JPH09227272A - 単結晶の引上げ方法及び装置 - Google Patents

単結晶の引上げ方法及び装置

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JPH09227272A
JPH09227272A JP8329868A JP32986896A JPH09227272A JP H09227272 A JPH09227272 A JP H09227272A JP 8329868 A JP8329868 A JP 8329868A JP 32986896 A JP32986896 A JP 32986896A JP H09227272 A JPH09227272 A JP H09227272A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ほぼ完全に定性的に高グレードの半導体ウエ
ハに積層欠陥なしにカットできる円筒部を有するシリコ
ン単結晶を製造できるようにする。 【解決手段】 単結晶引上げ開始時と単結晶引上げ終了
時に円錐部を引上げ、前記円錐部引上げの間に円筒部を
引上げることを含んでなる融解物2からシリコン単結晶
を引上げる方法において、前記単結晶の引上げ開始時に
前記円錐部の表面を、前記単結晶から離れたシールド部
5によりシールドすることを特徴とし、また、融解物2
からシリコン単結晶を引上げるための装置であって、前
記単結晶から離れており且つ単結晶の引上げ開始時に円
錐部の表面をシールドするシールド部5を備えてなるこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶引上げ開始
時と単結晶引上げ終了時に円錐部を引上げ、前記円錐部
引上げの間に円筒部を引上げることを含んでなる融解物
からシリコン単結晶を引上げる方法に関する。さらに、
本発明は、前記方法を実施する装置に関する。詳細に
は、本発明は、単結晶製造のための「チョコラルスキー
法」として知られている方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】「チョコラルスキー法」によれば、融解
物に予め浸漬した種結晶を融解物表面から規定された速
度で引き離して、その下側にインゴット状単結晶を成長
させる。いわゆる「細ネック」が引上げられた後、成長
単結晶の直径が最初に増加して、円錐部、いわゆる「初
期コーン」が生成する。初期コーンの生成後、成長単結
晶の直径が一定に保たれ、円筒部が引上げられる。最後
に、単結晶の直径が再び減少する。単結晶の終了時に生
成される部分は、「エンドコーン」と称される。単結晶
の直径の変化は、実質的に引上げ速度の変化、及び融解
物、特に結晶化境界における温度条件の変化によるもの
である。通常、単結晶から得た初期コーン、初期コーン
に隣接する円筒部30〜50mm及び最終コーンを切断
し、前記単結晶の円筒主要部のみを切断して半導体ウエ
ハとされてきた。円筒部における直径が比較的大きい比
較的短い単結晶の場合、この方法であると、使用できる
かもしれない結晶材料のかなりの部分が無用となる。
【0003】もし円筒部の初期コーンに隣接する部分を
切断して半導体ウエハとするならば、酸化誘発積層欠陥
が高密度で生じる環状領域(積層欠陥環)がウエハに検
出されることがある。しかしながら、電子部品製造業者
は、積層欠陥密度ができるだけ低い半導体ウエハを好
む。したがって、積層欠陥環を有する半導体ウエハは、
品質が悪いと考えられている。現在では、積層欠陥環の
直径は単結晶を引上げる引上げ速度、特に、生成される
半導体ウエハを含んでなる半導体材料の欠陥が後で結晶
化したとたんの単結晶の引上げ速度に比例することが知
られている。ある一定の引上げ速度では、積層欠陥環が
消失する。これは、いわば、積層欠陥環の直径がこれか
ら形成される半導体ウエハの直径と一致することによる
ものである。したがって、単結晶の引上げ中に迅速にそ
のような引上げ速度に到達させて、積層欠陥環の発生を
初期コーン及び隣接する円筒部のできるだけ短い一部分
に限定させるための試みがなされている。しかしなが
ら、これは、不十分な程度にしか達成できない。さら
に、専門用語では「ゲート酸化物インテグリティー(G
OI)」と称せられ、半導体ウエハの品質を評価するの
に重要な基準である酸化膜の破壊強度は、引上げ速度に
間接的に比例して依存することも知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、前記方法を改良して、ほとんど完全に定性的に
高グレードの半導体ウエハに積層欠陥なしにカットでき
る円筒部を有するシリコン単結晶を製造できるようにす
ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的は、単結晶の引
上げ開始時に円錐部の表面を前記単結晶から離れたシー
ルド部によりシールドすることを含んでなる包括的な方
法により達成される。即ち、本発明は以下の構成であ
る。 (1)単結晶引上げ開始時と単結晶引上げ終了時に円錐
部を引上げ、前記円錐部引上げの間に円筒部を引上げる
ことを含んでなる融解物からシリコン単結晶を引上げる
方法において、前記単結晶の引上げ開始時に前記円錐部
の表面を、前記単結晶から離れたシールド部によりシー
ルドすることを特徴とする方法。 (2)前記単結晶の引上げ開始時に円錐部の表面を、少
なくとも円筒部の一部分の長さ20〜100mmが引上
げられるまでシールドする前記(1)に記載の方法。 (3)前記単結晶の引上げ開始時の前記シールド部と前
記円錐部の表面との間の距離は、5〜200mmである
前記(1)又は(2)に記載の方法。
【0006】(4)融解物からシリコン単結晶を引上げ
るための装置であって、前記単結晶から離れており且つ
単結晶の引上げ開始時に円錐部の表面をシールドするシ
ールド部を備えてなることを特徴とする装置。 (5)前記シールド部を移動可能に取付け、且つ前記シ
ールド部の前記円錐部からの距離及び前記シールドの前
記融解物表面からの距離が変化できる前記(4)に記載
の装置。 (6)前記シールド部は、黒鉛、黒鉛シーズ黒鉛フェル
ト、シリコン及び石英を含んでなる物質群から選択され
る材料から構成されるか、前記材料で被覆されている前
記(4)又は(5)に記載の装置。 (7)前記単結晶の引上げ開始時の前記シールド部と前
記円錐部表面との間の距離が、5〜200mmである前
記(4)〜(6)のいずれかに記載の装置。 (8)前記シールド部が、前記単結晶の引上げ開始時に
前記円錐部の表面を観察できる少なくとも一つの切欠き
を備えている前記(4)〜(7)のいずれかに記載の装
置。 (9)前記シールド部は、円板状又は円錐の先端を除去
した形状を有する前記(4)〜(8)のいずれかに記載
の装置。
【0007】シールド部は、初期コーンの表面から環境
への自由熱輻射を妨げる。本発明によれば、熱輻射の減
少により、積層欠陥環の直径が従来通常であったよりも
低い引上げ速度で成長単結晶の直径と一致する効果が得
られる。同時に、円筒部の初期コーンに隣接し且つまだ
積層欠陥環を有する部分の長さが、少なくとも50%短
くなる。また、引上げ速度の減少により、試験GOI値
が向上する。もし匹敵する半導体ウエハが円筒部の初期
コーンに隣接する部分から得たものであり、且つもし単
結晶を本発明のシールドを初期コーンに施すことなく引
上げたのであれば、GOIは著しく悪い。前記半導体ウ
エハが積層欠陥環を有していない場合であっても、円筒
部の前記部分が生成されるちょうどそのときに十分高速
で単結晶が引上げられているので、上記のことがあては
まる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施において、初期コー
ンの表面は、単結晶の引上げ中シールドにより熱シール
ドされる。シールドによって、初期コーンの表面からの
熱輻射が減少され、且つ結晶化境界と初期コーンの既に
結晶化された部分との間の温度降下を小さくできる。し
かしながら、シールド部は、成長している単結晶と接触
すると単結晶に転位が誘発されるので単結晶とは接触さ
せてはならない。シールド部と初期コーンの表面との間
の距離は、5〜200mm、好ましくは10〜100m
mである。初期コーンと融解物表面との間の距離は結晶
引上げ中に変化するので、シールド部は、単結晶の軸線
の方向に移動できなければならない。次に、シールド部
を初期コーンの表面より上の所定の位置とし、初期コー
ンの表面から所定距離に保つ。シールド部は、好ましく
は初期コーンの引上げ開始時に配置する。勿論、シール
ド部を、初期コーン引上げ開始前に所定の位置にもって
きてもよいし、初期コーンの引上げを開始してすぐに所
定の位置にもってきてもよい。前記初期コーンは、シー
ルド部により、少なくとも単結晶の円筒部の一部分の長
さ20〜100mmが引上げられるまでシールドされ
る。シールド部は、初期コーンの表面の少なくとも20
〜100%(この数字は、完全に引上げられた初期コー
ンに関する)をシールドしなければならない。
【0009】シールド作用を増強するために、シールド
部を、さらに単結晶の周囲を越えて突き出させてもよ
い。シールド部は、単結晶の引上げ中の条件下で安定な
状態を維持し、且つ成長している単結晶を汚染する恐れ
のない材料から作製すべきである。好ましくは、シール
ド部は、黒鉛、シリコン又は石英から構成されるか、こ
れらの物質の一つで被覆される。特に好ましいのは、黒
鉛シーズ黒鉛フエルト製のシールド部である。図1、図
2及び図3は、シールド部の好ましい実施態様を示した
ものである。同一の参照番号は、同一の特徴を示す。ま
た、本発明を説明するのに必要な特徴のみが示されてい
る。図1は、シリコン単結晶の引上げ装置の概略側面図
である。図2及び図3は、その上方平面図である。
【0010】図1において、単結晶の初期コーン1は、
融解物2から既に引上げられている。融解物2によりる
つぼ3が満たされ、るつぼ3は発熱体4に囲まれてい
る。初期コーンの表面は、規定された距離だけ初期コー
ンよりも上に配置されたシールド部5により実質的にシ
ールドされている。シールド部は、単結晶の「細ネッ
ク」が通過する突出する中央開口部6を有している。中
央開口部6により、シールド部の外観が、円板又は円錐
の先端を除去した形状となる。初期コーンに対向して位
置するシールド部の領域は、図示されているように、初
期コーンの表面にほとんど平行でよい。しかしながら、
2つの表面が互いに規定された角度を有することも可能
である。さらに、シールド部は、融解物表面に対して垂
直に移動できるように配置する。図示されている実施態
様では、シールド部は、このために、軸方向可変位ロッ
ド7に結合している。しかしながら、勿論、他の等価の
解決策を使用してシールド部を移動できるようにしても
よい。
【0011】図2及び図3からわかるように、初期コー
ン1の表面は、シールド部5により完全に覆われる必要
はない。図2及び図3では、初期コーン1の周囲領域8
は、シールド部5の周囲を越えて突出している。しかし
ながら、シールド部5の直径をもっと大きなものを選択
して、シールド部5が透視図から初期コーン1の周囲領
域8をシールドしているように見えるようにもすること
ができる。図3に示されているシールド部5は、さらに
切欠き形態の2つの覗きスリット9を備えている。この
ような覗きスリット9は、単結晶を引上げながら、結晶
化境界の可視部を観察したり、単結晶の現在の直径をチ
ェックしたりすることができるようにするために設けら
れる。もし2つの覗きスリット9があるならば、一つを
カメラによる観察に利用し、もう一つを引上げ装置のオ
ペレータが観察するのに利用できる。覗きスリット9の
さらなる利点は、初期コーン1の引上げ開始時であって
も、シールド部5を所定の位置に配置できることにあ
る。スリット9を覗かないと、初期コーン1の上のシー
ルド5との規定された最小距離を最初に維持してシール
ド5の周囲を越えた結晶境界を観察するしなければなら
ないので、シールド部5を、成長初期コーン1の方向に
除々にしか移動できない。
【0012】図示したシールドは好ましい実施態様を示
しただけのものであり、初期コーンを、2以上の個々の
部分から構成されていてもよい異なる形状のシールド部
によりシールドすることも可能であることは明白であ
る。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、従来、チョコラル
スキー法により得られた単結晶では、通常、積層欠陥の
ために、単結晶から得た初期コーン、初期コーンに隣接
する円筒部30〜50mm及び最終コーンを切断し、前
記単結晶の円筒主要部のみを切断して半導体ウエハとさ
れてきた。円筒部における直径が比較的大きい比較的短
い単結晶の場合、この方法であると、使用できるかもし
れない結晶材料のかなりの部分が無用となる。これに対
して、本発明によれば、ほとんど完全に高グレードの半
導体ウエハに積層欠陥なしにカットできる円筒部を有す
るシリコン単結晶を製造できる。したがって、本発明の
工業的意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】シリコン単結晶の引上げ装置の概略側面図であ
る。
【図2】シリコン単結晶の引上げ装置の概略上方平面図
である。
【図3】シリコン単結晶の引上げ装置の他の概略上方平
面図である。
【符号の説明】
1:単結晶の初期コーン 2:融解物 3:るつぼ 4:発熱体 5:シールド部 6:央開口部 7:軸方向可変位ロッド 8:初期コーンの周囲領域 9:覗きスリット
フロントページの続き (72)発明者 エリッヒ・ドルンベルガー ドイツ連邦共和国 ブルクハオゼン、ベー トーベンシュトラーセ 13 (72)発明者 ヴィルフリート・フォン・アモン ドイツ連邦共和国 ブルクハオゼン、ヘル ツォークバートシュトラーセ 3

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単結晶引上げ開始時と単結晶引上げ終了時
    に円錐部を引上げ、前記円錐部引上げの間に円筒部を引
    上げることを含んでなる融解物からシリコン単結晶を引
    上げる方法において、前記単結晶の引上げ開始時に前記
    円錐部の表面を、前記単結晶から離れたシールド部によ
    りシールドすることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】融解物からシリコン単結晶を引上げるため
    の装置であって、前記単結晶から離れており且つ単結晶
    の引上げ開始時に円錐部の表面をシールドするシールド
    部を備えてなることを特徴とする装置。
JP32986896A 1995-12-15 1996-12-10 単結晶の引上げ装置 Expired - Fee Related JP3167282B2 (ja)

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DE (2) DE19546987A1 (ja)
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