JP3274501B2 - シリコン単結晶の育成方法 - Google Patents
シリコン単結晶の育成方法Info
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- JP3274501B2 JP3274501B2 JP23791192A JP23791192A JP3274501B2 JP 3274501 B2 JP3274501 B2 JP 3274501B2 JP 23791192 A JP23791192 A JP 23791192A JP 23791192 A JP23791192 A JP 23791192A JP 3274501 B2 JP3274501 B2 JP 3274501B2
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- crystal
- growth
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁場印加チョクラルスキ
ー法によるシリコン（Ｓｉ）単結晶の育成方法に関す
る。
ー法によるシリコン（Ｓｉ）単結晶の育成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁場印加チョクラルスキー法によ
るＳｉ単結晶の育成方法では、成長縞の無い均質な単結
晶を得るために、１０００〜３０００ガウス（Ｇ）の磁
場を印加しるつぼ内の融液の対流を停止させて結晶を育
成していた。しかし、対流が停止しるつぼからの酸素の
補給がなくなるために、結晶内の酸素濃度は２ｘ１０17
個／ｃｍ3 以下になっていた。
るＳｉ単結晶の育成方法では、成長縞の無い均質な単結
晶を得るために、１０００〜３０００ガウス（Ｇ）の磁
場を印加しるつぼ内の融液の対流を停止させて結晶を育
成していた。しかし、対流が停止しるつぼからの酸素の
補給がなくなるために、結晶内の酸素濃度は２ｘ１０17
個／ｃｍ3 以下になっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
磁場印加チョクラルスキー法によるＳｉ単結晶の育成方
法では、磁場を印加し対流を停止させて結晶を育成する
ため、結晶内の酸素濃度は２ｘ１０17個／ｃｍ3 以下に
なっていた。このため、ウェハの強度及び不純物のゲッ
タリングのために必要な５ｘ１０17個／ｃｍ3 以上の酸
素を含んだ成長縞の無い均質なＳｉ単結晶が得られなか
った。
磁場印加チョクラルスキー法によるＳｉ単結晶の育成方
法では、磁場を印加し対流を停止させて結晶を育成する
ため、結晶内の酸素濃度は２ｘ１０17個／ｃｍ3 以下に
なっていた。このため、ウェハの強度及び不純物のゲッ
タリングのために必要な５ｘ１０17個／ｃｍ3 以上の酸
素を含んだ成長縞の無い均質なＳｉ単結晶が得られなか
った。
【０００４】本発明の目的は、結晶中に２ｘ１０17から
２ｘ１０8 個／ｃｍ3 までの任意の酸素を含み成長縞の
無い均質なＳｉ単結晶を得る単結晶育成方法を提供する
ことにある。
２ｘ１０8 個／ｃｍ3 までの任意の酸素を含み成長縞の
無い均質なＳｉ単結晶を得る単結晶育成方法を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のシリコン単結晶
の育成方法は、磁場印加チョクラルスキー法によるＳｉ
単結晶育成方法において、単結晶成長方向に平行でかつ
軸対称な磁場を印加し、さらにＸ線透視法によりるつぼ
内のシリコン融液の対流を観察し、流速が常に０．５〜
６．５ｍｍ／ｓｅｃになるように磁場の強度を調節して
酸素濃度を制御するものである。
の育成方法は、磁場印加チョクラルスキー法によるＳｉ
単結晶育成方法において、単結晶成長方向に平行でかつ
軸対称な磁場を印加し、さらにＸ線透視法によりるつぼ
内のシリコン融液の対流を観察し、流速が常に０．５〜
６．５ｍｍ／ｓｅｃになるように磁場の強度を調節して
酸素濃度を制御するものである。
【０００６】
【作用】本発明では、結晶の成長方向に平行かつ軸対称
に磁場を印加することにより、融液内の対流を軸対称に
し、Ｘ線透視法により流速を測定し対流の流速を０から
７．０ｍｍ／ｓｅｃの範囲に設定することにより任意の
範囲の酸素濃度で成長縞の無い均質なＳｉ単結晶が得ら
れる。この方法により酸素を２ｘ１０17から２ｘ１０18
個／ｃｍ3 までの任意の範囲で含んだ成長縞の無い均質
なＳｉ単結晶を得ることができる。特に、流速を０．５
〜６．５ｍｍ／ｓｅｃの範囲に設定する場合、５ｘ１０
１７ 個／ｃｍ 3 以上の酸素を含んだＳｉ単結晶が得るこ
とができる。
に磁場を印加することにより、融液内の対流を軸対称に
し、Ｘ線透視法により流速を測定し対流の流速を０から
７．０ｍｍ／ｓｅｃの範囲に設定することにより任意の
範囲の酸素濃度で成長縞の無い均質なＳｉ単結晶が得ら
れる。この方法により酸素を２ｘ１０17から２ｘ１０18
個／ｃｍ3 までの任意の範囲で含んだ成長縞の無い均質
なＳｉ単結晶を得ることができる。特に、流速を０．５
〜６．５ｍｍ／ｓｅｃの範囲に設定する場合、５ｘ１０
１７ 個／ｃｍ 3 以上の酸素を含んだＳｉ単結晶が得るこ
とができる。
【０００７】本発明によれば、結晶成長方向に平行かつ
軸対称な磁場を、るつぼの融液の中心位置で４００Ｇの
強度で印加することにより、融液内の対流が軸対称流に
なり、流速が７．０ｍｍ／ｓｅｃ以下となることをＸ線
透視法により確認している。このような流速の遅い軸対
称流のときには、固液界面での温度変動がなくなり成長
縞は発生しないと考えられる。また、流速は遅いが対流
は完全に止まっていなければ、この対流により石英るつ
ぼから溶け出した酸素を結晶内に輸送することができ
る。このため５ｘ１０17個／ｃｍ3 以上の酸素濃度のＳ
ｉ単結晶を得ることもできる。したがって、成長縞の無
い均質かつ酸素濃度２ｘ１０17から２ｘ１０18個／ｃｍ
3 までのＳｉ単結晶を得ることができる。
軸対称な磁場を、るつぼの融液の中心位置で４００Ｇの
強度で印加することにより、融液内の対流が軸対称流に
なり、流速が７．０ｍｍ／ｓｅｃ以下となることをＸ線
透視法により確認している。このような流速の遅い軸対
称流のときには、固液界面での温度変動がなくなり成長
縞は発生しないと考えられる。また、流速は遅いが対流
は完全に止まっていなければ、この対流により石英るつ
ぼから溶け出した酸素を結晶内に輸送することができ
る。このため５ｘ１０17個／ｃｍ3 以上の酸素濃度のＳ
ｉ単結晶を得ることもできる。したがって、成長縞の無
い均質かつ酸素濃度２ｘ１０17から２ｘ１０18個／ｃｍ
3 までのＳｉ単結晶を得ることができる。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の実施例を図によって説明す
る。図１は、本発明の一実施例で用いる結晶育成装置の
ブロック図である。図１において、結晶育成装置は、ド
ーナツ型の磁石１，磁石コントローラー２，つるぼ９等
が設けられた単結晶育成炉３，Ｘ線発生装置４，Ｘ線カ
メラ５，テレビモニター６，画像処理装置７，コンピュ
ータ８から主に構成されている。以下単結晶の育成操作
を説明する。
る。図１は、本発明の一実施例で用いる結晶育成装置の
ブロック図である。図１において、結晶育成装置は、ド
ーナツ型の磁石１，磁石コントローラー２，つるぼ９等
が設けられた単結晶育成炉３，Ｘ線発生装置４，Ｘ線カ
メラ５，テレビモニター６，画像処理装置７，コンピュ
ータ８から主に構成されている。以下単結晶の育成操作
を説明する。
【０００９】まず多結晶シリコンを結晶育成炉３内の石
英るつぼ９に投入し、加熱融解し融液１０を作成する。
次に流速計測用のタングステン製のトレーサーを融液１
０中に投入する。次でＸ線発生装置４からＸ線を発生さ
せ、結晶育成炉３内と石英るつぼ９内をＸ線カメラによ
り透視し、透視した画像を画像処理装置７とコンピュー
ター８を介して処理することにより、トレーサーの動き
を追跡し融液の流速を計測する。この時のトレーサーの
動きは、テレビモニター６上で観察することができる。
英るつぼ９に投入し、加熱融解し融液１０を作成する。
次に流速計測用のタングステン製のトレーサーを融液１
０中に投入する。次でＸ線発生装置４からＸ線を発生さ
せ、結晶育成炉３内と石英るつぼ９内をＸ線カメラによ
り透視し、透視した画像を画像処理装置７とコンピュー
ター８を介して処理することにより、トレーサーの動き
を追跡し融液の流速を計測する。この時のトレーサーの
動きは、テレビモニター６上で観察することができる。
【００１０】次に、磁石コントローラ２と磁石１により
磁場を印加し、希望する酸素濃度になるように融液の対
流の流速を変化させ単結晶の育成を開始する。育成中に
流速が変化したときは、磁石コントローラー２により磁
場強度を変化させ常に一定の流速になるようにする。
磁場を印加し、希望する酸素濃度になるように融液の対
流の流速を変化させ単結晶の育成を開始する。育成中に
流速が変化したときは、磁石コントローラー２により磁
場強度を変化させ常に一定の流速になるようにする。
【００１１】単結晶の育成終了後は、結晶育成炉３を冷
却した後、Ｓｉ単結晶１１を取り出す。
却した後、Ｓｉ単結晶１１を取り出す。
【００１２】単結晶育成炉３内において、直径３インチ
のるつぼ９から、直径２インチのＳｉ単結晶１１を育成
した場合、磁場の強度を融液１０の中心の位置で０から
１０００Ｇまで変化させた。図２にこのときのＳｉ融液
の対流の流速を測定した結果を示す。
のるつぼ９から、直径２インチのＳｉ単結晶１１を育成
した場合、磁場の強度を融液１０の中心の位置で０から
１０００Ｇまで変化させた。図２にこのときのＳｉ融液
の対流の流速を測定した結果を示す。
【００１３】図２から４００Ｇの磁場を印加したときに
シリコン融液の流速が６．５ｍｍ／ｓｅｃとなり７．０
ｍｍ／ｓｅｃ以下の流速が得られることがわかる。
シリコン融液の流速が６．５ｍｍ／ｓｅｃとなり７．０
ｍｍ／ｓｅｃ以下の流速が得られることがわかる。
【００１４】実施例１〜４として、Ｓｉ融液の流速が
０．５〜６．５ｍｍ／ｓｅｃの範囲になるように種々の
強度の磁場を印加して結晶育成をおこなった。この条件
で育成した結晶内の酸素濃度をＦＴ−ＩＲで測定し、Ｘ
線トポグラフによって成長縞の有無を調べた結果を表１
に示す。また比較例として磁場を印加していないとき
と、磁場を印加しても流速が７．０ｍｍ／ｓｅｃ以上に
なる１００Ｇおよび２００Ｇの磁場を印加して結晶を育
成した場合、および流速が０．５ｍｍ／ｓｅｃよりも小
さくなる場合についても併記した（表１中の実施例５は
比較例と読み替える）。
０．５〜６．５ｍｍ／ｓｅｃの範囲になるように種々の
強度の磁場を印加して結晶育成をおこなった。この条件
で育成した結晶内の酸素濃度をＦＴ−ＩＲで測定し、Ｘ
線トポグラフによって成長縞の有無を調べた結果を表１
に示す。また比較例として磁場を印加していないとき
と、磁場を印加しても流速が７．０ｍｍ／ｓｅｃ以上に
なる１００Ｇおよび２００Ｇの磁場を印加して結晶を育
成した場合、および流速が０．５ｍｍ／ｓｅｃよりも小
さくなる場合についても併記した（表１中の実施例５は
比較例と読み替える）。
【００１５】
【表１】
【００１６】この表１から結晶育成方向に平行かつ軸対
称な磁場を印加し、Ｓｉ融液対流の流速を０．５〜６．
５ｍｍ／ｓｅｃの範囲にすることにより、成長縞が無
く、５ｘ１０ １７ 個／ｃｍ 3 以上の酸素を含んだＳｉ単
結晶が得られることを確認した。
称な磁場を印加し、Ｓｉ融液対流の流速を０．５〜６．
５ｍｍ／ｓｅｃの範囲にすることにより、成長縞が無
く、５ｘ１０ １７ 個／ｃｍ 3 以上の酸素を含んだＳｉ単
結晶が得られることを確認した。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、５ｘ１０
１７ 個／ｃｍ 3 以上の酸素を含みかつ、成長縞の無いＳ
ｉ単結晶を磁場印加チョクラルスキー法によって育成で
きる効果を有する。
１７ 個／ｃｍ 3 以上の酸素を含みかつ、成長縞の無いＳ
ｉ単結晶を磁場印加チョクラルスキー法によって育成で
きる効果を有する。
【図１】本発明の一実施例で用いる結晶育成装置のブロ
ック図。
ック図。
【図２】磁場強度とＳｉ融液の流速との関係を示す図。
１ 結晶成長炉本体 ２ 磁石 ３ 磁石コントローラ ４ Ｘ線発生装置 ５ Ｘ線カメラ ６ テレビモニター ７ 画像処理装置 ８ コンピュータ ９ るつぼ １０ 融液 １１ Ｓｉ単結晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−27682（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−36392（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−60192（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−229786（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 磁場印加チョクラルスキー法によるシリ
コン単結晶の育成方法において、シリコン単結晶の成長
方向に平行でかつ軸対称に磁場を印加し磁場の強度を調
節して結晶内の成長縞をなくすと共に結晶内の酸素濃度
を５Ｘ１０17個／ｃｍ3以上に制御するためにるつぼ中
のシリコン融液の対流速度を０．５〜６．５ｍｍ／ｓｅ
ｃに設定することを特徴とするシリコン単結晶の育成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23791192A JP3274501B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | シリコン単結晶の育成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23791192A JP3274501B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | シリコン単結晶の育成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0692774A JPH0692774A (ja) | 1994-04-05 |
| JP3274501B2 true JP3274501B2 (ja) | 2002-04-15 |
Family
ID=17022271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23791192A Expired - Fee Related JP3274501B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | シリコン単結晶の育成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3274501B2 (ja) |
-
1992
- 1992-09-07 JP JP23791192A patent/JP3274501B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0692774A (ja) | 1994-04-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |