JP2820027B2 - 半導体単結晶の成長方法 - Google Patents
半導体単結晶の成長方法Info
- Publication number
- JP2820027B2 JP2820027B2 JP13371594A JP13371594A JP2820027B2 JP 2820027 B2 JP2820027 B2 JP 2820027B2 JP 13371594 A JP13371594 A JP 13371594A JP 13371594 A JP13371594 A JP 13371594A JP 2820027 B2 JP2820027 B2 JP 2820027B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- growing
- heating coil
- induction heating
- melt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
ン法、浮遊帯域溶融法)による半導体単結晶の成長方法
に関し、半導体単結晶中に不純物を均一に取り込ませる
ことを目的とするものである。
させる方法として、棒状の原料多結晶を上軸に、直径の
小さい単結晶の種を前記原料多結晶の直下に位置する下
軸にそれぞれ保持し、高周波誘導加熱コイルにより原料
多結晶を囲繞し、これを溶融して前記種結晶に融着させ
た後、種絞りにより無転位化しつつ、前記加熱コイルと
原料多結晶を相対的に回転させ、かつ相対的に軸線方向
に移動させながら棒状単結晶を成長させる方法は公知で
ある。この成長方法では、原料多結晶を狭小域において
短時間に芯まで溶融する必要があり、一方、帯域溶融後
の半導体を、不純物のバラツキ等がなく安定して単結晶
に成長させるには、浮遊帯域と接する単結晶成長域の始
端側を緩やかに放熱させる必要があり、かかる要請を満
足する為に、従来より偏平誘導加熱コイルが多く用いら
れている。
図10に示すものが知られている(特公昭51−249
64号公報など、以下従来技術という)。前記加熱コイ
ル61は、リング状に形成したコイル内周側を断面先細
り状に形成しつつ、外径側壁に給電部63,64を設け
たコイル61両端側の対向面65,66を、スリット6
2を介して極力接近させ、これによりコイル61周方向
における電流回路の対称性を維持し、ほぼ軸対称な磁界
分布が得られるように構成している。磁界分布が軸対称
であると、電磁力による融液の攪拌74(図11を参
照)が軸対称に行われ、また、前記加熱コイル61によ
る溶融帯71の加熱も軸対称に行われる。
来技術によれば、前記加熱コイル61の前記スリット6
2が該加熱コイル61周回方向と直交する面上に沿って
形成されている為に、たとえ前記対向面65,66を極
力接近させてもその部分で不均一磁界が発生するのを避
けられず、また、前記対向面65,66付近においては
半径方向に沿ってそれぞれ正逆異方向に電流が流れる為
に、該異方向電流により結晶成長に最も影響を与える上
下方向の電磁界が倍増され、前記不均一磁界が一層増幅
される事となる。
状の原料多結晶70と前記加熱コイル61間で相対回転
/移動を行うと、一回転毎の各成長サイクルにおいて不
均一磁界から形成される局部的な温度差異により不純物
の濃い層と薄い層が繰り返し形成され(これを「脈動」
という)、該脈動を有する単結晶73によりデバイスを
製造した場合、該脈動部分のミクロな抵抗率変動が製品
欠陥の原因となる。
ため、単結晶73の回転中心軸と誘導加熱コイル61の
中心および原料多結晶70の回転中心軸を一致させて偏
芯を抑えると、次の原因によりマクロな不純物濃度分布
が不均一になってしまう。
3の回転中心軸と誘導加熱コイル61の中心および原料
多結晶70の回転中心軸を一致させながら単結晶73を
一方向に回転させると、溶融帯71中に、電磁力と遠心
力によって軸対称に近い融液の攪拌74が形成される。
しかし、単結晶73の回転中心軸付近では、電磁力や遠
心力が十分に作用しない上、該中心軸に向かう融液の攪
拌74がぶつかりあい打ち消しあうので、融液の攪拌7
4の流速が極端に低下する。その結果、前記回転中心軸
付近の成長界面75直上の不純物濃度が高くなるので、
成長した単結晶73の中心部において不純物濃度が高く
なる。すなわち、マクロな不純物濃度分布が不均一にな
る。
るための方法として、単結晶の回転中心軸を、誘導加熱
コイルの中心または原料多結晶の回転中心軸からずらす
(以下、「偏芯」という)ものが公知であるが(米国特
許3,414,388号、米国特許3,658,598
号)、該偏芯により誘導加熱コイルによる加熱分布の非
軸対称性が増大し、結局ミクロな不純物濃度分布が非軸
対称になる。
物濃度分布の均一化方法では、ミクロな不純物濃度分布
の均一化と、マクロな不純物濃度分布の均一化とを両立
させることは不可能であった。したがって本発明の目的
は、ミクロな不純物濃度分布とマクロな不純物濃度分布
とを両立して均一化することができる半導体単結晶の成
長方法を提供することにある。
成長方法は、図1に示すように、誘導加熱コイル3で原
料結晶1を部分的に加熱溶融して溶融帯8を形成し、該
溶融帯8を前記原料結晶1の一端部から他端部へ移動さ
せて単結晶2を成長させるFZ法による半導体単結晶の
成長方法において、融液の攪拌6を非軸対称とし、成長
中の単結晶2の回転方向を交互に換えて、前記溶融帯8
内に片流れ5を発生させることを特徴とする。前記成長
中の単結晶2の回転方向は、該単結晶2を一方向に3回
転以下回転させた後に反転させることが好ましい。
うに、コイル周回方向と直交する面上に沿って形成され
たスリット4を有する誘導加熱コイル3を用いて不均一
磁界を発生させることにより、非軸対称とされる。前記
スリット4の幅は、0.5mm〜5mmとすることが好
ましい。また、前記成長中の単結晶2の回転中心軸は、
前記誘導加熱コイル3の中心軸に対する偏芯幅が2mm
以下であることが好ましい。
うに、軸対称な磁界分布を発生させる誘導加熱コイル3
の中心軸に対し成長中の単結晶2を偏芯させることによ
り、非軸対称とされる。前記軸対称な磁界分布を発生さ
せる誘導加熱コイル3は、コイル両端部を周回方向に交
差させた部位を有する(スリット4を形成する一対の対
向面が、コイル表面に斜めに交差するようにスリット4
を形成する)ものである。前記成長中の単結晶2の回転
中心軸は、前記誘導加熱コイル3の中心軸に対する偏芯
幅が4mm以上10mm以下であることが好ましい。
ット4が該加熱コイル3の周回方向と直交する面上に沿
って形成されている為に、たとえ該加熱コイル3両端側
の対向面4a,4bを極力接近させてもその部分で電磁
力が弱くなり、不均一磁界が発生するのを避けられな
い。このため、電磁力による融液の攪拌6は非軸対称と
なる。
明者が作製した図12に示す治具11(特開平5−27
0966号公報)により給電部から周方向に沿って測定
すると、図13に示すようになる。この図から明らかな
ように、前記加熱コイル3の内周面側において、加熱能
力は給電部9a,9b〔図2(B)を参照〕で最も低下
するので、対流による融液の攪拌力が前記給電部9a,
9b直下で最も小さくなる。このため、溶融帯8内では
その温度分布が非軸対称となり、対流による融液の攪拌
6は非軸対称となる。
(特開昭64−48391号公報)では、該加熱コイル
3両端部が周方向に交差するので軸対称な磁界分布が発
生する。しかし、成長中の単結晶2を該加熱コイル3に
対し偏芯させると、溶融帯8に対する磁界分布は非軸対
称となるので、融液の攪拌6は非軸対称となる。
対称性を逆に利点として生かしたものである。すなわ
ち、融液7に一定方向の回転力が加わらなくするために
単結晶2を交互に反転させると、融液の攪拌6が非軸対
称な時には、図1に示すように誘導加熱コイル3による
攪拌力の不均衡が顕在化して、攪拌力が大きい所から攪
拌力が小さい所に融液7が流れる、片流れ現象5を発生
させることができる。その結果、単結晶2の回転中心軸
付近にも融液の攪拌6が生じ、この部分の不純物濃度が
従来方法に比べて低くなる。片流れ5は、その周辺部の
融液7を移動させるので、結局、単結晶2中心部の不純
物濃度とその周辺部の不純物濃度が均一化される。
例について、従来方法と比較して説明する。但し、この
実施例に記載されている構成部品の寸法・材質・形状・
その相対的配置などについては、特定的な記載がない限
り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではな
く、単なる例示にすぎない。
結晶軸<111>のシリコン単結晶を成長させた。以下
の成長条件を共通条件とし、単結晶棒の反転周期、偏芯
幅を変えて実験を行った。 成長速度:2.6mm/m
in 棒状原料多結晶:直径80mm 単結晶棒の最高回転速度:7rpm 棒状原料多結晶の回転速度:0.5rpm 誘導加熱コイル:コイル周回方向と直交する面上に沿っ
て形成された2mm幅のスリットを有する偏平誘導加熱
コイル(非軸対称な磁界分布を持つ誘導加熱コイル)
クロな抵抗率分布を四探針法で測定した。その結果を図
4、図14および図16に示す。また、SR法によって
測定したミクロな抵抗率分布を図5、図15および図1
7に示す。なお、マクロな抵抗率分布では、四探針法に
よる抵抗率の絶対値の違いによる見掛け上の変動幅を無
視できるように、全測定値の平均値に対する各点の偏差
をパーセント値で表示した。さらに、マクロな抵抗率分
布の良否の指標として、RRG〔RRG=(抵抗率max
−抵抗率min )/抵抗率min ×100%〕を用いた。一
方、SR法によるミクロな抵抗率分布の変動幅の指標と
しては、鋸刃状のSR値の最大変動幅α(α=山頂値/
谷値)を採用した。
幅を10mmとした場合には、図14に示すように、マ
クロな抵抗率分布は良好(RRG=13.7%)である
が、誘導加熱コイル61の加熱分布の非軸対称性が助長
されるため、図15に示すようにミクロな抵抗率分布が
悪い(α=1.42)。また、偏芯幅を0mm(同軸引
上げ)にすると、ミクロな抵抗率分布は図17のように
改善されるものの、図16のようにマクロな抵抗率分布
が逆に悪化した(RRG=42.8%)。
転周期で交互に反転させることにより図4および図5に
示すように、0mm偏芯における良好なミクロの抵抗率
分布(α=1.32)を維持しながら、マクロの抵抗率
分布も均一なものに改善することができた(RRG=
9.2%)。
べるために、偏芯幅と反転周期を変えて同様なテストを
行い、図6の結果を得た。この結果から、非軸対称な磁
界分布を持つ誘導加熱コイルに対しては、反転周期:3
回転以下、偏芯幅:2mm以下が特に有効であることが
分かった。
面上に沿って形成されたスリット幅が2mmの偏平誘導
加熱コイル3を採用した。前記スリット4により融液の
攪拌6を非軸対称にさせるが、該スリット4の幅を調整
することにより、融液の攪拌6の非軸対称性を微妙に変
化させることができる。しかし、前記スリット4の幅が
0.5mm未満の場合は該スリット4間で放電が発生し
て結晶成長が不可能となり、該スリット4の幅が5mm
を超えた場合には、溶融帯8の外周部での融液攪拌6の
非軸対称性が過大となり、又、溶融帯8のネック部で固
化が生じるので、前記スリット4の幅は、0.5mm〜
5mmとすることが好ましい。
径80mm、n型、結晶軸<111>のシリコン単結晶
を成長させた。 成長速度:2.6mm/min 棒状原料多結晶:直径80mm 単結晶棒の最高回転速度:15rpm 棒状原料多結晶の回転速度:0.5rpm 偏芯幅:8mm 誘導加熱コイル:コイル両端部を周回方向に交差させた
部位を有する偏平誘導加熱コイル(軸対称な磁界分布を
持つ誘導加熱コイル)
に反転させることにより、図7および図8に示すよう
に、良好なミクロの抵抗率分布(α=1.25)を維持
しながら、マクロの抵抗率分布も従来のものよりも均一
なものに改善することができた(RRG=11.0
%)。
べるために、偏芯幅と反転周期を変えて同様なテストを
行い、図9の結果を得た。この結果から、軸対称な磁界
分布を持つ誘導加熱コイルに対しては、反転周期:3回
転以下、偏芯幅:4mm以上10mm以下で有効であ
り、中でも6mm以上8mm以下の偏芯幅で特に良好な
結果が得られることが分かった。
シリコン単結晶を成長させたが、本発明はシリコンのみ
ならず、ゲルマニウム等の半導体やリン化ガリウム等の
化合物半導体の単結晶を成長させる場合にも用いること
ができることは、いうまでもない。
長方法ではFZによる半導体単結晶の成長方法におい
て、融液の攪拌を非軸対称とし、成長中の単結晶の回転
方向を交互に換えて融液の片流れを発生させることによ
り、単結晶の回転中心軸付近にも融液流が生じ、単結晶
中心部の不純物濃度とその周辺部の不純物濃度が均一化
される。従って、本発明によれば半導体単結晶中に不純
物を均一濃度で取り込ませることができ、従来方法では
不可能であったミクロとマクロの不純物濃度分布の均一
化を、同時に達成することができる。
であって、(A)は概略斜視図、(B)は、コイル周回
方向と直交する面上に沿って形成されたスリットを有す
る誘導加熱コイルの平面図である。
のであって、(A)は概略斜視図、(B)は、コイル両
端部を周回方向に交差させた部位を有する誘導加熱コイ
ルの平面図である。
を示すグラフであって、単結晶について半径方向のマク
ロな抵抗率分布を四探針法により測定して得たものであ
る。
を示すグラフであって、単結晶について半径方向のミク
ロな抵抗率分布をSR法により測定して得たものであ
る。
を示すグラフであって、偏芯幅と反転周期を変えてマク
ロな抵抗率分布を測定して得たものである。
を示すグラフであって、単結晶について半径方向のマク
ロな抵抗率分布を四探針法により測定して得たものであ
る。
を示すグラフであって、単結晶について半径方向のミク
ロな抵抗率分布をSR法により測定して得たものであ
る。
を示すグラフであって、偏芯幅と反転周期を変えてマク
ロな抵抗率分布を測定して得たものである。
る。
流れの模式図である。
概略斜視図である。
ラフである。
すグラフであって、単結晶について半径方向のマクロな
抵抗率分布を四探針法により測定して得たものである。
すグラフであって、単結晶について半径方向のミクロな
抵抗率分布をSR法により測定して得たものである。
グラフであって、単結晶について半径方向のマクロな抵
抗率分布を四探針法により測定して得たものである。
グラフであって、単結晶について半径方向のミクロな抵
抗率分布をSR法により測定して得たものである。
Claims (8)
- 【請求項1】 誘導加熱コイルで原料結晶を部分的に加
熱溶融して溶融帯を形成し、該溶融帯を前記原料結晶の
一端部から他端部へ移動させて単結晶を成長させるFZ
法による半導体単結晶の成長方法において、融液の攪拌
を非軸対称とし、成長中の単結晶の回転方向を交互に換
えて前記溶融帯内に片流れを発生させることを特徴とす
る半導体単結晶の成長方法。 - 【請求項2】 前記成長中の単結晶の回転方向を、該単
結晶を一方向に3回転以下回転させた後に反転させるこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体単結晶の成長方
法。 - 【請求項3】 コイル周回方向と直交する面上に沿って
形成されたスリットを有する誘導加熱コイルを用いて不
均一磁界を発生させることにより、前記融液の攪拌を非
軸対称とすることを特徴とする請求項1または2に記載
の半導体単結晶の成長方法。 - 【請求項4】 前記スリットの幅を0.5mm〜5mm
とすることを特徴とする請求項3に記載の半導体単結晶
の成長方法。 - 【請求項5】 前記成長中の単結晶の回転中心軸は、前
記誘導加熱コイルの中心軸に対する偏芯幅が2mm以下
であることを特徴とする請求項3または4に記載の半導
体単結晶の成長方法。 - 【請求項6】 軸対称な磁界分布を発生させる誘導加熱
コイルに対し成長中の単結晶を偏芯させることにより、
前記融液の攪拌を非軸対称とすることを特徴とする請求
項1または2に記載の半導体単結晶の成長方法。 - 【請求項7】 前記軸対称な磁界分布を発生させる誘導
加熱コイルは、コイル両端部を周回方向に交差させた部
位を有することを特徴とする請求項6に記載の半導体単
結晶の成長方法。 - 【請求項8】 前記成長中の単結晶の回転中心軸は、前
記誘導加熱コイルの中心軸に対する偏芯幅が4mm以上
10mm以下であることを特徴とする請求項6または7
に記載の半導体単結晶の成長方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13371594A JP2820027B2 (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 半導体単結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13371594A JP2820027B2 (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 半導体単結晶の成長方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07315980A JPH07315980A (ja) | 1995-12-05 |
JP2820027B2 true JP2820027B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=15111213
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13371594A Expired - Lifetime JP2820027B2 (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 半導体単結晶の成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2820027B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002249393A (ja) * | 2001-02-15 | 2002-09-06 | Komatsu Electronic Metals Co Ltd | Fz法半導体単結晶成長方法 |
DE10137856B4 (de) * | 2001-08-02 | 2007-12-13 | Siltronic Ag | Durch tiegelloses Zonenziehen hergestellter Einkristall aus Silicium |
DK2142686T3 (en) * | 2007-04-13 | 2019-04-08 | Topsil Globalwafers As | PROCEDURE FOR MAKING A SINGLE CRYSTAL. |
JP5137670B2 (ja) | 2008-04-23 | 2013-02-06 | 信越化学工業株式会社 | 多結晶シリコンロッドの製造方法 |
JP4831203B2 (ja) | 2009-04-24 | 2011-12-07 | 信越半導体株式会社 | 半導体単結晶の製造方法および半導体単結晶の製造装置 |
DE102009057593A1 (de) * | 2009-12-09 | 2011-06-16 | Siltronic Ag | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe |
JP5375889B2 (ja) | 2010-12-28 | 2013-12-25 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法 |
JP5594257B2 (ja) * | 2011-08-19 | 2014-09-24 | 信越半導体株式会社 | 単結晶製造方法 |
JP2017039634A (ja) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | 蒲池 豊 | シリコン結晶の製造方法 |
JP6601057B2 (ja) * | 2015-08-26 | 2019-11-06 | 株式会社Sumco | n型シリコン単結晶インゴットの製造方法、および、n型シリコンウェーハの製造方法 |
JP2024068306A (ja) | 2022-11-08 | 2024-05-20 | 信越化学工業株式会社 | ポリシリコンロッド及びポリシリコンロッドの製造方法 |
-
1994
- 1994-05-24 JP JP13371594A patent/JP2820027B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07315980A (ja) | 1995-12-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2820027B2 (ja) | 半導体単結晶の成長方法 | |
JP2010523459A (ja) | 単結晶を製造する方法及び装置 | |
JP2008526666A (ja) | 成長するシリコン結晶のメルト−固体界面形状の可変磁界を用いる制御 | |
JP2754163B2 (ja) | 高周波誘導加熱コイル | |
JP2874722B2 (ja) | シリコン単結晶の成長方法及び装置 | |
JP3127981B2 (ja) | 高周波誘導加熱装置 | |
JP4771989B2 (ja) | Fz法シリコン単結晶の製造方法 | |
GB1563506A (en) | Induction heating coi for zone-melting process | |
JPH11268987A (ja) | シリコン単結晶およびその製造方法 | |
TW201012983A (en) | Method for growing silicon single crystal | |
JP5034247B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
JP2567539B2 (ja) | Fz法シリコン単結晶棒の成長方法及び装置 | |
JP2759604B2 (ja) | 誘導加熱コイル | |
JP2002249393A (ja) | Fz法半導体単結晶成長方法 | |
JP2621069B2 (ja) | Fz法による半導体シリコン単結晶の製造方法 | |
JP2778431B2 (ja) | 誘導加熱コイル | |
JP5594257B2 (ja) | 単結晶製造方法 | |
JP2000044387A (ja) | シリコン単結晶製造方法 | |
JP2623390B2 (ja) | シリコン単結晶棒の成長方法 | |
EP1365048B1 (en) | Method for fabricating silicon single crystal | |
JP5454625B2 (ja) | シリコン単結晶の引上げ方法により引上げられたインゴットから得られたシリコン単結晶ウェーハ | |
JP2914077B2 (ja) | 高周波誘導加熱コイル | |
JP2836438B2 (ja) | 誘導加熱コイル | |
JPS63291887A (ja) | 半導体単結晶製造装置 | |
US3594132A (en) | Method of crucible-free zone melting a crystalline rod with laterally displaced rod holders |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080828 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080828 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080828 Year of fee payment: 10 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080828 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090828 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090828 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100828 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110828 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 13 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110828 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 14 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120828 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 14 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120828 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130828 Year of fee payment: 15 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |