JP3249557B2 - 粒状シリコン不純物濃度測定法並びに単結晶シリコン製造法 - Google Patents
粒状シリコン不純物濃度測定法並びに単結晶シリコン製造法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は粒状シリコン試料をその
内部に存在する低レベルの不純物を分析し易いような単
結晶シリコンに転化する方法であって、粒状シリコンを
入れるためのシリコン容器を使用するものである。粒状
シリコンを入れたシリコン容器はフローテングゾーン法
（ＦＺ法）で処理されて単結晶シリコンとなり、こうし
て得られたシリコンは不純物元素分析の標準的方法によ
って分析することができる。
内部に存在する低レベルの不純物を分析し易いような単
結晶シリコンに転化する方法であって、粒状シリコンを
入れるためのシリコン容器を使用するものである。粒状
シリコンを入れたシリコン容器はフローテングゾーン法
（ＦＺ法）で処理されて単結晶シリコンとなり、こうし
て得られたシリコンは不純物元素分析の標準的方法によ
って分析することができる。
【０００２】
【従来技術】整流器、トランジスタ、フオトトランジス
タ等に使用する半導体製造には極度に純粋な単結晶シリ
コンが必要とされる。この単結晶シリコンの品質を制御
するためには単結晶シリコンの原料である多結晶シリコ
ン中の不純物濃度を知ることが重要である。高純度シリ
コンの純度測定のための標準的方法は単結晶シリコンが
必要であり、このため多結晶シリコンが粒子状の場合に
は問題が発生する。
タ等に使用する半導体製造には極度に純粋な単結晶シリ
コンが必要とされる。この単結晶シリコンの品質を制御
するためには単結晶シリコンの原料である多結晶シリコ
ン中の不純物濃度を知ることが重要である。高純度シリ
コンの純度測定のための標準的方法は単結晶シリコンが
必要であり、このため多結晶シリコンが粒子状の場合に
は問題が発生する。
【０００３】従来の方法は何れも粒状シリコンを不純物
分析に適した単結晶シリコンに転化させる方法として充
分に満足し得るものではない。例えば粒状シリコンを入
れるルツボを使用する方法はシリコン純度を低下させる
し、ルツボを使用しない方法は複雑で制御が困難であ
る。
分析に適した単結晶シリコンに転化させる方法として充
分に満足し得るものではない。例えば粒状シリコンを入
れるルツボを使用する方法はシリコン純度を低下させる
し、ルツボを使用しない方法は複雑で制御が困難であ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的は
粒状シリコンを処理するためのＦＺ法を提供するための
ものであり、さらには多結晶粒状シリコンをモノリシッ
クの単結晶シリコンに転化する際の汚染防止法を提供す
るものである。また本発明は粒状シリコン試料の不純物
濃度を測定するための方法であって、しかも一般的にＦ
Ｚ法に使用されている標準的な機器によって再現性よく
実行できる方法を提供するためのものである。
粒状シリコンを処理するためのＦＺ法を提供するための
ものであり、さらには多結晶粒状シリコンをモノリシッ
クの単結晶シリコンに転化する際の汚染防止法を提供す
るものである。また本発明は粒状シリコン試料の不純物
濃度を測定するための方法であって、しかも一般的にＦ
Ｚ法に使用されている標準的な機器によって再現性よく
実行できる方法を提供するためのものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は粒状シリコン試
料をその内部に存在する低レベルの不純物を分析し易い
ような単結晶シリコンに転化させる方法であって、粒状
シリコンを入れるためのシリコン容器を使用するもので
ある。粒状シリコンを入れたシリコン容器はＦＺ法で処
理されてモノリシックの単結晶シリコンとなる。この単
結晶シリコン内部の不純物濃度はモノリシックの単結晶
シリコンの分析のためのより精密な分析法によって測定
することができる、シリコン容器の不純物濃度が知られ
ているために、測定値から容器の不純物濃度を差し引く
ことによって粒状シリコン内部の不純物濃度を得ること
ができる。この方法は粒状シリコン中の低濃度のアルミ
ニウム、ホウ素、燐、炭素及び遷移金属を測定する場合
に特に有効である。
料をその内部に存在する低レベルの不純物を分析し易い
ような単結晶シリコンに転化させる方法であって、粒状
シリコンを入れるためのシリコン容器を使用するもので
ある。粒状シリコンを入れたシリコン容器はＦＺ法で処
理されてモノリシックの単結晶シリコンとなる。この単
結晶シリコン内部の不純物濃度はモノリシックの単結晶
シリコンの分析のためのより精密な分析法によって測定
することができる、シリコン容器の不純物濃度が知られ
ているために、測定値から容器の不純物濃度を差し引く
ことによって粒状シリコン内部の不純物濃度を得ること
ができる。この方法は粒状シリコン中の低濃度のアルミ
ニウム、ホウ素、燐、炭素及び遷移金属を測定する場合
に特に有効である。
【０００６】本発明はまた粒状シリコンから単結晶シリ
コン試料の作製法でもあり、この方法で作られる試料は
低レベルの不純物の分析に特に有効であり、特許請求の
範囲に記載される粒状シリコンから単結晶シリコンを製
造する方法は以下の工程からなるものである。
コン試料の作製法でもあり、この方法で作られる試料は
低レベルの不純物の分析に特に有効であり、特許請求の
範囲に記載される粒状シリコンから単結晶シリコンを製
造する方法は以下の工程からなるものである。
【０００７】（Ａ）粒状シリコンをシリコン容器に入れ
る工程、（Ｂ）粒状シリコン及びシリコン容器をＦＺ法
で処理して単結晶シリコンに転化する工程及び（Ｃ）単
結晶シリコン内部の不純物濃度測定する工程。
る工程、（Ｂ）粒状シリコン及びシリコン容器をＦＺ法
で処理して単結晶シリコンに転化する工程及び（Ｃ）単
結晶シリコン内部の不純物濃度測定する工程。
【０００８】シリコン容器に入れる粒状シリコン原料は
特に制限はないが、本発明の最大の利点が試料の汚染防
止にあることからみて、本発明の利点を最大に発揮する
ためには粒状シリコンが電子産業用と同程度のものであ
ることが望ましい。例えば粒状シリコンがシランまたは
クロロシランをＣＶＤ法で流動床処理して多結晶シリコ
ンとしたものでも、また標準的なＣＶＤ法で作られたシ
リコンを細片化して多結晶シリコンとしたものでも、ま
た単結晶の粒子または細片でもよい。
特に制限はないが、本発明の最大の利点が試料の汚染防
止にあることからみて、本発明の利点を最大に発揮する
ためには粒状シリコンが電子産業用と同程度のものであ
ることが望ましい。例えば粒状シリコンがシランまたは
クロロシランをＣＶＤ法で流動床処理して多結晶シリコ
ンとしたものでも、また標準的なＣＶＤ法で作られたシ
リコンを細片化して多結晶シリコンとしたものでも、ま
た単結晶の粒子または細片でもよい。
【０００９】粒状シリコンの形状は粒子、ペレット、チ
ップ、フレーク、粉末等の何れでもよいが粒状シリコン
の寸法はシリコン容器に対応するものでなければならな
い。さらに粒状シリコンの寸法は粒子同志が充分に接触
してＦＺ処理のための熱移動が可能となるものでなけれ
ばならない。例えば大きい粒子でもこの大粒子間に小さ
い粒子が充満されていればフロートゾーン法で処理する
ことができる。粒子の大きさの下限は粒状シリコンの処
理能力によってのみ決められるべきもので特に制限はな
いが、望ましい粒径は最大粒径１ｃｍ程度である。
ップ、フレーク、粉末等の何れでもよいが粒状シリコン
の寸法はシリコン容器に対応するものでなければならな
い。さらに粒状シリコンの寸法は粒子同志が充分に接触
してＦＺ処理のための熱移動が可能となるものでなけれ
ばならない。例えば大きい粒子でもこの大粒子間に小さ
い粒子が充満されていればフロートゾーン法で処理する
ことができる。粒子の大きさの下限は粒状シリコンの処
理能力によってのみ決められるべきもので特に制限はな
いが、望ましい粒径は最大粒径１ｃｍ程度である。
【００１０】シリコン容器は粒状シリコンを入れてＦＺ
処理するために使用される。ＦＺ処理にシリコン容器を
使用することによって粒状シリコンの不純度が減少す
る。従ってこの方法は粒状シリコンを不純物濃度の低い
単結晶シリコンに転化するために使用することができ
る。この方法で作られる単結晶シリコンは単に分析用の
試料としての用途に限定されるものではなく、高純度の
単結晶シリコンを必要とする他の分野にも使用すること
ができる。
処理するために使用される。ＦＺ処理にシリコン容器を
使用することによって粒状シリコンの不純度が減少す
る。従ってこの方法は粒状シリコンを不純物濃度の低い
単結晶シリコンに転化するために使用することができ
る。この方法で作られる単結晶シリコンは単に分析用の
試料としての用途に限定されるものではなく、高純度の
単結晶シリコンを必要とする他の分野にも使用すること
ができる。
【００１１】「シリコン容器」という言葉はシリコンか
ら作られ、ＦＺ処理ができるような方法でシリコン粒子
を入れることができる全ゆる手段を意味するものであ
り、シリコン容器は単結晶シリコンであっても多結晶シ
リコンでもよい。
ら作られ、ＦＺ処理ができるような方法でシリコン粒子
を入れることができる全ゆる手段を意味するものであ
り、シリコン容器は単結晶シリコンであっても多結晶シ
リコンでもよい。
【００１２】シリコン容器の寸法はＦＺ処理を行うため
に使用される装置によって決められる。使用されるＦＺ
処理装置に合うものであればシリコン容器はどんな寸法
のものでもよい。一般的には薄い壁のシリコン容器の方
が容器量の減少によってＦＺ処理中の試料の希釈を少な
くするために望ましい。さらにフロートゾーンによって
生ずる不純物の析出を最小にするに充分な高さを有する
容器が望ましい。このためシリコン容器は約５ｃｍ以上
の高さを有することが望ましい。特に７〜１０ｃｍの高
さのシリコン容器が望ましい。シリコン容器の高さの上
限はＦＺ法を行う装置からくる限度で決められる。
に使用される装置によって決められる。使用されるＦＺ
処理装置に合うものであればシリコン容器はどんな寸法
のものでもよい。一般的には薄い壁のシリコン容器の方
が容器量の減少によってＦＺ処理中の試料の希釈を少な
くするために望ましい。さらにフロートゾーンによって
生ずる不純物の析出を最小にするに充分な高さを有する
容器が望ましい。このためシリコン容器は約５ｃｍ以上
の高さを有することが望ましい。特に７〜１０ｃｍの高
さのシリコン容器が望ましい。シリコン容器の高さの上
限はＦＺ法を行う装置からくる限度で決められる。
【００１３】本発明のシリコン容器の作製法は特に限定
されるものでなく、シリコンでつくられていてＦＺ法を
行うことができる容器をつくり得る方法であればどんな
方法でもよいが、シリコン容器の不純物混入量を最小に
するようなシリコン容器作製法であることが望ましい。
望ましい具体例をあげると、シリコン容器はＣＶＤ法つ
くられた多結晶シリコン棒に穴をあけて芯部を取り除く
ことによってつくられる。この穿孔は例えばダイヤモン
ドチップのステンレス穿孔ドリルで行うことができる。
されるものでなく、シリコンでつくられていてＦＺ法を
行うことができる容器をつくり得る方法であればどんな
方法でもよいが、シリコン容器の不純物混入量を最小に
するようなシリコン容器作製法であることが望ましい。
望ましい具体例をあげると、シリコン容器はＣＶＤ法つ
くられた多結晶シリコン棒に穴をあけて芯部を取り除く
ことによってつくられる。この穿孔は例えばダイヤモン
ドチップのステンレス穿孔ドリルで行うことができる。
【００１４】ＦＺ処理によってシリコン容器と粒状シリ
コン溶融帯域で混合して単一のシリコン結晶の生成が行
なわれることは理解されなければならない。従って、単
結晶シリコン中の最終の不純物濃度（Ｃｔ）はシリコン
容器の重量（Ｍｖ）、シリコン容器の原料シリコンの不
純物濃度（Ｃｖ）、粒状シリコン試料の重量（Ｍｓ）、
及び粒状シリコン試料の不純物濃度（Ｃｓ）の函数であ
る。この関係は次式によって示される。
コン溶融帯域で混合して単一のシリコン結晶の生成が行
なわれることは理解されなければならない。従って、単
結晶シリコン中の最終の不純物濃度（Ｃｔ）はシリコン
容器の重量（Ｍｖ）、シリコン容器の原料シリコンの不
純物濃度（Ｃｖ）、粒状シリコン試料の重量（Ｍｓ）、
及び粒状シリコン試料の不純物濃度（Ｃｓ）の函数であ
る。この関係は次式によって示される。
【００１５】 この関係に基いて粒状シリコン試料の不純物濃度（Ｃ
ｓ）は次式により示される。
ｓ）は次式により示される。
【００１６】 式（１）及び（２）は測定可能で再現性のある不純物濃
度を有するシリコン容器の使用が重要であることを示し
ている。シリコンは取り扱い時や処理中に容易にアルミ
ニウム、ホウ素、炭素、鉄、リン等の不純物を吸着する
ため、シリコン容器の原料中の不純物濃度はシリコン容
器中に存在する不純物の正しい測定値ではない。従って
シリコン容器は充分に洗滌して不純物を除去し、同一の
原料から作られる容器では不純物濃度が再現性のあるよ
うにすることが望まれる。不純物濃度が再現性あるもの
となった複数の容器を得た後で、複数個の標準容器をＦ
Ｚ処理し、生成する単結晶シリコンの不純物濃度を測定
することによって、容器の不純物濃度（Ｃｖ）を決定し
ておくことが望まれる。
度を有するシリコン容器の使用が重要であることを示し
ている。シリコンは取り扱い時や処理中に容易にアルミ
ニウム、ホウ素、炭素、鉄、リン等の不純物を吸着する
ため、シリコン容器の原料中の不純物濃度はシリコン容
器中に存在する不純物の正しい測定値ではない。従って
シリコン容器は充分に洗滌して不純物を除去し、同一の
原料から作られる容器では不純物濃度が再現性のあるよ
うにすることが望まれる。不純物濃度が再現性あるもの
となった複数の容器を得た後で、複数個の標準容器をＦ
Ｚ処理し、生成する単結晶シリコンの不純物濃度を測定
することによって、容器の不純物濃度（Ｃｖ）を決定し
ておくことが望まれる。
【００１７】シリコン容器はシリコン洗滌のための通常
の方法、例えば溶剤洗滌、酸によるエッチング及び水浸
漬等の方法の単独または組み合わせによって行うことが
できる。標準品と試料含有シリコン容器による残留不純
物の再現性を得るためには洗滌方法を標準化することが
重要である。シリコン容器を洗滌するための望ましい方
法はまず弗化水素酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ３）との混
合液でエッチングしてから、ＨＦ、ＨＮＯ３及び酢酸の
混合物でエッチングするもので、それぞれの洗滌の間に
蒸留水でのリンスと最後のエッチングの後で徹底なリン
スを行うものである。
の方法、例えば溶剤洗滌、酸によるエッチング及び水浸
漬等の方法の単独または組み合わせによって行うことが
できる。標準品と試料含有シリコン容器による残留不純
物の再現性を得るためには洗滌方法を標準化することが
重要である。シリコン容器を洗滌するための望ましい方
法はまず弗化水素酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ３）との混
合液でエッチングしてから、ＨＦ、ＨＮＯ３及び酢酸の
混合物でエッチングするもので、それぞれの洗滌の間に
蒸留水でのリンスと最後のエッチングの後で徹底なリン
スを行うものである。
【００１８】粒状シリコンを収納したシリコン容器はＦ
Ｚ処理に付される。このＦＺ処理は従来知られている多
くの方法の中にどれでもよく特に制限されるものではな
い。例えば、粒状シリコンを入れたシリコン容器の開放
端部を把持し、真空室または保護ガス充填室で垂直に保
持する方法でもよい。粒状シリコンを入れたシリコン容
器の長さ方向の一部が誘電加熱や輻射加熱等の熱源によ
って加熱されてこの区域に溶融帯域が生成される。この
溶融帯域は加熱源とシリコン容器との相対運動によって
シリコン容器及び粒状シリコンを一端から反対端まで移
動する。
Ｚ処理に付される。このＦＺ処理は従来知られている多
くの方法の中にどれでもよく特に制限されるものではな
い。例えば、粒状シリコンを入れたシリコン容器の開放
端部を把持し、真空室または保護ガス充填室で垂直に保
持する方法でもよい。粒状シリコンを入れたシリコン容
器の長さ方向の一部が誘電加熱や輻射加熱等の熱源によ
って加熱されてこの区域に溶融帯域が生成される。この
溶融帯域は加熱源とシリコン容器との相対運動によって
シリコン容器及び粒状シリコンを一端から反対端まで移
動する。
【００１９】もしもこのシリコン容器の最初の溶融端部
に種結晶を接触させると、単結晶のシリコン棒が生成す
る。この種結晶はそれ以前の処理によって単結晶となっ
て成長した棒の部分でもよい。単結晶シリコン棒の断面
積は種々の方法で制御することができる。例えば結晶把
持端をシリコン容器把持端に対して近づけたり遠ざけた
りすることによって溶融帯域を圧縮したり伸ばしたりす
ることもできる。
に種結晶を接触させると、単結晶のシリコン棒が生成す
る。この種結晶はそれ以前の処理によって単結晶となっ
て成長した棒の部分でもよい。単結晶シリコン棒の断面
積は種々の方法で制御することができる。例えば結晶把
持端をシリコン容器把持端に対して近づけたり遠ざけた
りすることによって溶融帯域を圧縮したり伸ばしたりす
ることもできる。
【００２０】本発明の方法によって生成する単結晶シリ
コンは多結晶シリコン粒子よりも不純物分析に適してい
るが、この単結晶シリコンは同じように高純度の単結晶
シリコンを必要とする各種の電子デバイス用の分野に適
している。必要ならば生成した単結晶シリコン棒に沿っ
て繰り返して加熱源を通過させることによってシリコン
の純度をあげることも可能である。
コンは多結晶シリコン粒子よりも不純物分析に適してい
るが、この単結晶シリコンは同じように高純度の単結晶
シリコンを必要とする各種の電子デバイス用の分野に適
している。必要ならば生成した単結晶シリコン棒に沿っ
て繰り返して加熱源を通過させることによってシリコン
の純度をあげることも可能である。
【００２１】単結晶シリコン中の不純物の濃度を測定す
るための最も高感度の分析法はその分析しようとする不
純物の種類によって決められる。半導体分野での利用を
目的とする単結晶シリコンについての一般的な不純物は
例えばアルミニウム、ホウ素、リン、鉄及び炭素であ
る。遷移金属等のそれ以外の不純物の濃度は同じように
して測定される。電気抵抗等の測定は生成した単結晶シ
リコン棒で直接行うことができる。アルミニウム、ホウ
素及びリンの濃度の精密な測定は例えば単結晶シリコン
棒から切断されたエッチングウエハ−をフオトルミネセ
ンス法で分析することによって行うことができる。フオ
トルミネセンス法では標準的な方法、例えば、Ｊａｐ．
Ａｎｎ．Ｒｅｒ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｃｏｎｐｕｔ．ａ
ｎｄ ｔｅｌｅｃｏｍ．Ｓｅｍｉｃｏｎｄ．Ｔｅｃｈ．
Ｐ１〜１２．１９８２にタジマによって記載された方法
を用いてもよい。炭素は例えば、単結晶シリコン棒から
切断されたエッチングウエハーをフーリエ変換赤外分光
分析法で分析することによって測定できる。鉄は例え
ば、１９９０年３月２７日発行のＵ．Ｓ．Ｐ．Ｎｏ．４
９１２５２８にＨｗａｎｇにより記載されている原子吸
光分光分析法で測定することができる。粒状試料中の不
純物濃度の計算方法は式（１）及び（２）で既に述べた
ところである。
るための最も高感度の分析法はその分析しようとする不
純物の種類によって決められる。半導体分野での利用を
目的とする単結晶シリコンについての一般的な不純物は
例えばアルミニウム、ホウ素、リン、鉄及び炭素であ
る。遷移金属等のそれ以外の不純物の濃度は同じように
して測定される。電気抵抗等の測定は生成した単結晶シ
リコン棒で直接行うことができる。アルミニウム、ホウ
素及びリンの濃度の精密な測定は例えば単結晶シリコン
棒から切断されたエッチングウエハ−をフオトルミネセ
ンス法で分析することによって行うことができる。フオ
トルミネセンス法では標準的な方法、例えば、Ｊａｐ．
Ａｎｎ．Ｒｅｒ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｃｏｎｐｕｔ．ａ
ｎｄ ｔｅｌｅｃｏｍ．Ｓｅｍｉｃｏｎｄ．Ｔｅｃｈ．
Ｐ１〜１２．１９８２にタジマによって記載された方法
を用いてもよい。炭素は例えば、単結晶シリコン棒から
切断されたエッチングウエハーをフーリエ変換赤外分光
分析法で分析することによって測定できる。鉄は例え
ば、１９９０年３月２７日発行のＵ．Ｓ．Ｐ．Ｎｏ．４
９１２５２８にＨｗａｎｇにより記載されている原子吸
光分光分析法で測定することができる。粒状試料中の不
純物濃度の計算方法は式（１）及び（２）で既に述べた
ところである。
【００２２】
【実施例】以下の実施例は既に述べた本発明のより充分
な理解のために提供されるものである。
な理解のために提供されるものである。
【００２３】
【実施例１】再現性のある不純物濃度を有するシリコン
容器を作製できることは以下のようにして立証された。
これらのシリコン容器は中空の円筒状で一端が閉じてい
る約１０ｃｍの高さのもので、内径が１６．５ｍｍ、外
径が１９ｍｍであった。これらのシリコン容器は断面が
１９ｍｍの多結晶シリコン棒を穿孔することによってつ
くられた。穿孔はダイヤモンドチップのステンレス製穿
孔ドリルで行なわれた。穿孔後、シリコン容器は４９％
ＨＦと７０％ＨＮＯ３との１：８の容積比の混合液で充
分にエッチングされた。これらのシリコン容器はＨＦ、
ＨＮＯ３及び酢酸の容積比１：３：１の混合液でさらに
エッチングされ、最後に蒸溜水で徹底的に洗滌された。
この方法で作られたシリコン容器のアルミニウム、ホウ
素、リン及び炭素の凡その平均含有量を決めるために、
これらの容器に不純物濃度が予めわかっているプラグが
つめられた。プラグをつめたこれらの容器は５ｋｗ
Ｒ．Ｆ．ジエネレータ、ＧＡＳ ＳＬＥＭＥＮＳ ＺＯ
ＮＥＲ（モデルＵＺＡ−３、Ｓｉｅｍｏｎｓ Ｅｎｅｒ
ｇｙ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｉｎｃ．，Ｅａ
ｓｔＢｒｕｎｓｗｉｃｋ，ＮＪ）中で２ｍｍ／ｍｉｎの
コイル速度でフロートゾーン処理されて単結晶シリコン
棒を得た。
容器を作製できることは以下のようにして立証された。
これらのシリコン容器は中空の円筒状で一端が閉じてい
る約１０ｃｍの高さのもので、内径が１６．５ｍｍ、外
径が１９ｍｍであった。これらのシリコン容器は断面が
１９ｍｍの多結晶シリコン棒を穿孔することによってつ
くられた。穿孔はダイヤモンドチップのステンレス製穿
孔ドリルで行なわれた。穿孔後、シリコン容器は４９％
ＨＦと７０％ＨＮＯ３との１：８の容積比の混合液で充
分にエッチングされた。これらのシリコン容器はＨＦ、
ＨＮＯ３及び酢酸の容積比１：３：１の混合液でさらに
エッチングされ、最後に蒸溜水で徹底的に洗滌された。
この方法で作られたシリコン容器のアルミニウム、ホウ
素、リン及び炭素の凡その平均含有量を決めるために、
これらの容器に不純物濃度が予めわかっているプラグが
つめられた。プラグをつめたこれらの容器は５ｋｗ
Ｒ．Ｆ．ジエネレータ、ＧＡＳ ＳＬＥＭＥＮＳ ＺＯ
ＮＥＲ（モデルＵＺＡ−３、Ｓｉｅｍｏｎｓ Ｅｎｅｒ
ｇｙ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｉｎｃ．，Ｅａ
ｓｔＢｒｕｎｓｗｉｃｋ，ＮＪ）中で２ｍｍ／ｍｉｎの
コイル速度でフロートゾーン処理されて単結晶シリコン
棒を得た。
【００２４】このフロートゾーン処理によって得られた
単結晶シリコン棒のウエーハ−が不純物分析のために作
製された。分析作業の前に、これらのウエハーはＨＮＯ
３、ＨＦ及び氷酢酸の容量比５．７：１．８：２．５の
混合液でそれぞれ約１０分間エッチングされた。エッチ
ング処理されたウエーハは蒸溜水でリンスされて乾燥さ
れた。そしてこれらのウエーハはフオトルミネセンス型
分光光度計を用いた一般的方法によってアルミニウム、
ホウ素及びリンの濃度を分析された。炭素含有量はフー
リエ変換赤外分光光度計によって測定された。
単結晶シリコン棒のウエーハ−が不純物分析のために作
製された。分析作業の前に、これらのウエハーはＨＮＯ
３、ＨＦ及び氷酢酸の容量比５．７：１．８：２．５の
混合液でそれぞれ約１０分間エッチングされた。エッチ
ング処理されたウエーハは蒸溜水でリンスされて乾燥さ
れた。そしてこれらのウエーハはフオトルミネセンス型
分光光度計を用いた一般的方法によってアルミニウム、
ホウ素及びリンの濃度を分析された。炭素含有量はフー
リエ変換赤外分光光度計によって測定された。
【００２５】こうして得られた測定値は単結晶棒のアル
ミニウム、ホウ素、リン及び炭素含有量に対するプラグ
の影響分を補正された。このようにしてシリコン容器の
不純物濃度に対する平均値（ｐ．ｐ．ｂ．）と標準偏差
（Ｓ．Ｄ．）が得られた。シリコン容器５個の測定結果
を表１に示す。
ミニウム、ホウ素、リン及び炭素含有量に対するプラグ
の影響分を補正された。このようにしてシリコン容器の
不純物濃度に対する平均値（ｐ．ｐ．ｂ．）と標準偏差
（Ｓ．Ｄ．）が得られた。シリコン容器５個の測定結果
を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】シリコン容器を作った原料はホウ素約０．
０１ｐｐｂ、燐約０．０３ｐｐｂ、アルミニウム約０．
０１５ｐｐｂ及び炭素５０ｐｐｂ以下の濃度であった。
従って、シリコン容器によってシリコン容器の汚染が増
大したことが明白である。然しながら、標準偏差値が小
さいことは容器の充分な洗滌によって不純物含有量を再
現性のある充分に均一な値とすることができることを示
している。
０１ｐｐｂ、燐約０．０３ｐｐｂ、アルミニウム約０．
０１５ｐｐｂ及び炭素５０ｐｐｂ以下の濃度であった。
従って、シリコン容器によってシリコン容器の汚染が増
大したことが明白である。然しながら、標準偏差値が小
さいことは容器の充分な洗滌によって不純物含有量を再
現性のある充分に均一な値とすることができることを示
している。
【００２８】
【実施例２】流動床を用いてＣＶＤ法によって作られた
多結晶シリコン粒子からの５個の同一試料を分析した。
シリコン粒子は約５ｍｍ未満の平均粒径であった。約１
５〜２０ｇのシリコン粒子の試料がシリコン容器に入れ
られた。このシリコン粒子を入れたシリコン容器は既述
のようにＦＺ装置に入れられた。シリコン容器とシリコ
ン粒子のフロートゾーン処理は約２ｍｍ／分のコイル速
度で行われた。こうして得られた単結晶シリコン棒は長
さ約７〜１０ｃｍ、直径１２〜１４ｍｍのものであっ
た。単結晶シリコン棒のウエハーが棒の種結晶導入端か
ら３ｃｍ以上の位置で切断された。このウエハーはＨＮ
Ｏ３、ＨＦ及び氷酢酸の容量比で５．７：１．８：２．
５の混合液中でそれぞれ約１０分間エッチング処理され
た。このエッチング処理されたウエハーは蒸溜水でリン
スされ実施例１で述べたようにしてホウ素、リン及び炭
素の含有量を分析された。ホウ素、リン及び炭素含有量
についての測定値は容器の影響分を補正された。結果を
表２に示す。
多結晶シリコン粒子からの５個の同一試料を分析した。
シリコン粒子は約５ｍｍ未満の平均粒径であった。約１
５〜２０ｇのシリコン粒子の試料がシリコン容器に入れ
られた。このシリコン粒子を入れたシリコン容器は既述
のようにＦＺ装置に入れられた。シリコン容器とシリコ
ン粒子のフロートゾーン処理は約２ｍｍ／分のコイル速
度で行われた。こうして得られた単結晶シリコン棒は長
さ約７〜１０ｃｍ、直径１２〜１４ｍｍのものであっ
た。単結晶シリコン棒のウエハーが棒の種結晶導入端か
ら３ｃｍ以上の位置で切断された。このウエハーはＨＮ
Ｏ３、ＨＦ及び氷酢酸の容量比で５．７：１．８：２．
５の混合液中でそれぞれ約１０分間エッチング処理され
た。このエッチング処理されたウエハーは蒸溜水でリン
スされ実施例１で述べたようにしてホウ素、リン及び炭
素の含有量を分析された。ホウ素、リン及び炭素含有量
についての測定値は容器の影響分を補正された。結果を
表２に示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】
【実施例３】多結晶シリコンチップとシリコンチャンク
について本発明のシリコン容器の方法を用いてホウ素、
リン及び炭素含量を分析した。ＣＶＤ法で作った多結晶
棒を細片化して３〜６ｍｍの範囲の大きさのものを分別
し、約１５〜２０ｇのシリコン細片を実施例１で述べた
ようにしてシリコン容器に入れた。３個の同一試料が分
析された。寸法のそろったシリコン細片を入れてシリコ
ン容器は既に述べたようにしてフロートゾーン処理され
てから細片シリコンのホウ素、リン及び炭素の含有量に
ついて実施例１で述べたようにして測定された。これら
の測定結果を表３に示す。
について本発明のシリコン容器の方法を用いてホウ素、
リン及び炭素含量を分析した。ＣＶＤ法で作った多結晶
棒を細片化して３〜６ｍｍの範囲の大きさのものを分別
し、約１５〜２０ｇのシリコン細片を実施例１で述べた
ようにしてシリコン容器に入れた。３個の同一試料が分
析された。寸法のそろったシリコン細片を入れてシリコ
ン容器は既に述べたようにしてフロートゾーン処理され
てから細片シリコンのホウ素、リン及び炭素の含有量に
ついて実施例１で述べたようにして測定された。これら
の測定結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
【００３２】表３に示された数値はシリコン細片中のホ
ウ素、リン及び炭素の含有量について再現性のある結果
が得られ得ることを示している。シリコン細片の原料中
のホウ素含量は０．０１〜０．０３ｐｐｂの範囲であ
り、リン含量は０．１〜０．２ｐｐｂ、炭素含量は約５
０ｐｐｂ以下であった。このことはまた大部分のシリコ
ンの汚染が適切な汚染防止手段をとらない限りシリコン
の細片化と分級処理の過程で発生したことを示してい
る。
ウ素、リン及び炭素の含有量について再現性のある結果
が得られ得ることを示している。シリコン細片の原料中
のホウ素含量は０．０１〜０．０３ｐｐｂの範囲であ
り、リン含量は０．１〜０．２ｐｐｂ、炭素含量は約５
０ｐｐｂ以下であった。このことはまた大部分のシリコ
ンの汚染が適切な汚染防止手段をとらない限りシリコン
の細片化と分級処理の過程で発生したことを示してい
る。
【００３３】
【発明の効果】本発明の方法によれば粒状シリコン中の
不純物含有量を測定することが容易であり、さらには多
結晶シリコン粒子を単結晶シリコンに容易に転化するこ
とができる。
不純物含有量を測定することが容易であり、さらには多
結晶シリコン粒子を単結晶シリコンに容易に転化するこ
とができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リディア・リーーヨーク・ワン アメリカ合衆国ミシガン州ミッドラン ド、フェアウエイ・プレイス5408 (72)発明者 モーリス・デイビッド・ロベイ アメリカ合衆国ミシガン州サギノウ、エ ヌ・ポーター213 (72)発明者 ダニエル・パトリック・ライス アメリカ合衆国ミシガン州ニュー・ロス ロップ、ダブリュ・ファーデン・ロード 4220 (56)参考文献 特開 平２−47532（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−279171（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−357106（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 G01N 1/28
Claims (2)
- 【請求項１】（Ａ）粒状シリコンをシリコン容器に入
れ、 （Ｂ）この粒状シリコンをシリコン容器と共にフロート
ゾーン処理することによって単結晶シリコンとし、 （Ｃ）この単結晶シリコン中の不純物の濃度を測定する
ことを特徴とする粒状シリコンの不純物濃度測定法。 - 【請求項２】（Ａ）粒状シリコンをシリコン容器に入
れ、 （Ｂ）この粒状シリコンをシリコン容器と共にフロート
ゾーン処理することによって単結晶シリコンを生成させ
ることを特徴とする粒状シリコンから単結晶シリコンを
製造する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/614178 | 1990-11-15 | ||
| US07/614,178 US5436164A (en) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | Analytical method for particulate silicon |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06107496A JPH06107496A (ja) | 1994-04-19 |
| JP3249557B2 true JP3249557B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=24460168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29472991A Expired - Lifetime JP3249557B2 (ja) | 1990-11-15 | 1991-11-12 | 粒状シリコン不純物濃度測定法並びに単結晶シリコン製造法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3249557B2 (ja) |
| DE (1) | DE4137521B4 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7888708B2 (en) | 2004-01-21 | 2011-02-15 | Hitachi, Ltd. | Examination apparatus for biological sample and chemical sample |
| CN101430303B (zh) * | 2007-11-07 | 2012-05-23 | 中国科学院电子学研究所 | 一种单层功能膜脲酶生物传感器芯片及制备方法 |
| KR101359076B1 (ko) * | 2010-11-10 | 2014-02-06 | 와커 헤미 아게 | 실리콘 중 불순물의 측정 방법 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4305297C2 (de) * | 1993-02-20 | 1998-09-24 | Telefunken Microelectron | Strukturbeize für Halbleiter und deren Anwendung |
| JP2922078B2 (ja) * | 1993-03-17 | 1999-07-19 | 株式会社トクヤマ | シリコンロッドの製造方法 |
| US20020198230A1 (en) * | 1993-09-24 | 2002-12-26 | Howard M. Kingston | Method and apparatus for microwave assisted chemical reactions |
| US5973177A (en) * | 1998-07-29 | 1999-10-26 | Dow Corning Corporation | Method for selecting silicon metalloid having improved performance in the direct process for making organohalosilanes |
| EP1553214B1 (en) * | 2002-02-20 | 2011-11-23 | Hemlock Semiconductor Corporation | Flowable chips and methods for using them |
| US8021483B2 (en) * | 2002-02-20 | 2011-09-20 | Hemlock Semiconductor Corporation | Flowable chips and methods for the preparation and use of same, and apparatus for use in the methods |
| US7520932B2 (en) | 2006-04-05 | 2009-04-21 | Dow Corning Corporation | Method of analyzing carbon concentration in crystalline silicon |
| DE102012200992A1 (de) | 2012-01-24 | 2013-07-25 | Wacker Chemie Ag | Dotierstoffarmes polykristallines Siliciumstück |
| DE102012200994A1 (de) * | 2012-01-24 | 2013-07-25 | Wacker Chemie Ag | Verfahren zur Bestimmung einer Oberflächen-Verunreinigung von polykristallinem Silicium |
| DE102012202640A1 (de) | 2012-02-21 | 2013-08-22 | Wacker Chemie Ag | Polykristallines Siliciumbruchstück und Verfahren zur Reinigung von polykristallinen Siliciumbruchstücken |
| JP5924181B2 (ja) * | 2012-08-02 | 2016-05-25 | 信越半導体株式会社 | Ｆｚ単結晶シリコンの製造方法 |
| DE102012213869A1 (de) | 2012-08-06 | 2014-02-06 | Wacker Chemie Ag | Polykristalline Siliciumbruchstücke und Verfahren zu deren Herstellung |
| WO2014093087A1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-06-19 | Hemlock Semiconductor Corporation | Methods of forming and analyzing doped silicon |
| US9580327B2 (en) | 2014-02-11 | 2017-02-28 | Rec Silicon Inc | Method and apparatus for consolidation of granular silicon and measuring non-metals content |
| JP6732595B2 (ja) * | 2016-08-04 | 2020-07-29 | 株式会社トクヤマ | 多結晶シリコン中の金属不純物濃度測定方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL95386C (ja) * | 1954-02-24 | |||
| DE1215649B (de) * | 1954-06-30 | 1966-05-05 | Siemens Ag | Verfahren zum Herstellen eines extrem reinen, stabfoermigen Halbleiterkristalls |
| US3156549A (en) * | 1958-04-04 | 1964-11-10 | Du Pont | Method of melting silicon |
| US3156533A (en) * | 1960-07-26 | 1964-11-10 | Imber Oscar | Crystal growth apparatus |
| FR1317646A (ja) * | 1961-03-14 | 1963-05-08 | ||
| US4200621A (en) * | 1978-07-18 | 1980-04-29 | Motorola, Inc. | Sequential purification and crystal growth |
| US4572668A (en) * | 1982-08-26 | 1986-02-25 | Midac Corporation | Apparatus and method for photoluminescent analysis |
| US4602979A (en) * | 1982-10-15 | 1986-07-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Technique for the growth of compositionally ungraded single crystals of solid solutions |
| US4809196A (en) * | 1986-04-10 | 1989-02-28 | International Business Machines Corporation | Method for designating/sorting semiconductor wafers according to predicted oxygen precipitation behavior |
-
1990
- 1990-11-15 US US07/614,178 patent/US5436164A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-11-12 JP JP29472991A patent/JP3249557B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1991-11-14 DE DE4137521A patent/DE4137521B4/de not_active Expired - Lifetime
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| US7888708B2 (en) | 2004-01-21 | 2011-02-15 | Hitachi, Ltd. | Examination apparatus for biological sample and chemical sample |
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| KR101359076B1 (ko) * | 2010-11-10 | 2014-02-06 | 와커 헤미 아게 | 실리콘 중 불순물의 측정 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4137521A1 (de) | 1992-05-21 |
| US5436164A (en) | 1995-07-25 |
| DE4137521B4 (de) | 2004-10-28 |
| JPH06107496A (ja) | 1994-04-19 |
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