JP2650003B2 - 化学的気相成長法によるシリコン単結晶の製造方法およびその原料クロロシラン類中の超微量元素と製造されたシリコン単結晶中の超微量元素の分別定量方法 - Google Patents
化学的気相成長法によるシリコン単結晶の製造方法およびその原料クロロシラン類中の超微量元素と製造されたシリコン単結晶中の超微量元素の分別定量方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化学的気相成長法によ
る半導体用シリコン単結晶の製造方法、その原料となる
クロロシラン類中の超微量元素（リン、ヒ素、ホウ素、
アルミニウム等）と製造されたシリコン単結晶中の超微
量元素の分別定量方法に関するものである。
る半導体用シリコン単結晶の製造方法、その原料となる
クロロシラン類中の超微量元素（リン、ヒ素、ホウ素、
アルミニウム等）と製造されたシリコン単結晶中の超微
量元素の分別定量方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体用シリコン単結晶を化学的気相成
長法により製造するには、固相としてシリコン多結晶の
種を使用し、原料のクロロシラン類やモノシランを水素
などの還元性成分により加熱して還元しながら供給し、
シリコン多結晶の種の上にシリコン多結晶を成長させて
ゆき、成長したシリコン多結晶をサンプリングして帯域
浮融法（ＦＺ法）によりシリコン単結晶を得る。このシ
リコン単結晶をウエハーとして半導体が製造される。
長法により製造するには、固相としてシリコン多結晶の
種を使用し、原料のクロロシラン類やモノシランを水素
などの還元性成分により加熱して還元しながら供給し、
シリコン多結晶の種の上にシリコン多結晶を成長させて
ゆき、成長したシリコン多結晶をサンプリングして帯域
浮融法（ＦＺ法）によりシリコン単結晶を得る。このシ
リコン単結晶をウエハーとして半導体が製造される。
【０００３】このようにして得られたシリコン単結晶中
には、原料として使用されたクロロシラン類中に含まれ
ている超微量元素のリン、ヒ素、ホウ素、及びアルミニ
ウムなどが不純物としてそのまま存在し、半導体の電気
特性を決定する大きな要因となっている。したがってシ
リコン単結晶中の超微量元素を正確に分別定量すること
が、原料中の超微量元素を定量することにつながり、ま
た半導体の電気特性を知る要因となる。
には、原料として使用されたクロロシラン類中に含まれ
ている超微量元素のリン、ヒ素、ホウ素、及びアルミニ
ウムなどが不純物としてそのまま存在し、半導体の電気
特性を決定する大きな要因となっている。したがってシ
リコン単結晶中の超微量元素を正確に分別定量すること
が、原料中の超微量元素を定量することにつながり、ま
た半導体の電気特性を知る要因となる。
【０００４】半導体用シリコン結晶中の微量元素の量を
測定する方法として、アメリカ材料試験協会、Ｆ５７４
−８３の方法が知られている。この方法は、化学的気相
成長法によりシリコン多結晶を製造し、そのシリコン多
結晶から帯域浮融法によりシリコン単結晶を得てからそ
の抵抗率を測定後、さらに真空中で帯域浮融法を数回繰
り返してドナー（リン及びヒ素）を除去し、再度、抵抗
率を測定して残存するアクセプタ（ホウ素及びアルミニ
ウム）の合計濃度を算出する。リン及びヒ素の合計濃度
は、先に測定した抵抗率と後に測定した抵抗率の差を求
め、抵抗率の差よりリン及びヒ素の合計濃度から算出す
ることができる。
測定する方法として、アメリカ材料試験協会、Ｆ５７４
−８３の方法が知られている。この方法は、化学的気相
成長法によりシリコン多結晶を製造し、そのシリコン多
結晶から帯域浮融法によりシリコン単結晶を得てからそ
の抵抗率を測定後、さらに真空中で帯域浮融法を数回繰
り返してドナー（リン及びヒ素）を除去し、再度、抵抗
率を測定して残存するアクセプタ（ホウ素及びアルミニ
ウム）の合計濃度を算出する。リン及びヒ素の合計濃度
は、先に測定した抵抗率と後に測定した抵抗率の差を求
め、抵抗率の差よりリン及びヒ素の合計濃度から算出す
ることができる。
【０００５】しかし、上記した従来の化学的気相成長法
と帯域浮融法を組み合わせたシリコン単結晶の製造法で
あると、帯域浮融装置からの汚染があり、十分に純度が
良いものを得るのは、困難であった。また帯域浮融法
は、操作が煩雑で熟練を要し、時間も長くかかることも
問題である。
と帯域浮融法を組み合わせたシリコン単結晶の製造法で
あると、帯域浮融装置からの汚染があり、十分に純度が
良いものを得るのは、困難であった。また帯域浮融法
は、操作が煩雑で熟練を要し、時間も長くかかることも
問題である。
【０００６】また上記した従来の微量元素の量を測定す
る方法では、以下のような欠点があり、精度の高い測定
を必要とされる超微量元素の定量には適さない。化学的
気相成長法で生成されたシリコン多結晶中の超微量元素
の濃度は、シリコン多結晶の夫々の結晶により異なるこ
とがある。このようなシリコン多結晶を帯域浮融法によ
り連続的に単結晶化すると、後から単結晶化するシリコ
ン多結晶中の超微量元素の濃度は、先に単結晶化したシ
リコン多結晶中に含まれる微量元素の濃度の影響を受け
ることになる。さらにリン、ヒ素、ホウ素は帯域浮融法
を行なう方向に偏析するため、実際の濃度は偏析による
影響を考慮しなければならない。また抵抗率を測定する
に際し、超微量元素がかなり少量であると抵抗率が大き
くなり、５０００Ω・ｃｍ程度以上になるとジュール熱
が発生し、測定値に誤差が生じてしまう。算出される微
量元素の量は各元素の濃度ではなく、リンとヒ素の合計
濃度、およびホウ素とアルミニウムの合計濃度しか算出
できない。
る方法では、以下のような欠点があり、精度の高い測定
を必要とされる超微量元素の定量には適さない。化学的
気相成長法で生成されたシリコン多結晶中の超微量元素
の濃度は、シリコン多結晶の夫々の結晶により異なるこ
とがある。このようなシリコン多結晶を帯域浮融法によ
り連続的に単結晶化すると、後から単結晶化するシリコ
ン多結晶中の超微量元素の濃度は、先に単結晶化したシ
リコン多結晶中に含まれる微量元素の濃度の影響を受け
ることになる。さらにリン、ヒ素、ホウ素は帯域浮融法
を行なう方向に偏析するため、実際の濃度は偏析による
影響を考慮しなければならない。また抵抗率を測定する
に際し、超微量元素がかなり少量であると抵抗率が大き
くなり、５０００Ω・ｃｍ程度以上になるとジュール熱
が発生し、測定値に誤差が生じてしまう。算出される微
量元素の量は各元素の濃度ではなく、リンとヒ素の合計
濃度、およびホウ素とアルミニウムの合計濃度しか算出
できない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の課題を
解決するためなされたもので、帯域浮融法を使うことな
く、化学的気相成長法により直接に半導体用シリコン単
結晶を製造する方法を提供することを目的とする。ま
た、化学的気相成長法により製造されたシリコン単結晶
中の超微量元素（リン、ヒ素、ホウ素、アルミニウム
等）、およびシリコン単結晶を製造する際の原料となる
クロロシラン類中の超微量元素（リン、ヒ素、ホウ素、
アルミニウム等）を分別定量する方法を提供するもので
ある。
解決するためなされたもので、帯域浮融法を使うことな
く、化学的気相成長法により直接に半導体用シリコン単
結晶を製造する方法を提供することを目的とする。ま
た、化学的気相成長法により製造されたシリコン単結晶
中の超微量元素（リン、ヒ素、ホウ素、アルミニウム
等）、およびシリコン単結晶を製造する際の原料となる
クロロシラン類中の超微量元素（リン、ヒ素、ホウ素、
アルミニウム等）を分別定量する方法を提供するもので
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めになされた本発明の化学的気相成長法によるシリコン
単結晶の製造方法は、ジクロロシラン、トリクロロシラ
ンおよびテトラクロロシランから選ばれる少なくとも１
種類のクロロシランガスと水素ガスを高温度で混合して
生成する塩化水素ガスとシリコンを、シリコン単結晶の
種棒に供給し、塩化水素ガスでシリコン単結晶の表面を
エッチングしつつシリコン単結晶を成長させてゆく。
めになされた本発明の化学的気相成長法によるシリコン
単結晶の製造方法は、ジクロロシラン、トリクロロシラ
ンおよびテトラクロロシランから選ばれる少なくとも１
種類のクロロシランガスと水素ガスを高温度で混合して
生成する塩化水素ガスとシリコンを、シリコン単結晶の
種棒に供給し、塩化水素ガスでシリコン単結晶の表面を
エッチングしつつシリコン単結晶を成長させてゆく。
【０００９】また、本発明のシリコン単結晶中の超微量
元素（リン、ヒ素、ホウ素、アルミニウム等）の分別定
量方法は、化学的気相成長法により製造したシリコン単
結晶に、照射面におけるエネルギーが３１００〜３３５
８ｍＷ／ｃｍ2 のレーザー光線を照射し、発光したスペ
クトルを光電的に測定してシリコン単結晶中の超微量元
素を定量する。
元素（リン、ヒ素、ホウ素、アルミニウム等）の分別定
量方法は、化学的気相成長法により製造したシリコン単
結晶に、照射面におけるエネルギーが３１００〜３３５
８ｍＷ／ｃｍ2 のレーザー光線を照射し、発光したスペ
クトルを光電的に測定してシリコン単結晶中の超微量元
素を定量する。
【００１０】また、本発明のクロロシランガス中の超微
量元素（リン、ヒ素、ホウ素、アルミニウム等）の分別
定量方法は、クロロシランガスと水素ガスを高温度で混
合して生成する塩化水素ガスとシリコンを、シリコン単
結晶の種棒に供給し、塩化水素ガスでシリコン単結晶の
表面をエッチングしつつシリコン単結晶を成長させて製
造したシリコン単結晶に、照射面におけるエネルギーが
３１００〜３３５８ｍＷ／ｃｍ2 のレーザー光線を照射
し、発光したスペクトルを光電的に測定してシリコン単
結晶中の超微量元素を定量し、その超微量元素量をクロ
ロシランガス中の超微量元素の量に換算する。
量元素（リン、ヒ素、ホウ素、アルミニウム等）の分別
定量方法は、クロロシランガスと水素ガスを高温度で混
合して生成する塩化水素ガスとシリコンを、シリコン単
結晶の種棒に供給し、塩化水素ガスでシリコン単結晶の
表面をエッチングしつつシリコン単結晶を成長させて製
造したシリコン単結晶に、照射面におけるエネルギーが
３１００〜３３５８ｍＷ／ｃｍ2 のレーザー光線を照射
し、発光したスペクトルを光電的に測定してシリコン単
結晶中の超微量元素を定量し、その超微量元素量をクロ
ロシランガス中の超微量元素の量に換算する。
【００１１】原料ガス中のクロロシランガスがジクロロ
シランである場合、その混合割合がジクロロシランと水
素ガスの合計量中に５．０〜５．５モル％、ジクロロシ
ランと水素ガスの合計流量が８００〜８５０リットル／
時間、温度が1250〜1280℃であることが好ましい。原料
ガス中のクロロシランガスがトリクロロシランである場
合、その混合割合がトリクロロシランと水素ガスの合計
量中に９．０〜９．５モル％、トリクロロシランと水素
ガスの合計流量が 960〜990 リットル／時間、前記温度
が１２００〜１２５０℃であることが好ましい。原料ガ
ス中のクロロシランガスがテトラクロロシランである場
合、その混合割合がテトラクロロシランと水素ガスの合
計量中に１２．０〜１２．５モル％、テトラクロロシラ
ンと水素ガスの合計流量が１１００〜１１５０リットル
／時間、前記温度が１１５０〜１２００℃であることが
好ましい。
シランである場合、その混合割合がジクロロシランと水
素ガスの合計量中に５．０〜５．５モル％、ジクロロシ
ランと水素ガスの合計流量が８００〜８５０リットル／
時間、温度が1250〜1280℃であることが好ましい。原料
ガス中のクロロシランガスがトリクロロシランである場
合、その混合割合がトリクロロシランと水素ガスの合計
量中に９．０〜９．５モル％、トリクロロシランと水素
ガスの合計流量が 960〜990 リットル／時間、前記温度
が１２００〜１２５０℃であることが好ましい。原料ガ
ス中のクロロシランガスがテトラクロロシランである場
合、その混合割合がテトラクロロシランと水素ガスの合
計量中に１２．０〜１２．５モル％、テトラクロロシラ
ンと水素ガスの合計流量が１１００〜１１５０リットル
／時間、前記温度が１１５０〜１２００℃であることが
好ましい。
【００１２】クロロシランは水素ガスと混合されて高温
でシリコンに還元され、このとき同時に塩化水素が副生
する。副生した塩化水素がシリコン単結晶棒をエッチン
グしながら、シリコンはシリコン単結晶棒上に化学的気
相成長してシリコン単結晶になる。単結晶が得られる条
件は、副生した塩化水素の量が最大になってエッチング
される量より、化学的気相成長の量が大きく維持されて
いることである。
でシリコンに還元され、このとき同時に塩化水素が副生
する。副生した塩化水素がシリコン単結晶棒をエッチン
グしながら、シリコンはシリコン単結晶棒上に化学的気
相成長してシリコン単結晶になる。単結晶が得られる条
件は、副生した塩化水素の量が最大になってエッチング
される量より、化学的気相成長の量が大きく維持されて
いることである。
【００１３】図１に示すようにシリコン単結晶棒１は、
直径が４ｍｍ程度の単結晶棒をコの字型に曲げたものを
伏せて使用する。同図で保持構造の縦ａと横ｂの長さの
比は、前記のエッチングと化学的気相成長法の効果を良
くするためにガスフローの流体力学的見地から重要なも
のである。縦と横の長さの比ａ／ｂは３：１〜１２：１
であることが好ましい。シリコン単結晶棒の断面形状は
丸型、角型のどちらでもかまわない。
直径が４ｍｍ程度の単結晶棒をコの字型に曲げたものを
伏せて使用する。同図で保持構造の縦ａと横ｂの長さの
比は、前記のエッチングと化学的気相成長法の効果を良
くするためにガスフローの流体力学的見地から重要なも
のである。縦と横の長さの比ａ／ｂは３：１〜１２：１
であることが好ましい。シリコン単結晶棒の断面形状は
丸型、角型のどちらでもかまわない。
【００１４】上記の条件で化学的気相成長法によって得
られたシリコン単結晶に、照射面におけるエネルギーが
３１００〜３３５８ｍＷ／ｃｍ2 のレーザー光線を照射
したときにＳ／Ｎ比が良好なスペクトルが与えられる。
このシリコン単結晶は結晶欠陥を含んでいるため、低エ
ネルギーなレーザー光線を照射してもＳ／Ｎ比が低いス
ペクトルしか得られないので、超微量元素を分別定量す
ることができない。超微量元素の定量は、液体ヘリウム
（４°Ｋ）中でケイ素の価電子帯と伝導帯間の遷移エネ
ルギー（バンドギャップ）以上のエネルギーを与えら
れ、自由励起子が超微量元素に捕らえられた束縛励起子
が再結合後、発光し、この発光スペクトルの強度を測定
することにより行なわれる。定量を行なうためには、あ
らかじめ超微量元素の濃度が既知である標準物質による
キャリブレーションを行なう。結晶欠陥を含むシリコン
単結晶が低エネルギ−なレーザー光線を照射しても良好
なスペクトルが与えられないのは、前記の束縛励起子が
結晶欠陥、転移欠陥に伴う局所歪みにエネルギーを与え
る非発光過程を経るためであると考えられる。
られたシリコン単結晶に、照射面におけるエネルギーが
３１００〜３３５８ｍＷ／ｃｍ2 のレーザー光線を照射
したときにＳ／Ｎ比が良好なスペクトルが与えられる。
このシリコン単結晶は結晶欠陥を含んでいるため、低エ
ネルギーなレーザー光線を照射してもＳ／Ｎ比が低いス
ペクトルしか得られないので、超微量元素を分別定量す
ることができない。超微量元素の定量は、液体ヘリウム
（４°Ｋ）中でケイ素の価電子帯と伝導帯間の遷移エネ
ルギー（バンドギャップ）以上のエネルギーを与えら
れ、自由励起子が超微量元素に捕らえられた束縛励起子
が再結合後、発光し、この発光スペクトルの強度を測定
することにより行なわれる。定量を行なうためには、あ
らかじめ超微量元素の濃度が既知である標準物質による
キャリブレーションを行なう。結晶欠陥を含むシリコン
単結晶が低エネルギ−なレーザー光線を照射しても良好
なスペクトルが与えられないのは、前記の束縛励起子が
結晶欠陥、転移欠陥に伴う局所歪みにエネルギーを与え
る非発光過程を経るためであると考えられる。
【００１５】そこでこの束縛励起子の再結合・遷移の効
率を向上させる目的で、より強度なレーザー光線を照射
したところ、若干のＳ／Ｎ比が向上した。さらにＳ／Ｎ
比を向上させるために分光学的要因、検出器の応答性な
どについて詳細な検討を行なったところ、Ｓ／Ｎ比がさ
らに向上し良好なスペクトルを与え、超微量元素量を測
定することができるに至った。レーザー光線はアルゴン
レーザーが好ましい。波長５１４５Åにおいて励起用レ
ーザー照射出力は６００〜６５０ｍＷ（レーザーから試
料表面までの光路長が１．３ｍ）である。分光器（集光
系に８群８枚の非球面レンズを使用し、グレーティング
が1200本／ｍｍ）の入口及び出口のスリット幅が６００
〜７００μｍ、分光器の波長送り速度が０．５〜０．７
Å／秒である。検出器に光電増倍管を使用し、光電増倍
管の時定数は３〜４秒である。
率を向上させる目的で、より強度なレーザー光線を照射
したところ、若干のＳ／Ｎ比が向上した。さらにＳ／Ｎ
比を向上させるために分光学的要因、検出器の応答性な
どについて詳細な検討を行なったところ、Ｓ／Ｎ比がさ
らに向上し良好なスペクトルを与え、超微量元素量を測
定することができるに至った。レーザー光線はアルゴン
レーザーが好ましい。波長５１４５Åにおいて励起用レ
ーザー照射出力は６００〜６５０ｍＷ（レーザーから試
料表面までの光路長が１．３ｍ）である。分光器（集光
系に８群８枚の非球面レンズを使用し、グレーティング
が1200本／ｍｍ）の入口及び出口のスリット幅が６００
〜７００μｍ、分光器の波長送り速度が０．５〜０．７
Å／秒である。検出器に光電増倍管を使用し、光電増倍
管の時定数は３〜４秒である。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００１７】実施例１ 固相としてシリコン単結晶の種棒を使用し、その保持構
造（図１参照）は縦と横の長さの比が６であった。原料
ガスとしてトリクロロシランと水素ガスとの混合ガスを
使用した。トリクロロシランの混合割合は、原料ガスの
合計量に対して９．０モル％とした。原料ガスの流量は
９６０リットル／時間、温度は１２００℃に設定し、化
学的気相成長法によりシリコン単結晶を生成させた。生
成したシリコン単結晶に表１に示す条件でレーザー光線
を照射し、発光したスペクトルを光電的に測定して超微
量元素の濃度を分別定量した。測定結果のＳ／Ｎ比は表
１に示す。測定結果は図２のチャート図に示してある。
超微量元素の濃度は表２に示してある。
造（図１参照）は縦と横の長さの比が６であった。原料
ガスとしてトリクロロシランと水素ガスとの混合ガスを
使用した。トリクロロシランの混合割合は、原料ガスの
合計量に対して９．０モル％とした。原料ガスの流量は
９６０リットル／時間、温度は１２００℃に設定し、化
学的気相成長法によりシリコン単結晶を生成させた。生
成したシリコン単結晶に表１に示す条件でレーザー光線
を照射し、発光したスペクトルを光電的に測定して超微
量元素の濃度を分別定量した。測定結果のＳ／Ｎ比は表
１に示す。測定結果は図２のチャート図に示してある。
超微量元素の濃度は表２に示してある。
【００１８】比較例１ 固相としてシリコン多結晶の種棒を使用し、化学的気相
成長法により、試料のトリクロロシランを水素ガスによ
り加熱還元させてシリコン多結晶を生成させた。このシ
リコン多結晶の一部をサンプリングし、帯域浮融法によ
りシリコン単結晶を得た。シリコン単結晶の抵抗率を測
定後、さらに真空中で帯域浮融法を数回繰り返してドナ
ー（リン及びヒ素）を除去し、再度、抵抗率を測定して
残存するアクセプタ（ホウ素及びアルミニウム）の合計
濃度を算出した。リン及びヒ素の合計濃度は、先に測定
した抵抗率と後に測定した抵抗率の差を求め、抵抗率の
差から算出された。結果を表２に示す。
成長法により、試料のトリクロロシランを水素ガスによ
り加熱還元させてシリコン多結晶を生成させた。このシ
リコン多結晶の一部をサンプリングし、帯域浮融法によ
りシリコン単結晶を得た。シリコン単結晶の抵抗率を測
定後、さらに真空中で帯域浮融法を数回繰り返してドナ
ー（リン及びヒ素）を除去し、再度、抵抗率を測定して
残存するアクセプタ（ホウ素及びアルミニウム）の合計
濃度を算出した。リン及びヒ素の合計濃度は、先に測定
した抵抗率と後に測定した抵抗率の差を求め、抵抗率の
差から算出された。結果を表２に示す。
【００１９】表２で表す濃度はppta（part per trillio
n atomic）で、これを抵抗値に換算する計算は、下記式
のとおりである。
n atomic）で、これを抵抗値に換算する計算は、下記式
のとおりである。
【００２０】 抵抗値＝1000×93／｛［Ｐ＋Ａｓ(ppta)］−［Ｂ＋Ａｌ(ppta)］｝ 実施例１で製造したシリコン単結晶の抵抗値 ＝1000×93／｛［104 ＋ 2］−［21＋2 ］｝= 1120（Ω・ｃｍ） 比較例１で製造したシリコン単結晶の抵抗値 ＝1000×93／｛［170 ］−［38］｝= 704 （Ω・ｃｍ） 表２には実測抵抗値も併せて示してある。実施例１によ
る定量で得た濃度から換算した抵抗値が比較例１による
定量で得た濃度から換算した抵抗値より、実測抵抗値に
近いことが解る。
る定量で得た濃度から換算した抵抗値が比較例１による
定量で得た濃度から換算した抵抗値より、実測抵抗値に
近いことが解る。
【００２１】比較例２ 実施例１と同様にして化学的気相成長法でシリコン単結
晶を生成させた。生成したシリコン単結晶に表１に示す
条件でレーザー光線を照射し、発光したスペクトルを光
電的に測定して超微量元素の濃度を分別定量した。測定
結果のＳ／Ｎ比は表１に示す。測定結果は図２のチャー
ト図に示してある。
晶を生成させた。生成したシリコン単結晶に表１に示す
条件でレーザー光線を照射し、発光したスペクトルを光
電的に測定して超微量元素の濃度を分別定量した。測定
結果のＳ／Ｎ比は表１に示す。測定結果は図２のチャー
ト図に示してある。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】表２からわかるように定量下限は、比較例
１の方法では２０ｐｐｔａであり、しかもリンとヒ素と
の合計量としての濃度、及びホウ素とアルミニウムの合
計量としての濃度である。本発明方法の定量下限は２ｐ
ｐｔａであり、リン、ヒ素、ホウ素、及びアルミニウム
の各々の濃度として測定できる。このことはクロロシラ
ンの製造工程管理、及びシリコン単結晶の製造工程管理
に大きく貢献するものである。
１の方法では２０ｐｐｔａであり、しかもリンとヒ素と
の合計量としての濃度、及びホウ素とアルミニウムの合
計量としての濃度である。本発明方法の定量下限は２ｐ
ｐｔａであり、リン、ヒ素、ホウ素、及びアルミニウム
の各々の濃度として測定できる。このことはクロロシラ
ンの製造工程管理、及びシリコン単結晶の製造工程管理
に大きく貢献するものである。
【００２５】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の半
導体用シリコン単結晶の製造方法は、帯域浮融法を使う
ことなく、化学的気相成長法により直接、シリコン単結
晶を製造するため、帯域浮融装置からの汚染がなくな
り、純度の良いものが得られる。また帯域浮融法が省略
できるため、煩雑で熟練を要する操作から解放され、作
業時間を短縮できる。
導体用シリコン単結晶の製造方法は、帯域浮融法を使う
ことなく、化学的気相成長法により直接、シリコン単結
晶を製造するため、帯域浮融装置からの汚染がなくな
り、純度の良いものが得られる。また帯域浮融法が省略
できるため、煩雑で熟練を要する操作から解放され、作
業時間を短縮できる。
【００２６】さらに本発明の原料クロロシラン類中の超
微量元素と製造されたシリコン単結晶中の超微量元素の
分別定量方法によれば、ｐｐｔａの精度まで正確に測定
することができ、結晶欠陥を含むシリコン結晶でもその
中に含まれる超微量元素を同様に測定できる。
微量元素と製造されたシリコン単結晶中の超微量元素の
分別定量方法によれば、ｐｐｔａの精度まで正確に測定
することができ、結晶欠陥を含むシリコン結晶でもその
中に含まれる超微量元素を同様に測定できる。
【００２７】目的の半導体の電気特性を得るために、原
料のクロロシラン類には超微量元素であるリン、ヒ素、
ホウ素、アルミニウムが必要に応じてさらにドーパント
として添加されるが、本発明の超微量元素の分別定量方
法によれば、これらの元素の既存量が正確にわかってい
るので、ドーパントとしての添加量が正確に決定でき
る。
料のクロロシラン類には超微量元素であるリン、ヒ素、
ホウ素、アルミニウムが必要に応じてさらにドーパント
として添加されるが、本発明の超微量元素の分別定量方
法によれば、これらの元素の既存量が正確にわかってい
るので、ドーパントとしての添加量が正確に決定でき
る。
【図１】本発明を適用するシリコン単結晶棒の保持構造
である。
である。
【図２】本発明を適用するシリコン単結晶にレーザー光
線を照射したスペクトルのチャート図である。
線を照射したスペクトルのチャート図である。
１…シリコン単結晶棒。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮尾 秀一 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28番地 の１ 信越化学工業株式会社直江津工場 内 (56)参考文献 特開 平３−33642（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−146496（ＪＰ，Ａ) 特公 昭39−12245（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (8)
- 【請求項１】 ジクロロシラン、トリクロロシランおよ
びテトラクロロシランから選ばれる少なくとも１種類の
クロロシランガスと水素ガスを高温度で混合して生成す
る塩化水素ガスとシリコンを、シリコン単結晶の種棒に
供給し、塩化水素ガスでシリコン単結晶の表面をエッチ
ングしつつシリコン単結晶を成長させてゆくことを特徴
とする化学的気相成長法によるシリコン単結晶の製造方
法。 - 【請求項２】 前記クロロシランガスがジクロロシラン
であり、その混合割合がジクロロシランと水素ガスの合
計量中に５．０〜５．５モル％、ジクロロシランと水素
ガスの合計流量が８００〜８５０リットル／時間、前記
温度が1250〜1280℃であることを特徴とする請求項１に
記載の化学的気相成長法によるシリコン単結晶の製造方
法。 - 【請求項３】 前記クロロシランガスがトリクロロシラ
ンであり、その混合割合がトリクロロシランと水素ガス
の合計量中に９．０〜９．５モル％、トリクロロシラン
と水素ガスの合計流量が９６０〜９９０リットル／時
間、前記温度が１２００〜１２５０℃であることを特徴
とする請求項１に記載の化学的気相成長法によるシリコ
ン単結晶の製造方法。 - 【請求項４】 前記クロロシランガスがテトラクロロシ
ランであり、その混合割合がテトラクロロシランと水素
ガスの合計量中に１２．０〜１２．５モル％、テトラク
ロロシランと水素ガスの合計流量が１１００〜１１５０
リットル／時間、前記温度が１１５０〜１２００℃であ
ることを特徴とする請求項１に記載の化学的気相成長法
によるシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項５】 化学的気相成長法により製造したシリコ
ン単結晶に、照射面におけるエネルギーが３１００〜３
３５８ｍＷ／ｃｍ2 のレーザー光線を照射し、発光した
スペクトルを光電的に測定してシリコン単結晶中の超微
量元素を定量することを特徴とするシリコン単結晶中の
超微量元素の分別定量方法。 - 【請求項６】 前記レーザー光線がArレーザーであるこ
とを特徴とする請求項５に記載のシリコン単結晶中の超
微量元素の分別定量方法。 - 【請求項７】 クロロシランガスと水素ガスを高温度で
混合して生成する塩化水素ガスとシリコンを、シリコン
単結晶の種棒に供給し、塩化水素ガスでシリコン単結晶
の表面をエッチングしつつシリコン単結晶を成長させて
製造したシリコン単結晶に、照射面におけるエネルギー
が３１００〜３３５８ｍＷ／ｃｍ2 のレーザー光線を照
射し、発光したスペクトルを光電的に測定してシリコン
単結晶中の超微量元素を定量し、その超微量元素量をク
ロロシランガス中の超微量元素の量に換算することを特
徴とするクロロシランガス中の超微量元素の分別定量方
法。 - 【請求項８】 前記レーザー光線がArレーザーであるこ
とを特徴とする請求項７に記載のクロロシランガス中の
超微量元素の分別定量方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1968392A JP2650003B2 (ja) | 1991-02-14 | 1992-02-05 | 化学的気相成長法によるシリコン単結晶の製造方法およびその原料クロロシラン類中の超微量元素と製造されたシリコン単結晶中の超微量元素の分別定量方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2065291 | 1991-02-14 | ||
| JP3-20652 | 1991-02-14 | ||
| JP1968392A JP2650003B2 (ja) | 1991-02-14 | 1992-02-05 | 化学的気相成長法によるシリコン単結晶の製造方法およびその原料クロロシラン類中の超微量元素と製造されたシリコン単結晶中の超微量元素の分別定量方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0558789A JPH0558789A (ja) | 1993-03-09 |
| JP2650003B2 true JP2650003B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=26356527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1968392A Expired - Fee Related JP2650003B2 (ja) | 1991-02-14 | 1992-02-05 | 化学的気相成長法によるシリコン単結晶の製造方法およびその原料クロロシラン類中の超微量元素と製造されたシリコン単結晶中の超微量元素の分別定量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2650003B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1052569C (zh) | 1992-08-27 | 2000-05-17 | 株式会社半导体能源研究所 | 制造半导体器件的方法 |
| US5843225A (en) * | 1993-02-03 | 1998-12-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Process for fabricating semiconductor and process for fabricating semiconductor device |
| JP3497198B2 (ja) | 1993-02-03 | 2004-02-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置および薄膜トランジスタの作製方法 |
| US6997985B1 (en) * | 1993-02-15 | 2006-02-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor, semiconductor device, and method for fabricating the same |
| US5639698A (en) * | 1993-02-15 | 1997-06-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor, semiconductor device, and method for fabricating the same |
| US5915174A (en) * | 1994-09-30 | 1999-06-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for producing the same |
| JP2011157235A (ja) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 結晶製造装置及び結晶製造方法 |
| JP5395102B2 (ja) | 2011-02-28 | 2014-01-22 | 株式会社豊田中央研究所 | 気相成長装置 |
-
1992
- 1992-02-05 JP JP1968392A patent/JP2650003B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH0558789A (ja) | 1993-03-09 |
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