JPH08268794A - 単結晶シリコン育成方法 - Google Patents
単結晶シリコン育成方法Info
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- JPH08268794A JPH08268794A JP10017395A JP10017395A JPH08268794A JP H08268794 A JPH08268794 A JP H08268794A JP 10017395 A JP10017395 A JP 10017395A JP 10017395 A JP10017395 A JP 10017395A JP H08268794 A JPH08268794 A JP H08268794A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコンの融点から１３００℃までの結晶軸
方向の温度勾配Ｇ（℃／mm）に対する結晶育成速度Ｖ
（mm／min ）の比Ｖ／Ｇ（mm2 ／℃・min ）を高精度に
制御し、狙いとする位置にＯＳＦリングを発生させる。 【構成】 伝熱計算を用いた炉内全体の温度分布計算に
よりＧを求める。輻射遮断物７または輻射反射物９によ
り融液からの輻射を制御してＧを操作する。
方向の温度勾配Ｇ（℃／mm）に対する結晶育成速度Ｖ
（mm／min ）の比Ｖ／Ｇ（mm2 ／℃・min ）を高精度に
制御し、狙いとする位置にＯＳＦリングを発生させる。 【構成】 伝熱計算を用いた炉内全体の温度分布計算に
よりＧを求める。輻射遮断物７または輻射反射物９によ
り融液からの輻射を制御してＧを操作する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チョクラルスキー法
（以下ＣＺ法という）によるシリコン単結晶の育成方法
に関し、更に詳しくは、単結晶の育成中にその内部の温
度分布を操作して結晶品質を制御する単結晶育成方法に
関する。
（以下ＣＺ法という）によるシリコン単結晶の育成方法
に関し、更に詳しくは、単結晶の育成中にその内部の温
度分布を操作して結晶品質を制御する単結晶育成方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】高集積半導体素子材料として用いられて
いるシリコン単結晶の製造方法は種々あるが、工業的に
量産が可能な方法としては主にＣＺ法が採用されてい
る。ＣＺ法の実施状態を図３に示す。
いるシリコン単結晶の製造方法は種々あるが、工業的に
量産が可能な方法としては主にＣＺ法が採用されてい
る。ＣＺ法の実施状態を図３に示す。
【０００３】ＣＺ法では通常、内側が石英、外側が黒鉛
で構成された二重構造の坩堝１が用いられる。坩堝１内
に収容された原料シリコンは坩堝１の外側に配置された
ヒーター２により加熱されて溶融する。そのシリコン融
液３は、下端に種結晶４に取り付けたワイヤ５を上昇さ
せることにより、坩堝１から徐々に引き上げられる。こ
のとき坩堝１および種結晶４を回転させる。これにより
シリコン融液３が凝固した円柱状の単結晶６が育成され
る。通常採用される結晶育成速度は1.０〜2.０mm／min
である。
で構成された二重構造の坩堝１が用いられる。坩堝１内
に収容された原料シリコンは坩堝１の外側に配置された
ヒーター２により加熱されて溶融する。そのシリコン融
液３は、下端に種結晶４に取り付けたワイヤ５を上昇さ
せることにより、坩堝１から徐々に引き上げられる。こ
のとき坩堝１および種結晶４を回転させる。これにより
シリコン融液３が凝固した円柱状の単結晶６が育成され
る。通常採用される結晶育成速度は1.０〜2.０mm／min
である。
【０００４】このようなＣＺ法によるシリコン単結晶の
育成では、単結晶をウェーハに加工したのち熱処理を行
うことによって、ウェーハ面にＯＳＦリングと呼ばれる
リング状の酸誘起積層欠陥が発生することが知られてい
る。
育成では、単結晶をウェーハに加工したのち熱処理を行
うことによって、ウェーハ面にＯＳＦリングと呼ばれる
リング状の酸誘起積層欠陥が発生することが知られてい
る。
【０００５】ＯＳＦリングが発生すると、その内側領域
では結晶育成中に成長した熱的安定性の高い酸素析出物
が１０6 ｃｍ-3程度の高密度で分布し、ゲート酸化膜の
耐圧特性が低下する。一方、ＯＳＦリングの外側領域で
は、酸化膜耐圧特性は良好であるが、大きさが約４００
ｎｍの転位クラスターが約１０3 個／ｃｍ2 の密度で発
生する。このように、ＯＳＦリングを境に内側と外側と
ではウェーハの物理的性質が大きく異なるのである。
では結晶育成中に成長した熱的安定性の高い酸素析出物
が１０6 ｃｍ-3程度の高密度で分布し、ゲート酸化膜の
耐圧特性が低下する。一方、ＯＳＦリングの外側領域で
は、酸化膜耐圧特性は良好であるが、大きさが約４００
ｎｍの転位クラスターが約１０3 個／ｃｍ2 の密度で発
生する。このように、ＯＳＦリングを境に内側と外側と
ではウェーハの物理的性質が大きく異なるのである。
【０００６】ＣＺ法により製造されるシリコン単結晶は
高集積半導体素子材料に用いられるが、高集積半導体素
子の信頼性および歩留は単結晶ウェーハの物理的性質に
強く依存するため、ＣＺ法によるシリコン単結晶の育成
ではＯＳＦリングの位置を制御し、狙いとする位置にＯ
ＳＦリングを発生させることが重要な技術となる。
高集積半導体素子材料に用いられるが、高集積半導体素
子の信頼性および歩留は単結晶ウェーハの物理的性質に
強く依存するため、ＣＺ法によるシリコン単結晶の育成
ではＯＳＦリングの位置を制御し、狙いとする位置にＯ
ＳＦリングを発生させることが重要な技術となる。
【０００７】これに関連して本発明者らは、結晶育成速
度をＶ（mm／min ）とし、シリコンの融点から１３００
℃までの温度範囲における結晶軸方向の温度勾配をＧ
（℃／mm）とするとき、Ｖ／Ｇ（mm2 ／℃・min ）によ
りＯＳＦリングの発生位置が一義的に決まることを見出
し、特願平６−１４８９３９号により、Ｖ／Ｇを2.５以
上にしてＯＳＦリングを素子製造に使用されないウェー
ハの外周部に発生させると共に、１１５０℃から１００
０℃までの温度範囲における冷却速度を2.０℃／min 以
下としてＯＳＦリングの内側での酸素析出物の分布密度
を低下させる単結晶製造法を提案した。
度をＶ（mm／min ）とし、シリコンの融点から１３００
℃までの温度範囲における結晶軸方向の温度勾配をＧ
（℃／mm）とするとき、Ｖ／Ｇ（mm2 ／℃・min ）によ
りＯＳＦリングの発生位置が一義的に決まることを見出
し、特願平６−１４８９３９号により、Ｖ／Ｇを2.５以
上にしてＯＳＦリングを素子製造に使用されないウェー
ハの外周部に発生させると共に、１１５０℃から１００
０℃までの温度範囲における冷却速度を2.０℃／min 以
下としてＯＳＦリングの内側での酸素析出物の分布密度
を低下させる単結晶製造法を提案した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らが先に提案
した単結晶製造法では、狙いとする位置にＯＳＦリング
を発生させるために、Ｖ／Ｇを高精度に制御することが
重要な技術となっている。
した単結晶製造法では、狙いとする位置にＯＳＦリング
を発生させるために、Ｖ／Ｇを高精度に制御することが
重要な技術となっている。
【０００９】しかし、ＣＺ法によるシリコン単結晶の育
成では、図３に示すように、育成中の単結晶６が融液３
から輻射熱を受ける一方、単結晶６からの輻射抜熱が存
在する。単結晶５の成長に伴いその長さが変化するため
に、単結晶６からの輻射抜熱量の軸方向分布は時々刻々
と変化する。そのため、Ｇは単結晶６の育成中一定には
維持されない。Ｖ／Ｇを制御するためには、Ｖだけでな
くＧの検出および操作が必要であるが、上述したように
実際の操業ではＶの検出および操作が困難なため、Ｖ／
Ｇの制御は非常に難しく、従って、狙いとする位置にＯ
ＳＦリングを発生させることは容易でない（図２中の従
来法参照）。
成では、図３に示すように、育成中の単結晶６が融液３
から輻射熱を受ける一方、単結晶６からの輻射抜熱が存
在する。単結晶５の成長に伴いその長さが変化するため
に、単結晶６からの輻射抜熱量の軸方向分布は時々刻々
と変化する。そのため、Ｇは単結晶６の育成中一定には
維持されない。Ｖ／Ｇを制御するためには、Ｖだけでな
くＧの検出および操作が必要であるが、上述したように
実際の操業ではＶの検出および操作が困難なため、Ｖ／
Ｇの制御は非常に難しく、従って、狙いとする位置にＯ
ＳＦリングを発生させることは容易でない（図２中の従
来法参照）。
【００１０】本発明の目的は、育成中の単結晶内部の温
度分布を意のままに操作することにより、Ｖ／Ｇの制御
ひいてはＯＳＦリング発生位置の制御を高精度に行い得
る単結晶シリコン育成方法を提供することにある。
度分布を意のままに操作することにより、Ｖ／Ｇの制御
ひいてはＯＳＦリング発生位置の制御を高精度に行い得
る単結晶シリコン育成方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の単結晶シリコン
育成方法は、ＣＺ法によってシリコン単結晶を製造する
際に、伝熱計算を用いた炉内全体の温度分布計算により
単結晶内部の温度分布を求め、求めた温度分布を用いて
融液からの輻射を遮断および／または反射することによ
り、単結晶内部の温度分布を操作するものである。
育成方法は、ＣＺ法によってシリコン単結晶を製造する
際に、伝熱計算を用いた炉内全体の温度分布計算により
単結晶内部の温度分布を求め、求めた温度分布を用いて
融液からの輻射を遮断および／または反射することによ
り、単結晶内部の温度分布を操作するものである。
【００１２】Ｖ／Ｇの制御では、伝熱計算を用いた炉内
全体の温度分布計算により、シリコンの融点から１３０
０℃までの結晶軸方向の温度勾配Ｇ（℃／mm）を求め、
結晶育成速度Ｖ（mm／min ）と求めた温度勾配Ｇ（℃／
mm）との比Ｖ／Ｇ（mm2 ／℃・min ）が目標値に制御さ
れるように、Ｖを操作すると共に融液からの輻射の遮断
および／または反射によりＧを操作する。
全体の温度分布計算により、シリコンの融点から１３０
０℃までの結晶軸方向の温度勾配Ｇ（℃／mm）を求め、
結晶育成速度Ｖ（mm／min ）と求めた温度勾配Ｇ（℃／
mm）との比Ｖ／Ｇ（mm2 ／℃・min ）が目標値に制御さ
れるように、Ｖを操作すると共に融液からの輻射の遮断
および／または反射によりＧを操作する。
【００１３】望ましくは、単結晶周囲の温度計測値によ
り温度分布計算を補正する。
り温度分布計算を補正する。
【００１４】
【作用】Ｖ／Ｇの制御では、単結晶の育成中に単結晶軸
方向の温度勾配を制御することが不可欠の技術である。
この制御技術では、育成中の単結晶内部の温度分布を求
めることと、その温度分布を操作することの２つが必要
である。Ｖ／Ｇの制御で言えばＧを求めることとＧを操
作することが共に必要である。
方向の温度勾配を制御することが不可欠の技術である。
この制御技術では、育成中の単結晶内部の温度分布を求
めることと、その温度分布を操作することの２つが必要
である。Ｖ／Ｇの制御で言えばＧを求めることとＧを操
作することが共に必要である。
【０００５】単結晶内部の温度分布を求めることについ
ては、単結晶周囲の温度を多くの箇所で測定することに
より一応これが可能となるが、炉内に多くの測定器を設
置することになるため、炉内や炉内で育成中の単結晶の
汚染が問題になる。そこで本発明では伝熱計算を用いた
炉内全体の温度分布計算によりこれを行う。
ては、単結晶周囲の温度を多くの箇所で測定することに
より一応これが可能となるが、炉内に多くの測定器を設
置することになるため、炉内や炉内で育成中の単結晶の
汚染が問題になる。そこで本発明では伝熱計算を用いた
炉内全体の温度分布計算によりこれを行う。
【０００６】具体的には、例えば炉内全体の輻射熱交
換、単結晶と融液との界面形状、ヒータパワーおよ
び単結晶育成速度等の各項目を考慮して伝熱計算を行
うことより、単結晶内部の温度分布を求め、Ｖ／Ｇの制
御ではＧを求める。
換、単結晶と融液との界面形状、ヒータパワーおよ
び単結晶育成速度等の各項目を考慮して伝熱計算を行
うことより、単結晶内部の温度分布を求め、Ｖ／Ｇの制
御ではＧを求める。
【０００７】ここでの項目、すなわち炉内全体の輻射
熱交換では、炉内の保温材および断熱材の形状、育成中
の単結晶の長さの他に、本発明では融液からの輻射の遮
断や反射を行うので、遮断物や反射物の現在位置なども
考慮する必要がある。また、の項目、すなわち単結晶
と融液の界面形状については、Stefan条件とBoundry-fi
tted法から求めることができる。
熱交換では、炉内の保温材および断熱材の形状、育成中
の単結晶の長さの他に、本発明では融液からの輻射の遮
断や反射を行うので、遮断物や反射物の現在位置なども
考慮する必要がある。また、の項目、すなわち単結晶
と融液の界面形状については、Stefan条件とBoundry-fi
tted法から求めることができる。
【０００８】伝熱計算を用いた炉内温度分布計算によれ
ば、温度測定点の数を少なくして、単結晶内部の温度分
布を高精度に求めることができる。なお、この場合の温
度測定は温度分布計算の補正のためであるので必ずしも
必要ではない。温度測定を行う場合、結晶表面温度を固
液界面から一定の距離で測定することが好ましいが、本
発明では温度分布計算を炉内全体にわたって行うため
に、単結晶の温度分布に応答する輻射遮断物や保温材の
特定位置の温度を測定してもよい。
ば、温度測定点の数を少なくして、単結晶内部の温度分
布を高精度に求めることができる。なお、この場合の温
度測定は温度分布計算の補正のためであるので必ずしも
必要ではない。温度測定を行う場合、結晶表面温度を固
液界面から一定の距離で測定することが好ましいが、本
発明では温度分布計算を炉内全体にわたって行うため
に、単結晶の温度分布に応答する輻射遮断物や保温材の
特定位置の温度を測定してもよい。
【０００９】温度分布の操作については、本発明では融
液からの輻射を遮断および／または反射する。単結晶と
融液との界面の温度は一定であるので、融液から単結晶
への輻射を遮断して単結晶の温度を下げることにより、
単結晶軸方向の温度勾配は大となり、Ｖ／Ｇの制御では
Ｇを大きくすることができる。一方、融液の上方に反射
率の高い反射物を設置して融液からの輻射を単結晶へ反
射することにより、単結晶の温度が高くなって単結晶軸
方向の温度勾配が小となり、Ｖ／Ｇの制御ではＧを小さ
くすることができる。また、遮断および反射の両方を同
時に用いてＧを操作することも可能である。
液からの輻射を遮断および／または反射する。単結晶と
融液との界面の温度は一定であるので、融液から単結晶
への輻射を遮断して単結晶の温度を下げることにより、
単結晶軸方向の温度勾配は大となり、Ｖ／Ｇの制御では
Ｇを大きくすることができる。一方、融液の上方に反射
率の高い反射物を設置して融液からの輻射を単結晶へ反
射することにより、単結晶の温度が高くなって単結晶軸
方向の温度勾配が小となり、Ｖ／Ｇの制御ではＧを小さ
くすることができる。また、遮断および反射の両方を同
時に用いてＧを操作することも可能である。
【００１０】かくしてＶ／Ｇの高精度な制御が可能とな
り、狙った位置にＯＳＦリングを発生させることができ
る。
り、狙った位置にＯＳＦリングを発生させることができ
る。
【００１１】
【実施例】図１に本発明を実施するのに適した装置構成
を示す。
を示す。
【００１２】図１において、７は単結晶６の引き上げ路
を包囲するように、坩堝２の上方に設けた円筒状の輻射
遮断物である。輻射遮断物７は例えばカーボンからな
り、坩堝１内の融液３から引き上げられる単結晶６を収
容して、融液３から単結晶６への輻射を遮断する。ま
た、その遮断量をコントロールするために、輻射遮断物
７は駆動部８により上下に移動させられる。
を包囲するように、坩堝２の上方に設けた円筒状の輻射
遮断物である。輻射遮断物７は例えばカーボンからな
り、坩堝１内の融液３から引き上げられる単結晶６を収
容して、融液３から単結晶６への輻射を遮断する。ま
た、その遮断量をコントロールするために、輻射遮断物
７は駆動部８により上下に移動させられる。
【００１３】９は輻射遮断物７の昇降路を取り囲むよう
に、周方向に配列設置された複数の輻射反射物である。
輻射反射物９は例えば表面を鏡面に研摩したＭｏ板から
なり、融液３からの輻射を単結晶６に反射させる。ま
た、その反射量をコントロールするために、それぞれの
輻射反射物９は駆動部１０により角度が調節される。
に、周方向に配列設置された複数の輻射反射物である。
輻射反射物９は例えば表面を鏡面に研摩したＭｏ板から
なり、融液３からの輻射を単結晶６に反射させる。ま
た、その反射量をコントロールするために、それぞれの
輻射反射物９は駆動部１０により角度が調節される。
【００１４】１１は温度測定計であり、単結晶６の表面
の固液界面から一定距離の点の温度を測定する。
の固液界面から一定距離の点の温度を測定する。
【００１５】１２はシリコンの融点から１３００℃まで
の温度範囲における結晶軸方向の温度勾配Ｇを求めるＧ
演算器である。Ｇ演算器１２には駆動部８から輻射遮断
物７の位置情報が与えられる。また、駆動部１０からは
輻射反射物９の角度情報が、温度測定計１１からは単結
晶周囲の温度情報がそれぞれ与えられる。更には、炉内
の保温材および断熱材の形状、育成中の単結晶６の長さ
および育成速度Ｖ、単結晶５と融液３との界面形状、ヒ
ータ２のパワーについての各情報も与えられる。
の温度範囲における結晶軸方向の温度勾配Ｇを求めるＧ
演算器である。Ｇ演算器１２には駆動部８から輻射遮断
物７の位置情報が与えられる。また、駆動部１０からは
輻射反射物９の角度情報が、温度測定計１１からは単結
晶周囲の温度情報がそれぞれ与えられる。更には、炉内
の保温材および断熱材の形状、育成中の単結晶６の長さ
および育成速度Ｖ、単結晶５と融液３との界面形状、ヒ
ータ２のパワーについての各情報も与えられる。
【００１６】そしてＧ演算器１２は、単結晶６の温度測
定値を除くこれらの情報を用いて伝熱計算により炉内全
体の温度分布計算を行い、更に温度測定値を用いてその
温度分布計算の補正を行うことによりＧを求める。
定値を除くこれらの情報を用いて伝熱計算により炉内全
体の温度分布計算を行い、更に温度測定値を用いてその
温度分布計算の補正を行うことによりＧを求める。
【００１７】１３はＶ／Ｇ制御器である。Ｖ／Ｇ制御器
１３は求められたＧと単結晶育成速度ＶとからＶ／Ｇを
計算すると共に、その計算値がＶ／Ｇ設定値と一致する
ようにＶを操作し、合わせて輻射遮断物７の位置や輻射
反射物９の角度を駆動部８，１０に指示してＧを操作す
る。また必要に応じてヒータ２のパワーも操作する。
１３は求められたＧと単結晶育成速度ＶとからＶ／Ｇを
計算すると共に、その計算値がＶ／Ｇ設定値と一致する
ようにＶを操作し、合わせて輻射遮断物７の位置や輻射
反射物９の角度を駆動部８，１０に指示してＧを操作す
る。また必要に応じてヒータ２のパワーも操作する。
【００１８】かくして、単結晶育成の全期間にわたって
Ｖ／Ｇがその設定値に制御される。その結果、育成され
た単結晶をウェーハに加工しそのウェーハを熱処理した
ときに生じるＯＳＦリングが所定位置に制御される。
Ｖ／Ｇがその設定値に制御される。その結果、育成され
た単結晶をウェーハに加工しそのウェーハを熱処理した
ときに生じるＯＳＦリングが所定位置に制御される。
【００１９】すなわち、ある仮定（Ｃv ez，Ｃi ez，Ｄ
v ，Ｄi の 定数設定値）の下での計算による推定であ
るが、Ｖ／Ｇによって結晶内のＴ＝１３００℃〜１２５
０℃における点欠陥の濃度（空孔と格子間シリコン）が
ほぼ決まり、この点欠陥がその後、酸素と反応して種々
のサイズおよび密度の酸素析出物またはその２次欠陥
（転位）等を発生させる。そのため、Ｖ／Ｇを一定に制
御することにより、ＯＳＦリングの発生位置が結晶全体
にわたって一定になる。更に、酸素析出物等の欠陥の分
布（面内および軸方向でのサイズ−密度分布）も一定に
なる。
v ，Ｄi の 定数設定値）の下での計算による推定であ
るが、Ｖ／Ｇによって結晶内のＴ＝１３００℃〜１２５
０℃における点欠陥の濃度（空孔と格子間シリコン）が
ほぼ決まり、この点欠陥がその後、酸素と反応して種々
のサイズおよび密度の酸素析出物またはその２次欠陥
（転位）等を発生させる。そのため、Ｖ／Ｇを一定に制
御することにより、ＯＳＦリングの発生位置が結晶全体
にわたって一定になる。更に、酸素析出物等の欠陥の分
布（面内および軸方向でのサイズ−密度分布）も一定に
なる。
【００２０】ただし、結晶育成末期のTail部形成時およ
びその後の融液からの結晶切り離し時には、結晶が急速
に冷却される。このとき、Top 側は低温からTail側は高
温から急冷されるために、これらの部分は均一な欠陥分
布とはならない。そのため、育成初期および後期に対応
する部分では、ＯＳＦリングの発生位置が制御されな
い。均一にならない部分の欠陥は、１００〜８５０℃以
下で結晶冷却時に形成される欠陥であり、非常に小さい
析出物である。一方、１０００〜８５０℃以上で形成さ
れる欠陥は大きく安定で、結晶全長にわたって均一にな
る。このような欠陥はディバイスプロセス中でも安定で
あり、確実にディバイス活性領域（表面近傍）に残留
し、特性を劣化させる。
びその後の融液からの結晶切り離し時には、結晶が急速
に冷却される。このとき、Top 側は低温からTail側は高
温から急冷されるために、これらの部分は均一な欠陥分
布とはならない。そのため、育成初期および後期に対応
する部分では、ＯＳＦリングの発生位置が制御されな
い。均一にならない部分の欠陥は、１００〜８５０℃以
下で結晶冷却時に形成される欠陥であり、非常に小さい
析出物である。一方、１０００〜８５０℃以上で形成さ
れる欠陥は大きく安定で、結晶全長にわたって均一にな
る。このような欠陥はディバイスプロセス中でも安定で
あり、確実にディバイス活性領域（表面近傍）に残留
し、特性を劣化させる。
【００２１】次に図１に示す装置を用いて実際にＶ／Ｇ
を制御した結果を説明する。
を制御した結果を説明する。
【００２２】〔実施例１〕直径１６″の石英ルツボに高
純度多結晶シリコン５０ｋｇを入れ、ボロンをドープ
し、多結晶シリコンを加熱溶解したのち、直径１５０ｍ
ｍで結晶育成方位が〈１００〉の単結晶を長さ１０００
ｍｍ育成した。単結晶育成中は、輻射温度計で結晶の表
面温度を計測して、単結晶温度分布計算システムでＶ／
Ｇを計算し、Ｖ／Ｇが0.２８ｍｍ2 ／℃・min （一定）
になるように、単結晶育成速度を操作すると共に、単結
晶の周りに配した内径３００ｍｍ×厚さ３０ｍｍのカー
ボンからなる円筒状の輻射反射物を上下に移動させた。
純度多結晶シリコン５０ｋｇを入れ、ボロンをドープ
し、多結晶シリコンを加熱溶解したのち、直径１５０ｍ
ｍで結晶育成方位が〈１００〉の単結晶を長さ１０００
ｍｍ育成した。単結晶育成中は、輻射温度計で結晶の表
面温度を計測して、単結晶温度分布計算システムでＶ／
Ｇを計算し、Ｖ／Ｇが0.２８ｍｍ2 ／℃・min （一定）
になるように、単結晶育成速度を操作すると共に、単結
晶の周りに配した内径３００ｍｍ×厚さ３０ｍｍのカー
ボンからなる円筒状の輻射反射物を上下に移動させた。
【００２３】育成した単結晶から結晶軸方向と平行にサ
ンプルを切り出し熱処理した後、ＯＳＦリングの発生位
置を調べた。ＯＳＦリングは育成初期の２０ｍｍと育成
後期の１００ｍｍの部分を除き、中心から約６７ｍｍの
位置に発生していた。
ンプルを切り出し熱処理した後、ＯＳＦリングの発生位
置を調べた。ＯＳＦリングは育成初期の２０ｍｍと育成
後期の１００ｍｍの部分を除き、中心から約６７ｍｍの
位置に発生していた。
【００２４】〔実施例２〕直径１６″の石英ルツボに高
純度多結晶シリコン５０ｋｇを入れ、ボロンをドープ
し、多結晶シリコンを加熱溶解したのち、直径１５０ｍ
ｍで結晶育成方位が〈１００〉の単結晶を長さ１０００
ｍｍ育成した。単結晶育成中は、輻射温度計で結晶の表
面温度を計測して、単結晶温度分布計算システムでＶ／
Ｇを計算し、Ｖ／Ｇが0.２２ｍｍ2 ／℃・min （一定）
になるように、単結晶育成速度を操作すると共に、単結
晶の周りに配し表面を鏡面に研摩した５枚のＭｏ板製輻
射反射物（１枚の寸法は２５０ｍｍ×１５０ｍｍ）の角
度を操作した。
純度多結晶シリコン５０ｋｇを入れ、ボロンをドープ
し、多結晶シリコンを加熱溶解したのち、直径１５０ｍ
ｍで結晶育成方位が〈１００〉の単結晶を長さ１０００
ｍｍ育成した。単結晶育成中は、輻射温度計で結晶の表
面温度を計測して、単結晶温度分布計算システムでＶ／
Ｇを計算し、Ｖ／Ｇが0.２２ｍｍ2 ／℃・min （一定）
になるように、単結晶育成速度を操作すると共に、単結
晶の周りに配し表面を鏡面に研摩した５枚のＭｏ板製輻
射反射物（１枚の寸法は２５０ｍｍ×１５０ｍｍ）の角
度を操作した。
【００２５】育成した単結晶から結晶軸方向と平行にサ
ンプルを切り出し熱処理した後、ＯＳＦリングの発生位
置を調べた。ＯＳＦリングは育成初期の２０ｍｍと育成
後期の１００ｍｍの部分を除き、中心から約１５ｍｍの
位置に発生していた。
ンプルを切り出し熱処理した後、ＯＳＦリングの発生位
置を調べた。ＯＳＦリングは育成初期の２０ｍｍと育成
後期の１００ｍｍの部分を除き、中心から約１５ｍｍの
位置に発生していた。
【００２６】〔実施例３〕直径１６″の石英ルツボに高
純度多結晶シリコン５０ｋｇを入れ、ボロンをドープ
し、多結晶シリコンを加熱溶解したのち、直径１５０ｍ
ｍで結晶育成方位が〈１００〉の単結晶を長さ１０００
ｍｍ育成した。単結晶育成中は、輻射温度計で結晶の表
面温度を計測して、単結晶温度分布計算システムでＶ／
Ｇを計算し、単結晶の育成長さが５００ｍｍまではＶ／
Ｇが0.２２ｍｍ2 ／℃・min 、育成長さが５００ｍｍ以
降は0.２８ｍｍ2 ／℃・min になるように、単結晶育成
速度を操作すると共に、カーボン輻射反射物の位置およ
びＭｏ輻射反射物の角度を操作した。
純度多結晶シリコン５０ｋｇを入れ、ボロンをドープ
し、多結晶シリコンを加熱溶解したのち、直径１５０ｍ
ｍで結晶育成方位が〈１００〉の単結晶を長さ１０００
ｍｍ育成した。単結晶育成中は、輻射温度計で結晶の表
面温度を計測して、単結晶温度分布計算システムでＶ／
Ｇを計算し、単結晶の育成長さが５００ｍｍまではＶ／
Ｇが0.２２ｍｍ2 ／℃・min 、育成長さが５００ｍｍ以
降は0.２８ｍｍ2 ／℃・min になるように、単結晶育成
速度を操作すると共に、カーボン輻射反射物の位置およ
びＭｏ輻射反射物の角度を操作した。
【００２７】育成した単結晶から結晶軸方向と平行にサ
ンプルを切り出し熱処理した後、ＯＳＦリングの発生位
置を調べた。ＯＳＦリングは２０ｍｍから４５０ｍｍま
での部分においては中心から約１５ｍｍの位置に発生
し、４５０ｍｍからは徐々に外周へ移り、５５０ｍｍか
ら１００ｍｍを残すまでの部分においては中心から約６
７ｍｍの位置に発生した。
ンプルを切り出し熱処理した後、ＯＳＦリングの発生位
置を調べた。ＯＳＦリングは２０ｍｍから４５０ｍｍま
での部分においては中心から約１５ｍｍの位置に発生
し、４５０ｍｍからは徐々に外周へ移り、５５０ｍｍか
ら１００ｍｍを残すまでの部分においては中心から約６
７ｍｍの位置に発生した。
【００２８】各実施例におけるＯＳＦリング発生位置を
図２に示す。また、比較のためにＶ／Ｇを制御しない従
来法の場合のＯＳＦリング発生位置を示す。同図からわ
かるように、本発明によりＶ／Ｇの高精度な制御が可能
となり、狙いとする位置にＯＳＦリングを発生させるこ
とが可能となる。ちなみに、従来法は結晶の中心から３
５ｍｍの位置にＯＳＦリングを発生させることを狙って
結晶育成を行った場合であるが、実際のＯＳＦリング発
生位置は狙い位置から大きくずれている。
図２に示す。また、比較のためにＶ／Ｇを制御しない従
来法の場合のＯＳＦリング発生位置を示す。同図からわ
かるように、本発明によりＶ／Ｇの高精度な制御が可能
となり、狙いとする位置にＯＳＦリングを発生させるこ
とが可能となる。ちなみに、従来法は結晶の中心から３
５ｍｍの位置にＯＳＦリングを発生させることを狙って
結晶育成を行った場合であるが、実際のＯＳＦリング発
生位置は狙い位置から大きくずれている。
【００２９】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の単結晶シリ
コン育成方法は伝熱計算を用いた炉内全体の温度分布計
算により単結晶内部の温度勾配を求め、且つ融液からの
輻射の遮断および／または反射により単結晶内部の温度
勾配を操作することにより、Ｖ／Ｇの高精度な制御を可
能とし、これにより狙いとする位置にＯＳＦリングを発
生させることができるという効果を奏する。
コン育成方法は伝熱計算を用いた炉内全体の温度分布計
算により単結晶内部の温度勾配を求め、且つ融液からの
輻射の遮断および／または反射により単結晶内部の温度
勾配を操作することにより、Ｖ／Ｇの高精度な制御を可
能とし、これにより狙いとする位置にＯＳＦリングを発
生させることができるという効果を奏する。
【図１】本発明を実施するのに適した装置の構成図であ
る。
る。
【図２】本発明の効果を示すグラフである。
【図３】チョクラルスキー法の実施状態を示す概略断面
図である。
図である。
１ 坩堝 ２ 加熱ヒーター ３ 融液 ４ 種結晶 ５ ワイヤ ６ 単結晶 ７ 輻射遮断物 ９ 輻射反射物
Claims (3)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法によってシリコン単
結晶を製造する際に、伝熱計算を用いた炉内全体の温度
分布計算により単結晶内部の温度分布を求め、求めた温
度分布を用いて融液からの輻射を遮断および／または反
射することにより、単結晶内部の温度分布を操作するこ
とを特徴とする単結晶シリコン育成方法。 - 【請求項２】 伝熱計算を用いた炉内全体の温度分布計
算により、シリコンの融点から１３００℃までの結晶軸
方向の温度勾配Ｇ（℃／mm）を求め、結晶育成速度Ｖ
（mm／min ）と求めた温度勾配Ｇ（℃／mm）との比Ｖ／
Ｇ（mm2 ／℃・min ）が目標値に制御されるように、Ｖ
を操作すると共に融液からの輻射の遮断および／または
反射によりＧを操作することを特徴とする請求項１に記
載の単結晶シリコン育成方法。 - 【請求項３】 単結晶周囲の温度計測値により温度分布
計算を補正することを特徴とする請求項１または２に記
載の単結晶シリコン育成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10017395A JP2826589B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 単結晶シリコン育成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10017395A JP2826589B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 単結晶シリコン育成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08268794A true JPH08268794A (ja) | 1996-10-15 |
| JP2826589B2 JP2826589B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=14266934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10017395A Expired - Lifetime JP2826589B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 単結晶シリコン育成方法 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2826589B2 (ja) |
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-
1995
- 1995-03-30 JP JP10017395A patent/JP2826589B2/ja not_active Expired - Lifetime
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