JPH0380193A - シリコン半導体単結晶 - Google Patents
シリコン半導体単結晶Info
- Publication number
- JPH0380193A JPH0380193A JP1216569A JP21656989A JPH0380193A JP H0380193 A JPH0380193 A JP H0380193A JP 1216569 A JP1216569 A JP 1216569A JP 21656989 A JP21656989 A JP 21656989A JP H0380193 A JPH0380193 A JP H0380193A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- silicon
- silicon semiconductor
- semiconductor single
- impurity concentration
- 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.)
- Granted
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 46
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 41
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 11
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 3
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000003251 Pruritus Diseases 0.000 description 1
- 235000018734 Sambucus australis Nutrition 0.000 description 1
- 244000180577 Sambucus australis Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000000516 activation analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 230000007803 itching Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- OGFXBIXJCWAUCH-UHFFFAOYSA-N meso-secoisolariciresinol Natural products C1=2C=C(O)C(OC)=CC=2CC(CO)C(CO)C1C1=CC=C(O)C(OC)=C1 OGFXBIXJCWAUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000004457 water analysis Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、例えば半導体集積回路素子用の引上シリコン
半導体単結晶基板の主面における熱酸化によって発生す
る基板表面上の積層欠陥密度を実質的にゼロにする特定
の不純物が極端に少ないシリコン半導体単結晶に関する
。
半導体単結晶基板の主面における熱酸化によって発生す
る基板表面上の積層欠陥密度を実質的にゼロにする特定
の不純物が極端に少ないシリコン半導体単結晶に関する
。
熱酸化処理工程は、集積回路素子、特にＭＯ３型集積回
路素子において、必須のプロセスであり、この熱酸化処
理で発生する酸化誘起積層欠陥（以下Ｏ３Ｆと記す）は
当該回路素子の電気特性にとって極めて重要であるので
、古くから問題になっていた。
路素子において、必須のプロセスであり、この熱酸化処
理で発生する酸化誘起積層欠陥（以下Ｏ３Ｆと記す）は
当該回路素子の電気特性にとって極めて重要であるので
、古くから問題になっていた。
○ＳＦは、一般には酸化雰囲気で戒長し、非酸化性雰囲
気で収縮するといわれ、これまでその原因について種々
検討が行われ、（ａ）ウェーハの加工プロセスで導入さ
れた機械歪、（ｂ）熱プロセスで生じた点欠陥の凝集、
（Ｃ）イオン打ち込みによる損傷、（ｄ）Ｎａによる表
面汚染、（ｅ）スワール欠陥及び酸素析出起因のバルク
欠陥などがあげられてきた。
気で収縮するといわれ、これまでその原因について種々
検討が行われ、（ａ）ウェーハの加工プロセスで導入さ
れた機械歪、（ｂ）熱プロセスで生じた点欠陥の凝集、
（Ｃ）イオン打ち込みによる損傷、（ｄ）Ｎａによる表
面汚染、（ｅ）スワール欠陥及び酸素析出起因のバルク
欠陥などがあげられてきた。
上記原因のなかで（Ｃ）スワール欠陥及び酸素析出起因
のバルク欠陥と関連して、シリコンウェーへの集積回路
素子製造工程の初期において行われる各種のＩＧ処理技
術は、シリコンウェーハの表面の活性領域層を酸素起因
の微少欠陥から完全にフリーとなるのでＯ３Ｆの発生防
止には有効である。また、酸來起因のバルク欠陥の発生
をチョクラルスキー法による単結晶引上過程で、その引
上中の単結晶の熱履歴を適当に制限することによって抑
制する技術が、例えば特開昭５５＋−５６０９８号に明
らかにされている。この技術の主要な点は、シリコン単
結晶棒が成長途中で、９００〜５００″Ｃの温度領域を
４時間以下とし、その冷却速度を１００°Ｃ／時以上と
するものである。
のバルク欠陥と関連して、シリコンウェーへの集積回路
素子製造工程の初期において行われる各種のＩＧ処理技
術は、シリコンウェーハの表面の活性領域層を酸素起因
の微少欠陥から完全にフリーとなるのでＯ３Ｆの発生防
止には有効である。また、酸來起因のバルク欠陥の発生
をチョクラルスキー法による単結晶引上過程で、その引
上中の単結晶の熱履歴を適当に制限することによって抑
制する技術が、例えば特開昭５５＋−５６０９８号に明
らかにされている。この技術の主要な点は、シリコン単
結晶棒が成長途中で、９００〜５００″Ｃの温度領域を
４時間以下とし、その冷却速度を１００°Ｃ／時以上と
するものである。
同様に（Ｃ）のスワール欠陥及び酸素析出起因のバルク
欠陥と関連して、その原因の一つとして考えられる金属
不純物に注目することができるが、従来シリコン単結晶
中の金属不純物については各種の分析が試みられている
が、いずれも具体的に個々の金属不鈍物と○ＳＦの発生
レヘルとの関係を解明したものはなかった。シリコン半
導体単結晶中の金属不純物の分析に関する報文としては
以下に述べるもの等がある。
欠陥と関連して、その原因の一つとして考えられる金属
不純物に注目することができるが、従来シリコン単結晶
中の金属不純物については各種の分析が試みられている
が、いずれも具体的に個々の金属不鈍物と○ＳＦの発生
レヘルとの関係を解明したものはなかった。シリコン半
導体単結晶中の金属不純物の分析に関する報文としては
以下に述べるもの等がある。
■Ｐ、Ｆ、Ｓｃｈｍｉｔ ｅｔ ａｌ、 Ｊ、ＥＩｅｃ
ｔｒｏｃｈｅｍ、 Ｓｏｃ、 ：５ＯＬＩＤ−５ＴＡＴ
Ｅ ５ＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯ
ＧＹ、 １９８１ｐ、６３２゜ ■山鳥・不服「半導体の化学分析」応用物理、第４３巻
第５号（１９７４）４３８頁。
ｔｒｏｃｈｅｍ、 Ｓｏｃ、 ：５ＯＬＩＤ−５ＴＡＴ
Ｅ ５ＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯ
ＧＹ、 １９８１ｐ、６３２゜ ■山鳥・不服「半導体の化学分析」応用物理、第４３巻
第５号（１９７４）４３８頁。
■中詰・坂東・申出「半導体用高純度シリコン中不純物
のｈ文射化分析」分析機器、Ｖｏｌ、６． Ｎｏ、９．
１９６８、５７２頁。
のｈ文射化分析」分析機器、Ｖｏｌ、６． Ｎｏ、９．
１９６８、５７２頁。
■白井「シリコン単結晶の引上げ技術」材料技術、Ｖｏ
ｌ、２． Ｎｏ、 １．１９８４．４１頁。
ｌ、２． Ｎｏ、 １．１９８４．４１頁。
例えば、放射化分析によれば、Ａｕ等の一部金属につい
ては、ｐｐ ｔａレベルの析出限界を有するが、多くの
金属についてはそのような精度は期待できない。
ては、ｐｐ ｔａレベルの析出限界を有するが、多くの
金属についてはそのような精度は期待できない。
従って、今日に至るまで、Ｏ３Ｆを効果的にそして実質
的にゼロにする手段は発明されていない。例えば、半導
体集積回路素子、特にＭＯＳに用いられるｎ型、結晶方
位（１００）であるシリコン半導体単結晶鏡面基板の主
面における○ＳＦを１００ケ／ ｃＡ以下、さらに１０
ケ／ａｆｌ以下に抑制する手段は知られていなかった。
的にゼロにする手段は発明されていない。例えば、半導
体集積回路素子、特にＭＯＳに用いられるｎ型、結晶方
位（１００）であるシリコン半導体単結晶鏡面基板の主
面における○ＳＦを１００ケ／ ｃＡ以下、さらに１０
ケ／ａｆｌ以下に抑制する手段は知られていなかった。
本発明は、シリコン半導体単結晶基板の○ＳＦが実質的
にゼロであるシリコン半導体単結晶を提供することを課
題とし、特に○ＳＦの発生密度としてｎ型、（１００）
方位の半導体集積回路素子基板において、１００ケ／
ｃｒＲ以下であり、更に１０ケ／ａｆｌ以下であるシリ
コン半導体単結晶を提供することを課題とする。
にゼロであるシリコン半導体単結晶を提供することを課
題とし、特に○ＳＦの発生密度としてｎ型、（１００）
方位の半導体集積回路素子基板において、１００ケ／
ｃｒＲ以下であり、更に１０ケ／ａｆｌ以下であるシリ
コン半導体単結晶を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明においては、シリコ
ン単結晶中の不純物濃度がＣｕ、ＦｅＮｉ並びにＣｒに
ついていずれもそれぞれ０． １ｐｐ Ｌａ以下であり
、且つ総量が０ 、 ４ ｐｐＬａ以下であるシリコン
半導体単結晶を用いることによって、ｎ型、主面結晶方
位（１００）の鏡面基板上の○ＳＦの発生密度を１００
ケ／ ｃＡ以下に抑制するものである。
ン単結晶中の不純物濃度がＣｕ、ＦｅＮｉ並びにＣｒに
ついていずれもそれぞれ０． １ｐｐ Ｌａ以下であり
、且つ総量が０ 、 ４ ｐｐＬａ以下であるシリコン
半導体単結晶を用いることによって、ｎ型、主面結晶方
位（１００）の鏡面基板上の○ＳＦの発生密度を１００
ケ／ ｃＡ以下に抑制するものである。
さらに、本発明においては、シリコン半導体単結晶中の
不純物濃度がＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ。
不純物濃度がＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ。
Ｔｉ及びＭｎについていずれもそれぞれｏ、ｔｐｐｔａ
以下であり、且つ総量がＱ 、５ ｐｐｔａ以下である
シリコン半導体単結晶を用いることによって、ｎ型、主
面結晶方位（１００）の鏡面基板上のＯ３Ｆの発生密度
を１０ケ／ ｃＡ以下に抑制するものである。
以下であり、且つ総量がＱ 、５ ｐｐｔａ以下である
シリコン半導体単結晶を用いることによって、ｎ型、主
面結晶方位（１００）の鏡面基板上のＯ３Ｆの発生密度
を１０ケ／ ｃＡ以下に抑制するものである。
上記した金属不純物中、Ｔｉ及びＭｎについては、相当
量含有されていたとしても、上記Ｏ３Ｆの密度が１００
ケ／ ａｊｌ以下を要求する場合は、問題とならない。
量含有されていたとしても、上記Ｏ３Ｆの密度が１００
ケ／ ａｊｌ以下を要求する場合は、問題とならない。
本発明者は、既に従来法に比較して格段に精度の高いチ
ョクラルスキー法引上シリコン半導体単結晶中の金属不
純物の分析方法を開発し、既に提案した（特願平１−８
２８４０号）。この分析法は、多結晶シリコンを石英ル
ツボに入れて加熱溶融し、種結晶を溶融体液面に僅かに
浸けて引上げ、その溶融物を単結晶として育成せしめる
引上げ（ＣＺ）法において、その単結晶のシリコンの固
化率を９５％以上とし、石英ルツボ内の残湯について分
析を行もことによって、後述するように不純物の種類、
即ちＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＭｎについて、
その検出限界を０．０１ｐｐｔａとすることができる。
ョクラルスキー法引上シリコン半導体単結晶中の金属不
純物の分析方法を開発し、既に提案した（特願平１−８
２８４０号）。この分析法は、多結晶シリコンを石英ル
ツボに入れて加熱溶融し、種結晶を溶融体液面に僅かに
浸けて引上げ、その溶融物を単結晶として育成せしめる
引上げ（ＣＺ）法において、その単結晶のシリコンの固
化率を９５％以上とし、石英ルツボ内の残湯について分
析を行もことによって、後述するように不純物の種類、
即ちＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＭｎについて、
その検出限界を０．０１ｐｐｔａとすることができる。
本発明者は、かかる高精度の分析方法を用いて引上げ単
結晶中のそれぞれの不純物の含有量と、Ｏ３Ｆの発生密
度を種々検討した結果、本発明に到達したものである。
結晶中のそれぞれの不純物の含有量と、Ｏ３Ｆの発生密
度を種々検討した結果、本発明に到達したものである。
引上シリコン単結晶中の金属不純物と○ＳＦの発生につ
いては、従来断片的には報告されている。引上法シリコ
ン単結晶中の格子欠陥の核発生は、溶存酸素が関与して
いることは勿論であるが、溶存酸素が過飽和状態にある
ために微少欠陥が発生するのみではなくて、例えば炭素
が含有されている場合に微少欠陥の発生が多いために、
炭素が微少欠陥の核形成に主要な役目を果たしているこ
とが明らかにされている。これと同じような理由で、金
属不純物が核形成の原因になっていることは容易に想像
される。
いては、従来断片的には報告されている。引上法シリコ
ン単結晶中の格子欠陥の核発生は、溶存酸素が関与して
いることは勿論であるが、溶存酸素が過飽和状態にある
ために微少欠陥が発生するのみではなくて、例えば炭素
が含有されている場合に微少欠陥の発生が多いために、
炭素が微少欠陥の核形成に主要な役目を果たしているこ
とが明らかにされている。これと同じような理由で、金
属不純物が核形成の原因になっていることは容易に想像
される。
本発明者は、後に実施例でその実験結果の一部を示すが
、上述した金属不純物がそれぞれ上方限界値を持つ具体
量でも上限値を有し、且つ不純物の選択により○ＳＦの
発生レベルにおいてもその発生密度を１００ケ／ａｆｌ
以下、１０ケ／’ｃｆ以下の２水４ｔを選択し、対象と
する半導体集積回路の電気的な性能に応して、シリコン
単結晶の含有する含有不純物のレベルに選択することが
出来ることがわかった。
、上述した金属不純物がそれぞれ上方限界値を持つ具体
量でも上限値を有し、且つ不純物の選択により○ＳＦの
発生レベルにおいてもその発生密度を１００ケ／ａｆｌ
以下、１０ケ／’ｃｆ以下の２水４ｔを選択し、対象と
する半導体集積回路の電気的な性能に応して、シリコン
単結晶の含有する含有不純物のレベルに選択することが
出来ることがわかった。
以下に、本発明の実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。
に説明する。
実験例１
直径４５ｃｍの石英ルツボ中にシリコン多結晶塊を６０
ｋｇ充填しリンをドープし、多結晶を加熱溶解して、直
径１５５ｃｍで引上方位（１００）のｎ型シリコン単結
晶棒を引き上げた。
ｋｇ充填しリンをドープし、多結晶を加熱溶解して、直
径１５５ｃｍで引上方位（１００）のｎ型シリコン単結
晶棒を引き上げた。
また、単結晶中の不純物濃度の定量化は残湯分析法によ
り行った。具体的には、シリコン単結晶を引き上げた後
、残湯シリコンメルト重量を約１００ｇ程度とする為に
、残湯引上げを行い、約１００ｇになった残湯シリコン
メルトを冷却し固化させた。この残湯シリコンを切砕し
表面を洗浄した後、？容解した。？容解したものについ
てＩＣＰにより、不純物濃度を測定した。このとき、単
結晶シリコン中の不純物濃度の換算は以下の弐（ａ）を
用いて行った。
り行った。具体的には、シリコン単結晶を引き上げた後
、残湯シリコンメルト重量を約１００ｇ程度とする為に
、残湯引上げを行い、約１００ｇになった残湯シリコン
メルトを冷却し固化させた。この残湯シリコンを切砕し
表面を洗浄した後、？容解した。？容解したものについ
てＩＣＰにより、不純物濃度を測定した。このとき、単
結晶シリコン中の不純物濃度の換算は以下の弐（ａ）を
用いて行った。
Ｃ＝ Ｃ，ｋ （１−Ｘ ） １′−’ −−−−−−
−−−−−１８）〔式（ａ）において、Ｃは単結晶シリ
コン中の不純物濃度、Ｃｏは初期チャージ量の不純物濃
度、ｋは偏析係数、Ｘは固化率である。〕 ｌ（は報むされている数値（Ｗ、Ｚｕｌｅｎｈｎｅｒ
ｅｔ ａｌＣｒｙｓｔａｌ ８．５ｉｌｉｃｏｎ Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｉｔｃｈｉｎｇ、 ｐ、２８）を用いた
。一般に重金属不純物のｋは１０−６程度と極めて小さ
いので残湯中にほぼ全量近く残り結晶中に取り込まれる
量は極めて微量である。従って、Ｃ０は残湯中の不純物
濃度にほぼ等しく、残湯を分析することにより初期不純
物濃度を推算できる。初３υｊ段階では、固化率Ｘはほ
ぼＯであるから、結局Ｃ＝Ｃ０ｋで算出でき、これがそ
のまま単結晶中の不純物濃度として用いることができる
。具体的に言えば、 単結晶中の不純物濃度＝ Ｃ残湯中の不純物濃度×残湯シリコン重量（１００ｇ）
／シリコン多結晶重量（６０ｋｇ））ｘｋ − となる。
−−−−−１８）〔式（ａ）において、Ｃは単結晶シリ
コン中の不純物濃度、Ｃｏは初期チャージ量の不純物濃
度、ｋは偏析係数、Ｘは固化率である。〕 ｌ（は報むされている数値（Ｗ、Ｚｕｌｅｎｈｎｅｒ
ｅｔ ａｌＣｒｙｓｔａｌ ８．５ｉｌｉｃｏｎ Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｉｔｃｈｉｎｇ、 ｐ、２８）を用いた
。一般に重金属不純物のｋは１０−６程度と極めて小さ
いので残湯中にほぼ全量近く残り結晶中に取り込まれる
量は極めて微量である。従って、Ｃ０は残湯中の不純物
濃度にほぼ等しく、残湯を分析することにより初期不純
物濃度を推算できる。初３υｊ段階では、固化率Ｘはほ
ぼＯであるから、結局Ｃ＝Ｃ０ｋで算出でき、これがそ
のまま単結晶中の不純物濃度として用いることができる
。具体的に言えば、 単結晶中の不純物濃度＝ Ｃ残湯中の不純物濃度×残湯シリコン重量（１００ｇ）
／シリコン多結晶重量（６０ｋｇ））ｘｋ − となる。
残湯中の不純物濃度の測定結果及び定量下限値を第１表
に示した。第１表から、残湯中に含まれる主要不純物は
Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ。
に示した。第１表から、残湯中に含まれる主要不純物は
Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ。
Ｍｎであることがわかった。また、第２表には、上記主
要不純物の単結晶シリコン中の定量下限値を示した。
要不純物の単結晶シリコン中の定量下限値を示した。
（以下余白）
１ 〇−
第１表
■
第１表
第１表
第２表
実施例１〜４
単結晶シリコン中の主要不純物濃度を第３表に示したよ
うに調製したシリコン単結晶を引き上げた後、全長１１
０ｃｍのこの単結晶をｌ０ＣＴ１１おきにスライスして
０．７５ｍｍ厚さのウェーハを切り出し鏡面研磨し、１
１５０°Ｃの酸化炉内でスチーム蒸気を通して炉内で酸
化し室温まで冷却し、弗酸で表面の熱酸化膜を除去し選
択（セコ）エツチング液中に２分間浸して選択エツチン
グを行い、光４ 学顕微鏡で表面のＯ３Ｆ密度を調べた。
うに調製したシリコン単結晶を引き上げた後、全長１１
０ｃｍのこの単結晶をｌ０ＣＴ１１おきにスライスして
０．７５ｍｍ厚さのウェーハを切り出し鏡面研磨し、１
１５０°Ｃの酸化炉内でスチーム蒸気を通して炉内で酸
化し室温まで冷却し、弗酸で表面の熱酸化膜を除去し選
択（セコ）エツチング液中に２分間浸して選択エツチン
グを行い、光４ 学顕微鏡で表面のＯ３Ｆ密度を調べた。
第３表から明らかなごとく、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒの
４元素を所定量に制限することによって○ＳＦの発生が
抑制されることが確認できた。
４元素を所定量に制限することによって○ＳＦの発生が
抑制されることが確認できた。
Ｔｉ及びＭｎはその量が多くてもあまり○ＳＦの発生に
影響しないこともあわせて確認できた。
影響しないこともあわせて確認できた。
（以下余白）
１５
第３表
比較例１〜４
単結晶シリコン中の主要不純物濃度を第４表に示したよ
うに調製したシリコン単結晶を引き上げた後、実施例１
〜４と同様の手順により、不純物 ６− 濃度とＯ５Ｆの発注との関係について調べた。
うに調製したシリコン単結晶を引き上げた後、実施例１
〜４と同様の手順により、不純物 ６− 濃度とＯ５Ｆの発注との関係について調べた。
第４表
第４表から明らかなごとく、
Ｃｕ。
Ｆｅ、Ｎｉ
Ｃｒの４元素のいずれかを所定量以上とすると○ＳＦの
発生が増大することが確認できた。
発生が増大することが確認できた。
Ｔｆ及びＭｎはその量が多くてもあまり○ＳＦの発生に
影響しないこともあわせて確認できた。
影響しないこともあわせて確認できた。
実施例５及び６
単結晶シリコン中の主要不純物濃度を第５表に示したよ
うに調製したシリコン単結晶を引き上げた後、実施例１
〜４と同様の手順により、不純物濃度、特にＴｉ及びＭ
ｎの濃度とＯ３Ｆの発生との関係について調べた。
うに調製したシリコン単結晶を引き上げた後、実施例１
〜４と同様の手順により、不純物濃度、特にＴｉ及びＭ
ｎの濃度とＯ３Ｆの発生との関係について調べた。
（以下余白）
第５表
第５表から明らかなごとく、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒの
４元素を所定量以下としておきＴｉ及びＭｎも所定値以
下としておくとＯ３Ｆの発生が抑制されることが確認で
きた。特に、実施例６に示されるごとく、Ｔｉ及びＭｎ
を０．０５ｐｐＬａに抑え、かつ残りの元素も０．０５
ｐｐｔａに抑えておくと、○ＳＦの発生がなくなること
がわかった。
４元素を所定量以下としておきＴｉ及びＭｎも所定値以
下としておくとＯ３Ｆの発生が抑制されることが確認で
きた。特に、実施例６に示されるごとく、Ｔｉ及びＭｎ
を０．０５ｐｐＬａに抑え、かつ残りの元素も０．０５
ｐｐｔａに抑えておくと、○ＳＦの発生がなくなること
がわかった。
以上述べたごとく、本発明によれば、シリコン半導体単
結晶の金属不純物の含有量を所定範囲に設定することに
よって、○ＳＦの発生を最小限に抑制することができ、
従って、本発明のシリコン半導体単結晶を用いて作成さ
れたデバイスの特性は極めて良好となるものである。
結晶の金属不純物の含有量を所定範囲に設定することに
よって、○ＳＦの発生を最小限に抑制することができ、
従って、本発明のシリコン半導体単結晶を用いて作成さ
れたデバイスの特性は極めて良好となるものである。
Claims (2)
- （１）シリコン単結晶中の不純物濃度がＣｕ、Ｆｅ、Ｎ
ｉ並びにＣｒについていずれもそれぞれ０．１ｐｐｔａ
以下であり、且つ総量が０．４ｐｐｔａ以下であること
を特徴とする酸化誘起積層欠陥の発生を抑制したシリコ
ン半導体単結晶。 - （２）シリコン単結晶中の不純物濃度がＣｕ、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＭｎについていずれもそれぞれ０．
１ｐｐｔａ以下であり、且つ総量が０．６ｐｐｔａ以下
であることを特徴とする酸化誘起積層欠陥の発生を抑制
したシリコン半導体単結晶。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1216569A JPH0380193A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | シリコン半導体単結晶 |
| DE69013631T DE69013631T2 (de) | 1989-08-23 | 1990-08-20 | Einkristallsilizium. |
| EP90309114A EP0419044B1 (en) | 1989-08-23 | 1990-08-20 | Single crystal silicon |
| US07/570,680 US5067989A (en) | 1989-08-23 | 1990-08-22 | Single crystal silicon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1216569A JPH0380193A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | シリコン半導体単結晶 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0380193A true JPH0380193A (ja) | 1991-04-04 |
| JPH0515675B2 JPH0515675B2 (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=16690481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1216569A Granted JPH0380193A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | シリコン半導体単結晶 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5067989A (ja) |
| EP (1) | EP0419044B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0380193A (ja) |
| DE (1) | DE69013631T2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6060021A (en) * | 1997-05-07 | 2000-05-09 | Tokuyama Corporation | Method of storing trichlorosilane and silicon tetrachloride |
| JP2004521056A (ja) * | 2000-12-26 | 2004-07-15 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | 凝集した内因性点欠陥が実質的に存在しない鉄濃度の低い単結晶シリコンの製造方法および製造装置 |
| WO2005073439A1 (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | シリコン単結晶及びシリコンウェーハ及びそれらの製造装置並びに製造方法 |
| JP2006001767A (ja) * | 2004-06-16 | 2006-01-05 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の製造方法、およびこれに用いる覗き窓ガラス、結晶観察用窓ガラス、シリコン単結晶製造装置 |
| JP4096557B2 (ja) * | 2000-04-25 | 2008-06-04 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶ウエーハ及びシリコン単結晶の製造方法並びにシリコン単結晶ウエーハの製造方法 |
| WO2011033712A1 (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-24 | 信越化学工業株式会社 | 多結晶シリコン塊および多結晶シリコン塊の製造方法 |
| US8833042B2 (en) | 2007-06-13 | 2014-09-16 | Wacker Chemie Ag | Method and device for packaging polycrystalline bulk silicon |
| JP2016223976A (ja) * | 2015-06-02 | 2016-12-28 | 信越半導体株式会社 | 不純物分析方法及びシリコン結晶の評価方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5288366A (en) * | 1992-04-24 | 1994-02-22 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method for growing multiple single crystals and apparatus for use therein |
| US5488924A (en) * | 1993-12-06 | 1996-02-06 | Memc Electronic Materials | Hopper for use in charging semiconductor source material |
| DE69508473T2 (de) * | 1994-07-06 | 1999-10-28 | Shinetsu Handotai Kk | Verfahren zur Herstellung von Silizium-Einkristall und Tiegel aus geschmolzenem Silika dafür |
| DE19741465A1 (de) * | 1997-09-19 | 1999-03-25 | Wacker Chemie Gmbh | Polykristallines Silicium |
| JP2003209114A (ja) | 2002-01-10 | 2003-07-25 | Japan Science & Technology Corp | シリコン結晶中の遷移金属不純物のゲッタリング方法 |
| JP4908730B2 (ja) * | 2003-04-21 | 2012-04-04 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 高抵抗シリコン単結晶の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3150539A1 (de) * | 1981-12-21 | 1983-06-30 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen von fuer halbleiterbauelemente, insbesondere fuer solarzellen, verwendbarem silizium |
| JPS6055629A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-03-30 | Fujitsu Ltd | ミラ−ウェハの製造方法 |
| JPH0226031A (ja) * | 1988-07-14 | 1990-01-29 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコンウェーハ |
-
1989
- 1989-08-23 JP JP1216569A patent/JPH0380193A/ja active Granted
-
1990
- 1990-08-20 EP EP90309114A patent/EP0419044B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-20 DE DE69013631T patent/DE69013631T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-22 US US07/570,680 patent/US5067989A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6060021A (en) * | 1997-05-07 | 2000-05-09 | Tokuyama Corporation | Method of storing trichlorosilane and silicon tetrachloride |
| JP4096557B2 (ja) * | 2000-04-25 | 2008-06-04 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶ウエーハ及びシリコン単結晶の製造方法並びにシリコン単結晶ウエーハの製造方法 |
| JP2004521056A (ja) * | 2000-12-26 | 2004-07-15 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | 凝集した内因性点欠陥が実質的に存在しない鉄濃度の低い単結晶シリコンの製造方法および製造装置 |
| WO2005073439A1 (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | シリコン単結晶及びシリコンウェーハ及びそれらの製造装置並びに製造方法 |
| JPWO2005073439A1 (ja) * | 2004-02-02 | 2007-09-13 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶及びシリコンウェーハ及びそれらの製造装置並びに製造方法 |
| JP2008247737A (ja) * | 2004-02-02 | 2008-10-16 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の製造装置及び製造方法並びにシリコンウェーハ |
| JP4650520B2 (ja) * | 2004-02-02 | 2011-03-16 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の製造装置及び製造方法 |
| JP2006001767A (ja) * | 2004-06-16 | 2006-01-05 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の製造方法、およびこれに用いる覗き窓ガラス、結晶観察用窓ガラス、シリコン単結晶製造装置 |
| US8833042B2 (en) | 2007-06-13 | 2014-09-16 | Wacker Chemie Ag | Method and device for packaging polycrystalline bulk silicon |
| WO2011033712A1 (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-24 | 信越化学工業株式会社 | 多結晶シリコン塊および多結晶シリコン塊の製造方法 |
| US11440804B2 (en) | 2009-09-16 | 2022-09-13 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Process for producing polycrystalline silicon mass |
| JP2016223976A (ja) * | 2015-06-02 | 2016-12-28 | 信越半導体株式会社 | 不純物分析方法及びシリコン結晶の評価方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0419044B1 (en) | 1994-10-26 |
| EP0419044A1 (en) | 1991-03-27 |
| DE69013631T2 (de) | 1995-05-24 |
| DE69013631D1 (de) | 1994-12-01 |
| US5067989A (en) | 1991-11-26 |
| JPH0515675B2 (ja) | 1993-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0380193A (ja) | シリコン半導体単結晶 | |
| US7837791B2 (en) | Silicon single crystal wafer for particle monitor | |
| JPH04285100A (ja) | シリコンウェーハの品質検査方法 | |
| US4410395A (en) | Method of removing bulk impurities from semiconductor wafers | |
| Allred et al. | The preparation and properties of aluminum antimonide | |
| JP2000026196A (ja) | シリコン半導体基板及びその製造方法 | |
| US4481044A (en) | High-temperature Hg anneal for HgCdTe | |
| JPH1167742A (ja) | 半導体基板用エッチング液およびエッチング方法 | |
| Rohatgi et al. | Process‐Induced Effects on Carrier Lifetime and Defects in Float Zone Silicon | |
| Ivanov‐Omskii et al. | The epitaxial growth of CdxHg1− xTe from stoichiometric melts. Crystallization and diffusion | |
| JP3439302B2 (ja) | ＺｎＳｅ結晶の熱処理方法 | |
| JP2006278892A (ja) | シリコン単結晶ウェーハの品質評価方法 | |
| KR101865467B1 (ko) | 단결정성 실리콘 잉곳 및 웨이퍼를 형성하기 위한 방법 | |
| JP2000327485A (ja) | シリコン単結晶インゴット及びこれから作られたシリコンウェーハ | |
| US3795547A (en) | Method of improving electrical characteristics of high purity germanium or silicon | |
| JPS6097619A (ja) | 半導体製造方法 | |
| JPH0714755A (ja) | シリコン半導体基板及びその製造方法 | |
| US20220381761A1 (en) | Method for determining trace metals in silicon | |
| Zlomanov et al. | Real structures of doped lead telluride crystals | |
| SHARMA | RK SHARMA, SK MEHTA, VK SINGH, G. PRASAD, and BB SHARMA | |
| Ivanov et al. | Production of structurally perfect single crystals of CdTe and CdZnTe | |
| Abe et al. | A history and future of silicon crystal growth | |
| JP3134951B2 (ja) | シリコン単結晶の処理方法 | |
| Maronchuk et al. | The development of a purification technique of metallurgical silicon to silicon of the solar brand | |
| JPH08111444A (ja) | 半導体基板用シリコンウェハの原子空孔分布評価法 |
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 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080302 Year of fee payment: 15 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080302 Year of fee payment: 15 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080302 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090302 Year of fee payment: 16 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090302 Year of fee payment: 16 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100302 Year of fee payment: 17 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100302 Year of fee payment: 17 |