JP2521007B2 - シリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＺ法（チョクラルス
キー法）によるシリコン単結晶の製造方法に関し、シリ
コン単結晶の結晶品質の改善を図るものである。
キー法）によるシリコン単結晶の製造方法に関し、シリ
コン単結晶の結晶品質の改善を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の製造に用いられるシリコン
単結晶基板は主にチョクラルスキー法（以下ＣＺ法）に
より製造されている。このＣＺ法は、石英ルツボ内のシ
リコン融液に種結晶を付け、石英ルツボおよび種結晶を
回転させながら、一定速度で円柱状のシリコン単結晶を
引上げる方法であり、シリコン単結晶の引上げ速度（す
なわち、成長速度）は通常１．０〜２．０ｍｍ／ｍｉｎ
程度である。
単結晶基板は主にチョクラルスキー法（以下ＣＺ法）に
より製造されている。このＣＺ法は、石英ルツボ内のシ
リコン融液に種結晶を付け、石英ルツボおよび種結晶を
回転させながら、一定速度で円柱状のシリコン単結晶を
引上げる方法であり、シリコン単結晶の引上げ速度（す
なわち、成長速度）は通常１．０〜２．０ｍｍ／ｍｉｎ
程度である。
【０００３】また、ＬＳＩ，ＶＬＳＩ等のＭＯＳ型高集
積半導体素子の基本構造としては、ＭＯＳ型トランジス
タおよびＭＯＳキャパシタ等であり、これらのゲート部
にはシリコン単結晶基板を熱酸化して形成した厚さ数百
オングストロームの薄いシリコン酸化膜が用いられる。
このゲート酸化膜の絶縁耐圧特性は、用いられるシリコ
ン単結晶の結晶品質に強く依存しており、この結晶品質
が高集積半導体素子の信頼性および歩留りを大きく左右
している。
積半導体素子の基本構造としては、ＭＯＳ型トランジス
タおよびＭＯＳキャパシタ等であり、これらのゲート部
にはシリコン単結晶基板を熱酸化して形成した厚さ数百
オングストロームの薄いシリコン酸化膜が用いられる。
このゲート酸化膜の絶縁耐圧特性は、用いられるシリコ
ン単結晶の結晶品質に強く依存しており、この結晶品質
が高集積半導体素子の信頼性および歩留りを大きく左右
している。
【０００４】更に、ＣＺ法によるシリコン単結晶基板上
に形成されたＭＯＳキャパシタの酸化膜の絶縁耐圧特性
は、フローティングゾーン法（ＦＺ法）による基板や、
エピタキシャル成長基板に比べると著しく劣っていた
が、これを改善する方法として、成長速度が０．８ｍｍ
／ｍｉｎ以下の低速で育成することにより、ＣＺ法によ
るシリコン単結晶基板の酸化膜絶縁耐圧特性を大幅に改
善できることが提案されている（例えば、特開平２−２
６７１９５号）。
に形成されたＭＯＳキャパシタの酸化膜の絶縁耐圧特性
は、フローティングゾーン法（ＦＺ法）による基板や、
エピタキシャル成長基板に比べると著しく劣っていた
が、これを改善する方法として、成長速度が０．８ｍｍ
／ｍｉｎ以下の低速で育成することにより、ＣＺ法によ
るシリコン単結晶基板の酸化膜絶縁耐圧特性を大幅に改
善できることが提案されている（例えば、特開平２−２
６７１９５号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載された如き０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下の低速育成
によるシリコン単結晶の製造方法においては、下記の如
き問題点を有する。
報に記載された如き０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下の低速育成
によるシリコン単結晶の製造方法においては、下記の如
き問題点を有する。
【０００６】（１）シリコン単結晶の引上げ速度（ｆ
ａ）が０．８〜０．６ｍｍ／ｍｉｎの場合には、図７に
示すように、シリコン単結晶基板１の半径Ｒの半分の
径、即ちＲ／２付近に、リング状の高密度の酸化誘起積
層欠陥（以下ＯＳＦ）２が発達する。このリング状のＯ
ＳＦ２は、約１０4個／ｃｍ2の高密度で数ｍｍ〜１０ｍ
ｍ程度の幅に形成され、例えば、１１００℃４時間程度
の酸化で発生する。このようなＯＳＦ２の発生は、半導
体素子特性を劣化させる不具合を有する。尚、酸化膜耐
圧特性は、ＯＳＦリング２の外側３では良好であるが、
内側４では良好ではない。また、ＯＳＦリング２は、他
の特性、例えば、電流リーク特性は劣化する。
ａ）が０．８〜０．６ｍｍ／ｍｉｎの場合には、図７に
示すように、シリコン単結晶基板１の半径Ｒの半分の
径、即ちＲ／２付近に、リング状の高密度の酸化誘起積
層欠陥（以下ＯＳＦ）２が発達する。このリング状のＯ
ＳＦ２は、約１０4個／ｃｍ2の高密度で数ｍｍ〜１０ｍ
ｍ程度の幅に形成され、例えば、１１００℃４時間程度
の酸化で発生する。このようなＯＳＦ２の発生は、半導
体素子特性を劣化させる不具合を有する。尚、酸化膜耐
圧特性は、ＯＳＦリング２の外側３では良好であるが、
内側４では良好ではない。また、ＯＳＦリング２は、他
の特性、例えば、電流リーク特性は劣化する。
【０００７】（２）シリコン単結晶の引上げ速度が０．
６〜０．５ｍｍ／ｍｉｎ程度の場合には、図８に示すよ
うに、基板１の中央部に上記同様の高密度ＯＳＦ２が円
形状に発生するとともに、この欠陥（ＯＳＦ２）の領域
の外側領域３に、大きさ約１０〜２０μｍで密度が約１
０3個／ｃｍ2程度で転位クラスター５が発生する不具合
がある。このような転位クラスター５が半導体素子特性
を劣化させることは周知である。
６〜０．５ｍｍ／ｍｉｎ程度の場合には、図８に示すよ
うに、基板１の中央部に上記同様の高密度ＯＳＦ２が円
形状に発生するとともに、この欠陥（ＯＳＦ２）の領域
の外側領域３に、大きさ約１０〜２０μｍで密度が約１
０3個／ｃｍ2程度で転位クラスター５が発生する不具合
がある。このような転位クラスター５が半導体素子特性
を劣化させることは周知である。
【０００８】（３）シリコン単結晶の引上げ速度が０．
５ｍｍ／ｍｉｎよりも低速成長速度では、図９に示すよ
うに、上記ＯＳＦ２の発生はないが、基板１の全面に分
布する転位クラスター５が発生する不具合がある。
５ｍｍ／ｍｉｎよりも低速成長速度では、図９に示すよ
うに、上記ＯＳＦ２の発生はないが、基板１の全面に分
布する転位クラスター５が発生する不具合がある。
【０００９】（４）また、図７に示す引上げ速度が０．
８〜０．６ｍｍ／ｍｉｎ程度の場合には、リング状のＯ
ＳＦ２の外側領域３と内側領域４とはＣＺ法によるシリ
コン単結晶特有の酸素不純物が１〜２×１０18ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3程度の濃度で含まれるが、デバイスプロセス
での熱処理（例えば、７００〜１１５０℃で数十時間）
が行なわれると、この酸素不純物の析出量が上記外側領
域３と内側領域４とでは異なり、内側領域４に比べ外側
領域３では酸素析出が起こり難くなり、等品質の基板が
得られない不具合がある。
８〜０．６ｍｍ／ｍｉｎ程度の場合には、リング状のＯ
ＳＦ２の外側領域３と内側領域４とはＣＺ法によるシリ
コン単結晶特有の酸素不純物が１〜２×１０18ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3程度の濃度で含まれるが、デバイスプロセス
での熱処理（例えば、７００〜１１５０℃で数十時間）
が行なわれると、この酸素不純物の析出量が上記外側領
域３と内側領域４とでは異なり、内側領域４に比べ外側
領域３では酸素析出が起こり難くなり、等品質の基板が
得られない不具合がある。
【００１０】（５）更に、上記引上げ速度が０．５ｍｍ
／ｍｉｎよりも低速の場合においては、基板全面に亘っ
て酸素析出が生じ難くなる。したがって、図７又は図８
に示す表面領域３では、酸化膜耐圧特性は著しく改善さ
れるが、ＣＺ法によるシリコン単結晶特有の優れた特性
であるイントリンシック・ゲッタリング能力は著しく低
下することになり、半導体素子の信頼性や歩留りを低下
させる不具合ともなっていた。
／ｍｉｎよりも低速の場合においては、基板全面に亘っ
て酸素析出が生じ難くなる。したがって、図７又は図８
に示す表面領域３では、酸化膜耐圧特性は著しく改善さ
れるが、ＣＺ法によるシリコン単結晶特有の優れた特性
であるイントリンシック・ゲッタリング能力は著しく低
下することになり、半導体素子の信頼性や歩留りを低下
させる不具合ともなっていた。
【００１１】そこで本発明は、上述したような低速育成
結晶に見られる問題点を解消するためになされたもので
あり、従来の如き高密度のＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥）
を基板中心部へ縮めていき、ついには消失させるという
方法ではなく、逆に、高密度のＯＳＦを基板の外側へ分
布させたままで、転位クラスターの発生をなくするとと
もに、ＣＺ法によるシリコン単結晶特有の優れた特性で
あるイントリンシック・ゲッタリング能力を低下させる
ことなく、酸化膜耐圧特性を向上させることを可能とし
たＣＺ法によるシリコン単結晶の製造方法を提供するこ
とを目的としている。
結晶に見られる問題点を解消するためになされたもので
あり、従来の如き高密度のＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥）
を基板中心部へ縮めていき、ついには消失させるという
方法ではなく、逆に、高密度のＯＳＦを基板の外側へ分
布させたままで、転位クラスターの発生をなくするとと
もに、ＣＺ法によるシリコン単結晶特有の優れた特性で
あるイントリンシック・ゲッタリング能力を低下させる
ことなく、酸化膜耐圧特性を向上させることを可能とし
たＣＺ法によるシリコン単結晶の製造方法を提供するこ
とを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のシリコン単結晶
の製造方法は、チョクラルスキ法により直径１００ｍｍ
以上のシリコン単結晶を製造する際に、最大引上げ速度
を０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下とし、平均引上げ速度を上記
最大引上げ速度の７０％以上の範囲とした構成とされて
いる。
の製造方法は、チョクラルスキ法により直径１００ｍｍ
以上のシリコン単結晶を製造する際に、最大引上げ速度
を０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下とし、平均引上げ速度を上記
最大引上げ速度の７０％以上の範囲とした構成とされて
いる。
【００１３】
【作用】一般に、ＣＺ法によるシリコン単結晶の平均引
上げ速度ｄｍ／ｄｔは、ΔＨｄｍ／ｄｔ＝Ｑc−Ｑmによ
り与えられ、通常１．０〜２．０ｍｍ／ｍｉｎ程度であ
る。上式中、ΔＨは液体から固体への相転移に伴う潜熱
（例えば、シリコンではΔＨ＝１２．１Ｋｃａｌ／ｍｏ
ｌ）を示し、Ｑmは液相から固液界面に単位時間当りに
流入する熱量を示し、Ｑcは固液界面から固相を通し
て、単位時間当りに流出する熱量を示す。したがって、
平均引上げ速度ｄｍ／ｄｔは、ＱcおよびＱmの値により
決定され、実際には引上げ炉の構造および設定パラメー
ターに依存する。例えば、Ｑcが増大すると、単結晶の
冷却速度が増大して平均引上げ速度ｄｍ／ｄｔも増大す
ることになる。Ｑmが増大すると、融液中の温度勾配が
増大して平均引上げ速度ｄｍ／ｄｔは減少することにな
る。このように、引上げ炉の構造および設定パラメータ
が決められた時に、所望する直径の単結晶を育成するた
めの平均引上げ速度ｄｍ／ｄｔが決定される。
上げ速度ｄｍ／ｄｔは、ΔＨｄｍ／ｄｔ＝Ｑc−Ｑmによ
り与えられ、通常１．０〜２．０ｍｍ／ｍｉｎ程度であ
る。上式中、ΔＨは液体から固体への相転移に伴う潜熱
（例えば、シリコンではΔＨ＝１２．１Ｋｃａｌ／ｍｏ
ｌ）を示し、Ｑmは液相から固液界面に単位時間当りに
流入する熱量を示し、Ｑcは固液界面から固相を通し
て、単位時間当りに流出する熱量を示す。したがって、
平均引上げ速度ｄｍ／ｄｔは、ＱcおよびＱmの値により
決定され、実際には引上げ炉の構造および設定パラメー
ターに依存する。例えば、Ｑcが増大すると、単結晶の
冷却速度が増大して平均引上げ速度ｄｍ／ｄｔも増大す
ることになる。Ｑmが増大すると、融液中の温度勾配が
増大して平均引上げ速度ｄｍ／ｄｔは減少することにな
る。このように、引上げ炉の構造および設定パラメータ
が決められた時に、所望する直径の単結晶を育成するた
めの平均引上げ速度ｄｍ／ｄｔが決定される。
【００１４】一方、ＣＺ法によるシリコン単結晶の最大
引上げ速度は通常次のようにして決められる。例えば、
結晶軸〈１００〉のシリコン単結晶を育成させる場合、
平均引上げ速度ｄｍ／ｄｔが大きくなると、図１０に示
すように、晶癖線６が顕著に成長する傾向にある。この
晶癖線６が発生した場合の単結晶の変形率ｒはｒ＝１０
０（Ｒ2−Ｒ1）／Ｒ1となる。また、ＣＺ法によるシリ
コン単結晶棒は、通常、所望する直径（例えば、１０
０，１２５，１５０ｍｍ等）になるように、外周部が丸
目加工されるが、上述した変形率ｒが大きくなると加工
によるロスが大きくなるため、例えば、変形率ｒが２％
程度になるように設定され、このような変形率ｒとなる
平均引上げ速度を最大引上げ速度としている。
引上げ速度は通常次のようにして決められる。例えば、
結晶軸〈１００〉のシリコン単結晶を育成させる場合、
平均引上げ速度ｄｍ／ｄｔが大きくなると、図１０に示
すように、晶癖線６が顕著に成長する傾向にある。この
晶癖線６が発生した場合の単結晶の変形率ｒはｒ＝１０
０（Ｒ2−Ｒ1）／Ｒ1となる。また、ＣＺ法によるシリ
コン単結晶棒は、通常、所望する直径（例えば、１０
０，１２５，１５０ｍｍ等）になるように、外周部が丸
目加工されるが、上述した変形率ｒが大きくなると加工
によるロスが大きくなるため、例えば、変形率ｒが２％
程度になるように設定され、このような変形率ｒとなる
平均引上げ速度を最大引上げ速度としている。
【００１５】また、上述したように設定される最大引上
げ速度は、ＯＳＦリングの発生分布や、ＯＳＦリング内
側領域での酸化膜耐圧特性に多大に影響することを本発
明者は発見した。
げ速度は、ＯＳＦリングの発生分布や、ＯＳＦリング内
側領域での酸化膜耐圧特性に多大に影響することを本発
明者は発見した。
【００１６】すなわち、（１）ＯＳＦリングの発生分布
は、最大引上げ速度においてウエーハの最外周近傍や結
晶の外側領域に分布し、平均引上げ速度が最大引上げ速
度から低下してくると、ＯＳＦリングが外周部から中央
部へ移動することが見い出された。
は、最大引上げ速度においてウエーハの最外周近傍や結
晶の外側領域に分布し、平均引上げ速度が最大引上げ速
度から低下してくると、ＯＳＦリングが外周部から中央
部へ移動することが見い出された。
【００１７】（２）ＯＳＦリング内側領域の酸化膜耐圧
特性は最大引上げ速度に依存し、最大引上げ速度が低下
するに伴ってＯＳＦリング内側領域の酸化膜耐圧特性が
向上することを見い出した。
特性は最大引上げ速度に依存し、最大引上げ速度が低下
するに伴ってＯＳＦリング内側領域の酸化膜耐圧特性が
向上することを見い出した。
【００１８】したがって、ＣＺ法における通常の最大引
上げ速度は１．０〜２．０ｍｍ／ｍｉｎ程度の範囲であ
ることから、最大引上げ速度がこの範囲よりも低く、例
えば、０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下に設定された場合には、
最大引上げ速度の７割以上程度の平均引上げ速度でシリ
コン単結晶を育成すると、ＯＳＦリングがウエーハ外周
部の約１０ｍｍの領域に分布し、且つ、ＯＳＦリング内
側領域の酸化膜耐圧特性は従来に比べて良好となる。更
に、利用できる領域がＯＳＦリング内側領域であること
から、従来の如き低速結晶で見られＯＳＦリング外側領
域に発生する転移クラスタの存在もなくなり、その上、
酸素析出量も従来と変わることなくイントリシック・ゲ
ッタリング能力が低下することがなくなり、良質のウエ
ーハを得ることが可能となる。
上げ速度は１．０〜２．０ｍｍ／ｍｉｎ程度の範囲であ
ることから、最大引上げ速度がこの範囲よりも低く、例
えば、０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下に設定された場合には、
最大引上げ速度の７割以上程度の平均引上げ速度でシリ
コン単結晶を育成すると、ＯＳＦリングがウエーハ外周
部の約１０ｍｍの領域に分布し、且つ、ＯＳＦリング内
側領域の酸化膜耐圧特性は従来に比べて良好となる。更
に、利用できる領域がＯＳＦリング内側領域であること
から、従来の如き低速結晶で見られＯＳＦリング外側領
域に発生する転移クラスタの存在もなくなり、その上、
酸素析出量も従来と変わることなくイントリシック・ゲ
ッタリング能力が低下することがなくなり、良質のウエ
ーハを得ることが可能となる。
【００１９】
【実施例】以下に、本発明の第１実施例について説明す
る。
る。
【００２０】本実施例では、通常のＣＺ法によるシリコ
ン単結晶製造装置を用い、原料融液を３５Ｋｇ、圧力１
８〜６０ｔｏｒｒ、ルツボ回転数５〜２０ｒｐｍ、種結
晶の回転数をルツボと逆方向に２０〜２５ｒｐｍの範囲
とし、ヒータに対するルツボの相対位置を調整して最大
引上げ速度ｆｍを約１．３、１．１、０．８、０．６５
ｍｍ／ｍｉｎとし、平均引上げ速度ｆａを約０．６ｍｍ
／ｍｉｎとし、直径１５０ｍｍのＢ（ボロン）ドープ
〈１００〉のシリコン単結晶を４本育成した。
ン単結晶製造装置を用い、原料融液を３５Ｋｇ、圧力１
８〜６０ｔｏｒｒ、ルツボ回転数５〜２０ｒｐｍ、種結
晶の回転数をルツボと逆方向に２０〜２５ｒｐｍの範囲
とし、ヒータに対するルツボの相対位置を調整して最大
引上げ速度ｆｍを約１．３、１．１、０．８、０．６５
ｍｍ／ｍｉｎとし、平均引上げ速度ｆａを約０．６ｍｍ
／ｍｉｎとし、直径１５０ｍｍのＢ（ボロン）ドープ
〈１００〉のシリコン単結晶を４本育成した。
【００２１】そして、得られたシリコン単結晶を通常の
製造工程（丸目、オリエンテーションフラット、スライ
ス、ラッピング、エッチング、アニール、鏡面加工等の
一連の加工）により、厚さ約６５０μｍの鏡面ウエーハ
を作成した。これらのウエーハを１１５０℃、８時間、
酸素雰囲気中で酸化した後、５％のＨＦ液により酸化膜
を除去した後、ライトエッチングを５分施した後、光学
顕微鏡によりＯＳＦ検査を行なった。
製造工程（丸目、オリエンテーションフラット、スライ
ス、ラッピング、エッチング、アニール、鏡面加工等の
一連の加工）により、厚さ約６５０μｍの鏡面ウエーハ
を作成した。これらのウエーハを１１５０℃、８時間、
酸素雰囲気中で酸化した後、５％のＨＦ液により酸化膜
を除去した後、ライトエッチングを５分施した後、光学
顕微鏡によりＯＳＦ検査を行なった。
【００２２】その結果を図１ないし図４に示す。最大引
上げ速度ｆｍが１．３ｍｍ／ｍｉｎのシリコン単結晶
は、図１に示すように、ウエーハ１の中央部にコア状に
約１０4個／ｃｍ2の密度でＯＳＦ２の発生が見うけられ
た。また、ＯＳＦ領域２の外側領域３に約１０3個／ｃ
ｍ2の密度で転移クラスター５の発生が見られた。
上げ速度ｆｍが１．３ｍｍ／ｍｉｎのシリコン単結晶
は、図１に示すように、ウエーハ１の中央部にコア状に
約１０4個／ｃｍ2の密度でＯＳＦ２の発生が見うけられ
た。また、ＯＳＦ領域２の外側領域３に約１０3個／ｃ
ｍ2の密度で転移クラスター５の発生が見られた。
【００２３】最大引上げ速度ｆｍが１．０ｍｍ／ｍｉｎ
のシリコン単結晶は、図２に示すように、ウエーハ半径
の１／２付近に幅約５ｍｍで１０4個／ｃｍ2の密度でＯ
ＳＦリング２の発生が見られた。また、ＯＳＦリング２
の内側領域４での欠陥の発生は見られず、外側領域３に
約１０2個／ｃｍ2の密度で転移クラスター５の発生が見
られた。
のシリコン単結晶は、図２に示すように、ウエーハ半径
の１／２付近に幅約５ｍｍで１０4個／ｃｍ2の密度でＯ
ＳＦリング２の発生が見られた。また、ＯＳＦリング２
の内側領域４での欠陥の発生は見られず、外側領域３に
約１０2個／ｃｍ2の密度で転移クラスター５の発生が見
られた。
【００２４】最大引上げ速度ｆｍが０．８ｍｍ／ｍｉｎ
のシリコン単結晶は、図３に示すように、ウエーハ外周
部の幅１０ｍｍの領域内に密度が１０4個／ｃｍ2のＯＳ
Ｆリング２が発生していた。ウエーハ内側領域４には欠
陥の発生は見られなかった。最大引上げ速度ｆｍが０．
６５ｍｍ／ｍｉｎのシリコン単結晶は、図４に示すよう
に、全く欠陥の発生は見られなかった。
のシリコン単結晶は、図３に示すように、ウエーハ外周
部の幅１０ｍｍの領域内に密度が１０4個／ｃｍ2のＯＳ
Ｆリング２が発生していた。ウエーハ内側領域４には欠
陥の発生は見られなかった。最大引上げ速度ｆｍが０．
６５ｍｍ／ｍｉｎのシリコン単結晶は、図４に示すよう
に、全く欠陥の発生は見られなかった。
【００２５】以上の結果から、ＯＳＦ発生分布は最大引
上げ速度ｆｍに依存し、最大引上げ速度ｆｍが０．８ｍ
ｍ／ｍｉｎ以下であることが好適であることがわかる。
上げ速度ｆｍに依存し、最大引上げ速度ｆｍが０．８ｍ
ｍ／ｍｉｎ以下であることが好適であることがわかる。
【００２６】また、平均引上げ速度ｆａと最大引上げ速
度ｆｍの割合と、ＯＳＦリング径との関係を試験した結
果を図５に示すように、最大引上げ速度ｆｍに対する平
均引上げ速度ｆａの割合が、ｆａ／ｆｍ＞７０％の範囲
内では、ＯＳＦリング径が１４０ｍｍ以上となることが
判明し、平均引上げ速度ｆａが最大引上げ速度ｆｍの７
０％以上の範囲内であれば好適であることがわかった。
度ｆｍの割合と、ＯＳＦリング径との関係を試験した結
果を図５に示すように、最大引上げ速度ｆｍに対する平
均引上げ速度ｆａの割合が、ｆａ／ｆｍ＞７０％の範囲
内では、ＯＳＦリング径が１４０ｍｍ以上となることが
判明し、平均引上げ速度ｆａが最大引上げ速度ｆｍの７
０％以上の範囲内であれば好適であることがわかった。
【００２７】次に、本発明の第２実施例を説明する。
【００２８】本実施例では、先の実施例と同様の方法に
より、最大引上げ速度を約１．３、１．１、０．８、
０．６５ｍｍ／ｍｉｎとし、この最大引上げ速度に対し
平均引上げ速度を各々１．２、１．０、０．７、０．６
ｍｍ／ｍｉｎとし、直径１５０ｍｍのＢドープ〈１０
０〉のシリコン単結晶を４本育成した。また、先の実施
例と同様の加工を施して厚さ６５０μｍの鏡面ウエーハ
とした。そして、このウエーハを１１５０℃、８時間、
ドライ酸化し、ＯＳＦ検査をした。
より、最大引上げ速度を約１．３、１．１、０．８、
０．６５ｍｍ／ｍｉｎとし、この最大引上げ速度に対し
平均引上げ速度を各々１．２、１．０、０．７、０．６
ｍｍ／ｍｉｎとし、直径１５０ｍｍのＢドープ〈１０
０〉のシリコン単結晶を４本育成した。また、先の実施
例と同様の加工を施して厚さ６５０μｍの鏡面ウエーハ
とした。そして、このウエーハを１１５０℃、８時間、
ドライ酸化し、ＯＳＦ検査をした。
【００２９】その結果、最大引上げ速度が１．３、１．
１０．８ｍｍ／ｍｉｎの三者のウエーハには外周部の幅
１０ｍｍ領域内でのＯＳＦリングの発生は見られたが、
最大引上げ速度０．６５ｍｍ／ｍｉｎ、平均引上げ速度
０．６ｍｍ／ｍｉｎのウエーハにはＯＳＦリングの発生
は見られなかった。
１０．８ｍｍ／ｍｉｎの三者のウエーハには外周部の幅
１０ｍｍ領域内でのＯＳＦリングの発生は見られたが、
最大引上げ速度０．６５ｍｍ／ｍｉｎ、平均引上げ速度
０．６ｍｍ／ｍｉｎのウエーハにはＯＳＦリングの発生
は見られなかった。
【００３０】次に、各々のウエーハの酸化膜耐圧特性を
調べるために、各ウエーハを９５０℃、３５分間、ドラ
イ酸素中で熱酸化し、厚さ約２５０Åのゲート酸化膜を
形成した後、減圧ＣＶＤ炉においてＰｏｌｙ−Ｓｉ膜を
約４０００Å推積し、更にＰＯＣｌ3雰囲気中でＰｏｌ
ｙ−Ｓｉ膜中にＰをドープした。その後、更に、レジス
トコート、マスク露光、現像、エッチング処理を施して
面積８ｍｍ2のＰｏｌｙ−Ｓｉゲート電極を形成し、ゲ
ート酸化膜耐圧試験を行なった。その結果のゲート酸化
膜耐圧良品率を図６に示す。この場合、良、不良の判定
は、電界強度８ＭＶ／ｃｍ未満で１０μΑ以上の電流が
流れたＭＯＳダイオードを不良として判定した。図６に
示すように、最大引上げ速度が低下するに伴って酸化膜
耐圧特性が向上することが確認でき、最大引上げ速度が
０．８ｍｍ／ｍｉｎで良品率が５０％以上となることが
わかる。
調べるために、各ウエーハを９５０℃、３５分間、ドラ
イ酸素中で熱酸化し、厚さ約２５０Åのゲート酸化膜を
形成した後、減圧ＣＶＤ炉においてＰｏｌｙ−Ｓｉ膜を
約４０００Å推積し、更にＰＯＣｌ3雰囲気中でＰｏｌ
ｙ−Ｓｉ膜中にＰをドープした。その後、更に、レジス
トコート、マスク露光、現像、エッチング処理を施して
面積８ｍｍ2のＰｏｌｙ−Ｓｉゲート電極を形成し、ゲ
ート酸化膜耐圧試験を行なった。その結果のゲート酸化
膜耐圧良品率を図６に示す。この場合、良、不良の判定
は、電界強度８ＭＶ／ｃｍ未満で１０μΑ以上の電流が
流れたＭＯＳダイオードを不良として判定した。図６に
示すように、最大引上げ速度が低下するに伴って酸化膜
耐圧特性が向上することが確認でき、最大引上げ速度が
０．８ｍｍ／ｍｉｎで良品率が５０％以上となることが
わかる。
【００３１】以上のことから、ＣＺ法により直径１００
ｍｍ以上のシリコン単結晶を製造する場合には、最大引
上げ速度が０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下であって、平均引上
げ速度が最大引上げ速度の７０％以上の範囲であること
が良質のシリコン単結晶を製造するには好適となる。
ｍｍ以上のシリコン単結晶を製造する場合には、最大引
上げ速度が０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下であって、平均引上
げ速度が最大引上げ速度の７０％以上の範囲であること
が良質のシリコン単結晶を製造するには好適となる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＣＺ法によりシリコン単結晶を製造する際に、最大引上
げ速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下とし、平均引上げ速度
を最大引上げ速度の７０％以上の範囲としたので、従来
の低速育成時の単結晶に見られるＯＳＦ（酸化誘起積層
欠陥）や転位クラスター等の有害欠陥の発生がなく、ゲ
ート酸化膜の耐圧特性が高く品質の高い半導体ウエーハ
を得ることが可能となる。以上のとおり、本発明の製造
方法は、ＭＯＳ型高集積デバイス用のウエーハに好適で
ある。
ＣＺ法によりシリコン単結晶を製造する際に、最大引上
げ速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下とし、平均引上げ速度
を最大引上げ速度の７０％以上の範囲としたので、従来
の低速育成時の単結晶に見られるＯＳＦ（酸化誘起積層
欠陥）や転位クラスター等の有害欠陥の発生がなく、ゲ
ート酸化膜の耐圧特性が高く品質の高い半導体ウエーハ
を得ることが可能となる。以上のとおり、本発明の製造
方法は、ＭＯＳ型高集積デバイス用のウエーハに好適で
ある。
【図１】本発明の第１実施例に係り、シリコン単結晶の
欠陥分布を示す模式図である。
欠陥分布を示す模式図である。
【図２】シリコン単結晶の欠陥分布を示す模式図であ
る。
る。
【図３】シリコン単結晶の欠陥分布を示す模式図であ
る。
る。
【図４】シリコン単結晶の欠陥分布を示す模式図であ
る。
る。
【図５】最大引上げ速度に対する平均引上げ速度とＯＳ
Ｆリング径との関係を示す図である。
Ｆリング径との関係を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例に係り、酸化膜耐圧良品率
を示す特性図である。
を示す特性図である。
【図７】従来例に係り、シリコン単結晶の欠陥分布を示
す模式図である。
す模式図である。
【図８】シリコン単結晶の欠陥分布を示す模式図であ
る。
る。
【図９】シリコン単結晶の欠陥分布を示す模式図であ
る。
る。
【図１０】成長時のシリコン単結晶の切断面図である。
ｆａ 平均引上げ速度 ｆｍ 最大引上げ速度
Claims (1)
- 【請求項１】 チョクラルスキ法により直径１００ｍｍ
以上のシリコン単結晶を製造する際に、最大引上げ速度
を０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下とし、平均引上げ速度を前記
最大引上げ速度の７０％以上の範囲としたことを特徴と
するシリコン単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4172237A JP2521007B2 (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | シリコン単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4172237A JP2521007B2 (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | シリコン単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0656588A JPH0656588A (ja) | 1994-03-01 |
| JP2521007B2 true JP2521007B2 (ja) | 1996-07-31 |
Family
ID=15938163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4172237A Expired - Fee Related JP2521007B2 (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | シリコン単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2521007B2 (ja) |
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| US6337219B1 (en) * | 1998-02-04 | 2002-01-08 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method of producing silicon single and single crystal silicon wafer |
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| JP5167651B2 (ja) | 2007-02-08 | 2013-03-21 | 信越半導体株式会社 | 遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離の測定方法、及びその距離の制御方法 |
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| JP4577320B2 (ja) * | 2007-03-12 | 2010-11-10 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコンウェーハの製造方法 |
| JP5304239B2 (ja) | 2008-12-26 | 2013-10-02 | 富士通株式会社 | プロセッサ試験装置、プロセッサ試験方法、プロセッサ試験プログラム |
| JP5577873B2 (ja) | 2010-06-16 | 2014-08-27 | 信越半導体株式会社 | 遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離の測定方法、遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離の制御方法、シリコン単結晶の製造方法 |
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| WO2022118537A1 (ja) | 2020-12-01 | 2022-06-09 | 信越半導体株式会社 | 遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離を測定する方法、遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離の制御方法、及びシリコン単結晶の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH0633235B2 (ja) * | 1989-04-05 | 1994-05-02 | 新日本製鐵株式会社 | 酸化膜耐圧特性の優れたシリコン単結晶及びその製造方法 |
| JPH03275586A (ja) * | 1990-03-26 | 1991-12-06 | Mitsubishi Materials Corp | シリコン単結晶ウェーハの製造方法 |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP4172237A patent/JP2521007B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0656588A (ja) | 1994-03-01 |
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