JP2734445B2 - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
- Publication number
- JP2734445B2 JP2734445B2 JP8094304A JP9430496A JP2734445B2 JP 2734445 B2 JP2734445 B2 JP 2734445B2 JP 8094304 A JP8094304 A JP 8094304A JP 9430496 A JP9430496 A JP 9430496A JP 2734445 B2 JP2734445 B2 JP 2734445B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- crucible
- rotation speed
- magnetic field
- oxygen concentration
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、結晶成長方法、特
にシリコンを結晶成長させる場合に好適な結晶成長方法
に係わる。 【０００２】 【従来の技術】従来、チョクラルスキー法によるシリコ
ンの単結晶成長方法において、磁場を印加しながら行う
ことによりシリコン中の酸素濃度を制御しようとする方
法が提案されている（特公昭５８−５０９５３号公報参
照）。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上記特公昭５８−５０
９５３号公報等には、横磁場中すなわち、シリコン単結
晶の引き上げ方向と直交する方向に磁場を印加する方法
が例示されている。この方法によれば、通常シリコン融
液を収容するるつぼの回転方向とシリコン単結晶の回転
方向とは反対方向（逆相）であり、シリコン中への酸素
の特に低濃度（１．０×１０17〜１．０×１０18ｃ
ｍ-3）及び高濃度（１．８×１０18〜２．５×１０18ｃ
ｍ-3）の制御性に優れている。しかし、中濃度（１．０
×１０18〜１．８×１０18ｃｍ-3）の酸素の制御性につ
いては必ずしも良好な結果が得られなかった。なお、シ
リコン中に酸素を導入することにより、ゲッタリング作
用を持たせることができるため、ゲッタリングの点から
は酸素濃度は高い方が好ましいが、高過ぎると欠陥の問
題が生じるため、適当な中程度の濃度に抑えている。本
発明は、上記問題点を解決することができる結晶成長方
法を提供するものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】すなわち、本発明におい
ては、上述したように従来の横磁場中、つまり融液から
の結晶引き上げ方向に直交する方向の横磁場を印加しな
がら行うチョクラルスキー法による結晶成長方法におい
て、本発明では、融液を収容するるつぼの回転方向と、
引き上げる単結晶の回転方向とを同相として、結晶の回
転速度をるつぼの回転速度より大きくすることにより、
引き上げ単結晶中の酸素濃度を中濃度の１．０×１０18
ｃｍ-3〜１．５×１０18ｃｍ-3に制御することを特徴と
する。 【０００５】また、本発明は、上述したように融液に磁
場を結晶の引き上げ方向に直交する方向である横磁場に
印加しながら行うチョクラルスキー法による結晶成長方
法において、融液を収容するるつぼの回転方向と引き上
げるシリコン単結晶の回転方向とを同相として、るつぼ
の回転速度を、２〜１６ｒｐｍとし、結晶の回転速度を
るつぼの回転速度より大きくすることにより、引き上げ
単結晶中の酸素濃度を中濃度の１．０×１０18ｃｍ-3〜
１．５×１０18ｃｍ-3に制御することを特徴とする。 【０００６】本発明によれば、良く知られているよう
に、横磁場の印加による場合の、引き上げ成長された単
結晶体の半径方向の酸素濃度分布の均一性の効果と共
に、融液を収容するるつぼの回転方向と単結晶の回転方
向とを従来に反対方向ではなく、同じ方向とし、結晶の
回転速度をるつぼの回転速度より大きくし、また、るつ
ぼの回転速度を、２〜１６ｒｐｍとしたことにより、中
程度の酸素濃度の制御を精密に行うことが可能になる。 【０００７】 【発明の実施の形態】 〔実施例〕図１において、曲線Ａは本発明に基づき、シ
リコン（Ｓｉ）の融液に磁場を結晶の引き上げ方向に直
交する方向（横磁場）に印加しながら行うチョクラルス
キー法による単結晶シリコンの成長方法において、シリ
コンに導入すべき酸素の濃度を１．３〜１．５×１０18
ｃｍ-3（換算係数ＡＳＴＭ Ｆ１２１−７９）として、
シリコン融液を収容するるつぼの回転方向（回転速度
３．２ｒｐｍ）と引き上げるシリコン単結晶の回転方向
（回転速度２５ｒｐｍ）を同じにして、結晶成長を開始
してから終了するまでのシリコン単結晶内の長さ方向に
対する断面部分における実際に導入された酸素の濃度を
測定したものである。このグラフにより、本発明によれ
ば、横磁場中、るつぼとシリコン単結晶の回転方向を同
相とし、結晶の回転速度をるつぼの回転速度より大きく
したことにより、結晶中の酸素濃度を所望の範囲内に制
御することができることがわかる。なお、結晶の直径に
ついても規定の１２５ｍｍに保たれていた。 【０００８】〔比較例〕また、比較例として図１の一点
鎖線Ｂに示すように、導入すべき酸素濃度、るつぼとシ
リコン単結晶の回転速度は、上記実施例と同じである
が、るつぼとるつぼと単結晶の回転方向は従来通り逆方
向としてシリコン単結晶の成長開始から終了までにおけ
る結晶内の長さ方向に対する断面部分における酸素濃度
を測定したものである。このグラフによれば、シリコン
単結晶中の酸素濃度は、所定の濃度範囲から大幅にずれ
ている部分があり、最大では２．０×１０18ｃｍ-3を越
えていた。そして、この酸素濃度が所定値からずれた不
良部分の長さは５ｍｍ〜１５０ｍｍ位にもわたってい
た。これにより良品率が著しく減少すると共に、有転位
化し易くなることも判明した。なお、結晶の直径は規定
の１２５ｍｍに対して１３２ｍｍと突然増大し、その後
１２２ｍｍと減少し、そして規定の１２５ｍｍに戻っ
た。 【０００９】上記実施例と比較例におけるるつぼの回転
速度は、いずれも３．２ｒｐｍであるが、速度を５．６
ｒｐｍに上げた場合にも、酸素濃度と結晶の直径につい
て略同じ結果がえられた。 【００１０】次に図２に示すように、るつぼとシリコン
単結晶の回転方向は同相であるが、るつぼの回転速度を
変えてシリコン単結晶中の酸素濃度との関係を測定し
た。同図で、実線の領域Ｃは本実施例に係るシリコン単
結晶中における酸素濃度を示す。このグラフより、るつ
ぼの回転速度が１６ｒｐｍまでは酸素濃度を精密に制御
することができるが、シリコン単結晶中の酸素濃度を
２．０×１０18ｃｍ-3にするために、るつぼの回転速度
を１６ｒｐｍより大きくしたところ、逆にシリコン融液
の流れが変化して酸素濃度のみならず、結晶の直径も変
動した。従って、１．０〜１．８×１０18ｃｍ-3の酸素
濃度を得るには、るつぼの回転速度は２〜１６ｒｐｍと
する。そして、更に、結晶の直径の変動を考慮すると、
１．０〜１．５×１０ 18 ｃｍ -3 の酸素濃度の範囲の制御
が好ましい。 【００１１】なお、同図で一点鎖線の領域Ｄは、上記実
施例のるつぼと単結晶の回転方向を従来と同じ逆方向と
して、るつぼの回転速度に対する酸素濃度の制御性につ
いて測定したものである。このグラフより、従来の逆相
回転によれば、るつぼの回転速度が２ｒｐｍ未満および
１６ｒｐｍより大きい場合では酸素濃度の制御が可能で
あるが、２〜１６ｒｐｍの範囲では所望の中程度の酸素
濃度の制御が困難であることがわかる。 【００１２】 【発明の効果】本発明によれば、半導体融液に横磁場を
印加しながら行うチョクラルスキー法による結晶成長方
法において、単結晶半導体中への中程度の濃度の酸素の
導入を精密に制御することが容易になる。そして、結晶
の直径が所定の値に制御され、かつ転位のない良好な半
導体結晶が得られる。
にシリコンを結晶成長させる場合に好適な結晶成長方法
に係わる。 【０００２】 【従来の技術】従来、チョクラルスキー法によるシリコ
ンの単結晶成長方法において、磁場を印加しながら行う
ことによりシリコン中の酸素濃度を制御しようとする方
法が提案されている（特公昭５８−５０９５３号公報参
照）。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上記特公昭５８−５０
９５３号公報等には、横磁場中すなわち、シリコン単結
晶の引き上げ方向と直交する方向に磁場を印加する方法
が例示されている。この方法によれば、通常シリコン融
液を収容するるつぼの回転方向とシリコン単結晶の回転
方向とは反対方向（逆相）であり、シリコン中への酸素
の特に低濃度（１．０×１０17〜１．０×１０18ｃ
ｍ-3）及び高濃度（１．８×１０18〜２．５×１０18ｃ
ｍ-3）の制御性に優れている。しかし、中濃度（１．０
×１０18〜１．８×１０18ｃｍ-3）の酸素の制御性につ
いては必ずしも良好な結果が得られなかった。なお、シ
リコン中に酸素を導入することにより、ゲッタリング作
用を持たせることができるため、ゲッタリングの点から
は酸素濃度は高い方が好ましいが、高過ぎると欠陥の問
題が生じるため、適当な中程度の濃度に抑えている。本
発明は、上記問題点を解決することができる結晶成長方
法を提供するものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】すなわち、本発明におい
ては、上述したように従来の横磁場中、つまり融液から
の結晶引き上げ方向に直交する方向の横磁場を印加しな
がら行うチョクラルスキー法による結晶成長方法におい
て、本発明では、融液を収容するるつぼの回転方向と、
引き上げる単結晶の回転方向とを同相として、結晶の回
転速度をるつぼの回転速度より大きくすることにより、
引き上げ単結晶中の酸素濃度を中濃度の１．０×１０18
ｃｍ-3〜１．５×１０18ｃｍ-3に制御することを特徴と
する。 【０００５】また、本発明は、上述したように融液に磁
場を結晶の引き上げ方向に直交する方向である横磁場に
印加しながら行うチョクラルスキー法による結晶成長方
法において、融液を収容するるつぼの回転方向と引き上
げるシリコン単結晶の回転方向とを同相として、るつぼ
の回転速度を、２〜１６ｒｐｍとし、結晶の回転速度を
るつぼの回転速度より大きくすることにより、引き上げ
単結晶中の酸素濃度を中濃度の１．０×１０18ｃｍ-3〜
１．５×１０18ｃｍ-3に制御することを特徴とする。 【０００６】本発明によれば、良く知られているよう
に、横磁場の印加による場合の、引き上げ成長された単
結晶体の半径方向の酸素濃度分布の均一性の効果と共
に、融液を収容するるつぼの回転方向と単結晶の回転方
向とを従来に反対方向ではなく、同じ方向とし、結晶の
回転速度をるつぼの回転速度より大きくし、また、るつ
ぼの回転速度を、２〜１６ｒｐｍとしたことにより、中
程度の酸素濃度の制御を精密に行うことが可能になる。 【０００７】 【発明の実施の形態】 〔実施例〕図１において、曲線Ａは本発明に基づき、シ
リコン（Ｓｉ）の融液に磁場を結晶の引き上げ方向に直
交する方向（横磁場）に印加しながら行うチョクラルス
キー法による単結晶シリコンの成長方法において、シリ
コンに導入すべき酸素の濃度を１．３〜１．５×１０18
ｃｍ-3（換算係数ＡＳＴＭ Ｆ１２１−７９）として、
シリコン融液を収容するるつぼの回転方向（回転速度
３．２ｒｐｍ）と引き上げるシリコン単結晶の回転方向
（回転速度２５ｒｐｍ）を同じにして、結晶成長を開始
してから終了するまでのシリコン単結晶内の長さ方向に
対する断面部分における実際に導入された酸素の濃度を
測定したものである。このグラフにより、本発明によれ
ば、横磁場中、るつぼとシリコン単結晶の回転方向を同
相とし、結晶の回転速度をるつぼの回転速度より大きく
したことにより、結晶中の酸素濃度を所望の範囲内に制
御することができることがわかる。なお、結晶の直径に
ついても規定の１２５ｍｍに保たれていた。 【０００８】〔比較例〕また、比較例として図１の一点
鎖線Ｂに示すように、導入すべき酸素濃度、るつぼとシ
リコン単結晶の回転速度は、上記実施例と同じである
が、るつぼとるつぼと単結晶の回転方向は従来通り逆方
向としてシリコン単結晶の成長開始から終了までにおけ
る結晶内の長さ方向に対する断面部分における酸素濃度
を測定したものである。このグラフによれば、シリコン
単結晶中の酸素濃度は、所定の濃度範囲から大幅にずれ
ている部分があり、最大では２．０×１０18ｃｍ-3を越
えていた。そして、この酸素濃度が所定値からずれた不
良部分の長さは５ｍｍ〜１５０ｍｍ位にもわたってい
た。これにより良品率が著しく減少すると共に、有転位
化し易くなることも判明した。なお、結晶の直径は規定
の１２５ｍｍに対して１３２ｍｍと突然増大し、その後
１２２ｍｍと減少し、そして規定の１２５ｍｍに戻っ
た。 【０００９】上記実施例と比較例におけるるつぼの回転
速度は、いずれも３．２ｒｐｍであるが、速度を５．６
ｒｐｍに上げた場合にも、酸素濃度と結晶の直径につい
て略同じ結果がえられた。 【００１０】次に図２に示すように、るつぼとシリコン
単結晶の回転方向は同相であるが、るつぼの回転速度を
変えてシリコン単結晶中の酸素濃度との関係を測定し
た。同図で、実線の領域Ｃは本実施例に係るシリコン単
結晶中における酸素濃度を示す。このグラフより、るつ
ぼの回転速度が１６ｒｐｍまでは酸素濃度を精密に制御
することができるが、シリコン単結晶中の酸素濃度を
２．０×１０18ｃｍ-3にするために、るつぼの回転速度
を１６ｒｐｍより大きくしたところ、逆にシリコン融液
の流れが変化して酸素濃度のみならず、結晶の直径も変
動した。従って、１．０〜１．８×１０18ｃｍ-3の酸素
濃度を得るには、るつぼの回転速度は２〜１６ｒｐｍと
する。そして、更に、結晶の直径の変動を考慮すると、
１．０〜１．５×１０ 18 ｃｍ -3 の酸素濃度の範囲の制御
が好ましい。 【００１１】なお、同図で一点鎖線の領域Ｄは、上記実
施例のるつぼと単結晶の回転方向を従来と同じ逆方向と
して、るつぼの回転速度に対する酸素濃度の制御性につ
いて測定したものである。このグラフより、従来の逆相
回転によれば、るつぼの回転速度が２ｒｐｍ未満および
１６ｒｐｍより大きい場合では酸素濃度の制御が可能で
あるが、２〜１６ｒｐｍの範囲では所望の中程度の酸素
濃度の制御が困難であることがわかる。 【００１２】 【発明の効果】本発明によれば、半導体融液に横磁場を
印加しながら行うチョクラルスキー法による結晶成長方
法において、単結晶半導体中への中程度の濃度の酸素の
導入を精密に制御することが容易になる。そして、結晶
の直径が所定の値に制御され、かつ転位のない良好な半
導体結晶が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリコン単結晶の長さ方向に対する断面部分の
酸素濃度を測定したグラフを示す。 【図２】るつぼの回転速度に対する酸素濃度を測定した
グラフを示す。
酸素濃度を測定したグラフを示す。 【図２】るつぼの回転速度に対する酸素濃度を測定した
グラフを示す。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．半導体融液に磁場を印加しながら行うチョクラルス
キー法による結晶成長方法において、 上記磁場の印加方向が、結晶引き上げ方向に直交する方
向である横磁場であって、 上記半導体融液を収容するるつぼの回転方向と、結晶の
回転方向とを同相として、 上記結晶の回転速度をるつぼの回転速度より大きくする
ことにより、 上記結晶中の酸素濃度を１．０〜１．５×１０18ｃｍ-3
に制御することを特徴とする結晶成長方法。 ２．半導体融液に磁場を印加しながら行うチョクラルス
キー法による結晶成長方法において、 上記磁場の印加方向が、結晶引き上げ方向に直交する方
向である横磁場であって、 上記半導体融液を収容するるつぼの回転方向と、結晶の
回転方向とを同相として、 上記るつぼの回転速度を、２〜１６ｒｐｍとし、 上記結晶の回転速度をるつぼの回転速度より大きくする
ことにより、 上記結晶中の酸素濃度を１．０〜１．５×１０18ｃｍ-3
に制御することを特徴とする結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8094304A JP2734445B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8094304A JP2734445B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 結晶成長方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16192887A Division JPS645992A (en) | 1987-06-29 | 1987-06-29 | Method for growing crystal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08239292A JPH08239292A (ja) | 1996-09-17 |
| JP2734445B2 true JP2734445B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=14106543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8094304A Expired - Lifetime JP2734445B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2734445B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5304206B2 (ja) | 2008-12-04 | 2013-10-02 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法および単結晶の製造装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0244799B2 (ja) * | 1981-10-26 | 1990-10-05 | Sony Corp | Ketsushoseichohoho |
| JPS6033289A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-20 | Toshiba Corp | シリコン単結晶の製造方法 |
| JPS61141694A (ja) * | 1985-11-05 | 1986-06-28 | Sony Corp | 結晶成長方法 |
-
1996
- 1996-04-16 JP JP8094304A patent/JP2734445B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08239292A (ja) | 1996-09-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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