JP2000178099A - シリコン単結晶の製造方法およびこの方法で製造されたシリコン単結晶とシリコンウエーハ - Google Patents
シリコン単結晶の製造方法およびこの方法で製造されたシリコン単結晶とシリコンウエーハInfo
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- C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外乱により引上げ速度が設定値から外れた場
合等のどのような単結晶製造条件の変動に対しても対応
可能な修正方法や炉内構造を見出す方法を開発し、極低
欠陥結晶を安定した条件下で製造する。 【解決手段】 ＣＺ法において結晶引上げ速度をＶ［mm
/min］とし、結晶中の固液界面近傍の融点から１４００
℃の間の温度勾配をＧ［℃/mm ］とした時、Ｖ／Ｇ［mm
2/℃・min ］を縦軸に、結晶直径を横軸とした欠陥分布
図において、少なくとも成長方向の一部分で結晶の径方
向の全面がＮ領域となるようにして結晶を引上げる場合
に、引上げ炉の炉内構造以外の製造条件が変動してＧの
径方向分布が傾斜し、そのためＶ／Ｇ値が径方向の全面
でＮ領域とはならなくなった場合に、引上げ炉の炉内構
造を調節してＧの径方向傾斜を小さくし、Ｖ／Ｇ値を径
方向の全面でＮ領域となるようにすることを特徴とする
シリコン単結晶の製造方法。
合等のどのような単結晶製造条件の変動に対しても対応
可能な修正方法や炉内構造を見出す方法を開発し、極低
欠陥結晶を安定した条件下で製造する。 【解決手段】 ＣＺ法において結晶引上げ速度をＶ［mm
/min］とし、結晶中の固液界面近傍の融点から１４００
℃の間の温度勾配をＧ［℃/mm ］とした時、Ｖ／Ｇ［mm
2/℃・min ］を縦軸に、結晶直径を横軸とした欠陥分布
図において、少なくとも成長方向の一部分で結晶の径方
向の全面がＮ領域となるようにして結晶を引上げる場合
に、引上げ炉の炉内構造以外の製造条件が変動してＧの
径方向分布が傾斜し、そのためＶ／Ｇ値が径方向の全面
でＮ領域とはならなくなった場合に、引上げ炉の炉内構
造を調節してＧの径方向傾斜を小さくし、Ｖ／Ｇ値を径
方向の全面でＮ領域となるようにすることを特徴とする
シリコン単結晶の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、結晶欠陥が少ない
シリコン単結晶を製造するために、炉内構造を調節し、
この炉内構造を調節するための計算方法あるいは適切な
炉内構造を探索する方法に関し、これを用いてシリコン
単結晶を製造する方法に関するものである。
シリコン単結晶を製造するために、炉内構造を調節し、
この炉内構造を調節するための計算方法あるいは適切な
炉内構造を探索する方法に関し、これを用いてシリコン
単結晶を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＤＲＡＭ等の半導体回路の高集積
化に伴う素子の微細化に伴い、その基板となるチョクラ
ルスキー法（以下、ＣＺ法と略記する）で作製されたシ
リコン単結晶に対する品質要求が高まってきている。特
に、ＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン（Ｇｒ
ｏｗｎ−ｉｎ）欠陥と呼ばれる酸化膜耐圧特性やデバイ
スの特性を悪化させる、単結晶成長起因の欠陥が存在し
その密度とサイズの低減が重要視されている。
化に伴う素子の微細化に伴い、その基板となるチョクラ
ルスキー法（以下、ＣＺ法と略記する）で作製されたシ
リコン単結晶に対する品質要求が高まってきている。特
に、ＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン（Ｇｒ
ｏｗｎ−ｉｎ）欠陥と呼ばれる酸化膜耐圧特性やデバイ
スの特性を悪化させる、単結晶成長起因の欠陥が存在し
その密度とサイズの低減が重要視されている。
【０００３】これらの欠陥を説明するに当たって、先
ず、シリコン単結晶に取り込まれるベイカンシイ（Ｖａ
ｃａｎｃｙ、以下Ｖと略記することがある）と呼ばれる
空孔型の点欠陥と、インタースティシアル−シリコン
（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ−Ｓｉ、以下Ｉと略記する
ことがある）と呼ばれる格子間型シリコン点欠陥のそれ
ぞれの取り込まれる濃度を決定する因子について、一般
的に知られていることを説明する。
ず、シリコン単結晶に取り込まれるベイカンシイ（Ｖａ
ｃａｎｃｙ、以下Ｖと略記することがある）と呼ばれる
空孔型の点欠陥と、インタースティシアル−シリコン
（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ−Ｓｉ、以下Ｉと略記する
ことがある）と呼ばれる格子間型シリコン点欠陥のそれ
ぞれの取り込まれる濃度を決定する因子について、一般
的に知られていることを説明する。
【０００４】シリコン単結晶において、Ｖ領域とは、Ｖ
ａｃａｎｃｙ、つまりシリコン原子の不足から発生する
凹部、穴のようなものが多い領域であり、Ｉ領域とは、
シリコン原子が余分に存在することにより発生する転位
や余分なシリコン原子の塊が多い領域のことであり、そ
してＶ領域とＩ領域の間には、原子の不足や余分が無い
（少ない）ニュートラル（Ｎｅｕｔｒａｌ、以下Ｎと略
記することがある）領域が存在していることになる。そ
して、前記グローンイン欠陥（ＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯ
Ｐ等）というのは、あくまでもＶやＩが過飽和な状態の
時に発生するものであり、多少の原子の偏りがあって
も、飽和以下であれば、欠陥としては存在しないことが
判ってきた。
ａｃａｎｃｙ、つまりシリコン原子の不足から発生する
凹部、穴のようなものが多い領域であり、Ｉ領域とは、
シリコン原子が余分に存在することにより発生する転位
や余分なシリコン原子の塊が多い領域のことであり、そ
してＶ領域とＩ領域の間には、原子の不足や余分が無い
（少ない）ニュートラル（Ｎｅｕｔｒａｌ、以下Ｎと略
記することがある）領域が存在していることになる。そ
して、前記グローンイン欠陥（ＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯ
Ｐ等）というのは、あくまでもＶやＩが過飽和な状態の
時に発生するものであり、多少の原子の偏りがあって
も、飽和以下であれば、欠陥としては存在しないことが
判ってきた。
【０００５】この両点欠陥の濃度は、ＣＺ法における結
晶の引上げ速度（成長速度）と結晶中の固液界面近傍の
温度勾配Ｇとの関係から決まり、Ｖ領域とＩ領域との境
界近辺にはＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥、Ｏｘｉｄａｔｉ
ｏｎ Ｉｎｄｕｓｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌ
ｔ）と呼ばれる欠陥が、結晶成長軸に対する垂直方向の
断面で見た時に、リング状に分布（以下、ＯＳＦリング
ということがある）していることが確認されている。
晶の引上げ速度（成長速度）と結晶中の固液界面近傍の
温度勾配Ｇとの関係から決まり、Ｖ領域とＩ領域との境
界近辺にはＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥、Ｏｘｉｄａｔｉ
ｏｎ Ｉｎｄｕｓｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌ
ｔ）と呼ばれる欠陥が、結晶成長軸に対する垂直方向の
断面で見た時に、リング状に分布（以下、ＯＳＦリング
ということがある）していることが確認されている。
【０００６】これら結晶成長起因の欠陥は、例えば、通
常の結晶中固液界面近傍の△Ｇ（結晶中心部分の温度勾
配Ｇｃ［℃／ｍｍ］と結晶周辺部分の温度勾配Ｇｅ［℃
／ｍｍ］との差を△Ｇ＝｜Ｇｅ〜Ｇｃ｜で表す）が大き
い炉内構造（ホットゾーン：ＨＺということがある）を
使用したＣＺ引上げ機で結晶軸方向に成長速度を高速か
ら低速に変化させた場合、図６に示したような欠陥分布
図として得られる。
常の結晶中固液界面近傍の△Ｇ（結晶中心部分の温度勾
配Ｇｃ［℃／ｍｍ］と結晶周辺部分の温度勾配Ｇｅ［℃
／ｍｍ］との差を△Ｇ＝｜Ｇｅ〜Ｇｃ｜で表す）が大き
い炉内構造（ホットゾーン：ＨＺということがある）を
使用したＣＺ引上げ機で結晶軸方向に成長速度を高速か
ら低速に変化させた場合、図６に示したような欠陥分布
図として得られる。
【０００７】そしてこれらを結晶径方向（面）で分類す
ると、図７に示したように、例えば成長速度が０．６ｍ
ｍ／ｍｉｎ前後以上と比較的高速の場合には、空孔タイ
プの点欠陥が集合したボイド起因とされているＦＰＤ、
ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン欠陥が結晶径方向全
域に高密度に存在し、これら欠陥が存在する領域はＶ−
リッチ領域と呼ばれている（図６のライン（Ａ）、図７
（Ａ）参照）。 また、成長速度が０．６ｍｍ／ｍｉｎ
以下の場合は、成長速度の低下に伴い、ＯＳＦリングが
結晶の周辺から発生し、このリングの外側に転位ループ
起因と考えられているＬ／Ｄ（Ｌａｒｇｅ Ｄｉｓｌｏ
ｃａｔｉｏｎ：格子間転位ループの略号、ＬＳＥＰＤ、
ＬＦＰＤ等）の欠陥が低密度に存在し、これら欠陥が存
在する領域はＩ−リッチ領域（Ｌ／Ｄ領域ということが
ある）と呼ばれている。さらに、成長速度を０．４ｍｍ
／ｍｉｎ前後以下と低速にすると、ＯＳＦリングがウエ
ーハの中心に凝集して消滅し、全面がＩ−リッチ領域と
なる（図６のライン（Ｃ）、図７（Ｃ））。
ると、図７に示したように、例えば成長速度が０．６ｍ
ｍ／ｍｉｎ前後以上と比較的高速の場合には、空孔タイ
プの点欠陥が集合したボイド起因とされているＦＰＤ、
ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン欠陥が結晶径方向全
域に高密度に存在し、これら欠陥が存在する領域はＶ−
リッチ領域と呼ばれている（図６のライン（Ａ）、図７
（Ａ）参照）。 また、成長速度が０．６ｍｍ／ｍｉｎ
以下の場合は、成長速度の低下に伴い、ＯＳＦリングが
結晶の周辺から発生し、このリングの外側に転位ループ
起因と考えられているＬ／Ｄ（Ｌａｒｇｅ Ｄｉｓｌｏ
ｃａｔｉｏｎ：格子間転位ループの略号、ＬＳＥＰＤ、
ＬＦＰＤ等）の欠陥が低密度に存在し、これら欠陥が存
在する領域はＩ−リッチ領域（Ｌ／Ｄ領域ということが
ある）と呼ばれている。さらに、成長速度を０．４ｍｍ
／ｍｉｎ前後以下と低速にすると、ＯＳＦリングがウエ
ーハの中心に凝集して消滅し、全面がＩ−リッチ領域と
なる（図６のライン（Ｃ）、図７（Ｃ））。
【０００８】また、最近Ｖ−リッチ領域とＩ−リッチ領
域の中間でＯＳＦリングの外側に、Ｎ領域と呼ばれる、
空孔起因のＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰも、転位ループ起
因のＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤも存在しない領域の存在が発
見されている。この領域はＯＳＦリングの外側にあり、
そして、酸素析出熱処理を施し、Ｘ−ｒａｙ観察等で析
出のコントラストを確認した場合に、酸素析出がほとん
どなく、かつ、ＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤが形成されるほど
リッチではないＩ−リッチ領域側であると報告している
（図６のライン（Ｂ）、図７（Ｂ）参照）。
域の中間でＯＳＦリングの外側に、Ｎ領域と呼ばれる、
空孔起因のＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰも、転位ループ起
因のＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤも存在しない領域の存在が発
見されている。この領域はＯＳＦリングの外側にあり、
そして、酸素析出熱処理を施し、Ｘ−ｒａｙ観察等で析
出のコントラストを確認した場合に、酸素析出がほとん
どなく、かつ、ＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤが形成されるほど
リッチではないＩ−リッチ領域側であると報告している
（図６のライン（Ｂ）、図７（Ｂ）参照）。
【０００９】すなわち、このＮ−領域は、通常の方法で
は、引上げ速度を高速から低速に下げた時に成長軸方向
に対して斜めに存在するため、ウエーハ面内では一部分
にしか存在しなかった。この欠陥に関して、ボロンコフ
理論（Ｖ．Ｖ．Ｖｏｒｏｎｋｏｖ；Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ，５９（１９８２）
６２５〜６４３）では、引上げ速度（Ｖ）と結晶固液界
面軸方向温度勾配（Ｇ）の比であるＶ／Ｇというパラメ
ータが点欠陥のタイプとトータルな濃度を決定すると唱
えている。このことから考えると、面内（結晶の径方
向）で引上げ速度はほぼ一定のはずであるから、面内で
Ｇが径方向に分布を持つために、例えば、ある引上げ速
度では中心がＶ−リッチ領域でＮ−領域を挟んで周辺で
Ｉ−リッチ領域となるような結晶しか得られなかった。
は、引上げ速度を高速から低速に下げた時に成長軸方向
に対して斜めに存在するため、ウエーハ面内では一部分
にしか存在しなかった。この欠陥に関して、ボロンコフ
理論（Ｖ．Ｖ．Ｖｏｒｏｎｋｏｖ；Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ，５９（１９８２）
６２５〜６４３）では、引上げ速度（Ｖ）と結晶固液界
面軸方向温度勾配（Ｇ）の比であるＶ／Ｇというパラメ
ータが点欠陥のタイプとトータルな濃度を決定すると唱
えている。このことから考えると、面内（結晶の径方
向）で引上げ速度はほぼ一定のはずであるから、面内で
Ｇが径方向に分布を持つために、例えば、ある引上げ速
度では中心がＶ−リッチ領域でＮ−領域を挟んで周辺で
Ｉ−リッチ領域となるような結晶しか得られなかった。
【００１０】そこで最近、面内のＧの分布を改良して、
この斜めでしか存在しなかったＮ−領域を、例えば、引
上げ速度Ｖを徐々に下げながら引上げた時に、ある引上
げ速度でＮ−領域が横全面に広がった結晶が製造できる
ようになった。また、この全面Ｎ−領域の結晶を長さ方
向へ拡大するには、このＮ−領域が横に広がった時の引
上げ速度を維持して引上げればある程度達成できる。ま
た、結晶が成長するに従ってＧが変化することを考慮
し、それを補正して、あくまでもＶ／Ｇが一定になるよ
うに、引上げ速度を調節すれば、それなりに成長方向に
も、全面Ｎ−領域となる結晶が拡大できるようになっ
た。この全面Ｎ−領域結晶にはグローンイン欠陥が全く
存在せず、酸化膜耐圧特性も良好である。
この斜めでしか存在しなかったＮ−領域を、例えば、引
上げ速度Ｖを徐々に下げながら引上げた時に、ある引上
げ速度でＮ−領域が横全面に広がった結晶が製造できる
ようになった。また、この全面Ｎ−領域の結晶を長さ方
向へ拡大するには、このＮ−領域が横に広がった時の引
上げ速度を維持して引上げればある程度達成できる。ま
た、結晶が成長するに従ってＧが変化することを考慮
し、それを補正して、あくまでもＶ／Ｇが一定になるよ
うに、引上げ速度を調節すれば、それなりに成長方向に
も、全面Ｎ−領域となる結晶が拡大できるようになっ
た。この全面Ｎ−領域結晶にはグローンイン欠陥が全く
存在せず、酸化膜耐圧特性も良好である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】通常、引上げ炉の熱
（温度）分布を考える時に、炉内構造（ＨＺ：ホットゾ
ーンということがある）を主にして熱計算を行う。従っ
て、今までの上記欠陥分布を検討する場合には、ＨＺが
同一であれば、他の引上げ条件を多少変更しても影響は
殆どなく、目的とした品質の結晶が得られると考えてい
た。しかし、結晶回転速度やＭＣＺ法の磁場強度等、特
にシリコン融液の対流に影響を与えると思われるパラメ
ータを変更すると、例えば、引上げ速度を下げながら引
上げた際に、同一ＨＺを使用しているにも関わらず、径
方向に真直ぐに存在したＮ−領域が、上記条件を変更し
た引上げでは、斜めに存在する場合があることが判明し
た。これらのパラメータは、ウエーハの酸素濃度その他
の仕様や操業条件に応じて変更しなければならない場合
もあり、その許容限界が大きな問題となってきた。
（温度）分布を考える時に、炉内構造（ＨＺ：ホットゾ
ーンということがある）を主にして熱計算を行う。従っ
て、今までの上記欠陥分布を検討する場合には、ＨＺが
同一であれば、他の引上げ条件を多少変更しても影響は
殆どなく、目的とした品質の結晶が得られると考えてい
た。しかし、結晶回転速度やＭＣＺ法の磁場強度等、特
にシリコン融液の対流に影響を与えると思われるパラメ
ータを変更すると、例えば、引上げ速度を下げながら引
上げた際に、同一ＨＺを使用しているにも関わらず、径
方向に真直ぐに存在したＮ−領域が、上記条件を変更し
た引上げでは、斜めに存在する場合があることが判明し
た。これらのパラメータは、ウエーハの酸素濃度その他
の仕様や操業条件に応じて変更しなければならない場合
もあり、その許容限界が大きな問題となってきた。
【００１２】また、このＮ−領域を結晶軸方向に拡大す
る場合、実際の操業においては、引上げ速度を、例えば
結晶の直径制御のため、意図的に変化させる必要があ
る。さらに、結晶回転用モーターの回転速度はその仕様
の範囲内ではあるが微小な変化を起こしていることが多
い。そして、これらが原因となって引上げ速度が目標値
から外れた場合、すなわち、Ｖ／Ｇ値が適正範囲から外
れた場合に、その部分に突然グローンイン欠陥が大量に
発生していることがあった。これでは単結晶の歩留りが
低下し、さらに欠陥発生部分は結晶の外見からは判別で
きず、ほぼ全品検査に近い方法で対処しており、品質保
証を極めて困難にするという問題もあった。
る場合、実際の操業においては、引上げ速度を、例えば
結晶の直径制御のため、意図的に変化させる必要があ
る。さらに、結晶回転用モーターの回転速度はその仕様
の範囲内ではあるが微小な変化を起こしていることが多
い。そして、これらが原因となって引上げ速度が目標値
から外れた場合、すなわち、Ｖ／Ｇ値が適正範囲から外
れた場合に、その部分に突然グローンイン欠陥が大量に
発生していることがあった。これでは単結晶の歩留りが
低下し、さらに欠陥発生部分は結晶の外見からは判別で
きず、ほぼ全品検査に近い方法で対処しており、品質保
証を極めて困難にするという問題もあった。
【００１３】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、例えば外乱により引上げ速度が設定値から外
れた場合等のどのような単結晶製造条件の変動に対して
も対応可能な適切な修正方法や炉内構造を見出す方法を
開発し、極低欠陥結晶を安定した条件下で生産すること
を目的とする。
たもので、例えば外乱により引上げ速度が設定値から外
れた場合等のどのような単結晶製造条件の変動に対して
も対応可能な適切な修正方法や炉内構造を見出す方法を
開発し、極低欠陥結晶を安定した条件下で生産すること
を目的とする。
【００１４】
【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、チョクラルスキー法によってシリコン単結
晶を製造する場合において、少なくとも成長方向の一部
分で、結晶の径方向の全面がＮ−領域となるようにして
結晶を引上げる場合に、引上げ炉の炉内構造以外の製造
条件が変動して、結晶中の固液界面近傍の融点から１４
００℃の間の温度勾配Ｇ（温度変化量／結晶軸方向長
さ）［℃／ｍｍ］の径方向分布が傾斜し、そのため結晶
引上げ速度をＶ［ｍｍ／ｍｉｎ］とした時のＶ／Ｇ［ｍ
ｍ2 ／℃・ｍｉｎ］値がＮ−領域となるある範囲から外
れて、径方向の全面でＮ−領域とはならなくなった場合
に、引上げ炉の炉内構造を調節してＧの径方向の傾斜を
小さくし、Ｖ／Ｇ値を径方を調節してＧの径方向傾斜を
小さくし、Ｖ／Ｇ値を径方向の全面でＮ−領域となるよ
うな値にす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、チョクラルスキー法によってシリコン単結
晶を製造する場合において、少なくとも成長方向の一部
分で、結晶の径方向の全面がＮ−領域となるようにして
結晶を引上げる場合に、引上げ炉の炉内構造以外の製造
条件が変動して、結晶中の固液界面近傍の融点から１４
００℃の間の温度勾配Ｇ（温度変化量／結晶軸方向長
さ）［℃／ｍｍ］の径方向分布が傾斜し、そのため結晶
引上げ速度をＶ［ｍｍ／ｍｉｎ］とした時のＶ／Ｇ［ｍ
ｍ2 ／℃・ｍｉｎ］値がＮ−領域となるある範囲から外
れて、径方向の全面でＮ−領域とはならなくなった場合
に、引上げ炉の炉内構造を調節してＧの径方向の傾斜を
小さくし、Ｖ／Ｇ値を径方を調節してＧの径方向傾斜を
小さくし、Ｖ／Ｇ値を径方向の全面でＮ−領域となるよ
うな値にすることを特徴とするシリコン単結晶の製造方
法である。
【００１５】このように、少なくとも成長方向の一部分
で結晶の径方向の全面がＮ−領域となるようにして結晶
を引上げる場合に、引上げ炉の炉内構造以外の製造条件
が変動してＧの径方向分布が傾斜し、そのためＶ／Ｇ値
が径方向の全面でＮ−領域とはならなくなった場合に、
その修正方法として引上げ炉の炉内構造を調節してＧの
径方向傾斜を小さくすれば、Ｖ／Ｇ値を径方向の全面で
Ｎ−領域となるようにすることができ、極低欠陥のシリ
コン単結晶を安定して製造することができる。
で結晶の径方向の全面がＮ−領域となるようにして結晶
を引上げる場合に、引上げ炉の炉内構造以外の製造条件
が変動してＧの径方向分布が傾斜し、そのためＶ／Ｇ値
が径方向の全面でＮ−領域とはならなくなった場合に、
その修正方法として引上げ炉の炉内構造を調節してＧの
径方向傾斜を小さくすれば、Ｖ／Ｇ値を径方向の全面で
Ｎ−領域となるようにすることができ、極低欠陥のシリ
コン単結晶を安定して製造することができる。
【００１６】この場合、請求項２に記載したように、前
記引上げ炉の炉内構造の調節は、結晶の固液界面の外周
に環状の固液界面断熱材を設けて、該断熱材下端と融液
面との間隔Ｓ［ｍｍ］を調節することにより行うことが
望ましい。
記引上げ炉の炉内構造の調節は、結晶の固液界面の外周
に環状の固液界面断熱材を設けて、該断熱材下端と融液
面との間隔Ｓ［ｍｍ］を調節することにより行うことが
望ましい。
【００１７】本発明の請求項３に記載した発明は、磁場
を印加するチョクラルスキー法によってシリコン単結晶
を製造する場合において、磁場強度の変動に対して前記
炉内構造を調節することを特徴とするシリコン単結晶の
製造方法である。このように、ＭＣＺ法においては、磁
場強度を変動させる場合があり、この変動に対して炉内
構造を適切に調節すれば径方向の全面でＮ−領域となる
シリコン単結晶を製造することができる。
を印加するチョクラルスキー法によってシリコン単結晶
を製造する場合において、磁場強度の変動に対して前記
炉内構造を調節することを特徴とするシリコン単結晶の
製造方法である。このように、ＭＣＺ法においては、磁
場強度を変動させる場合があり、この変動に対して炉内
構造を適切に調節すれば径方向の全面でＮ−領域となる
シリコン単結晶を製造することができる。
【００１８】そして本発明の請求項４に記載した発明
は、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶を製造
する場合において、結晶回転速度の変動に対して前記炉
内構造を調節することを特徴とするシリコン単結晶の製
造方法である。このように、結晶回転速度は、面内分布
の改善等のため変動させる必要があり、この変動に対し
て炉内構造を適切に調節すれば径方向の全面でＮ−領域
となるシリコン単結晶を製造することができる。
は、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶を製造
する場合において、結晶回転速度の変動に対して前記炉
内構造を調節することを特徴とするシリコン単結晶の製
造方法である。このように、結晶回転速度は、面内分布
の改善等のため変動させる必要があり、この変動に対し
て炉内構造を適切に調節すれば径方向の全面でＮ−領域
となるシリコン単結晶を製造することができる。
【００１９】本発明の請求項５に記載した発明は、炉内
構造以外の製造条件の変動に伴いＧの径方向分布が変化
した時に、その製造条件で少なくとも２種類以上の炉内
構造を用いて、引上げ速度を漸増させる引上げあるいは
引上げ速度を漸減させる引上げを実施して、ある引上げ
速度のときに径方向の全面でＮ−領域となるような炉内
構造を見出すことを特徴とするシリコン単結晶の製造方
法である。このように、炉内構造以外の製造条件を固定
し、複数の炉内構造を用いて引上げ実験を行い、欠陥分
布図を作成して比較すれば、実際のＧ値が径方向の全面
でフラットとなるような炉内構造を容易に選択すること
ができる。
構造以外の製造条件の変動に伴いＧの径方向分布が変化
した時に、その製造条件で少なくとも２種類以上の炉内
構造を用いて、引上げ速度を漸増させる引上げあるいは
引上げ速度を漸減させる引上げを実施して、ある引上げ
速度のときに径方向の全面でＮ−領域となるような炉内
構造を見出すことを特徴とするシリコン単結晶の製造方
法である。このように、炉内構造以外の製造条件を固定
し、複数の炉内構造を用いて引上げ実験を行い、欠陥分
布図を作成して比較すれば、実際のＧ値が径方向の全面
でフラットとなるような炉内構造を容易に選択すること
ができる。
【００２０】さらに、本発明の請求項６に記載した発明
は、炉内構造以外の製造条件の変動に伴いＧの径方向分
布が変化した時に、その影響を正確に計算できるシュミ
レータを使用して解析し、径方向の全面でＮ−領域とな
る炉内構造を見出すことを特徴とするシリコン単結晶の
製造方法である。
は、炉内構造以外の製造条件の変動に伴いＧの径方向分
布が変化した時に、その影響を正確に計算できるシュミ
レータを使用して解析し、径方向の全面でＮ−領域とな
る炉内構造を見出すことを特徴とするシリコン単結晶の
製造方法である。
【００２１】このように、製造条件の変動に伴うＧの径
方向分布の変化を正確に計算できるシュミレータを使用
して解析するならば、変動した製造条件下での径方向の
全面でＮ−領域となる炉内構造を多数の引上げ実験を行
わなくても容易に見出すことができる。
方向分布の変化を正確に計算できるシュミレータを使用
して解析するならば、変動した製造条件下での径方向の
全面でＮ−領域となる炉内構造を多数の引上げ実験を行
わなくても容易に見出すことができる。
【００２２】そして、本発明の請求項７に記載した発明
は、炉内構造以外の製造条件の変動に伴いＧの径方向分
布が変化した時に、その影響を正確に計算できない、あ
るいはそのような比較を行わないシュミレータを使用す
る場合、そのシュミレータを製造条件が変動する前に得
られた実験結果に合わせ込むか、または解析結果に合う
ような条件を探しておいて、その条件で引き上げた結晶
の引上げ速度Ｖを、解析から求まるＧで割った値、Ｖ／
Ｇ値を比較して、欠陥分布の各境界のＶ／Ｇ値を定量化
しておいて、次に炉内構造以外の条件が変わり、欠陥分
布が変化した場合に、先に求めたＶ／Ｇ値と、変化した
条件で新たに引上げた結晶の引上げ速度及び欠陥分布を
比較して、Ｇの値を逆算して求め、計算Ｇ値からその条
件での実際Ｇ値への補正量を計算しておいて、次に様々
な炉内構造の解析を行い、その結果にこの補正を行った
上で、△Ｇが最小となる炉内構造を探すことにより、径
方向の全面がＮ−領域となる炉内構造を見出すことを特
徴とするシリコン単結晶の製造方法である。
は、炉内構造以外の製造条件の変動に伴いＧの径方向分
布が変化した時に、その影響を正確に計算できない、あ
るいはそのような比較を行わないシュミレータを使用す
る場合、そのシュミレータを製造条件が変動する前に得
られた実験結果に合わせ込むか、または解析結果に合う
ような条件を探しておいて、その条件で引き上げた結晶
の引上げ速度Ｖを、解析から求まるＧで割った値、Ｖ／
Ｇ値を比較して、欠陥分布の各境界のＶ／Ｇ値を定量化
しておいて、次に炉内構造以外の条件が変わり、欠陥分
布が変化した場合に、先に求めたＶ／Ｇ値と、変化した
条件で新たに引上げた結晶の引上げ速度及び欠陥分布を
比較して、Ｇの値を逆算して求め、計算Ｇ値からその条
件での実際Ｇ値への補正量を計算しておいて、次に様々
な炉内構造の解析を行い、その結果にこの補正を行った
上で、△Ｇが最小となる炉内構造を探すことにより、径
方向の全面がＮ−領域となる炉内構造を見出すことを特
徴とするシリコン単結晶の製造方法である。
【００２３】このように、不十分な解析しか出来ないシ
ュミレータの場合は、上記のような手順で引上げ実験結
果を折り込んで計算すれば、径方向の全面がＮ−領域と
なる炉内構造を見出すことができる。これにより、全て
実験により見出すよりは効率的に適切な炉内構造を見出
すことが可能となる。
ュミレータの場合は、上記のような手順で引上げ実験結
果を折り込んで計算すれば、径方向の全面がＮ−領域と
なる炉内構造を見出すことができる。これにより、全て
実験により見出すよりは効率的に適切な炉内構造を見出
すことが可能となる。
【００２４】次に本発明の請求項８に記載した発明は、
前記欠陥分布図において、引上げ速度を高速から低速に
漸減する、あるいは引上げ速度を低速から高速に漸増す
る場合に、ＯＳＦリングの内側ライン、ＯＳＦリングの
外側ライン、Ｖ−リッチ領域側Ｎ−領域とＩ−リッチ領
域側Ｎ−領域の境界ラインおよび転位ループが発生し始
めるラインの中の少なくとも１つ以上をＶ／Ｇ値により
定量化しておいて、炉内構造以外の製造条件が変わった
場合には、同様な引上げを行い、欠陥分布が変化した場
合に、先に求めたＶ／Ｇ値と引上げ速度を利用して結晶
径方向に各境界位置でのＧの値を逆算し、計算Ｇ値から
その条件での実際Ｇ値への補正量を計算しておいて、次
に様々な炉内構造の解析を行い、その結果にこの補正を
行った上で、△Ｇが最小となる炉内構造を探すことによ
り、径方向の全面がＮ−領域となる炉内構造を見出すこ
とを特徴とするシリコン単結晶の製造方法である。この
ような解析と実験的手法によっても変動した製造条件下
での径方向の全面がＮ−領域となる炉内構造を比較的容
易に見出すことができる。
前記欠陥分布図において、引上げ速度を高速から低速に
漸減する、あるいは引上げ速度を低速から高速に漸増す
る場合に、ＯＳＦリングの内側ライン、ＯＳＦリングの
外側ライン、Ｖ−リッチ領域側Ｎ−領域とＩ−リッチ領
域側Ｎ−領域の境界ラインおよび転位ループが発生し始
めるラインの中の少なくとも１つ以上をＶ／Ｇ値により
定量化しておいて、炉内構造以外の製造条件が変わった
場合には、同様な引上げを行い、欠陥分布が変化した場
合に、先に求めたＶ／Ｇ値と引上げ速度を利用して結晶
径方向に各境界位置でのＧの値を逆算し、計算Ｇ値から
その条件での実際Ｇ値への補正量を計算しておいて、次
に様々な炉内構造の解析を行い、その結果にこの補正を
行った上で、△Ｇが最小となる炉内構造を探すことによ
り、径方向の全面がＮ−領域となる炉内構造を見出すこ
とを特徴とするシリコン単結晶の製造方法である。この
ような解析と実験的手法によっても変動した製造条件下
での径方向の全面がＮ−領域となる炉内構造を比較的容
易に見出すことができる。
【００２５】本発明の請求項９に記載した発明は、チョ
クラルスキー法によりシリコン単結晶を製造する場合に
おいて、引上げ炉内の温度分布と引上げ速度を調節し
て、少なくとも結晶の径方向全面に形成されるＮ−領域
を結晶の軸方向に拡大する場合に、各引上げ炉固有の最
小引上げ速度変動幅△Ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］に対応した最
大の△Ｇ以下となる炉内構造により結晶を引上げること
を特徴とするシリコン単結晶の製造方法である。このよ
うにすれば、各引上げ炉固有の引上げ速度変動幅に対応
した炉内構造が特定され、結晶の径方向に形成されたＮ
−領域を結晶の軸方向に拡大することができ、単結晶棒
全域でＮ−領域である極低欠陥のシリコン単結晶を得る
ことができる。
クラルスキー法によりシリコン単結晶を製造する場合に
おいて、引上げ炉内の温度分布と引上げ速度を調節し
て、少なくとも結晶の径方向全面に形成されるＮ−領域
を結晶の軸方向に拡大する場合に、各引上げ炉固有の最
小引上げ速度変動幅△Ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］に対応した最
大の△Ｇ以下となる炉内構造により結晶を引上げること
を特徴とするシリコン単結晶の製造方法である。このよ
うにすれば、各引上げ炉固有の引上げ速度変動幅に対応
した炉内構造が特定され、結晶の径方向に形成されたＮ
−領域を結晶の軸方向に拡大することができ、単結晶棒
全域でＮ−領域である極低欠陥のシリコン単結晶を得る
ことができる。
【００２６】この場合、請求項１０に記載したように、
前記各引上げ炉固有の△Ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］に対し、 △Ｇ＝―６．５△Ｖ＋０．１７８５ の関係で求まる△Ｇ［℃／ｍｍ］値以下になるように炉
内構造を調節して結晶を引上げれば、より一層安定して
軸方向にＮ−領域を拡大した高品質のシリコン単結晶を
製造することができる。
前記各引上げ炉固有の△Ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］に対し、 △Ｇ＝―６．５△Ｖ＋０．１７８５ の関係で求まる△Ｇ［℃／ｍｍ］値以下になるように炉
内構造を調節して結晶を引上げれば、より一層安定して
軸方向にＮ−領域を拡大した高品質のシリコン単結晶を
製造することができる。
【００２７】次に、本発明の請求項１１に記載した発明
は、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶を製造
する場合において、少なくとも成長方向の一部分で、結
晶の径方向の全面がＮ−領域となるようにして結晶を引
上げる場合に、引上げ炉の炉内構造が変動して、温度勾
配Ｇの径方向分布が傾斜し、そのためＶ／Ｇ値が、Ｎ−
領域となるある範囲から外れて、径方向の全面でＮ−領
域とはならなくなった場合に、引上げ炉の炉内構造以外
の製造条件を調節してＧの径方向傾斜を小さくし、Ｖ／
Ｇ値を径方向の全面でＮ−領域となるような値にするこ
とを特徴とするシリコン単結晶の製造方法である。
は、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶を製造
する場合において、少なくとも成長方向の一部分で、結
晶の径方向の全面がＮ−領域となるようにして結晶を引
上げる場合に、引上げ炉の炉内構造が変動して、温度勾
配Ｇの径方向分布が傾斜し、そのためＶ／Ｇ値が、Ｎ−
領域となるある範囲から外れて、径方向の全面でＮ−領
域とはならなくなった場合に、引上げ炉の炉内構造以外
の製造条件を調節してＧの径方向傾斜を小さくし、Ｖ／
Ｇ値を径方向の全面でＮ−領域となるような値にするこ
とを特徴とするシリコン単結晶の製造方法である。
【００２８】このように、炉内構造の変動が原因となっ
て径方向の全面でＮ−領域とはならなくなった場合に
は、炉内構造以外の製造条件を調節してＧの径方向傾斜
を小さくし、Ｖ／Ｇ値を径方向の全面でＮ−領域となる
ようにすれば、径方向の全面でＮ−領域となるシリコン
単結晶を形成することができる。
て径方向の全面でＮ−領域とはならなくなった場合に
は、炉内構造以外の製造条件を調節してＧの径方向傾斜
を小さくし、Ｖ／Ｇ値を径方向の全面でＮ−領域となる
ようにすれば、径方向の全面でＮ−領域となるシリコン
単結晶を形成することができる。
【００２９】この場合、前記調節する製造条件が、請求
項１２に記載したように磁場強度とすることができ、請
求項１３に記載したように結晶回転速度とすることがで
きる。これらにより、シリコン融液の対流が影響され、
欠陥分布を変更することができるので、これを修正に用
いることができるし、またその変更、調整が容易であ
る。
項１２に記載したように磁場強度とすることができ、請
求項１３に記載したように結晶回転速度とすることがで
きる。これらにより、シリコン融液の対流が影響され、
欠陥分布を変更することができるので、これを修正に用
いることができるし、またその変更、調整が容易であ
る。
【００３０】さらに、本発明の請求項１４に記載した発
明は、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶を製
造する場合において、少なくとも成長方向の一部分で、
結晶の径方向の全面がＮ−領域となるようにして結晶を
引上げる場合に、ルツボの回転速度を変更したため、Ｎ
−領域を得るための結晶引上げ速度が変化した場合に
は、それに応じてＮ−領域を得るための結晶引上げ速度
を変更することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法
である。
明は、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶を製
造する場合において、少なくとも成長方向の一部分で、
結晶の径方向の全面がＮ−領域となるようにして結晶を
引上げる場合に、ルツボの回転速度を変更したため、Ｎ
−領域を得るための結晶引上げ速度が変化した場合に
は、それに応じてＮ−領域を得るための結晶引上げ速度
を変更することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法
である。
【００３１】このように、炉内構造以外の製造条件とし
てルツボの回転速度を変更した場合には、磁場強度や結
晶回転速度の変更が温度勾配Ｇに与える影響とは異な
り、Ｇの絶対値そのものが変更する、あるいは酸素濃度
が変化するため、そのままの引上げ速度ではＮ−領域か
ら外れてしまうので、引上げ速度を変更すれば、径方向
の全面でＮ−領域となるシリコン単結晶を形成すること
ができる。
てルツボの回転速度を変更した場合には、磁場強度や結
晶回転速度の変更が温度勾配Ｇに与える影響とは異な
り、Ｇの絶対値そのものが変更する、あるいは酸素濃度
が変化するため、そのままの引上げ速度ではＮ−領域か
ら外れてしまうので、引上げ速度を変更すれば、径方向
の全面でＮ−領域となるシリコン単結晶を形成すること
ができる。
【００３２】この場合、請求項１５に記載したように、
ルツボの回転速度を変更して全面Ｎ−領域となる結晶を
引上げる場合に、先ず、引上げ速度漸減実験を行って、
Ｎ−領域となる結晶引上げ速度を実験で確認し、次い
で、その確認した引上げ速度を基準にして、結晶を育成
するようにすれば、より一層安定して軸方向にＮ−領域
を拡大した高品質のシリコン単結晶を製造することがで
きる。
ルツボの回転速度を変更して全面Ｎ−領域となる結晶を
引上げる場合に、先ず、引上げ速度漸減実験を行って、
Ｎ−領域となる結晶引上げ速度を実験で確認し、次い
で、その確認した引上げ速度を基準にして、結晶を育成
するようにすれば、より一層安定して軸方向にＮ−領域
を拡大した高品質のシリコン単結晶を製造することがで
きる。
【００３３】そして、本発明の請求項１６に記載した発
明は、請求項１ないし請求項１５に記載した方法で製造
されたシリコン単結晶である。このように、前記請求項
１ないし請求項１５に記載した方法によってシリコン単
結晶を製造すれば、たとえ外乱によって製造条件が変動
し、あるいは意図的に変動を与えても、容易にかつ速や
かに正常値に修復することができ、結晶の径方向の全面
でＮ−領域となり、結晶の軸方向の広範囲でＮ−領域と
なる極低欠陥のシリコン単結晶を製造することができ
る。
明は、請求項１ないし請求項１５に記載した方法で製造
されたシリコン単結晶である。このように、前記請求項
１ないし請求項１５に記載した方法によってシリコン単
結晶を製造すれば、たとえ外乱によって製造条件が変動
し、あるいは意図的に変動を与えても、容易にかつ速や
かに正常値に修復することができ、結晶の径方向の全面
でＮ−領域となり、結晶の軸方向の広範囲でＮ−領域と
なる極低欠陥のシリコン単結晶を製造することができ
る。
【００３４】さらに、本発明の請求項１７に記載した発
明は、請求項１６に記載されたシリコン単結晶から製造
されたシリコン単結晶ウエーハである。このように、本
発明によって製造されたシリコン単結晶から作製される
シリコン単結晶ウエーハは、結晶の全面でＮ−領域であ
り、極低欠陥であるので、極めて有用なシリコンウエー
ハとすることができる。
明は、請求項１６に記載されたシリコン単結晶から製造
されたシリコン単結晶ウエーハである。このように、本
発明によって製造されたシリコン単結晶から作製される
シリコン単結晶ウエーハは、結晶の全面でＮ−領域であ
り、極低欠陥であるので、極めて有用なシリコンウエー
ハとすることができる。
【００３５】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。説明に先立ち
各用語につき予め解説しておく。 １）ＦＰＤ（Ｆｌｏｗ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｄｅｆｅｃ
ｔ）とは、成長後のシリコン単結晶棒からウェーハを切
り出し、表面の歪み層を弗酸と硝酸の混合液でエッチン
グして取り除いた後、Ｋ2 Ｃｒ2 Ｏ7 と弗酸と水の混合
液で表面をエッチング（Ｓｅｃｃｏエッチング）するこ
とによりピットおよびさざ波模様が生じる。このさざ波
模様をＦＰＤと称し、ウェーハ面内のＦＰＤ密度が高い
ほど酸化膜耐圧の不良が増える（特開平４−１９２３４
５号公報参照）。
発明はこれらに限定されるものではない。説明に先立ち
各用語につき予め解説しておく。 １）ＦＰＤ（Ｆｌｏｗ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｄｅｆｅｃ
ｔ）とは、成長後のシリコン単結晶棒からウェーハを切
り出し、表面の歪み層を弗酸と硝酸の混合液でエッチン
グして取り除いた後、Ｋ2 Ｃｒ2 Ｏ7 と弗酸と水の混合
液で表面をエッチング（Ｓｅｃｃｏエッチング）するこ
とによりピットおよびさざ波模様が生じる。このさざ波
模様をＦＰＤと称し、ウェーハ面内のＦＰＤ密度が高い
ほど酸化膜耐圧の不良が増える（特開平４−１９２３４
５号公報参照）。
【００３６】２）ＳＥＰＤ（Ｓｅｃｃｏ Ｅｔｃｈ Ｐ
ｉｔ Ｄｅｆｅｃｔ）とは、ＦＰＤと同一のＳｅｃｃｏ
エッチングを施した時に、流れ模様（ｆｌｏｗ ｐａｔ
ｔｅｒｎ）を伴うものをＦＰＤと呼び、流れ模様を伴わ
ないものをＳＥＰＤと呼ぶ。この中で１０μｍ以上の大
きいＳＥＰＤ（ＬＳＥＰＤ）は転位クラスターに起因す
ると考えられ、デバイスに転位クラスターが存在する場
合、この転位を通じて電流がリークし、Ｐ−Ｎジャンク
ションとしての機能を果たさなくなる。
ｉｔ Ｄｅｆｅｃｔ）とは、ＦＰＤと同一のＳｅｃｃｏ
エッチングを施した時に、流れ模様（ｆｌｏｗ ｐａｔ
ｔｅｒｎ）を伴うものをＦＰＤと呼び、流れ模様を伴わ
ないものをＳＥＰＤと呼ぶ。この中で１０μｍ以上の大
きいＳＥＰＤ（ＬＳＥＰＤ）は転位クラスターに起因す
ると考えられ、デバイスに転位クラスターが存在する場
合、この転位を通じて電流がリークし、Ｐ−Ｎジャンク
ションとしての機能を果たさなくなる。
【００３７】３）ＬＳＴＤ（Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｔｔｅ
ｒｉｎｇ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ Ｄｅｆｅｃｔ）と
は、成長後のシリコン単結晶棒からウエーハを切り出
し、表面の歪み層を弗酸と硝酸の混合液でエッチングし
て取り除いた後、ウエーハを劈開する。この劈開面より
赤外光を入射し、ウエーハ表面から出た光を検出するこ
とでウエーハ内に存在する欠陥による散乱光を検出する
ことができる。ここで観察される散乱体については学会
等ですでに報告があり、酸素析出物とみなされている
（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． Ｖｏｌ．３２，
Ｐ３６７９，１９９３参照）。また、最近の研究では、
八面体のボイド（穴）であるという結果も報告されてい
る。
ｒｉｎｇ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ Ｄｅｆｅｃｔ）と
は、成長後のシリコン単結晶棒からウエーハを切り出
し、表面の歪み層を弗酸と硝酸の混合液でエッチングし
て取り除いた後、ウエーハを劈開する。この劈開面より
赤外光を入射し、ウエーハ表面から出た光を検出するこ
とでウエーハ内に存在する欠陥による散乱光を検出する
ことができる。ここで観察される散乱体については学会
等ですでに報告があり、酸素析出物とみなされている
（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． Ｖｏｌ．３２，
Ｐ３６７９，１９９３参照）。また、最近の研究では、
八面体のボイド（穴）であるという結果も報告されてい
る。
【００３８】４）ＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉ
ｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）とは、ウエーハの中心
部の酸化膜耐圧を劣化させる原因となる欠陥で、Ｓｅｃ
ｃｏエッチではＦＰＤになる欠陥が、ＳＣ−１洗浄（Ｎ
Ｈ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝１：１：１０の混合液に
よる洗浄）では選択エッチング液として働き、ＣＯＰに
なる。このピットの直径は１μｍ以下で光散乱法で調べ
る。
ｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）とは、ウエーハの中心
部の酸化膜耐圧を劣化させる原因となる欠陥で、Ｓｅｃ
ｃｏエッチではＦＰＤになる欠陥が、ＳＣ−１洗浄（Ｎ
Ｈ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝１：１：１０の混合液に
よる洗浄）では選択エッチング液として働き、ＣＯＰに
なる。このピットの直径は１μｍ以下で光散乱法で調べ
る。
【００３９】５）Ｌ／Ｄ（Ｌａｒｇｅ Ｄｉｓｌｏｃａ
ｔｉｏｎ：格子間転位ループの略号）には、ＬＳＥＰ
Ｄ、ＬＦＰＤ等があり、転位ループ起因と考えられてい
る欠陥である。ＬＳＥＰＤは、上記したようにＳＥＰＤ
の中でも１０μｍ以上の大きいものをいう。また、ＬＦ
ＰＤは、上記したＦＰＤの中でも先端ピットの大きさが
１０μｍ以上の大きいものをいい、こちらも転位ループ
起因と考えられている。
ｔｉｏｎ：格子間転位ループの略号）には、ＬＳＥＰ
Ｄ、ＬＦＰＤ等があり、転位ループ起因と考えられてい
る欠陥である。ＬＳＥＰＤは、上記したようにＳＥＰＤ
の中でも１０μｍ以上の大きいものをいう。また、ＬＦ
ＰＤは、上記したＦＰＤの中でも先端ピットの大きさが
１０μｍ以上の大きいものをいい、こちらも転位ループ
起因と考えられている。
【００４０】
【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。図１ないし図
４は、結晶引上げ製造条件の変動に伴う欠陥分布を、パ
ラメータとして結晶引上げ速度Ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］を縦
軸に、結晶直径を横軸として示した欠陥分布図である。
図５は本発明で使用した引上げ炉の慨略図である。
て、図面を参照しながら詳細に説明する。図１ないし図
４は、結晶引上げ製造条件の変動に伴う欠陥分布を、パ
ラメータとして結晶引上げ速度Ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］を縦
軸に、結晶直径を横軸として示した欠陥分布図である。
図５は本発明で使用した引上げ炉の慨略図である。
【００４１】本発明者らは、先に特願平９−１９９４１
５号で提案したように、ＣＺ法によるシリコン単結晶成
長に関し、Ｖ領域とＩ領域の境界近辺について、詳細に
調査したところ、この境界近辺の極く狭い領域にＦＰ
Ｄ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰの数が著しく少なく、Ｌ／Ｄも存
在しないニュートラルな領域があることを発見した。
５号で提案したように、ＣＺ法によるシリコン単結晶成
長に関し、Ｖ領域とＩ領域の境界近辺について、詳細に
調査したところ、この境界近辺の極く狭い領域にＦＰ
Ｄ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰの数が著しく少なく、Ｌ／Ｄも存
在しないニュートラルな領域があることを発見した。
【００４２】そこで、このニュートラルな領域をウエー
ハ全面に広げることができれば、点欠陥を大幅に減らせ
ると発想し、成長（引上げ）速度と温度勾配の関係の中
で、結晶のウエーハ面内では、引上げ速度はほぼ一定で
あるから、面内の点欠陥の濃度分布を決定する主な因子
は温度勾配である。つまり、ウエーハ面内で、軸方向の
温度勾配に差があることが問題で、この差を減らすこと
が出来れば、ウエーハ面内の点欠陥の濃度差も減らせる
ことを見出し、結晶中心部の温度勾配Ｇｃと結晶周辺部
分の温度勾配Ｇｅとの差△Ｇ［℃／ｍｍ］＝｜Ｇｅ−Ｇ
ｃ｜を出来るだけ小さくなるように炉内構造を設定し、
炉内温度を制御して引上げ速度を調節すれば、ウエーハ
全面がＮ領域からなる欠陥のないウエーハが得られるよ
うになった。
ハ全面に広げることができれば、点欠陥を大幅に減らせ
ると発想し、成長（引上げ）速度と温度勾配の関係の中
で、結晶のウエーハ面内では、引上げ速度はほぼ一定で
あるから、面内の点欠陥の濃度分布を決定する主な因子
は温度勾配である。つまり、ウエーハ面内で、軸方向の
温度勾配に差があることが問題で、この差を減らすこと
が出来れば、ウエーハ面内の点欠陥の濃度差も減らせる
ことを見出し、結晶中心部の温度勾配Ｇｃと結晶周辺部
分の温度勾配Ｇｅとの差△Ｇ［℃／ｍｍ］＝｜Ｇｅ−Ｇ
ｃ｜を出来るだけ小さくなるように炉内構造を設定し、
炉内温度を制御して引上げ速度を調節すれば、ウエーハ
全面がＮ領域からなる欠陥のないウエーハが得られるよ
うになった。
【００４３】しかしながら、前述したように、△Ｇに影
響するのは炉内構造のみならず、その他の製造条件の変
動でも欠陥の発生やその分布に対する影響が極めて大き
いことが判った。そこで、本発明者らは、先ず炉内構造
以外のパラメータを変化させて、欠陥分布に与える影響
を調査した。その結果、数あるパラメータの中で、特に
印加する横磁場の強度と引上げ中の結晶回転速度を変化
させた時に、欠陥分布が大きく変化していることを発見
した。
響するのは炉内構造のみならず、その他の製造条件の変
動でも欠陥の発生やその分布に対する影響が極めて大き
いことが判った。そこで、本発明者らは、先ず炉内構造
以外のパラメータを変化させて、欠陥分布に与える影響
を調査した。その結果、数あるパラメータの中で、特に
印加する横磁場の強度と引上げ中の結晶回転速度を変化
させた時に、欠陥分布が大きく変化していることを発見
した。
【００４４】具体的な調査として、引上−１は、ある炉
内構造（ＨＺ−１とする）を使用して、横磁場強度３０
００Ｇａｕｓｓ、結晶回転速度１５ｒｐｍという条件
で、引上げ速度を高速から低速に漸減する引上げ実験を
行った。図５の本発明に使用した引上げ炉の慨略図に示
したように、引上げ炉３０で、１８インチ石英ルツボ３
２に原料多結晶シリコンを４０Ｋｇチャージし、直径６
インチ、方位＜１００＞、直胴長さ約６０ｃｍのシリコ
ン単結晶棒１を引上げた。炉内構造ＨＺ−１は、結晶の
固液界面４の外周に環状の固液界面断熱材８を設置し、
該断熱材下端と融液面３との間に間隔Ｓ［ｍｍ］を設け
たもので、Ｓを調節することによりＧおよび△Ｇを制御
することができる。ＨＺ−１では、Ｓ＝３０ｍｍに設定
し、結晶中心温度勾配Ｇｃ＝３．５５１℃／ｍｍ、結晶
周辺温度勾配Ｇｅ＝３．５５２℃／ｍｍ、△Ｇ＝０．０
０１℃／ｍｍとした。なお、これらの値はＦＥＭＡＧ
（総合伝熱解析ソフト）による計算値である。
内構造（ＨＺ−１とする）を使用して、横磁場強度３０
００Ｇａｕｓｓ、結晶回転速度１５ｒｐｍという条件
で、引上げ速度を高速から低速に漸減する引上げ実験を
行った。図５の本発明に使用した引上げ炉の慨略図に示
したように、引上げ炉３０で、１８インチ石英ルツボ３
２に原料多結晶シリコンを４０Ｋｇチャージし、直径６
インチ、方位＜１００＞、直胴長さ約６０ｃｍのシリコ
ン単結晶棒１を引上げた。炉内構造ＨＺ−１は、結晶の
固液界面４の外周に環状の固液界面断熱材８を設置し、
該断熱材下端と融液面３との間に間隔Ｓ［ｍｍ］を設け
たもので、Ｓを調節することによりＧおよび△Ｇを制御
することができる。ＨＺ−１では、Ｓ＝３０ｍｍに設定
し、結晶中心温度勾配Ｇｃ＝３．５５１℃／ｍｍ、結晶
周辺温度勾配Ｇｅ＝３．５５２℃／ｍｍ、△Ｇ＝０．０
０１℃／ｍｍとした。なお、これらの値はＦＥＭＡＧ
（総合伝熱解析ソフト）による計算値である。
【００４５】この結果は図１の欠陥分布図に示したよう
に、Ｎ−領域がほぼ径方向に広がって存在していた。こ
のとき、Ｎ−領域の限界は平坦となっており、最大限に
拡大されたもので、Ｎ−領域の結晶軸方向への拡大も容
易であることが判る。ここで言う、Ｎ−領域とは、ＯＳ
Ｆ領域（ＯＳＦリング）を含むＶ−リッチ領域境界線と
Ｉ−リッチ領域境界線との間の領域を指している。尚、
製造条件と炉内構造およびその結果の関係を表１にまと
めておいた。また、欠陥分布もフラットであり、Ｇの面
内分布もフラットであるので、このとき、計算によるＧ
分布と実際のＧが少なくとも相対的に合っていることを
示す。
に、Ｎ−領域がほぼ径方向に広がって存在していた。こ
のとき、Ｎ−領域の限界は平坦となっており、最大限に
拡大されたもので、Ｎ−領域の結晶軸方向への拡大も容
易であることが判る。ここで言う、Ｎ−領域とは、ＯＳ
Ｆ領域（ＯＳＦリング）を含むＶ−リッチ領域境界線と
Ｉ−リッチ領域境界線との間の領域を指している。尚、
製造条件と炉内構造およびその結果の関係を表１にまと
めておいた。また、欠陥分布もフラットであり、Ｇの面
内分布もフラットであるので、このとき、計算によるＧ
分布と実際のＧが少なくとも相対的に合っていることを
示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】次に引上−２として、ＨＺ−１を使用し、
横磁場強度０Ｇａｕｓｓ、結晶回転速度１５ｒｐｍとい
う条件で、引上げ速度漸減実験を行った。この結果は、
図２に示したように、ＯＳＦリングが斜めに閉じるよう
な分布になっていた。この場合、全面Ｎ−領域となるウ
エーハは１枚取れるか取れないかであり、このままでは
結晶軸方向への拡大も大変困難であることが判る。ま
た、この現象をＶ／Ｇから推測すると、引上げ速度Ｖは
一定であるから、結晶中心の温度勾配Ｇｃを減少させ、
周辺のＧｅを増加させていることが判る。つまり、磁場
強度を下げれば下げる程、Ｇｃは小さくなり、Ｇｅは大
きくなることを示唆している。逆に言えば磁場強度を上
げれば上げる程、Ｇｃは大きくなり、Ｇｅは小さくなる
ことを意味している。
横磁場強度０Ｇａｕｓｓ、結晶回転速度１５ｒｐｍとい
う条件で、引上げ速度漸減実験を行った。この結果は、
図２に示したように、ＯＳＦリングが斜めに閉じるよう
な分布になっていた。この場合、全面Ｎ−領域となるウ
エーハは１枚取れるか取れないかであり、このままでは
結晶軸方向への拡大も大変困難であることが判る。ま
た、この現象をＶ／Ｇから推測すると、引上げ速度Ｖは
一定であるから、結晶中心の温度勾配Ｇｃを減少させ、
周辺のＧｅを増加させていることが判る。つまり、磁場
強度を下げれば下げる程、Ｇｃは小さくなり、Ｇｅは大
きくなることを示唆している。逆に言えば磁場強度を上
げれば上げる程、Ｇｃは大きくなり、Ｇｅは小さくなる
ことを意味している。
【００４８】次いで、引上−３の実験を行った。ＨＺ−
１を使用し、横磁場強度３０００Ｇａｕｓｓ、結晶回転
速度５ｒｐｍという条件で、引上げ速度漸減実験を行っ
た。この結果は、図３に示したように、引上−２と同様
にＯＳＦリングが斜めに閉じるような分布になってい
た。この場合、特に全面Ｎ−領域となる部分は無く、こ
れでは全面Ｎ−領域となる結晶は作れないことになる。
Ｇの変化の傾向は、結晶回転速度を下げれば下げる程、
Ｇｃが下がり、Ｇｅが大きくなっていた。
１を使用し、横磁場強度３０００Ｇａｕｓｓ、結晶回転
速度５ｒｐｍという条件で、引上げ速度漸減実験を行っ
た。この結果は、図３に示したように、引上−２と同様
にＯＳＦリングが斜めに閉じるような分布になってい
た。この場合、特に全面Ｎ−領域となる部分は無く、こ
れでは全面Ｎ−領域となる結晶は作れないことになる。
Ｇの変化の傾向は、結晶回転速度を下げれば下げる程、
Ｇｃが下がり、Ｇｅが大きくなっていた。
【００４９】磁場強度は結晶の酸素濃度等に関係し、結
晶回転速度は結晶の変形や面内均一性等に関係するパラ
メータであるので、操業条件によっては、変更せざるを
得ない場合がある。このような場合には、同一炉内構造
（ＨＺ）を使用して全面Ｎ−領域となる結晶を製造する
ことは困難である。縦方向への安定成長は、引上−２で
も困難で、引上−３では全く製造できない。
晶回転速度は結晶の変形や面内均一性等に関係するパラ
メータであるので、操業条件によっては、変更せざるを
得ない場合がある。このような場合には、同一炉内構造
（ＨＺ）を使用して全面Ｎ−領域となる結晶を製造する
ことは困難である。縦方向への安定成長は、引上−２で
も困難で、引上−３では全く製造できない。
【００５０】そこで、条件を変更した時のＮ−領域結晶
の安定成長のための対策を考えた。外乱や意図的な操業
条件の変化によりＧが変動するのであれば、それに連動
してＨＺを変更し、Ｇを調節すればよい。逆にＨＺを固
定して操業条件を変更しＧを調節することも可能であ
る。
の安定成長のための対策を考えた。外乱や意図的な操業
条件の変化によりＧが変動するのであれば、それに連動
してＨＺを変更し、Ｇを調節すればよい。逆にＨＺを固
定して操業条件を変更しＧを調節することも可能であ
る。
【００５１】先ずは、実験的手法により、ＨＺを求める
ことにした。いずれの場合も、△Ｇを小さくする方向に
補正すればよいので、△Ｇを変化させるのに有効な図５
に示されている間隔Ｓを変更してＨＺ−２、ＨＺ−３の
２種類の炉内構造を準備し、引上げを行った。ＨＺ−２
では、Ｓ＝４０ｍｍに設定し、ＨＺ−３では、Ｓ＝５０
ｍｍに設定した。
ことにした。いずれの場合も、△Ｇを小さくする方向に
補正すればよいので、△Ｇを変化させるのに有効な図５
に示されている間隔Ｓを変更してＨＺ−２、ＨＺ−３の
２種類の炉内構造を準備し、引上げを行った。ＨＺ−２
では、Ｓ＝４０ｍｍに設定し、ＨＺ−３では、Ｓ＝５０
ｍｍに設定した。
【００５２】引上−４は、ＨＺ−２を使用した以外は引
上−２（磁場強度：０Ｇａｕｓｓ）と同じ条件で、引上
−５は、ＨＺ−３を使用した以外は引上−２と同じ条件
で、引上げ速度漸減実験を行った。引上−４の場合は、
図１に近い、ＯＳＦリングがフラットになるような結晶
が得られた。また、引上−５の場合は、逆にＯＳＦが僅
か逆Ｍ字型に閉じるような図４のような分布となった。
引上−５の場合は、全面Ｎ−領域の範囲は狭くなってし
まう。この比較実験ではＨＺ−２を使用して引上げるの
が、Ｎ−領域の限界も広く良いことが判った。すなわ
ち、磁場の印加を中止するという製造条件の変動を間隔
Ｓを変えるという炉内構造の調節により、再び図１のよ
うな理想的な欠陥分布を得ることができる。
上−２（磁場強度：０Ｇａｕｓｓ）と同じ条件で、引上
−５は、ＨＺ−３を使用した以外は引上−２と同じ条件
で、引上げ速度漸減実験を行った。引上−４の場合は、
図１に近い、ＯＳＦリングがフラットになるような結晶
が得られた。また、引上−５の場合は、逆にＯＳＦが僅
か逆Ｍ字型に閉じるような図４のような分布となった。
引上−５の場合は、全面Ｎ−領域の範囲は狭くなってし
まう。この比較実験ではＨＺ−２を使用して引上げるの
が、Ｎ−領域の限界も広く良いことが判った。すなわ
ち、磁場の印加を中止するという製造条件の変動を間隔
Ｓを変えるという炉内構造の調節により、再び図１のよ
うな理想的な欠陥分布を得ることができる。
【００５３】次に、引上−６は、ＨＺ−２を使用した以
外は引上−３（結晶回転速度：５ｒｐｍ）と同じ条件
で、引上−７は、ＨＺ−３を使用した以外は引上−３と
同じ条件で、引上げ速度漸減実験を行った。引上−６の
場合は、図２に近い、全面Ｎ−領域があるが、まだＯＳ
Ｆリングが真横に閉じないような分布になった。引上−
７の場合は、図１に近いＯＳＦリングが真横に閉じるよ
うな分布となった。この比較実験では、ＨＺ−３を選択
するのが良いということになる。
外は引上−３（結晶回転速度：５ｒｐｍ）と同じ条件
で、引上−７は、ＨＺ−３を使用した以外は引上−３と
同じ条件で、引上げ速度漸減実験を行った。引上−６の
場合は、図２に近い、全面Ｎ−領域があるが、まだＯＳ
Ｆリングが真横に閉じないような分布になった。引上−
７の場合は、図１に近いＯＳＦリングが真横に閉じるよ
うな分布となった。この比較実験では、ＨＺ−３を選択
するのが良いということになる。
【００５４】また、引上−８、引上−９として、引上−
１の条件（横磁場強度３０００Ｇａｕｓｓ）でＨＺ−
２、ＨＺ−３を使用して引上げると、双方とも図４のよ
うな逆Ｍ字型に閉じるような分布になった。つまり、こ
の場合は、逆にも言える。すなわち、ある条件で引上げ
たら図４のような分布になった場合は、△Ｇが０または
マイナスになっているので、ＨＺ−３からＨＺ−１の方
向、すなわち、△Ｇを大きくする方向に炉内構造を調節
すればよい。
１の条件（横磁場強度３０００Ｇａｕｓｓ）でＨＺ−
２、ＨＺ−３を使用して引上げると、双方とも図４のよ
うな逆Ｍ字型に閉じるような分布になった。つまり、こ
の場合は、逆にも言える。すなわち、ある条件で引上げ
たら図４のような分布になった場合は、△Ｇが０または
マイナスになっているので、ＨＺ−３からＨＺ−１の方
向、すなわち、△Ｇを大きくする方向に炉内構造を調節
すればよい。
【００５５】以上説明したように、炉内構造以外の製造
条件が変化した場合に、炉内構造を追随させて行けば、
どのような条件でも径方向の全面でＮ−領域であるシリ
コン単結晶ウエーハを製造することが可能となった。
条件が変化した場合に、炉内構造を追随させて行けば、
どのような条件でも径方向の全面でＮ−領域であるシリ
コン単結晶ウエーハを製造することが可能となった。
【００５６】以上の説明とは逆に、炉内構造の変動が原
因となって径方向の全面でＮ−領域とはならなくなった
場合には、炉内構造以外の製造条件を調節してＧの径方
向傾斜を小さくし、Ｖ／Ｇ値を径方向の全面でＮ−領域
となるようにすれば、径方向の全面でＮ−領域となるシ
リコン単結晶を形成することができる。
因となって径方向の全面でＮ−領域とはならなくなった
場合には、炉内構造以外の製造条件を調節してＧの径方
向傾斜を小さくし、Ｖ／Ｇ値を径方向の全面でＮ−領域
となるようにすれば、径方向の全面でＮ−領域となるシ
リコン単結晶を形成することができる。
【００５７】前記したように、径方向の全面でＮ−領域
となる適切な炉内構造や製造条件を求めるのに実験的手
法を用いてきたが、トライアンドエラー的な要素が強
く、無駄な実験を数多く強いられる可能性も高く、能率
が悪い。そこで、計算を用いて、磁場強度等の炉内構造
以外の製造条件が変動した場合の、炉内構造の調節方法
を見出す方法を検討した。
となる適切な炉内構造や製造条件を求めるのに実験的手
法を用いてきたが、トライアンドエラー的な要素が強
く、無駄な実験を数多く強いられる可能性も高く、能率
が悪い。そこで、計算を用いて、磁場強度等の炉内構造
以外の製造条件が変動した場合の、炉内構造の調節方法
を見出す方法を検討した。
【００５８】先ず、炉内構造以外の磁場強度や結晶回転
速度等の製造条件のＧに対する影響を、相対的に正確に
求められるＣＺ法引上げ炉内の総合伝熱解析ツールがあ
ればそれで計算すればよい。しかし、現状のツールで
は、対流を加味した状態で二次元の伝熱解析では、様々
な状態のＧを相対的に正確に求めることは困難であり、
比較ができない場合もある。そこで、理想的な三次元シ
ュミレータがない状況での計算方法を検討した。
速度等の製造条件のＧに対する影響を、相対的に正確に
求められるＣＺ法引上げ炉内の総合伝熱解析ツールがあ
ればそれで計算すればよい。しかし、現状のツールで
は、対流を加味した状態で二次元の伝熱解析では、様々
な状態のＧを相対的に正確に求めることは困難であり、
比較ができない場合もある。そこで、理想的な三次元シ
ュミレータがない状況での計算方法を検討した。
【００５９】先ず、ある一つの条件で引上げた結果と、
シュミレーションの結果を合わせこむ必要がある。或は
シュミレーションの結果と合う条件を実験で見つけても
よい。ここでは、前記引上−１の条件でシュミレーショ
ンの解析結果が合うようになっている。この合う合わな
いの基準は、例えば、引上げ速度漸減実験時のＯＳＦ等
の各欠陥分布の境界と、解析で求めたＧから割り出した
Ｖ／Ｇ値の分布を比較して、例えば、ＯＳＦ内側のライ
ンがＶ／Ｇのある一つの値で示されていれば、少なくと
も相対的には合っていることになる。
シュミレーションの結果を合わせこむ必要がある。或は
シュミレーションの結果と合う条件を実験で見つけても
よい。ここでは、前記引上−１の条件でシュミレーショ
ンの解析結果が合うようになっている。この合う合わな
いの基準は、例えば、引上げ速度漸減実験時のＯＳＦ等
の各欠陥分布の境界と、解析で求めたＧから割り出した
Ｖ／Ｇ値の分布を比較して、例えば、ＯＳＦ内側のライ
ンがＶ／Ｇのある一つの値で示されていれば、少なくと
も相対的には合っていることになる。
【００６０】計算方法は、先ず、合っている条件（引上
−１）で引上げ速度漸減実験を行い、ＯＳＦ内側、ＯＳ
Ｆ外側、Ｎ（Ｖ）／Ｎ（Ｉ）境界、Ｉ−リッチ境界等の
各境界および各位置での引上げ速度Ｖを明確にしてお
く。次に結晶の長さを次々と変化させた熱解析を行って
Ｇを算出し、この各欠陥境界と計算で求まるＶ／Ｇを比
較して各境界をＶ／Ｇにより定量化しておく。
−１）で引上げ速度漸減実験を行い、ＯＳＦ内側、ＯＳ
Ｆ外側、Ｎ（Ｖ）／Ｎ（Ｉ）境界、Ｉ−リッチ境界等の
各境界および各位置での引上げ速度Ｖを明確にしてお
く。次に結晶の長さを次々と変化させた熱解析を行って
Ｇを算出し、この各欠陥境界と計算で求まるＶ／Ｇを比
較して各境界をＶ／Ｇにより定量化しておく。
【００６１】このＶ／Ｇを使って別の実験のＧを逆算し
て求める。例えば、引上−２の場合、ＯＳＦリングやＮ
（Ｖ）／Ｎ（Ｉ）境界、Ｉ−リッチ境界等をまたぐよう
な径方向の一つの線を使用して、この時の引上げ速度と
先に求めたＶ／Ｇから、各境界との交点のＧを逆算して
求めた。この場合、Ｇの値が解析値と比較して、結晶中
心で―３．７％、Ｖ／Ｇの有効範囲の周辺（外方拡散の
影響のない内側）で＋１．４％となっており、引上−２
の条件のＧの分布が求められたことになる。
て求める。例えば、引上−２の場合、ＯＳＦリングやＮ
（Ｖ）／Ｎ（Ｉ）境界、Ｉ−リッチ境界等をまたぐよう
な径方向の一つの線を使用して、この時の引上げ速度と
先に求めたＶ／Ｇから、各境界との交点のＧを逆算して
求めた。この場合、Ｇの値が解析値と比較して、結晶中
心で―３．７％、Ｖ／Ｇの有効範囲の周辺（外方拡散の
影響のない内側）で＋１．４％となっており、引上−２
の条件のＧの分布が求められたことになる。
【００６２】このようにして求めた補正値を使用して、
今度は炉内構造の予測を行う。数種類の熱解析を行い、
最後の先程求めた補正をかければほぼ正確にＧの分布を
求めることができる。以上のような方法で、あくまでも
Ｇがフラットになるような、すなわち△Ｇが０に近くな
るような炉内構造を見出し、その炉内構造を設定して引
上げれば、炉内構造以外の製造条件が変化しても全面Ｎ
−領域の結晶を安定して製造できるようになった。続い
て以上の方法でＨＺ−２の解析を行ったところ、Ｇは間
違いなくフラットになった。
今度は炉内構造の予測を行う。数種類の熱解析を行い、
最後の先程求めた補正をかければほぼ正確にＧの分布を
求めることができる。以上のような方法で、あくまでも
Ｇがフラットになるような、すなわち△Ｇが０に近くな
るような炉内構造を見出し、その炉内構造を設定して引
上げれば、炉内構造以外の製造条件が変化しても全面Ｎ
−領域の結晶を安定して製造できるようになった。続い
て以上の方法でＨＺ−２の解析を行ったところ、Ｇは間
違いなくフラットになった。
【００６３】以上と同様な方法で、結晶回転速度変更時
のＧの補正量を算出し、その補正を加味した解析を行え
ば、この条件でも最適な炉内構造を見出すことが出来
る。この実験にシュミレーションを合わせこむ方法もま
た、どのような状況変化に対する欠陥分布の変化にも使
用可能である。
のＧの補正量を算出し、その補正を加味した解析を行え
ば、この条件でも最適な炉内構造を見出すことが出来
る。この実験にシュミレーションを合わせこむ方法もま
た、どのような状況変化に対する欠陥分布の変化にも使
用可能である。
【００６４】次に、この径方向全面Ｎ−領域結晶の成長
方向への拡大の難易性について検討した。 図１の場合
は全く問題は無く、軸方向への拡大は容易であり、図２
のような場合は、拡大は極めて困難である。従って、出
来るだけ図１のようにＯＳＦリングが真横に閉じるよう
な条件で操業を行うことが望ましい。
方向への拡大の難易性について検討した。 図１の場合
は全く問題は無く、軸方向への拡大は容易であり、図２
のような場合は、拡大は極めて困難である。従って、出
来るだけ図１のようにＯＳＦリングが真横に閉じるよう
な条件で操業を行うことが望ましい。
【００６５】ところで、引上げ炉には、直径制御のため
の意図的な引上げ速度Ｖの制御からモーター起因の固有
の引上げ速度Ｖの変動があり、この変動によってＮ−領
域となるＶ／Ｇの範囲から外れた時にグローンイン欠陥
が発生する。つまり、引上げ炉の△Ｖに対するＶ／Ｇの
範囲から計算される最大許容△Ｇ以下にすれば、Ｎ−領
域が確保される。この△Ｖと最大許容△Ｇとの関係をＮ
−領域境界のＶ／Ｇから求めたところ、引上げ炉固有の
△Ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］に対し、△Ｇ［℃／ｍｍ］が、
△Ｇ＝―６．５△Ｖ＋０．１７８５ の関係式から求ま
る値以下にすれば、Ｎ−領域の成長方向への拡大が安定
することを発見した。
の意図的な引上げ速度Ｖの制御からモーター起因の固有
の引上げ速度Ｖの変動があり、この変動によってＮ−領
域となるＶ／Ｇの範囲から外れた時にグローンイン欠陥
が発生する。つまり、引上げ炉の△Ｖに対するＶ／Ｇの
範囲から計算される最大許容△Ｇ以下にすれば、Ｎ−領
域が確保される。この△Ｖと最大許容△Ｇとの関係をＮ
−領域境界のＶ／Ｇから求めたところ、引上げ炉固有の
△Ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］に対し、△Ｇ［℃／ｍｍ］が、
△Ｇ＝―６．５△Ｖ＋０．１７８５ の関係式から求ま
る値以下にすれば、Ｎ−領域の成長方向への拡大が安定
することを発見した。
【００６６】具体的には引上げ炉の△Ｖが０．０２［ｍ
ｍ／ｍｉｎ］の時、最大許容△Ｇが０．０４８５［℃／
ｍｍ］以下になれば安定することになる。そこで、△Ｇ
が０．１［℃／ｍｍ］の炉内構造および操業条件（引上
−８）と０．０２［℃／ｍｍ］の炉内構造および操業条
件（引上−９）で、成長軸方向のＧの変化を考慮して、
引上げ速度を少しづつ下げながら引上げを行ったとこ
ろ、引上−８では所どころでＦＰＤやＬＦＰＤ、ＬＳＥ
Ｐ等が発生したが、引上−９では、結晶の直胴部１０ｃ
ｍ以降はグローンイン欠陥の存在しない結晶の育成に成
功した。
ｍ／ｍｉｎ］の時、最大許容△Ｇが０．０４８５［℃／
ｍｍ］以下になれば安定することになる。そこで、△Ｇ
が０．１［℃／ｍｍ］の炉内構造および操業条件（引上
−８）と０．０２［℃／ｍｍ］の炉内構造および操業条
件（引上−９）で、成長軸方向のＧの変化を考慮して、
引上げ速度を少しづつ下げながら引上げを行ったとこ
ろ、引上−８では所どころでＦＰＤやＬＦＰＤ、ＬＳＥ
Ｐ等が発生したが、引上−９では、結晶の直胴部１０ｃ
ｍ以降はグローンイン欠陥の存在しない結晶の育成に成
功した。
【００６７】以下、本発明で使用するＣＺ法による単結
晶引上げ炉の構成例を図５により説明する。図５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を引上げるワイヤ７と、ワイヤ
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３
４の外側周囲には断熱材３５が配置されている。
晶引上げ炉の構成例を図５により説明する。図５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を引上げるワイヤ７と、ワイヤ
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３
４の外側周囲には断熱材３５が配置されている。
【００６８】また、本発明の製造方法に関わる製造条件
を設定するために、炉内構造の例として結晶の固液界面
４の外周に環状の固液界面断熱材８を設けている。この
固液界面断熱材８は、その下端とシリコン融液２の湯面
３との間に１〜１０ｃｍの間隔Ｓを設けて設置される。
この間隔Ｓは、結晶引上げ開始時のルツボの位置、原料
の量によって調節することができるし、別に固液界面断
絶材８自体を昇降可能に構成し、間隔Ｓを制御するよう
にしてもよい。さらに、冷却ガスを吹き付けたり、輻射
熱を遮って単結晶を冷却する筒状の冷却装置（不図示）
を設けることもある。別に、引上げ室３１の水平方向の
外側には、磁石３６を設置し、シリコン融液２に水平方
向の磁場を印加することによって、融液の対流を抑制
し、単結晶の安定成長をはかるようにしている。
を設定するために、炉内構造の例として結晶の固液界面
４の外周に環状の固液界面断熱材８を設けている。この
固液界面断熱材８は、その下端とシリコン融液２の湯面
３との間に１〜１０ｃｍの間隔Ｓを設けて設置される。
この間隔Ｓは、結晶引上げ開始時のルツボの位置、原料
の量によって調節することができるし、別に固液界面断
絶材８自体を昇降可能に構成し、間隔Ｓを制御するよう
にしてもよい。さらに、冷却ガスを吹き付けたり、輻射
熱を遮って単結晶を冷却する筒状の冷却装置（不図示）
を設けることもある。別に、引上げ室３１の水平方向の
外側には、磁石３６を設置し、シリコン融液２に水平方
向の磁場を印加することによって、融液の対流を抑制
し、単結晶の安定成長をはかるようにしている。
【００６９】次に、上記の単結晶引上げ装置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１４２０°
Ｃ）以上に加熱して融解する。次に、ワイヤ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、ワイヤ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。
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１４２０°
Ｃ）以上に加熱して融解する。次に、ワイヤ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、ワイヤ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。
【００７０】この場合、本発明では、本発明の目的を達
成するために特に重要であるのは、炉内構造として引上
げ室３１の湯面３上の単結晶棒１中の液状部分の外周空
間において、湯面近傍の結晶の融点から１４００℃まで
の温度域が制御できるように環状の固液界面断熱材８を
設けたことである。
成するために特に重要であるのは、炉内構造として引上
げ室３１の湯面３上の単結晶棒１中の液状部分の外周空
間において、湯面近傍の結晶の融点から１４００℃まで
の温度域が制御できるように環状の固液界面断熱材８を
設けたことである。
【００７１】すなわち、この炉内温度を制御するため
に、引上げ室３１内に環状固液界面断熱材８を設け、こ
の下端と融液表面３との間隔Ｓを例えば１〜１０ｃｍの
範囲で調節すればよい。こうすれば、上記結晶中心部分
の温度勾配Ｇｃ［℃／ｍｍ］と結晶周辺部分の温度勾配
Ｇｅ［℃／ｍｍ］との差△Ｇ＝｜Ｇｅ〜Ｇｃ｜を制御す
ることができる。
に、引上げ室３１内に環状固液界面断熱材８を設け、こ
の下端と融液表面３との間隔Ｓを例えば１〜１０ｃｍの
範囲で調節すればよい。こうすれば、上記結晶中心部分
の温度勾配Ｇｃ［℃／ｍｍ］と結晶周辺部分の温度勾配
Ｇｅ［℃／ｍｍ］との差△Ｇ＝｜Ｇｅ〜Ｇｃ｜を制御す
ることができる。
【００７２】以上述べたシリコン単結晶の製造方法で製
造されたシリコン単結晶およびこのシリコン単結晶をス
ライスして得られるシリコン単結晶ウエーハは、結晶の
径方向で全面Ｎ−領域であり、軸方向にも拡大している
ので結晶全域でＮ−領域であり、従ってＦＰＤ、ＣＯＰ
等のグローンイン欠陥やＬＳＥＰ，ＬＦＰＤ等の転位ク
ラスターがウエーハ全面内に存在しない極低欠陥品であ
る。
造されたシリコン単結晶およびこのシリコン単結晶をス
ライスして得られるシリコン単結晶ウエーハは、結晶の
径方向で全面Ｎ−領域であり、軸方向にも拡大している
ので結晶全域でＮ−領域であり、従ってＦＰＤ、ＣＯＰ
等のグローンイン欠陥やＬＳＥＰ，ＬＦＰＤ等の転位ク
ラスターがウエーハ全面内に存在しない極低欠陥品であ
る。
【００７３】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。
【００７４】例えば、上記実施形態においては、直径６
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８〜
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。また、本発明は、シリコン融液に水平磁場、縦
磁場、カスプ磁場等を印加するいわゆるＭＣＺ法にも適
用できることは言うまでもない。
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８〜
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。また、本発明は、シリコン融液に水平磁場、縦
磁場、カスプ磁場等を印加するいわゆるＭＣＺ法にも適
用できることは言うまでもない。
【００７５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ある炉内構造の下で正常な欠陥分布を有するシリコン単
結晶の引上げが行われている時、外乱あるいは意図的な
製造条件の変動により欠陥分布に異常を来した場合に、
炉内構造を適切に調節することによって修復可能とな
り、どのような条件下でも安定して全面Ｎ−領域となる
結晶を引上げることができ、極低欠陥シリコン単結晶の
歩留りと生産性の向上を図ることができる。また、各引
上げ炉固有の最小引上げ速度振れ幅に対する△Ｇが得ら
れたので、炉内構造を適切に調節することによって成長
方向にも安定して全面Ｎ−領域となる結晶を引上げるこ
とが可能となった。
ある炉内構造の下で正常な欠陥分布を有するシリコン単
結晶の引上げが行われている時、外乱あるいは意図的な
製造条件の変動により欠陥分布に異常を来した場合に、
炉内構造を適切に調節することによって修復可能とな
り、どのような条件下でも安定して全面Ｎ−領域となる
結晶を引上げることができ、極低欠陥シリコン単結晶の
歩留りと生産性の向上を図ることができる。また、各引
上げ炉固有の最小引上げ速度振れ幅に対する△Ｇが得ら
れたので、炉内構造を適切に調節することによって成長
方向にも安定して全面Ｎ−領域となる結晶を引上げるこ
とが可能となった。
【図１】最適引上げ条件で製造した場合の、シリコン単
結晶軸方向における、結晶の径方向位置を横軸とし、引
上げ速度Ｖを縦軸として表した諸欠陥分布図である。
結晶軸方向における、結晶の径方向位置を横軸とし、引
上げ速度Ｖを縦軸として表した諸欠陥分布図である。
【図２】図１の引上げ条件からある一条件が変動した場
合の例を示す諸欠陥分布図である。
合の例を示す諸欠陥分布図である。
【図３】図１の引上げ条件から別のある一条件が変動し
た場合の例を示す諸欠陥分布図である。
た場合の例を示す諸欠陥分布図である。
【図４】図１の引上げ条件から他のある一条件が変動し
た場合の例を示す諸欠陥分布図である。
た場合の例を示す諸欠陥分布図である。
【図５】本発明で使用したＣＺ法による単結晶引上げ装
置の概略説明図である。
置の概略説明図である。
【図６】従来の引上げ方法による単結晶軸方向における
結晶の径方向位置を横軸とし、成長速度を縦軸とした場
合の諸欠陥分布図である。
結晶の径方向位置を横軸とし、成長速度を縦軸とした場
合の諸欠陥分布図である。
【図７】従来の引上げ方法における引上げ速度と結晶面
内欠陥分布との関係を表した説明図である。（Ａ）高速
引上げの場合、（Ｂ）中速引上げの場合、（Ｃ）低速引
上げの場合。
内欠陥分布との関係を表した説明図である。（Ａ）高速
引上げの場合、（Ｂ）中速引上げの場合、（Ｃ）低速引
上げの場合。
１…成長単結晶棒、２…シリコン融液、３…湯面、４…
固液界面、５…種結晶、６…シードチャック、７…ワイ
ヤ、８…環状固液界面断熱材、３０…単結晶引上げ炉、
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…磁石。Ｓ…湯面と
固液界面断熱材下端との間隔、Ｖ…Ｖ−リッチ領域、Ｎ
…Ｎ−領域、ＯＲ…ＯＳＦ領域、 Ｉ…Ｉ−リッチ領域
（Ｌ／Ｄ領域）。
固液界面、５…種結晶、６…シードチャック、７…ワイ
ヤ、８…環状固液界面断熱材、３０…単結晶引上げ炉、
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…磁石。Ｓ…湯面と
固液界面断熱材下端との間隔、Ｖ…Ｖ−リッチ領域、Ｎ
…Ｎ−領域、ＯＲ…ＯＳＦ領域、 Ｉ…Ｉ−リッチ領域
（Ｌ／Ｄ領域）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村岡 正三 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF10 EG25 EH06 EH08 EH09 EJ02 PE22 PF51 PF52 PF55 RA03
Claims (17)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法によってシリコン単
結晶を製造する場合において、少なくとも成長方向の一
部分で、結晶の径方向の全面がＮ−領域となるようにし
て結晶を引上げる場合に、引上げ炉の炉内構造以外の製
造条件が変動して、結晶中の固液界面近傍の融点から１
４００℃の間の温度勾配Ｇ（温度変化量／結晶軸方向長
さ）［℃／ｍｍ］の径方向分布が傾斜し、そのため結晶
引上げ速度をＶ［ｍｍ／ｍｉｎ］とした時のＶ／Ｇ［ｍ
ｍ2 ／℃・ｍｉｎ］値がＮ−領域となるある範囲から外
れて、径方向の全面でＮ−領域とはならなくなった場合
に、引上げ炉の炉内構造を調節してＧの径方向の傾斜を
小さくし、Ｖ／Ｇ値を径方向の全面でＮ−領域となるよ
うな値に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２】 前記引上げ炉の炉内構造の調節は、結晶
の固液界面の外周に環状の固液界面断熱材を設けて、該
断熱材下端と融液面との間隔Ｓ［ｍｍ］を調節すること
により行うことを特徴とする請求項１に記載したシリコ
ン単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 磁場を印加するチョクラルスキー法によ
ってシリコン単結晶を製造する場合において、磁場強度
の変動に対して前記炉内構造を調節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】 チョクラルスキー法によってシリコン単
結晶を製造する場合において、結晶回転速度の変動に対
して前記炉内構造を調節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】 炉内構造以外の製造条件の変動に伴いＧ
の径方向分布が変化した時に、その製造条件で少なくと
も２種類以上の炉内構造を用いて、引上げ速度を漸増さ
せる引上げあるいは引上げ速度を漸減させる引上げを実
施して、ある引上げ速度の時に、径方向の全面でＮ−領
域となるような炉内構造を見出すことを特徴とする請求
項１ないし請求項４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６】 炉内構造以外の製造条件の変動に伴いＧ
の径方向分布が変化した時に、その影響を正確に計算で
きるシュミレータを使用して解析し、径方向の全面でＮ
−領域となる炉内構造を見出すことを特徴とする請求項
１ないし請求項４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７】 炉内構造以外の製造条件の変動に伴いＧ
の径方向分布が変化した時に、その影響を正確に計算で
きない、あるいはそのような比較を行わないシュミレー
タを使用する場合、そのシュミレータを製造条件が変動
する前に得られた実験結果に合わせ込むか、または解析
結果に合うような条件を探しておいて、その条件で引き
上げた結晶の引上げ速度Ｖを、解析から求まるＧで割っ
た値、Ｖ／Ｇ値を比較して、欠陥分布の各境界のＶ／Ｇ
値を定量化しておいて、次に炉内構造以外の条件が変わ
り、欠陥分布が変化した場合に、先に求めたＶ／Ｇ値
と、変化した条件で新たに引上げた結晶の引上げ速度及
び欠陥分布を比較して、Ｇの値を逆算して求め、計算Ｇ
値からその条件での実際Ｇ値への補正量を計算しておい
て、次に様々な炉内構造の解析を行い、その結果にこの
補正を行った上で、△Ｇが最小となる炉内構造を探すこ
とにより、径方向の全面がＮ−領域となる炉内構造を見
出すことを特徴とする請求項１ないし請求項４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８】 前記欠陥分布図において、引上げ速度を
高速から低速に漸減する、あるいは引上げ速度を低速か
ら高速に漸増する場合に、ＯＳＦリングの内側ライン、
ＯＳＦリングの外側ライン、Ｖ−リッチ領域側Ｎ−領域
とＩ−リッチ領域側Ｎ−領域の境界ラインおよび転位ル
ープが発生し始めるラインの中の少なくとも１つ以上を
Ｖ／Ｇ値により定量化しておいて、炉内構造以外の製造
条件が変わった場合には、同様な引上げを行い、欠陥分
布が変化した場合に、先に求めたＶ／Ｇ値と引上げ速度
を利用して結晶径方向に各境界位置でのＧの値を逆算
し、計算Ｇ値からその条件での実際Ｇ値への補正量を計
算しておいて、次に様々な炉内構造の解析を行い、その
結果にこの補正を行った上で、△Ｇが最小となる炉内構
造を探すことにより、径方向の全面がＮ−領域となる炉
内構造を見出すことを特徴とする請求項１ないし請求項
４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９】 チョクラルスキー法によりシリコン単結
晶を製造する場合において、引上げ炉内の温度分布と引
上げ速度を調節して、少なくとも結晶の径方向に形成さ
れるＮ−領域を結晶の軸方向に拡大する場合に、各引上
げ炉固有の最小引上げ速度変動幅△Ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］
に対応した最大の△Ｇ以下となる炉内構造により結晶を
引上げることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項１０】 前記各引上げ炉固有の△Ｖ［ｍｍ／ｍ
ｉｎ］に対し、 △Ｇ＝―６．５△Ｖ＋０．１７８５ の関係で求まる△Ｇ［℃／ｍｍ］値以下になるように炉
内構造を調節して結晶を引上げることを特徴とする請求
項９に記載したシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項１１】 チョクラルスキー法によってシリコン
単結晶を製造する場合において、少なくとも成長方向の
一部分で、結晶の径方向の全面がＮ−領域となるように
して結晶を引上げる場合に、引上げ炉の炉内構造が変化
して、温度勾配Ｇの径方向分布が傾斜し、そのためＶ／
Ｇ値が、Ｎ−領域となるある範囲から外れて、径方向の
全面でＮ−領域とはならなくなった場合に、引上げ炉の
炉内構造以外の製造条件を調節して、Ｇの径方向傾斜を
小さくし、Ｖ／Ｇ値を径方向の全面でＮ−領域となるよ
うな値に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１２】 前記調節する製造条件が、磁場強度で
あることを特徴とする請求項１１に記載したシリコン単
結晶の製造方法。 - 【請求項１３】 前記調節する製造条件が、結晶回転速
度であることを特徴とする請求項１１または請求項１２
に記載したシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項１４】 チョクラルスキー法によってシリコン
単結晶を製造する場合において、少なくとも成長方向の
一部分で、結晶の径方向の全面がＮ−領域となるように
して結晶を引上げる場合に、ルツボの回転速度を変更し
たため、Ｎ−領域を得るための結晶引上げ速度が変化し
た場合には、それに応じてＮ−領域を得るための結晶引
上げ速度を変更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１５】 前記ルツボの回転速度を変更して全面
Ｎ−領域となる結晶を引上げる場合に、先ず、引上げ速
度漸減実験を行って、Ｎ−領域となる結晶引上げ速度を
実験で確認し、次いで、その確認した引上げ速度を基準
にして、結晶を育成することを特徴とする請求項１４に
記載したシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項１６】 請求項１ないし請求項１５に記載の方
法で製造されたことを特徴とするシリコン単結晶。 - 【請求項１７】 請求項１６記載のシリコン単結晶から
製造されたことを特徴とするシリコン単結晶ウエーハ。
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|---|---|---|---|
| JP35444798A JP3601328B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | シリコン単結晶の製造方法およびこの方法で製造されたシリコン単結晶とシリコンウエーハ |
| PCT/JP1999/006949 WO2000036192A1 (fr) | 1998-12-14 | 1999-12-10 | Procede de production d'un silicium monocristallin, silicium monocristallin et plaquette de silicium produits selon le procede |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35444798A JP3601328B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | シリコン単結晶の製造方法およびこの方法で製造されたシリコン単結晶とシリコンウエーハ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000178099A true JP2000178099A (ja) | 2000-06-27 |
| JP3601328B2 JP3601328B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=18437634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35444798A Expired - Fee Related JP3601328B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | シリコン単結晶の製造方法およびこの方法で製造されたシリコン単結晶とシリコンウエーハ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| WO (1) | WO2000036192A1 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005001169A1 (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-06 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | 単結晶の製造方法及び単結晶 |
| JP2005015287A (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の製造方法及び単結晶製造装置 |
| JP2005097049A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Toshiba Corp | シリコン単結晶の製造方法 |
| JP2005187244A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の製造方法及び単結晶 |
| WO2006013828A1 (ja) * | 2004-08-05 | 2006-02-09 | Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha | シリコン単結晶の品質評価方法 |
| WO2006064610A1 (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-22 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | 単結晶の製造方法およびアニールウェーハの製造方法 |
| JP2006225194A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Sumco Corp | 単結晶の引上げ方法 |
| US7186628B2 (en) | 2002-01-09 | 2007-03-06 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of manufacturing an SOI wafer where COP's are eliminated within the base wafer |
| US7214268B2 (en) | 2003-01-17 | 2007-05-08 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of producing P-doped silicon single crystal and P-doped N-type silicon single crystal wafer |
| JP2011225409A (ja) * | 2010-04-22 | 2011-11-10 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の製造方法 |
| US8795432B2 (en) | 2007-05-30 | 2014-08-05 | Sumco Corporation | Apparatus for pulling silicon single crystal |
| KR20190135913A (ko) | 2018-05-29 | 2019-12-09 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 실리콘 단결정의 제조방법, 에피택셜 실리콘 웨이퍼 및 실리콘 단결정 기판 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100916843B1 (ko) * | 2009-01-13 | 2009-09-14 | 김영조 | 고효율 다결정 실리콘 잉곳 제조장치 |
| CN102758258B (zh) * | 2012-06-20 | 2016-01-13 | 张永芳 | 单晶炉用伸展式热屏蔽器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2826589B2 (ja) * | 1995-03-30 | 1998-11-18 | 住友シチックス株式会社 | 単結晶シリコン育成方法 |
-
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- 1998-12-14 JP JP35444798A patent/JP3601328B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-12-10 WO PCT/JP1999/006949 patent/WO2000036192A1/ja active Application Filing
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7186628B2 (en) | 2002-01-09 | 2007-03-06 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of manufacturing an SOI wafer where COP's are eliminated within the base wafer |
| US7214268B2 (en) | 2003-01-17 | 2007-05-08 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of producing P-doped silicon single crystal and P-doped N-type silicon single crystal wafer |
| JP2005015287A (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の製造方法及び単結晶製造装置 |
| WO2005001169A1 (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-06 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | 単結晶の製造方法及び単結晶 |
| JP4496723B2 (ja) * | 2003-06-27 | 2010-07-07 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法及び単結晶製造装置 |
| US7226507B2 (en) | 2003-06-27 | 2007-06-05 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for producing single crystal and single crystal |
| JP2005097049A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Toshiba Corp | シリコン単結晶の製造方法 |
| JP2005187244A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の製造方法及び単結晶 |
| JP4569103B2 (ja) * | 2003-12-25 | 2010-10-27 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法 |
| JP2006045007A (ja) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Komatsu Electronic Metals Co Ltd | シリコン単結晶の品質評価方法 |
| WO2006013828A1 (ja) * | 2004-08-05 | 2006-02-09 | Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha | シリコン単結晶の品質評価方法 |
| JP2006169044A (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の製造方法およびアニールウェーハの製造方法 |
| WO2006064610A1 (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-22 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | 単結晶の製造方法およびアニールウェーハの製造方法 |
| JP4661204B2 (ja) * | 2004-12-16 | 2011-03-30 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法およびアニールウェーハの製造方法ならびにアニールウェーハ |
| US8211228B2 (en) | 2004-12-16 | 2012-07-03 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for producing single crystal and a method for producing annealed wafer |
| KR101276138B1 (ko) | 2004-12-16 | 2013-06-18 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 단결정의 제조방법 및 어닐 웨이퍼의 제조방법 |
| JP2006225194A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Sumco Corp | 単結晶の引上げ方法 |
| JP4701738B2 (ja) * | 2005-02-17 | 2011-06-15 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 単結晶の引上げ方法 |
| US8795432B2 (en) | 2007-05-30 | 2014-08-05 | Sumco Corporation | Apparatus for pulling silicon single crystal |
| JP2011225409A (ja) * | 2010-04-22 | 2011-11-10 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の製造方法 |
| KR20190135913A (ko) | 2018-05-29 | 2019-12-09 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 실리콘 단결정의 제조방법, 에피택셜 실리콘 웨이퍼 및 실리콘 단결정 기판 |
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