JPH09255485A - シリコン単結晶の製造方法および種結晶 - Google Patents
シリコン単結晶の製造方法および種結晶Info
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- JPH09255485A JPH09255485A JP8087187A JP8718796A JPH09255485A JP H09255485 A JPH09255485 A JP H09255485A JP 8087187 A JP8087187 A JP 8087187A JP 8718796 A JP8718796 A JP 8718796A JP H09255485 A JPH09255485 A JP H09255485A
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- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B15/36—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method characterised by the seed, e.g. its crystallographic orientation
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 種絞り部分の強度向上ができ、大口径でかつ
長尺のシリコン単結晶を引上げることができる、シリコ
ン単結晶の製造方法および種結晶を提供する。 【解決手段】 種結晶をシリコン融液に接触させて引き
上げながら、種絞りを行った後、シリコン単結晶を成長
させるチョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造
方法であって、種結晶として、シリコン融液に接触させ
る面に開口部がある中空部を有する種結晶、あるいは、
中空部を有し、シリコン融液に接触させるとシリコン融
液に接触している面に開口部が形成される種結晶を使用
することを特徴とする、チョクラルスキー法によるシリ
コン単結晶の製造方法、および、シリコン融液に接触さ
せる面に開口部がある中空部を有するか、あるいは、中
空部を有し、シリコン融液に接触させるとシリコン融液
に接触している面に開口部が形成される、チョクラルス
キー法で用いられる種結晶。
長尺のシリコン単結晶を引上げることができる、シリコ
ン単結晶の製造方法および種結晶を提供する。 【解決手段】 種結晶をシリコン融液に接触させて引き
上げながら、種絞りを行った後、シリコン単結晶を成長
させるチョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造
方法であって、種結晶として、シリコン融液に接触させ
る面に開口部がある中空部を有する種結晶、あるいは、
中空部を有し、シリコン融液に接触させるとシリコン融
液に接触している面に開口部が形成される種結晶を使用
することを特徴とする、チョクラルスキー法によるシリ
コン単結晶の製造方法、および、シリコン融液に接触さ
せる面に開口部がある中空部を有するか、あるいは、中
空部を有し、シリコン融液に接触させるとシリコン融液
に接触している面に開口部が形成される、チョクラルス
キー法で用いられる種結晶。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法（Czochralski Method＝ＣＺ法）によるシリコン単結
晶の製造方法に関する。さらに、本発明は、この方法に
おいて使用される種結晶にも関する。
法（Czochralski Method＝ＣＺ法）によるシリコン単結
晶の製造方法に関する。さらに、本発明は、この方法に
おいて使用される種結晶にも関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、チョクラルスキー法によるシリコ
ン単結晶の製造においては、単結晶シリコンを種結晶と
して用い、これをシリコン融液に接触させて回転させな
がら引上げることで結晶を成長させる。この際、種結晶
をシリコン融液に接触させる時に、熱衝撃により種結晶
に高密度で発生する転位を消滅させるために種絞りを行
い、次いで、所望の口径になるまで結晶を太らせて、シ
リコン単結晶を引上げている。ところで、種絞りでは、
種結晶を絞り込むテーパー状の絞り込み部と、それに続
く、長尺の略円柱状の絞り部とからなる種絞り部分を形
成する。そして、種絞りにより無転位化をする際、絞り
部の直径をできるだけ細くするのがよく、通常、絞り部
の直径（絞り直径）は約３ｍｍ以下、長さは３０ｍｍ〜
２００ｍｍ程度にしている。
ン単結晶の製造においては、単結晶シリコンを種結晶と
して用い、これをシリコン融液に接触させて回転させな
がら引上げることで結晶を成長させる。この際、種結晶
をシリコン融液に接触させる時に、熱衝撃により種結晶
に高密度で発生する転位を消滅させるために種絞りを行
い、次いで、所望の口径になるまで結晶を太らせて、シ
リコン単結晶を引上げている。ところで、種絞りでは、
種結晶を絞り込むテーパー状の絞り込み部と、それに続
く、長尺の略円柱状の絞り部とからなる種絞り部分を形
成する。そして、種絞りにより無転位化をする際、絞り
部の直径をできるだけ細くするのがよく、通常、絞り部
の直径（絞り直径）は約３ｍｍ以下、長さは３０ｍｍ〜
２００ｍｍ程度にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、半導
体デバイスの高集積化やその生産性の向上を図るため
に、その素材となるシリコン単結晶の大口径化、長尺化
が要請されており、それに伴い製造すべきシリコン単結
晶は高重量化する。シリコン単結晶の引上げにおいて
は、種絞り部分にシリコン単結晶の重量による引張応力
や回転によるねじれ応力のすべてが作用するので、シリ
コン単結晶が高重量化するに伴って、種絞り部分の強度
向上が要求される。種絞り部分の強度向上のためには、
種結晶の下端から始まる種絞り部全体の直径を大きくす
ることが考えられるが、単に直径を大きくしただけで
は、絞り込み部の強度は高くなっても、絞り部で無転位
化しないために、結果としてシリコン単結晶の育成が不
可能になるし、絞り部が有転位であるために、絞り部の
強度が低くなってしまい、必ずしも種絞り部分の強度向
上にはつながらない。
体デバイスの高集積化やその生産性の向上を図るため
に、その素材となるシリコン単結晶の大口径化、長尺化
が要請されており、それに伴い製造すべきシリコン単結
晶は高重量化する。シリコン単結晶の引上げにおいて
は、種絞り部分にシリコン単結晶の重量による引張応力
や回転によるねじれ応力のすべてが作用するので、シリ
コン単結晶が高重量化するに伴って、種絞り部分の強度
向上が要求される。種絞り部分の強度向上のためには、
種結晶の下端から始まる種絞り部全体の直径を大きくす
ることが考えられるが、単に直径を大きくしただけで
は、絞り込み部の強度は高くなっても、絞り部で無転位
化しないために、結果としてシリコン単結晶の育成が不
可能になるし、絞り部が有転位であるために、絞り部の
強度が低くなってしまい、必ずしも種絞り部分の強度向
上にはつながらない。
【０００４】従って、従来の方法では、無転位化のため
に、絞り部の直径を約３ｍｍ以下にする必要があるため
に、高重量のシリコン単結晶を引上げるのに十分な強度
が得られず、所望の長さのシリコン単結晶を得るために
は、せいぜい直径が約１５０ｍｍ（６インチサイズ）程
度のシリコン単結晶を引上げるのが限界である。他方、
直径が約２００ｍｍ（８インチサイズ）以上の大口径の
シリコン単結晶を引上げるためには、引上げるシリコン
単結晶の総重量の制限が必要となる結果、所望の長さに
達しない短尺のシリコン単結晶しか引上げることができ
ず、生産性、歩留りが著しく低下する。それでもなお、
大口径のシリコン単結晶を所望の長さで引上げようとす
ると、種絞り部分に過大な応力がかかり、シリコン単結
晶の引上げ中に、種絞り部分の塑性変形によって、この
部分が破断する可能性が高く、結果的にシリコン単結晶
の落下という重大事故につながるという危険がある。
に、絞り部の直径を約３ｍｍ以下にする必要があるため
に、高重量のシリコン単結晶を引上げるのに十分な強度
が得られず、所望の長さのシリコン単結晶を得るために
は、せいぜい直径が約１５０ｍｍ（６インチサイズ）程
度のシリコン単結晶を引上げるのが限界である。他方、
直径が約２００ｍｍ（８インチサイズ）以上の大口径の
シリコン単結晶を引上げるためには、引上げるシリコン
単結晶の総重量の制限が必要となる結果、所望の長さに
達しない短尺のシリコン単結晶しか引上げることができ
ず、生産性、歩留りが著しく低下する。それでもなお、
大口径のシリコン単結晶を所望の長さで引上げようとす
ると、種絞り部分に過大な応力がかかり、シリコン単結
晶の引上げ中に、種絞り部分の塑性変形によって、この
部分が破断する可能性が高く、結果的にシリコン単結晶
の落下という重大事故につながるという危険がある。
【０００５】このような問題を解消するために、引上げ
るシリコン単結晶を機械的に保持する方法も考えられた
が、シリコン単結晶を保持する時に結晶が有転位化した
り、このような方法において使用される機械は、複雑な
装置のために過大なコストがかかったり、操作の煩雑
化、あるいはこのような装置からの不純物の混入といっ
た問題があり、実用化に至っていないのが現状である。
るシリコン単結晶を機械的に保持する方法も考えられた
が、シリコン単結晶を保持する時に結晶が有転位化した
り、このような方法において使用される機械は、複雑な
装置のために過大なコストがかかったり、操作の煩雑
化、あるいはこのような装置からの不純物の混入といっ
た問題があり、実用化に至っていないのが現状である。
【０００６】従って、本発明は上記の従来の問題に鑑み
てなされたもので、種絞り部分の強度の向上ができ、大
口径でかつ長尺で、高重量のシリコン単結晶を、複雑な
装置を使用することなく、極めて簡単に引上げることが
できる、シリコン単結晶の製造方法を提供することを課
題とする。
てなされたもので、種絞り部分の強度の向上ができ、大
口径でかつ長尺で、高重量のシリコン単結晶を、複雑な
装置を使用することなく、極めて簡単に引上げることが
できる、シリコン単結晶の製造方法を提供することを課
題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、種々検討を重ねた結果、図５に示すよう
な従来の種結晶４１においては、それをシリコン融液３
に接触させた時に、図３（ａ）に示すように高密度の転
位が発生し、種絞りの際に絞り部の直径を大きくする
と、この発生した転位が垂直下方向に進行するが、種結
晶として、シリコン融液に接触させる面に開口部がある
中空部を有する種結晶を使用すると、シリコン融液との
実際の接触面積が小さくなるために、これをシリコン融
液３に接触させても、図３（ｂ）に示すように種結晶１
における転位の発生が極めて少なくなり、かつ、接触面
の中心部に転位が発生しないために、種絞りの際に絞り
部の直径を３ｍｍより大きくしても、発生した転位の垂
直下方向への進行を早期に消滅させることができ、従っ
て、絞り部の直径を、例えば５〜３０ｍｍφとかなり太
くしても絞り部を無転位化させることができ、その結
果、種絞り部分の強度向上が達成でき、従って、シリコ
ン単結晶を引き上げる際の種絞り部分の塑性変形も防止
でき、大口径でかつ長尺で、高重量のシリコン単結晶の
引上げを、種絞り部分の破断の危険なしに行うことがで
き、シリコン単結晶の生産性および歩留りを著しく向上
させることができることを見いだした。
決するために、種々検討を重ねた結果、図５に示すよう
な従来の種結晶４１においては、それをシリコン融液３
に接触させた時に、図３（ａ）に示すように高密度の転
位が発生し、種絞りの際に絞り部の直径を大きくする
と、この発生した転位が垂直下方向に進行するが、種結
晶として、シリコン融液に接触させる面に開口部がある
中空部を有する種結晶を使用すると、シリコン融液との
実際の接触面積が小さくなるために、これをシリコン融
液３に接触させても、図３（ｂ）に示すように種結晶１
における転位の発生が極めて少なくなり、かつ、接触面
の中心部に転位が発生しないために、種絞りの際に絞り
部の直径を３ｍｍより大きくしても、発生した転位の垂
直下方向への進行を早期に消滅させることができ、従っ
て、絞り部の直径を、例えば５〜３０ｍｍφとかなり太
くしても絞り部を無転位化させることができ、その結
果、種絞り部分の強度向上が達成でき、従って、シリコ
ン単結晶を引き上げる際の種絞り部分の塑性変形も防止
でき、大口径でかつ長尺で、高重量のシリコン単結晶の
引上げを、種絞り部分の破断の危険なしに行うことがで
き、シリコン単結晶の生産性および歩留りを著しく向上
させることができることを見いだした。
【０００８】従って、本発明は、 １）種結晶をシリコン融液に接触させて引き上げなが
ら、種絞りを行った後、シリコン単結晶を成長させるチ
ョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法であ
って、種結晶として、シリコン融液に接触させる面に開
口部がある中空部を有する種結晶を使用することを特徴
とする、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製
造方法、 ２）種結晶をシリコン融液に接触させて引き上げなが
ら、種絞りを行った後、シリコン単結晶を成長させるチ
ョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法であ
って、種結晶として、中空部を有し、シリコン融液に接
触させるとシリコン融液に接触している面に開口部が形
成される種結晶を使用することを特徴とする、チョクラ
ルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法、 ３）シリコン融液に接触させる面に開口部がある中空部
を有する、チョクラルスキー法で用いられる種結晶、お
よび、 ４）中空部を有し、シリコン融液に接触させるとシリコ
ン融液に接触している面に開口部が形成される、チョク
ラルスキー法で用いられる種結晶を要旨とするものであ
る。
ら、種絞りを行った後、シリコン単結晶を成長させるチ
ョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法であ
って、種結晶として、シリコン融液に接触させる面に開
口部がある中空部を有する種結晶を使用することを特徴
とする、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製
造方法、 ２）種結晶をシリコン融液に接触させて引き上げなが
ら、種絞りを行った後、シリコン単結晶を成長させるチ
ョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法であ
って、種結晶として、中空部を有し、シリコン融液に接
触させるとシリコン融液に接触している面に開口部が形
成される種結晶を使用することを特徴とする、チョクラ
ルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法、 ３）シリコン融液に接触させる面に開口部がある中空部
を有する、チョクラルスキー法で用いられる種結晶、お
よび、 ４）中空部を有し、シリコン融液に接触させるとシリコ
ン融液に接触している面に開口部が形成される、チョク
ラルスキー法で用いられる種結晶を要旨とするものであ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付の図面
を用いながら説明する。本発明のシリコン単結晶の製造
方法において使用される種結晶は、通常、角柱形状また
は円柱形状を有し、シリコン融液に接触させる面の外周
形状が、四角形、六角形、八角形、円形などであるもの
である。直径が８インチサイズ以上の大口径のシリコン
単結晶を引上げる場合、シリコン融液に接触させる面の
外周形状が四角形である場合には一辺の長さが、また、
円形である場合には直径が、通常１０〜３０ｍｍの種結
晶が使用される。１０ｍｍ未満であると、大口径のシリ
コン単結晶を引き上げるためには強度が小さく、３０ｍ
ｍより大きいと、種結晶のコストが高くなり好ましくな
いからである。より高重量のシリコン単結晶を引上げる
場合には、より強度を高くするために、シリコン融液に
接触させる面の外周形状が四角形である場合には一辺の
長さが、また、円形である場合には直径が、通常１５〜
３０ｍｍの種結晶が使用される。
を用いながら説明する。本発明のシリコン単結晶の製造
方法において使用される種結晶は、通常、角柱形状また
は円柱形状を有し、シリコン融液に接触させる面の外周
形状が、四角形、六角形、八角形、円形などであるもの
である。直径が８インチサイズ以上の大口径のシリコン
単結晶を引上げる場合、シリコン融液に接触させる面の
外周形状が四角形である場合には一辺の長さが、また、
円形である場合には直径が、通常１０〜３０ｍｍの種結
晶が使用される。１０ｍｍ未満であると、大口径のシリ
コン単結晶を引き上げるためには強度が小さく、３０ｍ
ｍより大きいと、種結晶のコストが高くなり好ましくな
いからである。より高重量のシリコン単結晶を引上げる
場合には、より強度を高くするために、シリコン融液に
接触させる面の外周形状が四角形である場合には一辺の
長さが、また、円形である場合には直径が、通常１５〜
３０ｍｍの種結晶が使用される。
【００１０】本発明のシリコン単結晶の製造方法におい
ては、シリコン融液に接触させる面に開口部がある中空
部を有する種結晶、または、中空部を有し、シリコン融
液に接触させるとシリコン融液に接触している面に開口
部が形成される種結晶が使用される。開口部の形状およ
び種結晶の縦軸に対して垂直方向の中空部の断面形状
は、どんな形状でもよく、例えば、四角形、六角形、八
角形または円形が挙げられる。中空部は、シリコン融液
に接触させる面にある開口部から始まり、種結晶の縦軸
方向に任意の長さで延びており、種結晶を貫通していて
もよい。あるいは、中空部は、シリコン融液に接触させ
る面に開口部を有していないが、シリコン融液に接触さ
せることによって、開口部が形成され、それによって、
種結晶を貫通してもよく、あるいは貫通しなくてもよ
い。
ては、シリコン融液に接触させる面に開口部がある中空
部を有する種結晶、または、中空部を有し、シリコン融
液に接触させるとシリコン融液に接触している面に開口
部が形成される種結晶が使用される。開口部の形状およ
び種結晶の縦軸に対して垂直方向の中空部の断面形状
は、どんな形状でもよく、例えば、四角形、六角形、八
角形または円形が挙げられる。中空部は、シリコン融液
に接触させる面にある開口部から始まり、種結晶の縦軸
方向に任意の長さで延びており、種結晶を貫通していて
もよい。あるいは、中空部は、シリコン融液に接触させ
る面に開口部を有していないが、シリコン融液に接触さ
せることによって、開口部が形成され、それによって、
種結晶を貫通してもよく、あるいは貫通しなくてもよ
い。
【００１１】本発明において、シリコン融液に接触させ
る面のうち、開口部の面積が５〜９５％である種結晶、
あるいは種結晶の縦軸に対して垂直方向の中空部の最大
の断面積が、シリコン融液に接触させる面の面積の５〜
９５％である種結晶を使用するのが好ましい。５％より
小さいと、絞り直径が３ｍｍより大きい場合に、種絞り
による無転位化が起こり難く、９５％より大きいと、シ
リコン単結晶の引上げ中に、種絞り部分が破断する可能
性が高いからである。本発明においてより好ましい開口
部の面積は１０〜９０％である。
る面のうち、開口部の面積が５〜９５％である種結晶、
あるいは種結晶の縦軸に対して垂直方向の中空部の最大
の断面積が、シリコン融液に接触させる面の面積の５〜
９５％である種結晶を使用するのが好ましい。５％より
小さいと、絞り直径が３ｍｍより大きい場合に、種絞り
による無転位化が起こり難く、９５％より大きいと、シ
リコン単結晶の引上げ中に、種絞り部分が破断する可能
性が高いからである。本発明においてより好ましい開口
部の面積は１０〜９０％である。
【００１２】図１（ａ）および（ｂ）に、本発明におい
て使用される種結晶の例を示す。図１（ａ）および
（ｂ）に示す種結晶１は、本発明において使用される種
結晶の代表的な例であって、角柱形状を有し、シリコン
融液に接触させる面の外周形状が四角形であり、開口部
２の形状が円形であるものである。このうち、図１
（ａ）に示す種結晶は、中空部４が、種結晶の縦軸方向
に貫通しているものであり、図１（ｂ）に示す種結晶
は、貫通していないものである。
て使用される種結晶の例を示す。図１（ａ）および
（ｂ）に示す種結晶１は、本発明において使用される種
結晶の代表的な例であって、角柱形状を有し、シリコン
融液に接触させる面の外周形状が四角形であり、開口部
２の形状が円形であるものである。このうち、図１
（ａ）に示す種結晶は、中空部４が、種結晶の縦軸方向
に貫通しているものであり、図１（ｂ）に示す種結晶
は、貫通していないものである。
【００１３】また、本発明においては、図１（ａ）およ
び（ｂ）に示すような種結晶のみならず、図２（ａ）〜
（ｄ）に示すような種結晶も使用される。このように、
本明細書中の「中空部」という概念には、図１（ａ）お
よび（ｂ）に示すような中空部４のみならず、図２
（ａ）〜（ｄ）に示すような中空部４も含まれる。図２
（ｄ）に示す種結晶１は、中空部を有し、シリコン融液
に接触させるとシリコン融液に接触している面に開口部
が形成される種結晶の一例である。図２（ｄ）に示す種
結晶１は、その先端部分をシリコン融液中に浸漬させる
と、その部分が溶融して開口部が形成され、図２（ｂ）
に示すような種結晶となる。
び（ｂ）に示すような種結晶のみならず、図２（ａ）〜
（ｄ）に示すような種結晶も使用される。このように、
本明細書中の「中空部」という概念には、図１（ａ）お
よび（ｂ）に示すような中空部４のみならず、図２
（ａ）〜（ｄ）に示すような中空部４も含まれる。図２
（ｄ）に示す種結晶１は、中空部を有し、シリコン融液
に接触させるとシリコン融液に接触している面に開口部
が形成される種結晶の一例である。図２（ｄ）に示す種
結晶１は、その先端部分をシリコン融液中に浸漬させる
と、その部分が溶融して開口部が形成され、図２（ｂ）
に示すような種結晶となる。
【００１４】図４は、本発明による種結晶を使用して行
う種絞りにおける、種結晶１とシリコン融液３との状態
の変化を示す、部分断面図である。種結晶として、シリ
コン融液に接触させる面に開口部がある中空部を有する
種結晶を使用する場合には、図４（ａ）に示すように、
種結晶を、石英ルツボ内のシリコン融液に近づけてい
き、シリコン融液中に浸漬させ〔図４（ｂ）〕、十分に
なじませた後、引き上げて、種絞りを行い〔図４
（ｃ）〕、絞り込み部、次いで絞り部を形成する。種結
晶として、中空部を有し、シリコン融液に接触させると
シリコン融液に接触している面に開口部が形成される種
結晶を用いる場合には、開口部が形成されて、図４
（ｂ）に示されるような状態になり、その後、種絞りを
行い〔図４（ｃ）〕、絞り込み部、次いで絞り部を形成
する。絞り込み部の形成は、種結晶の、シリコン融液と
の接触面から成長させていくシリコン結晶の円形断面の
径を徐々に絞り込んでいくことにより行われる。その
後、絞り部の形成が続くが、その際、絞り部の直径（絞
り直径）は３ｍｍφ以下としても、３ｍｍφより大きく
しても絞り部の無転位化を図ることができ、通常、２．
５〜３０ｍｍφとする。
う種絞りにおける、種結晶１とシリコン融液３との状態
の変化を示す、部分断面図である。種結晶として、シリ
コン融液に接触させる面に開口部がある中空部を有する
種結晶を使用する場合には、図４（ａ）に示すように、
種結晶を、石英ルツボ内のシリコン融液に近づけてい
き、シリコン融液中に浸漬させ〔図４（ｂ）〕、十分に
なじませた後、引き上げて、種絞りを行い〔図４
（ｃ）〕、絞り込み部、次いで絞り部を形成する。種結
晶として、中空部を有し、シリコン融液に接触させると
シリコン融液に接触している面に開口部が形成される種
結晶を用いる場合には、開口部が形成されて、図４
（ｂ）に示されるような状態になり、その後、種絞りを
行い〔図４（ｃ）〕、絞り込み部、次いで絞り部を形成
する。絞り込み部の形成は、種結晶の、シリコン融液と
の接触面から成長させていくシリコン結晶の円形断面の
径を徐々に絞り込んでいくことにより行われる。その
後、絞り部の形成が続くが、その際、絞り部の直径（絞
り直径）は３ｍｍφ以下としても、３ｍｍφより大きく
しても絞り部の無転位化を図ることができ、通常、２．
５〜３０ｍｍφとする。
【００１５】
実施例１ならびに比較例１および比較例２ チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の引上げにお
いて、本発明による種結晶（実施例１）ならびに従来の
種結晶（比較例１および比較例２）を使用して、種絞り
後、結晶を太らせた段階で無転位化したかどうか調べ
た。実施例１で使用した本発明による種結晶は、図１に
示すような角柱形状を有し、シリコン融液に接触させる
面の外周形状が四角形であり、その一辺の長さを１２ｍ
ｍとした。また、中空部を有し、開口部の形状が円形
で、シリコン融液に接触させる面のうち、開口部の面積
を５０％とした。比較例１および比較例２で使用した従
来の種結晶は、図５に示すような角柱形状を有し、シリ
コン融液に接触させる面の外周形状が四角形であり、そ
の一辺の長さを１２ｍｍとし、中空部を有しないものと
した。結果を表１に示す。
いて、本発明による種結晶（実施例１）ならびに従来の
種結晶（比較例１および比較例２）を使用して、種絞り
後、結晶を太らせた段階で無転位化したかどうか調べ
た。実施例１で使用した本発明による種結晶は、図１に
示すような角柱形状を有し、シリコン融液に接触させる
面の外周形状が四角形であり、その一辺の長さを１２ｍ
ｍとした。また、中空部を有し、開口部の形状が円形
で、シリコン融液に接触させる面のうち、開口部の面積
を５０％とした。比較例１および比較例２で使用した従
来の種結晶は、図５に示すような角柱形状を有し、シリ
コン融液に接触させる面の外周形状が四角形であり、そ
の一辺の長さを１２ｍｍとし、中空部を有しないものと
した。結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１に示すように、比較例１では、絞り部
の直径を３ｍｍφ以下としたところ、ほぼ１００％近く
無転位化したが、絞り部の直径が３ｍｍφ以下と細いの
で、高重量のシリコン単結晶の引上げに耐えられないも
のである。比較例２では、絞り部の直径を５〜８ｍｍφ
としたところ、ほとんど無転位化しなかった。対照的
に、実施例１では、絞り部の直径を５〜８ｍｍφとして
行ったが、無転位化率は９４％と十分に高く、本発明に
よる種結晶を用いると、絞り部の直径を５〜８ｍｍφと
太くしても、種結晶をシリコン融液に接触させた時点で
ほとんど転位が発生せず、また、発生した転位の垂直下
方向への進行が早期に消滅し、絞り部の無転位化を達成
できることが確認できた。
の直径を３ｍｍφ以下としたところ、ほぼ１００％近く
無転位化したが、絞り部の直径が３ｍｍφ以下と細いの
で、高重量のシリコン単結晶の引上げに耐えられないも
のである。比較例２では、絞り部の直径を５〜８ｍｍφ
としたところ、ほとんど無転位化しなかった。対照的
に、実施例１では、絞り部の直径を５〜８ｍｍφとして
行ったが、無転位化率は９４％と十分に高く、本発明に
よる種結晶を用いると、絞り部の直径を５〜８ｍｍφと
太くしても、種結晶をシリコン融液に接触させた時点で
ほとんど転位が発生せず、また、発生した転位の垂直下
方向への進行が早期に消滅し、絞り部の無転位化を達成
できることが確認できた。
【００１８】なお、本発明は、通常のチョクラルスキー
法のみならず、シリコン単結晶の引上げ時に磁場を印加
するＭＣＺ法(Magnetic field applied Czochralski cr
ystal growth method)にも同様に適用できることは言う
までもなく、本明細書中で使用したチョクラルスキー法
という用語には、通常のチョクラルスキー法だけでな
く、ＭＣＺ法も含まれる。
法のみならず、シリコン単結晶の引上げ時に磁場を印加
するＭＣＺ法(Magnetic field applied Czochralski cr
ystal growth method)にも同様に適用できることは言う
までもなく、本明細書中で使用したチョクラルスキー法
という用語には、通常のチョクラルスキー法だけでな
く、ＭＣＺ法も含まれる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、絞り部の直径が５〜３
０ｍｍφ程度とかなり太くしても絞り部の無転位化を図
ることができるために種絞り部分の強度を向上でき、そ
の結果、引上げるシリコン単結晶の落下の危険なしに、
８インチサイズ以上の大口径の、さらには今後要求され
る１２インチサイズ以上のシリコン単結晶を、所望の長
さで引上げることができ、特に大口径のシリコン単結晶
の生産性、歩留りを増大させることができる。また、６
インチサイズ以下の小口径のシリコン単結晶の引上げの
際にも、勿論、本発明を採用でき、本発明による種結晶
を使用することによって、種絞りにおいて容易に絞り部
の無転位化を達成でき、種絞り工程の簡略化、省略化を
図ることができる。
０ｍｍφ程度とかなり太くしても絞り部の無転位化を図
ることができるために種絞り部分の強度を向上でき、そ
の結果、引上げるシリコン単結晶の落下の危険なしに、
８インチサイズ以上の大口径の、さらには今後要求され
る１２インチサイズ以上のシリコン単結晶を、所望の長
さで引上げることができ、特に大口径のシリコン単結晶
の生産性、歩留りを増大させることができる。また、６
インチサイズ以下の小口径のシリコン単結晶の引上げの
際にも、勿論、本発明を採用でき、本発明による種結晶
を使用することによって、種絞りにおいて容易に絞り部
の無転位化を達成でき、種絞り工程の簡略化、省略化を
図ることができる。
【図１】（ａ）本発明において使用される種結晶の一例
を示す斜視図である。 （ｂ）本発明において使用される種結晶の他の一例を示
す斜視図である。
を示す斜視図である。 （ｂ）本発明において使用される種結晶の他の一例を示
す斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）本発明において使用される種結
晶の他の例を示す斜視図である。
晶の他の例を示す斜視図である。
【図３】（ａ）従来の種結晶とシリコン融液との接触時
に発生する転位の状態を示す説明図である。 （ｂ）本発明の種結晶とシリコン融液との接触時に発生
する転位の状態を示す説明図である。
に発生する転位の状態を示す説明図である。 （ｂ）本発明の種結晶とシリコン融液との接触時に発生
する転位の状態を示す説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明による種結晶を使用
して行う種絞りにおける、種結晶とシリコン融液との状
態の変化を示す、部分断面図である。
して行う種絞りにおける、種結晶とシリコン融液との状
態の変化を示す、部分断面図である。
【図５】 従来の種結晶の一例を示す斜視図である。
１…種結晶、 ２…開口部、 ３…シリコン融液、 ４…中空部、 ４１…種結晶。
Claims (10)
- 【請求項１】 種結晶をシリコン融液に接触させて引き
上げながら、種絞りを行った後、シリコン単結晶を成長
させるチョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造
方法であって、種結晶として、シリコン融液に接触させ
る面に開口部がある中空部を有する種結晶を使用するこ
とを特徴とする、チョクラルスキー法によるシリコン単
結晶の製造方法。 - 【請求項２】 種結晶のシリコン融液に接触させる面の
うち、開口部の面積が５〜９５％である、請求項１記載
の方法。 - 【請求項３】 種結晶をシリコン融液に接触させて引き
上げながら、種絞りを行った後、シリコン単結晶を成長
させるチョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造
方法であって、種結晶として、中空部を有し、シリコン
融液に接触させるとシリコン融液に接触している面に開
口部が形成される種結晶を使用することを特徴とする、
チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項４】 種結晶の縦軸に対して垂直方向の中空部
の最大の断面積が、シリコン融液に接触させる面の面積
の５〜９５％である、請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 絞り直径を２．５〜３０ｍｍφとする、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項６】 絞り直径を５〜３０ｍｍφとする、請求
項１〜４のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項７】 シリコン融液に接触させる面に開口部が
ある中空部を有する、チョクラルスキー法で用いられる
種結晶。 - 【請求項８】 シリコン融液に接触させる面のうち、開
口部の面積が５〜９５％である、請求項７記載の種結
晶。 - 【請求項９】 中空部を有し、シリコン融液に接触させ
るとシリコン融液に接触している面に開口部が形成され
る、チョクラルスキー法で用いられる種結晶。 - 【請求項１０】 種結晶の縦軸に対して垂直方向の中空
部の最大の断面積が、シリコン融液に接触させる面の面
積の５〜９５％である、請求項９記載の種結晶。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8087187A JPH09255485A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | シリコン単結晶の製造方法および種結晶 |
| US08/814,107 US5779790A (en) | 1996-03-15 | 1997-03-10 | Method of manufacturing a silicon monocrystal |
| EP97301661A EP0795632A1 (en) | 1996-03-15 | 1997-03-12 | Method of manufacturing silicon monocrystal, and seed crystal used in the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8087187A JPH09255485A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | シリコン単結晶の製造方法および種結晶 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09255485A true JPH09255485A (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=13907994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8087187A Pending JPH09255485A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | シリコン単結晶の製造方法および種結晶 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5779790A (ja) |
| EP (1) | EP0795632A1 (ja) |
| JP (1) | JPH09255485A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5911822A (en) * | 1997-01-17 | 1999-06-15 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of manufacturing silicon monocrystal, and seed crystal used in the method |
| US6162292A (en) * | 1997-12-27 | 2000-12-19 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of producing silicon monocrystal |
| US6171392B1 (en) | 1998-04-07 | 2001-01-09 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for producing silicon single crystal |
| US6174363B1 (en) | 1998-04-07 | 2001-01-16 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for producing silicon single crystal |
| US6197108B1 (en) | 1997-05-21 | 2001-03-06 | Shin-Etsu Handotai, Co. Ltd. | Silicon seed crystal, method of manufacturing the same, and method of manufacturing silicon monocrystal through use of the seed crystal |
| US6670036B2 (en) | 1998-04-07 | 2003-12-30 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Silicon seed crystal and method for producing silicon single crystal |
| US6866713B2 (en) | 2001-10-26 | 2005-03-15 | Memc Electronic Materials, Inc. | Seed crystals for pulling single crystal silicon |
| US6869477B2 (en) | 2000-02-22 | 2005-03-22 | Memc Electronic Materials, Inc. | Controlled neck growth process for single crystal silicon |
| US9476142B2 (en) | 2011-12-16 | 2016-10-25 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for manufacturing silicon single crystal |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2973917B2 (ja) * | 1996-03-15 | 1999-11-08 | 住友金属工業株式会社 | 単結晶引き上げ方法 |
| US6090198A (en) * | 1998-12-07 | 2000-07-18 | Seh America, Inc. | Method for reducing thermal shock in a seed crystal during growth of a crystalline ingot |
| US6514337B2 (en) | 2001-02-07 | 2003-02-04 | Seh America, Inc. | Method of growing large-diameter dislocation-free<110> crystalline ingots |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3271118A (en) * | 1961-10-18 | 1966-09-06 | Monsanto Co | Seed crystals and methods using the same |
| US3621213A (en) * | 1969-11-26 | 1971-11-16 | Ibm | Programmed digital-computer-controlled system for automatic growth of semiconductor crystals |
| DE2149388A1 (de) * | 1971-10-04 | 1973-04-12 | Philips Patentverwaltung | Vorrichtung zum ziehen von einkristallen |
| BE795938A (fr) * | 1972-03-01 | 1973-08-27 | Siemens Ag | Procede de fabrication d'une barre d'arseniure de gallium monocristalline exempte de dislocation |
| JP3016897B2 (ja) * | 1991-03-20 | 2000-03-06 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の製造方法及び装置 |
| US5501172A (en) * | 1994-03-11 | 1996-03-26 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of growing silicon single crystals |
-
1996
- 1996-03-15 JP JP8087187A patent/JPH09255485A/ja active Pending
-
1997
- 1997-03-10 US US08/814,107 patent/US5779790A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-03-12 EP EP97301661A patent/EP0795632A1/en not_active Ceased
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5911822A (en) * | 1997-01-17 | 1999-06-15 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of manufacturing silicon monocrystal, and seed crystal used in the method |
| US6197108B1 (en) | 1997-05-21 | 2001-03-06 | Shin-Etsu Handotai, Co. Ltd. | Silicon seed crystal, method of manufacturing the same, and method of manufacturing silicon monocrystal through use of the seed crystal |
| US6162292A (en) * | 1997-12-27 | 2000-12-19 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of producing silicon monocrystal |
| US6171392B1 (en) | 1998-04-07 | 2001-01-09 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for producing silicon single crystal |
| US6174363B1 (en) | 1998-04-07 | 2001-01-16 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for producing silicon single crystal |
| US6670036B2 (en) | 1998-04-07 | 2003-12-30 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Silicon seed crystal and method for producing silicon single crystal |
| US6869477B2 (en) | 2000-02-22 | 2005-03-22 | Memc Electronic Materials, Inc. | Controlled neck growth process for single crystal silicon |
| US6866713B2 (en) | 2001-10-26 | 2005-03-15 | Memc Electronic Materials, Inc. | Seed crystals for pulling single crystal silicon |
| US9476142B2 (en) | 2011-12-16 | 2016-10-25 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for manufacturing silicon single crystal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5779790A (en) | 1998-07-14 |
| EP0795632A1 (en) | 1997-09-17 |
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