JPH0733582A - 半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
半導体単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPH0733582A JPH0733582A JP18457293A JP18457293A JPH0733582A JP H0733582 A JPH0733582 A JP H0733582A JP 18457293 A JP18457293 A JP 18457293A JP 18457293 A JP18457293 A JP 18457293A JP H0733582 A JPH0733582 A JP H0733582A
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- Japan
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- single crystal
- polycrystal
- crystal
- semiconductor single
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 結晶欠陥の少ない半導体単結晶を高歩留で得
る製造方法を提供する。 【構成】 半導体単結晶の成長を開始する前に、原料と
なる結晶を高温の雰囲気ガス中に長時間保持する。
る製造方法を提供する。 【構成】 半導体単結晶の成長を開始する前に、原料と
なる結晶を高温の雰囲気ガス中に長時間保持する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチョコラルスキー法（引
上げ法）による半導体単結晶の引上げに関する。
上げ法）による半導体単結晶の引上げに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、結晶欠陥がデバイス特性に与える
影響が明確になり、結晶欠陥を減少させることが重要な
問題となっている。例えば半導体単結晶内の転位密度が
大になると、結晶内に形成されたｐ−ｎ結合の逆方向リ
ーク電流が増加するなど、半導体素子特性が低下し、信
頼性にも悪影響があることが知られている。最近では半
導体素子の高集積化に伴って、半導体単結晶の転位や微
少欠陥の低減化の要求が増々強くなりつつある。
影響が明確になり、結晶欠陥を減少させることが重要な
問題となっている。例えば半導体単結晶内の転位密度が
大になると、結晶内に形成されたｐ−ｎ結合の逆方向リ
ーク電流が増加するなど、半導体素子特性が低下し、信
頼性にも悪影響があることが知られている。最近では半
導体素子の高集積化に伴って、半導体単結晶の転位や微
少欠陥の低減化の要求が増々強くなりつつある。
【０００３】従来、結晶欠陥を低減する有効な方法とし
て、結晶中で電気的に中性な不純物となる元素を添加す
る方法がある。この方法は、添加すべき不純物と、引上
げるべき原料とをルツボに入れ、その後、加熱溶融して
融液を形成し、この融液から単結晶を引上げる方法であ
る。例えばＩｎＳｂ結晶においては、不純物として窒
素，リン，砒素等のＶ族元素をＩｎＮ（窒化インジウ
ム），ＩｎＰ（インジウムリン），ＩｎＡｓ（インジウ
ム砒素）として添加すると有効であることが特開昭５４
−１２２６８１で報告されている。
て、結晶中で電気的に中性な不純物となる元素を添加す
る方法がある。この方法は、添加すべき不純物と、引上
げるべき原料とをルツボに入れ、その後、加熱溶融して
融液を形成し、この融液から単結晶を引上げる方法であ
る。例えばＩｎＳｂ結晶においては、不純物として窒
素，リン，砒素等のＶ族元素をＩｎＮ（窒化インジウ
ム），ＩｎＰ（インジウムリン），ＩｎＡｓ（インジウ
ム砒素）として添加すると有効であることが特開昭５４
−１２２６８１で報告されている。
【０００４】しかし、この方法では、次のような点が問
題である。前記不純物元素は微量添加する必要があるた
め、上に述べたようにＩｎＮ，ＩｎＡｓ等のように化合
物として添加する。そして融液中での溶融を容易にする
ため、及び秤量の精度を上げるため、微粉末（例えば、
ＩｎＮの場合、粉末の粒径は約１０μｍ）を用いる。前
記微粉末は不活性ガスを封入したアンプル中に保管され
たものであるが、バルクにくらべ表面積が大きくなるの
で、アンプル開封と同時に自然酸化膜が形成されやす
い。従って融液中で前記化合物が分解した後、融液面上
に酸化物のスカム（浮きカス）を形成する。
題である。前記不純物元素は微量添加する必要があるた
め、上に述べたようにＩｎＮ，ＩｎＡｓ等のように化合
物として添加する。そして融液中での溶融を容易にする
ため、及び秤量の精度を上げるため、微粉末（例えば、
ＩｎＮの場合、粉末の粒径は約１０μｍ）を用いる。前
記微粉末は不活性ガスを封入したアンプル中に保管され
たものであるが、バルクにくらべ表面積が大きくなるの
で、アンプル開封と同時に自然酸化膜が形成されやす
い。従って融液中で前記化合物が分解した後、融液面上
に酸化物のスカム（浮きカス）を形成する。
【０００５】融液面上のスカムが単結晶引上げに種々の
悪影響を及ぼすことはよく知られている。例えば結晶の
種付けや、結晶成長を阻害し、又、双晶発生の原因の一
つでもある。従って、引上げの障害となるスカムを除去
することが重要な問題である。
悪影響を及ぼすことはよく知られている。例えば結晶の
種付けや、結晶成長を阻害し、又、双晶発生の原因の一
つでもある。従って、引上げの障害となるスカムを除去
することが重要な問題である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、結
晶中で電気的に中性になる不純物を粉末状で添加する方
法は、結晶欠陥低減化に有効な方法である。しかし、融
液面上に単結晶引上げの障害になるスカムを形成する場
合が多く、単結晶引上げが困難になり、単結晶として引
上げることができる割合、すなわち単結晶化率が著しく
悪くなるという問題点があった。本発明は上記の欠点を
除去するもので、スカムを発生させず、低結晶欠陥の単
結晶を歩留よく製造する方法を提供するものである。
晶中で電気的に中性になる不純物を粉末状で添加する方
法は、結晶欠陥低減化に有効な方法である。しかし、融
液面上に単結晶引上げの障害になるスカムを形成する場
合が多く、単結晶引上げが困難になり、単結晶として引
上げることができる割合、すなわち単結晶化率が著しく
悪くなるという問題点があった。本発明は上記の欠点を
除去するもので、スカムを発生させず、低結晶欠陥の単
結晶を歩留よく製造する方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の半導体単結晶の製造方法では、添加すべき不
純物元素を含む雰囲気ガス中において、引上げの原料と
なる多結晶を融点直下の高温に一定時間保持することに
より、目的の不純物元素を前記多結晶にドープし、その
後、前記多結晶を溶融して半導体を引上げるものであ
る。
に本発明の半導体単結晶の製造方法では、添加すべき不
純物元素を含む雰囲気ガス中において、引上げの原料と
なる多結晶を融点直下の高温に一定時間保持することに
より、目的の不純物元素を前記多結晶にドープし、その
後、前記多結晶を溶融して半導体を引上げるものであ
る。
【０００８】
【作用】上記製造方法では、不純物元素の添加方法とし
てガスによるドーピングを行なっているため、ドーパン
トに酸化膜は形成されない。その結果、融液面上に酸化
物のスカムが発生せず、スカムの影響を受けずに単結晶
を引上げることができる。
てガスによるドーピングを行なっているため、ドーパン
トに酸化膜は形成されない。その結果、融液面上に酸化
物のスカムが発生せず、スカムの影響を受けずに単結晶
を引上げることができる。
【０００９】
【実施例】以下本発明の一つの実施例を図面を参照して
説明する。本発明は引上げ法による製造に広く適用でき
るが、発明の実施例としてＩｎＳｂ結晶につき図面を参
照して説明する。
説明する。本発明は引上げ法による製造に広く適用でき
るが、発明の実施例としてＩｎＳｂ結晶につき図面を参
照して説明する。
【００１０】図１は、本実施例に使用した引上げ装置の
概略断面図である。ＩｎＳｂ単結晶の引上げに用いる高
純度ＩｎＳｂ多結晶を例えば７００ｇ，チャンバ１内の
石英ルツボ２に入れる。そして＜２１１＞方位に切り出
した種子結晶３を種子結晶取付ジグ４に取付け、チャン
バ１で密封する。次に密封されたチャンバ１内を真空度
１０-4ｔｏｒｒまで排気して、高純度Ｎ2 （窒素）ガス
で充たす。続いて、上記ルツボ２を取り囲むヒータ５で
ＩｎＳｂの融点５２５℃近傍直下まで加熱し、この状態
で例えば３時間保持する。この理由は、ＩｎＳｂ多結晶
を高温のＮ2 ガス中に保持することにより、Ｎ2 がＩｎ
Ｓｂ多結晶表面と有効に反応し、その結果Ｎが、トープ
されるためである。その後、さらに６００℃まで加熱
し、ＩｎＳｂ多結晶を融解してＩｎＳｂの融液６を作
る。この融液面上には、本発明ではガスドーピングを行
なっているので酸化物のスカムは存在しない。
概略断面図である。ＩｎＳｂ単結晶の引上げに用いる高
純度ＩｎＳｂ多結晶を例えば７００ｇ，チャンバ１内の
石英ルツボ２に入れる。そして＜２１１＞方位に切り出
した種子結晶３を種子結晶取付ジグ４に取付け、チャン
バ１で密封する。次に密封されたチャンバ１内を真空度
１０-4ｔｏｒｒまで排気して、高純度Ｎ2 （窒素）ガス
で充たす。続いて、上記ルツボ２を取り囲むヒータ５で
ＩｎＳｂの融点５２５℃近傍直下まで加熱し、この状態
で例えば３時間保持する。この理由は、ＩｎＳｂ多結晶
を高温のＮ2 ガス中に保持することにより、Ｎ2 がＩｎ
Ｓｂ多結晶表面と有効に反応し、その結果Ｎが、トープ
されるためである。その後、さらに６００℃まで加熱
し、ＩｎＳｂ多結晶を融解してＩｎＳｂの融液６を作
る。この融液面上には、本発明ではガスドーピングを行
なっているので酸化物のスカムは存在しない。
【００１１】その後、図１に示すように例えば引上速度
１０ｍｍ／ｈ，回転数１０ｒｐｍ，融液温度５５０℃で
引上げを行ない、ＩｎＳｂ単結晶７を製造する。次に、
本発明のガスによるＮドーピング方法により、結晶欠陥
低減効果があるかどうかチェックした。これは、本発明
法により引上げたＩｎＳｂ単結晶の結晶欠陥を、エッチ
ング法を用いて評価するものである。まず＜２１１＞方
向に成長させたＩｎＳｂ単結晶インゴットから（１１
１）面のウェハを切り出し、このウェハ（１１１）Ｉｎ
面を粒径１６μｍのＡｌ2 Ｏ3 粉末から０．０５μｍに
至るまで順次研磨して鏡面に仕上げた。次に、研磨によ
る傷を除去するため、組成比がＣＨ3 ＣＨ（ＯＨ）ＣＯ
ＯＨ：ＨＮＯ3 ＝６：１のエッチング液を用いて２０℃
で５分間エッチングした。その後、さらにエッチピット
検出のために組成比が４９％ＨＦ：３５％Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ
2 Ｏ＝１：２：２のエッチング液を用いて２０℃で１分
間エッチングした。
１０ｍｍ／ｈ，回転数１０ｒｐｍ，融液温度５５０℃で
引上げを行ない、ＩｎＳｂ単結晶７を製造する。次に、
本発明のガスによるＮドーピング方法により、結晶欠陥
低減効果があるかどうかチェックした。これは、本発明
法により引上げたＩｎＳｂ単結晶の結晶欠陥を、エッチ
ング法を用いて評価するものである。まず＜２１１＞方
向に成長させたＩｎＳｂ単結晶インゴットから（１１
１）面のウェハを切り出し、このウェハ（１１１）Ｉｎ
面を粒径１６μｍのＡｌ2 Ｏ3 粉末から０．０５μｍに
至るまで順次研磨して鏡面に仕上げた。次に、研磨によ
る傷を除去するため、組成比がＣＨ3 ＣＨ（ＯＨ）ＣＯ
ＯＨ：ＨＮＯ3 ＝６：１のエッチング液を用いて２０℃
で５分間エッチングした。その後、さらにエッチピット
検出のために組成比が４９％ＨＦ：３５％Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ
2 Ｏ＝１：２：２のエッチング液を用いて２０℃で１分
間エッチングした。
【００１２】その結果、転位に対応するＤ−ｐｉｔｓ(d
islocation-pits)のみがファセット領域に若干（転位密
度１桁のオーダ）存在するが、その他の微少欠陥に対応
するＳ−ｐｉｔｓ(saucer-like-pits)，及び中心となる
部分に不純物の折出又は欠陥があってこれを中心に［１
１０］方向にＳ−ｐｉｔｓが発生したＰ−ｐｉｔｓ(pun
ching-out-pits) 等の各種ピットは観察されなかった。
この結果により、低結晶欠陥のＩｎＳｂ単結晶が得られ
ることがわかった。
islocation-pits)のみがファセット領域に若干（転位密
度１桁のオーダ）存在するが、その他の微少欠陥に対応
するＳ−ｐｉｔｓ(saucer-like-pits)，及び中心となる
部分に不純物の折出又は欠陥があってこれを中心に［１
１０］方向にＳ−ｐｉｔｓが発生したＰ−ｐｉｔｓ(pun
ching-out-pits) 等の各種ピットは観察されなかった。
この結果により、低結晶欠陥のＩｎＳｂ単結晶が得られ
ることがわかった。
【００１３】上記実施例ではＩｎＳｂ単結晶に関して本
発明を適用する場合について述べたが、ＩｎＳｂ単結晶
に限定する必要はなく、その他半導体単結晶引上げにお
いて広く適用できるものである。又、上記実施例では、
不純物元素として窒素ガスを使用する場合について述べ
たが、窒素ガスに限定する必要はなく、窒素ガスの代わ
りにリンや砒素等他の不純物元素についても気相状態に
することにより使用できるものである。窒素，リン，砒
素等は、ＩｎＳｂに対して電気的に中性であるため、キ
ャリア濃度に影響を及ぼさずに低結晶欠陥化を図ること
ができる。
発明を適用する場合について述べたが、ＩｎＳｂ単結晶
に限定する必要はなく、その他半導体単結晶引上げにお
いて広く適用できるものである。又、上記実施例では、
不純物元素として窒素ガスを使用する場合について述べ
たが、窒素ガスに限定する必要はなく、窒素ガスの代わ
りにリンや砒素等他の不純物元素についても気相状態に
することにより使用できるものである。窒素，リン，砒
素等は、ＩｎＳｂに対して電気的に中性であるため、キ
ャリア濃度に影響を及ぼさずに低結晶欠陥化を図ること
ができる。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、多
結晶への不純物添加手段としてガスによるドーピング方
法を用いているため、前記多結晶を融解しても融液面上
には酸化物のスカムは存在せず、種付けや、結晶成長を
容易にするとともに双晶発生が抑制され、低結晶欠陥の
単結晶を歩留よく製造することができ、経済的効果が増
大する。
結晶への不純物添加手段としてガスによるドーピング方
法を用いているため、前記多結晶を融解しても融液面上
には酸化物のスカムは存在せず、種付けや、結晶成長を
容易にするとともに双晶発生が抑制され、低結晶欠陥の
単結晶を歩留よく製造することができ、経済的効果が増
大する。
【図１】本発明で使用した単結晶引上げ装置の概略断面
図である。
図である。
１…チャンバ ２…石英ルツ
ボ ３…種子結晶 ４…種子結晶
取付けジグ ５…ヒータ ６…融液 ７…ＩｎＳｂ単結晶
ボ ３…種子結晶 ４…種子結晶
取付けジグ ５…ヒータ ６…融液 ７…ＩｎＳｂ単結晶
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体単結晶を引上げ法により製造する
場合、単結晶成長開始前に引上げ原料となる結晶を融点
直下の高温の雰囲気ガス中に２時間以上保持することを
特徴とする半導体単結晶の製造方法。 - 【請求項２】 前記雰囲気ガスが結晶中で電気的に中性
な不純物となる元素からなることを特徴とする請求項１
記載の半導体単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 前記結晶がインジウムアンチモン（Ｉｎ
Ｓｂ）からなり、又、前記雰囲気ガスが窒素（Ｎ2 ）ガ
スからなることを特徴とする請求項１記載の半導体単結
晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18457293A JPH0733582A (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18457293A JPH0733582A (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 半導体単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0733582A true JPH0733582A (ja) | 1995-02-03 |
Family
ID=16155559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18457293A Pending JPH0733582A (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733582A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002173395A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-06-21 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Ｇａドープシリコン単結晶の製造方法とシリコン単結晶 |
-
1993
- 1993-07-27 JP JP18457293A patent/JPH0733582A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002173395A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-06-21 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Ｇａドープシリコン単結晶の製造方法とシリコン単結晶 |
| JP4723082B2 (ja) * | 2000-11-30 | 2011-07-13 | 信越半導体株式会社 | Ｇａドープシリコン単結晶の製造方法 |
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