JPH04104988A - 単結晶成長方法 - Google Patents
単結晶成長方法Info
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- JPH04104988A JPH04104988A JP21862890A JP21862890A JPH04104988A JP H04104988 A JPH04104988 A JP H04104988A JP 21862890 A JP21862890 A JP 21862890A JP 21862890 A JP21862890 A JP 21862890A JP H04104988 A JPH04104988 A JP H04104988A
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 7
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
本発明は、引上げ法による単結晶成長方法に関し。
ネッキングプロセスを用いない方法の開発を目的とし。
引上げ法により単結晶を成長する方法において〔産業上
の利用分野〕 本発明は、引上げ法による単結晶成長方法に関する。
の利用分野〕 本発明は、引上げ法による単結晶成長方法に関する。
近年の高集積化、大型チップ化に伴い、半導体装置に用
いる半導体基板も年々大口径化を辿っている。
いる半導体基板も年々大口径化を辿っている。
そのため、大口径化に伴う歪みや転位のない単結晶成長
方法の確立が望まれている。
方法の確立が望まれている。
第３図は従来例の説明図である。
図において、１１は種結晶、１２はヒーター、１３はネ
ッキング、１４は転位、１５は引上げ棒、１６は単結晶
、１７はるつぼ、１８は融液である。
ッキング、１４は転位、１５は引上げ棒、１６は単結晶
、１７はるつぼ、１８は融液である。
超ＬＳＩ製造用の基板として用いられるシリコン単結晶
は、約９０％が引上げ法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法：
以後ＣＺ法と略す）によって製造されている。
は、約９０％が引上げ法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法：
以後ＣＺ法と略す）によって製造されている。
ＣＺ法においては２石英るつぼに原料の多結晶シリコン
をチャージし、直流ヒーターにより加熱融解してシリコ
ン融液とした後、融液表面にあらかじめ準備した種結晶
（シリコン単結晶）を回転しながら浸漬し連続的に引き
上げることによって単結晶を育成するものである。
をチャージし、直流ヒーターにより加熱融解してシリコ
ン融液とした後、融液表面にあらかじめ準備した種結晶
（シリコン単結晶）を回転しながら浸漬し連続的に引き
上げることによって単結晶を育成するものである。
今日、これほど広くＣＺ法が用いられる理由の一つは、
大型の単結晶が比較的容易に得られるからである。現状
では直径８インチまで９重量５０〜１００ｋｇまでのＣ
Ｚ単結晶の工業的製造が可能で、試験的に直径１０イン
チ以上の結晶の育成も試みられている。
大型の単結晶が比較的容易に得られるからである。現状
では直径８インチまで９重量５０〜１００ｋｇまでのＣ
Ｚ単結晶の工業的製造が可能で、試験的に直径１０イン
チ以上の結晶の育成も試みられている。
ＣＺ法によって単結晶を育成する従来のプロセスを第３
図に示す。
図に示す。
従来技術では９種結晶先端に連続的に成長してくるシリ
コン結晶を、まず直径３ｍｍ程度まで絞りながら成長さ
せ９次に温度及び成長速度を制御して結晶を所定の直径
（現在では６インチが最も多い）まで太らせる。この走
査はＤａｓｈによって約２０年前に考案されたものでネ
ッキング法と言い、以後、大口径のシリコン単結晶が容
易に育成できるようになった。
コン結晶を、まず直径３ｍｍ程度まで絞りながら成長さ
せ９次に温度及び成長速度を制御して結晶を所定の直径
（現在では６インチが最も多い）まで太らせる。この走
査はＤａｓｈによって約２０年前に考案されたものでネ
ッキング法と言い、以後、大口径のシリコン単結晶が容
易に育成できるようになった。
従来技術に用いられているネッキング法の原理を第３図
により説明する。第３図（ｂ）は種結晶から単結晶コー
ン部までの縦断面を、Ｘ線トポグラフで観察したもので
ある。図に示すように１種結晶１１と融液１８との溶着
部分には１種結晶１１が融液１８に接触した瞬間の熱応
力によって、多くの結晶欠陥（転位）１４が導入される
。第３図（ｂ）で黒く塗った部分が転位１４である。
により説明する。第３図（ｂ）は種結晶から単結晶コー
ン部までの縦断面を、Ｘ線トポグラフで観察したもので
ある。図に示すように１種結晶１１と融液１８との溶着
部分には１種結晶１１が融液１８に接触した瞬間の熱応
力によって、多くの結晶欠陥（転位）１４が導入される
。第３図（ｂ）で黒く塗った部分が転位１４である。
しかし、成長の進行と共に単結晶１６の直径を絞ること
によって１図のように転位１４が絞り部分であるネッキ
ング１３のの結晶表面に集積する。これを鏡像効果と言
う。このために、以後は無転位結晶、即ち、単結晶とな
る。一方、有転位状態のまま成長を続けると多結晶とな
る。
によって１図のように転位１４が絞り部分であるネッキ
ング１３のの結晶表面に集積する。これを鏡像効果と言
う。このために、以後は無転位結晶、即ち、単結晶とな
る。一方、有転位状態のまま成長を続けると多結晶とな
る。
しかしながら、直径を３ｍｍ程度に絞るために通常１〜
２時間を要することと、−度ネッキングに失敗すると再
びやりなおすまでに、更に１〜２時間を要することのた
めに、成長プロセスにおける効率低下の一因となってい
る。
２時間を要することと、−度ネッキングに失敗すると再
びやりなおすまでに、更に１〜２時間を要することのた
めに、成長プロセスにおける効率低下の一因となってい
る。
本発明は９以上の点を鑑み、ネッキングを必要としない
ネッキングフリーの単結晶成長方法を開発することを目
的として提供されるものである。
ネッキングフリーの単結晶成長方法を開発することを目
的として提供されるものである。
第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の一実施
例の説明図である。
例の説明図である。
図において、１は種結晶、２はヒーター、３は絶縁体、
４は種結晶ホルダー、５は引上げ棒、６は単結晶、７は
るつぼ、８は融液、９はヒーター１０はフレームである
。
４は種結晶ホルダー、５は引上げ棒、６は単結晶、７は
るつぼ、８は融液、９はヒーター１０はフレームである
。
前述のネッキングの説明から、引上げ法により成長する
単結晶の無転位化を成功させるためには。
単結晶の無転位化を成功させるためには。
次の二つのことが考えられる。
■ 種結晶を融液に接触させた瞬間に９種結晶に作用す
る熱応力を出来るだけ低減する。
る熱応力を出来るだけ低減する。
■ 絞り部の直径を出来る限り小さくする。
上記のうち、■については、実際上限界がある。
即ち、今後ますます大重量の結晶を成長しなければなら
ない現状では、３ｍｍ以下に絞ることは絞り部分の耐荷
重の点から望ましくないからである。従って、■に示し
た熱応力を天元する方法を用いる方法が適している。
ない現状では、３ｍｍ以下に絞ることは絞り部分の耐荷
重の点から望ましくないからである。従って、■に示し
た熱応力を天元する方法を用いる方法が適している。
本発明の特徴は、第１図に示すように、先端を直径３ｍ
ｍ程度のテーパー状に鏡面加工した種結晶をヒーター付
の種結晶ホルダーに取り付け、その種結晶を融液表面に
浸漬する前に、ヒーターによって種結晶を融点直下（１
，２００〜１ 、４００°Ｃ）まで加熱した後、第２図
の結晶成長装置に示すように。
ｍ程度のテーパー状に鏡面加工した種結晶をヒーター付
の種結晶ホルダーに取り付け、その種結晶を融液表面に
浸漬する前に、ヒーターによって種結晶を融点直下（１
，２００〜１ 、４００°Ｃ）まで加熱した後、第２図
の結晶成長装置に示すように。
種結晶を融液表面に浸漬する。
このようにすると１種結晶を融液表面に浸漬した時９両
者の温度差が従来より小さいこと、及び。
者の温度差が従来より小さいこと、及び。
先端が従来の種結晶（従来は直径１０ｍｍ程度）より細
いことの為に、熱応力によって種結晶に導入される転位
が非常に少なく、且つ、導入された転位は直ちに結晶の
表面に抜けやすい。
いことの為に、熱応力によって種結晶に導入される転位
が非常に少なく、且つ、導入された転位は直ちに結晶の
表面に抜けやすい。
そこで１本発明の種結晶を融液表面に浸漬した後、約３
ｍｍのその直径を保持しつつ３〜５ｍｍ成長させると、
転位がすべて結晶表面に抜ける。
ｍｍのその直径を保持しつつ３〜５ｍｍ成長させると、
転位がすべて結晶表面に抜ける。
すると、従来のような絞りを行うことなく、そのままコ
ーン部の成長に移行でき、事実上ネッキングフリーの結
晶成長を実現できる。
ーン部の成長に移行でき、事実上ネッキングフリーの結
晶成長を実現できる。
即ち９本発明の目的は、引上げ法により単結晶を成長す
る方法において、先端にテーパーをつけた種結晶を用い
ることにより、また１種結晶をヒータにより加熱するこ
とにより達成される。
る方法において、先端にテーパーをつけた種結晶を用い
ることにより、また１種結晶をヒータにより加熱するこ
とにより達成される。
上記のように２本発明では、先端にテーパーをつけた種
結晶を用い、かつ、該種結晶をヒータにより加熱するこ
とにより、ネッキングプロセスが不要となり、その時間
だけ単結晶製造に要する時間が短縮される。
結晶を用い、かつ、該種結晶をヒータにより加熱するこ
とにより、ネッキングプロセスが不要となり、その時間
だけ単結晶製造に要する時間が短縮される。
また、転位のない、大口径の単結晶が得られる。
本発明が従来のＣＺ成長炉と異なる点は、第１図に示す
ように１種結晶ホルダー４に種結晶加熱用カーボンヒー
ター２を取り付けた点と、引き上げ機構としてワイヤ一
方式ではな（、シャフト方式の引上げ棒を用いた点であ
る。
ように１種結晶ホルダー４に種結晶加熱用カーボンヒー
ター２を取り付けた点と、引き上げ機構としてワイヤ一
方式ではな（、シャフト方式の引上げ棒を用いた点であ
る。
第２図に示すように、 １６インチの石英製のるつぼ７
に多結晶シリコンを４５ｋｇチャージする。
に多結晶シリコンを４５ｋｇチャージする。
成長装置のフレームｌＯ内に設置したヒーター９により
多結晶シリコンを１．４１０℃で加熱融解し。
多結晶シリコンを１．４１０℃で加熱融解し。
融液８とし、先端部を３ｍｍのテーパー状とした本発明
の種結晶１を用い９種結晶ホルダー４中に仕込んだヒー
ター２により１ 、２５０℃に加熱して。
の種結晶１を用い９種結晶ホルダー４中に仕込んだヒー
ター２により１ 、２５０℃に加熱して。
ゆっくり回転しながら、引上げの成長速度０．８ｓｓ／
ｓｉｎで直径６インチのシリコン単結晶の成長を行った
。
ｓｉｎで直径６インチのシリコン単結晶の成長を行った
。
以上説明したように１本発明の方法により、１５回中、
１４回が固化率８０％以上の単結晶となった。
１４回が固化率８０％以上の単結晶となった。
従って９本発明の方法は、従来技術に比べて。
十分実用的な効果があるものであり、大口径半導体基板
の技術向上に寄与するところが大きい。
の技術向上に寄与するところが大きい。
第１図は本発明の原理説明図。
第２図は本発明の一実施例の説明図。
第３図は従来例の説明図
である。
図において。
１は種結晶。
３は絶縁体。
５は引上げ棒。
７はるつぼ。
９はヒーター
２はヒーター
４は種結晶ホルダー
６は単結晶。
８は融液。
１０はフレーム
木克明の原理説明図
第１ 図
本発明の一実施例の説明図
第
図
従来Ｐ１の説明図
第
図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）引上げ法により単結晶を成長する方法において、先
端にテーパーをつけた種結晶を用いることを特徴とする
単結晶成長方法。 ２）引上げ法により単結晶を成長する方法において、種
結晶をヒータにより加熱することを特徴とする単結晶成
長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21862890A JPH04104988A (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | 単結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21862890A JPH04104988A (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | 単結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04104988A true JPH04104988A (ja) | 1992-04-07 |
Family
ID=16722935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21862890A Pending JPH04104988A (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | 単結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04104988A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05139880A (ja) * | 1991-11-12 | 1993-06-08 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の種結晶 |
| KR19980070422A (ko) * | 1997-01-17 | 1998-10-26 | 와다다다시 | 실리콘 단결정 제조방법 및 그 방법에 사용되는 종자 결정 |
| EP0879903A1 (en) * | 1997-05-21 | 1998-11-25 | Shin-Etsu Handotai Company Limited | Silicon seed crystal, method of manufacturing the same, and method of manufacturing a silicon monocrystal through use of the seed crystal |
| WO2001063022A3 (en) * | 2000-02-22 | 2002-07-25 | Memc Electronic Materials | Controlled neck growth process for single crystal silicon |
| US6506251B1 (en) | 2000-02-25 | 2003-01-14 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for producing silicon single crystal |
| US6670036B2 (en) | 1998-04-07 | 2003-12-30 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Silicon seed crystal and method for producing silicon single crystal |
| US6866713B2 (en) * | 2001-10-26 | 2005-03-15 | Memc Electronic Materials, Inc. | Seed crystals for pulling single crystal silicon |
| US6869477B2 (en) | 2000-02-22 | 2005-03-22 | Memc Electronic Materials, Inc. | Controlled neck growth process for single crystal silicon |
| DE19780252B4 (de) * | 1996-02-29 | 2005-09-08 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp. | Verfahren und Vorrichtungen zum (Aus)Ziehen eines Einkristalls |
-
1990
- 1990-08-20 JP JP21862890A patent/JPH04104988A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05139880A (ja) * | 1991-11-12 | 1993-06-08 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の種結晶 |
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| KR19980070422A (ko) * | 1997-01-17 | 1998-10-26 | 와다다다시 | 실리콘 단결정 제조방법 및 그 방법에 사용되는 종자 결정 |
| EP0879903A1 (en) * | 1997-05-21 | 1998-11-25 | Shin-Etsu Handotai Company Limited | Silicon seed crystal, method of manufacturing the same, and method of manufacturing a silicon monocrystal through use of the seed crystal |
| US6197108B1 (en) | 1997-05-21 | 2001-03-06 | Shin-Etsu Handotai, Co. Ltd. | Silicon seed crystal, method of manufacturing the same, and method of manufacturing silicon monocrystal through use of the seed crystal |
| US6670036B2 (en) | 1998-04-07 | 2003-12-30 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Silicon seed crystal and method for producing silicon single crystal |
| WO2001063022A3 (en) * | 2000-02-22 | 2002-07-25 | Memc Electronic Materials | Controlled neck growth process for single crystal silicon |
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| US6866713B2 (en) * | 2001-10-26 | 2005-03-15 | Memc Electronic Materials, Inc. | Seed crystals for pulling single crystal silicon |
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