JP2018095490A - シリコン単結晶製造方法、シリコン単結晶、及びシリコン単結晶ウェーハ - Google Patents
シリコン単結晶製造方法、シリコン単結晶、及びシリコン単結晶ウェーハ Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】原料融液に磁場を印加してチョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引上げる際、シリコン単結晶の成長軸方位を<111>とし、原料融液表面における中心磁場強度を0.2T以上0.29T以下として磁場を印加しつつシリコン単結晶の成長を行なうシリコン単結晶製造方法。
【選択図】図1
Description
印加する磁場を水平磁場とすれば、シリコン融液の縦方向の対流が効率よく抑制され、結晶周辺部における酸素蒸発量を制御することができるし、大口径単結晶の製造も比較的容易である。
ファセット面幅が35mm以下であれば、研削ロスをさらに抑制しつつ、直径300mm以上の(111)シリコンウェーハを採取することが可能である。
本発明のMCZシリコン単結晶は、軸方位が<111>であり、直径が300mm以上であり、かつas−grown状態のシリコン単結晶側面の変形部ファセット面幅が76mm以下である。このようなシリコン単結晶は、後述する本発明のシリコン単結晶製造方法により製造することができる。シリコン単結晶側面の変形部ファセット面幅の例を図2に示す。
本発明のシリコン単結晶ウェーハは、面方位が(111)であり、直径が300mm以上である。このようなシリコン単結晶ウェーハは、高キャリア移動度を有するGeやIII−V族化合物半導体などの次世代チャネル材料を用いたヘテロエピタキシャル用基板として有用である。これにより、資源量が豊富で安価・高品質なSiをヘテロエピタキシャル用基板として、その上に資源量が少ないGe、GaAs等のチャネル材料を配置するヘテロ構造デバイスに好適に用いることができる。本発明のシリコン単結晶ウェーハは、上述のMCZシリコン単結晶からスライスして容易に採取することができる。
まず、本発明のシリコン単結晶製造方法を実施可能な結晶製造装置の構成例を図1により説明する。図1に示すように、結晶製造装置100は、メインチャンバー1と、メインチャンバー1の上部に接続され、育成した単結晶棒(シリコン単結晶)3を収納する引上げチャンバー2とを具備する。メインチャンバー1の内部には、原料融液4を収容する石英ルツボ5、石英ルツボ5を支持する黒鉛ルツボ6が設けられている。また、石英ルツボ5及び黒鉛ルツボ6と同心円状に、メインの熱源である加熱ヒーター7が配置されている。加熱ヒーター7の外側には、断熱部材8が設けられている。また、メインチャンバー1にはガス流出口9、引上げチャンバー2にはガス導入口10が設けられており、メインチャンバー1及び引上げチャンバー2の内部に不活性ガス(例えばアルゴンガス)などを導入し、排出できるようになっている。円筒形状のガス整流筒11が引上げ中の単結晶棒3を囲繞するように原料融液4の表面の上方に配設されている。また、原料融液4の融液面の上方には遮熱部材12が対向配置されている。さらに、メインチャンバー1の外周部には、磁場印加装置13が設けられている。
本発明のシリコン単結晶製造方法では、まず、一例として図1に示したような結晶製造装置100を使用し、シリコン原料をルツボ5内に供給し、シリコン単結晶成長の準備を行う。シリコン原料を加熱溶融後、シリコン単結晶の成長軸方位を<111>とし、磁場印加装置13を用いて磁場を印加しつつ、シリコン単結晶の成長を行ない、通常のCZ法によりシリコン単結晶を製造する。
直径32インチ(800mm)のルツボに360kgの原料を溶融し、水平磁場を印加し、引上げ直径310mmの<111>シリコン単結晶の引上げを実施した。結晶直胴部成長中、印加磁場を直胴部1cm成長当たり5mTの変化率で中心磁場強度0.4〜0.1Tの範囲で変化させ、as−grown状態のシリコン単結晶側面の変形部ファセット面幅を測定した。中心磁場強度によるファセット面幅の変化を図4に示す。
3…単結晶棒(シリコン単結晶)、 4…原料融液、 5…石英ルツボ、
6…黒鉛ルツボ、 7…加熱ヒーター、 8…断熱部材、
9…ガス流出口、 10…ガス導入口、 11…ガス整流筒、 12…遮熱部材、
13…磁場印加装置、100…結晶製造装置
Claims (5)
- 原料融液に磁場を印加してチョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引上げる際、前記シリコン単結晶の成長軸方位を<111>とし、前記原料融液表面における中心磁場強度を0.2T以上0.29T以下として磁場を印加しつつ前記シリコン単結晶の成長を行なうことを特徴とするシリコン単結晶製造方法。
- 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に記載のシリコン単結晶製造方法。
- 軸方位が<111>であり、直径が300mm以上であり、かつas−grown状態のシリコン単結晶側面の変形部ファセット面幅が76mm以下であるMCZシリコン単結晶。
- 前記変形部ファセット面幅が、35mm以下であることを特徴とする請求項3に記載のシリコン単結晶。
- 面方位が(111)であり、直径が300mm以上であるシリコン単結晶ウェーハ。
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