成中は、磁場中心は常に
シリコン融液面より下に位置している。図2から、HM
CZ法では酸素濃度面内分布がどの結晶回転数であって
も5%以下であることが判る。
心を結晶回転軸上の融液面よりも下に合わせ、中心磁場
強度4000Gaussの水平磁場を印加したHMCZ
法を用いて、直径24インチのルツボから、直胴部長さ
100cmの8インチシリコン単結晶を、直胴部平均成
長速度0.8〜1.0mm/minで育成した。このと
き、結晶回転数を17、14、12、8rpmとして変
化させた。また、結晶の成長に合せてルツボを徐々に上
方に移動させるため、単結晶育成中は、磁場中心は常に
シリコン融液面より下に位置している。図2から、HM
CZ法では酸素濃度面内分布がどの結晶回転数であって
も5%以下であることが判る。
【0028】(実施例1)テスト2(HMCZ法、中心
磁場強度:4000Gauss、ルツボ直径:24イン
チ)の条件の内、結晶回転数を8rpmとして結晶成長
速度の設定値の高速化を図った。その結果、直胴部長さ
110cmまで成長させ、その直胴部平均成長速度1.
44mm/minの結晶を、結晶変形もなく成長させる
ことができた(図4参照)。この時の結晶定径部の変形
率は5%以下であった。これは、前記従来技術の最大平
均成長速度Vave =1.13mm/minを大きく上回
っており、さらに式 Vave ≧120/r=120/1
01.6=1.18mm/minの条件を満たしてい
る。この時の酸素濃度面内分布は、図5に示すように結
晶のどの位置においても5%以下であった。
磁場強度:4000Gauss、ルツボ直径:24イン
チ)の条件の内、結晶回転数を8rpmとして結晶成長
速度の設定値の高速化を図った。その結果、直胴部長さ
110cmまで成長させ、その直胴部平均成長速度1.
44mm/minの結晶を、結晶変形もなく成長させる
ことができた(図4参照)。この時の結晶定径部の変形
率は5%以下であった。これは、前記従来技術の最大平
均成長速度Vave =1.13mm/minを大きく上回
っており、さらに式 Vave ≧120/r=120/1
01.6=1.18mm/minの条件を満たしてい
る。この時の酸素濃度面内分布は、図5に示すように結
晶のどの位置においても5%以下であった。
【0029】(実施例2)テスト2の条件(HMCZ
法、中心磁場強度:4000Gauss、ルツボ直径:
24インチ)の内、結晶回転を6rpmとして結晶成長
速度の設定値の高速化を図った。その結果、直胴部長さ
100cmまで成長させ、その直胴部平均成長速度1.
55mm/minの結晶を、結晶変形もなく成長させる
ことができた(図6参照)。この時の結晶定径部の変形
率は5%以下であった。これは、前記従来技術の最大平
均成長速度Vave =1.13mm/minを大きく上回
っており、さらにVave ≧120/r=120/10
1.6=1.18mm/minの条件を満たしている。
この時の酸素濃度面内分布は、図7に示すように結晶の
どの位置においても5%以下であった。
法、中心磁場強度:4000Gauss、ルツボ直径:
24インチ)の内、結晶回転を6rpmとして結晶成長
速度の設定値の高速化を図った。その結果、直胴部長さ
100cmまで成長させ、その直胴部平均成長速度1.
55mm/minの結晶を、結晶変形もなく成長させる
ことができた(図6参照)。この時の結晶定径部の変形
率は5%以下であった。これは、前記従来技術の最大平
均成長速度Vave =1.13mm/minを大きく上回
っており、さらにVave ≧120/r=120/10
1.6=1.18mm/minの条件を満たしている。
この時の酸素濃度面内分布は、図7に示すように結晶の
どの位置においても5%以下であった。
【0030】(実施例3)結晶成長スタート時の磁場中
心を結晶回転軸上の融液面よりも下に合わせ、中心磁場
強度4000Gaussの水平磁場を印加したHMCZ
法において、直径28インチのルツボから、直胴部長さ
50cmの12インチシリコン単結晶を育成した。この
とき、結晶回転数を8rpmとしたところ、直胴部平均
成長速度0.95mm/min(前記従来技術の最大平
均成長速度Vave =0.75mm/min)で育成させ
ることができた。このとき、結晶の成長に合せてルツボ
を徐々に上方に移動させるため、単結晶育成中は磁場中
心は、常にシリコン融液面よりも下に位置している。ま
た、酸素濃度面内分布も、結晶全長にわたって5%以下
であった。
心を結晶回転軸上の融液面よりも下に合わせ、中心磁場
強度4000Gaussの水平磁場を印加したHMCZ
法において、直径28インチのルツボから、直胴部長さ
50cmの12インチシリコン単結晶を育成した。この
とき、結晶回転数を8rpmとしたところ、直胴部平均
成長速度0.95mm/min(前記従来技術の最大平
均成長速度Vave =0.75mm/min)で育成させ
ることができた。このとき、結晶の成長に合せてルツボ
を徐々に上方に移動させるため、単結晶育成中は磁場中
心は、常にシリコン融液面よりも下に位置している。ま
た、酸素濃度面内分布も、結晶全長にわたって5%以下
であった。
【0031】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【0032】例えば、上記実施形態においては、直径8
インチ、12インチのシリコン単結晶を育成する場合に
つき例を挙げて説明したが、本発明はこれには限定され
ず、直径にかかわりなく、例えば直径16インチあるい
はそれ以上のシリコン単結晶にも適用できる。
インチ、12インチのシリコン単結晶を育成する場合に
つき例を挙げて説明したが、本発明はこれには限定され
ず、直径にかかわりなく、例えば直径16インチあるい
はそれ以上のシリコン単結晶にも適用できる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
結晶成長速度の高速化が可能となり、シリコン単結晶の
生産性と歩留りの向上を図り、単結晶製造コストの大幅
な低減が可能となった。さらに酸素濃度の面内分布が均
一となり、結晶全面に亙って高品質のシリコン単結晶を
製造することができる。また、結晶成長速度の高速化に
より結晶成長中の冷却速度も速まり、その過程で成長す
るgrown−in欠陥のサイズの縮小化が可能となっ
た。これにより、適切な熱処理をウエーハに加えれば、
サイズの縮小化された欠陥を消滅させることが可能であ
り、低コストで容易に欠陥密度の低いウエーハを得るこ
とができる。さらにはこのシリコン単結晶をエピタキシ
ャルウエーハ用の基板ウエーハとして用いることによっ
ても、結晶欠陥の極めて少ない無欠陥ウエーハを得るこ
とが可能である。
結晶成長速度の高速化が可能となり、シリコン単結晶の
生産性と歩留りの向上を図り、単結晶製造コストの大幅
な低減が可能となった。さらに酸素濃度の面内分布が均
一となり、結晶全面に亙って高品質のシリコン単結晶を
製造することができる。また、結晶成長速度の高速化に
より結晶成長中の冷却速度も速まり、その過程で成長す
るgrown−in欠陥のサイズの縮小化が可能となっ
た。これにより、適切な熱処理をウエーハに加えれば、
サイズの縮小化された欠陥を消滅させることが可能であ
り、低コストで容易に欠陥密度の低いウエーハを得るこ
とができる。さらにはこのシリコン単結晶をエピタキシ
ャルウエーハ用の基板ウエーハとして用いることによっ
ても、結晶欠陥の極めて少ない無欠陥ウエーハを得るこ
とが可能である。
【図1】本発明で使用したHMCZ法による単結晶引上
げ装置の概略説明図である。
げ装置の概略説明図である。
【図2】HMCZ法で得たシリコン単結晶の酸素濃度面
内分布の結晶回転依存性を表した説明図である。
内分布の結晶回転依存性を表した説明図である。
【図3】従来の磁場なしCZ法で得たシリコン単結晶の
酸素濃度面内分布の結晶回転依存性を表した説明図であ
る。
酸素濃度面内分布の結晶回転依存性を表した説明図であ
る。
【図4】本発明のHMCZ法で、高速成長させた時の成
長速度推移を表した説明図である。
長速度推移を表した説明図である。
【図5】本発明のHMCZ法で、高速成長させた時のシ
リコン単結晶の酸素濃度面内分布を表した説明図であ
る。
リコン単結晶の酸素濃度面内分布を表した説明図であ
る。
【図6】本発明のHMCZ法で、別の速度で高速成長さ
せた時の成長速度推移を表した説明図である。
せた時の成長速度推移を表した説明図である。
【図7】本発明のHMCZ法で、別の速度で高速成長さ
せた時のシリコン単結晶の酸素濃度面内分布を表した説
明図である。
せた時のシリコン単結晶の酸素濃度面内分布を表した説
明図である。
【符号の説明】 1…成長単結晶棒、2…シリコン融液、5…種結晶、6
…シードチャック、7…ケーブル、30…単結晶引上げ
装置、31…引上げ室、32…ルツボ、33…ルツボ保
持軸、34…ヒータ、35…断熱材、36…水平磁場用
磁石。
…シードチャック、7…ケーブル、30…単結晶引上げ
装置、31…引上げ室、32…ルツボ、33…ルツボ保
持軸、34…ヒータ、35…断熱材、36…水平磁場用
磁石。
Claims (7)
- 【請求項1】 磁場を印加したチョクラルスキー法によ
ってシリコン単結晶を育成する際に、平均結晶成長速度
をVave [mm/min]とし、該単結晶の半径をr
[mm]とした時、式 Vave ≧120/r を満足す
る高速で単結晶を成長させることを特徴とするシリコン
単結晶の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1の製造方法において、成長中の
単結晶の回転数R[rpm]を R≦1250/r と
することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項3】 前記印加する磁場を水平磁場とすること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載したシリコ
ン単結晶の製造方法。 - 【請求項4】 前記水平磁場の中心磁場強度を500〜
6000Gaussとし、磁場中心を単結晶回転軸上の
融液面よりも下方に設定し印加することを特徴とする請
求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載したシリコ
ン単結晶の製造方法。 - 【請求項5】 請求項1ないし請求項4の製造方法によ
り製造されたシリコン単結晶。 - 【請求項6】 前記シリコン単結晶の酸素濃度面内分布
が10%以下であることを特徴とする請求項5に記載の
シリコン単結晶。 - 【請求項7】 前記シリコン単結晶の定径部の結晶成長
軸方向に対する垂直方向の変形率が5%以下であること
を特徴とする請求項5または請求項6に記載のシリコン
単結晶。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10092465A JPH11268987A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | シリコン単結晶およびその製造方法 |
EP99104482A EP0943703A3 (en) | 1998-03-20 | 1999-03-05 | Silicon single crystal and method for producing the same |
US09/270,453 US6156119A (en) | 1998-03-20 | 1999-03-17 | Silicon single crystal and method for producing the same |
KR1019990009331A KR19990078057A (ko) | 1998-03-20 | 1999-03-19 | 실리콘 단결정 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10092465A JPH11268987A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | シリコン単結晶およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11268987A true JPH11268987A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=14055105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10092465A Pending JPH11268987A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | シリコン単結晶およびその製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6156119A (ja) |
EP (1) | EP0943703A3 (ja) |
JP (1) | JPH11268987A (ja) |
KR (1) | KR19990078057A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001220291A (ja) * | 2000-02-01 | 2001-08-14 | Komatsu Electronic Metals Co Ltd | シリコンウエハの製造方法 |
JP2002093814A (ja) * | 2000-09-19 | 2002-03-29 | Memc Japan Ltd | シリコンエピタキシャルウェーハの基板単結晶およびその製造方法 |
JP2005298223A (ja) * | 2004-04-06 | 2005-10-27 | Sumco Corp | シリコン単結晶育成方法 |
JP2007204312A (ja) * | 2006-02-01 | 2007-08-16 | Sumco Corp | シリコン単結晶の製造方法 |
KR100784585B1 (ko) | 2006-08-03 | 2007-12-10 | 주식회사 실트론 | 비대칭 자기장을 이용한 반도체 단결정 제조 방법 및 그장치 |
US8795432B2 (en) | 2007-05-30 | 2014-08-05 | Sumco Corporation | Apparatus for pulling silicon single crystal |
US10106910B2 (en) | 2015-01-22 | 2018-10-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for producing SiC single crystal |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3601340B2 (ja) * | 1999-02-01 | 2004-12-15 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャルシリコンウエーハおよびその製造方法並びにエピタキシャルシリコンウエーハ用基板 |
WO2001063023A1 (fr) * | 2000-02-22 | 2001-08-30 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Procede permettant de faire pousser des monocristaux de semi-conducteur |
KR100917087B1 (ko) * | 2000-09-19 | 2009-09-15 | 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈 인코포레이티드 | 산화 유발 적층 흠이 거의 없는 질소 도핑 실리콘 |
JP4781020B2 (ja) * | 2005-06-29 | 2011-09-28 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶引き上げ用石英ガラスルツボおよびシリコン単結晶引き上げ用石英ガラスルツボの製造方法 |
JP4829176B2 (ja) * | 2007-06-08 | 2011-12-07 | シルトロニック・ジャパン株式会社 | 単結晶の製造方法 |
KR100983195B1 (ko) * | 2007-12-28 | 2010-09-20 | 주식회사 실트론 | 2차원 선결함이 제어된 실리콘 잉곳, 웨이퍼, 에피택셜웨이퍼와, 그 제조방법 및 제조장치 |
DE102015226399A1 (de) * | 2015-12-22 | 2017-06-22 | Siltronic Ag | Siliciumscheibe mit homogener radialer Sauerstoffvariation |
JP6888568B2 (ja) * | 2018-02-28 | 2021-06-16 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2821481C2 (de) * | 1978-05-17 | 1985-12-05 | Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen | Vorrichtung zum Ziehen von hochreinen Halbleiterstäben aus der Schmelze |
GB2059932B (en) * | 1979-09-20 | 1983-10-12 | Sony Corp | Solidification processes |
JPS6168389A (ja) * | 1984-09-06 | 1986-04-08 | Sony Corp | 単結晶成長装置 |
JPS62105998A (ja) * | 1985-10-31 | 1987-05-16 | Sony Corp | シリコン基板の製法 |
JPS62171986A (ja) * | 1986-01-22 | 1987-07-28 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶の製造方法 |
JP3520883B2 (ja) * | 1995-12-29 | 2004-04-19 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法 |
JP3443822B2 (ja) * | 1996-03-27 | 2003-09-08 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の製造方法 |
-
1998
- 1998-03-20 JP JP10092465A patent/JPH11268987A/ja active Pending
-
1999
- 1999-03-05 EP EP99104482A patent/EP0943703A3/en not_active Withdrawn
- 1999-03-17 US US09/270,453 patent/US6156119A/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-03-19 KR KR1019990009331A patent/KR19990078057A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001220291A (ja) * | 2000-02-01 | 2001-08-14 | Komatsu Electronic Metals Co Ltd | シリコンウエハの製造方法 |
JP2002093814A (ja) * | 2000-09-19 | 2002-03-29 | Memc Japan Ltd | シリコンエピタキシャルウェーハの基板単結晶およびその製造方法 |
JP2005298223A (ja) * | 2004-04-06 | 2005-10-27 | Sumco Corp | シリコン単結晶育成方法 |
JP4501507B2 (ja) * | 2004-04-06 | 2010-07-14 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶育成方法 |
JP2007204312A (ja) * | 2006-02-01 | 2007-08-16 | Sumco Corp | シリコン単結晶の製造方法 |
KR100784585B1 (ko) | 2006-08-03 | 2007-12-10 | 주식회사 실트론 | 비대칭 자기장을 이용한 반도체 단결정 제조 방법 및 그장치 |
US8795432B2 (en) | 2007-05-30 | 2014-08-05 | Sumco Corporation | Apparatus for pulling silicon single crystal |
US10106910B2 (en) | 2015-01-22 | 2018-10-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for producing SiC single crystal |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0943703A3 (en) | 2002-03-20 |
KR19990078057A (ko) | 1999-10-25 |
EP0943703A2 (en) | 1999-09-22 |
US6156119A (en) | 2000-12-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3901092B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
US5954873A (en) | Manufacturing method for a silicon single crystal wafer | |
US6592662B2 (en) | Method for preparing silicon single crystal and silicon single crystal | |
KR100558177B1 (ko) | 결정결함을가지지않는실리콘단결정제조방법과장치,및이에의해제조된실리콘단결정과실리콘웨이퍼 | |
JP3955375B2 (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 | |
JP4020987B2 (ja) | ウエーハ周辺部に結晶欠陥がないシリコン単結晶およびその製造方法 | |
JPH11268987A (ja) | シリコン単結晶およびその製造方法 | |
JPH11147786A (ja) | 結晶欠陥の少ないシリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法 | |
JP4483729B2 (ja) | シリコン単結晶製造方法 | |
US6245430B1 (en) | Silicon single crystal wafer and manufacturing method for it | |
JP3634133B2 (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 | |
JP3760769B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
JP2688137B2 (ja) | シリコン単結晶の引上げ方法 | |
JP2007204312A (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
JP4314974B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法及びシリコン単結晶 | |
JPH11195565A (ja) | シリコンウエーハ及び結晶育成方法 | |
WO1999037833A1 (fr) | Appareil de tirage de cristal unique | |
JP2000044387A (ja) | シリコン単結晶製造方法 | |
JP2007145666A (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
JP2000239096A (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
JP4007193B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
KR100680242B1 (ko) | 실리콘 단결정의 성장 방법 | |
JP4155273B2 (ja) | 高品質シリコン単結晶の製造方法 | |
JP2004083320A (ja) | シリコン単結晶成長方法 | |
JP2002249397A (ja) | シリコン単結晶の製造方法 |