JP2003055091A - シリコン単結晶の引上げ方法 - Google Patents
シリコン単結晶の引上げ方法Info
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- JP2003055091A JP2003055091A JP2001246868A JP2001246868A JP2003055091A JP 2003055091 A JP2003055091 A JP 2003055091A JP 2001246868 A JP2001246868 A JP 2001246868A JP 2001246868 A JP2001246868 A JP 2001246868A JP 2003055091 A JP2003055091 A JP 2003055091A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的少ない電力及び比較的狭い空間で、無
欠陥であって、しかも酸素濃度が制御されたシリコン単
結晶のインゴットを比較的容易に製造する。 【解決手段】 石英るつぼを所定の回転速度で回転さ
せ、シリコン単結晶インゴットを所定の回転速度で回転
させる。るつぼ回転軸をそれぞれコイル中心としかつ鉛
直方向に所定の間隔Ｔをあけて第１及び第２コイル１
１，１２を配設し、第１及び第２コイルにそれぞれ同じ
向きの電流を流して縦磁場を発生させる。インゴット内
がパーフェクト領域となる引上げ速度でインゴットを引
上げ、インゴットの半径をＲとするとき、シリコン融液
とインゴットとの固液界面の中心の鉛直方向の温度勾配
Ｇｃと中心よりＲ−２０ｍｍ周縁の鉛直方向の温度勾配
Ｇｐとの差ΔＧが０．３℃／ｍｍ以下となるように、間
隔Ｔの中間位置１７ａ、縦磁場強度、るつぼ回転速度及
びインゴット回転速度を制御する。
欠陥であって、しかも酸素濃度が制御されたシリコン単
結晶のインゴットを比較的容易に製造する。 【解決手段】 石英るつぼを所定の回転速度で回転さ
せ、シリコン単結晶インゴットを所定の回転速度で回転
させる。るつぼ回転軸をそれぞれコイル中心としかつ鉛
直方向に所定の間隔Ｔをあけて第１及び第２コイル１
１，１２を配設し、第１及び第２コイルにそれぞれ同じ
向きの電流を流して縦磁場を発生させる。インゴット内
がパーフェクト領域となる引上げ速度でインゴットを引
上げ、インゴットの半径をＲとするとき、シリコン融液
とインゴットとの固液界面の中心の鉛直方向の温度勾配
Ｇｃと中心よりＲ−２０ｍｍ周縁の鉛直方向の温度勾配
Ｇｐとの差ΔＧが０．３℃／ｍｍ以下となるように、間
隔Ｔの中間位置１７ａ、縦磁場強度、るつぼ回転速度及
びインゴット回転速度を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン融液に縦
磁場を印加しながら、シリコン単結晶のインゴットをシ
リコン融液から引上げる方法に関するものである。
磁場を印加しながら、シリコン単結晶のインゴットをシ
リコン融液から引上げる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン単結晶の製造方法とし
て、シリコン単結晶のインゴットをチョクラルスキー法
（以下、ＣＺ法という）により引上げる方法が知られて
いる。このＣＺ法は、石英るつぼに貯留されたシリコン
融液に種結晶を接触させ、石英るつぼ及び種結晶を回転
させながら種結晶を引上げることにより、円柱状のシリ
コン単結晶のインゴットを製造する方法である。
て、シリコン単結晶のインゴットをチョクラルスキー法
（以下、ＣＺ法という）により引上げる方法が知られて
いる。このＣＺ法は、石英るつぼに貯留されたシリコン
融液に種結晶を接触させ、石英るつぼ及び種結晶を回転
させながら種結晶を引上げることにより、円柱状のシリ
コン単結晶のインゴットを製造する方法である。
【０００３】一方、半導体集積回路を製造する工程にお
いて、歩留りを低下させる原因として酸化誘起積層欠陥
（Oxidation Induced Stacking Fault、以下、ＯＳＦと
いう。）の核となる酸素析出物の微小欠陥や、結晶に起
因したパーティクル（Crystal Originated Particle、
以下、ＣＯＰという。）や、或いは侵入型転位（Inters
titial-type Large Dislocation、以下、ＬＤとい
う。）の存在が挙げられている。ＯＳＦは、結晶成長時
にその核となる微小欠陥が導入され、半導体デバイスを
製造する際の熱酸化工程等で顕在化し、作製したデバイ
スのリーク電流の増加等の不良原因になる。またＣＯＰ
は、鏡面研磨後のシリコンウェーハをアンモニアと過酸
化水素の混合液で洗浄したときにウェーハ表面に出現す
る結晶に起因したピットである。このウェーハをパーテ
ィクルカウンタで測定すると、このピットも本来のパー
ティクルとともに光散乱欠陥として検出される。
いて、歩留りを低下させる原因として酸化誘起積層欠陥
（Oxidation Induced Stacking Fault、以下、ＯＳＦと
いう。）の核となる酸素析出物の微小欠陥や、結晶に起
因したパーティクル（Crystal Originated Particle、
以下、ＣＯＰという。）や、或いは侵入型転位（Inters
titial-type Large Dislocation、以下、ＬＤとい
う。）の存在が挙げられている。ＯＳＦは、結晶成長時
にその核となる微小欠陥が導入され、半導体デバイスを
製造する際の熱酸化工程等で顕在化し、作製したデバイ
スのリーク電流の増加等の不良原因になる。またＣＯＰ
は、鏡面研磨後のシリコンウェーハをアンモニアと過酸
化水素の混合液で洗浄したときにウェーハ表面に出現す
る結晶に起因したピットである。このウェーハをパーテ
ィクルカウンタで測定すると、このピットも本来のパー
ティクルとともに光散乱欠陥として検出される。
【０００４】このＣＯＰは電気的特性、例えば酸化膜の
経時絶縁破壊特性（Time Dependentdielectric Breakdo
wn、ＴＤＤＢ）、酸化膜耐圧特性（Time Zero Dielectr
icBreakdown、ＴＺＤＢ）等を劣化させる原因となる。
またＣＯＰがウェーハ表面に存在するとデバイスの配線
工程において段差を生じ、断線の原因となり得る。そし
て素子分離部分においてもリーク等の原因となり、製品
の歩留りを低くする。更にＬＤは、転位クラスタとも呼
ばれたり、或いはこの欠陥を生じたシリコンウェーハを
フッ酸を主成分とする選択エッチング液に浸漬するとピ
ットを生じることから転位ピットとも呼ばれる。このＬ
Ｄも、電気的特性、例えばリーク特性、アイソレーショ
ン特性等を劣化させる原因となる。この結果、半導体集
積回路を製造するために用いられるシリコンウェーハか
らＯＳＦ、ＣＯＰ及びＬＤを減少させることが必要とな
っている。
経時絶縁破壊特性（Time Dependentdielectric Breakdo
wn、ＴＤＤＢ）、酸化膜耐圧特性（Time Zero Dielectr
icBreakdown、ＴＺＤＢ）等を劣化させる原因となる。
またＣＯＰがウェーハ表面に存在するとデバイスの配線
工程において段差を生じ、断線の原因となり得る。そし
て素子分離部分においてもリーク等の原因となり、製品
の歩留りを低くする。更にＬＤは、転位クラスタとも呼
ばれたり、或いはこの欠陥を生じたシリコンウェーハを
フッ酸を主成分とする選択エッチング液に浸漬するとピ
ットを生じることから転位ピットとも呼ばれる。このＬ
Ｄも、電気的特性、例えばリーク特性、アイソレーショ
ン特性等を劣化させる原因となる。この結果、半導体集
積回路を製造するために用いられるシリコンウェーハか
らＯＳＦ、ＣＯＰ及びＬＤを減少させることが必要とな
っている。
【０００５】このＯＳＦ、ＣＯＰ及びＬＤを有しない無
欠陥のシリコンウェーハを切出すためのシリコン単結晶
インゴットの製造方法が特開平１１−１３９３号公報に
開示されている。一般に、シリコン単結晶のインゴット
を速い速度で引上げると、インゴット内部に空孔型点欠
陥の凝集体が支配的に存在する領域［Ｖ］が形成され、
インゴットを遅い速度で引上げると、インゴット内部に
格子間シリコン型点欠陥の凝集体が支配的に存在する領
域［Ｉ］が形成される。このため上記製造方法では、イ
ンゴットを最適な引上げ速度で引上げることにより、上
記点欠陥の凝集体が存在しないパーフェクト領域［Ｐ］
からなるシリコン単結晶を製造できるようになってい
る。
欠陥のシリコンウェーハを切出すためのシリコン単結晶
インゴットの製造方法が特開平１１−１３９３号公報に
開示されている。一般に、シリコン単結晶のインゴット
を速い速度で引上げると、インゴット内部に空孔型点欠
陥の凝集体が支配的に存在する領域［Ｖ］が形成され、
インゴットを遅い速度で引上げると、インゴット内部に
格子間シリコン型点欠陥の凝集体が支配的に存在する領
域［Ｉ］が形成される。このため上記製造方法では、イ
ンゴットを最適な引上げ速度で引上げることにより、上
記点欠陥の凝集体が存在しないパーフェクト領域［Ｐ］
からなるシリコン単結晶を製造できるようになってい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の特
開平１１−１３９３号公報に示されたシリコン単結晶イ
ンゴットの製造方法では、シリコン単結晶のインゴット
とシリコン融液との固液界面近傍での鉛直方向の温度勾
配が均一になるように引上げ速度によってのみ制御す
る。この制御はシリコン融液の残量の変化や対流の変化
による影響を受けるため、インゴットの直胴部全長にわ
たって、無欠陥のシリコン単結晶を製造することは困難
であった。本発明の目的は、比較的少ない電力及び比較
的狭い空間で、無欠陥であって、しかも酸素濃度が制御
されたシリコン単結晶のインゴットを比較的容易に製造
できる、シリコン単結晶の引上げ方法を提供することに
ある。
開平１１−１３９３号公報に示されたシリコン単結晶イ
ンゴットの製造方法では、シリコン単結晶のインゴット
とシリコン融液との固液界面近傍での鉛直方向の温度勾
配が均一になるように引上げ速度によってのみ制御す
る。この制御はシリコン融液の残量の変化や対流の変化
による影響を受けるため、インゴットの直胴部全長にわ
たって、無欠陥のシリコン単結晶を製造することは困難
であった。本発明の目的は、比較的少ない電力及び比較
的狭い空間で、無欠陥であって、しかも酸素濃度が制御
されたシリコン単結晶のインゴットを比較的容易に製造
できる、シリコン単結晶の引上げ方法を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように、シリコン融液１３を貯留する石英る
つぼ１４を所定の回転速度で回転させ、シリコン融液１
３から引上げられるシリコン単結晶のインゴット１６を
所定の回転速度で回転させ、石英るつぼ１４の外径より
大きな互いに同一のコイル直径を有する第１及び第２コ
イル１１，１２を石英るつぼ１４の回転軸をそれぞれコ
イル中心としかつ鉛直方向に所定の間隔Ｔをあけて配設
し、第１及び第２コイル１１，１２にそれぞれ同じ向き
の電流を流すことにより第１及び第２コイルの各コイル
中心に沿って縦方向へ延びる縦磁場１７を発生させ、イ
ンゴット１６内が格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び
空孔型点欠陥の凝集体の存在しないパーフェクト領域と
なる引上げ速度でインゴットを引上げるシリコン単結晶
の引上げ方法の改良である。その特徴ある構成は、イン
ゴット１６の半径をＲとするとき、シリコン融液１３と
インゴット１６との固液界面１９の中心の鉛直方向の温
度勾配Ｇｃと前記中心よりＲ−２０ｍｍ周縁の鉛直方向
の温度勾配Ｇｐとの差ΔＧ（|Ｇｃ−Ｇｐ|）が０．３℃
／ｍｍ以下となるように、第１及び第２コイル１１，１
２の間隔Ｔの中間位置１７ａと、縦磁場１７の強度と、
石英るつぼ１４の回転速度と、インゴット１６の回転速
度とを制御することにある。
図１に示すように、シリコン融液１３を貯留する石英る
つぼ１４を所定の回転速度で回転させ、シリコン融液１
３から引上げられるシリコン単結晶のインゴット１６を
所定の回転速度で回転させ、石英るつぼ１４の外径より
大きな互いに同一のコイル直径を有する第１及び第２コ
イル１１，１２を石英るつぼ１４の回転軸をそれぞれコ
イル中心としかつ鉛直方向に所定の間隔Ｔをあけて配設
し、第１及び第２コイル１１，１２にそれぞれ同じ向き
の電流を流すことにより第１及び第２コイルの各コイル
中心に沿って縦方向へ延びる縦磁場１７を発生させ、イ
ンゴット１６内が格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び
空孔型点欠陥の凝集体の存在しないパーフェクト領域と
なる引上げ速度でインゴットを引上げるシリコン単結晶
の引上げ方法の改良である。その特徴ある構成は、イン
ゴット１６の半径をＲとするとき、シリコン融液１３と
インゴット１６との固液界面１９の中心の鉛直方向の温
度勾配Ｇｃと前記中心よりＲ−２０ｍｍ周縁の鉛直方向
の温度勾配Ｇｐとの差ΔＧ（|Ｇｃ−Ｇｐ|）が０．３℃
／ｍｍ以下となるように、第１及び第２コイル１１，１
２の間隔Ｔの中間位置１７ａと、縦磁場１７の強度と、
石英るつぼ１４の回転速度と、インゴット１６の回転速
度とを制御することにある。
【０００８】請求項１に記載されたシリコン単結晶の引
上げ方法では、温度勾配Ｇｃと温度勾配Ｇｐとの差ΔＧ
が０．３℃／ｍｍ以下となるように、第１及び第２コイ
ル１１，１２の間隔Ｔの中間にあたる位置１７ａと、縦
磁場１７の強度と、石英るつぼ１４の回転速度と、イン
ゴット１６の回転速度とを制御しながら、インゴットを
引上げると、シリコン融液１３に所定の対流２１〜２３
が発生し、これらの対流２１〜２３により従来大きく下
側に凸であった固液界面１９形状が液面と同一高さでか
つフラットに近づく。この結果、インゴット中心と中心
からＲ−２０ｍｍ周縁の鉛直方向の温度勾配も均一に近
づき、０．３℃／ｍｍ以下になる。従って、略全長にわ
たって無欠陥で高品質のシリコン単結晶のインゴット１
６を比較的容易に製造できる。
上げ方法では、温度勾配Ｇｃと温度勾配Ｇｐとの差ΔＧ
が０．３℃／ｍｍ以下となるように、第１及び第２コイ
ル１１，１２の間隔Ｔの中間にあたる位置１７ａと、縦
磁場１７の強度と、石英るつぼ１４の回転速度と、イン
ゴット１６の回転速度とを制御しながら、インゴットを
引上げると、シリコン融液１３に所定の対流２１〜２３
が発生し、これらの対流２１〜２３により従来大きく下
側に凸であった固液界面１９形状が液面と同一高さでか
つフラットに近づく。この結果、インゴット中心と中心
からＲ−２０ｍｍ周縁の鉛直方向の温度勾配も均一に近
づき、０．３℃／ｍｍ以下になる。従って、略全長にわ
たって無欠陥で高品質のシリコン単結晶のインゴット１
６を比較的容易に製造できる。
【０００９】ここで、第１及び第２コイル１１，１２の
間隔の中間位置１７ａとシリコン融液１３の表面との距
離をＨとするとき、１００ｍｍ≦Ｈ≦２０００ｍｍを満
たすように、中間位置１７ａをシリコン融液１３の表面
の上方又は下方に制御することが好ましい。また石英る
つぼ１４の直径が大きくなるに従って縦磁場１７の強度
が強くなるように、第１及び第２コイル１１，１２に流
す電流を制御することができる。
間隔の中間位置１７ａとシリコン融液１３の表面との距
離をＨとするとき、１００ｍｍ≦Ｈ≦２０００ｍｍを満
たすように、中間位置１７ａをシリコン融液１３の表面
の上方又は下方に制御することが好ましい。また石英る
つぼ１４の直径が大きくなるに従って縦磁場１７の強度
が強くなるように、第１及び第２コイル１１，１２に流
す電流を制御することができる。
【００１０】更に、石英るつぼ１４の回転速度をＲ1と
しかつシリコン単結晶のインゴット１６の回転速度をＲ
2とするとき、＋Ｒ1＝＋（０．１〜３．０）Ｒ2又は−
Ｒ1＝−（０．１〜３．０）Ｒ2を満たすように、石英る
つぼ１４及びインゴット１６の回転速度をそれぞれ制御
することが好ましい。
しかつシリコン単結晶のインゴット１６の回転速度をＲ
2とするとき、＋Ｒ1＝＋（０．１〜３．０）Ｒ2又は−
Ｒ1＝−（０．１〜３．０）Ｒ2を満たすように、石英る
つぼ１４及びインゴット１６の回転速度をそれぞれ制御
することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１に示すように、本発明のシリコ
ン単結晶の引上げ方法は、シリコン融液１３を貯留する
石英るつぼ１４を所定の回転速度Ｒ1で回転させ、シリ
コン融液１３から引上げられるシリコン単結晶のインゴ
ット１６を所定の回転速度Ｒ2で回転させ、かつシリコ
ン融液１３に第１及び第２コイル１１，１２を用いて縦
磁場１７を印加しながら、上記シリコン融液１３から上
記インゴット１６を引上げる方法である。上記第１及び
第２コイル１１，１２は、石英るつぼ１４の外径より大
きな互いに同一のコイル直径を有し、石英るつぼの回転
軸をそれぞれコイル中心としかつ鉛直方向に所定の間隔
Ｔをあけて配設される。また第１及び第２コイル１１，
１２にはそれぞれ同じ向きの電流が流され、これにより
第１及び第２コイル１１，１２の各コイル中心に沿って
縦方向へ延びる縦磁場１７が発生するようになってい
る。図示しないが、第１及び第２コイルは互いの大きさ
が異なっていてもよい。図１の符号１８は石英るつぼ１
４の外周面を包囲するヒータである。
基づいて説明する。図１に示すように、本発明のシリコ
ン単結晶の引上げ方法は、シリコン融液１３を貯留する
石英るつぼ１４を所定の回転速度Ｒ1で回転させ、シリ
コン融液１３から引上げられるシリコン単結晶のインゴ
ット１６を所定の回転速度Ｒ2で回転させ、かつシリコ
ン融液１３に第１及び第２コイル１１，１２を用いて縦
磁場１７を印加しながら、上記シリコン融液１３から上
記インゴット１６を引上げる方法である。上記第１及び
第２コイル１１，１２は、石英るつぼ１４の外径より大
きな互いに同一のコイル直径を有し、石英るつぼの回転
軸をそれぞれコイル中心としかつ鉛直方向に所定の間隔
Ｔをあけて配設される。また第１及び第２コイル１１，
１２にはそれぞれ同じ向きの電流が流され、これにより
第１及び第２コイル１１，１２の各コイル中心に沿って
縦方向へ延びる縦磁場１７が発生するようになってい
る。図示しないが、第１及び第２コイルは互いの大きさ
が異なっていてもよい。図１の符号１８は石英るつぼ１
４の外周面を包囲するヒータである。
【００１２】一方、上記インゴット１６は、このインゴ
ット内が格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び空孔型点
欠陥の凝集体の存在しないパーフェクト領域となる引上
げ速度で引上げられる。即ち、インゴットは、ＣＺ法に
よりホットゾーン炉内のシリコン融液１３からボロンコ
フ（Voronkov）の理論に基づいた所定の引上げ速度プロ
ファイルで引上げられる。
ット内が格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び空孔型点
欠陥の凝集体の存在しないパーフェクト領域となる引上
げ速度で引上げられる。即ち、インゴットは、ＣＺ法に
よりホットゾーン炉内のシリコン融液１３からボロンコ
フ（Voronkov）の理論に基づいた所定の引上げ速度プロ
ファイルで引上げられる。
【００１３】一般的に、ＣＺ法によりホットゾーン炉内
のシリコン融液１３からシリコン単結晶のインゴット１
６を引上げると、インゴット内には、点欠陥（point de
fect）と点欠陥の凝集体（agglomerates：三次元欠陥）
が発生する。点欠陥は空孔型点欠陥と格子間シリコン型
点欠陥という二つの一般的な形態がある。空孔型点欠陥
は一つのシリコン原子がシリコン結晶格子で正常的な位
置の一つから離脱したものである。このような空孔が空
孔型点欠陥になる。一方、原子がシリコン結晶の格子点
以外の位置（インタースチシャルサイト）で発見される
とこれが格子間シリコン点欠陥になる。
のシリコン融液１３からシリコン単結晶のインゴット１
６を引上げると、インゴット内には、点欠陥（point de
fect）と点欠陥の凝集体（agglomerates：三次元欠陥）
が発生する。点欠陥は空孔型点欠陥と格子間シリコン型
点欠陥という二つの一般的な形態がある。空孔型点欠陥
は一つのシリコン原子がシリコン結晶格子で正常的な位
置の一つから離脱したものである。このような空孔が空
孔型点欠陥になる。一方、原子がシリコン結晶の格子点
以外の位置（インタースチシャルサイト）で発見される
とこれが格子間シリコン点欠陥になる。
【００１４】点欠陥は一般的にシリコン融液１３とイン
ゴット１６の間の接触面、即ち固液界面１９で形成され
る。しかし、インゴット１６を継続的に引上げることに
よって固液界面１９であった部分は引上げとともに冷却
し始める。冷却の間、空孔型点欠陥又は格子間シリコン
型点欠陥は拡散により互いに合併して、空孔型点欠陥の
凝集体（vacancy agglomerates）又は格子間シリコン型
点欠陥の凝集体（interstitial agglomerates）が形成
される。言い換えれば、凝集体は点欠陥の合併に起因し
て発生する三次元構造となる。
ゴット１６の間の接触面、即ち固液界面１９で形成され
る。しかし、インゴット１６を継続的に引上げることに
よって固液界面１９であった部分は引上げとともに冷却
し始める。冷却の間、空孔型点欠陥又は格子間シリコン
型点欠陥は拡散により互いに合併して、空孔型点欠陥の
凝集体（vacancy agglomerates）又は格子間シリコン型
点欠陥の凝集体（interstitial agglomerates）が形成
される。言い換えれば、凝集体は点欠陥の合併に起因し
て発生する三次元構造となる。
【００１５】空孔型点欠陥の凝集体は、前述したＣＯＰ
の他に、ＬＳＴＤ（Laser Scattering Tomograph Defec
ts）又はＦＰＤ（Flow Pattern Defects）と呼ばれる欠
陥を含み、格子間シリコン型点欠陥の凝集体は前述した
ＬＤと呼ばれる欠陥を含む。ＦＰＤとは、インゴットを
スライスして作製されたシリコンウェーハを３０分間セ
コエッチング（Secco etching、ＨＦ：Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7(0.1
5mol/l)＝２：１の混合液によるエッチング）したとき
に現れる特異なフローパターンを呈する痕跡の源であ
り、ＬＳＴＤとは、シリコン単結晶内に赤外線を照射し
たときにシリコンとは異なる屈折率を有し散乱光を発生
する源である。
の他に、ＬＳＴＤ（Laser Scattering Tomograph Defec
ts）又はＦＰＤ（Flow Pattern Defects）と呼ばれる欠
陥を含み、格子間シリコン型点欠陥の凝集体は前述した
ＬＤと呼ばれる欠陥を含む。ＦＰＤとは、インゴットを
スライスして作製されたシリコンウェーハを３０分間セ
コエッチング（Secco etching、ＨＦ：Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7(0.1
5mol/l)＝２：１の混合液によるエッチング）したとき
に現れる特異なフローパターンを呈する痕跡の源であ
り、ＬＳＴＤとは、シリコン単結晶内に赤外線を照射し
たときにシリコンとは異なる屈折率を有し散乱光を発生
する源である。
【００１６】ボロンコフの理論は、欠陥の数が少ない高
純度インゴット１６を成長させるために、インゴットの
引上げ速度をＶ（ｍｍ／分）、インゴットとシリコン融
液１３の界面近傍のインゴット中の温度勾配をＧ（℃／
ｍｍ）とするときに、Ｖ／Ｇ（ｍｍ2／分・℃）を制御
することである。この理論では、図２に示すように、Ｖ
／Ｇを横軸にとり、空孔型点欠陥濃度と格子間シリコン
型点欠陥濃度を同一の縦軸にとって、Ｖ／Ｇと点欠陥濃
度との関係を図式的に表現し、空孔領域と格子間シリコ
ン領域の境界がＶ／Ｇによって決定されることを説明し
ている。より詳しくは、Ｖ／Ｇ比が臨界点以上では空孔
型点欠陥濃度が優勢なインゴットが形成される反面、Ｖ
／Ｇ比が臨界点以下では格子間シリコン型点欠陥濃度が
優勢なインゴットが形成される。図２において、［Ｉ］
は格子間シリコン型点欠陥が支配的であって、格子間シ
リコン型点欠陥の凝集体が存在する領域（(Ｖ／Ｇ)1以
下）を示し、［Ｖ］はインゴット内での空孔型点欠陥が
支配的であって、空孔型点欠陥の凝集体が存在する領域
（(Ｖ／Ｇ)2以上）を示し、［Ｐ］は空孔型点欠陥の凝
集体及び格子間シリコン型点欠陥の凝集体が存在しない
パーフェクト領域（(Ｖ／Ｇ)1〜(Ｖ／Ｇ)2）を示す。領
域［Ｐ］に隣接する領域［Ｖ］にはＯＳＦ核を形成する
領域［ＯＳＦ］（(Ｖ／Ｇ)2〜(Ｖ／Ｇ)3）が存在する。
純度インゴット１６を成長させるために、インゴットの
引上げ速度をＶ（ｍｍ／分）、インゴットとシリコン融
液１３の界面近傍のインゴット中の温度勾配をＧ（℃／
ｍｍ）とするときに、Ｖ／Ｇ（ｍｍ2／分・℃）を制御
することである。この理論では、図２に示すように、Ｖ
／Ｇを横軸にとり、空孔型点欠陥濃度と格子間シリコン
型点欠陥濃度を同一の縦軸にとって、Ｖ／Ｇと点欠陥濃
度との関係を図式的に表現し、空孔領域と格子間シリコ
ン領域の境界がＶ／Ｇによって決定されることを説明し
ている。より詳しくは、Ｖ／Ｇ比が臨界点以上では空孔
型点欠陥濃度が優勢なインゴットが形成される反面、Ｖ
／Ｇ比が臨界点以下では格子間シリコン型点欠陥濃度が
優勢なインゴットが形成される。図２において、［Ｉ］
は格子間シリコン型点欠陥が支配的であって、格子間シ
リコン型点欠陥の凝集体が存在する領域（(Ｖ／Ｇ)1以
下）を示し、［Ｖ］はインゴット内での空孔型点欠陥が
支配的であって、空孔型点欠陥の凝集体が存在する領域
（(Ｖ／Ｇ)2以上）を示し、［Ｐ］は空孔型点欠陥の凝
集体及び格子間シリコン型点欠陥の凝集体が存在しない
パーフェクト領域（(Ｖ／Ｇ)1〜(Ｖ／Ｇ)2）を示す。領
域［Ｐ］に隣接する領域［Ｖ］にはＯＳＦ核を形成する
領域［ＯＳＦ］（(Ｖ／Ｇ)2〜(Ｖ／Ｇ)3）が存在する。
【００１７】このパーフェクト領域［Ｐ］は更に領域
［ＰI］と領域［ＰV］に分類される。［ＰI］はＶ／Ｇ
比が上記(Ｖ／Ｇ)1から臨界点までの領域であり、
［ＰV］はＶ／Ｇ比が臨界点から上記(Ｖ／Ｇ)2までの領
域である。即ち、［ＰI］は領域［Ｉ］に隣接し、かつ
侵入型転位を形成し得る最低の格子間シリコン型点欠陥
濃度未満の格子間シリコン型点欠陥濃度を有する領域で
あり、［ＰV］は領域［Ｖ］に隣接し、かつＯＳＦを形
成し得る最低の空孔型点欠陥濃度未満の空孔型点欠陥濃
度を有する領域である。なお、上記ＯＳＦは、結晶成長
時にその核となる微小欠陥が導入され、半導体デバイス
を製造する際の熱酸化工程等で顕在化し、作製したデバ
イスのリーク電流の増加等の不良原因になる。
［ＰI］と領域［ＰV］に分類される。［ＰI］はＶ／Ｇ
比が上記(Ｖ／Ｇ)1から臨界点までの領域であり、
［ＰV］はＶ／Ｇ比が臨界点から上記(Ｖ／Ｇ)2までの領
域である。即ち、［ＰI］は領域［Ｉ］に隣接し、かつ
侵入型転位を形成し得る最低の格子間シリコン型点欠陥
濃度未満の格子間シリコン型点欠陥濃度を有する領域で
あり、［ＰV］は領域［Ｖ］に隣接し、かつＯＳＦを形
成し得る最低の空孔型点欠陥濃度未満の空孔型点欠陥濃
度を有する領域である。なお、上記ＯＳＦは、結晶成長
時にその核となる微小欠陥が導入され、半導体デバイス
を製造する際の熱酸化工程等で顕在化し、作製したデバ
イスのリーク電流の増加等の不良原因になる。
【００１８】図１に戻って、インゴット１６の半径をＲ
とするとき、シリコン融液１３とインゴット１６との固
液界面１９の中心の鉛直方向の温度勾配Ｇｃと中心より
Ｒ−２０ｍｍ周縁の鉛直方向の温度勾配Ｇｐとの差ΔＧ
（|Ｇｃ−Ｇｐ|）が０．３℃／ｍｍ以下となるように、
第１及び第２コイル１１，１２の間隔Ｔの中間位置１７
ａと、縦磁場１７の強度と、石英るつぼ１４の回転速度
Ｒ1と、インゴット１６の回転速度Ｒ2とを制御する。具
体的には、第１及び第２コイル１１，１２の間隔Ｔの中
間位置１７ａとシリコン融液１３の表面との距離をＨと
するとき、１００ｍｍ≦Ｈ≦２０００ｍｍ、好ましくは
５００ｍｍ≦Ｈ≦１２００ｍｍを満たすように、中間位
置１７ａをシリコン融液１３の表面の上方又は下方に制
御する。ここで中間位置１７ａとシリコン融液１３の表
面との距離Ｈを規定したのは、Ｈが下限値未満では、融
液１３内の磁力線の分布が乱れる不具合を生じ、Ｈが上
限値を越えると、磁場強度が弱くなりすぎるため、シリ
コン融液１３の対流を制御できないからである。
とするとき、シリコン融液１３とインゴット１６との固
液界面１９の中心の鉛直方向の温度勾配Ｇｃと中心より
Ｒ−２０ｍｍ周縁の鉛直方向の温度勾配Ｇｐとの差ΔＧ
（|Ｇｃ−Ｇｐ|）が０．３℃／ｍｍ以下となるように、
第１及び第２コイル１１，１２の間隔Ｔの中間位置１７
ａと、縦磁場１７の強度と、石英るつぼ１４の回転速度
Ｒ1と、インゴット１６の回転速度Ｒ2とを制御する。具
体的には、第１及び第２コイル１１，１２の間隔Ｔの中
間位置１７ａとシリコン融液１３の表面との距離をＨと
するとき、１００ｍｍ≦Ｈ≦２０００ｍｍ、好ましくは
５００ｍｍ≦Ｈ≦１２００ｍｍを満たすように、中間位
置１７ａをシリコン融液１３の表面の上方又は下方に制
御する。ここで中間位置１７ａとシリコン融液１３の表
面との距離Ｈを規定したのは、Ｈが下限値未満では、融
液１３内の磁力線の分布が乱れる不具合を生じ、Ｈが上
限値を越えると、磁場強度が弱くなりすぎるため、シリ
コン融液１３の対流を制御できないからである。
【００１９】図８に示すように、従来の１つのコイル１
５を用いて印加することにより発生する縦磁場は、横か
ら見て磁力線１７の描く曲線が反った形状を示すが、図
１に示すように、本発明の鉛直方向に所定の間隔Ｔをあ
けて配設された第１及び第２コイル１１，１２を用いて
発生させた縦磁場１７は、横から見て磁力線１７の描く
曲線が中間位置１７ａを中心として外側に膨れた歪み形
状を示す。この歪み形状がシリコン融液１３の対流に影
響を与え、温度勾配の差ΔＧを０．３℃／ｍｍ以下に制
御することができる。
５を用いて印加することにより発生する縦磁場は、横か
ら見て磁力線１７の描く曲線が反った形状を示すが、図
１に示すように、本発明の鉛直方向に所定の間隔Ｔをあ
けて配設された第１及び第２コイル１１，１２を用いて
発生させた縦磁場１７は、横から見て磁力線１７の描く
曲線が中間位置１７ａを中心として外側に膨れた歪み形
状を示す。この歪み形状がシリコン融液１３の対流に影
響を与え、温度勾配の差ΔＧを０．３℃／ｍｍ以下に制
御することができる。
【００２０】また石英るつぼ１４の直径が大きくなるに
従って縦磁場１７の強度が強くなるように、第１及び第
２コイル１１，１２に流す電流を制御する。このように
第１及び第２コイルの電流を制御するのは、シリコン融
液１３に対流を発生させるローレンツ力を、石英るつぼ
１４の直径が大きくなるに従って大きくする必要がある
ためである。例えば、直径が２００ｍｍのインゴット１
６を引上げるために、内径が５５０〜６５０ｍｍの石英
るつぼ１４を用いた場合には、縦磁場１７の強度を１０
０〜１０００ガウスの範囲内の一定値に制御し、直径が
３００ｍｍのインゴット１６を引上げるために、内径が
６５０〜８００ｍｍの石英るつぼ１４を用いた場合に
は、縦磁場１７の強度を３００〜３０００ガウスの範囲
内の一定値に制御する。但し、中間位置１７ａとシリコ
ン融液１３の表面との距離Ｈが小さいときは、縦磁場１
７の強度を弱くすることができる。
従って縦磁場１７の強度が強くなるように、第１及び第
２コイル１１，１２に流す電流を制御する。このように
第１及び第２コイルの電流を制御するのは、シリコン融
液１３に対流を発生させるローレンツ力を、石英るつぼ
１４の直径が大きくなるに従って大きくする必要がある
ためである。例えば、直径が２００ｍｍのインゴット１
６を引上げるために、内径が５５０〜６５０ｍｍの石英
るつぼ１４を用いた場合には、縦磁場１７の強度を１０
０〜１０００ガウスの範囲内の一定値に制御し、直径が
３００ｍｍのインゴット１６を引上げるために、内径が
６５０〜８００ｍｍの石英るつぼ１４を用いた場合に
は、縦磁場１７の強度を３００〜３０００ガウスの範囲
内の一定値に制御する。但し、中間位置１７ａとシリコ
ン融液１３の表面との距離Ｈが小さいときは、縦磁場１
７の強度を弱くすることができる。
【００２１】更に石英るつぼ１４の回転速度Ｒ1とイン
ゴット１６の回転速度Ｒ2を、＋Ｒ1＝＋（０．１〜３．
０）Ｒ2又は−Ｒ1＝−（０．１〜３．０）Ｒ2、好まし
くは＋Ｒ1＝＋（０．８〜１．２）Ｒ2又は−Ｒ1＝−
（０．８〜１．２）Ｒ2を満たすように制御する。
ゴット１６の回転速度Ｒ2を、＋Ｒ1＝＋（０．１〜３．
０）Ｒ2又は−Ｒ1＝−（０．１〜３．０）Ｒ2、好まし
くは＋Ｒ1＝＋（０．８〜１．２）Ｒ2又は−Ｒ1＝−
（０．８〜１．２）Ｒ2を満たすように制御する。
【００２２】また、上及び下コイルの直径が同等の場合
は磁場の直径を、上及び下コイルの直径が異なる場合は
その平均値をφとするとき、Ｔ／φ≧０．３のときに、
Ｒ1＝−（０〜３．０）Ｒ2、好ましくはＲ1＝−（０．
０５〜０．８）Ｒ2を満たすように制御することによ
り、上記と同じ効果が得られる。
は磁場の直径を、上及び下コイルの直径が異なる場合は
その平均値をφとするとき、Ｔ／φ≧０．３のときに、
Ｒ1＝−（０〜３．０）Ｒ2、好ましくはＲ1＝−（０．
０５〜０．８）Ｒ2を満たすように制御することによ
り、上記と同じ効果が得られる。
【００２３】ここでＲ1又はＲ2がプラスのときは、回転
方向が上方から見て反時計回りを示し、Ｒ1又はＲ2がマ
イナスのときは、回転方向が上方から見て時計回りを示
す。石英るつぼ１４の回転速度Ｒ1とインゴット１６の
回転速度Ｒ2を上記関係式を満たすように規定したの
は、これらの範囲を外れる数値を設定すると、融液中の
対流が理想的なパターンを取らず、固液界面を制御する
ことができないからである。なお、インゴット１６の回
転速度Ｒ2は±（０．１〜５０）ｒｐｍの範囲にあるこ
とが好ましい。
方向が上方から見て反時計回りを示し、Ｒ1又はＲ2がマ
イナスのときは、回転方向が上方から見て時計回りを示
す。石英るつぼ１４の回転速度Ｒ1とインゴット１６の
回転速度Ｒ2を上記関係式を満たすように規定したの
は、これらの範囲を外れる数値を設定すると、融液中の
対流が理想的なパターンを取らず、固液界面を制御する
ことができないからである。なお、インゴット１６の回
転速度Ｒ2は±（０．１〜５０）ｒｐｍの範囲にあるこ
とが好ましい。
【００２４】上述のように、第１及び第２コイル１１，
１２の間隔Ｔの中間位置１７ａと、縦磁場１７の強度
と、石英るつぼ１４の回転速度Ｒ1と、インゴット１６
の回転速度Ｒ2とを制御しながら、シリコン単結晶のイ
ンゴット１６を引上げると、単結晶の鉛直方向の温度勾
配Ｇの径方向の分布が均一化され、Ｖ／Ｇは径方向の距
離による変化を低減させる。図２に示すように、引上げ
速度Ｖを制御することにより成長した結晶内部の欠陥は
径方向の分布が均一化するため、無欠陥領域は拡大され
る。よって引上げ速度調整することにより、Ｖ／Ｇが臨
界点を示すように制御するとき、無欠陥単結晶を獲得す
ることができる。
１２の間隔Ｔの中間位置１７ａと、縦磁場１７の強度
と、石英るつぼ１４の回転速度Ｒ1と、インゴット１６
の回転速度Ｒ2とを制御しながら、シリコン単結晶のイ
ンゴット１６を引上げると、単結晶の鉛直方向の温度勾
配Ｇの径方向の分布が均一化され、Ｖ／Ｇは径方向の距
離による変化を低減させる。図２に示すように、引上げ
速度Ｖを制御することにより成長した結晶内部の欠陥は
径方向の分布が均一化するため、無欠陥領域は拡大され
る。よって引上げ速度調整することにより、Ｖ／Ｇが臨
界点を示すように制御するとき、無欠陥単結晶を獲得す
ることができる。
【００２５】
【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく
説明する。 ＜実施例１＞図１に示すように、シリコン単結晶のイン
ゴット１６を引上げるときのシリコン融液１３に発生す
る対流２１〜２３を、シリコン単結晶の回転速度を変え
て数値解析により求めた後に、固液界面近傍のインゴッ
ト中の周縁に対する中心の鉛直方向への距離（図３）
と、シリコン単結晶の中心における鉛直方向の温度勾配
Ｇｃ及びシリコン単結晶の周縁及び中心における鉛直方
向の温度勾配の差ΔＧ（|Ｇｃ−Ｇｐ|）の変化（図４）
とを算出した。このときの具体的な条件は次の通りであ
る。石英るつぼ１４の内径は７００ｍｍであり、石英る
つぼの外周面をヒータ１８により包囲した。またコイル
直径が１４５０ｍｍの第１及び第２コイル１１，１２
を、石英るつぼ１４の回転軸をコイル中心としかつ鉛直
方向に４００ｍｍあけて配設した。これらのコイル１
１，１２にそれぞれ同じ向きの電流を流すことにより、
第１及び第２コイルの各コイル中心に沿って縦方向へ延
びる縦磁場１７を発生させた。このとき第１及び第２コ
イル１１，１２の間隔Ｔの中間位置１７ａはシリコン融
液１３表面と同じ高さとし、縦磁場１７の強度が８００
ガウスとなるように各コイルに流す電流を制御した。こ
の状態で直径３００ｍｍのインゴット１６を０．１〜
０．７ｍｍ／分の引上げ速度で上記シリコン融液１３か
ら引上げた。なお、石英るつぼ１４の回転速度Ｒ1を＋
５ｒｐｍに固定し、インゴット１６の回転速度Ｒ2を−
１０〜−３０ｒｐｍの範囲内の８種類の速度に変えて上
記対流などをそれぞれ算出した。
説明する。 ＜実施例１＞図１に示すように、シリコン単結晶のイン
ゴット１６を引上げるときのシリコン融液１３に発生す
る対流２１〜２３を、シリコン単結晶の回転速度を変え
て数値解析により求めた後に、固液界面近傍のインゴッ
ト中の周縁に対する中心の鉛直方向への距離（図３）
と、シリコン単結晶の中心における鉛直方向の温度勾配
Ｇｃ及びシリコン単結晶の周縁及び中心における鉛直方
向の温度勾配の差ΔＧ（|Ｇｃ−Ｇｐ|）の変化（図４）
とを算出した。このときの具体的な条件は次の通りであ
る。石英るつぼ１４の内径は７００ｍｍであり、石英る
つぼの外周面をヒータ１８により包囲した。またコイル
直径が１４５０ｍｍの第１及び第２コイル１１，１２
を、石英るつぼ１４の回転軸をコイル中心としかつ鉛直
方向に４００ｍｍあけて配設した。これらのコイル１
１，１２にそれぞれ同じ向きの電流を流すことにより、
第１及び第２コイルの各コイル中心に沿って縦方向へ延
びる縦磁場１７を発生させた。このとき第１及び第２コ
イル１１，１２の間隔Ｔの中間位置１７ａはシリコン融
液１３表面と同じ高さとし、縦磁場１７の強度が８００
ガウスとなるように各コイルに流す電流を制御した。こ
の状態で直径３００ｍｍのインゴット１６を０．１〜
０．７ｍｍ／分の引上げ速度で上記シリコン融液１３か
ら引上げた。なお、石英るつぼ１４の回転速度Ｒ1を＋
５ｒｐｍに固定し、インゴット１６の回転速度Ｒ2を−
１０〜−３０ｒｐｍの範囲内の８種類の速度に変えて上
記対流などをそれぞれ算出した。
【００２６】その結果、図３から明らかなように、シリ
コン単結晶の回転速度が約５ｒｐｍの範囲で、固液界面
がシリコン融液面と最も近い距離となった。また図４か
らも明らかなように、シリコン単結晶の回転速度が約５
ｒｐｍの範囲で、固液界面の周縁と中心で鉛直方向の温
度勾配の差が最も小さくなった。
コン単結晶の回転速度が約５ｒｐｍの範囲で、固液界面
がシリコン融液面と最も近い距離となった。また図４か
らも明らかなように、シリコン単結晶の回転速度が約５
ｒｐｍの範囲で、固液界面の周縁と中心で鉛直方向の温
度勾配の差が最も小さくなった。
【００２７】＜実施例２＞図１に示すシリコン単結晶引
上げ装置を用いて下記に示す引上げ条件に基づいてシリ
コン単結晶の引上げを行った。即ち、引上げの条件を縦
磁場の強度を８００ガウス、第１及び第２コイルの間隔
Ｔを４００ｍｍ、第１及び第２コイルの間隔の中間位置
とシリコン融液の表面との距離Ｈを０ｍｍ、石英るつぼ
の回転速度Ｒ1を５ｒｐｍ、及びシリコン単結晶のイン
ゴットの回転速度Ｒ2を５ｒｐｍにそれぞれ制御した。
上げ装置を用いて下記に示す引上げ条件に基づいてシリ
コン単結晶の引上げを行った。即ち、引上げの条件を縦
磁場の強度を８００ガウス、第１及び第２コイルの間隔
Ｔを４００ｍｍ、第１及び第２コイルの間隔の中間位置
とシリコン融液の表面との距離Ｈを０ｍｍ、石英るつぼ
の回転速度Ｒ1を５ｒｐｍ、及びシリコン単結晶のイン
ゴットの回転速度Ｒ2を５ｒｐｍにそれぞれ制御した。
【００２８】＜比較例１＞図１に示すシリコン単結晶引
上げ装置を用いて下記に示す引上げ条件に基づいてシリ
コン単結晶の引上げを行った。即ち、第１及び第２コイ
ルに電流をかけず、無磁場環境下において引上げを行
い、石英るつぼの回転速度を５ｒｐｍに、シリコン単結
晶の回転速度を−１０ｒｐｍにそれぞれ制御した。
上げ装置を用いて下記に示す引上げ条件に基づいてシリ
コン単結晶の引上げを行った。即ち、第１及び第２コイ
ルに電流をかけず、無磁場環境下において引上げを行
い、石英るつぼの回転速度を５ｒｐｍに、シリコン単結
晶の回転速度を−１０ｒｐｍにそれぞれ制御した。
【００２９】＜比較評価＞実施例２及び比較例１で行っ
たシリコン単結晶インゴットの引上げからシリコン単結
晶の中心における鉛直方向の温度勾配Ｇｃ（図５）、シ
リコン単結晶の周縁及び中心における鉛直方向の温度勾
配の差ΔＧ（|Ｇｃ−Ｇｐ|）の変化（図６）及び固液界
面の周縁に対する中心の鉛直方向への距離（図７）をそ
れぞれ算出した。
たシリコン単結晶インゴットの引上げからシリコン単結
晶の中心における鉛直方向の温度勾配Ｇｃ（図５）、シ
リコン単結晶の周縁及び中心における鉛直方向の温度勾
配の差ΔＧ（|Ｇｃ−Ｇｐ|）の変化（図６）及び固液界
面の周縁に対する中心の鉛直方向への距離（図７）をそ
れぞれ算出した。
【００３０】図５及び図６より明らかなように、比較例
１ではインゴット形成時におけるインゴット中心部から
インゴット周縁部にかけて温度勾配が大きく変動してい
るのに対し、実施例２では変動幅が小さくなっているこ
とが判る。また、図７より明らかなように比較例１では
大きく下側に凸となっているのに対し、実施例２では凸
の形状が小さく、固液界面がより液面と同一高さで、か
つフラットに近づいていることが判る。
１ではインゴット形成時におけるインゴット中心部から
インゴット周縁部にかけて温度勾配が大きく変動してい
るのに対し、実施例２では変動幅が小さくなっているこ
とが判る。また、図７より明らかなように比較例１では
大きく下側に凸となっているのに対し、実施例２では凸
の形状が小さく、固液界面がより液面と同一高さで、か
つフラットに近づいていることが判る。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、イ
ンゴットの半径をＲとするとき、シリコン融液とインゴ
ットとの固液界面の中心の鉛直方向の温度勾配Ｇｃと中
心よりＲ−２０ｍｍ周縁の鉛直方向の温度勾配Ｇｐとの
差ΔＧ（|Ｇｃ−Ｇｐ|）が０．３℃／ｍｍ以下となるよ
うに、第１及び第２コイルの間隔の中間位置と、縦磁場
の強度と、石英るつぼの回転速度と、インゴットの回転
速度とを制御し、シリコン単結晶のインゴット内がパー
フェクト領域となるような引上げ速度でインゴットを引
上げるので、シリコン融液に所定の対流が発生し、これ
らの対流により従来大きく下側に凸であった固液界面形
状が液面と同一高さでかつフラットに近づく。この結
果、中心と周縁の鉛直方向の温度勾配も均一に近づくた
め、ΔＧが０．１８℃／ｍｍになる。従って、略全長に
わたって無欠陥で高品質のシリコン単結晶のインゴット
を比較的容易に製造できる。
ンゴットの半径をＲとするとき、シリコン融液とインゴ
ットとの固液界面の中心の鉛直方向の温度勾配Ｇｃと中
心よりＲ−２０ｍｍ周縁の鉛直方向の温度勾配Ｇｐとの
差ΔＧ（|Ｇｃ−Ｇｐ|）が０．３℃／ｍｍ以下となるよ
うに、第１及び第２コイルの間隔の中間位置と、縦磁場
の強度と、石英るつぼの回転速度と、インゴットの回転
速度とを制御し、シリコン単結晶のインゴット内がパー
フェクト領域となるような引上げ速度でインゴットを引
上げるので、シリコン融液に所定の対流が発生し、これ
らの対流により従来大きく下側に凸であった固液界面形
状が液面と同一高さでかつフラットに近づく。この結
果、中心と周縁の鉛直方向の温度勾配も均一に近づくた
め、ΔＧが０．１８℃／ｍｍになる。従って、略全長に
わたって無欠陥で高品質のシリコン単結晶のインゴット
を比較的容易に製造できる。
【図１】本発明実施形態のシリコン単結晶のインゴット
を引上げている状態を示す断面構成図。
を引上げている状態を示す断面構成図。
【図２】ボロンコフの理論を基づいた、Ｖ／Ｇ比が臨界
点以上では空孔型点欠陥濃度が優勢なインゴットが形成
され、Ｖ／Ｇ比が臨界点以下では格子間シリコン型点欠
陥濃度が優勢なインゴットが形成されることを示す図。
点以上では空孔型点欠陥濃度が優勢なインゴットが形成
され、Ｖ／Ｇ比が臨界点以下では格子間シリコン型点欠
陥濃度が優勢なインゴットが形成されることを示す図。
【図３】シリコン単結晶の回転速度を変化させたとき
の、固液界面の周縁に対する中心の鉛直方向への距離の
変化を示す図。
の、固液界面の周縁に対する中心の鉛直方向への距離の
変化を示す図。
【図４】シリコン単結晶の回転速度を変化させたとき
の、単結晶の中心における鉛直方向の温度勾配Ｇｃと固
液界面の周縁及び中心における鉛直方向の温度勾配の差
ΔＧの変化を示す図。
の、単結晶の中心における鉛直方向の温度勾配Ｇｃと固
液界面の周縁及び中心における鉛直方向の温度勾配の差
ΔＧの変化を示す図。
【図５】実施例２及び比較例１のシリコン単結晶の中心
における鉛直方向の温度勾配Ｇｃの変化を示す図。
における鉛直方向の温度勾配Ｇｃの変化を示す図。
【図６】実施例２及び比較例１のシリコン単結晶の周縁
及び中心における鉛直方向の温度勾配の差ΔＧの変化を
示す図。
及び中心における鉛直方向の温度勾配の差ΔＧの変化を
示す図。
【図７】実施例２及び比較例１の固液界面の周縁に対す
る中心の鉛直方向への距離の変化を示す図。
る中心の鉛直方向への距離の変化を示す図。
【図８】従来の縦磁場環境下でシリコン単結晶のインゴ
ットを引上げている状態を示す断面構成図。
ットを引上げている状態を示す断面構成図。
１１ 第１コイル
１２ 第２コイル
１３ シリコン融液
１４ 石英るつぼ
１６ シリコン単結晶のインゴット
１７ 縦磁場
１７ａ 第１及び第２コイルの間隔の中間位置
１９ 固液界面
フロントページの続き
(72)発明者 原田 和浩
東京都千代田区大手町１丁目５番１号 三
菱マテリアルシリコン株式会社内
(72)発明者 降屋 久
東京都千代田区大手町１丁目５番１号 三
菱マテリアルシリコン株式会社内
(72)発明者 樋口 朗
東京都千代田区大手町１丁目５番１号 三
菱マテリアルシリコン株式会社内
Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF10 EH08 EH10
EJ02 HA12 PF55 PG01 PG03
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコン融液(13)を貯留する石英るつぼ
(14)を所定の回転速度で回転させ、前記シリコン融液(1
3)から引上げられるシリコン単結晶のインゴット(16)を
所定の回転速度で回転させ、前記石英るつぼ(14)の外径
より大きな互いに同一のコイル直径を有する第１及び第
２コイル(11,12)を前記石英るつぼ(14)の回転軸をそれ
ぞれコイル中心としかつ鉛直方向に所定の間隔Ｔをあけ
て配設し、前記第１及び第２コイル(11,12)にそれぞれ
同じ向きの電流を流すことにより前記第１及び第２コイ
ルの各コイル中心に沿って縦方向へ延びる縦磁場(17)を
発生させ、前記インゴット(16)内が格子間シリコン型点
欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥の凝集体の存在しないパ
ーフェクト領域となる引上げ速度で前記インゴットを引
上げるシリコン単結晶の引上げ方法において、 前記インゴット(16)の半径をＲとするとき、前記シリコ
ン融液(13)と前記インゴット(16)との固液界面(19)の中
心の鉛直方向の温度勾配Ｇｃと前記中心よりＲ−２０ｍ
ｍ周縁の鉛直方向の温度勾配Ｇｐとの差ΔＧ（|Ｇｃ−
Ｇｐ|）が０．３℃／ｍｍ以下となるように、前記第１
及び第２コイル(11,12)の間隔Ｔの中間位置(17a)と、前
記縦磁場(17)の強度と、前記石英るつぼ(14)の回転速度
と、前記インゴット(16)の回転速度とを制御することを
特徴とするシリコン単結晶の引上げ方法。但し、|Ｇｃ
−Ｇｐ|はＧｃ−Ｇｐの絶対値を示す。 - 【請求項２】 第１及び第２コイル(11,12)の間隔の中
間位置(17a)とシリコン融液(13)の表面との距離をＨと
するとき、１００ｍｍ≦Ｈ≦２０００ｍｍを満たすよう
に、前記中間位置(17a)を前記シリコン融液(13)の表面
の上方又は下方に制御する請求項１記載のシリコン単結
晶の引上げ方法。 - 【請求項３】 石英るつぼ(14)の直径が大きくなるに従
って縦磁場(17)の強度が強くなるように、第１及び第２
コイル(11,12)に流す電流を制御する請求項１又は２記
載のシリコン単結晶の引上げ方法。 - 【請求項４】 石英るつぼ(14)の回転速度をＲ1としか
つシリコン単結晶のインゴット(16)の回転速度をＲ2と
するとき、＋Ｒ1＝＋（０．１〜３．０）Ｒ2又は−Ｒ1
＝−（０．１〜３．０）Ｒ2を満たすように、前記石英
るつぼ(14)及び前記インゴット(16)の回転速度をそれぞ
れ制御する請求項１ないし３いずれか記載のシリコン単
結晶の引上げ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001246868A JP2003055091A (ja) | 2001-08-16 | 2001-08-16 | シリコン単結晶の引上げ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001246868A JP2003055091A (ja) | 2001-08-16 | 2001-08-16 | シリコン単結晶の引上げ方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003055091A true JP2003055091A (ja) | 2003-02-26 |
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ID=19076317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001246868A Pending JP2003055091A (ja) | 2001-08-16 | 2001-08-16 | シリコン単結晶の引上げ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003055091A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006025238A1 (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-09 | Sumco Corporation | 磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法 |
| JP2008526667A (ja) * | 2004-12-30 | 2008-07-24 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | 結晶成長プロセスにおける液状シリコンの電磁的ポンピング |
| KR100975004B1 (ko) | 2008-10-09 | 2010-08-09 | 주식회사 실트론 | 단결정 잉곳 성장방법 및 이의 전위제어방법 |
| CN103060902A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-04-24 | 上海大学 | 直接成形制备带硅的方法及硅片直接成形装置 |
-
2001
- 2001-08-16 JP JP2001246868A patent/JP2003055091A/ja active Pending
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| CN103060902A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-04-24 | 上海大学 | 直接成形制备带硅的方法及硅片直接成形装置 |
| CN103060902B (zh) * | 2013-01-10 | 2016-04-27 | 上海大学 | 直接成形制备带硅的方法及硅片直接成形装置 |
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