JPS59121193A - シリコン結晶 - Google Patents
シリコン結晶Info
- Publication number
- JPS59121193A JPS59121193A JP22844082A JP22844082A JPS59121193A JP S59121193 A JPS59121193 A JP S59121193A JP 22844082 A JP22844082 A JP 22844082A JP 22844082 A JP22844082 A JP 22844082A JP S59121193 A JPS59121193 A JP S59121193A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- mechanical strength
- silicon
- germanium
- concentration
- 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
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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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
- C30B15/04—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt adding doping materials, e.g. for n-p-junction
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】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（１）発明の技術分野
本発明はシリコン（Ｓｉ）結晶に関する。詳しくは、機
械的強度、特に、シリコン（Ｓｉ）の不可避的欠点であ
る脆性が改善されているシリコン（Ｓｌ）結晶に関する
。
械的強度、特に、シリコン（Ｓｉ）の不可避的欠点であ
る脆性が改善されているシリコン（Ｓｌ）結晶に関する
。
（２）技術の背景と従来技術の問題点
ＶＬＳＩ （ｖｅｒｙ ｌａｒｇｅ ５ｃａｌｅ
ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）の製造に
使用されるシリコン（８ｉ）ウェーハは、近年、益々、
大口径化が進められており、現在では４インチウェーハ
が主流であるか、更に、５インチウェーハの時代へと移
行しつつある。シリコン（Ｓｉ）ウェーハの大口径化に
伴い、ウェーハの機械的強度、特に脆性か弱いというシ
リコン（Ｓｉ）の欠点は、半導体装置の様々な製゛造工
程におＧ）で、又、機能的に、重要な欠陥をなしている
。
ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）の製造に
使用されるシリコン（８ｉ）ウェーハは、近年、益々、
大口径化が進められており、現在では４インチウェーハ
が主流であるか、更に、５インチウェーハの時代へと移
行しつつある。シリコン（Ｓｉ）ウェーハの大口径化に
伴い、ウェーハの機械的強度、特に脆性か弱いというシ
リコン（Ｓｉ）の欠点は、半導体装置の様々な製゛造工
程におＧ）で、又、機能的に、重要な欠陥をなしている
。
具体的には、（イ）ウェーハの加工、（ロ）熱処理、（
ハ）電気炉へのウェーハの出し入れの際に、ウェーハが
そるという現象が発生する。このようなそりが発生する
と、例えばリソグラフィ一工程における露光精度が著し
く低下し、はなはだしい場合には、リソグラフィ一工程
の実施が困難となる。特に、（ハ）の炉への出し入れの
際には、過渡的にウエーノ・内に大きな温度分布が生じ
、それらが熱応力を誘発することによってすべり転位が
発生し塑性変形を起こし、極端な場合には破壊に及ぶこ
ともある。
ハ）電気炉へのウェーハの出し入れの際に、ウェーハが
そるという現象が発生する。このようなそりが発生する
と、例えばリソグラフィ一工程における露光精度が著し
く低下し、はなはだしい場合には、リソグラフィ一工程
の実施が困難となる。特に、（ハ）の炉への出し入れの
際には、過渡的にウエーノ・内に大きな温度分布が生じ
、それらが熱応力を誘発することによってすべり転位が
発生し塑性変形を起こし、極端な場合には破壊に及ぶこ
ともある。
上記のいずれによっても、工程的制約と機能上の欠陥を
生ずることとなる。
生ずることとなる。
（３）発明の目的
本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、シリ
コン（８ｉ）の有する電気的特性、導電型等を変えるこ
となく、組成を変更することによりウェーハのそり、す
べり転位等の発生を抑止し、機械的強度、特に脆性が改
善されており、結果、として、取り扱い工程の簡易なシ
リコン（Ｓｉ） 結晶を提供することにある。
コン（８ｉ）の有する電気的特性、導電型等を変えるこ
となく、組成を変更することによりウェーハのそり、す
べり転位等の発生を抑止し、機械的強度、特に脆性が改
善されており、結果、として、取り扱い工程の簡易なシ
リコン（Ｓｉ） 結晶を提供することにある。
（４）発明の構成
本発明の目的は、１０１６乃至１０２０（ｃｍ−３）の
ゲルマニウムと１０ 乃至５ Ｘ １０ （ｃａｎ
）の炭素とを含むことを特徴とするシリコン結晶によ
り達成される。
ゲルマニウムと１０ 乃至５ Ｘ １０ （ｃａｎ
）の炭素とを含むことを特徴とするシリコン結晶によ
り達成される。
シリコン（８４） 結晶にゲルマニウム（Ｇｅ）を１０
１６〜１０〔Ｃｍ〕程度導入するとウェーハの機械的強
度が改善されることは公知である。図に、シリコン（Ｓ
ｉ）結晶の機械的強度と相関する転位密度とゲルマニウ
ム（Ｇｅ）含有量との関係を示す。
１６〜１０〔Ｃｍ〕程度導入するとウェーハの機械的強
度が改善されることは公知である。図に、シリコン（Ｓ
ｉ）結晶の機械的強度と相関する転位密度とゲルマニウ
ム（Ｇｅ）含有量との関係を示す。
図において、横軸はシリコン（Ｓｉ）結晶中におけるゲ
ルマニウム（Ｇｅ）の濃度であり、縦軸は製造工程にお
いて発生するシリコン（ｓｉ）結晶における転位密度（
但し、相対量）である。図から明らかなように、導入さ
れるゲルマニウム（Ｇｅ）の濃度が増加するに伴い転位
密度は減少し、結果として、機械強度は向上して、その
破壊応力は７０〜１００ （ｋｇ／ｍｍ ）となる。純
粋０） シ＋Ｊ ：Ｉ ン（’８ｉ） （１）破壊応力
は５０ （ｋｇ／ｍ＋ｎ２）程度であるから、相当な向
上である。
ルマニウム（Ｇｅ）の濃度であり、縦軸は製造工程にお
いて発生するシリコン（ｓｉ）結晶における転位密度（
但し、相対量）である。図から明らかなように、導入さ
れるゲルマニウム（Ｇｅ）の濃度が増加するに伴い転位
密度は減少し、結果として、機械強度は向上して、その
破壊応力は７０〜１００ （ｋｇ／ｍｍ ）となる。純
粋０） シ＋Ｊ ：Ｉ ン（’８ｉ） （１）破壊応力
は５０ （ｋｇ／ｍ＋ｎ２）程度であるから、相当な向
上である。
ところが、シリ：＋ン（Ｓｉ）の原子半径（”ｓｉ＝
１．１７径（ａａｅ＝ １．’２２ （λ〕）との差に
起因して、特にゲルマニウム（Ｇｅ ）をある程一度板
上高濃度に尋人した場合は、シリコン（Ｓｉ）結晶内部
に歪みが発生し、ゲルマニウム（Ｇｅ）を添加したにも
かかわらず、逆に機械的強度が低下するという現象が生
ずる。
１．１７径（ａａｅ＝ １．’２２ （λ〕）との差に
起因して、特にゲルマニウム（Ｇｅ ）をある程一度板
上高濃度に尋人した場合は、シリコン（Ｓｉ）結晶内部
に歪みが発生し、ゲルマニウム（Ｇｅ）を添加したにも
かかわらず、逆に機械的強度が低下するという現象が生
ずる。
本発明は１．シリコン（８ｉ）より原子半径の小さい炭
素（Ｃ） （ａｃ ＝ ０．７７ （Ａ）をゲルマニ
ウム（Ｇｅ）と共にシリコン（Ｓ ｉ ）、結晶中に導
入することによって、結晶内部に歪みが発生することを
緩和し、ゲルマニウム（Ｇｅ）が有する機械的強度向上
効果を充分に発揮させることとしたものである。
素（Ｃ） （ａｃ ＝ ０．７７ （Ａ）をゲルマニ
ウム（Ｇｅ）と共にシリコン（Ｓ ｉ ）、結晶中に導
入することによって、結晶内部に歪みが発生することを
緩和し、ゲルマニウム（Ｇｅ）が有する機械的強度向上
効果を充分に発揮させることとしたものである。
なお、導入される炭素（Ｃ）の濃度は、導入するゲルマ
ニウム（Ｇｅ）の濃度にもとづき、それぞれの原子半径
の比（２゜）を考慮して決定されることはいうまでもな
い。換言すれば、ゲルマニウム（Ｇｅ ）の体積と炭素
ＣＣ）の体積の和がシリコン（Ｓｉ）の体積と等しくす
るような原子数比番ζゲルマニウム（Ｇｅ）と炭素とを
含有すれ（ｆよ（、％。
ニウム（Ｇｅ）の濃度にもとづき、それぞれの原子半径
の比（２゜）を考慮して決定されることはいうまでもな
い。換言すれば、ゲルマニウム（Ｇｅ ）の体積と炭素
ＣＣ）の体積の和がシリコン（Ｓｉ）の体積と等しくす
るような原子数比番ζゲルマニウム（Ｇｅ）と炭素とを
含有すれ（ｆよ（、％。
そして、ゲルマニウム（Ｇｅ）の望まし０導入量＆ま１
０１６−１０”（ｃａｎ ” 〕であるから炭素（Ｃ）
の望ましい導入量は１０ 〜５ Ｘ １０１７（ｃＩＩ
〕−３）となる。なお、微量のゲルマニウム（Ｇｅ）を
シＩＪコン（Ｓｉ）中１こ導入することは比較的容易で
ある力≦、更（コ微量の炭素（Ｃ）をシリコン（Ｓｉ）
中１こ導入すること（ま必ずしも容易ではないから、特
別の考慮力（セ・要である。すなわち、炭素（Ｃ）を二
酸化炭素（ＣＯ２）等の気体として、これを更Ｉこ不活
性ガ′スのキャ１」ヤガスをもって稀釈して溶融して０
るシＩＪコン（Ｓｉ）中に吹き込む等である。
０１６−１０”（ｃａｎ ” 〕であるから炭素（Ｃ）
の望ましい導入量は１０ 〜５ Ｘ １０１７（ｃＩＩ
〕−３）となる。なお、微量のゲルマニウム（Ｇｅ）を
シＩＪコン（Ｓｉ）中１こ導入することは比較的容易で
ある力≦、更（コ微量の炭素（Ｃ）をシリコン（Ｓｉ）
中１こ導入すること（ま必ずしも容易ではないから、特
別の考慮力（セ・要である。すなわち、炭素（Ｃ）を二
酸化炭素（ＣＯ２）等の気体として、これを更Ｉこ不活
性ガ′スのキャ１」ヤガスをもって稀釈して溶融して０
るシＩＪコン（Ｓｉ）中に吹き込む等である。
（５）発明の実施例
以下、本発明の一実施例に係るシＩＪコン（Ｓ、ｉ）結
晶の製造工程について説明し、本発明の構成と特有の効
果とを明らかにする。
晶の製造工程について説明し、本発明の構成と特有の効
果とを明らかにする。
一例として、半径が４インチ枦度でゲルマニウム（Ｇｅ
）を５ Ｘ １ｏ１８（ｃａｎ−３）程度、炭素（Ｃ）
を２．５〜５ Ｘ １０１７（ｃａｎ−” ３程度含み
、ｐ型禾純物としてボロンＣＢ）がドープされてなるシ
リコン（Ｓｉ） ！吉晶よりなり、半径が４インチ程度
のインコ゛ットをＣＺ法を使用して製造する工程につ（
１て述べる。
）を５ Ｘ １ｏ１８（ｃａｎ−３）程度、炭素（Ｃ）
を２．５〜５ Ｘ １０１７（ｃａｎ−” ３程度含み
、ｐ型禾純物としてボロンＣＢ）がドープされてなるシ
リコン（Ｓｉ） ！吉晶よりなり、半径が４インチ程度
のインコ゛ットをＣＺ法を使用して製造する工程につ（
１て述べる。
（イ）ゲルマニウム（Ｇｅ）の導入工程シ！ｊ ：Ｉ７
（８ｉ） Ｍ晶自身の濃度は５ Ｘ １０２２（ｃａ
ｎ−３：］程度であるから、上記のゲルマニウム（Ｇｅ
）の濃度、５ Ｘ １０１８（ｃａｎ−３）は１００
（ｐｐｌｎａ） に相当する。
（８ｉ） Ｍ晶自身の濃度は５ Ｘ １０２２（ｃａ
ｎ−３：］程度であるから、上記のゲルマニウム（Ｇｅ
）の濃度、５ Ｘ １０１８（ｃａｎ−３）は１００
（ｐｐｌｎａ） に相当する。
そこで、予め、シリコン（Ｓｉ） 中のゲルマニウム（
Ｇｅ）の濃度がｉｏ、 ０００ （ｐｐｍａ ）である
母合金、すなわち、ＳｉＯ，９９Ｇｅ０．０１を製造し
ておき、この母合金を、ゲルマニウム（Ｇｅ）の原子数
カイシ１ノコン（８ｉ）のそれの−になる量、ＣＺ成長
時のル００ ツボ中で溶融しているシリコン（Ｓｉ）中に溶融させて
、１００ ［：ｐｐ＋ｎａ］すなわち５ Ｘ １０１８
［ｃｍ−３］のゲルマニウム（Ｇｅ）濃度とする。
Ｇｅ）の濃度がｉｏ、 ０００ （ｐｐｍａ ）である
母合金、すなわち、ＳｉＯ，９９Ｇｅ０．０１を製造し
ておき、この母合金を、ゲルマニウム（Ｇｅ）の原子数
カイシ１ノコン（８ｉ）のそれの−になる量、ＣＺ成長
時のル００ ツボ中で溶融しているシリコン（Ｓｉ）中に溶融させて
、１００ ［：ｐｐ＋ｎａ］すなわち５ Ｘ １０１８
［ｃｍ−３］のゲルマニウム（Ｇｅ）濃度とする。
（ロ）炭素（Ｃ）の導入工程
同じ（ＣＺ成長時に、炭酸ガス（ＣＯ２）及びアルゴン
（Ａｒ）ガスとをルツボに吹き込み充分（こ撹拌するこ
とにより、所望の濃度とする。
（Ａｒ）ガスとをルツボに吹き込み充分（こ撹拌するこ
とにより、所望の濃度とする。
以上の工程をもって製造されたシリコン（８４）結晶の
破壊応力は１００−．１５０ （ｋｇ／ｍｍ２）であり
、純粋なシリ：＋ン（Ｓｉ）のそれ（５０（ｋｇ／＋ｎ
＋ｎ２） ）はもとより、ゲルマニウム（Ｇｅ）のみを
含有した場合の破壊応力（７０−１００（ｋｇ／＋ｎ＋
ｎ２〕）と比較しても大幅に改良されている。
破壊応力は１００−．１５０ （ｋｇ／ｍｍ２）であり
、純粋なシリ：＋ン（Ｓｉ）のそれ（５０（ｋｇ／＋ｎ
＋ｎ２） ）はもとより、ゲルマニウム（Ｇｅ）のみを
含有した場合の破壊応力（７０−１００（ｋｇ／＋ｎ＋
ｎ２〕）と比較しても大幅に改良されている。
その結果、取り扱い工程上の制約がなくなり、工程的利
益をもたらすとともに、加工精度は向上し、すべり転位
等の間愚も発生せず、機能的利益かもたらされ、ウェー
ハの大口径化に多大の寄与をなす。
益をもたらすとともに、加工精度は向上し、すべり転位
等の間愚も発生せず、機能的利益かもたらされ、ウェー
ハの大口径化に多大の寄与をなす。
（６）発明の詳細
な説明せるとおり、本発明によれば、シリコン（Ｓｌ）
の有する電気的特性、尋電型等を変えることなく、組成
を変更することにより、ウェーハのそり、すべり転位等
の発生を抑止し、機械的強度、特に脆性が改善されてお
り、結果として、取り扱い工程の簡易なシリコン（Ｓｉ
）結晶を提供することができる。
の有する電気的特性、尋電型等を変えることなく、組成
を変更することにより、ウェーハのそり、すべり転位等
の発生を抑止し、機械的強度、特に脆性が改善されてお
り、結果として、取り扱い工程の簡易なシリコン（Ｓｉ
）結晶を提供することができる。
図は本発明の詳細な説明するための１士あり、シリコン
（Ｓｉ）結晶の機械的強度に対するゲルマニウム（Ｇｅ
）の効果を示す線図である。
（Ｓｉ）結晶の機械的強度に対するゲルマニウム（Ｇｅ
）の効果を示す線図である。
Claims (1)
- １０ 乃至１０ （ｃａｎ ）のゲルマニウムと１０
乃至５ Ｘ ＩＱ′７（ｃａｎ−３）の炭素とを含
むことを特徴とするシリコン結晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22844082A JPS59121193A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | シリコン結晶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22844082A JPS59121193A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | シリコン結晶 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59121193A true JPS59121193A (ja) | 1984-07-13 |
Family
ID=16876520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22844082A Pending JPS59121193A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | シリコン結晶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59121193A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61158891A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-18 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | 結晶成長方法 |
| JPS6272595A (ja) * | 1985-09-13 | 1987-04-03 | テキサス インスツルメンツ インコーポレイテツド | シリコン半導体基板材料およびその製作方法 |
| JPH02243596A (ja) * | 1989-03-16 | 1990-09-27 | Nec Corp | 化合物半導体単結晶製造装置 |
| JP2008133188A (ja) * | 2002-11-11 | 2008-06-12 | Sumco Corp | シリコンウェーハ |
| US20110126758A1 (en) * | 2008-06-16 | 2011-06-02 | Calisolar, Inc. | Germanium enriched silicon material for making solar cells |
| JP2016088822A (ja) * | 2014-11-10 | 2016-05-23 | 三菱マテリアル株式会社 | シリコン部品用シリコン結晶及びこのシリコン結晶から加工されたシリコン部品 |
-
1982
- 1982-12-27 JP JP22844082A patent/JPS59121193A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61158891A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-18 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | 結晶成長方法 |
| JPH034515B2 (ja) * | 1984-12-28 | 1991-01-23 | Intaanashonaru Bijinesu Mashiinzu Corp | |
| JPS6272595A (ja) * | 1985-09-13 | 1987-04-03 | テキサス インスツルメンツ インコーポレイテツド | シリコン半導体基板材料およびその製作方法 |
| JPH02243596A (ja) * | 1989-03-16 | 1990-09-27 | Nec Corp | 化合物半導体単結晶製造装置 |
| JP2008133188A (ja) * | 2002-11-11 | 2008-06-12 | Sumco Corp | シリコンウェーハ |
| US20110126758A1 (en) * | 2008-06-16 | 2011-06-02 | Calisolar, Inc. | Germanium enriched silicon material for making solar cells |
| US8758507B2 (en) * | 2008-06-16 | 2014-06-24 | Silicor Materials Inc. | Germanium enriched silicon material for making solar cells |
| JP2013545706A (ja) * | 2010-11-24 | 2013-12-26 | シリコー マテリアルズ インコーポレイテッド | 太陽電池のためのゲルマニウム富化されたシリコン |
| JP2016088822A (ja) * | 2014-11-10 | 2016-05-23 | 三菱マテリアル株式会社 | シリコン部品用シリコン結晶及びこのシリコン結晶から加工されたシリコン部品 |
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