JP3532477B2 - 単結晶の引き上げ方法 - Google Patents

単結晶の引き上げ方法

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Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明が属する技術分野】本発明は、結晶化境界領域に
おいて、シリコン単結晶の軸線方向における温度勾配を
Ｇとする比Ｖ／Ｇで１．３×１０-3ｃｍ2 ｍｉｎ-1Ｋ-1
±１０％の値を採るような速度Ｖで引き上げるシリコン
単結晶の引き上げ方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】例えば独国特許出願公開第４４１４９４
７号明細書には、単結晶から分離したシリコン半導体ウ
ェーハには所謂積層欠陥リングを生じることがある、旨
記載されている。積層欠陥リングの発生は、引き上げ速
度Ｖと結晶化境界近傍の軸線方向温度勾配Ｇと密接に関
連している。実験的に得られた公式Ｖ／Ｇ＝１．３×１
０-3ｃｍ2 ｍｉｎ-1Ｋ-1によれば、それを越えると積層
欠陥リングが生じ始めるより低い引き上げ速度を規定す
ることができる。 【０００３】従来技術は、更に、積層欠陥リングが異な
る欠陥型と欠陥密度の存在を特徴とする半導体ウェーハ
領域を分離することを記載している（E. Dornberger 及
びW.V. Ammon「Journal Of The Electrochemical Socie
ty」第１４３巻、第５号、１９９６年）。この参考文献
は、また、通常採用される引き上げ方法では結晶化境界
近傍の温度勾配が結晶軸線から視て半径方向に一定では
なく変動する、旨記載している。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、結晶
化境界近傍における半径方向の軸線方向温度勾配の変動
を実質的に回避することができる、シリコン単結晶の引
き上げ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】この課題は、軸線を有
し、結晶化境界で成長するシリコン単結晶を引き上げる
ための方法であって、結晶化境界領域において、シリコ
ン単結晶の軸線方向における温度勾配をＧとする比Ｖ／
Ｇで１．３×１０-3ｃｍ2 ｍｉｎ-1Ｋ-1±１０％の値を
採るような速度Ｖでシリコン単結晶を引き上げるととも
に、シリコン単結晶を取り囲む熱シールドと、シリコン
単結晶と対向する面を有する要素とを用いて、前記要素
によりシリコン単結晶により輻射される熱を反射する
か、前記要素を加熱手段としてシリコン単結晶を加熱し
て結晶化境界領域に熱的作用を及ぼし、半径方向におけ
る結晶化境界領域の軸線方向における熱勾配の変動を実
質的に回避することを特徴とする方法により達成され
る。 【０００６】本発明により達成し得る結晶化境界近傍で
の軸線方向温度勾配Ｇの標準化は、完全に調整可能な欠
陥特性を有する半導体ウェーハの製造を可能とする。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下、本発明に関して詳細に説明
する。本発明は、図１に概略的に示されるように（但
し。発明の理解に要する特徴のみが図示されており、ま
た軸線対称のため右側半部のみが示されている）、軸線
７を有し、融液３との結晶化境界２において成長するシ
リコン単結晶１を引き上げる際に、シリコン単結晶１の
軸線方向における温度勾配をＧとする比Ｖ／Ｇで１．３
×１０-3ｃｍ2 ｍｉｎ-1Ｋ-1±１０％の値を採るような
速度Ｖでシリコン単結晶１を引き上げる。その際、シリ
コン単結晶１を取り囲む熱シールドと、シリコン単結晶
１と対向する面を有する要素とを用い、前記要素により
結晶化境界領域に熱的作用を及ぼすことを特徴とする。 【０００８】前記熱シールド及び要素は、上記の如く熱
シールドはシリコン単結晶１を取り囲み、一方要素はシ
リコン単結晶１と対向する面を有する限りにおいて特に
制限されるものではないが、例えば図１に示したような
構成を採ることができる。 【０００９】熱シールド４は、それ自体公知のもので構
わず、結晶化境界２の近傍で、シリコン単結晶１から距
離Ｄ内の位置まで延びる要素５に接続されている。距離
Ｄは、好ましくは１０乃至５０ｍｍである。要素５は、
シリコン単結晶１に対向する面６を有し、引き上げ方向
に高さＨに亘り延びている。高さＨは、好ましくは２５
乃至１００ｍｍである。面６は、シリコン単結晶１の軸
線７に対して、好ましくはシリコン単結晶１の側に傾斜
している。角度αは、好ましくは０乃至６０°である。
面は必ずしも平面である必要はなく、凹状または凸状で
あってもよい。 【００１０】要素５は、結晶化境界２と略同じ高さに配
置されているので、結晶化境界領域は、要素により熱作
用を受ける。本発明においては、結晶化境界領域は、結
晶化境界２及び単結晶内２ｍｍに亘る部分と考えられ
る。 【００１１】要素を用いて半径方向における軸線方向温
度勾配の標準化を可能にするために、この要素は、単結
晶により放射される熱線をよく反射するか、または単結
晶に熱を加えることができるものでなければならない。
第一の場合については、要素５または少なくともその面
６は、たとえばモリブデンや研磨グラファイト等熱線の
高い反射率を有する材料で構成される。第二の場合につ
いては、要素５は、加熱要素好ましくは抵抗加熱器とし
て構成される。温度勾配の半径方向均一性を更に改善す
るために、例えば米国特許第５５６７３９９号明細書に
記載されたような強制冷却器を要素上に設けることによ
り、強制的な冷却を要素の上方で実施してもよい。 【００１２】要素５は、熱シールド４に接続する必要は
ない。要素は、熱シールドとは独立のフレームに固定し
てもよい。 【００１３】以下に本発明の好ましい実施形態を列挙す
る。 （１）軸線を有し、結晶化境界で成長するシリコン単結
晶を引き上げるための方法であって、結晶化境界領域に
おいて、シリコン単結晶の軸線方向における温度勾配を
Ｇとする比Ｖ／Ｇで１．３×１０-3ｃｍ2 ｍｉｎ-1Ｋ-1
±１０％の値を採るような速度Ｖでシリコン単結晶を引
き上げるとともに、シリコン単結晶を取り囲む熱シール
ドと、シリコン単結晶と対向する面を有する要素とを用
いて、前記要素により結晶化境界領域に熱的作用を及ぼ
すことを特徴とする方法。 （２）単結晶からの熱線を要素で反射することを特徴と
する上記（１）に記載の方法。 （３）要素を用いて単結晶に熱線を放射することを特徴
とする上記（１）に記載の方法。 （４）要素の上方で強制的に冷却を行うことを特徴とす
る上記（２）又は（３）に記載の方法。 【００１４】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単結晶の引き上げに際して、結晶化境界近傍における半
径方向の軸線方向温度勾配の変動を実質的に回避するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の単結晶引上げ方法を実施するための装
置の一実施形態を示す概略縦断面図である。 【符号の説明】 １ シリコン単結晶 ２ 結晶化境界 ３ 融液 ４ 熱シールド ５ 要素 ６ 面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリッヒ・ドルンベルガー ドイツ連邦共和国 ブルクハウゼン，ベ ートーヴェンシュトラーセ 13 (72)発明者 フランツ・ゼギート ドイツ連邦共和国 キルヒッハム，オベ レ・バッハシュトラーセ 14アー (56)参考文献 特開 平７−61889（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−298597（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−330975（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−257991（ＪＰ，Ａ) Ｗｉｌｆｒｉｅｄ ｖｏｎ ＡＭＭＯ Ｎ，Ｔｈｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏ ｆ ｂｕｌｋ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔ ｕｒｅ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｏｆ ｓｉ ｌｉｃｏｎ・・・ｇｒｏｗｔｈ，Ｊｏｕ ｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒ ｏｗｔｈ，1995年， Ｖｏｌ．151，ｐ ｐ．273−277 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 ＥＵＲＯＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 軸線を有し、結晶化境界で成長するシリ
    コン単結晶を引き上げるための方法であって、結晶化境
    界領域において、シリコン単結晶の軸線方向における温
    度勾配をＧとする比Ｖ／Ｇで１．３×１０-3ｃｍ2 ｍｉ
    ｎ-1Ｋ-1±１０％の値を採るような速度Ｖでシリコン単
    結晶を引き上げるとともに、シリコン単結晶を取り囲む
    熱シールドと、シリコン単結晶と対向する面を有する要
    素とを用いて、前記要素によりシリコン単結晶により輻
    射される熱を反射するか、前記要素を加熱手段としてシ
    リコン単結晶を加熱して結晶化境界領域に熱的作用を及
    ぼし、半径方向における結晶化境界領域の軸線方向にお
    ける熱勾配の変動を実質的に回避することを特徴とする
    方法。
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Ｗｉｌｆｒｉｅｄ ｖｏｎ ＡＭＭＯＮ，Ｔｈｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ ｂｕｌｋ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ・・・ｇｒｏｗｔｈ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ，１９９５年， Ｖｏｌ．１５１，ｐｐ．２７３−２７７

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