JPS6126591A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
- Publication number
- JPS6126591A JPS6126591A JP14910684A JP14910684A JPS6126591A JP S6126591 A JPS6126591 A JP S6126591A JP 14910684 A JP14910684 A JP 14910684A JP 14910684 A JP14910684 A JP 14910684A JP S6126591 A JPS6126591 A JP S6126591A
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- JP
- Japan
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- crystal
- melt
- type
- specific resistance
- single crystal
- Prior art date
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- Granted
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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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (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】
、 〔産業上の利用分野〕
本発明は引き上げ（ＣＺ）法による結晶成長方法に係り
、待に引き上げ軸方向の比抵抗値が一定になるように成
長させる方法に関する。
、待に引き上げ軸方向の比抵抗値が一定になるように成
長させる方法に関する。
半導体装置製造に用いられる珪素（Ｓｔ）等の結晶はｐ
型不純物としてポロン（Ｂ） 、ｎ型不純物としてｇ（
Ｐ） 、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）等を入れ、
成る一定の比抵抗値（通常０．０１〜１００Ωｃｍの間
で用途に応じて選ばれる）にし゛ζ使用する。
型不純物としてポロン（Ｂ） 、ｎ型不純物としてｇ（
Ｐ） 、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）等を入れ、
成る一定の比抵抗値（通常０．０１〜１００Ωｃｍの間
で用途に応じて選ばれる）にし゛ζ使用する。
半導体装置は設計上の要求より、比抵抗分布が均一であ
ることが望ましいが、通常のＣＺ法で成長した結晶は偏
析により、引き上げ軸方向に不純物の濃度分布は次式に
従って変化する。１）Ｃ＝ ｋ Ｃｏ（１ｊりｋ−’。
ることが望ましいが、通常のＣＺ法で成長した結晶は偏
析により、引き上げ軸方向に不純物の濃度分布は次式に
従って変化する。１）Ｃ＝ ｋ Ｃｏ（１ｊりｋ−’。
ここで、
Ｃ０はメルト中の初期不純物濃度、
βは初期メルト量に対して結晶化した量の割合（同化率
）、 Ｃは固化率ｌにおける不純物濃度、 ｋは偏析係数 である。
）、 Ｃは固化率ｌにおける不純物濃度、 ｋは偏析係数 である。
引き上げ軸方向の比抵抗分布は上式に従って取り込まれ
た不純物の濃度分布で決まる。
た不純物の濃度分布で決まる。
第３図は代表的な不純物の比抵抗分布で、２０ｋｇのメ
ルトから４ｉｎｃｈ結晶を引き上げたときの計算値であ
る。
ルトから４ｉｎｃｈ結晶を引き上げたときの計算値であ
る。
図から分かるように半導体基板として要求される結晶の
比抵抗の均一性が厳しくなると、引き上げた単結晶の１
部分しか使用できず、歩留りは減少する。この傾向は偏
析係数にの小さい不純物桿菌だしい。
比抵抗の均一性が厳しくなると、引き上げた単結晶の１
部分しか使用できず、歩留りは減少する。この傾向は偏
析係数にの小さい不純物桿菌だしい。
そのため結晶の比抵抗の均一性を良くする種々の方法が
用いられている。
用いられている。
（参考）
１ ） Ｗ、Ｇ、Ｐｆａｎｎ、 ＡＩＭＥ １９４．７
４７（１９５２）。
４７（１９５２）。
以下に、結晶の比抵抗の均一性を良（する方法の従来例
を示す。
を示す。
ｉ 、 Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｇｏｔ Ｇｒｏｗｔｈ
法２）この方法は要求される比抵抗幅の限界で一旦単結
晶の引き上げを終了し、新たに多結晶をメルトに継ぎ足
して不純物濃度を調製し、再度結晶の引き上げを行う。
法２）この方法は要求される比抵抗幅の限界で一旦単結
晶の引き上げを終了し、新たに多結晶をメルトに継ぎ足
して不純物濃度を調製し、再度結晶の引き上げを行う。
ｉｉ 、連Ｍｃｈａｒｇｅ法″′
第４図に示すように、単結晶引き上げ中に連続的にメル
トを継ぎ足す方法である。溶融炉１２の圧力を単結晶育
成炉１３のそれより大きくすること番こよりメルト２を
移動させ、育成炉１３のメルトの不純物濃度が常に一定
に保たれ為ようにする。
トを継ぎ足す方法である。溶融炉１２の圧力を単結晶育
成炉１３のそれより大きくすること番こよりメルト２を
移動させ、育成炉１３のメルトの不純物濃度が常に一定
に保たれ為ようにする。
なお、図において、１４はメルトを移動させる連通管、
１５はヒータ、１６はアルゴンガス入口、１７は内圧コ
ントロールバルブ、１８はメルトの液面位置センサ、１
９は自動直径制御センサを示す。
１５はヒータ、１６はアルゴンガス入口、１７は内圧コ
ントロールバルブ、１８はメルトの液面位置センサ、１
９は自動直径制御センサを示す。
ｉｉｉ 、二重ルツボ法４）
第５図に示すように、石英ルツボを二重にして内外のル
ツボＩＡとＩＢを細管２ｏで連絡し、内部ルツボの不純
物濃度Ｃ′を ｃ’−ｃ。／に となるようにすると、結晶内に取り込まれる不純物濃度
は常に００となる。
ツボＩＡとＩＢを細管２ｏで連絡し、内部ルツボの不純
物濃度Ｃ′を ｃ’−ｃ。／に となるようにすると、結晶内に取り込まれる不純物濃度
は常に００となる。
しかし従来の各方法にはっぎのような欠点がある。
ｉ、全メルト量に対して得られた単結晶の直胴部分が少
なく歩留りが癲＜、再チヤージ時に汚染されやすい。
なく歩留りが癲＜、再チヤージ時に汚染されやすい。
ｉｉ 、装置が大規模になり、経済的でない。
ｉｉｉ 、装置が複雑になり、内部ルツボの保持、回転
および調節が困難である。
および調節が困難である。
（参考）
２ ） Ｒ，Ｌ、Ｌａｎｅ ａｎｄ Ａ、Ｈ，Ｋａｃｈ
ａｒｅＩＪ、Ｃｒｙｓ、Ｇｒｏｗｔｈ ５０，４３７（
１９８３）。
ａｒｅＩＪ、Ｃｒｙｓ、Ｇｒｏｗｔｈ ５０，４３７（
１９８３）。
３ ）Ｇ、Ｆｉｅｇｌ。
５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ａｕ
ｇｕｓｔ、１２１（１９８３）。
ｇｕｓｔ、１２１（１９８３）。
４ ） Ｋ、Ｅ、Ｂｅｎ５ｏｎ、Ｗ、Ｌｉｎ ａｎｄ
Ｂ、Ｐ、Ｍａｒｔｉｎ。
Ｂ、Ｐ、Ｍａｒｔｉｎ。
Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ５ｉｌｉｃｏｎ １９
８Ｌ３３（１９８１）。
８Ｌ３３（１９８１）。
ＣＺ法で結晶の比抵抗の均一性を良くする従来の方法は
歩留りが悪く汚染のおそれがあるか、装置が複雑、大規
模になり装置の操作、保全、調節が難しい。
歩留りが悪く汚染のおそれがあるか、装置が複雑、大規
模になり装置の操作、保全、調節が難しい。
上記問題点の解決は、引き上げ法による結晶成長中に、
メルトに含まれる不純物と反対導電型の不純物を含む結
晶を該メルトに溶解しながら成長させる本発明による結
晶成長方法により達成される。
メルトに含まれる不純物と反対導電型の不純物を含む結
晶を該メルトに溶解しながら成長させる本発明による結
晶成長方法により達成される。
結晶成長中に、メルトに含まれる不純物と反対導電型の
不純物を含む結晶を溶解して単結晶に両方の型の不純物
を取り込み、これらの不純物がお互いに打ち消し合って
補償した値に相当するキャリア濃度（この値が比抵抗に
関係する）が一定になるようにすれば、結晶の比抵抗の
均一性が比較的簡易な装置により得られる。
不純物を含む結晶を溶解して単結晶に両方の型の不純物
を取り込み、これらの不純物がお互いに打ち消し合って
補償した値に相当するキャリア濃度（この値が比抵抗に
関係する）が一定になるようにすれば、結晶の比抵抗の
均一性が比較的簡易な装置により得られる。
またメルトに投入する反対導電型の不純物は、基体結晶
の共有結合半径に近いものを選べば結晶性を害すること
はない。
の共有結合半径に近いものを選べば結晶性を害すること
はない。
〔実施例〕
第１図（ａｌは本発明の実施例を示す装置の模式的な断
面図である。
面図である。
図は約１０Ωｃｍのｐ型Ｓｉ結晶を成長する場合を示す
。 − まず石英ルツボ１に、Ｂを添加したＳｉ多結晶を入れ溶
解してメルト２を得る。成長開始後直胴部に入る直前に
、Ｐを含むｎ型Ｓｉ結晶３をメルト２に浸け、Ｓｉ単結
晶４の成長とともに徐々に溶かしてゆく。この場合Ｐを
含むｎ型Ｓｉ結晶３は、引き上げ軸に垂直な断面の比抵
抗分布をよくするために図のように円筒形が望ましい。
。 − まず石英ルツボ１に、Ｂを添加したＳｉ多結晶を入れ溶
解してメルト２を得る。成長開始後直胴部に入る直前に
、Ｐを含むｎ型Ｓｉ結晶３をメルト２に浸け、Ｓｉ単結
晶４の成長とともに徐々に溶かしてゆく。この場合Ｐを
含むｎ型Ｓｉ結晶３は、引き上げ軸に垂直な断面の比抵
抗分布をよくするために図のように円筒形が望ましい。
またＰを含むｎ型Ｓｉ結晶３の引き下げ速度は、Ｓｉ単
結晶４の引き上げ速度、直径と、Ｐを含むｎ型Ｓｉ結晶
３のＰ濃度、メルトとの樟触面積により異なり、１０Ω
ｃｍのｐ型Ｓｉ単結晶４がえられるように調節する。
結晶４の引き上げ速度、直径と、Ｐを含むｎ型Ｓｉ結晶
３のＰ濃度、メルトとの樟触面積により異なり、１０Ω
ｃｍのｐ型Ｓｉ単結晶４がえられるように調節する。
なお５はモータ、６はモリブデン（門０）ワイヤ、７は
モータ、８はヒータを示ず。
モータ、８はヒータを示ず。
第１図（ｂｌばＰを含んだｎ型Ｓｉ結晶３の斜視図であ
る。
る。
第２図に本発明により得られ、た結晶の引き上げ軸方向
の分布を示す。
の分布を示す。
比抵抗の許容範囲を１０±１Ωｃｍとすれば、点線で示
される通常のＣＺ法では１０に示すように全メルトの約
２５％しか使えないが、本発明によると１１に示すよう
に約７０％が使えることになる。
される通常のＣＺ法では１０に示すように全メルトの約
２５％しか使えないが、本発明によると１１に示すよう
に約７０％が使えることになる。
またＰを含むｎ型Ｓｉ結晶３の引き下げ駆動部は簡単に
作れる。
作れる。
さらにＢ不純物にＰ不純物を混入した結晶の結晶性につ
いて考える。Ｓｉの共存結合半径を１とすると、Ｂは０
．７５で、Ｐは０．９４でＰの方が結合半径の差による
歪が小さいことが分かる。′）実際に本発明により得ら
れた結晶の微少欠陥密度を５ｅｃｃｏエツチングを用い
て評価してみると、１０３ｃｍ−２程度でＰを導入しな
い場合と同程度であり、結晶性に影響を与えないことが
明らかとなった。
いて考える。Ｓｉの共存結合半径を１とすると、Ｂは０
．７５で、Ｐは０．９４でＰの方が結合半径の差による
歪が小さいことが分かる。′）実際に本発明により得ら
れた結晶の微少欠陥密度を５ｅｃｃｏエツチングを用い
て評価してみると、１０３ｃｍ−２程度でＰを導入しな
い場合と同程度であり、結晶性に影響を与えないことが
明らかとなった。
（参考）
５）津屋英樹、近藤陽二部、金森克、
第３０回応用物理学関係連合講演予稿集（１９８３）ｐ
、６６２゜ 〔発明の効果〕 以上詳細に説明したように本発明によれば、ＣＺ法にお
いて、汚染のおそれがなくて装置の操作、保全、調節が
簡単な装置で、結晶の比抵抗の均一性を良くし、しかも
欠陥密度の増加をきたさない。
、６６２゜ 〔発明の効果〕 以上詳細に説明したように本発明によれば、ＣＺ法にお
いて、汚染のおそれがなくて装置の操作、保全、調節が
簡単な装置で、結晶の比抵抗の均一性を良くし、しかも
欠陥密度の増加をきたさない。
第１図（ａ）と（ｂｌは本発明の実施例を示す装置の模
式的な断面図とＰを含んだｎ型Ｓｉ結晶の斜視図、第２
図に本発明により得られた結晶の引き上げ軸方向の分布
図、 第３図は通常のＣＺ法による代表的な不純物の引き上げ
軸方向の比抵抗分布図、 第４図は従来の連続Ｃｈａｒｇｅ法による装置の模式％
式％ 第５図は従来の二重ルツボ法による装置の模式的な断面
図である。 図において、 １は石英ルツボ、 ２はメルト、 ３はＰを含むｎ型Ｓｉ結晶、 ４はｐ型Ｓｔ単結晶 −を示す。 第７Ｅｔ 寥２閤
式的な断面図とＰを含んだｎ型Ｓｉ結晶の斜視図、第２
図に本発明により得られた結晶の引き上げ軸方向の分布
図、 第３図は通常のＣＺ法による代表的な不純物の引き上げ
軸方向の比抵抗分布図、 第４図は従来の連続Ｃｈａｒｇｅ法による装置の模式％
式％ 第５図は従来の二重ルツボ法による装置の模式的な断面
図である。 図において、 １は石英ルツボ、 ２はメルト、 ３はＰを含むｎ型Ｓｉ結晶、 ４はｐ型Ｓｔ単結晶 −を示す。 第７Ｅｔ 寥２閤
Claims (1)
- 引き上げ法による結晶成長中に、メルトに含まれる不純
物と反対導電型の不純物を含む結晶を該メルトに溶解し
ながら成長させることを特徴とする結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14910684A JPS6126591A (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14910684A JPS6126591A (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | 結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6126591A true JPS6126591A (ja) | 1986-02-05 |
| JPH0362679B2 JPH0362679B2 (ja) | 1991-09-26 |
Family
ID=15467825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14910684A Granted JPS6126591A (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6126591A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62226890A (ja) * | 1986-03-27 | 1987-10-05 | Komatsu Denshi Kinzoku Kk | 単結晶及びその製造方法 |
| JPH01215789A (ja) * | 1988-02-25 | 1989-08-29 | Toshiba Corp | 半導体の結晶引上げ方法 |
| JP2010189253A (ja) * | 2009-01-05 | 2010-09-02 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | 結晶化中にドープ半導体チャージを添加する半導体の凝固方法 |
| JP2015226066A (ja) * | 2014-05-28 | 2015-12-14 | インフィネオン テクノロジーズ アーゲーＩｎｆｉｎｅｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ａｇ | 半導体素子、シリコンウエハ、及びシリコンインゴット |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5266372A (en) * | 1975-11-28 | 1977-06-01 | Nec Home Electronics Ltd | Manufacture of silicon single crystal |
| JPS55130894A (en) * | 1979-03-28 | 1980-10-11 | Hitachi Ltd | Single crystal picking up apparatus |
-
1984
- 1984-07-18 JP JP14910684A patent/JPS6126591A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5266372A (en) * | 1975-11-28 | 1977-06-01 | Nec Home Electronics Ltd | Manufacture of silicon single crystal |
| JPS55130894A (en) * | 1979-03-28 | 1980-10-11 | Hitachi Ltd | Single crystal picking up apparatus |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62226890A (ja) * | 1986-03-27 | 1987-10-05 | Komatsu Denshi Kinzoku Kk | 単結晶及びその製造方法 |
| JPH01215789A (ja) * | 1988-02-25 | 1989-08-29 | Toshiba Corp | 半導体の結晶引上げ方法 |
| JP2010189253A (ja) * | 2009-01-05 | 2010-09-02 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | 結晶化中にドープ半導体チャージを添加する半導体の凝固方法 |
| JP2015226066A (ja) * | 2014-05-28 | 2015-12-14 | インフィネオン テクノロジーズ アーゲーＩｎｆｉｎｅｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ａｇ | 半導体素子、シリコンウエハ、及びシリコンインゴット |
| US9786748B2 (en) | 2014-05-28 | 2017-10-10 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor device, silicon wafer and silicon ingot |
| JP2020074381A (ja) * | 2014-05-28 | 2020-05-14 | インフィネオン テクノロジーズ アーゲーＩｎｆｉｎｅｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ａｇ | 半導体素子、シリコンウエハ、及びシリコンインゴット |
| US10910475B2 (en) | 2014-05-28 | 2021-02-02 | Infineon Technologies Ag | Method of manufacturing a silicon wafer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0362679B2 (ja) | 1991-09-26 |
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