JPH08231294A - 水平磁界下シリコン単結晶引上方法 - Google Patents
水平磁界下シリコン単結晶引上方法Info
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- JPH08231294A JPH08231294A JP3670295A JP3670295A JPH08231294A JP H08231294 A JPH08231294 A JP H08231294A JP 3670295 A JP3670295 A JP 3670295A JP 3670295 A JP3670295 A JP 3670295A JP H08231294 A JPH08231294 A JP H08231294A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン単結晶全体の酸素濃度を可能な限り
狭い範囲内に制御し得る水平方向磁界下チョコラルスキ
ー法による水平磁界下シリコン単結晶引上方法を提供す
る。 【構成】 水平方向に磁場を印加してシリコン単結晶を
引上げる水平方向磁界下チョコラルスキー法において、
シリコン融液表面と水平方向磁束中心線との高さ方向距
離が、シリコン単結晶が成長する全過程中、５cm以内で
あることを特徴とする。
狭い範囲内に制御し得る水平方向磁界下チョコラルスキ
ー法による水平磁界下シリコン単結晶引上方法を提供す
る。 【構成】 水平方向に磁場を印加してシリコン単結晶を
引上げる水平方向磁界下チョコラルスキー法において、
シリコン融液表面と水平方向磁束中心線との高さ方向距
離が、シリコン単結晶が成長する全過程中、５cm以内で
あることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイス用シリ
コン単結晶の酸素濃度の制御に適した水平方向磁界下チ
ョコラルスキー法による水平磁界下シリコン単結晶引上
方法およびその装置に関する。
コン単結晶の酸素濃度の制御に適した水平方向磁界下チ
ョコラルスキー法による水平磁界下シリコン単結晶引上
方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、水平方向磁界下チョコラルスキー
法によるシリコン単結晶に関しては超電導磁場を使用し
た方法に関連して少なからず、提案が成されている。
法によるシリコン単結晶に関しては超電導磁場を使用し
た方法に関連して少なからず、提案が成されている。
【０００３】その方法は磁界の高さは固定されており、
その中で結晶成長につれて石英ルツボは上昇させられ、
固液界面が結晶成長に最も適した高さに制御されてい
る。
その中で結晶成長につれて石英ルツボは上昇させられ、
固液界面が結晶成長に最も適した高さに制御されてい
る。
【０００４】図１は水平方向磁界下チョコラルスキー法
によるシリコン単結晶成育装置の断面図であり、図３は
従来の方法で育成したシリコン単結晶の成長軸方向の酸
素濃度の分布図である。
によるシリコン単結晶成育装置の断面図であり、図３は
従来の方法で育成したシリコン単結晶の成長軸方向の酸
素濃度の分布図である。
【０００５】水平方向磁界下チョコラルスキー法による
シリコン単結晶育成法においては、磁場の磁束中心線は
不動であり、装置内の不動物体に対して位置は変化しな
い。一方、石英ルツボ内のシリコン融液面の高さは、結
晶成長につれて石英ルツボ内では低下していくが、その
低下を補うように石英ルツボを上昇させるために、装置
内不動物体に対しては、シリコン融液表面の高さは変化
しない。
シリコン単結晶育成法においては、磁場の磁束中心線は
不動であり、装置内の不動物体に対して位置は変化しな
い。一方、石英ルツボ内のシリコン融液面の高さは、結
晶成長につれて石英ルツボ内では低下していくが、その
低下を補うように石英ルツボを上昇させるために、装置
内不動物体に対しては、シリコン融液表面の高さは変化
しない。
【０００６】しかしながら、装置の昇降機構の機械的精
度や、石英ルツボ上昇速度の設定値によりシリコン融液
表面の高さの不変性は完全ではなく、ある範囲の“ず
れ”が生じる。これにより、リコン融液表面と磁束中心
線との距離にも“ずれ”が生じ、その大きさは２０cm近
くに達することもある。
度や、石英ルツボ上昇速度の設定値によりシリコン融液
表面の高さの不変性は完全ではなく、ある範囲の“ず
れ”が生じる。これにより、リコン融液表面と磁束中心
線との距離にも“ずれ”が生じ、その大きさは２０cm近
くに達することもある。
【０００７】また、従来の装置では、融液表面Ａは磁束
中心線Ｂよりも１０cm以上も上方に位置していることも
しばしばであった。そのため、融液表面と磁束中心線と
の距離は全過程をみると１５cmにも達することもあり、
そのための酸素濃度の制御が困難であった。
中心線Ｂよりも１０cm以上も上方に位置していることも
しばしばであった。そのため、融液表面と磁束中心線と
の距離は全過程をみると１５cmにも達することもあり、
そのための酸素濃度の制御が困難であった。
【０００８】一方、半導体デバイス用シリコン単結晶に
含まれる酸素原子は、その濃度と分布が適切であれば、
多くの利点をデバイス性にもたらすことが知られてい
る。
含まれる酸素原子は、その濃度と分布が適切であれば、
多くの利点をデバイス性にもたらすことが知られてい
る。
【０００９】しかしながら、半導体デバイス用シリコン
単結晶に含まれる酸素原子の最適濃度は、最近のデバイ
ス特性の高度化に伴い、極めて狭い範囲に限られてお
り、かつ、その最適範囲がデバイス毎に異なっている。
そのため、シリコン単結晶の育成にあたっては、酸素濃
度を可能な限り、狭い範囲に抑えることが望ましい。
単結晶に含まれる酸素原子の最適濃度は、最近のデバイ
ス特性の高度化に伴い、極めて狭い範囲に限られてお
り、かつ、その最適範囲がデバイス毎に異なっている。
そのため、シリコン単結晶の育成にあたっては、酸素濃
度を可能な限り、狭い範囲に抑えることが望ましい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の水平磁界下シリコン単結晶引上方法は、融液表面と磁
束中心線との高さの距離が大きく、そのため成長軸方向
の酸素の変動幅が比較的大きくなり、酸素濃度の制御が
困難であるという問題があった。
の水平磁界下シリコン単結晶引上方法は、融液表面と磁
束中心線との高さの距離が大きく、そのため成長軸方向
の酸素の変動幅が比較的大きくなり、酸素濃度の制御が
困難であるという問題があった。
【００１１】これは融液表面と磁束中心線との、ある距
離以内での効果の重要性や有効性が認識されていなかっ
たために、本体である結晶引上装置と、その外側に併置
する水平方向対向型磁石の相対的な位置関係がシステム
として一体化されておらず、機械的、構造的制約からこ
のような状態になっていたものである。
離以内での効果の重要性や有効性が認識されていなかっ
たために、本体である結晶引上装置と、その外側に併置
する水平方向対向型磁石の相対的な位置関係がシステム
として一体化されておらず、機械的、構造的制約からこ
のような状態になっていたものである。
【００１２】本発明者らは、かかる従来の問題を解決す
るために鋭意検討をすすめたところ、磁束中心線の高さ
調節機構に改良を加え、かつ、ルツボ昇降機構とのシス
テム的一体化を図り、シリコン単結晶成長開始時点か
ら、融液表面が最も上昇する最終的段階まで、その融液
表面と磁束中心線との高さの距離を、ある範囲内に抑え
る方法およびその装置を実施し、その距離を５cm以内に
することにより成長軸方向の酸素濃度を制御できること
を見出だした。
るために鋭意検討をすすめたところ、磁束中心線の高さ
調節機構に改良を加え、かつ、ルツボ昇降機構とのシス
テム的一体化を図り、シリコン単結晶成長開始時点か
ら、融液表面が最も上昇する最終的段階まで、その融液
表面と磁束中心線との高さの距離を、ある範囲内に抑え
る方法およびその装置を実施し、その距離を５cm以内に
することにより成長軸方向の酸素濃度を制御できること
を見出だした。
【００１３】本発明は、かかる知見に基づいて成された
もので、シリコン単結晶全体の酸素濃度を可能な限り狭
い範囲内に制御し得る水平方向磁界下チョコラルスキー
法による水平磁界下シリコン単結晶引上方法を提供する
ことを目的とする。
もので、シリコン単結晶全体の酸素濃度を可能な限り狭
い範囲内に制御し得る水平方向磁界下チョコラルスキー
法による水平磁界下シリコン単結晶引上方法を提供する
ことを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る水平磁界下
シリコン単結晶引上方法は、水平方向に磁場を印加して
シリコン単結晶を引上げる水平方向磁界下チョコラルス
キー法において、シリコン融液表面と水平方向の磁束中
心線との高さ方向距離が、シリコン単結晶が成長する全
過程中、５cm以内であることを特徴とする。
シリコン単結晶引上方法は、水平方向に磁場を印加して
シリコン単結晶を引上げる水平方向磁界下チョコラルス
キー法において、シリコン融液表面と水平方向の磁束中
心線との高さ方向距離が、シリコン単結晶が成長する全
過程中、５cm以内であることを特徴とする。
【００１５】本発明は、請求項１に記載した水平磁界下
シリコン単結晶引上方法を可能にするように、水平方向
磁束中心線に対して、石英ルツボのシリコン融液表面が
前記水平方向磁束中心線との高さ方向距離が、シリコン
単結晶が成長する全過程中、５cm以内になるように石英
ルツボ昇降速度を設定して、シリコン融液表面と水平方
向磁束中心線との高さ方向距離をコントロールできる水
平磁界下シリコン単結晶引上装置をも実現したものであ
る。
シリコン単結晶引上方法を可能にするように、水平方向
磁束中心線に対して、石英ルツボのシリコン融液表面が
前記水平方向磁束中心線との高さ方向距離が、シリコン
単結晶が成長する全過程中、５cm以内になるように石英
ルツボ昇降速度を設定して、シリコン融液表面と水平方
向磁束中心線との高さ方向距離をコントロールできる水
平磁界下シリコン単結晶引上装置をも実現したものであ
る。
【００１６】シリコン融液表面と水平方向磁束中心線と
の高さ方向距離が、５cm以内の範囲に入らない場合は、
成長軸方向の酸素の変動が大きすぎて酸素濃度の制御が
困難である。この場合、融液表面が磁束中心線より下に
なることはない。
の高さ方向距離が、５cm以内の範囲に入らない場合は、
成長軸方向の酸素の変動が大きすぎて酸素濃度の制御が
困難である。この場合、融液表面が磁束中心線より下に
なることはない。
【００１７】本発明の実施例には対向型超電導コイル磁
石を用いているが、これに限らず、水平方向磁場に対し
て、例えば鉄芯型コイルを用いたものにも適用されるも
のである。
石を用いているが、これに限らず、水平方向磁場に対し
て、例えば鉄芯型コイルを用いたものにも適用されるも
のである。
【００１８】
【作用】シリコン融液表面と水平方向磁束中心線との高
さ方向距離を、シリコン単結晶が成長する全過程中、５
cm以内で行うことにより、シリコン単結晶全体の酸素濃
度を狭い範囲に抑えることができる。
さ方向距離を、シリコン単結晶が成長する全過程中、５
cm以内で行うことにより、シリコン単結晶全体の酸素濃
度を狭い範囲に抑えることができる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００２０】（実施例）図１は水平方向磁界下チョコラ
ルスキー法によるシリコン単結晶成育装置の断面図であ
り、その融液表面と磁束中心線との位置関係が示されて
いる。
ルスキー法によるシリコン単結晶成育装置の断面図であ
り、その融液表面と磁束中心線との位置関係が示されて
いる。
【００２１】図２は、本発明の方法で育成したシリコン
単結晶の成長軸方向の酸素濃度の分布図である。
単結晶の成長軸方向の酸素濃度の分布図である。
【００２２】図１において、１は石英ルツボ、２はカー
ボンルツボ、３はヒーター、４はシリコン融液、５はル
ツボ昇降軸、６は対向型超電導コイル磁石を示し、Ａは
シリコン融液表面、Ｂは水平方向磁束の中心線、ｈはシ
リコン融液表面Ａと水平方向磁束中心線Ｂとの高さ方向
距離である。
ボンルツボ、３はヒーター、４はシリコン融液、５はル
ツボ昇降軸、６は対向型超電導コイル磁石を示し、Ａは
シリコン融液表面、Ｂは水平方向磁束の中心線、ｈはシ
リコン融液表面Ａと水平方向磁束中心線Ｂとの高さ方向
距離である。
【００２３】まず、ヒーター３の位置は不動であるた
め、引上過程中においてルツボ１内のシリコン融液に適
切な熱が加わるよう、融液表面Ａとヒーター３の初期位
置を最適に調整する。次いで、融液表面Ａと引上磁束中
心線Ｂとの高さ位置を実質的に一致させた。
め、引上過程中においてルツボ１内のシリコン融液に適
切な熱が加わるよう、融液表面Ａとヒーター３の初期位
置を最適に調整する。次いで、融液表面Ａと引上磁束中
心線Ｂとの高さ位置を実質的に一致させた。
【００２４】次いで、結晶引上を開始した。結晶の成長
による融液の減少にともない、融液表面が低下するが、
ルツボ昇降軸５を上昇させること、および磁束中心線の
高さを調節すること、によりシリコン融液に加わる熱お
よび磁束を最適化した。
による融液の減少にともない、融液表面が低下するが、
ルツボ昇降軸５を上昇させること、および磁束中心線の
高さを調節すること、によりシリコン融液に加わる熱お
よび磁束を最適化した。
【００２５】これにより、結晶引上の開始から終了にか
けて、融液表面Ａと磁束中心線Ｂとの高さ方向距離ｈは
徐々に増大して行くが、結晶引上終了時において高さｈ
は３cmとなった。
けて、融液表面Ａと磁束中心線Ｂとの高さ方向距離ｈは
徐々に増大して行くが、結晶引上終了時において高さｈ
は３cmとなった。
【００２６】図２に示すように、成長軸方向の酸素濃度
は、引上げられた単結晶のヘッド部で８．５×１０17at
oms/ccであり、成長軸方向の酸素濃度の変動は、２×１
０17atoms/cc程であった。
は、引上げられた単結晶のヘッド部で８．５×１０17at
oms/ccであり、成長軸方向の酸素濃度の変動は、２×１
０17atoms/cc程であった。
【００２７】（比較例）実施例と同一の装置を使用して
シリコン単結晶の引上を行った。まず、ヒーター３の位
置は不動であるため、引上過程中においてルツボ１内の
シリコン融液に適切な熱が加わるよう、融液表面Ａとヒ
ーター３の初期位置を最適に調整する。次いで、融液表
面Ａと引上磁束中心線Ｂとの高さｈを５cmに設定した。
シリコン単結晶の引上を行った。まず、ヒーター３の位
置は不動であるため、引上過程中においてルツボ１内の
シリコン融液に適切な熱が加わるよう、融液表面Ａとヒ
ーター３の初期位置を最適に調整する。次いで、融液表
面Ａと引上磁束中心線Ｂとの高さｈを５cmに設定した。
【００２８】次いで、結晶引上を開始した。引上中のル
ツボ昇降軸の昇降、磁束中心線高さの調節を実施例と同
一にして引上を行った。
ツボ昇降軸の昇降、磁束中心線高さの調節を実施例と同
一にして引上を行った。
【００２９】これにより、結晶引上の開始から終了にか
けて、シリコン融液表面Ａと磁束中心線Ｂとの高さ方向
距離ｈは徐々に増大して行くが、結晶引上終了時におい
て高さｈは８cmとなった。
けて、シリコン融液表面Ａと磁束中心線Ｂとの高さ方向
距離ｈは徐々に増大して行くが、結晶引上終了時におい
て高さｈは８cmとなった。
【００３０】得られたシリコン単結晶の水平方向の酸素
濃度を数点測定し、その結果を図３中、線Ｉに示した。
成長軸方向の酸素濃度の変動は、４．５×１０17atoms/
cc程であった。
濃度を数点測定し、その結果を図３中、線Ｉに示した。
成長軸方向の酸素濃度の変動は、４．５×１０17atoms/
cc程であった。
【００３１】（従来例）まず、ヒーター３の位置は不動
であるため、引上過程中においてルツボ１内のシリコン
融液に適切な熱が加わるよう、融液表面Ａとヒーター３
の初期位置を最適に調整する。次いで、融液表面Ａと引
上磁束中心線Ｂとの高さ位置を実質的に一致させる。
であるため、引上過程中においてルツボ１内のシリコン
融液に適切な熱が加わるよう、融液表面Ａとヒーター３
の初期位置を最適に調整する。次いで、融液表面Ａと引
上磁束中心線Ｂとの高さ位置を実質的に一致させる。
【００３２】次いで、結晶引上を開始した。結晶の成長
による融液の減少にともない、融液表面が低下するが、
シリコン融液の温度分布を最適化することのみを目的と
してルツボ昇降軸５を上昇させてシリコン融液表面Ａの
位置を調整した。
による融液の減少にともない、融液表面が低下するが、
シリコン融液の温度分布を最適化することのみを目的と
してルツボ昇降軸５を上昇させてシリコン融液表面Ａの
位置を調整した。
【００３３】これにより、結晶引上の開始から終了にか
けて、シリコン融液表面Ａと磁束中心線Ｂとの高さ方向
距離ｈは徐々に増大して行くが、結晶引上終了時におい
て高さｈは１０cmとなった。
けて、シリコン融液表面Ａと磁束中心線Ｂとの高さ方向
距離ｈは徐々に増大して行くが、結晶引上終了時におい
て高さｈは１０cmとなった。
【００３４】得られたシリコン単結晶の水平方向の酸素
濃度を数点測定し、その結果を図３中、線ＩＩに示し
た。成長軸方向の酸素濃度の変動は、７×１０17atoms/
cc程であった。
濃度を数点測定し、その結果を図３中、線ＩＩに示し
た。成長軸方向の酸素濃度の変動は、７×１０17atoms/
cc程であった。
【００３５】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、シ
リコン単結晶の育成にあたっては、酸素濃度を可能な限
り、狭い範囲に抑えることが可能となった。
リコン単結晶の育成にあたっては、酸素濃度を可能な限
り、狭い範囲に抑えることが可能となった。
【図１】水平方向磁界下チョコラルスキー法によるシリ
コン単結晶成育装置の断面図。
コン単結晶成育装置の断面図。
【図２】本発明の方法で育成したシリコン単結晶の成長
軸方向の酸素濃度の分布図。
軸方向の酸素濃度の分布図。
【図３】比較例および従来方法で育成したシリコン単結
晶の成長軸方向の酸素濃度の分布図。
晶の成長軸方向の酸素濃度の分布図。
１………石英ルツボ ２………カーボンルツボ ３………ヒーター ４………シリコン融液 ５………ルツボ昇降軸 ６………対向型超電導コイル磁石 Ａ………シリコン融液表面 Ｂ………水平方向磁束中心線 ｈ………シリコン融液表面と水平方向磁束中心線との高
さ方向距離
さ方向距離
Claims (2)
- 【請求項１】 水平方向に磁場を印加してシリコン単結
晶を引上げる水平方向磁界下チョコラルスキー法におい
て、 シリコン融液表面と水平方向磁束中心線との高さ方向距
離が、シリコン単結晶が成長する全過程中、５cm以内で
あることを特徴とする水平磁界下シリコン単結晶引上方
法。 - 【請求項２】 水平方向に磁場を印加してシリコン単結
晶を引上げる水平方向磁界下チョコラルスキー法におい
て、 水平方向磁束中心線に対して、石英ルツボのシリコン融
液表面が前記水平方向磁束中心線との高さ方向距離が、
シリコン単結晶が成長する全過程中、５cm以内になるよ
うに石英ルツボ昇降速度を設定したことをことを特徴と
する水平磁界下シリコン単結晶引上装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3670295A JPH08231294A (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 水平磁界下シリコン単結晶引上方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3670295A JPH08231294A (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 水平磁界下シリコン単結晶引上方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08231294A true JPH08231294A (ja) | 1996-09-10 |
Family
ID=12477109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3670295A Pending JPH08231294A (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 水平磁界下シリコン単結晶引上方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08231294A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09188590A (ja) * | 1995-12-29 | 1997-07-22 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の製造方法および装置 |
| US5827366A (en) * | 1995-11-22 | 1998-10-27 | Nec Corporation | Czochralski growing apparatus suppressing growth striation of long large-diameter monocrystalline silicon |
| US6048779A (en) * | 1997-11-06 | 2000-04-11 | Nec Corporation | Method of growing silicon monocrystal |
| EP2031100A1 (en) | 2007-06-08 | 2009-03-04 | Siltronic AG | Manufacturing method of single crystal |
| JP2010024120A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Sumco Corp | シリコン単結晶およびその育成方法 |
| JP2018510839A (ja) * | 2015-04-14 | 2018-04-19 | エスケイ・シルトロン・カンパニー・リミテッド | シリコン単結晶インゴットの成長装置及び方法 |
| KR20180126542A (ko) | 2016-05-25 | 2018-11-27 | 가부시키가이샤 사무코 | 실리콘 단결정 제조 방법 및 장치 |
-
1995
- 1995-02-24 JP JP3670295A patent/JPH08231294A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US10858753B2 (en) | 2016-05-25 | 2020-12-08 | Sumco Corporation | Method and apparatus for manufacturing silicon single crystal |
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