JPH0664914A - ｎドープされたシリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
ｎドープされたシリコン単結晶の製造方法Info
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- JPH0664914A JPH0664914A JP24277892A JP24277892A JPH0664914A JP H0664914 A JPH0664914 A JP H0664914A JP 24277892 A JP24277892 A JP 24277892A JP 24277892 A JP24277892 A JP 24277892A JP H0664914 A JPH0664914 A JP H0664914A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】熱中性子によるドーピング効率が著しく改良さ
れたシリコン単結晶の製造方法を提供する。 【構成】金属シリコンをシリコン化合物に変換し、当該
シリコン化合物から多結晶シリコンを得、次いで、当該
多結晶シリコンを単結晶に変換した後、当該単結晶に熱
中性子を照射して当該シリコン単結晶中の同位体30Ｓｉ
をリンに転換させてｎドープされたシリコン単結晶を製
造するに当たり、予め、シリコン化合物を濃縮して前記
同位体の含有量を自然の存在度以上に高める。
れたシリコン単結晶の製造方法を提供する。 【構成】金属シリコンをシリコン化合物に変換し、当該
シリコン化合物から多結晶シリコンを得、次いで、当該
多結晶シリコンを単結晶に変換した後、当該単結晶に熱
中性子を照射して当該シリコン単結晶中の同位体30Ｓｉ
をリンに転換させてｎドープされたシリコン単結晶を製
造するに当たり、予め、シリコン化合物を濃縮して前記
同位体の含有量を自然の存在度以上に高める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ｎドープされたシリコ
ン単結晶の製造方法に関するものであり、詳しくは、中
性子照射法によるドーピング効率が著しく改良されたシ
リコン単結晶の製造方法に関するものである。
ン単結晶の製造方法に関するものであり、詳しくは、中
性子照射法によるドーピング効率が著しく改良されたシ
リコン単結晶の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ｎドープされたシリコン単結晶の製造方
法として、シリコン単結晶に熱中性子を照射する方法が
知られている（例えば、特開昭５０−９４８８０号公
報、同５０−９６１７６号公報）。上記の製造方法は、
シリコン中の同位体30Ｓｉは熱中性子を吸収し、γ線放
出して不安定な同位体31Ｓｉに移行し、２．６２時間の
半減期でβ- 線を放出して安定な同位体31Ｐに転換する
ことを利用した方法である。上記の方法で得られるシリ
コン単結晶は、半径方向および軸方向におけるドーピン
グ剤（31Ｐ）の濃度分布が小さいため、例えば、シリコ
ンウエハー用の単結晶として優れている。
法として、シリコン単結晶に熱中性子を照射する方法が
知られている（例えば、特開昭５０−９４８８０号公
報、同５０−９６１７６号公報）。上記の製造方法は、
シリコン中の同位体30Ｓｉは熱中性子を吸収し、γ線放
出して不安定な同位体31Ｓｉに移行し、２．６２時間の
半減期でβ- 線を放出して安定な同位体31Ｐに転換する
ことを利用した方法である。上記の方法で得られるシリ
コン単結晶は、半径方向および軸方向におけるドーピン
グ剤（31Ｐ）の濃度分布が小さいため、例えば、シリコ
ンウエハー用の単結晶として優れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、中性子
の照射は、限定設備である原子炉内のみで行い得るため
に膨大な費用を必要とする。すなわち、同位体30Ｓｉが
同位体31Ｐに転換するドーピング効率は、同位体30Ｓｉ
の熱中性子吸収効率に依存するが、同位体30Ｓｉの存在
度は３．０５％と低い。従って、同位体30Ｓｉと熱中性
子との衝突頻度は小さく、例えば、同位体30Ｓｉの１０
-7％を同位体31Ｐに転換するためには、商業的規模にお
いては一般に約８〜１０時間以上の照射時間を必要とす
る。本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、熱中性子によるドーピング効率が著しく改良
されたシリコン単結晶の製造方法を提供することにあ
る。
の照射は、限定設備である原子炉内のみで行い得るため
に膨大な費用を必要とする。すなわち、同位体30Ｓｉが
同位体31Ｐに転換するドーピング効率は、同位体30Ｓｉ
の熱中性子吸収効率に依存するが、同位体30Ｓｉの存在
度は３．０５％と低い。従って、同位体30Ｓｉと熱中性
子との衝突頻度は小さく、例えば、同位体30Ｓｉの１０
-7％を同位体31Ｐに転換するためには、商業的規模にお
いては一般に約８〜１０時間以上の照射時間を必要とす
る。本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、熱中性子によるドーピング効率が著しく改良
されたシリコン単結晶の製造方法を提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、金属シリコンをシリコン化合物に変換し、当該シリ
コン化合物から多結晶シリコンを得、次いで、当該多結
晶シリコンを単結晶に変換した後、当該単結晶に熱中性
子を照射して当該シリコン単結晶中の同位体30Ｓｉをリ
ンに転換させてｎドープされたシリコン単結晶を製造す
るに当たり、予め、シリコン化合物を濃縮して前記同位
体の含有量を自然の存在度以上に高めることを特徴とす
るｎドープされたシリコン単結晶の製造方法に存する。
は、金属シリコンをシリコン化合物に変換し、当該シリ
コン化合物から多結晶シリコンを得、次いで、当該多結
晶シリコンを単結晶に変換した後、当該単結晶に熱中性
子を照射して当該シリコン単結晶中の同位体30Ｓｉをリ
ンに転換させてｎドープされたシリコン単結晶を製造す
るに当たり、予め、シリコン化合物を濃縮して前記同位
体の含有量を自然の存在度以上に高めることを特徴とす
るｎドープされたシリコン単結晶の製造方法に存する。
【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。先ず、本
発明においては、金属シリコンをシリコン化合物に変換
し、そして、シリコン化合物から多結晶シリコンを得
る。金属シリコンとしては、通常、珪石を電炉還元精製
して得られる純度９８重量％以上の金属シリコンが使用
される。
発明においては、金属シリコンをシリコン化合物に変換
し、そして、シリコン化合物から多結晶シリコンを得
る。金属シリコンとしては、通常、珪石を電炉還元精製
して得られる純度９８重量％以上の金属シリコンが使用
される。
【０００６】変換すべきシリコン化合物としては、後述
の多結晶シリコンの製造プロセスの原料として容易に利
用でき、公知の同位体濃縮プロセスを適用し得る限り、
特に制限されないが、通常は、トリクロルシラン（Ｓｉ
ＨＣｌ3 ）やシラン（ＳｉＨ4 ）が挙げられる。その他
には、特開昭６１−１８１５２５号公報によって提案さ
れた特定構造のポリシラン化合や特開昭６２−４５３２
７号公報によって提案された特定構造のフルオロモノシ
ラン化合物が使用可能である。
の多結晶シリコンの製造プロセスの原料として容易に利
用でき、公知の同位体濃縮プロセスを適用し得る限り、
特に制限されないが、通常は、トリクロルシラン（Ｓｉ
ＨＣｌ3 ）やシラン（ＳｉＨ4 ）が挙げられる。その他
には、特開昭６１−１８１５２５号公報によって提案さ
れた特定構造のポリシラン化合や特開昭６２−４５３２
７号公報によって提案された特定構造のフルオロモノシ
ラン化合物が使用可能である。
【０００７】トリクロルシランは、２５０℃前後の温度
で粉末状の金属シリコンに無水塩酸を作用ることによっ
て得られる。シランは、５００℃前後の温度で粉末状の
金属シリコンに粉末状マグネシウムを作用させて硅化マ
グネシウムとした後、これに塩化アンモニウムを混合
し、０℃以下の温度で液体アンモニウムを作用させるこ
とによって得られる。そして、上記の各シリコン化合物
は、用途に応じて要求される純度にまで精製される。
で粉末状の金属シリコンに無水塩酸を作用ることによっ
て得られる。シランは、５００℃前後の温度で粉末状の
金属シリコンに粉末状マグネシウムを作用させて硅化マ
グネシウムとした後、これに塩化アンモニウムを混合
し、０℃以下の温度で液体アンモニウムを作用させるこ
とによって得られる。そして、上記の各シリコン化合物
は、用途に応じて要求される純度にまで精製される。
【０００８】本発明の特徴は、上記のシリコン化合物を
濃縮して同位体30Ｓｉの含有量を自然の存在度以上に高
める点にある。同位体30Ｓｉの濃縮方法としては、同位
体濃縮プロセスとして周知の技術、例えば、ガス拡散
法、ガス遠心分離法などを適宜採用することが出来る。
また、特開昭６１−１８１５２５号公報によって提案さ
れた特定構造のポリシラン化合や特開昭６２−４５３２
７号公報によって提案された特定構造のフルオロモノシ
ラン化合物の場合は、レーザー法によって濃縮される。
濃縮して同位体30Ｓｉの含有量を自然の存在度以上に高
める点にある。同位体30Ｓｉの濃縮方法としては、同位
体濃縮プロセスとして周知の技術、例えば、ガス拡散
法、ガス遠心分離法などを適宜採用することが出来る。
また、特開昭６１−１８１５２５号公報によって提案さ
れた特定構造のポリシラン化合や特開昭６２−４５３２
７号公報によって提案された特定構造のフルオロモノシ
ラン化合物の場合は、レーザー法によって濃縮される。
【０００９】そして、例えば、30ＳｉＨ4 −28ＳｉＨ4
の場合は、ガス拡散法における分離係数は１．０３１、
ガス遠心分離法における分離係数は１．１０５であり、
従って、ガス拡散法によれば７５回の操作によって30Ｓ
ｉＨ4 を１０倍に濃縮でき、ガス遠心分離法によれば２
３回の操作によって30ＳｉＨ4 を１０倍に濃縮できるこ
ととなる。因みに、235 ＵＦ6 − 238ＵＦ6 の場合のガ
ス拡散法における分離係数は１．００４２９、ガス遠心
分離法における分離係数は１．１６２である。
の場合は、ガス拡散法における分離係数は１．０３１、
ガス遠心分離法における分離係数は１．１０５であり、
従って、ガス拡散法によれば７５回の操作によって30Ｓ
ｉＨ4 を１０倍に濃縮でき、ガス遠心分離法によれば２
３回の操作によって30ＳｉＨ4 を１０倍に濃縮できるこ
ととなる。因みに、235 ＵＦ6 − 238ＵＦ6 の場合のガ
ス拡散法における分離係数は１．００４２９、ガス遠心
分離法における分離係数は１．１６２である。
【００１０】多結晶シリコンは、上記の濃縮処理された
シリコン化合物を原料とし、例えば、トリクロルシラン
の水素還元法、シランの熱分解法などの公知の方法に従
って得ることが出来る。トリクロルシランを原料とする
場合は、シリコン等の適宜の析出基体を使用し、１００
０℃前後の温度で高純度の水素を作用させ、金属シリコ
ンを多結晶状態で析出させる。また、シランを原料とす
る場合は、石英などの適宜の析出基体を使用し、水素雰
囲気下に加熱し、金属シリコンを多結晶状態で析出させ
る。
シリコン化合物を原料とし、例えば、トリクロルシラン
の水素還元法、シランの熱分解法などの公知の方法に従
って得ることが出来る。トリクロルシランを原料とする
場合は、シリコン等の適宜の析出基体を使用し、１００
０℃前後の温度で高純度の水素を作用させ、金属シリコ
ンを多結晶状態で析出させる。また、シランを原料とす
る場合は、石英などの適宜の析出基体を使用し、水素雰
囲気下に加熱し、金属シリコンを多結晶状態で析出させ
る。
【００１１】次に、本発明においては、多結晶シリコン
を単結晶に変換した後、当該単結晶に熱中性子を照射し
て当該シリコン単結晶中の同位体30Ｓｉをリンに転換さ
せてｎドープする。多結晶シリコンを単結晶に変換する
方法は、浮遊帯単結晶法（ＦＺ法）や引き上げ単結晶法
（ＣＺ法）に従って行うことが出来る。また、ＣＺ法に
磁場を適用したＭＣＺ法を採用することも出来る。単結
晶シリコンの中性子照射は、軽水型原子炉、重水型原子
炉または黒鉛減速原子炉を使用して行うことができ、照
射時間は、所望のドープ剤濃度となるように適宜決定さ
れる。ｎドープされた単結晶シリコンは、ウエハーに切
断された後、ラッピング、エッチング、鏡面研磨などの
処理を施され、半導体素子の製造に利用される。
を単結晶に変換した後、当該単結晶に熱中性子を照射し
て当該シリコン単結晶中の同位体30Ｓｉをリンに転換さ
せてｎドープする。多結晶シリコンを単結晶に変換する
方法は、浮遊帯単結晶法（ＦＺ法）や引き上げ単結晶法
（ＣＺ法）に従って行うことが出来る。また、ＣＺ法に
磁場を適用したＭＣＺ法を採用することも出来る。単結
晶シリコンの中性子照射は、軽水型原子炉、重水型原子
炉または黒鉛減速原子炉を使用して行うことができ、照
射時間は、所望のドープ剤濃度となるように適宜決定さ
れる。ｎドープされた単結晶シリコンは、ウエハーに切
断された後、ラッピング、エッチング、鏡面研磨などの
処理を施され、半導体素子の製造に利用される。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。 実施例１ シラン（ＳｉＨ4 ）を原料とし、ガス遠心分離法による
濃縮操作を繰り返して30ＳｉＨ4 を約１０倍に濃縮した
後、熱析出法によって石英の表面に多結晶シリコンを析
出させた。次いで、ＦＺ法により、上記の多結晶シリコ
ンから、長さ５０ｃｍ、直径１０ｃｍの単結晶シリコン
（Ａ）を得た。
明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。 実施例１ シラン（ＳｉＨ4 ）を原料とし、ガス遠心分離法による
濃縮操作を繰り返して30ＳｉＨ4 を約１０倍に濃縮した
後、熱析出法によって石英の表面に多結晶シリコンを析
出させた。次いで、ＦＺ法により、上記の多結晶シリコ
ンから、長さ５０ｃｍ、直径１０ｃｍの単結晶シリコン
（Ａ）を得た。
【００１３】軽水型原子炉により、上記の単結晶シリコ
ンに熱中性子を照射してｎドーピングを行った。比較の
ために、濃縮処理を省略して得た単結晶シリコン（Ｂ）
についても併せて熱中性子を照射を行った。同位体31Ｐ
が約５×１０14原子／ｃｍ3 生成するまでの照射時間を
比較した結果、単結晶シリコン（Ａ）の照射時間は、単
結晶シリコン（Ｂ）の照射時間の約１／８であった。な
お、同位体31Ｐの濃度は電気抵抗の測定によって求め
た。
ンに熱中性子を照射してｎドーピングを行った。比較の
ために、濃縮処理を省略して得た単結晶シリコン（Ｂ）
についても併せて熱中性子を照射を行った。同位体31Ｐ
が約５×１０14原子／ｃｍ3 生成するまでの照射時間を
比較した結果、単結晶シリコン（Ａ）の照射時間は、単
結晶シリコン（Ｂ）の照射時間の約１／８であった。な
お、同位体31Ｐの濃度は電気抵抗の測定によって求め
た。
【００１４】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、シリコン
ウエハー用として優れた単結晶を経済的有利に製造する
ことが出来る。
ウエハー用として優れた単結晶を経済的有利に製造する
ことが出来る。
Claims (1)
- 【請求項１】 金属シリコンをシリコン化合物に変換
し、当該シリコン化合物から多結晶シリコンを得、次い
で、当該多結晶シリコンを単結晶に変換した後、当該単
結晶に熱中性子を照射して当該シリコン単結晶中の同位
体30Ｓｉをリンに転換させてｎドープされたシリコン単
結晶を製造するに当たり、予め、シリコン化合物を濃縮
して前記同位体の含有量を自然の存在度以上に高めるこ
とを特徴とするｎドープされたシリコン単結晶の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24277892A JPH0664914A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | ｎドープされたシリコン単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24277892A JPH0664914A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | ｎドープされたシリコン単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0664914A true JPH0664914A (ja) | 1994-03-08 |
Family
ID=17094148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24277892A Withdrawn JPH0664914A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | ｎドープされたシリコン単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0664914A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019080626A (ja) * | 2017-10-27 | 2019-05-30 | 合資会社オリエンタル | 宅配ボックス |
-
1992
- 1992-08-19 JP JP24277892A patent/JPH0664914A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019080626A (ja) * | 2017-10-27 | 2019-05-30 | 合資会社オリエンタル | 宅配ボックス |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |