JPH09249496A - シリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶の製造方法Info
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- JPH09249496A JPH09249496A JP5494896A JP5494896A JPH09249496A JP H09249496 A JPH09249496 A JP H09249496A JP 5494896 A JP5494896 A JP 5494896A JP 5494896 A JP5494896 A JP 5494896A JP H09249496 A JPH09249496 A JP H09249496A
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- crystal
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】シリコン単結晶の引上げ速度を調整し、引上げ
過程でシリコン単結晶が受ける熱履歴を制御することに
より、酸化膜耐圧特性に優れたシリコン単結晶の製造方
法を提供する。 【解決手段】坩堝の外側に配設した加熱ヒーターで坩堝
内の結晶原料を溶融させ、この溶融液の表面に種結晶を
接触させて引き上げることによりシリコン単結晶を成長
させる製造方法において、単結晶の引上げ開始から引上
げ終了に至る過程で高速の引上げ速度（mm/min）と低速
の引上げ速度（mm/min）を順次繰り返すことを特徴とす
るシリコン単結晶の製造方法。
過程でシリコン単結晶が受ける熱履歴を制御することに
より、酸化膜耐圧特性に優れたシリコン単結晶の製造方
法を提供する。 【解決手段】坩堝の外側に配設した加熱ヒーターで坩堝
内の結晶原料を溶融させ、この溶融液の表面に種結晶を
接触させて引き上げることによりシリコン単結晶を成長
させる製造方法において、単結晶の引上げ開始から引上
げ終了に至る過程で高速の引上げ速度（mm/min）と低速
の引上げ速度（mm/min）を順次繰り返すことを特徴とす
るシリコン単結晶の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高品質のシリコン
単結晶の製造方法に関し、さらに詳しくは、酸化膜耐圧
特性に優れたシリコン単結晶の製造方法に関するもので
ある。
単結晶の製造方法に関し、さらに詳しくは、酸化膜耐圧
特性に優れたシリコン単結晶の製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】単結晶の製造方法は種々あるが、なかで
も、シリコン単結晶の製造に関し、工業的に量産が可能
な方式で広く応用されているものとしてチョクラルスキ
ー法（以下、「ＣＺ法」という）がある。
も、シリコン単結晶の製造に関し、工業的に量産が可能
な方式で広く応用されているものとしてチョクラルスキ
ー法（以下、「ＣＺ法」という）がある。
【０００３】図１は、このＣＺ法によって単結晶を製造
する装置の概略構成を説明する縦断面図である。装置の
中心には坩堝１が設けられ、この坩堝１の外側には加熱
ヒーター２が配設される。坩堝１内にはこの加熱ヒータ
ーにより溶融された結晶形成用材料、つまり結晶原料と
なる多結晶シリコンの溶融液４が収容されている。その
溶融液４の表面に引上げ棒又はワイヤ６の先に取り付け
た種結晶５の下端を接触させ、この種結晶５を上方へ引
き上げることによって、その下端に溶融液４が凝固した
単結晶３を成長させていく。これらの部品、部材は水冷
式の金属チャンバー７内に収納され、全体として単結晶
の製造装置を構成している。さらに、金属チャンバー７
内には、溶融液から発生したSiO ガスや不純物を除去す
るため、常時、雰囲気ガスとして不活性ガスが流されて
いる。
する装置の概略構成を説明する縦断面図である。装置の
中心には坩堝１が設けられ、この坩堝１の外側には加熱
ヒーター２が配設される。坩堝１内にはこの加熱ヒータ
ーにより溶融された結晶形成用材料、つまり結晶原料と
なる多結晶シリコンの溶融液４が収容されている。その
溶融液４の表面に引上げ棒又はワイヤ６の先に取り付け
た種結晶５の下端を接触させ、この種結晶５を上方へ引
き上げることによって、その下端に溶融液４が凝固した
単結晶３を成長させていく。これらの部品、部材は水冷
式の金属チャンバー７内に収納され、全体として単結晶
の製造装置を構成している。さらに、金属チャンバー７
内には、溶融液から発生したSiO ガスや不純物を除去す
るため、常時、雰囲気ガスとして不活性ガスが流されて
いる。
【０００４】ところで近年、ＭＯＳデバイス集積度の増
大に伴い、単結晶引上げ後加工されるシリコンウエーハ
に種々の特性が要求されている。特に、ＤＲＡＭの集積
回路の微細化に伴いゲート酸化膜の薄膜化が進み、電源
電圧が定圧単一のもとでは、ゲート酸化膜にストレスと
して加わる印加電界強度が高くなっているため、ゲート
酸化膜の信頼性が強く望まれている。酸化膜耐圧はその
信頼性を決定する重要な材料特性の一つであるため、酸
化膜耐圧特性に優れた単結晶およびその製造技術の開発
が急務となっている。
大に伴い、単結晶引上げ後加工されるシリコンウエーハ
に種々の特性が要求されている。特に、ＤＲＡＭの集積
回路の微細化に伴いゲート酸化膜の薄膜化が進み、電源
電圧が定圧単一のもとでは、ゲート酸化膜にストレスと
して加わる印加電界強度が高くなっているため、ゲート
酸化膜の信頼性が強く望まれている。酸化膜耐圧はその
信頼性を決定する重要な材料特性の一つであるため、酸
化膜耐圧特性に優れた単結晶およびその製造技術の開発
が急務となっている。
【０００５】この酸化膜耐圧特性に優れた単結晶の製造
に関して、結晶熱履歴の制御に着目し種々の提案がなさ
れている。例えば、その一つの提案として、ＣＺ法によ
る結晶引き上げ時の熱履歴の酸化膜耐圧特性への影響に
関する報告がある（第３９回春季応用物理学会予稿集、
30P-ZD-17 参照) 。この報告によれば、シリコンウエー
ハの酸化膜耐圧特性は結晶成長速度に強く依存するが、
結晶引上げ速度自体ではなく、結果的に変化する結晶成
長時の熱履歴に起因する。また同報告は、引上げによる
結晶成長時、結晶中には酸化膜耐圧特性の不良要因とな
る欠陥核が発生するが、この欠陥核は高温領域(1250 ℃
以上) では収縮し、低温領域(1100 ℃以下) では成長す
るとしている。すなわち、熱履歴とは結晶成長時の時間
経過に伴う、結晶が凝固温度から冷却されるヒートパタ
ーンをいうが、欠陥核が収縮する高温領域で徐冷し、欠
陥核が成長する低温領域で急冷するヒートパターンに制
御することで、シリコンウエーハの酸化膜耐圧特性を改
善することが可能であるとしている。
に関して、結晶熱履歴の制御に着目し種々の提案がなさ
れている。例えば、その一つの提案として、ＣＺ法によ
る結晶引き上げ時の熱履歴の酸化膜耐圧特性への影響に
関する報告がある（第３９回春季応用物理学会予稿集、
30P-ZD-17 参照) 。この報告によれば、シリコンウエー
ハの酸化膜耐圧特性は結晶成長速度に強く依存するが、
結晶引上げ速度自体ではなく、結果的に変化する結晶成
長時の熱履歴に起因する。また同報告は、引上げによる
結晶成長時、結晶中には酸化膜耐圧特性の不良要因とな
る欠陥核が発生するが、この欠陥核は高温領域(1250 ℃
以上) では収縮し、低温領域(1100 ℃以下) では成長す
るとしている。すなわち、熱履歴とは結晶成長時の時間
経過に伴う、結晶が凝固温度から冷却されるヒートパタ
ーンをいうが、欠陥核が収縮する高温領域で徐冷し、欠
陥核が成長する低温領域で急冷するヒートパターンに制
御することで、シリコンウエーハの酸化膜耐圧特性を改
善することが可能であるとしている。
【０００６】確かに、高温領域で結晶を徐冷することに
より、欠陥核を収縮、消滅させ、減少させることができ
るが、同報告では熱履歴を制御するため、シリコン単結
晶の引上げ途中で引上げを止め、一時的に結晶成長を停
止し、そのままの状態で30分間保持後、再度引上げ成長
させるという手段を採用している。このような手段は実
験的解析においては採用されるものの、シリコン単結晶
の工業的生産においては採用することができない熱履歴
の制御方法である。
より、欠陥核を収縮、消滅させ、減少させることができ
るが、同報告では熱履歴を制御するため、シリコン単結
晶の引上げ途中で引上げを止め、一時的に結晶成長を停
止し、そのままの状態で30分間保持後、再度引上げ成長
させるという手段を採用している。このような手段は実
験的解析においては採用されるものの、シリコン単結晶
の工業的生産においては採用することができない熱履歴
の制御方法である。
【０００７】さらに、半導体デバイスの製作プロセスで
の効率化を図るため、その素材となるシリコン単結晶を
製造する過程において、単結晶の大径化（例えば、外径
８インチ以上）引上げが指向されている。このように、
引上げられる結晶が大径化するにともない、一層、引上
げ過程におけるシリコン単結晶の熱履歴を制御すること
が困難になる。
の効率化を図るため、その素材となるシリコン単結晶を
製造する過程において、単結晶の大径化（例えば、外径
８インチ以上）引上げが指向されている。このように、
引上げられる結晶が大径化するにともない、一層、引上
げ過程におけるシリコン単結晶の熱履歴を制御すること
が困難になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述の通り、酸化膜耐
圧特性に優れたシリコン単結晶を製造するため、工業的
な量産方式に適用し得る熱履歴の制御方法が提案されて
おらず、しかも単結晶の大径化引上げにともなって、そ
の制御が困難になっている。
圧特性に優れたシリコン単結晶を製造するため、工業的
な量産方式に適用し得る熱履歴の制御方法が提案されて
おらず、しかも単結晶の大径化引上げにともなって、そ
の制御が困難になっている。
【０００９】本発明は、上記の問題に鑑み、シリコン単
結晶の引上げ速度を調整し、引上げ過程でシリコン単結
晶が受ける熱履歴を制御することにより、酸化膜耐圧特
性に優れたシリコン単結晶の製造方法を提供することを
目的とする。
結晶の引上げ速度を調整し、引上げ過程でシリコン単結
晶が受ける熱履歴を制御することにより、酸化膜耐圧特
性に優れたシリコン単結晶の製造方法を提供することを
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる酸化
膜耐圧特性に優れたシリコン単結晶の製造方法を完成さ
せるため、結晶引上げ時のシリコン単結晶の熱履歴の制
御方法について詳細に検討を行った。その結果、酸化膜
耐圧特性の改善には、結晶引上げ時に結晶温度が1400〜
1200℃の範囲となる高温領域で徐冷し、結晶温度が1200
〜 800℃の範囲となる低温領域で急冷するヒートパター
ンを確保することが有効であること、さらに、このよう
なヒートパターンを確保するには、引上げ過程において
引上げ速度を順次調整することによって達成できること
を知見した。本発明は、この知見に基づいて完成された
ものであり、下記のシリコン単結晶の製造方法を要旨と
する。
膜耐圧特性に優れたシリコン単結晶の製造方法を完成さ
せるため、結晶引上げ時のシリコン単結晶の熱履歴の制
御方法について詳細に検討を行った。その結果、酸化膜
耐圧特性の改善には、結晶引上げ時に結晶温度が1400〜
1200℃の範囲となる高温領域で徐冷し、結晶温度が1200
〜 800℃の範囲となる低温領域で急冷するヒートパター
ンを確保することが有効であること、さらに、このよう
なヒートパターンを確保するには、引上げ過程において
引上げ速度を順次調整することによって達成できること
を知見した。本発明は、この知見に基づいて完成された
ものであり、下記のシリコン単結晶の製造方法を要旨と
する。
【００１１】すなわち、坩堝の外側に配設した加熱ヒー
ターで坩堝内の結晶原料を溶融させ、この溶融液の表面
に種結晶を接触させて引き上げることによりシリコン単
結晶を成長させる製造方法において、単結晶の引上げ開
始から引上げ終了に至る過程で高速の引上げ速度（mm/m
in）と低速の引上げ速度（mm/min）を順次繰り返すこと
を特徴とするシリコン単結晶の製造方法である。
ターで坩堝内の結晶原料を溶融させ、この溶融液の表面
に種結晶を接触させて引き上げることによりシリコン単
結晶を成長させる製造方法において、単結晶の引上げ開
始から引上げ終了に至る過程で高速の引上げ速度（mm/m
in）と低速の引上げ速度（mm/min）を順次繰り返すこと
を特徴とするシリコン単結晶の製造方法である。
【００１２】上記において「単結晶の引上げ開始から引
上げ終了に至る過程」とは、いわゆる単結晶の「直胴
部」の引上げ過程を意味している。引上げられる単結晶
の部位は、種結晶の直下から直径を絞ったネッキング部
と、直径が漸増するショルダー部と、引上げ後ウエーハ
として利用される直胴部と、さらに単結晶の直径を次第
に減少させるテイル部（尾部）とからなるので、ショル
ダー部を形成してからテイル部形成前の過程が該当す
る。
上げ終了に至る過程」とは、いわゆる単結晶の「直胴
部」の引上げ過程を意味している。引上げられる単結晶
の部位は、種結晶の直下から直径を絞ったネッキング部
と、直径が漸増するショルダー部と、引上げ後ウエーハ
として利用される直胴部と、さらに単結晶の直径を次第
に減少させるテイル部（尾部）とからなるので、ショル
ダー部を形成してからテイル部形成前の過程が該当す
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】前記の図１で説明したように、単
結晶３の引上げは水冷された金属チャンバー７内で行わ
れ、しかも、常時、雰囲気ガスとして不活性ガスが流さ
れ、この不活性ガスとして、常温の高純度のアルゴンガ
スが使用されているので、溶融液４の上方には冷却雰囲
気が形成されることになる。このため、溶融液の表面か
ら引上げられた結晶は、直ちに冷却雰囲気に曝されるこ
とになるので、単結晶の引上げ速度を調整することによ
って、熱履歴を制御することができる。すなわち、引上
げ速度を高速にすると結晶に急冷のヒートパターンを与
えることができ、引上げ速度を低速にすると結晶に徐冷
のヒートパターンを与えることができる。
結晶３の引上げは水冷された金属チャンバー７内で行わ
れ、しかも、常時、雰囲気ガスとして不活性ガスが流さ
れ、この不活性ガスとして、常温の高純度のアルゴンガ
スが使用されているので、溶融液４の上方には冷却雰囲
気が形成されることになる。このため、溶融液の表面か
ら引上げられた結晶は、直ちに冷却雰囲気に曝されるこ
とになるので、単結晶の引上げ速度を調整することによ
って、熱履歴を制御することができる。すなわち、引上
げ速度を高速にすると結晶に急冷のヒートパターンを与
えることができ、引上げ速度を低速にすると結晶に徐冷
のヒートパターンを与えることができる。
【００１４】図２は、引上げられる単結晶３の位置を溶
融液４および界面との関係で概略的に示した図である。
図中ｘ0 はＸ−Ｘ軸上の界面であり、結晶はこの位置か
ら凝固を開始する。ｘ1 およびｘ2 はＸ−Ｘ軸上の結晶
位置であり、界面からの距離はｘ1 ＜ ｘ2 となる。
融液４および界面との関係で概略的に示した図である。
図中ｘ0 はＸ−Ｘ軸上の界面であり、結晶はこの位置か
ら凝固を開始する。ｘ1 およびｘ2 はＸ−Ｘ軸上の結晶
位置であり、界面からの距離はｘ1 ＜ ｘ2 となる。
【００１５】図３は、一定直径（例えば、８インチ）の
単結晶の引上げにおいて、引上げ速度をからまで変
化させた場合のＸ−Ｘ軸上の結晶温度分布をシミュレー
ションした結果を表したものである。具体的には、引上
げ速度は0.5mm/min 、引上げ速度は0.8mm/min 、引
上げ速度は1.0mm/min とした。
単結晶の引上げにおいて、引上げ速度をからまで変
化させた場合のＸ−Ｘ軸上の結晶温度分布をシミュレー
ションした結果を表したものである。具体的には、引上
げ速度は0.5mm/min 、引上げ速度は0.8mm/min 、引
上げ速度は1.0mm/min とした。
【００１６】図３から明らかなように、結晶温度が1400
〜1200℃の高温領域および1200〜 800℃の低温領域にお
いて、引上げ速度を調整することによって結晶の熱履歴
を制御することができる。引上げ速度では、ｘ1 の位
置において1250℃程度の高温領域の温度であるが、高速
である引上げ速度ではｘ1 の位置において既に1100℃
程度と低温領域の温度となっている。したがって、引上
げ速度では引上げ速度に比べ、高温領域で徐冷する
というヒートパターンが得られたことになる。
〜1200℃の高温領域および1200〜 800℃の低温領域にお
いて、引上げ速度を調整することによって結晶の熱履歴
を制御することができる。引上げ速度では、ｘ1 の位
置において1250℃程度の高温領域の温度であるが、高速
である引上げ速度ではｘ1 の位置において既に1100℃
程度と低温領域の温度となっている。したがって、引上
げ速度では引上げ速度に比べ、高温領域で徐冷する
というヒートパターンが得られたことになる。
【００１７】さらに低温領域においても同様であって、
引上げ速度を採用することによって、引上げ速度よ
り低温領域で急冷するというヒートパターンを得ること
ができる。したがって、一定直径の単結晶の引上げにお
いて、引上げ速度を適切に調整することによって、酸化
膜耐圧特性に有害な欠陥核の収縮、消滅を図ることがで
きる。
引上げ速度を採用することによって、引上げ速度よ
り低温領域で急冷するというヒートパターンを得ること
ができる。したがって、一定直径の単結晶の引上げにお
いて、引上げ速度を適切に調整することによって、酸化
膜耐圧特性に有害な欠陥核の収縮、消滅を図ることがで
きる。
【００１８】本発明は、上記の知見に基づいてなされた
ものであり、単結晶の引上げ開始から引上げ終了に至る
過程で高速の引上げ速度（mm/min）と低速の引上げ速度
（mm/min）とを順次繰り返すことによって、引上げ単結
晶の全長にわたり周期的に酸化膜耐圧特性に優れた部位
を確保することを特徴としている。ところで、本発明で
製造された単結晶は、上記の裏返しとして、本来の高温
領域で徐冷してのち低温領域で急冷するというヒートパ
ターンから外れる部位も周期的に存在することになる。
しかし、このように酸化膜耐圧特性が劣る部位であって
も、歩留は低下するものの通常の用途として使用でき、
また試供材として全量用いることができるので、本発明
を工業的に実施することに対して問題とはならない。
ものであり、単結晶の引上げ開始から引上げ終了に至る
過程で高速の引上げ速度（mm/min）と低速の引上げ速度
（mm/min）とを順次繰り返すことによって、引上げ単結
晶の全長にわたり周期的に酸化膜耐圧特性に優れた部位
を確保することを特徴としている。ところで、本発明で
製造された単結晶は、上記の裏返しとして、本来の高温
領域で徐冷してのち低温領域で急冷するというヒートパ
ターンから外れる部位も周期的に存在することになる。
しかし、このように酸化膜耐圧特性が劣る部位であって
も、歩留は低下するものの通常の用途として使用でき、
また試供材として全量用いることができるので、本発明
を工業的に実施することに対して問題とはならない。
【００１９】本発明において、高速の引上げ速度とは1.
0 〜1.2mm/min の範囲とし、低速の引上げ速度とは0.4
〜0.6mm/min の範囲としている。このような範囲に区分
しているのは、酸化膜耐圧特性に優れた部位を確保する
だけでなく、引上げられた結晶の変形等の不具合を防ぐ
ためである。
0 〜1.2mm/min の範囲とし、低速の引上げ速度とは0.4
〜0.6mm/min の範囲としている。このような範囲に区分
しているのは、酸化膜耐圧特性に優れた部位を確保する
だけでなく、引上げられた結晶の変形等の不具合を防ぐ
ためである。
【００２０】高速および低速の引上げ速度（ｆp mm/mi
n）の繰り返し周期は、引上げ時間（ｆt min ）または
引上げ距離（ｆL mm）のいずれかを基準にして定めれば
良い。
n）の繰り返し周期は、引上げ時間（ｆt min ）または
引上げ距離（ｆL mm）のいずれかを基準にして定めれば
良い。
【００２１】しかし、目標となる温度領域は溶融液表面
からの距離でほぼ決定されるため、一定の引上げ距離
（ｆp ×ｆt ）を基準に引上げ速度を切り替えることに
すれば、引上げ後のシリコンウエーハの加工工程におい
て、周期的に発生する部位の管理が容易となるので、引
上げ距離（ｆL mm）を基準に引上げ速度（ｆp mm/min）
の繰り返し周期を定めるのが望ましい。
からの距離でほぼ決定されるため、一定の引上げ距離
（ｆp ×ｆt ）を基準に引上げ速度を切り替えることに
すれば、引上げ後のシリコンウエーハの加工工程におい
て、周期的に発生する部位の管理が容易となるので、引
上げ距離（ｆL mm）を基準に引上げ速度（ｆp mm/min）
の繰り返し周期を定めるのが望ましい。
【００２２】
【実施例】本発明方法の効果を、具体的な数値に基づい
て説明する。
て説明する。
【００２３】図１に示すシリコン単結晶の製造装置を用
いて、直径８インチの大重量の単結晶を引上げた。直径
８インチ単結晶の引上げには外径22インチ（ 559mm）の
坩堝を用い、その条件は初期チャージ100Kg とし、結晶
回転18rpm で、引上げ速度を条件に応じて変化させ重量
95Kgの単結晶を成長させた。
いて、直径８インチの大重量の単結晶を引上げた。直径
８インチ単結晶の引上げには外径22インチ（ 559mm）の
坩堝を用い、その条件は初期チャージ100Kg とし、結晶
回転18rpm で、引上げ速度を条件に応じて変化させ重量
95Kgの単結晶を成長させた。
【００２４】単結晶引上げの前処理として坩堝１内に結
晶形成用の原料である塊状の多結晶シリコンを充填し
た。この結晶原料を坩堝１内で全て溶融後、金属チャン
バー７内に温度25℃のアルゴンガスを吹き込み、金属チ
ャンバー内を10Torrのアルゴンガス雰囲気とし、溶融液
４および引上げ雰囲気が安定してのち、単結晶の引上げ
を開始した。引上げ開始後、ネッキング部とショルダー
部とを形成して、引上げ速度を高速の場合と低速の場合
に切替え、これを順次繰り返して単結晶の全長にわたり
引上げを行った。このように、引上げ速度を順次切替え
て製造した単結晶を本発明例とした。このときの高速お
よび低速の切替えを一定の引上げ距離（ｆL mm）毎に行
った。しかも、一定の引上げ速度（例えば、0.8mm/min
）で引上げられる結晶の温度分布をシミュレーション
した結果から、結晶温度が1400〜１２００℃の高温領域
に該当する距離と１２００〜 800℃の低温領域に該当す
る距離とを比較すると、前者は 150mmの距離であるのに
対し、後者は 200mmの距離であった。そのため、低速引
上げを 150mmの距離行ったのち、高速引上げを 200mmの
距離行うように、引上げ速度を順次切替えることとし
た。さらに、本発明例と比較するため、比較例として同
じ引上条件であるが、引上げ速度を一定として単結晶を
製造した。本発明例および比較例の引上げ速度の条件を
表１に示す。
晶形成用の原料である塊状の多結晶シリコンを充填し
た。この結晶原料を坩堝１内で全て溶融後、金属チャン
バー７内に温度25℃のアルゴンガスを吹き込み、金属チ
ャンバー内を10Torrのアルゴンガス雰囲気とし、溶融液
４および引上げ雰囲気が安定してのち、単結晶の引上げ
を開始した。引上げ開始後、ネッキング部とショルダー
部とを形成して、引上げ速度を高速の場合と低速の場合
に切替え、これを順次繰り返して単結晶の全長にわたり
引上げを行った。このように、引上げ速度を順次切替え
て製造した単結晶を本発明例とした。このときの高速お
よび低速の切替えを一定の引上げ距離（ｆL mm）毎に行
った。しかも、一定の引上げ速度（例えば、0.8mm/min
）で引上げられる結晶の温度分布をシミュレーション
した結果から、結晶温度が1400〜１２００℃の高温領域
に該当する距離と１２００〜 800℃の低温領域に該当す
る距離とを比較すると、前者は 150mmの距離であるのに
対し、後者は 200mmの距離であった。そのため、低速引
上げを 150mmの距離行ったのち、高速引上げを 200mmの
距離行うように、引上げ速度を順次切替えることとし
た。さらに、本発明例と比較するため、比較例として同
じ引上条件であるが、引上げ速度を一定として単結晶を
製造した。本発明例および比較例の引上げ速度の条件を
表１に示す。
【００２５】引上げ完了後、本発明例のシリコン単結晶
はＡ部とＢ部とに区分けした。Ａ部とは優れた酸化膜耐
圧特性が得られる熱履歴、すなわち、高温領域で徐冷し
てのち低温領域で急冷するヒートパターンが確保できた
単結晶の部位であり、Ｂ部とはこのようなヒートパター
ンが確保できなかった単結晶の部位である。
はＡ部とＢ部とに区分けした。Ａ部とは優れた酸化膜耐
圧特性が得られる熱履歴、すなわち、高温領域で徐冷し
てのち低温領域で急冷するヒートパターンが確保できた
単結晶の部位であり、Ｂ部とはこのようなヒートパター
ンが確保できなかった単結晶の部位である。
【００２６】さらに、引上げられたシリコン単結晶は、
スライス、ポリッシングなど通常シリコンウエーハを工
業的に製造するために必要な処理工程を経て、表面上に
ＭＯＳダイオードを実装して、電圧ランピング法によっ
てシリコンウエーハの酸化膜耐圧特性を評価した。
スライス、ポリッシングなど通常シリコンウエーハを工
業的に製造するために必要な処理工程を経て、表面上に
ＭＯＳダイオードを実装して、電圧ランピング法によっ
てシリコンウエーハの酸化膜耐圧特性を評価した。
【００２７】評価に当たり、ウエーハの表面に膜厚25nm
のドライ酸化膜を形成し、ゲート電極はＰドープの多結
晶シリコンで構成した。ＭＯＳダイオードを実装したウ
エーハにステップ状の電圧を印加しリーク電流を測定す
る。酸化膜耐圧特性の評価は、ウエーハ面内に多数の測
定点を設けて、平均電界８Ｍｖ／ｃｍ以下で絶縁破壊し
た測定点は不良と判定し、それ以外の良品箇所の比率を
良品率として表す。これらの評価結果を表１に示す。
のドライ酸化膜を形成し、ゲート電極はＰドープの多結
晶シリコンで構成した。ＭＯＳダイオードを実装したウ
エーハにステップ状の電圧を印加しリーク電流を測定す
る。酸化膜耐圧特性の評価は、ウエーハ面内に多数の測
定点を設けて、平均電界８Ｍｖ／ｃｍ以下で絶縁破壊し
た測定点は不良と判定し、それ以外の良品箇所の比率を
良品率として表す。これらの評価結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１から、本発明例のＢ部および比較例の
良品率に比べ、本発明例のＡ部では著しく優れた酸化膜
耐圧特性が得られることが分かる。また、本発明例のＢ
部は歩留が低下し評価結果は悪くなるが、前述の通り、
他の用途に使用されるので支障を生じない。
良品率に比べ、本発明例のＡ部では著しく優れた酸化膜
耐圧特性が得られることが分かる。また、本発明例のＢ
部は歩留が低下し評価結果は悪くなるが、前述の通り、
他の用途に使用されるので支障を生じない。
【００３０】
【発明の効果】本発明のシリコン単結晶の製造方法によ
れば、引上げられた単結晶の特定の部位に限定されるも
のの、酸化膜耐圧特性に著しく優れたシリコン単結晶が
製造でき、今後のＭＯＳデバイスの高集積化にともなう
ゲート酸化膜の信頼性向上の要請に対応することができ
る。しかも、単結晶の大径化引上げにも対応できる。
れば、引上げられた単結晶の特定の部位に限定されるも
のの、酸化膜耐圧特性に著しく優れたシリコン単結晶が
製造でき、今後のＭＯＳデバイスの高集積化にともなう
ゲート酸化膜の信頼性向上の要請に対応することができ
る。しかも、単結晶の大径化引上げにも対応できる。
【図１】ＣＺ法によって単結晶を製造する装置の概略構
成を説明する縦断面図である。
成を説明する縦断面図である。
【図２】引上げられる単結晶を溶融液および界面との関
係で概略的に示した図である。
係で概略的に示した図である。
【図３】一定直径の単結晶の引上げにおいて、引上げ速
度をからまで変化させた場合のＸ−Ｘ軸上の結晶温
度分布をシミュレーションした結果を表した図である。
度をからまで変化させた場合のＸ−Ｘ軸上の結晶温
度分布をシミュレーションした結果を表した図である。
１…坩堝、 ２…加熱ヒーター、 ３…単結晶、 ４…
溶融液 ５…種結晶、 ６…ワイヤ、 ７…金属チャンバー
溶融液 ５…種結晶、 ６…ワイヤ、 ７…金属チャンバー
Claims (1)
- 【請求項１】坩堝の外側に配設した加熱ヒーターで坩堝
内の結晶原料を溶融させ、この溶融液の表面に種結晶を
接触させて引き上げることによりシリコン単結晶を成長
させる製造方法において、単結晶の引上げ開始から引上
げ終了に至る過程で高速の引上げ速度（mm/min）と低速
の引上げ速度（mm/min）を順次繰り返すことを特徴とす
るシリコン単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5494896A JPH09249496A (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | シリコン単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5494896A JPH09249496A (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | シリコン単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09249496A true JPH09249496A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=12984891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5494896A Pending JPH09249496A (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | シリコン単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09249496A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6808740B2 (en) | 1999-03-25 | 2004-10-26 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Magnetoresistance effect film and method of forming same |
| JP2010037191A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Sumco Phoenix Corp | 単結晶シリコンインゴットの成長方法および成長用装置 |
-
1996
- 1996-03-12 JP JP5494896A patent/JPH09249496A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6808740B2 (en) | 1999-03-25 | 2004-10-26 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Magnetoresistance effect film and method of forming same |
| JP2010037191A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Sumco Phoenix Corp | 単結晶シリコンインゴットの成長方法および成長用装置 |
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