JPH04182392A - シリコン単結晶の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶（
以下単に単結晶という）を石英るつぼから引上げる際、
単結晶の酸素濃度（以下Ｏｉという）を制御して均一に
した単結晶を製造する方法に関する。

〔従来の技術Ｊ チョクラルスキー法により石英るつぼ中のン容融シリコ
ンから単結晶を製造する場合、先ず種結晶を溶融シリコ
ンの湯面に浸漬して種結晶絞りを行ったのち、溶融シリ
コンの温度を降下させて単結晶の頭部、胴部及び連部を
逐次形成させている。

この際、溶融シリコンは石英るつぼと反応して酸素濃度
が上昇し、この反応は温度が高（なる程激しくなり、こ
の溶融シリコンより引上げられる単結晶中のＯｉが上昇
するので、温度の高い種結晶絞りに引続いて形成される
頭部のＯｉは、溶融シリコンの温度が低下した時期に形
成される胴部及び連部に比して第３図に例示したように
、Ｏｉが高くなる。

一方、単結晶中の酸素はデバイス形成時にその電気特性
に影響を及ばずので、デバイス歩留り向上のため単結晶
全体を通してのＯｉの均一化が望まれている。

単結晶中のＯｉを均一にする技術として、単結晶引上げ
装置のるつぼとヒータとの間に断熱板を設け、断熱板を
上下してるつぼの温度を制御する方法（特開昭６２−２
０２８９２号公報）や、るつぼの上下方向に亘って複数
段のヒータを設け、単結晶の引上げの進行に応じてこれ
等のヒータへの供給電力を加減する方法（特開昭６２−
１５３１９１号公報）があるが、これ等は何れも装置が
複雑で操作が繁雑である欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題１ 本発明は、上記ｍｌ米技術の欠点を解決し、単結晶の頭
部から尾部に到るまでＯｉが一定の単結晶を、複雑な装
置の付加を要さず、簡単な操作で製造する方法を提供し
ようとするものである。

〔課題を解決するためのｆ段］ 本発明は上記課題を解決するために、石英るつぼ中の溶
融シリコンの湯面に種結晶を浸漬してシリコン単結晶を
引−にげるチョクラルスキー法において、単結晶の頭部
形成時に溶融シリコンの湯面な頭部形成開始時より該形
成時間の２０％以」二の時間にわたり上昇させることを
特徴とするシリコン単結晶の製造方法を提供するもので
ある。

［作用］ 種結晶絞りの後、本発明により単結晶の頭部形成時に溶
融シリコンの場面（以下単に湯面というンを上昇させる
と、溶融シリコンの温度を低下させなくても肩出しか可
能になる。この理由は、溶融シリコンの自由表面が引上
げ炉炉体の冷却された蓋に近づき、溶融シリコンの温度
を低下させたのと同じ効果が得られるためと考えられる
。これにより、種結晶絞りの後に溶融シリコンの温度を
低下させる必要がなく一定に保つことができ、結果とし
て単結晶のＯｊを頭部から尾部まで一定にすることがで
きる。

ここで、頭部とは種結晶絞り完了後、単結晶の直径が連
続的に増加していく部分、いわゆるクラウン部と肩出し
部の前半部分を意味する。単結晶の直径が一定になる肩
出し部の後半部分、あるいは胴部の上部は含まない。

また、湯面の上昇とは単結晶引上げ、あるいは単結晶中
」二げ中のシリコン原料の添加などによって湯面が変動
する以上に上昇する場合を意味する。たとえば、単結晶
中」二げ中にシリコン原料を添加しない場合には、石英
るつぼを玉貸させなければ単結晶引上げにより湯面が低
下していく。この湯面の低下速度以上の速度で石英るつ
ぼを上昇させると湯面が上昇する。

さらに、単結晶引上げ中にシリコン原料を添加する場合
にはそれによる湯面の上昇速度分を相殺する石英るつぼ
の降下分を考慮して湯面を」１昇させた場合に、Ｏｉが
一定になる効果が現われる。

湯面の上昇は、単結晶用−ヒげ装置の構造・大きさ、引
上げらねる単結晶の大きさ、単結晶中のＯｉ等により予
め定められた、位置、速度及び時期によって行われ、時
期については、単結晶の頭部形成開始時より頭部形成時
間の２０％以上の期間にわたり行う。２０％未満の時間
では、第４図に示すように頭部と尾部との間に酸素濃度
差を生ずる。

〔実施例〕

直径１６インチの石英るつぼに４５ｋｇの多結晶シリコ
ンをチャージし、直径６インチの単結晶を育成した。こ
の時の駆動条件として結晶回転速度を１５ｒｐｍ、るつ
ぼ回転速度を８ｒｐｍとし、一定にした。

種結晶絞りの後、予め定められた条件により、単結晶頭
部形成時間を２５分、湯面上昇期間を単結晶頭部形成開
始に引続く２０分、湯面上昇速度を５０　ｍ　ｍ　／　
Ｈｒ、単結晶上昇速度を７５ｍｍ／ｆ（ｒとして単結晶
の引上げを行った。湯面及び単結晶の上昇速度の変化を
第１図に示す。湯面が上昇している場合は単結晶上昇速
度は通常の速度に湯面上昇速度が加わる。したがって、
本発明による場面の上昇が終了した後、単結晶上昇速度
は通常の上昇速度に戻る。

第２図に、実施例及び単結晶の頭部形成時にるつぼを」
１昇させなかった外は実施例と同様に行った従来法によ
る比較例の、単結晶頭部から胴部にかけての０１変化を
示す。

本発明により製造した単結晶は頭部から胴部のＯｊが１
．６２〜１．６６　（ｌ　Ｏ１８ａｔｍｏｓ／　ｃｍ’
）で、従来の方法により製造した単結晶のＯｉの１．４
〜１、６５　（ｌ　Ｏ１８ａｔｍｏｓ／　ｃｎｉ’　）
に対し、Ｏｉが均一化されている。

［発明の効果］ 本発明によって、複雑な装置や繁雑な操作を必要とせず
に、単結晶の酸素濃度を頭部も含めて均一にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例における湯面上昇速度と単結晶引上げ速
度との関係を示す図、第２区は実施例及び比較例におけ
る単結晶の同化率と酸素濃度との関係を示す図、第３図
は従来法における単結晶の固化率と酸素濃度との関係を
示す図、第４図は湯面上昇時間の頭部形成時間に対する
比が頭部と連部の酸素濃度差に対する影響を示す図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　石英るつぼ中の溶融シリコンの湯面に種結晶を浸漬
   してシリコン単結晶を引上げるチョクラルスキー法にお
   いて、単結晶の頭部形成時に溶融シリコンの湯面を頭部
   形成開始時より該形成時間の２０％以上の時間にわたり
   上昇させることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法
   。