JPH0776151B2 - シリコン単結晶を形成する方法 - Google Patents
シリコン単結晶を形成する方法Info
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- JPH0776151B2 JPH0776151B2 JP60094011A JP9401185A JPH0776151B2 JP H0776151 B2 JPH0776151 B2 JP H0776151B2 JP 60094011 A JP60094011 A JP 60094011A JP 9401185 A JP9401185 A JP 9401185A JP H0776151 B2 JPH0776151 B2 JP H0776151B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は半導体装置等を製造する為のシリコン・スラ
イスの生産に使われる実質的に均質な単結晶シリコンを
形成することに関する。
イスの生産に使われる実質的に均質な単結晶シリコンを
形成することに関する。
従来の技術及び問題点 半導体用の等級の単結晶シリコンを製造する時、種子結
晶を用い、周知の標準的な条件の下で、多結晶シリコン
の融液からシリコン単結晶を引上げるのが普通である。
通常、結晶の引上げはアルゴンの様な不活性雰囲気内
で、普通は1,410℃近辺の高温で行なわれる。上に述た
様にシリコンを処理する際、後でスライスをそれから取
出す単結晶は、使われる炉及びその他の処理材料や装置
内に見出される鉄、銅等の様な重金属で汚染されること
が判つている。
晶を用い、周知の標準的な条件の下で、多結晶シリコン
の融液からシリコン単結晶を引上げるのが普通である。
通常、結晶の引上げはアルゴンの様な不活性雰囲気内
で、普通は1,410℃近辺の高温で行なわれる。上に述た
様にシリコンを処理する際、後でスライスをそれから取
出す単結晶は、使われる炉及びその他の処理材料や装置
内に見出される鉄、銅等の様な重金属で汚染されること
が判つている。
この様な重金属不純物をゲツタ作用によつて捕捉する
為、融液に酸素を添加すると、酸素が沈澱した沈澱区域
が得られ、この区域が重金属にゲツタ作用を持つ傾向が
あることが判つた。更に、融液に窒素を添加することが
結晶自体を強化すると思われる。従つて、改良された物
理的な強度を持つと共に、デバイスの製造中に作用する
内部欠陥及び不純物に対するゲツタ作用能力を持つシリ
コン・スライスを得る為に、シリコンの単結晶成長の
間、酸素及び窒素の様なドーパントを制御して添加する
ことが必要であることは容易に明らかである。更に、こ
うして形成されたシリコン単結晶から得られる各々のス
ライスは、ドーパントの濃度が全く同じでなければなら
ないし、半径方向の一様性がすぐれていなければならな
い。ドーパント・レベルのこの様なスライス毎の制御を
達成するには、結晶成長過程の間に行なうしかない。現
在の結晶成長方法は、結晶成長過程全体にわたつて、窒
素及び酸素を導入し且つその所要の正確な濃度を制御す
ることが出来ない。
為、融液に酸素を添加すると、酸素が沈澱した沈澱区域
が得られ、この区域が重金属にゲツタ作用を持つ傾向が
あることが判つた。更に、融液に窒素を添加することが
結晶自体を強化すると思われる。従つて、改良された物
理的な強度を持つと共に、デバイスの製造中に作用する
内部欠陥及び不純物に対するゲツタ作用能力を持つシリ
コン・スライスを得る為に、シリコンの単結晶成長の
間、酸素及び窒素の様なドーパントを制御して添加する
ことが必要であることは容易に明らかである。更に、こ
うして形成されたシリコン単結晶から得られる各々のス
ライスは、ドーパントの濃度が全く同じでなければなら
ないし、半径方向の一様性がすぐれていなければならな
い。ドーパント・レベルのこの様なスライス毎の制御を
達成するには、結晶成長過程の間に行なうしかない。現
在の結晶成長方法は、結晶成長過程全体にわたつて、窒
素及び酸素を導入し且つその所要の正確な濃度を制御す
ることが出来ない。
単結晶成長過程の間の結晶中のドーパントの濃度は、融
液中のドーパント濃度とその不純物の偏析係数との直接
的な関数である。偏析係数が１より大きいと（酸素は1.
25である）、酸素濃度が結晶の頂部で高くなり、底部で
低くなる。シリコンの結晶生長で窒素の場合は逆であ
る。
液中のドーパント濃度とその不純物の偏析係数との直接
的な関数である。偏析係数が１より大きいと（酸素は1.
25である）、酸素濃度が結晶の頂部で高くなり、底部で
低くなる。シリコンの結晶生長で窒素の場合は逆であ
る。
融液中のドーパント濃度と融液の上方にある化学的に関
係を持つガス種目の分圧との間には熱力学的な平衡状態
がある。成長過程の間、このガス種目の分圧を精密に固
定することが出来れば、この種目の融液中の濃度も固定
であり、その為結晶内の関連したドーパントの濃度も固
定される。
係を持つガス種目の分圧との間には熱力学的な平衡状態
がある。成長過程の間、このガス種目の分圧を精密に固
定することが出来れば、この種目の融液中の濃度も固定
であり、その為結晶内の関連したドーパントの濃度も固
定される。
問題点を解決する為の手段及び作用 この発明では、多結晶シリコンの融液から単結晶シリコ
ンを製造する方法を提供する。結晶の軸線とその半径方
向の両方向に沿つて、結晶内には酸素及び窒素の様なド
ーパントを一様に分布させる。こういうことが、融液内
並びに融液の上方の正しい種目を確認し、成長過程全体
の間、シリコン単結晶の組成の変化を招く２つの化学的
な種目の間の熱力学的な平衡を決定することによつて達
成される。この方式は、融液内のドーパント濃度を制御
することにより、成長過程の間の偏析係数を実効的に回
避する。
ンを製造する方法を提供する。結晶の軸線とその半径方
向の両方向に沿つて、結晶内には酸素及び窒素の様なド
ーパントを一様に分布させる。こういうことが、融液内
並びに融液の上方の正しい種目を確認し、成長過程全体
の間、シリコン単結晶の組成の変化を招く２つの化学的
な種目の間の熱力学的な平衡を決定することによつて達
成される。この方式は、融液内のドーパント濃度を制御
することにより、成長過程の間の偏析係数を実効的に回
避する。
酸素並びに／又は窒素が、例えば少なくとも一部分は、
融液を収容する黒鉛のるつぼの内側の石英又は窒化シリ
コンのライナから供給される。石英ライナの解離によつ
て結晶に酸素が供給される。石英ライナの代りに、窒化
シリコンのライナを利用することにより、窒素もこうい
う形で供給することが出来る。何れの場合も、結晶の形
成は、石英ライナを使う場合は、融液の上方に導入して
窒素ガスの存在の下に、そして窒化シリコンのライナの
場合は、融液の上方に酸素を導入することによつて行な
われる。これによつて、液相と気相の間の熱化学的な平
衡の結果として、窒素、酸化物が形成される。窒素酸化
物を添加するか、融液中の酸素と反応する様に窒素を添
加するか、窒素と酸素の混合物を添加するか、又は融液
中の窒素と反応する様に酸素を添加することの何れかに
より、融液の表面に於ける窒素酸化物の濃度を制御する
ことにより、窒素酸化物が融液の表面に形成される。こ
れらの手順は何れも、融液の上方に平衡気相を設定する
様に作用する。これによつてどんな時も、融液中に溶解
する窒素及び酸素の量が制御される。
融液を収容する黒鉛のるつぼの内側の石英又は窒化シリ
コンのライナから供給される。石英ライナの解離によつ
て結晶に酸素が供給される。石英ライナの代りに、窒化
シリコンのライナを利用することにより、窒素もこうい
う形で供給することが出来る。何れの場合も、結晶の形
成は、石英ライナを使う場合は、融液の上方に導入して
窒素ガスの存在の下に、そして窒化シリコンのライナの
場合は、融液の上方に酸素を導入することによつて行な
われる。これによつて、液相と気相の間の熱化学的な平
衡の結果として、窒素、酸化物が形成される。窒素酸化
物を添加するか、融液中の酸素と反応する様に窒素を添
加するか、窒素と酸素の混合物を添加するか、又は融液
中の窒素と反応する様に酸素を添加することの何れかに
より、融液の表面に於ける窒素酸化物の濃度を制御する
ことにより、窒素酸化物が融液の表面に形成される。こ
れらの手順は何れも、融液の上方に平衡気相を設定する
様に作用する。これによつてどんな時も、融液中に溶解
する窒素及び酸素の量が制御される。
融液中の酸素及び窒素の量は互いに排他的である傾向が
ある。酸素の分圧が高い場合、窒素が融液から排除され
て窒素酸化物を形成する為に、窒素の分圧が低い。窒素
の分圧が高い場合、同じ理由で酸素の分圧が低い。
ある。酸素の分圧が高い場合、窒素が融液から排除され
て窒素酸化物を形成する為に、窒素の分圧が低い。窒素
の分圧が高い場合、同じ理由で酸素の分圧が低い。
シリコン中の窒素レベルを制御する為、融液中の窒素含
有量と融液の上方の窒素を含有するガス種目の間に熱化
学的な相関性を設定することが必要である。窒息及び酸
素の両方を同時に制御する為には、ガス種目は窒素の酸
化物の内の１つでなければならない。窒息の全ての気相
酸化物N2O5,N2O4,N2O3,NO及びN2Oの熱化学の検査から、
N2Oだけが、シリコンの融点（1,685゜K）でSi−Ｃ−Ｏ
−Ｎ系内に測定し得る圧力を持つことが判る。付録１は
この結論を裏づけるSOLGAS計算の１例を示す。
有量と融液の上方の窒素を含有するガス種目の間に熱化
学的な相関性を設定することが必要である。窒息及び酸
素の両方を同時に制御する為には、ガス種目は窒素の酸
化物の内の１つでなければならない。窒息の全ての気相
酸化物N2O5,N2O4,N2O3,NO及びN2Oの熱化学の検査から、
N2Oだけが、シリコンの融点（1,685゜K）でSi−Ｃ−Ｏ
−Ｎ系内に測定し得る圧力を持つことが判る。付録１は
この結論を裏づけるSOLGAS計算の１例を示す。
付録２はシリコンとドーパントとしての酸素、炭素及び
窒素の間の平衡状態の計算例であり、これは気相及び液
相の組成を示している。更にこの付録は、平衡状態を設
定する過程の間、不変の固体を形成することが出来るこ
とも示している。この例では、シリコンの融液が窒素で
飽和し（120ppma）、窒化シリコン（Si3N4）が融液中に
形成され始める。系内の大量の窒素酸化物が融液のこの
窒素による飽和の原因であり、この結果、Si3N4が沈澱
し、融液中に酸素が欠乏する。窒素酸化物の圧力を下げ
ると、融液中の窒素レベルが下がり、Si3N4が融液中に
沈澱しない。こういう計算を利用して、この系の熱化学
的なモデルを設定することが出来る。
窒素の間の平衡状態の計算例であり、これは気相及び液
相の組成を示している。更にこの付録は、平衡状態を設
定する過程の間、不変の固体を形成することが出来るこ
とも示している。この例では、シリコンの融液が窒素で
飽和し（120ppma）、窒化シリコン（Si3N4）が融液中に
形成され始める。系内の大量の窒素酸化物が融液のこの
窒素による飽和の原因であり、この結果、Si3N4が沈澱
し、融液中に酸素が欠乏する。窒素酸化物の圧力を下げ
ると、融液中の窒素レベルが下がり、Si3N4が融液中に
沈澱しない。こういう計算を利用して、この系の熱化学
的なモデルを設定することが出来る。
実施例 図面にはこの発明に関連して使う標準型の結晶引上げ装
置が略図で示されている。この装置が外被１を持ち、そ
の内部には炭素で形成されていて、石英で形成された内
側ライナ５を持つるつぼ３が設けられている。るつぼ３
が支持体７の上に位置ぎめされており、結晶11を融液13
から引上げている状態を示す標準型の結晶引上げ機構９
が示されている。更に、装置内に窒素を供給する為、並
びに装置内に酸素を供給する為の入力ポート15、17も示
されている。窒素の場合は弁19、酸素の場合は弁21が設
けられていて、室１に対する夫々のガスの流量を制御す
る。更に、室１を所望の真空レベルまで引く為の真空ポ
ンプ23も示されている。るつぼ３の周りに加熱機構25が
配置されて、その中の融液13を所望の温度まで誘導加熱
する。
置が略図で示されている。この装置が外被１を持ち、そ
の内部には炭素で形成されていて、石英で形成された内
側ライナ５を持つるつぼ３が設けられている。るつぼ３
が支持体７の上に位置ぎめされており、結晶11を融液13
から引上げている状態を示す標準型の結晶引上げ機構９
が示されている。更に、装置内に窒素を供給する為、並
びに装置内に酸素を供給する為の入力ポート15、17も示
されている。窒素の場合は弁19、酸素の場合は弁21が設
けられていて、室１に対する夫々のガスの流量を制御す
る。更に、室１を所望の真空レベルまで引く為の真空ポ
ンプ23も示されている。るつぼ３の周りに加熱機構25が
配置されて、その中の融液13を所望の温度まで誘導加熱
する。
上に述べた装置を用いてこの発明に従つて結晶を形成す
る為、多結晶シリコンが室温にあるるつぼ３の融液領域
13に送込まれる。この後、装置１を密封し、真空ポンプ
23で引いて、装置を真空にし、それから空気を排除す
る。次に、装置をきれいに保ち、その後適正な融液温度
に持つて来る為に、真空状態で融液に希望する状態を設
定する。融解温度で、窒素供給部15からの窒素並びに／
又は酸素供給部17からの酸素の様な所要のガスを装置内
に導入する。（この装置は室温でガスを導入した状態か
ら開始し、その後溶液の最終的な動作温度まで温度を高
めてもよい。）その量が付録１に示すモデルによつて決
定される。付録２には、SOLGASコンピュータ・プログラ
ムから求めた一組の数学的な相関関係が示されている。
SOLGASプログラムは気体、固体及び液体を一緒に含む系
の平衡状態を見出すものとして、この分野で周知であ
る。温度の関数として熱化学定数を表に記録し、原子を
隔離した系として密封された容積内に一緒においた時、
どんな平衡状態になるかを決定することが出来る様にす
る。ここでは、SOLGAS計算が、特にこの装置で使われる
材料に制限されている。
る為、多結晶シリコンが室温にあるるつぼ３の融液領域
13に送込まれる。この後、装置１を密封し、真空ポンプ
23で引いて、装置を真空にし、それから空気を排除す
る。次に、装置をきれいに保ち、その後適正な融液温度
に持つて来る為に、真空状態で融液に希望する状態を設
定する。融解温度で、窒素供給部15からの窒素並びに／
又は酸素供給部17からの酸素の様な所要のガスを装置内
に導入する。（この装置は室温でガスを導入した状態か
ら開始し、その後溶液の最終的な動作温度まで温度を高
めてもよい。）その量が付録１に示すモデルによつて決
定される。付録２には、SOLGASコンピュータ・プログラ
ムから求めた一組の数学的な相関関係が示されている。
SOLGASプログラムは気体、固体及び液体を一緒に含む系
の平衡状態を見出すものとして、この分野で周知であ
る。温度の関数として熱化学定数を表に記録し、原子を
隔離した系として密封された容積内に一緒においた時、
どんな平衡状態になるかを決定することが出来る様にす
る。ここでは、SOLGAS計算が、特にこの装置で使われる
材料に制限されている。
一旦図面に示す装置を上に述べた様に設定したら、条件
を下記の数学的な相関関係に合う様にして、そこに示す
温度及び圧力に於ける装置に対する酸素並びに／又は窒
素の添加を行ない、実験データを検査する。
を下記の数学的な相関関係に合う様にして、そこに示す
温度及び圧力に於ける装置に対する酸素並びに／又は窒
素の添加を行ない、実験データを検査する。
単結晶シリコン内の酸素並びに／又は窒素の濃度を制御
する為には、融液中の窒素酸化物ガス、酸素及び窒素を
設定しなければならない。
する為には、融液中の窒素酸化物ガス、酸素及び窒素を
設定しなければならない。
1,685゜Ｋで次の平衡状態 Ｏ（Si）＋2N（Si）＝N2O（ガス） （１） を検査した後、SOLGAS計算から、下記の式を導き出し
た。
た。
シリコンの融点に於ける反応（１）の定数Ｋは次の値に
等しい。
等しい。
Ｋ＝ｐ（N2O）/O（Si）＊Ｎ（Si））２＝2.0325E−05
（２） 融液の上方の周囲雰囲気中の窒素酸化物の平衡分圧は次
の様に表わすことが出来る。
（２） 融液の上方の周囲雰囲気中の窒素酸化物の平衡分圧は次
の様に表わすことが出来る。
ｐ（N2O）＝2.0325E−05＊Ｏ（Si）＊（Ｎ（Si））
２ （３） 融液内の窒素濃度も求められる。
２ （３） 融液内の窒素濃度も求められる。
或るいは融液内の酸素濃度は次の値に等しい。
Ｏ（Si）＝49200.429＊ｐ（N2O）／（Ｎ（Si））
２ （５） 溶融シリコン及び固体シリコンの間の窒素及び酸素の偏
析係数（夫々0.007及び1.25）が判つていれば、窒素酸
化物の圧力とシリコン結晶内の窒素濃度の間の下記の相
関関数を計算することが出来る。
２ （５） 溶融シリコン及び固体シリコンの間の窒素及び酸素の偏
析係数（夫々0.007及び1.25）が判つていれば、窒素酸
化物の圧力とシリコン結晶内の窒素濃度の間の下記の相
関関数を計算することが出来る。
Ｏ（Si）＝0.02419＊ｐ（N2O）／（Ｎ（Si））２（７） N2Oの圧力は気圧で表わされ、酸素及び窒素の濃度はppm
aで表わされ、反応定数Ｋは気圧／（ppma）３で表わ
す。
aで表わされ、反応定数Ｋは気圧／（ppma）３で表わ
す。
多結晶シリコンが融解して融液13を形成した後、種子結
晶を融液13と接触する様に配置し、結晶引上げ機構９に
よつて結晶11を引上げる。この結晶成長過程の間、窒素
の平衡偏析係数によつて、それが結晶に入るか、融液内
にとどまるかが決まる。融液内の圧力が高くなると、融
液内のガス濃度が高くなり、融液の表面の上方に必要な
酸素の分圧が高くなる。従つて、濃度が高くなることに
より、若干の材料が凍結するから、平衡状態から材料が
供給される。ガスが雰囲気に加えられ、これを真空とし
てポンプで引くことが出来、この為室１内の圧力が制御
される。必要であれば、融液から結晶に入つて欠乏する
為に、材料を添加する。この為結晶を引上げるにつれ
て、酸素が結晶内に偏析し、結晶内に偏析した酸素の代
替として、より多くの酸素を装置内に圧送する。こうい
うこは何れも付録３のモデルから明らかである。融液の
上方に窒息酸化物の層を保つ為に、ガスが導入される。
窒素酸化物が、装置の質量分析計によつてオンラインで
測定される。この時、融液の表面からガスを取出し、低
圧４極電子増倍形質量分析形（図に示してない）に供給
することが出来る。こういう結果から、装置に導入され
る窒素並びに／又は酸素の量が、質量流量制御器（図に
示してない）によつてオンラインで制御される。圧力も
真空ポンプによつてオンラインで制御される。
晶を融液13と接触する様に配置し、結晶引上げ機構９に
よつて結晶11を引上げる。この結晶成長過程の間、窒素
の平衡偏析係数によつて、それが結晶に入るか、融液内
にとどまるかが決まる。融液内の圧力が高くなると、融
液内のガス濃度が高くなり、融液の表面の上方に必要な
酸素の分圧が高くなる。従つて、濃度が高くなることに
より、若干の材料が凍結するから、平衡状態から材料が
供給される。ガスが雰囲気に加えられ、これを真空とし
てポンプで引くことが出来、この為室１内の圧力が制御
される。必要であれば、融液から結晶に入つて欠乏する
為に、材料を添加する。この為結晶を引上げるにつれ
て、酸素が結晶内に偏析し、結晶内に偏析した酸素の代
替として、より多くの酸素を装置内に圧送する。こうい
うこは何れも付録３のモデルから明らかである。融液の
上方に窒息酸化物の層を保つ為に、ガスが導入される。
窒素酸化物が、装置の質量分析計によつてオンラインで
測定される。この時、融液の表面からガスを取出し、低
圧４極電子増倍形質量分析形（図に示してない）に供給
することが出来る。こういう結果から、装置に導入され
る窒素並びに／又は酸素の量が、質量流量制御器（図に
示してない）によつてオンラインで制御される。圧力も
真空ポンプによつてオンラインで制御される。
融液内及び融液の上方の正しい種目を確認し、２つの化
学的な種目の間の熱化学的な平衡状態を決定すること
が、結晶成長過程全体の間、シリコン単結晶の組成を変
える方法につながる。この方式は、融液内のドーパント
の濃度を制御することにより、成長過程の間の偏析係数
を実効的に回避する。
学的な種目の間の熱化学的な平衡状態を決定すること
が、結晶成長過程全体の間、シリコン単結晶の組成を変
える方法につながる。この方式は、融液内のドーパント
の濃度を制御することにより、成長過程の間の偏析係数
を実効的に回避する。
まとめて云えば、融液の上方の窒素酸化物の分圧を変え
ることにより、結晶成長状態（例えばるつぼの材料）に
応じて、窒素の濃度（酸素一定の場合）又は酸素濃度
（窒素が一定の場合）を制御することが出来る。
ることにより、結晶成長状態（例えばるつぼの材料）に
応じて、窒素の濃度（酸素一定の場合）又は酸素濃度
（窒素が一定の場合）を制御することが出来る。
石英のるつぼが一定の速度で溶融する時、酸素を一定レ
ベルに固定し、系の平衡がこの酸素の値に調節される。
融液内の窒素濃度、N2Oの分圧及びその他の種目の圧力
又は濃度がプロセス内で設定される。窒息酸化物の圧力
を変えることにより、全ての種目の質量留分を変えるこ
とが可能になり、これによつて系は強制的に式（３）に
従う新しい定常状態の平衡状態に移る。
ベルに固定し、系の平衡がこの酸素の値に調節される。
融液内の窒素濃度、N2Oの分圧及びその他の種目の圧力
又は濃度がプロセス内で設定される。窒息酸化物の圧力
を変えることにより、全ての種目の質量留分を変えるこ
とが可能になり、これによつて系は強制的に式（３）に
従う新しい定常状態の平衡状態に移る。
窒化シリコンのるつぼが一定速度で溶解する時も同じ条
件である。これによつて窒素が一定レベルに固定され、
N2Oの圧力の変化により、融液内の酸素濃度が式（３）
に従つて変化する。
件である。これによつて窒素が一定レベルに固定され、
N2Oの圧力の変化により、融液内の酸素濃度が式（３）
に従つて変化する。
融液内の酸素又は窒素の外部の源がない時、１つの独特
の平衡状態があり、系内の１つの独特の酸素及び窒素濃
度がある。窒素酸化物の分圧を変えると、式（３）に従
つて、融液内の酸素及び窒素の濃度が変化する。
の平衡状態があり、系内の１つの独特の酸素及び窒素濃
度がある。窒素酸化物の分圧を変えると、式（３）に従
つて、融液内の酸素及び窒素の濃度が変化する。
この発明を好ましい特定の実施例について説明したが、
当業者には、いろいろな変更が考えられよう。従つて、
特許請求の範囲は、こういう変更を包括する様に、従来
技術から考えて、考えられる限り広く解釈されるべきで
ある。
当業者には、いろいろな変更が考えられよう。従つて、
特許請求の範囲は、こういう変更を包括する様に、従来
技術から考えて、考えられる限り広く解釈されるべきで
ある。
付録１ Si/H/He/C/O/N平衡系 Ｔ＝1,685.00゜K Ｐ＝2.600E−02気圧 気相 P/気圧 N2O5 0.29893E−28 N2O4 0.78851E−22 N2O3 0.37603E−15 NO 0.55052E−15 N2O 0.46557E−02 N2 0.38203E−05 He 0.17041E−01 CO 0.42995E−02 CO2 0.29511E−08 O2 0.15184E−20 付録３ Ｏ（Si）−Ｎ（Si）−N2O系の分析 下記の表は、酸素含有量を一定値に保つた時の、融液の
上方の気相中の平衡ｐ（N2O）に対する融液及び結晶中
の平衡窒素濃度を示す。実験的には、融液を入れた石英
るつぼの溶解を制御することによつて、この状態に近づ
けることが出来る。この場合、融液には29ppma酸素を選
んだ。
上方の気相中の平衡ｐ（N2O）に対する融液及び結晶中
の平衡窒素濃度を示す。実験的には、融液を入れた石英
るつぼの溶解を制御することによつて、この状態に近づ
けることが出来る。この場合、融液には29ppma酸素を選
んだ。
この表は、こういう状態で周囲ガス圧力の問題が起るこ
とを示している。シリコン結晶の成長の間、N2Oの圧力
が大気圧、即ち１気圧を越える。これは、平衡状態で
は、融液中の酸素が29ppmaで窒素の飽和（120ppma）を
保ち、然も約１気圧の圧力を保つのが不可能であること
を意味する。
とを示している。シリコン結晶の成長の間、N2Oの圧力
が大気圧、即ち１気圧を越える。これは、平衡状態で
は、融液中の酸素が29ppmaで窒素の飽和（120ppma）を
保ち、然も約１気圧の圧力を保つのが不可能であること
を意味する。
下記の表は、窒素酸化物の分圧が１及び0.026気圧の時
の、シリコン融液中の平衡窒素及び酸素濃度を示す。窒
素及び酸素濃度は反比例し（式（２）参照）、窒素酸化
物の圧力が一定である時、２つの値の間に制限される。
１気圧では、最高の窒素濃度が溶解度限定（120ppma）
に等しい。これは3.4ppmaの酸素濃度に対応し、窒素酸
化物の圧力を下げるまで、この濃度を下げることは出来
ない。融液中の酸素濃度が高くなるにつれて、融液の窒
素濃度が低下する。酸素含有量がその限界（41.7ppma）
に達すると、融液中の窒素濃度は34.3ppmaより低くする
ことが出来ない。窒素濃度を下げる唯一の方法は、窒息
酸化物の圧力を下げることである。
の、シリコン融液中の平衡窒素及び酸素濃度を示す。窒
素及び酸素濃度は反比例し（式（２）参照）、窒素酸化
物の圧力が一定である時、２つの値の間に制限される。
１気圧では、最高の窒素濃度が溶解度限定（120ppma）
に等しい。これは3.4ppmaの酸素濃度に対応し、窒素酸
化物の圧力を下げるまで、この濃度を下げることは出来
ない。融液中の酸素濃度が高くなるにつれて、融液の窒
素濃度が低下する。酸素含有量がその限界（41.7ppma）
に達すると、融液中の窒素濃度は34.3ppmaより低くする
ことが出来ない。窒素濃度を下げる唯一の方法は、窒息
酸化物の圧力を下げることである。
第１図はこの発明を利用した装置の略図である。
フロントページの続き (72)発明者 デビツド イー．ウイツター アメリカ合衆国テキサス州リチヤードソ ン，ミストルトウ ドライブ 2011 (56)参考文献 特開 昭57−17497（ＪＰ，Ａ) 米国特許4400232（ＵＳ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】結晶全体にわたって略一様な物理的な性質
を持つシリコン単結晶を形成する方法に於て、 （イ） シリコン融液を用意し、 （ロ） 所定のドーパントを前記融液に添加し、 （ハ） 前記ドーパントの濃度と熱力学的平衡状態を保
つ分圧でガスを前記融液上に加え、 （ニ） 前記融液からシリコン結晶を形成する工程から
なる方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/607,107 US4591409A (en) | 1984-05-03 | 1984-05-03 | Control of nitrogen and/or oxygen in silicon via nitride oxide pressure during crystal growth |
| US607107 | 1984-05-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6117495A JPS6117495A (ja) | 1986-01-25 |
| JPH0776151B2 true JPH0776151B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=24430849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60094011A Expired - Lifetime JPH0776151B2 (ja) | 1984-05-03 | 1985-05-02 | シリコン単結晶を形成する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4591409A (ja) |
| EP (1) | EP0170788B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0776151B2 (ja) |
| DE (1) | DE3572513D1 (ja) |
Families Citing this family (33)
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| WO1995007546A1 (fr) * | 1993-09-09 | 1995-03-16 | Soviet-German Joint Venture 'mamt' | Procede de determination de la concentration d'oxygene dans des cristaux de silicium |
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| DE19941902A1 (de) | 1999-09-02 | 2001-03-15 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Verfahren zur Herstellung von mit Stickstoff dotierten Halbleiterscheiben |
| JP3589119B2 (ja) | 1999-10-07 | 2004-11-17 | 三菱住友シリコン株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
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1984
- 1984-05-03 US US06/607,107 patent/US4591409A/en not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-04-30 EP EP85105269A patent/EP0170788B1/en not_active Expired
- 1985-04-30 DE DE8585105269T patent/DE3572513D1/de not_active Expired
- 1985-05-02 JP JP60094011A patent/JPH0776151B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6117495A (ja) | 1986-01-25 |
| EP0170788A1 (en) | 1986-02-12 |
| DE3572513D1 (en) | 1989-09-28 |
| EP0170788B1 (en) | 1989-08-23 |
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