JPH0912392A - シリコン単結晶の成長方法及び該方法により引き上げられたシリコン単結晶 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 坩堝１内の下方にシリコン単結晶用原料の固
体層１９を、坩堝１上方のシリコン融液よりなる溶融層
１３と共存させ、坩堝１周囲に設置されたヒータ２の加
熱により固体層１９を溶融させつつ、坩堝１およびシリ
コン単結晶１６を所定の回転速度で回転させつつ、溶融
層１３からシリコン単結晶１６を引き上げて成長させる
結晶成長方法において、シリコン単結晶１６を引き上げ
て成長させるのに伴ない、坩堝１の回転速度を上昇させ
ることを特徴とするシリコン単結晶１の成長方法。 【効果】 含有酸素濃度が１４×１０¹⁷ａｔｍｓ／ｃｍ
³ 以下と低く、かつ結晶成長方向に均一な酸素濃度分布
を有するシリコン単結晶１を成長させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシリコン単結晶の成長方
法及び該方法により引き上げられたシリコン単結晶に関
し、より詳細には半導体材料として使用される、含有酸
素濃度が低く、かつ成長方向に均一な酸素濃度分布を有
するシリコン単結晶の成長方法及び該方法により引き上
げられたシリコン単結晶に関する。

【０００２】

【従来の技術】単結晶を成長させるには種々の方法があ
るが、その方法の一つにチョクラルスキー法（以下、Ｃ
Ｚ法と記す）がある。図４は従来のＣＺ法に用いられる
結晶成長装置を模式的に示した断面図であり、図中３１
は坩堝を示している。坩堝３１は有底円筒形状の石英製
内層保持容器３１ａと、この内層保持容器３１ａの外側
に嵌合された有底円筒形状の黒鉛製外層保持容器３１ｂ
とから構成されており、坩堝３１は図中矢印方向に所定
速度で回転する支持軸３８に支持されている。この坩堝
３１の外側には抵抗加熱式のヒーター３２が同心円状に
配置されており、坩堝３１内にはこのヒーター３２によ
り溶融された結晶用原料の溶融液３３が充填されてい
る。また坩堝３１の中心軸上には、支持軸３８と同一軸
心で同方向又は逆方向に所定の速度で回転する、引き上
げ棒、ワイヤ等からなる引き上げ軸３４が吊設されてお
り、この引き上げ軸３４にはシードチャック３７が取り
付けられている。そしてシードチャック３７の先に取り
付けられた種結晶３５を溶融液３３の表面に接触させ
て、引き上げ軸３４を一般に坩堝とは反対方向に回転さ
せつつ上方へ引き上げることにより、溶融液３３を凝固
させて（シリコン）単結晶３６を成長させている。

【０００３】ところで、半導体結晶をこの引き上げ方法
で成長させる場合、単結晶３６の電気抵抗率、電気伝導
型を調整するために、引き上げ前に溶融液３３中に不純
物元素を添加（ドーピング）する。しかし通常のＣＺ法
においては、いわゆる偏析現象により、添加した前記不
純物の濃度が単結晶３６の結晶成長方向に沿って変化し
てゆき、その結果、結晶成長方向に均一な電気的特性を
有する単結晶３６が得られないという問題があった。

【０００４】この偏析は、凝固の際の溶融液３３と単結
晶３６との界面における単結晶３６中の不純物濃度Ｃｓ
と溶融液３３中の不純物濃度Ｃｌとの比Ｃｓ／Ｃｌ（実
効偏析係数ｋｅ）が１でないことに起因している。例え
ば実効偏析係数ｋｅ＜１の場合、単結晶３６が成長する
に伴って溶融液３３中の不純物濃度が次第に高くなって
いき、単結晶３６の引き上げ方向に偏析が生じるのであ
る。

【０００５】前記偏析はＰｆａｎｎの式の名で知られる
下記の数１式で表わされる。

【０００６】

【数１】Ｃ_s ＝ｋｅ・Ｃ_c （１−ｆ_s ）^ke-1 ｋｅ：実効偏析係数 Ｃ_s ：結晶中不純物濃度 Ｃ_c ：結晶引き上げ開始時溶融液中不純物濃度 ｆ_s ：結晶引き上げ率（使用結晶用原料重量に対する結
晶重量の比） 特に、シリコン単結晶３６に対し不純物として広く用い
られるのは、Ｐ、Ｂ等の元素であり、これらのシリコン
に対する偏析係数は１より小さい（Ｐは０．３５、Ｂは
０．８）ため、結晶成長方向に沿って不純物濃度が増加
する。

【０００７】半導体材料として使用される単結晶３６中
の不純物濃度と電気抵抗率との間には、ほぼ逆比例の関
係があるため、単結晶３６中の不純物が偏析すると単結
晶３６の電気抵抗率が一定にならず、所望の電気抵抗率
から外れるため、電気抵抗率の歩留りに限界があるとい
う問題があった。

【０００８】一方、単結晶３６の特性を左右する他の大
きな因子として、単結晶３６中の酸素濃度がある。以
下、ＣＺ法により得られた単結晶３６中の酸素濃度に関
して説明する。

【０００９】ＣＺ法により得られたシリコン単結晶３６
中には、引き上げ中に石英製内層保持容器３１ａより混
入した酸素原子が１０〜２２×１０¹⁷ａｔｍｓ／ｃｍ³
含有されており（酸素濃度の測定法は、ＡＳＴＭ Ｆ−
１２１（１９７９）による。以後同様）、結晶格子間に
存在する前記酸素原子は過飽和の状態になっている。

【００１０】この過飽和に含まれる酸素原子はシリコン
単結晶３６中に固溶されず、冷却されるに従って酸素析
出物を形成する。そしてこの酸素析出物の成長過程にお
いて歪を緩和させるため、シリコン原子の放出、空孔の
放出、パンチアウトと呼ばれる転移ループの発生等の現
象を惹き起こす。また、格子間に存在するシリコン原子
は、高温熱処理時に酸素析出物の周囲に移動し、積層欠
陥を伴った転移ループを成長させる。

【００１１】このような過飽和の酸素により発生する結
晶欠陥が、ウエハ表面から深いところ、すなわちデバイ
スの活性領域よりも深いところに存在する場合には、
ウエハ中に発生した転移を固着し、ウエハの硬度を増大
させ（阿部ら著「シリコン結晶とドーピング」電子材料
シリーズ、丸善、ｐ２−３、ｐ１１９−１２１（１９８
６））、ウエハの熱処理過程において酸素析出物（シ
リコンＯｘ）を成長させてその周りに歪を発生させ、デ
バイス工程でウエハの表面領域に侵入する不純物を捕獲
し（以下、イントリンシックゲッタリングと記す）、デ
バイスの活性領域の汚染を防止するという利点を有す
る。

【００１２】ところが、酸素析出物や転位がウエハ表面
のデバイス活性領域に存在すると、リーク電流を増大さ
せる原因となり、デバイス特性を劣化させるという問題
が生じる。特に、ウエハを熱酸化させる場合、熱酸化中
にウエハ表面より成長する酸化膜から放出される格子間
シリコン原子によって成長する積層欠陥を伴った転位ル
ープ（酸素誘起積層欠陥（ＯＳＦ））がウエハ表面近傍
に発生するという問題がある。従来のデバイス工程で
は、このような酸素に伴う表面近傍での欠陥（ＯＳＦ）
の発生よりも、ウエハ表面の重金属による汚染の方が問
題となり、酸素濃度を意図的に上げ、過飽和に存在して
いた酸素を析出させてイントリンシックゲッタリングを
行うことの方が重要視されていた。しかし、近年デバイ
ス工程のクリーン化が進み、このようなイントリンシッ
クゲッタリングを必要としないものも出現してきてお
り、これに伴いウエハ中に過飽和の酸素を存在させて単
結晶３６中の重金属汚染を防止する利点より、過飽和に
存在する酸素がウエハ表面近傍で析出することによるデ
バイスの活性領域の劣化の問題の方が大きくクローズア
ップされてきている。

【００１３】上記した理由により、今までとは逆に酸素
の析出が起こりにくい低酸素濃度のウエハが急速に要求
されるようになってきている。

【００１４】しかし、前述したようにＣＺ法で製造可能
なシリコン単結晶３６の酸素濃度下限は１０×１０¹⁷ａ
ｔｍｓ／ｃｍ³ より高く、これ以下の低酸素濃度のシリ
コン単結晶をＣＺ法により得ることは困難であるといっ
た問題があった。

【００１５】この酸素濃度下限を解決する方法として磁
場印加ＣＺ法（以下、ＭＣＺ法と記す）が知られてい
る。前記ＭＣＺ法は、図４に示した装置において、磁石
（図示せず）により、溶融液３３に外部から磁場を印加
し、導電性の溶融液３３の流動を抑制する事で酸素濃度
の制御を行う方法である。この方法においては前記磁場
の印加強度及び方向を調整することによりシリコン単結
晶３６中の酸素濃度を１〜３０×１０¹⁷ａｔｍｓ／ｃｍ
³ の範囲で制御することができる（志村史夫著「半導体
シリコン結晶工学」、丸善（１９９３）、ｐ６８−７
２、および干川圭吾編著「バルク結晶成長技術」アドバ
ンストエレクトロニクスシリーズＩ−４ 培風館（１９
９４）、ｐ８５−９２）。

【００１６】しかしながら、前記ＭＣＺ法によれば酸素
濃度の制御が広範囲で可能となる一方、不純物の偏析に
より電気低効率の歩留りに限界があるという問題はＣＺ
法と同様に解決されず、また、磁場を印加するための磁
石などの付帯設備が多くなり、結晶成長装置の大型化を
伴うという問題もあった。

【００１７】結晶成長装置の大型化の必要がなく、不純
物の偏析を抑制することができ、更にＣＺ法で不可能な
低酸素濃度のシリコン単結晶を磁場を印加することなく
製造する方法として、二層引き上げ法（double layered
Czochralski法：以下ＤＬＣＺ法と称す）が知られてい
る（干川圭吾編著「バルク結晶成長技術」アドバンスト
エレクトロニクスシリーズＩ−４ 培風館（１９９
４）、ｐ１１５−１２０）。

【００１８】図５は従来のＤＬＣＺ法に用いられる単結
晶成長装置を示した模式的断面図であり、図４に示した
ものと同様に構成された坩堝４１内の上部にある原料を
ヒーター４２を使用して溶融させることにより、上層に
は溶融層４３を、また下層には固体層４９を形成する。
そして、引き上げに伴って、ヒーター４２を少しづつ下
降させることにより固体層４９を次第に溶融させていき
ながら、後は上記したＣＺ法による引き上げ方法と同様
の方法で単結晶４６を成長させる。

【００１９】このＤＬＣＺ法には、不純物の偏析を防止
するため、以下の４種類の方法が知られている。

【００２０】 溶融層厚一定法としては、単結晶４６
を引き上げる際、引き上げられた単結晶４６の量に拘ら
ず、ヒーター４２を上側から下側へ移動させ、坩堝４１
内における溶融層４３の体積を一定に保つように固体層
４９を溶融させていく方法であり、特公昭３４−８２４
２号公報、特公昭６２−８８０号公報及び実公平３−７
４０５号公報等に開示されている。この方法では、実効
偏析係数ｋｅの値に拘らず、単結晶４６の成長に伴って
新たに不純物濃度の低い固体層４９を溶融させ、溶融層
４３中の不純物濃度を低下させる。そして、不純物濃度
を調節するために不純物を溶融層４３に連続的に添加
し、溶融層４３中の不純物濃度をほぼ一定に保って単結
晶４６中における不純物の偏析を抑制している。

【００２１】 また同じく溶融層厚一定法として、融
液中に不純物を含有させてから固体層４９を形成し、不
純物を含有する固体層４９を形成して、シリコン単結晶
４６の引き上げにともなって固体層４９を溶融し、溶融
層４３の体積を一定に保ちながら、かつシリコン単結晶
４６引き上げ中に溶融層４３に不純物を添加せずに、融
液中不純物濃度の変化を抑制する方法（特公昭６２−８
８０号公報、特開昭６３−２５２９８９号公報）。

【００２２】 溶融層厚変化法としては、不純物を含
有しない固体層４９を形成し、溶融層４３中に不純物を
含有させ、シリコン単結晶４６の引き上げ中に不純物を
溶融層４３に添加せずに、固体層４９を溶融して溶融層
４３の体積を変化させることにより融液中の不純物濃度
を一定に保つ方法（特公平３−７９３２０号公報）。

【００２３】 同じく溶融層厚変化法として、融液中
に不純物を含有させてから固体層４９を形成し、不純物
を含有する固体層４９を形成して、シリコン単結晶４６
の引き上げ中に不純物を溶融層４３に添加せずに、固体
層４９を溶融し、溶融層４３の体積を変化させることに
より融液中不純物濃度を一定に保つ方法（特開平６−８
０４９５号公報）。

【００２４】上記４種類のＤＬＣＺ法の何れも、単結晶
の引き上げとともに偏析により増加した溶融液中不純物
濃度を、固体層４９の溶融により希釈してほぼ一定の不
純物濃度に保つことで、ＣＺ法における結晶中電気抵抗
率分布を均一化し得るものである。

【００２５】なお前記した四つの溶融層法において、溶
融層４３の厚さの制御は、ヒーター４２の発熱体の長さ
やパワー、坩堝４１の位置や深さ及びヒーター４２の外
側に周設され、坩堝４１下部の熱移動を促進する保温筒
（図示せず）の形状及び材質を予め適切に選択すること
により行われる。

【００２６】図６は、上記したＤＬＣＺ法を用い、坩堝
４１の回転速度と単結晶４６中に含まれる酸素濃度との
関係を調べたグラフである。図６から明らかなように、
ＤＬＣＺ法によれば、磁場を印加することなく、５〜１
６×１０¹⁷ａｔｍｓ／ｃｍ³（ＡＳＴＭ Ｆ−１２１
（１９７９））の範囲の酸素濃度を含有したシリコン単
結晶４６を成長させることができる（特開平５−３２４
８０号公報、および干川圭吾編著「バルク結晶成長技
術」アドバンストエレクトロニクスシリーズＩ−４、丸
善、ｐ１２１−１２２（１９９４））。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記ＤＬ
ＣＺ法によるシリコン単結晶４６の成長方法によれば坩
堝４１の回転速度（以下、坩堝回転速度と記す）の調整
により、広範囲の酸素濃度制御が可能であるものの、一
定の坩堝回転速度で成長させると、低酸素濃度のシリコ
ン単結晶４６を成長させる場合には歩留りに限界がある
という課題があった。

【００２８】図７は上記課題を説明するための図であ
り、グラフＡ〜ＣはＤＬＣＺ法によりシリコン単結晶を
成長させた場合の引き上げ率と含有酸素濃度との関係
を、３つの坩堝回転速度毎に調べた結果を示している。

【００２９】図７から明らかなように、坩堝回転速度が
速いほど含有される酸素濃度は低くなる。また、坩堝回
転速度が７、８、１０ｒｐｍであるいずれの回転速度で
ある場合でも、引き上げ率が３０〜４０％程度までは図
６から導き出される酸素濃度と合致した略一定の低酸素
濃度を有するものの、その後は引き上げに伴って含有酸
素濃度が増加し、所望の酸素濃度から外れてしまう。

【００３０】本発明は上記課題に鑑み発明されたもので
あり、低酸素濃度のシリコン単結晶を製造するにあた
り、引き上げられたシリコン単結晶の結晶成長方向にお
ける酸素濃度分布を略均一化することができ、歩留まり
を向上させ得るシリコン単結晶の成長方法及び該方法に
より引き上げられたシリコン単結晶を提供することを目
的としている。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために検討を行った結果、図７で説明したよ
うに、単一の坩堝回転速度の条件の下に成長させたシリ
コン単結晶４６においては、前記坩堝回転速度が速いほ
ど結晶中酸素濃度が低くなることを見いだした。また、
引き上げ率が３０〜４０％程度までは略一定の低酸素濃
度を有するものの、その後は引き上げに伴って含有酸素
濃度が上昇することを見いだした。

【００３２】そこで、引き上げの後半部において、前記
含有酸素濃度の増加を見越して該増加分を減少させるべ
く前記坩堝回転速度を上昇させることにより、略均一な
酸素濃度分布を有するシリコン単結晶が得られると考
え、種々の坩堝回転速度の組み合わせにより実験を行っ
た結果、坩堝回転速度を上昇させた場合には、単一回転
速度で引き上げを続けた場合より含有酸素濃度が減少
し、坩堝回転速度を下降させた場合には、単一回転速度
で引き上げを続けた場合より含有酸素濃度が増加するこ
とを確認し、実際に１４×１０¹⁷ａｔｍｓ／ｃｍ³ 程度
以下の酸素濃度のシリコン単結晶であって結晶成長方向
に略均一な酸素濃度分布を有するシリコン単結晶を成長
させ得ることを見いだし、本発明を完成するに至った。

【００３３】ちなみに、ＣＺ法においては、坩堝回転速
度の上昇に伴い、シリコン単結晶中の酸素濃度は上昇し
（文献 J.Moody,in: Semiconductor Silicon 1986, H.
R.Huff and T.Abe, Editoers, p.100, The Electrochem
ical Society Inc., Pennington, NJ,(1986).）、ＤＬ
ＣＺ法と逆の挙動を示す。

【００３４】すなわち本発明に係るシリコン単結晶の成
長方法は、坩堝内の下方にシリコン単結晶用原料の固体
層を、坩堝上方の溶融液よりなる溶融層と共存させ、前
記坩堝周囲に設置されたヒータの加熱により前記固体層
を溶融させつつ、前記坩堝およびシリコン単結晶を所定
の回転速度で回転させつつ、前記溶融層からシリコン単
結晶を引き上げて成長させる結晶成長方法において、シ
リコン単結晶を引き上げて成長させるのに伴ない、坩堝
の回転速度を上昇させることを特徴としている。

【００３５】また、本発明に係るシリコン単結晶は、含
有酸素濃度が１０×１０¹⁷ａｔｍｓ／ｃｍ³ 以下であ
り、かつ引き上げ軸方向の含有酸素濃度分布が略均一で
あることを特徴としている。

【００３６】

【作用】本発明に係るシリコン単結晶の成長方法によれ
ば、坩堝内の下方にシリコン単結晶用原料の固体層を、
坩堝上方の溶融液よりなる溶融層と共存させ、前記坩堝
周囲に設置されたヒータの加熱により前記固体層を溶融
させつつ、前記坩堝およびシリコン単結晶を所定の回転
速度で回転させつつ、前記溶融層からシリコン単結晶を
引き上げて成長させる結晶成長方法において、シリコン
単結晶を引き上げて成長させるのに伴ない、坩堝の回転
速度を上昇させるので、単一の坩堝回転速度を連続した
場合での含有酸素濃度の増加分を減少させ得る。よって
含有酸素濃度が１４×１０¹⁷ａｔｍｓ／ｃｍ³ 以下と低
く、かつ結晶成長方向に略均一な含有酸素濃度分布を有
するシリコン単結晶を成長させることが可能となる。

【００３７】なお、坩堝の回転速度を一定とし、単結晶
の回転速度を上昇させる方法も考えられるが、単結晶中
の酸素濃度に対する影響は小さい。

【００３８】また、本発明に係るシリコン単結晶によれ
ば、含有酸素濃度が１０×１０¹⁷ａｔｍｓ／ｃｍ³ 以下
であり、かつ引き上げ軸方向の含有酸素濃度分布が略均
一であるので、酸素が過飽和に存在することがなく、酸
素がウエハ表面近傍で析出することがないためデバイス
の活性領域が劣化する虞がない。

【００３９】

【実施例】以下、本発明に係るシリコン単結晶の成長方
法の実施例を図面に基づいて説明する。尚、従来例と同
一の機能を有する構成部品には、同一の符号を付すもの
とする。

【００４０】図１は実施例に係る結晶成長装置を模式的
に示した断面図であり、図中１はチャンバ９内に配設さ
れた坩堝を示している。従来のものと同様に坩堝１は有
底円筒形状の石英製内層保持容器１ａと、この内層保持
容器１ａの外側に嵌合された同じく有底円筒形状の黒鉛
製外層保持容器１ｂとから構成されており、坩堝１は支
持軸８により支持されている。支持軸８の下端は、図示
しない回転機構、及び昇降機構に連結されており、これ
により坩堝１は回転・昇降が自在となっている。この坩
堝１の外側には２段の抵抗加熱式ヒータ２ａ、２ｂ（以
下、併せてヒータ２と記す）が、ヒータ２の外側には保
温筒３が各々同心円状に配設されている。坩堝１の中心
軸上には引き上げ棒或いはワイヤー等からなる引き上げ
軸４が吊設されており、この引き上げ軸４の先にはシー
ドチャック７を介して種結晶５が取り付けられている。

【００４１】このように構成された装置を用いて結晶を
成長させるには、まず坩堝１内に充填した結晶用原料の
シリコン多結晶をヒータ２により全て溶解した後、不純
物を添加して、坩堝１の下部温度を低下させ、坩堝１の
底部から上方に向けて融液を凝固させて固体層１９を形
成する。目標とする量の固体層１９、及び溶融層１３を
形成した後、種結晶５を溶融層１３に接触させ、設定し
た速度で種結晶５及び坩堝１を回転させて、引き上げ軸
４を引き上げることにより種結晶５の下端から溶融層１
３を凝固させてなるシリコン単結晶１６を成長させる。
また、結晶成長に伴い、坩堝１内の原料が減少し、溶融
層１３の表面位置が低下するが、坩堝１を上昇させるこ
とにより結晶成長中は溶融層１３の表面の位置が絶えず
一定になるように制御する。

【００４２】以下に、上記方法により結晶成長方向の長
さが１１００ｍｍのシリコン単結晶引き上げを行い、そ
の結晶の酸素濃度等を測定した結果について図面に基づ
いて説明する。引き上げ条件を下記の表１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】図２は坩堝回転速度を変化させ、結晶成長
方向の酸素濃度分布が略均一となるように引き上げた時
の単結晶引き上げ率と含有酸素濃度との関係を調べたグ
ラフであり、図中Ｄ〜Ｇのグラフは含有酸素濃度が７〜
１０×１０¹⁷ａｔｍｓ／ｃｍ³ の範囲で均一な単結晶を
得ることを目標に単結晶の引き上げを行った別個の実験
結果であり、各実験条件は同一である。

【００４５】図６で説明したように、含有酸素濃度が７
〜１０×１０¹⁷ａｔｍｓ／ｃｍ³ の範囲のシリコン単結
晶１６を得るためには坩堝１の回転速度は８ｒｐｍ程度
が妥当であると考えられる。そこで、図２に示したよう
に、坩堝回転速度は引き上げ率３０％付近までは８ｒｐ
ｍ一定とした。

【００４６】また、図７のところで説明したように、単
一の坩堝回転速度では含有酸素濃度が上昇してしまい、
また坩堝１の回転速度を上昇させれば含有酸素濃度の上
昇を抑制し得ると考えられるため、その後引き上げ率５
０％付近までは坩堝回転速度を８ｒｐｍから１２ｒｐｍ
へ一定加速度で上昇させ、さらにその後は１２ｒｐｍ一
定へと速度の変更を行った。なお、シリコン単結晶の結
晶成長方向の酸素濃度はＦＴＩＲ法［ＡＳＴＭＦ−１２
１（１９７９）］によって測定した。

【００４７】図２から明らかなように、Ｄ〜Ｇのグラフ
はいずれも、引き上げ率が上昇しても含有酸素濃度は結
晶成長方向に略一定となる。これは図７中グラフＢと比
較すると明らかである。グラフＢの場合は坩堝の回転速
度を始終８ｒｐｍとしているため、引き上げ率３０％付
近から除々に含有酸素濃度が上昇している。

【００４８】図３は図２に示したグラフＤ〜Ｆにより得
られたシリコン単結晶において、結晶成長方向の電気抵
抗率の分布を示したグラフであり、図２に示したグラフ
Ｄ〜Ｆに対応させてｄ〜ｆの符号を付してある。なお、
ＣＺ法により成長させた場合の結晶成長方向の電気抵抗
率分布の理論値のグラフｈも併せて記した。

【００４９】図３から明らかなように、実施例に係る方
法により引き上げられたシリコン単結晶においては、Ｃ
Ｚ法により引き上げられたシリコン単結晶と比較して結
晶成長方向の抵抗率を略均一化することができた。

【００５０】図２、図３から明らかなように、本実施例
に係るシリコン単結晶１６の成長方法によれば、１２×
１０¹⁷ａｔｍｓ／ｃｍ³ 程度以下の略一定の低酸素濃度
を含有する単結晶を引き上げることができ、しかも不純
物の偏析を抑制し抵抗率歩留りを改善するＤＬＣＺ法の
特徴を損なうことなく、結晶成長方向の抵抗率を略均一
化することができた。

【００５１】また本実施例にあっては、酸素濃度の制御
範囲を７〜１０×１０¹⁷ａｔｍｓ／ｃｍ³ としたが、別
の実施例で酸素濃度の制御範囲を１１〜１３×１０¹⁷ａ
ｔｍｓ／ｃｍ³ とした場合は、１４×１０¹⁷ａｔｍｓ／
ｃｍ³ 程度以下の略一定の低酸素濃度を含有する単結晶
を引き上げることができた。

【００５２】また、本発明に係るシリコン単結晶１６に
よれば、含有酸素濃度が１０×１０¹⁷ａｔｍｓ／ｃｍ³
以下であり、かつ引き上げ軸方向の含有酸素濃度分布が
均一であるので、酸素が過飽和に存在することがなく、
酸素がウエハ表面近傍で析出することがないためデバイ
スの活性領域が劣化する虞がない。

【００５３】また、本実施例にあってはＤＬＣＺ法とし
て、固体層中に不純物を含有させ、結晶成長中に溶融層
の体積を変化させる方法（従来例における）を採用し
たが、別の実施例では坩堝下部に固体層を有するＤＬＣ
Ｚ法全般（従来例における〜）に適用可能である。

【００５４】さらに本実施例にあっては坩堝の回転速度
の上昇を一定加速度のもとに行ったが、別の実施例では
不連続的に上昇させてもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るシリコ
ン単結晶の成長方法によれば、坩堝内の下方にシリコン
単結晶用原料の固体層を、坩堝上方の溶融液よりなる溶
融層と共存させ、前記坩堝周囲に設置されたヒータの加
熱により前記固体層を溶融させつつ、前記坩堝およびシ
リコン単結晶を所定の回転速度で回転させつつ、前記溶
融層からシリコン単結晶を引き上げて成長させる結晶成
長方法において、シリコン単結晶を引き上げて成長させ
るのに伴ない、坩堝の回転速度を上昇させるので、単一
の坩堝回転速度を連続した場合での結晶中酸素濃度の増
加分を減少させ得る。よって含有酸素濃度が１４×１０
¹⁷ａｔｍｓ／ｃｍ³ 以下と低く、かつ結晶成長方向に均
一な酸素濃度分布を有するシリコン単結晶を成長させる
ことができる。

【００５６】また、本発明に係るシリコン単結晶によれ
ば、含有酸素濃度が１０×１０¹⁷ａｔｍｓ／ｃｍ³ 以下
であり、かつ引き上げ軸方向の含有酸素濃度分布が略均
一であるので、酸素が過飽和に存在することがなく、酸
素がウエハ表面近傍で析出することがないためデバイス
の活性領域が劣化する虞がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るシリコン単結晶の成長方
法に用いられる結晶成長装置を模式的に示した断面図で
ある。

【図２】実施例において坩堝回転速度を変化させ、結晶
成長方向の酸素濃度が均一となるように引き上げた時の
単結晶引き上げ率と含有酸素濃度との関係を調べたグラ
フである。

【図３】図２に示したグラフＤ〜Ｆにより得られたシリ
コン単結晶において、結晶成長方向の抵抗率の分布を示
したグラフである。

【図４】従来のＣＺ法に用いられる結晶成長装置を模式
的に示した断面図である。

【図５】従来のＤＬＣＺ法に用いられる単結晶成長装置
を示した模式的断面図である、

【図６】ＤＬＣＺ法を用い、坩堝の回転速度と単結晶中
に含まれる酸素濃度との関係を調べたグラフである。

【図７】ＤＬＣＺ法によりシリコン単結晶を成長させた
場合の引き上げ率と酸素濃度との関係を示したグラフで
ある。

【符号の説明】

１ 坩堝 ２ ヒータ １３ 溶融層 １６ シリコン単結晶 １９ 固体層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 坩堝内の下方にシリコン単結晶用原料の
   固体層を、坩堝上方のシリコン融液よりなる溶融層と共
   存させ、前記坩堝周囲に設置されたヒータの加熱により
   前記固体層を溶融させつつ、前記坩堝およびシリコン単
   結晶を所定の回転速度で回転させつつ、前記溶融層から
   シリコン単結晶を引き上げて成長させる結晶成長方法に
   おいて、 シリコン単結晶を引き上げて成長させるのに伴ない、坩
   堝の回転速度を上昇させることを特徴とするシリコン単
   結晶の成長方法。
2. 【請求項２】 含有酸素濃度が１０×１０¹⁷ａｔｍｓ／
   ｃｍ³ 以下であり、かつ引き上げ軸方向の含有酸素濃度
   分布が略均一である請求項１記載の方法を用いて引き上
   げられたシリコン単結晶。