JPH059097A - シリコン単結晶の引上方法 - Google Patents
シリコン単結晶の引上方法Info
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- JPH059097A JPH059097A JP18517591A JP18517591A JPH059097A JP H059097 A JPH059097 A JP H059097A JP 18517591 A JP18517591 A JP 18517591A JP 18517591 A JP18517591 A JP 18517591A JP H059097 A JPH059097 A JP H059097A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 チョクラルスキー法によって半導体集積回路
素子製造用の基板のためのシリコン単結晶を引き上げる
に際し、単結晶のピンホールの発生を抑止し、初期の操
業トラブルを解消し、かつ単結晶中のカーボン濃度を低
下させるようにする。 【構成】 多結晶シリコン原料を５〜６０ｍｂａｒの炉
内圧で溶融し、１００ｍｂａｒ以上の炉内圧でシリコン
単結晶の引上を行うようにする。
素子製造用の基板のためのシリコン単結晶を引き上げる
に際し、単結晶のピンホールの発生を抑止し、初期の操
業トラブルを解消し、かつ単結晶中のカーボン濃度を低
下させるようにする。 【構成】 多結晶シリコン原料を５〜６０ｍｂａｒの炉
内圧で溶融し、１００ｍｂａｒ以上の炉内圧でシリコン
単結晶の引上を行うようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、チョクラルスキー法
によってシリコン単結晶を引上げするに際し、単結晶の
ピンホールの発生を抑止し、初期の操業トラブルを解消
し、かつ単結晶中のカーボン濃度を低下させることがで
きるシリコン単結晶の引上方法に関するものである。
によってシリコン単結晶を引上げするに際し、単結晶の
ピンホールの発生を抑止し、初期の操業トラブルを解消
し、かつ単結晶中のカーボン濃度を低下させることがで
きるシリコン単結晶の引上方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】チョクラルスキー法でシリコン単結晶棒
を製造する場合を説明すると、引上室（金属製チャンバ
ー）のほぼ中央に黒鉛サセプタに保持された石英るつぼ
を設け、黒鉛サセプタの底部中央を回転・上下自在の支
持軸で下方より支持する。石英るつぼの中に原料の多結
晶シリコンを装填し、該多結晶シリコンを保温体で囲繞
された黒鉛ヒータにより加熱、溶融して溶融体とする。
引上室の天井中央には開口部を有し、これに接続したサ
ブチャンバーの中を通って先端に種結晶を保持した回転
・上下自在の引上軸を降下し、溶融体に浸漬した後引上
軸及び石英るつぼを回転しながら種結晶を引き上げる
と、その下に単結晶棒を成長させることができる。この
間、アルゴンガス等の保護ガスをサブチャンバーの上部
より導入し、引上室の下部にある排出口より排出する。
を製造する場合を説明すると、引上室（金属製チャンバ
ー）のほぼ中央に黒鉛サセプタに保持された石英るつぼ
を設け、黒鉛サセプタの底部中央を回転・上下自在の支
持軸で下方より支持する。石英るつぼの中に原料の多結
晶シリコンを装填し、該多結晶シリコンを保温体で囲繞
された黒鉛ヒータにより加熱、溶融して溶融体とする。
引上室の天井中央には開口部を有し、これに接続したサ
ブチャンバーの中を通って先端に種結晶を保持した回転
・上下自在の引上軸を降下し、溶融体に浸漬した後引上
軸及び石英るつぼを回転しながら種結晶を引き上げる
と、その下に単結晶棒を成長させることができる。この
間、アルゴンガス等の保護ガスをサブチャンバーの上部
より導入し、引上室の下部にある排出口より排出する。
【０００３】近年チャージ量の増大に従ってホットゾー
ン（引上炉等）の大型化に伴い、従来行われていた１０
ｍｂａｒ程度の炉内圧下での操業から、１００〜３００
ｍｂａｒという若干高い炉内圧下での操業が主流となり
つつある。しかし、炉内圧が高くなると、次の問題が発
生する。
ン（引上炉等）の大型化に伴い、従来行われていた１０
ｍｂａｒ程度の炉内圧下での操業から、１００〜３００
ｍｂａｒという若干高い炉内圧下での操業が主流となり
つつある。しかし、炉内圧が高くなると、次の問題が発
生する。
【０００４】メルト中に含まれる気泡がメルト外へに
げにくくなる為、この気泡が結晶中に取り込まれ、結晶
に穴があくピンホールという不良が発生し易くなる。
げにくくなる為、この気泡が結晶中に取り込まれ、結晶
に穴があくピンホールという不良が発生し易くなる。
【０００５】メルト中の不純物と気泡の揮発が抑制さ
れるため、不純物、気泡が原因となる結晶の有転位化が
増加し、初期トラブルが増加する。
れるため、不純物、気泡が原因となる結晶の有転位化が
増加し、初期トラブルが増加する。
【０００６】溶融中は温度が極めて高い為、ヒーター
等からのカーボンがガス中に発生し易いが、炉内圧が高
く、炉内のガス循環が悪い状態では、メルト中に混入
し、結晶中へ取り込まれ易くなり、結晶中のカーボン濃
度が増加し易くなる。
等からのカーボンがガス中に発生し易いが、炉内圧が高
く、炉内のガス循環が悪い状態では、メルト中に混入
し、結晶中へ取り込まれ易くなり、結晶中のカーボン濃
度が増加し易くなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の問題点に鑑みてなされたもので、チョクラルス
キー法によって半導体集積回路素子製造用の基板のため
のシリコン単結晶を引上げするに際し、単結晶のピンホ
ールの発生を抑止し、初期の操業トラブルを解消し、か
つ単結晶中のカーボン濃度を低下させることができるよ
うにしたシリコン単結晶の引上方法を提供することを目
的とする。
来技術の問題点に鑑みてなされたもので、チョクラルス
キー法によって半導体集積回路素子製造用の基板のため
のシリコン単結晶を引上げするに際し、単結晶のピンホ
ールの発生を抑止し、初期の操業トラブルを解消し、か
つ単結晶中のカーボン濃度を低下させることができるよ
うにしたシリコン単結晶の引上方法を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明のシリコン単結晶の引上方法において
は、多結晶シリコン原料を５〜６０ｍｂａｒの炉内圧で
溶融し、１００ｍｂａｒ以上の炉内圧でシリコン単結晶
の引上を行うようにしたものである。
ために、本発明のシリコン単結晶の引上方法において
は、多結晶シリコン原料を５〜６０ｍｂａｒの炉内圧で
溶融し、１００ｍｂａｒ以上の炉内圧でシリコン単結晶
の引上を行うようにしたものである。
【０００９】上記単結晶の引上時の炉内圧としては、１
００〜３００ｍｂａｒの中圧を採用することができる。
００〜３００ｍｂａｒの中圧を採用することができる。
【００１０】上記単結晶の引上時の炉内圧としては、１
０１３ｍｂａｒ以上の常圧又はそれ以上の圧力も採用す
ることができる。
０１３ｍｂａｒ以上の常圧又はそれ以上の圧力も採用す
ることができる。
【００１１】上記した多結晶シリコン原料の溶融時の圧
力が５ｍｂａｒに満たないと石英ルツボの劣化が激しく
なり、６０ｍｂａｒ以上になると本発明の目的を達成す
ることができない。
力が５ｍｂａｒに満たないと石英ルツボの劣化が激しく
なり、６０ｍｂａｒ以上になると本発明の目的を達成す
ることができない。
【００１２】
【作用】多結晶シリコン原料を溶融すると、原料自体や
石英ルツボ中に含まれた気体が気泡としてメルト中に溶
け込む。溶融中の炉内圧を５〜６０ｍｂａｒの減圧下で
行うと、１００ｍｂａｒ以上の炉内圧下で行う場合と比
較して、メルト中の気泡の浮力が増し、気体の溶解度も
減る為、メルト外に気泡が揮発し易くなり、結晶成長時
にメルトに含まれる気泡の量が減り、よって、結晶に気
泡が取り込まれることにより発生するピンホール不良の
発生率が減少する。
石英ルツボ中に含まれた気体が気泡としてメルト中に溶
け込む。溶融中の炉内圧を５〜６０ｍｂａｒの減圧下で
行うと、１００ｍｂａｒ以上の炉内圧下で行う場合と比
較して、メルト中の気泡の浮力が増し、気体の溶解度も
減る為、メルト外に気泡が揮発し易くなり、結晶成長時
にメルトに含まれる気泡の量が減り、よって、結晶に気
泡が取り込まれることにより発生するピンホール不良の
発生率が減少する。
【００１３】溶融中の炉内圧を５〜６０ｍｂａｒの減圧
下で行うと、気泡ばかりでなく、Ｎａ等の不純物類の揮
発も促進される。よって、気泡や不純物類を原因とする
結晶の有転位化が減少する。
下で行うと、気泡ばかりでなく、Ｎａ等の不純物類の揮
発も促進される。よって、気泡や不純物類を原因とする
結晶の有転位化が減少する。
【００１４】メルト表面より常に蒸発しているＳｉＯが
キャリアーガスＡｒのガス流によっ運搬され赤熱された
グラファイト部品（特にヒーター）と反応しＣＯガスが
発生する。炉内圧が１００ｍｂａｒ以上の高い状態で
は、ガスフローが悪くなり、このＣＯガスがシリコンメ
ルト中に溶解し結晶に取り込まれることにより発生する
カーボン濃度不良の発生率が増加する。
キャリアーガスＡｒのガス流によっ運搬され赤熱された
グラファイト部品（特にヒーター）と反応しＣＯガスが
発生する。炉内圧が１００ｍｂａｒ以上の高い状態で
は、ガスフローが悪くなり、このＣＯガスがシリコンメ
ルト中に溶解し結晶に取り込まれることにより発生する
カーボン濃度不良の発生率が増加する。
【００１５】シリコンメルト中に溶解するＣＯガスは、
グラファイト部品の温度が高いほど発生しやすく、通
常、シリコンメルト中に溶解するＣＯガスのほとんどは
グラファイト部品の温度が最も高い溶融中のものであ
る。このＣＯガスの発生し易い溶融中の炉内圧を５〜６
０ｍｂａｒの減圧下で行うと、ガスフローが改善され、
ＣＯガスのメルト中への混入を抑制することができるの
で、結晶中のカーボン濃度不良率が減少する。
グラファイト部品の温度が高いほど発生しやすく、通
常、シリコンメルト中に溶解するＣＯガスのほとんどは
グラファイト部品の温度が最も高い溶融中のものであ
る。このＣＯガスの発生し易い溶融中の炉内圧を５〜６
０ｍｂａｒの減圧下で行うと、ガスフローが改善され、
ＣＯガスのメルト中への混入を抑制することができるの
で、結晶中のカーボン濃度不良率が減少する。
【００１６】酸素濃度及び結晶性などの理由で本発明の
実施には、多結晶シリコン原料の溶融時の炉内圧５〜６
０ｍｂａｒに対し、単結晶引上時の炉内圧は１００〜３
００ｍｂａｒ又は常圧かそれ以上の２種類の組合せは、
半導体集積回路素子製造用の単結晶シリコン基板に用い
られるに際し、その製造方法との調整のために選択され
る。そして、そのいずれの組合せにおいても本発明の効
果を達成することができる。
実施には、多結晶シリコン原料の溶融時の炉内圧５〜６
０ｍｂａｒに対し、単結晶引上時の炉内圧は１００〜３
００ｍｂａｒ又は常圧かそれ以上の２種類の組合せは、
半導体集積回路素子製造用の単結晶シリコン基板に用い
られるに際し、その製造方法との調整のために選択され
る。そして、そのいずれの組合せにおいても本発明の効
果を達成することができる。
【００１７】
【実施例】以下に、本発明方法の実施例を挙げて説明す
る。
る。
【００１８】実施例１
多結晶シリコン原料３５Ｋｇを炉内圧１０ｍｂａｒで溶
融し、次に炉内圧を１００ｍｂａｒに上昇させ、Ｐ型＜
１００＞６インチφのシリコン単結晶を引き上げた。引
き上げられたシリコン単結晶３０本についてのピンホー
ル発生に起因する不良ロット率は４．８％、トラブル発
生率は０．５１回／本、カーボン濃度の不良率（０．２
ｐｐｍ以上を不良とした）は０．１％であった。これら
の数値は後記する従来技術に相当する比較例１と比較し
て極めて良好な数値であった。
融し、次に炉内圧を１００ｍｂａｒに上昇させ、Ｐ型＜
１００＞６インチφのシリコン単結晶を引き上げた。引
き上げられたシリコン単結晶３０本についてのピンホー
ル発生に起因する不良ロット率は４．８％、トラブル発
生率は０．５１回／本、カーボン濃度の不良率（０．２
ｐｐｍ以上を不良とした）は０．１％であった。これら
の数値は後記する従来技術に相当する比較例１と比較し
て極めて良好な数値であった。
【００１９】実施例２
多結晶シリコン原料３５Ｋｇを炉内圧１０ｍｂａｒで溶
融し、次いで炉内圧を１０６４ｍｂａｒに上昇させ、Ｐ
型＜１００＞６インチφのシリコン単結晶を引き上げ
た。引き上げられたシリコン単結晶３０本についてのピ
ンホール発生に起因する不良ロット率は６．７％であっ
た。この数値は後記する従来技術に相当する比較例３と
比較して極めて良好な数値であった。
融し、次いで炉内圧を１０６４ｍｂａｒに上昇させ、Ｐ
型＜１００＞６インチφのシリコン単結晶を引き上げ
た。引き上げられたシリコン単結晶３０本についてのピ
ンホール発生に起因する不良ロット率は６．７％であっ
た。この数値は後記する従来技術に相当する比較例３と
比較して極めて良好な数値であった。
【００２０】実施例３
多結晶シリコン原料３５Ｋｇを炉内圧６０ｍｂａｒで溶
融し、次いで炉内圧を１００ｍｂａｒに上昇させ、Ｐ型
＜１００＞６インチφのシリコン単結晶を引き上げた。
引き上げられたシリコン単結晶４０本についてのピンホ
ール発生に起因する不良ロット率は７．５％、トラブル
発生率は０．８８回／本であった。この数値は従来技術
と比較して極めて良好な数値であった。
融し、次いで炉内圧を１００ｍｂａｒに上昇させ、Ｐ型
＜１００＞６インチφのシリコン単結晶を引き上げた。
引き上げられたシリコン単結晶４０本についてのピンホ
ール発生に起因する不良ロット率は７．５％、トラブル
発生率は０．８８回／本であった。この数値は従来技術
と比較して極めて良好な数値であった。
【００２１】比較例１
多結晶シリコン原料を１００ｍｂａｒで溶融したこと以
外は実施例１と同様にしてシリコン単結晶を引上げた。
引き上げられたシリコン単結晶３０本についてのピンホ
ール発生に起因する不良ロット率は１０．８％、トラブ
ル発生率は１．１１回／本、カーボン濃度の不良率
（０．２ｐｐｍ以上を不良とした）は２７．６％であっ
た。
外は実施例１と同様にしてシリコン単結晶を引上げた。
引き上げられたシリコン単結晶３０本についてのピンホ
ール発生に起因する不良ロット率は１０．８％、トラブ
ル発生率は１．１１回／本、カーボン濃度の不良率
（０．２ｐｐｍ以上を不良とした）は２７．６％であっ
た。
【００２２】比較例２
多結晶シリコン原料３５Ｋｇを炉内圧１８ｍｂａｒで溶
融し、次いで炉内圧を同じ１８ｍｂａｒのまま、Ｐ型＜
１００＞６インチφのシリコン単結晶を引き上げた。引
き上げられたシリコン単結晶３０本についてのピンホー
ル発生に起因する不良ロット率は１．２％と良好であっ
たが、石英ルツボの劣化が激しく長期の使用に耐えるこ
とができなかった。
融し、次いで炉内圧を同じ１８ｍｂａｒのまま、Ｐ型＜
１００＞６インチφのシリコン単結晶を引き上げた。引
き上げられたシリコン単結晶３０本についてのピンホー
ル発生に起因する不良ロット率は１．２％と良好であっ
たが、石英ルツボの劣化が激しく長期の使用に耐えるこ
とができなかった。
【００２３】比較例３
多結晶シリコン原料３５Ｋｇを炉内圧１０６４ｍｂａｒ
で溶融し、次いで炉内圧を同じ１０６４ｍｂａｒのま
ま、Ｐ型＜１００＞６インチφのシリコン単結晶の引き
上げた。引き上げられたシリコン単結晶３０本について
のピンホール発生に起因する不良ロット率は１５．６％
と不良であった。
で溶融し、次いで炉内圧を同じ１０６４ｍｂａｒのま
ま、Ｐ型＜１００＞６インチφのシリコン単結晶の引き
上げた。引き上げられたシリコン単結晶３０本について
のピンホール発生に起因する不良ロット率は１５．６％
と不良であった。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明は、チョクラ
ルスキー法によってシリコン単結晶を引上げするに際
し、単結晶のピンホールの発生を抑止し、初期の操業ト
ラブルを解消し、かつ単結晶中のカーボン濃度を低下さ
せることができるという効果を奏する。
ルスキー法によってシリコン単結晶を引上げするに際
し、単結晶のピンホールの発生を抑止し、初期の操業ト
ラブルを解消し、かつ単結晶中のカーボン濃度を低下さ
せることができるという効果を奏する。
Claims (3)
- 【請求項１】 多結晶シリコン原料を５〜６０ｍｂａｒ
の炉内圧で溶融し、１００ｍｂａｒ以上の炉内圧でシリ
コン単結晶の引上を行うことを特徴とするシリコン単結
晶の引上方法。 - 【請求項２】 多結晶シリコン原料を５〜６０ｍｂａｒ
の炉内圧で溶融し、１００〜３００ｍｂａｒの中圧の炉
内圧でシリコン単結晶の引上を行うことを特徴とするシ
リコン単結晶の引上方法。 - 【請求項３】 多結晶シリコン原料を５〜６０ｍｂａｒ
の炉内圧で溶融し、常圧又はそれ以上の炉内圧でシリコ
ン単結晶の引上を行うことを特徴とするシリコン単結晶
の引上方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3185175A JP2635456B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | シリコン単結晶の引上方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3185175A JP2635456B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | シリコン単結晶の引上方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH059097A true JPH059097A (ja) | 1993-01-19 |
| JP2635456B2 JP2635456B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=16166151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3185175A Expired - Fee Related JP2635456B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | シリコン単結晶の引上方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2635456B2 (ja) |
Cited By (13)
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| US5829439A (en) * | 1995-06-28 | 1998-11-03 | Hitachi Medical Corporation | Needle-like ultrasonic probe for ultrasonic diagnosis apparatus, method of producing same, and ultrasonic diagnosis apparatus using same |
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Families Citing this family (1)
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-
1991
- 1991-06-28 JP JP3185175A patent/JP2635456B2/ja not_active Expired - Fee Related
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