JPH07206578A - 不純物を添加する半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
不純物を添加する半導体単結晶の製造方法Info
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- JPH07206578A JPH07206578A JP1320294A JP1320294A JPH07206578A JP H07206578 A JPH07206578 A JP H07206578A JP 1320294 A JP1320294 A JP 1320294A JP 1320294 A JP1320294 A JP 1320294A JP H07206578 A JPH07206578 A JP H07206578A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 原料多結晶棒を溶解してその液滴をるつぼ内
に供給する連続チャージ法を用いて、所望の濃度の不純
物を含む半導体用シリコン単結晶を容易に得ることがで
きるようにする。 【構成】 シリコン単結晶に要求されている不純物濃度
より高濃度の不純物を含む原料多結晶棒７と、前記要求
濃度より低濃度の不純物を含む原料多結晶棒８とを連続
チャージ法による単結晶製造装置内に釣支し、同時に溶
解して融液９を作る。前記原料多結晶棒７，８の不純物
濃度はそれぞれ正確に把握されている。融液９の不純物
濃度を、製造すべき単結晶１０に要求されている不純物
濃度と一致させるため、前記原料多結晶棒７，８の下降
速度をそれぞれ調節して溶解量を制御する。この融液９
から所望の濃度の不純物を含む半導体単結晶を引き上げ
ることができる。
に供給する連続チャージ法を用いて、所望の濃度の不純
物を含む半導体用シリコン単結晶を容易に得ることがで
きるようにする。 【構成】 シリコン単結晶に要求されている不純物濃度
より高濃度の不純物を含む原料多結晶棒７と、前記要求
濃度より低濃度の不純物を含む原料多結晶棒８とを連続
チャージ法による単結晶製造装置内に釣支し、同時に溶
解して融液９を作る。前記原料多結晶棒７，８の不純物
濃度はそれぞれ正確に把握されている。融液９の不純物
濃度を、製造すべき単結晶１０に要求されている不純物
濃度と一致させるため、前記原料多結晶棒７，８の下降
速度をそれぞれ調節して溶解量を制御する。この融液９
から所望の濃度の不純物を含む半導体単結晶を引き上げ
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、棒状のシリコン多結晶
を溶解して供給する連続チャージ法による半導体単結晶
の製造方法に係り、特に不純物を添加する半導体単結晶
の製造方法に関する。
を溶解して供給する連続チャージ法による半導体単結晶
の製造方法に係り、特に不純物を添加する半導体単結晶
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の基板には主としてシリコン
単結晶が用いられているが、前記単結晶の製造方法の一
つとして、るつぼ内の原料融液から円柱状の単結晶を引
き上げるチョクラルスキー法（以下ＣＺ法という）が知
られている。ＣＺ法においては、単結晶製造装置のチャ
ンバ内に設置したるつぼに原料であるシリコン多結晶を
充填し、前記るつぼの周囲に設けたヒータによって原料
を加熱溶解した上、シードチャックに取り付けた種子結
晶を融液に浸漬し、シードチャックおよびるつぼを同方
向または逆方向に回転しつつシードチャックを引き上げ
て単結晶を成長させる。
単結晶が用いられているが、前記単結晶の製造方法の一
つとして、るつぼ内の原料融液から円柱状の単結晶を引
き上げるチョクラルスキー法（以下ＣＺ法という）が知
られている。ＣＺ法においては、単結晶製造装置のチャ
ンバ内に設置したるつぼに原料であるシリコン多結晶を
充填し、前記るつぼの周囲に設けたヒータによって原料
を加熱溶解した上、シードチャックに取り付けた種子結
晶を融液に浸漬し、シードチャックおよびるつぼを同方
向または逆方向に回転しつつシードチャックを引き上げ
て単結晶を成長させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】育成する単結晶を目的
に応じてｐ型あるいはｎ型の半導体とするため、融液に
微量のホウ素、リン、アンチモンなどを不純物として添
加する。ＣＺ法を用いて所定の濃度の不純物を含む半導
体単結晶を製造する場合、一般に、融液に粒状の不純物
を投入している。また連続チャージのＣＺ法を用いる場
合は、一般に、融液に粒状の多結晶と不純物とを供給し
ているが、これら粒状の不純物や多結晶は融液面に浮遊
して溶解しにくいという欠点がある。この問題の解決策
として、不純物を含む棒状のシリコン多結晶（以下原料
多結晶棒という）を溶解し、融液として連続的に供給す
る連続チャージ法を用いることが考えられる。元来、連
続チャージ法は、大口径の単結晶をＣＺ法によって効率
よく生産する手段の一つとして、引き上げた単結晶の量
に応じて原料をるつぼ内に補給し、連続的に単結晶を引
き上げる効果的な方法である。この連続チャージ法を用
いて所望の不純物濃度を有する半導体単結晶を製造する
場合、原料多結晶棒に含まれる不純物濃度を製造しよう
とする単結晶の不純物濃度と同一にした上、前記原料多
結晶棒を溶解して融液とすることにより、要求された不
純物濃度をもち、軸方向不純物濃度分布の均一な単結晶
を得ることができる。しかしながら、原料多結晶棒に含
まれる不純物濃度を所望の濃度にする方法については公
開されたものがない。また、半導体単結晶に要求される
不純物濃度と異なる濃度の不純物を含んだ原料多結晶棒
を用いて要求される不純物濃度の単結晶を得る方法につ
いても公開されたものがない。本発明は上記従来の問題
点に着目してなされたもので、連続チャージ法による単
結晶製造装置を用いて所望の濃度の不純物を含む半導体
単結晶を容易に得ることができるような、不純物を添加
する半導体単結晶の製造方法を提供することを目的とし
ている。
に応じてｐ型あるいはｎ型の半導体とするため、融液に
微量のホウ素、リン、アンチモンなどを不純物として添
加する。ＣＺ法を用いて所定の濃度の不純物を含む半導
体単結晶を製造する場合、一般に、融液に粒状の不純物
を投入している。また連続チャージのＣＺ法を用いる場
合は、一般に、融液に粒状の多結晶と不純物とを供給し
ているが、これら粒状の不純物や多結晶は融液面に浮遊
して溶解しにくいという欠点がある。この問題の解決策
として、不純物を含む棒状のシリコン多結晶（以下原料
多結晶棒という）を溶解し、融液として連続的に供給す
る連続チャージ法を用いることが考えられる。元来、連
続チャージ法は、大口径の単結晶をＣＺ法によって効率
よく生産する手段の一つとして、引き上げた単結晶の量
に応じて原料をるつぼ内に補給し、連続的に単結晶を引
き上げる効果的な方法である。この連続チャージ法を用
いて所望の不純物濃度を有する半導体単結晶を製造する
場合、原料多結晶棒に含まれる不純物濃度を製造しよう
とする単結晶の不純物濃度と同一にした上、前記原料多
結晶棒を溶解して融液とすることにより、要求された不
純物濃度をもち、軸方向不純物濃度分布の均一な単結晶
を得ることができる。しかしながら、原料多結晶棒に含
まれる不純物濃度を所望の濃度にする方法については公
開されたものがない。また、半導体単結晶に要求される
不純物濃度と異なる濃度の不純物を含んだ原料多結晶棒
を用いて要求される不純物濃度の単結晶を得る方法につ
いても公開されたものがない。本発明は上記従来の問題
点に着目してなされたもので、連続チャージ法による単
結晶製造装置を用いて所望の濃度の不純物を含む半導体
単結晶を容易に得ることができるような、不純物を添加
する半導体単結晶の製造方法を提供することを目的とし
ている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る不純物を添加する半導体単結晶の製造
方法の第１は、気相分解によってシリコン芯線のまわり
にシリコン多結晶を成長させる原料多結晶棒の製作にお
いて、前記原料多結晶棒の半径をＲ、シリコン芯線の半
径をｒ、シリコン芯線に含有させる不純物濃度をＣc と
したとき、原料多結晶棒の不純物濃度を半導体用シリコ
ン単結晶に要求されている不純物濃度ＣRに一致させる
ため、Ｃc ＝（Ｒ／ｒ）2 ×ＣR なる算式から求めた値
となるようにシリコン芯線に不純物を添加して原料多結
晶棒を製作し、この原料多結晶棒を連続チャージ法によ
る単結晶製造装置で溶解して融液とした上、前記融液か
ら所望の濃度の不純物を含む半導体単結晶を引き上げる
ことを特徴としている。本発明に係る不純物を添加する
半導体単結晶の製造方法の第２は、半導体用シリコン単
結晶に要求されている不純物濃度より高濃度の不純物を
含む原料多結晶棒と、前記半導体用シリコン単結晶に要
求されている不純物濃度より低濃度の不純物を含む原料
多結晶棒、または不純物を全く含まない原料多結晶棒と
を連続チャージ法による単結晶製造装置内に釣支し、前
記２種類の原料多結晶棒を同時に溶解したときその融液
の不純物濃度が前記半導体用シリコン単結晶に要求され
ている不純物濃度に等しくなるように前記原料多結晶棒
の溶解量を制御しつつ融液とし、この融液から所望の濃
度の不純物を含む半導体単結晶を引き上げることを特徴
とする。本発明に係る不純物を添加する半導体単結晶の
製造方法の第３は、半導体用シリコン単結晶に要求され
ている不純物濃度より低濃度の不純物を含む原料多結晶
棒、または不純物を全く含まない原料多結晶棒に、半導
体用シリコン単結晶が含有すべき不純物濃度と前記原料
多結晶棒が含有する不純物濃度との差に相当する不純物
量を含む化合物を塗布した上、この原料多結晶棒を連続
チャージ法による単結晶製造装置内に釣支し、溶解して
得た融液から所望の濃度の不純物を含む半導体単結晶を
引き上げることを特徴とする。本発明に係る不純物を添
加する半導体単結晶の製造方法の第４は、半導体用シリ
コン単結晶に要求されている不純物濃度より低濃度の不
純物を含む原料多結晶棒、または不純物を全く含まない
原料多結晶棒に、半導体用シリコン単結晶が含有すべき
不純物濃度と前記原料多結晶棒が含有する不純物濃度と
の差に相当する不純物量を含む化合物を埋設した上、こ
の原料多結晶棒を連続チャージ法による単結晶製造装置
内に釣支し、溶解して得た融液から所望の濃度の不純物
を含む半導体単結晶を引き上げることを特徴とする。本
発明に係る不純物を添加する半導体単結晶の製造方法の
第５は、半導体用シリコン単結晶に要求されている不純
物濃度より低濃度の不純物を含む原料多結晶棒、または
不純物を全く含まない原料多結晶棒を連続チャージ法に
よる単結晶製造装置内に釣支して溶解し、得られた融液
に半導体用シリコン単結晶が含有すべき不純物濃度と前
記原料多結晶棒が含有する不純物濃度との差に相当する
量の不純物を投入することによって、所望の濃度の不純
物を含む半導体単結晶を引き上げることを特徴としてい
る。
め、本発明に係る不純物を添加する半導体単結晶の製造
方法の第１は、気相分解によってシリコン芯線のまわり
にシリコン多結晶を成長させる原料多結晶棒の製作にお
いて、前記原料多結晶棒の半径をＲ、シリコン芯線の半
径をｒ、シリコン芯線に含有させる不純物濃度をＣc と
したとき、原料多結晶棒の不純物濃度を半導体用シリコ
ン単結晶に要求されている不純物濃度ＣRに一致させる
ため、Ｃc ＝（Ｒ／ｒ）2 ×ＣR なる算式から求めた値
となるようにシリコン芯線に不純物を添加して原料多結
晶棒を製作し、この原料多結晶棒を連続チャージ法によ
る単結晶製造装置で溶解して融液とした上、前記融液か
ら所望の濃度の不純物を含む半導体単結晶を引き上げる
ことを特徴としている。本発明に係る不純物を添加する
半導体単結晶の製造方法の第２は、半導体用シリコン単
結晶に要求されている不純物濃度より高濃度の不純物を
含む原料多結晶棒と、前記半導体用シリコン単結晶に要
求されている不純物濃度より低濃度の不純物を含む原料
多結晶棒、または不純物を全く含まない原料多結晶棒と
を連続チャージ法による単結晶製造装置内に釣支し、前
記２種類の原料多結晶棒を同時に溶解したときその融液
の不純物濃度が前記半導体用シリコン単結晶に要求され
ている不純物濃度に等しくなるように前記原料多結晶棒
の溶解量を制御しつつ融液とし、この融液から所望の濃
度の不純物を含む半導体単結晶を引き上げることを特徴
とする。本発明に係る不純物を添加する半導体単結晶の
製造方法の第３は、半導体用シリコン単結晶に要求され
ている不純物濃度より低濃度の不純物を含む原料多結晶
棒、または不純物を全く含まない原料多結晶棒に、半導
体用シリコン単結晶が含有すべき不純物濃度と前記原料
多結晶棒が含有する不純物濃度との差に相当する不純物
量を含む化合物を塗布した上、この原料多結晶棒を連続
チャージ法による単結晶製造装置内に釣支し、溶解して
得た融液から所望の濃度の不純物を含む半導体単結晶を
引き上げることを特徴とする。本発明に係る不純物を添
加する半導体単結晶の製造方法の第４は、半導体用シリ
コン単結晶に要求されている不純物濃度より低濃度の不
純物を含む原料多結晶棒、または不純物を全く含まない
原料多結晶棒に、半導体用シリコン単結晶が含有すべき
不純物濃度と前記原料多結晶棒が含有する不純物濃度と
の差に相当する不純物量を含む化合物を埋設した上、こ
の原料多結晶棒を連続チャージ法による単結晶製造装置
内に釣支し、溶解して得た融液から所望の濃度の不純物
を含む半導体単結晶を引き上げることを特徴とする。本
発明に係る不純物を添加する半導体単結晶の製造方法の
第５は、半導体用シリコン単結晶に要求されている不純
物濃度より低濃度の不純物を含む原料多結晶棒、または
不純物を全く含まない原料多結晶棒を連続チャージ法に
よる単結晶製造装置内に釣支して溶解し、得られた融液
に半導体用シリコン単結晶が含有すべき不純物濃度と前
記原料多結晶棒が含有する不純物濃度との差に相当する
量の不純物を投入することによって、所望の濃度の不純
物を含む半導体単結晶を引き上げることを特徴としてい
る。
【０００５】
【作用】本発明は、原料多結晶棒をるつぼの上方に釣支
し、これを溶解してるつぼ内に供給する連続チャージ法
による単結晶製造装置を用いるもので、その第１は、気
相分解による原料多結晶棒の製作において、前記原料多
結晶棒の半径、芯線の半径および半導体用シリコン単結
晶に要求されている不純物濃度の各値から芯線に添加す
べき不純物濃度を算出し、原料多結晶棒の不純物濃度を
前記要求濃度と一致させるようにしたので、この原料多
結晶棒を溶解すれば所望の濃度の不純物を含む半導体単
結晶を引き上げることができる。本発明の第２では、半
導体用シリコン単結晶に要求されている不純物濃度に対
してそれぞれ高濃度および低濃度の不純物を含む原料多
結晶棒を同時に溶解して融液とするもので、前記２種類
の原料多結晶棒の溶解量を制御することにより、融液の
不純物濃度が前記要求濃度に一致するので、所望の濃度
の不純物を含む半導体単結晶を引き上げることができ
る。
し、これを溶解してるつぼ内に供給する連続チャージ法
による単結晶製造装置を用いるもので、その第１は、気
相分解による原料多結晶棒の製作において、前記原料多
結晶棒の半径、芯線の半径および半導体用シリコン単結
晶に要求されている不純物濃度の各値から芯線に添加す
べき不純物濃度を算出し、原料多結晶棒の不純物濃度を
前記要求濃度と一致させるようにしたので、この原料多
結晶棒を溶解すれば所望の濃度の不純物を含む半導体単
結晶を引き上げることができる。本発明の第２では、半
導体用シリコン単結晶に要求されている不純物濃度に対
してそれぞれ高濃度および低濃度の不純物を含む原料多
結晶棒を同時に溶解して融液とするもので、前記２種類
の原料多結晶棒の溶解量を制御することにより、融液の
不純物濃度が前記要求濃度に一致するので、所望の濃度
の不純物を含む半導体単結晶を引き上げることができ
る。
【０００６】また本発明の第３は、半導体用シリコン単
結晶に要求されている不純物濃度より低濃度の不純物を
含む原料多結晶棒、または不純物を全く含まない原料多
結晶棒に不純物量を含む化合物を塗布するものであり、
本発明の第４は前記の原料多結晶棒に不純物量を含む化
合物を埋設するものである。塗布または埋設する不純物
量を、半導体用シリコン単結晶が含有すべき不純物濃度
と前記原料多結晶棒が含有する不純物濃度との差に相当
する量としたので、このような処理を施した原料多結晶
棒を連続チャージ法による単結晶製造装置内に釣支し、
溶解して得た融液から単結晶を引き上げることにより、
所望の濃度の不純物を含む半導体単結晶が得られる。本
発明の第５では、半導体用シリコン単結晶に要求されて
いる不純物濃度より低濃度の不純物を含む原料多結晶
棒、または不純物を全く含まない原料多結晶棒を連続チ
ャージ法による単結晶製造装置で溶解し、不純物量の不
足分を融液に直接投入することにしたので、前記の各方
法と同様に所望の濃度の不純物を含む半導体単結晶を引
き上げることができる。
結晶に要求されている不純物濃度より低濃度の不純物を
含む原料多結晶棒、または不純物を全く含まない原料多
結晶棒に不純物量を含む化合物を塗布するものであり、
本発明の第４は前記の原料多結晶棒に不純物量を含む化
合物を埋設するものである。塗布または埋設する不純物
量を、半導体用シリコン単結晶が含有すべき不純物濃度
と前記原料多結晶棒が含有する不純物濃度との差に相当
する量としたので、このような処理を施した原料多結晶
棒を連続チャージ法による単結晶製造装置内に釣支し、
溶解して得た融液から単結晶を引き上げることにより、
所望の濃度の不純物を含む半導体単結晶が得られる。本
発明の第５では、半導体用シリコン単結晶に要求されて
いる不純物濃度より低濃度の不純物を含む原料多結晶
棒、または不純物を全く含まない原料多結晶棒を連続チ
ャージ法による単結晶製造装置で溶解し、不純物量の不
足分を融液に直接投入することにしたので、前記の各方
法と同様に所望の濃度の不純物を含む半導体単結晶を引
き上げることができる。
【０００７】
【実施例】以下に、本発明に係る不純物を添加する半導
体単結晶の製造方法の実施例について、図面を参照して
説明する。図１は、原料多結晶棒を用いる連続チャージ
法による半導体単結晶製造装置の一例を模式的に示す部
分断面図である。チャンバ１の中心に設けられたるつぼ
軸２の上端にるつぼ受けを介して黒鉛るつぼ３が載置さ
れ、黒鉛るつぼ３の中に石英るつぼ４が収容されてい
る。５はメインヒータ、６は保温筒で、いずれも前記黒
鉛るつぼ３の周囲を取り巻くように同心円状に設けられ
ている。石英るつぼ４の周縁部上方に２組の原料供給機
構１００が設置されている。この原料供給機構１００
は、チャンバ１の上部から釣支された原料多結晶棒７お
よび８を溶解して石英るつぼ４内に滴下させるもので、
サブヒータ１１と、サブヒータ１１を包囲する保護筒１
２と、保護筒１２の下端に取着された石英製の供給管１
３とによって構成されている。前記供給管１３の下端は
融液９に浸漬され、落下する液滴による融液９の振動伝
播を防止するとともに、原料供給部と単結晶育成領域と
の気相分離を行っている。前記原料多結晶棒７および８
は１本ずつ交互に前記サブヒータ１１内に吊り降ろさ
れ、片側の原料多結晶棒７の溶解が完了すると他側の原
料多結晶棒８を溶解し、連続的に原料の供給が行われ
る。なお、１０は引き上げ中の単結晶である。
体単結晶の製造方法の実施例について、図面を参照して
説明する。図１は、原料多結晶棒を用いる連続チャージ
法による半導体単結晶製造装置の一例を模式的に示す部
分断面図である。チャンバ１の中心に設けられたるつぼ
軸２の上端にるつぼ受けを介して黒鉛るつぼ３が載置さ
れ、黒鉛るつぼ３の中に石英るつぼ４が収容されてい
る。５はメインヒータ、６は保温筒で、いずれも前記黒
鉛るつぼ３の周囲を取り巻くように同心円状に設けられ
ている。石英るつぼ４の周縁部上方に２組の原料供給機
構１００が設置されている。この原料供給機構１００
は、チャンバ１の上部から釣支された原料多結晶棒７お
よび８を溶解して石英るつぼ４内に滴下させるもので、
サブヒータ１１と、サブヒータ１１を包囲する保護筒１
２と、保護筒１２の下端に取着された石英製の供給管１
３とによって構成されている。前記供給管１３の下端は
融液９に浸漬され、落下する液滴による融液９の振動伝
播を防止するとともに、原料供給部と単結晶育成領域と
の気相分離を行っている。前記原料多結晶棒７および８
は１本ずつ交互に前記サブヒータ１１内に吊り降ろさ
れ、片側の原料多結晶棒７の溶解が完了すると他側の原
料多結晶棒８を溶解し、連続的に原料の供給が行われ
る。なお、１０は引き上げ中の単結晶である。
【０００８】半導体用シリコン単結晶の原料である原料
多結晶棒は、ＳｉＨ4 、Ｓｉ3 Ｈ8、ＳｉＨＣｌ3 など
の熱分解および水素還元によりシリコン芯線上にシリコ
ンを析出させて製造する。請求項１は、前記シリコン芯
線に高濃度の不純物を含有させることによって、半導体
単結晶に要求されている不純物濃度に等しい濃度の不純
物を含んだ原料多結晶棒を製作しようとするものであ
る。ここで、原料多結晶棒の半径をＲ、シリコン芯線の
半径をｒ、原料多結晶棒に含有させる不純物の濃度をＣ
R とし、芯線に必要な不純物濃度をＣc とすると、Ｃc
＝（Ｒ／ｒ）2 ×ＣR で表すことができる。前記不純物
濃度ＣR は単結晶に要求されている不純物濃度に相当す
る。従って、半径ｒのシリコン芯線に濃度Ｃc の不純物
を添加しておけば、気相分解で成長させた半径Ｒの原料
多結晶棒の不純物濃度は所望の濃度ＣR となり、この原
料多結晶棒を図１に示した半導体単結晶製造装置のサブ
ヒータ１１で溶解して融液とすることにより、軸方向に
沿ってほぼ均一な濃度分布で、要求された不純物濃度Ｃ
R の単結晶を得ることができる。
多結晶棒は、ＳｉＨ4 、Ｓｉ3 Ｈ8、ＳｉＨＣｌ3 など
の熱分解および水素還元によりシリコン芯線上にシリコ
ンを析出させて製造する。請求項１は、前記シリコン芯
線に高濃度の不純物を含有させることによって、半導体
単結晶に要求されている不純物濃度に等しい濃度の不純
物を含んだ原料多結晶棒を製作しようとするものであ
る。ここで、原料多結晶棒の半径をＲ、シリコン芯線の
半径をｒ、原料多結晶棒に含有させる不純物の濃度をＣ
R とし、芯線に必要な不純物濃度をＣc とすると、Ｃc
＝（Ｒ／ｒ）2 ×ＣR で表すことができる。前記不純物
濃度ＣR は単結晶に要求されている不純物濃度に相当す
る。従って、半径ｒのシリコン芯線に濃度Ｃc の不純物
を添加しておけば、気相分解で成長させた半径Ｒの原料
多結晶棒の不純物濃度は所望の濃度ＣR となり、この原
料多結晶棒を図１に示した半導体単結晶製造装置のサブ
ヒータ１１で溶解して融液とすることにより、軸方向に
沿ってほぼ均一な濃度分布で、要求された不純物濃度Ｃ
R の単結晶を得ることができる。
【０００９】要求された不純物濃度がＣR の単結晶の製
造に際し、不純物濃度ＣR の原料多結晶棒を製作しよう
とすると、それに先立って不純物濃度Ｃc の芯線を製作
しなければならず、前記原料多結晶棒の製作に時間がか
かる。請求項２に基づく方法はその改善策で、不純物濃
度がＣR より高い原料多結晶棒と、不純物濃度がＣRよ
り低い原料多結晶棒とを上記請求項１に基づく方法を用
いて製作する。ただし前記２種類の原料多結晶棒の不純
物濃度は、電気抵抗値の測定によりその値を正確に把握
しておけばよく、濃度そのものは任意でよい。これら２
種類の原料多結晶棒を、図１に示した半導体単結晶製造
装置の原料供給機構１００内に吊り降ろし、同時に溶解
して融液９を作る。このとき、融液９の不純物濃度が製
造すべき単結晶１０に要求されている不純物濃度となる
ように、原料多結晶棒７，８それぞれの溶解量を制御す
る。前記溶解量は、原料多結晶棒７，８の下降速度を調
節することによって制御される。
造に際し、不純物濃度ＣR の原料多結晶棒を製作しよう
とすると、それに先立って不純物濃度Ｃc の芯線を製作
しなければならず、前記原料多結晶棒の製作に時間がか
かる。請求項２に基づく方法はその改善策で、不純物濃
度がＣR より高い原料多結晶棒と、不純物濃度がＣRよ
り低い原料多結晶棒とを上記請求項１に基づく方法を用
いて製作する。ただし前記２種類の原料多結晶棒の不純
物濃度は、電気抵抗値の測定によりその値を正確に把握
しておけばよく、濃度そのものは任意でよい。これら２
種類の原料多結晶棒を、図１に示した半導体単結晶製造
装置の原料供給機構１００内に吊り降ろし、同時に溶解
して融液９を作る。このとき、融液９の不純物濃度が製
造すべき単結晶１０に要求されている不純物濃度となる
ように、原料多結晶棒７，８それぞれの溶解量を制御す
る。前記溶解量は、原料多結晶棒７，８の下降速度を調
節することによって制御される。
【００１０】不純物濃度を十分に高くした原料多結晶棒
Ａをあらかじめ多数製作しておけば、半導体単結晶の不
純物濃度に関する広範囲の要求に対応することができ
る。この原料多結晶棒Ａと同時に溶解する他方の原料多
結晶棒Ｂの不純物濃度は、前記Ａより低いか、または不
純物を全く含まないものでもよい。
Ａをあらかじめ多数製作しておけば、半導体単結晶の不
純物濃度に関する広範囲の要求に対応することができ
る。この原料多結晶棒Ａと同時に溶解する他方の原料多
結晶棒Ｂの不純物濃度は、前記Ａより低いか、または不
純物を全く含まないものでもよい。
【００１１】請求項３に基づく方法は、半導体用シリコ
ン単結晶に要求されている不純物濃度の値よりも低い値
の原料多結晶棒、あるいは不純物を全く含まない原料多
結晶棒と、不純物を含む化合物とを用意する。不純物を
含む化合物は、たとえば不純物を含む酸化物の水溶液と
し、この水溶液には半導体単結晶が含有すべき不純物濃
度と前記原料多結晶棒が含有する不純物濃度との差に相
当する量の不純物が含まれている。原料多結晶棒に前記
水溶液を塗布することにより、前記原料多結晶棒に所要
の不純物量を付与することができる。この原料多結晶棒
を図１に示した半導体単結晶製造装置を用いて溶解すれ
ば要求される不純物濃度を有する融液が得られるので、
前記融液から所望の不純物濃度を有する半導体単結晶を
引き上げることができる。
ン単結晶に要求されている不純物濃度の値よりも低い値
の原料多結晶棒、あるいは不純物を全く含まない原料多
結晶棒と、不純物を含む化合物とを用意する。不純物を
含む化合物は、たとえば不純物を含む酸化物の水溶液と
し、この水溶液には半導体単結晶が含有すべき不純物濃
度と前記原料多結晶棒が含有する不純物濃度との差に相
当する量の不純物が含まれている。原料多結晶棒に前記
水溶液を塗布することにより、前記原料多結晶棒に所要
の不純物量を付与することができる。この原料多結晶棒
を図１に示した半導体単結晶製造装置を用いて溶解すれ
ば要求される不純物濃度を有する融液が得られるので、
前記融液から所望の不純物濃度を有する半導体単結晶を
引き上げることができる。
【００１２】図２は、請求項４に基づいて不純物を埋設
した原料多結晶棒の一例を示す図である。請求項４に基
づく方法は、半導体用シリコン単結晶に要求されている
不純物濃度より低濃度の不純物を含む原料多結晶棒８
に、複数個のキリ穴を軸方向に沿ってほぼ等間隔に設
け、これらのキリ穴に高濃度の不純物を含む化合物１４
または高濃度の不純物を含むシリコン多結晶を埋め込
む。前記原料多結晶棒８の代わりに不純物を全く含まな
い原料多結晶棒を用いてもよい。あるいは図３に示すよ
うに、原料多結晶棒８の軸方向に沿って溝を設け、この
溝に高濃度の不純物を含む化合物１４または高濃度の不
純物を含むシリコン多結晶を埋設する。前記不純物を含
む化合物または不純物を含むシリコン多結晶に含まれる
不純物量が、製品となる半導体単結晶が含有すべき不純
物濃度に対する不足分に等しければ、この原料多結晶棒
を図１に示した半導体単結晶製造装置に釣支して溶解
し、その融液から単結晶を引き上げることにより、要求
される不純物濃度を有する半導体単結晶が得られる。ま
た、前記不純物を含む化合物１４より更に高濃度の不純
物を含む化合物またはシリコン多結晶を原料多結晶棒に
埋設し、請求項２の方法を用いて不純物濃度が要求値よ
り低い原料多結晶棒とともに溶解してもよい。その他、
高濃度の不純物を含む化合物またはシリコン多結晶を原
料多結晶棒の先端のみに埋設し、この原料多結晶棒をす
べて溶解した上、融液の対流によって不純物を均一に分
布させる方法でもよい。
した原料多結晶棒の一例を示す図である。請求項４に基
づく方法は、半導体用シリコン単結晶に要求されている
不純物濃度より低濃度の不純物を含む原料多結晶棒８
に、複数個のキリ穴を軸方向に沿ってほぼ等間隔に設
け、これらのキリ穴に高濃度の不純物を含む化合物１４
または高濃度の不純物を含むシリコン多結晶を埋め込
む。前記原料多結晶棒８の代わりに不純物を全く含まな
い原料多結晶棒を用いてもよい。あるいは図３に示すよ
うに、原料多結晶棒８の軸方向に沿って溝を設け、この
溝に高濃度の不純物を含む化合物１４または高濃度の不
純物を含むシリコン多結晶を埋設する。前記不純物を含
む化合物または不純物を含むシリコン多結晶に含まれる
不純物量が、製品となる半導体単結晶が含有すべき不純
物濃度に対する不足分に等しければ、この原料多結晶棒
を図１に示した半導体単結晶製造装置に釣支して溶解
し、その融液から単結晶を引き上げることにより、要求
される不純物濃度を有する半導体単結晶が得られる。ま
た、前記不純物を含む化合物１４より更に高濃度の不純
物を含む化合物またはシリコン多結晶を原料多結晶棒に
埋設し、請求項２の方法を用いて不純物濃度が要求値よ
り低い原料多結晶棒とともに溶解してもよい。その他、
高濃度の不純物を含む化合物またはシリコン多結晶を原
料多結晶棒の先端のみに埋設し、この原料多結晶棒をす
べて溶解した上、融液の対流によって不純物を均一に分
布させる方法でもよい。
【００１３】請求項５に基づく方法は、半導体用シリコ
ン単結晶に要求されている不純物濃度より低濃度の不純
物を含む原料多結晶棒、または不純物を全く含まない原
料多結晶棒を図１に示した半導体単結晶製造装置に釣支
して溶解する。そして、得られた融液に製品とする半導
体単結晶が含有すべき不純物量に対する不足分に相当す
る量の不純物を直接投入し、この融液から単結晶を引き
上げることにより、要求される不純物濃度を有する半導
体単結晶を得ることができる。
ン単結晶に要求されている不純物濃度より低濃度の不純
物を含む原料多結晶棒、または不純物を全く含まない原
料多結晶棒を図１に示した半導体単結晶製造装置に釣支
して溶解する。そして、得られた融液に製品とする半導
体単結晶が含有すべき不純物量に対する不足分に相当す
る量の不純物を直接投入し、この融液から単結晶を引き
上げることにより、要求される不純物濃度を有する半導
体単結晶を得ることができる。
【００１４】本発明による半導体単結晶の製造方法は、
不純物を添加するシリコン単結晶の製造のみならず、連
続チャージ法で使用する原料多結晶棒に所望の不純物濃
度を付与する場合にも利用することができる。
不純物を添加するシリコン単結晶の製造のみならず、連
続チャージ法で使用する原料多結晶棒に所望の不純物濃
度を付与する場合にも利用することができる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、連
続チャージ法による半導体単結晶の製造において、原料
多結晶棒に含まれる不純物濃度を半導体用シリコン単結
晶に要求されている不純物濃度と同等にし、この原料多
結晶棒を溶解してシリコン単結晶を引き上げる方法、あ
るいは半導体用シリコン単結晶に要求されている不純物
濃度と異なる不純物濃度の原料多結晶棒を用いてシリコ
ン単結晶の不純物濃度を要求濃度に制御する方法を明ら
かにしたので、これらの単結晶製造方法を利用すること
により、要求された濃度の不純物を含む半導体単結晶を
容易に製造することができる。また本発明は、原料多結
晶棒に所望の濃度の不純物を添加する場合にも利用可能
である。
続チャージ法による半導体単結晶の製造において、原料
多結晶棒に含まれる不純物濃度を半導体用シリコン単結
晶に要求されている不純物濃度と同等にし、この原料多
結晶棒を溶解してシリコン単結晶を引き上げる方法、あ
るいは半導体用シリコン単結晶に要求されている不純物
濃度と異なる不純物濃度の原料多結晶棒を用いてシリコ
ン単結晶の不純物濃度を要求濃度に制御する方法を明ら
かにしたので、これらの単結晶製造方法を利用すること
により、要求された濃度の不純物を含む半導体単結晶を
容易に製造することができる。また本発明は、原料多結
晶棒に所望の濃度の不純物を添加する場合にも利用可能
である。
【図１】原料多結晶棒を溶解し、液滴としてるつぼ内に
供給する連続チャージ法を用いる半導体単結晶製造装置
の模式的部分断面図である。
供給する連続チャージ法を用いる半導体単結晶製造装置
の模式的部分断面図である。
【図２】請求項４に基づいて不純物を埋設した原料多結
晶棒の一例を示す図である。
晶棒の一例を示す図である。
【図３】請求項４に基づいて不純物を埋設した原料多結
晶棒の他の例を示す図である。
晶棒の他の例を示す図である。
７，８ 原料多結晶棒 ９ 融液 １０ 単結晶 １４ 不純物を含む化合物
Claims (5)
- 【請求項１】 気相分解によってシリコン芯線のまわり
にシリコン多結晶を成長させる原料多結晶棒の製作にお
いて、前記原料多結晶棒の半径をＲ、シリコン芯線の半
径をｒ、シリコン芯線に含有させる不純物濃度をＣc と
したとき、原料多結晶棒の不純物濃度を半導体用シリコ
ン単結晶に要求されている不純物濃度ＣR に一致させる
ため、Ｃc ＝（Ｒ／ｒ）2 ×ＣR なる算式から求めた値
となるようにシリコン芯線に不純物を添加して原料多結
晶棒を製作し、この原料多結晶棒を連続チャージ法によ
る単結晶製造装置で溶解して融液とした上、前記融液か
ら所望の濃度の不純物を含む半導体単結晶を引き上げる
ことを特徴とする不純物を添加する半導体単結晶の製造
方法。 - 【請求項２】 半導体用シリコン単結晶に要求されてい
る不純物濃度より高濃度の不純物を含む原料多結晶棒
と、前記半導体用シリコン単結晶に要求されている不純
物濃度より低濃度の不純物を含む原料多結晶棒、または
不純物を全く含まない原料多結晶棒とを連続チャージ法
による単結晶製造装置内に釣支し、前記２種類の原料多
結晶棒を同時に溶解したときその融液の不純物濃度が前
記半導体用シリコン単結晶に要求されている不純物濃度
に等しくなるように前記原料多結晶棒の溶解量を制御し
つつ融液とし、この融液から所望の濃度の不純物を含む
半導体単結晶を引き上げることを特徴とする不純物を添
加する半導体単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 半導体用シリコン単結晶に要求されてい
る不純物濃度より低濃度の不純物を含む原料多結晶棒、
または不純物を全く含まない原料多結晶棒に、半導体用
シリコン単結晶が含有すべき不純物濃度と前記原料多結
晶棒が含有する不純物濃度との差に相当する不純物量を
含む化合物を塗布した上、この原料多結晶棒を連続チャ
ージ法による単結晶製造装置内に釣支し、溶解して得た
融液から所望の濃度の不純物を含む半導体単結晶を引き
上げることを特徴とする不純物を添加する半導体単結晶
の製造方法。 - 【請求項４】 半導体用シリコン単結晶に要求されてい
る不純物濃度より低濃度の不純物を含む原料多結晶棒、
または不純物を全く含まない原料多結晶棒に、半導体用
シリコン単結晶が含有すべき不純物濃度と前記原料多結
晶棒が含有する不純物濃度との差に相当する不純物量を
含む化合物を埋設した上、この原料多結晶棒を連続チャ
ージ法による単結晶製造装置内に釣支し、溶解して得た
融液から所望の濃度の不純物を含む半導体単結晶を引き
上げることを特徴とする不純物を添加する半導体単結晶
の製造方法。 - 【請求項５】 半導体用シリコン単結晶に要求されてい
る不純物濃度より低濃度の不純物を含む原料多結晶棒、
または不純物を全く含まない原料多結晶棒を連続チャー
ジ法による単結晶製造装置内に釣支して溶解し、得られ
た融液に半導体用シリコン単結晶が含有すべき不純物濃
度と前記原料多結晶棒が含有する不純物濃度との差に相
当する量の不純物を投入することによって、所望の濃度
の不純物を含む半導体単結晶を引き上げることを特徴と
する不純物を添加する半導体単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1320294A JPH07206578A (ja) | 1994-01-11 | 1994-01-11 | 不純物を添加する半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1320294A JPH07206578A (ja) | 1994-01-11 | 1994-01-11 | 不純物を添加する半導体単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07206578A true JPH07206578A (ja) | 1995-08-08 |
Family
ID=11826578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1320294A Pending JPH07206578A (ja) | 1994-01-11 | 1994-01-11 | 不純物を添加する半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07206578A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101026390B1 (ko) * | 2008-09-10 | 2011-04-07 | 서울대학교산학협력단 | 쵸크랄스키법을 이용한 단결정 제조 장치 및 방법 |
-
1994
- 1994-01-11 JP JP1320294A patent/JPH07206578A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101026390B1 (ko) * | 2008-09-10 | 2011-04-07 | 서울대학교산학협력단 | 쵸크랄스키법을 이용한 단결정 제조 장치 및 방법 |
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