JPH10194890A - 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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- JPH10194890A JPH10194890A JP8357513A JP35751396A JPH10194890A JP H10194890 A JPH10194890 A JP H10194890A JP 8357513 A JP8357513 A JP 8357513A JP 35751396 A JP35751396 A JP 35751396A JP H10194890 A JPH10194890 A JP H10194890A
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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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＺ法によるシリコン単結晶の製造におい
て、直胴最後部近傍における酸素異常析出の防止および
ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥分布の均一化を実現する。 【解決手段】 直胴最後部近傍の欠陥形成温度帯におけ
る冷却速度が直胴前半部の冷却速度とほぼ同等になるよ
うに制御する。具体的には、テール形成後ヒータ加熱を
維持したまま単結晶を上昇移動させ、直胴部のすべての
位置に対して欠陥形成温度帯における冷却速度が１５℃
／分以下となるように制御する（水準Ａ、Ｂ）。また、
単結晶の育成中に直胴最後部が欠陥形成温度帯を通過す
るように、テール長さを長く設定する（水準Ｃ）。その
他、欠陥形成温度帯に相当する単結晶部位と融液面との
距離を短くし、温度勾配を大きくすることにより、単結
晶の育成中に直胴最後部の温度が欠陥形成温度帯の最低
温度以下となるように制御してもよい（水準Ｄ）。
て、直胴最後部近傍における酸素異常析出の防止および
ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥分布の均一化を実現する。 【解決手段】 直胴最後部近傍の欠陥形成温度帯におけ
る冷却速度が直胴前半部の冷却速度とほぼ同等になるよ
うに制御する。具体的には、テール形成後ヒータ加熱を
維持したまま単結晶を上昇移動させ、直胴部のすべての
位置に対して欠陥形成温度帯における冷却速度が１５℃
／分以下となるように制御する（水準Ａ、Ｂ）。また、
単結晶の育成中に直胴最後部が欠陥形成温度帯を通過す
るように、テール長さを長く設定する（水準Ｃ）。その
他、欠陥形成温度帯に相当する単結晶部位と融液面との
距離を短くし、温度勾配を大きくすることにより、単結
晶の育成中に直胴最後部の温度が欠陥形成温度帯の最低
温度以下となるように制御してもよい（水準Ｄ）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＺ法によるシリ
コン単結晶の製造方法に係り、特に直胴最後部近傍にお
いて欠陥の発生を防止することが可能なシリコン単結晶
の製造方法に関する。
コン単結晶の製造方法に係り、特に直胴最後部近傍にお
いて欠陥の発生を防止することが可能なシリコン単結晶
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の基板には主として高純度の
単結晶シリコンが使用されているが、その製造方法とし
て、一般にチョクラルスキー法（以下ＣＺ法という）が
用いられている。ＣＺ法においては、半導体単結晶製造
装置内に設置したるつぼに塊状の多結晶シリコンを充填
し、これを前記るつぼの周囲に設けた円筒状のヒータに
よって加熱、溶解して融液とする。そして、シードチャ
ックに取り付けた種結晶を融液に浸漬し、シードチャッ
クおよびるつぼを互いに同方向または逆方向に回転しつ
つシードチャックを引き上げて、単結晶シリコンを所定
の直径および長さに成長させる。
単結晶シリコンが使用されているが、その製造方法とし
て、一般にチョクラルスキー法（以下ＣＺ法という）が
用いられている。ＣＺ法においては、半導体単結晶製造
装置内に設置したるつぼに塊状の多結晶シリコンを充填
し、これを前記るつぼの周囲に設けた円筒状のヒータに
よって加熱、溶解して融液とする。そして、シードチャ
ックに取り付けた種結晶を融液に浸漬し、シードチャッ
クおよびるつぼを互いに同方向または逆方向に回転しつ
つシードチャックを引き上げて、単結晶シリコンを所定
の直径および長さに成長させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＣＺ法により製造され
たシリコン単結晶にはデバイス工程で各種熱処理が施さ
れるが、図６に点線で示すように、シリコン単結晶２の
直胴最後部近傍にはその他の部位よりも著しく酸素析出
の多い部位が発生している。そして、酸素異常析出（以
下ＡＯＰという）部位を境界として前記単結晶２のテー
ル側に、図６に実線で示したように、デバイスの酸化膜
耐圧特性に大きく影響するＬＳＴＤ、ＦＰＤ、ＣＯＰな
どのｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の密度が高く、かつ、欠陥分
布の不均一な部分（斜線部分）が生じている。このよう
な現象は結晶育成後の冷却過程に起因するもので、ＡＯ
Ｐ部位よりもテール側に寄った領域から取得したウェー
ハを使用して各種の半導体デバイスを製造すると、デバ
イスプロセスにおいて酸素析出過多によるリーク電流特
性の悪化や、酸化膜耐圧特性の劣化を生じ、歩留りを大
きく低下させてしまう。つまり、ＡＯＰ部位よりもテー
ル側の領域は、ＣＺ法により製造したシリコンウェーハ
としては不良の対象であり、シリコン単結晶の歩留り低
下の大きな原因の１つとなっている。
たシリコン単結晶にはデバイス工程で各種熱処理が施さ
れるが、図６に点線で示すように、シリコン単結晶２の
直胴最後部近傍にはその他の部位よりも著しく酸素析出
の多い部位が発生している。そして、酸素異常析出（以
下ＡＯＰという）部位を境界として前記単結晶２のテー
ル側に、図６に実線で示したように、デバイスの酸化膜
耐圧特性に大きく影響するＬＳＴＤ、ＦＰＤ、ＣＯＰな
どのｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の密度が高く、かつ、欠陥分
布の不均一な部分（斜線部分）が生じている。このよう
な現象は結晶育成後の冷却過程に起因するもので、ＡＯ
Ｐ部位よりもテール側に寄った領域から取得したウェー
ハを使用して各種の半導体デバイスを製造すると、デバ
イスプロセスにおいて酸素析出過多によるリーク電流特
性の悪化や、酸化膜耐圧特性の劣化を生じ、歩留りを大
きく低下させてしまう。つまり、ＡＯＰ部位よりもテー
ル側の領域は、ＣＺ法により製造したシリコンウェーハ
としては不良の対象であり、シリコン単結晶の歩留り低
下の大きな原因の１つとなっている。
【０００４】本発明は上記従来の問題点に着目してなさ
れたもので、シリコン単結晶の直胴最後部近傍における
ＡＯＰの発生防止およびｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥分布の均
一化を可能とするシリコン単結晶の製造方法を提供する
ことを目的としている。
れたもので、シリコン単結晶の直胴最後部近傍における
ＡＯＰの発生防止およびｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥分布の均
一化を可能とするシリコン単結晶の製造方法を提供する
ことを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体単結晶の製造方法は、ＣＺ法に
よるシリコン単結晶の製造において、直胴最後部近傍の
欠陥形成温度帯における冷却速度が直胴前半部の冷却速
度とほぼ同等になるように、直胴最後部近傍の冷却速度
を制御することを特徴とする。ＡＯＰは、一般に約８０
０℃〜６００℃の温度帯で核発生するとされる酸素析出
物の析出が、単結晶引き上げ時に結晶中に残留した空孔
により助長されたものである。また、ｇｒｏｗｎ−ｉｎ
欠陥は、シリコン単結晶の引き上げ中に約１１５０℃〜
１０８０℃の温度帯を通過する過程で過飽和状態となっ
た空孔が凝集して形成する欠陥で、欠陥密度は前記温度
帯の冷却速度が速いほど高くなる。図１は、テール形成
が終了して冷却工程開始直前におけるｇｒｏｗｎ−ｉｎ
欠陥密度と空孔濃度の分布の概念図である。シリコン単
結晶２のテール２ｂは融液から離脱したところであり、
Ａ領域とＢ領域との境界は１１５０℃〜１０８０℃の温
度帯である。冷却工程開始直前においてはＢ領域のｇｒ
ｏｗｎ−ｉｎ欠陥は形成途中であるが未発生のであるた
め低い状態にあるが、冷却工程（ヒータ電源ＯＦＦおよ
び結晶の上昇移動）に移行すると、Ｂ領域ではＡ領域よ
りも１１５０℃〜１０８０℃の温度帯の冷却速度が速く
なるため、ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥密度はＡ領域よりも高
くなる。また、欠陥形成途中（空孔濃度は減少中）であ
ったＡ領域とＢ領域との境界付近では、欠陥を形成する
ために十分な空孔濃度がなく、そのまま残留してしまう
こととなる。その結果、最終的には図２に示すような欠
陥分布となり、その後の析出熱処理によって空孔残留部
分にＡＯＰが発生する。従って、テール工程から冷却工
程に移行する際、直胴部において約１１５０℃〜１０８
０℃の温度帯における冷却速度の急激な変化を回避すれ
ば、ＡＯＰの発生ならびにｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の分布
不均一をなくすことができる。
め、本発明に係る半導体単結晶の製造方法は、ＣＺ法に
よるシリコン単結晶の製造において、直胴最後部近傍の
欠陥形成温度帯における冷却速度が直胴前半部の冷却速
度とほぼ同等になるように、直胴最後部近傍の冷却速度
を制御することを特徴とする。ＡＯＰは、一般に約８０
０℃〜６００℃の温度帯で核発生するとされる酸素析出
物の析出が、単結晶引き上げ時に結晶中に残留した空孔
により助長されたものである。また、ｇｒｏｗｎ−ｉｎ
欠陥は、シリコン単結晶の引き上げ中に約１１５０℃〜
１０８０℃の温度帯を通過する過程で過飽和状態となっ
た空孔が凝集して形成する欠陥で、欠陥密度は前記温度
帯の冷却速度が速いほど高くなる。図１は、テール形成
が終了して冷却工程開始直前におけるｇｒｏｗｎ−ｉｎ
欠陥密度と空孔濃度の分布の概念図である。シリコン単
結晶２のテール２ｂは融液から離脱したところであり、
Ａ領域とＢ領域との境界は１１５０℃〜１０８０℃の温
度帯である。冷却工程開始直前においてはＢ領域のｇｒ
ｏｗｎ−ｉｎ欠陥は形成途中であるが未発生のであるた
め低い状態にあるが、冷却工程（ヒータ電源ＯＦＦおよ
び結晶の上昇移動）に移行すると、Ｂ領域ではＡ領域よ
りも１１５０℃〜１０８０℃の温度帯の冷却速度が速く
なるため、ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥密度はＡ領域よりも高
くなる。また、欠陥形成途中（空孔濃度は減少中）であ
ったＡ領域とＢ領域との境界付近では、欠陥を形成する
ために十分な空孔濃度がなく、そのまま残留してしまう
こととなる。その結果、最終的には図２に示すような欠
陥分布となり、その後の析出熱処理によって空孔残留部
分にＡＯＰが発生する。従って、テール工程から冷却工
程に移行する際、直胴部において約１１５０℃〜１０８
０℃の温度帯における冷却速度の急激な変化を回避すれ
ば、ＡＯＰの発生ならびにｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の分布
不均一をなくすことができる。
【０００６】本発明において、直胴最後部近傍の冷却速
度を制御する具体的手段の１つは、テールを形成した
後、もしくはテールを形成せずに直胴後端を融液から切
り離すことによりシリコン単結晶の育成を終了させた
後、ヒータ加熱を維持したままシリコン単結晶を上昇移
動させることを特徴とする。シリコン単結晶が融液から
離脱すると、融液からの熱伝達がなくなるため、シリコ
ン単結晶の冷却速度が速くなる。しかし、ヒータ加熱を
継続することにより直胴最後部近傍が徐冷され、欠陥形
成温度帯を通過する際の冷却速度が直胴前部とほぼ同等
になるので、ＡＯＰの発生が防止される。
度を制御する具体的手段の１つは、テールを形成した
後、もしくはテールを形成せずに直胴後端を融液から切
り離すことによりシリコン単結晶の育成を終了させた
後、ヒータ加熱を維持したままシリコン単結晶を上昇移
動させることを特徴とする。シリコン単結晶が融液から
離脱すると、融液からの熱伝達がなくなるため、シリコ
ン単結晶の冷却速度が速くなる。しかし、ヒータ加熱を
継続することにより直胴最後部近傍が徐冷され、欠陥形
成温度帯を通過する際の冷却速度が直胴前部とほぼ同等
になるので、ＡＯＰの発生が防止される。
【０００７】また、直胴最後部近傍の冷却速度を制御す
る具体的手段として、上記ヒータ加熱の継続に加え、シ
リコン単結晶の育成終了後の上昇移動速度を８ｍｍ／分
以下とし、かつ、直胴部のすべての部位において欠陥形
成温度帯の冷却速度が１５℃／分以下となるように制御
することを特徴とする。実験結果によれば、ＡＯＰ発生
の臨界冷却速度は１５℃／分である。従って、前記構成
の通りに欠陥形成温度帯を徐冷すれば、ＡＯＰ発生を防
止することができる。
る具体的手段として、上記ヒータ加熱の継続に加え、シ
リコン単結晶の育成終了後の上昇移動速度を８ｍｍ／分
以下とし、かつ、直胴部のすべての部位において欠陥形
成温度帯の冷却速度が１５℃／分以下となるように制御
することを特徴とする。実験結果によれば、ＡＯＰ発生
の臨界冷却速度は１５℃／分である。従って、前記構成
の通りに欠陥形成温度帯を徐冷すれば、ＡＯＰ発生を防
止することができる。
【０００８】あるいは、直胴最後部近傍の冷却速度を制
御する具体的手段として、シリコン単結晶の育成中に、
直胴最後部近傍が欠陥形成温度帯通過時に徐冷されるよ
うに、テール長さを設定して結晶育成を行うことを特徴
とする。結晶育成工程中に直胴最後部近傍が欠陥形成温
度帯を通過するようにすれば、つまりテール部が融液か
ら離脱する前に直胴最後部近傍が欠陥形成温度帯を通過
するならば、前記温度帯は急冷されない。そこで、テー
ル長さをしかるべき長さに設定することにより、直胴最
後部近傍における欠陥形成温度帯通過をテール形成中に
行うことができる。
御する具体的手段として、シリコン単結晶の育成中に、
直胴最後部近傍が欠陥形成温度帯通過時に徐冷されるよ
うに、テール長さを設定して結晶育成を行うことを特徴
とする。結晶育成工程中に直胴最後部近傍が欠陥形成温
度帯を通過するようにすれば、つまりテール部が融液か
ら離脱する前に直胴最後部近傍が欠陥形成温度帯を通過
するならば、前記温度帯は急冷されない。そこで、テー
ル長さをしかるべき長さに設定することにより、直胴最
後部近傍における欠陥形成温度帯通過をテール形成中に
行うことができる。
【０００９】その他、直胴最後部近傍の冷却速度を制御
する具体的手段として、シリコン単結晶の欠陥形成温度
帯に相当する部位と融液面との距離を短くし、前記単結
晶の軸方向温度勾配を大きくすることにより、シリコン
単結晶の育成中に直胴最後部近傍が欠陥形成温度帯の最
低温度以下となるように制御することを特徴とする。シ
リコン単結晶の軸方向の温度勾配を大きくすると、融液
面から欠陥形成温度帯までの距離は短くなる。従って、
テールが融液面から離脱する前に直胴最後部は欠陥形成
温度帯を通過することができる。従って、直胴最後部近
傍は急冷されない。このような各種の手段により、直胴
最後部近傍におけるＡＯＰ発生を防止し、欠陥形成温度
帯に発生する欠陥を直胴前半と同様に低密度とすること
が可能となる。
する具体的手段として、シリコン単結晶の欠陥形成温度
帯に相当する部位と融液面との距離を短くし、前記単結
晶の軸方向温度勾配を大きくすることにより、シリコン
単結晶の育成中に直胴最後部近傍が欠陥形成温度帯の最
低温度以下となるように制御することを特徴とする。シ
リコン単結晶の軸方向の温度勾配を大きくすると、融液
面から欠陥形成温度帯までの距離は短くなる。従って、
テールが融液面から離脱する前に直胴最後部は欠陥形成
温度帯を通過することができる。従って、直胴最後部近
傍は急冷されない。このような各種の手段により、直胴
最後部近傍におけるＡＯＰ発生を防止し、欠陥形成温度
帯に発生する欠陥を直胴前半と同様に低密度とすること
が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態および実施例】次に、本発明に係る
シリコン単結晶の製造方法の実施例について図面を参照
して説明する。図３は結晶育成工程および冷却工程にお
いて欠陥形成温度帯に発生する欠陥の状態を説明する
図、図４は欠陥形成温度帯における冷却速度と欠陥密
度、欠陥サイズとの関係を示す図である。図３（ａ）
は、結晶育成工程において融液１からシリコン単結晶２
の直胴２ａ前半部分を育成している状態を示している。
直胴２ａが１１５０℃〜１０８０℃の欠陥形成温度帯を
通過する際にｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が発生するが、この
欠陥は次第に成長して欠陥サイズが大きくなり、欠陥密
度がほぼ均一に分布した欠陥３に変化していく。
シリコン単結晶の製造方法の実施例について図面を参照
して説明する。図３は結晶育成工程および冷却工程にお
いて欠陥形成温度帯に発生する欠陥の状態を説明する
図、図４は欠陥形成温度帯における冷却速度と欠陥密
度、欠陥サイズとの関係を示す図である。図３（ａ）
は、結晶育成工程において融液１からシリコン単結晶２
の直胴２ａ前半部分を育成している状態を示している。
直胴２ａが１１５０℃〜１０８０℃の欠陥形成温度帯を
通過する際にｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が発生するが、この
欠陥は次第に成長して欠陥サイズが大きくなり、欠陥密
度がほぼ均一に分布した欠陥３に変化していく。
【００１１】図３（ｂ）は、直胴２ａの形成に引き続い
てテール２ｂの形成が終了し、冷却工程開始直前の状態
を示す。直胴２ａの最後部付近の欠陥形成温度帯には、
図３（ａ）と同様にｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が発生成長し
ている。図３（ｃ）は冷却工程終了時の状態を示す。冷
却工程ではヒータ電源ＯＦＦとシリコン単結晶２の上昇
移動とにより直胴２ａの最後部以降の冷却速度が速くな
るため、欠陥形成温度帯から下方の部分にはその後の熱
処理によりＡＯＰならびに高密度に分布するｇｒｏｗｎ
−ｉｎ欠陥が検出される。
てテール２ｂの形成が終了し、冷却工程開始直前の状態
を示す。直胴２ａの最後部付近の欠陥形成温度帯には、
図３（ａ）と同様にｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が発生成長し
ている。図３（ｃ）は冷却工程終了時の状態を示す。冷
却工程ではヒータ電源ＯＦＦとシリコン単結晶２の上昇
移動とにより直胴２ａの最後部以降の冷却速度が速くな
るため、欠陥形成温度帯から下方の部分にはその後の熱
処理によりＡＯＰならびに高密度に分布するｇｒｏｗｎ
−ｉｎ欠陥が検出される。
【００１２】図３に示すように、ＡＯＰの発生位置は、
ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の形成温度に対応し、結晶育成が
終了して冷却工程に入った時点でこのＡＯＰ発生位置よ
りも種結晶側とテール側、すなわち欠陥形成温度帯を通
過しているか否かの領域でｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の不均
一分布が生じる。そして、前記ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の
不均一分布は、図４からその欠陥形成温度帯における冷
却速度によって決定されていることが分かる。
ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の形成温度に対応し、結晶育成が
終了して冷却工程に入った時点でこのＡＯＰ発生位置よ
りも種結晶側とテール側、すなわち欠陥形成温度帯を通
過しているか否かの領域でｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の不均
一分布が生じる。そして、前記ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の
不均一分布は、図４からその欠陥形成温度帯における冷
却速度によって決定されていることが分かる。
【００１３】また、ＡＯＰの発生は、欠陥分布の境界に
おける欠陥と原子空孔との反応過程で多量の空孔がそこ
に残留することにより酸素析出を促進していることが考
えられ、欠陥分布の不均一を均一化することは直接ＡＯ
Ｐの発生を抑制できることを意味する。
おける欠陥と原子空孔との反応過程で多量の空孔がそこ
に残留することにより酸素析出を促進していることが考
えられ、欠陥分布の不均一を均一化することは直接ＡＯ
Ｐの発生を抑制できることを意味する。
【００１４】以上のことから、直胴最後部近傍の欠陥形
成温度帯における冷却速度を直胴前部の冷却速度とほぼ
同一にすれば、ＡＯＰおよび欠陥の不均一分布を制御す
ることができる。
成温度帯における冷却速度を直胴前部の冷却速度とほぼ
同一にすれば、ＡＯＰおよび欠陥の不均一分布を制御す
ることができる。
【００１５】本発明による製造方法と従来の製造方法と
を用いて直径１５０ｍｍのシリコン単結晶を製造した。
本発明による製造方法はＡ〜Ｄの４水準、従来方法は
Ｅ、Ｆの２水準で、これらの結晶育成条件を表１に、結
晶冷却条件を表２に示す。
を用いて直径１５０ｍｍのシリコン単結晶を製造した。
本発明による製造方法はＡ〜Ｄの４水準、従来方法は
Ｅ、Ｆの２水準で、これらの結晶育成条件を表１に、結
晶冷却条件を表２に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】水準Ａ、Ｂの結晶育成条件はすべて同一
で、テール長さは１２ｃｍに設定した。結晶冷却時、水
準Ａではヒータ電源をＯＮにしたまま７．５ｍｍ／分の
上昇速度で単結晶を上昇移動させた。このときの欠陥形
成温度帯における冷却速度は１５．０℃／分であった。
また、水準Ｂではヒータ電源をＯＮにしたまま０．７ｍ
ｍ／分の上昇速度で単結晶を上昇移動させた。このとき
の欠陥形成温度帯における冷却速度は１．４℃／分であ
った。
で、テール長さは１２ｃｍに設定した。結晶冷却時、水
準Ａではヒータ電源をＯＮにしたまま７．５ｍｍ／分の
上昇速度で単結晶を上昇移動させた。このときの欠陥形
成温度帯における冷却速度は１５．０℃／分であった。
また、水準Ｂではヒータ電源をＯＮにしたまま０．７ｍ
ｍ／分の上昇速度で単結晶を上昇移動させた。このとき
の欠陥形成温度帯における冷却速度は１．４℃／分であ
った。
【００１９】水準Ｃの結晶育成条件は、テール長さを除
いて水準Ａ、Ｂと同一である。テール長さは１８ｃｍ
で、他の水準より６ｃｍ長く設定した。水準Ｄの結晶育
成条件は、熱遮蔽筒の断熱構造を変えることによって欠
陥形成温度帯における温度勾配を２．５℃／ｍｍ、欠陥
形成温度帯における冷却速度を１．７５℃／分に変え、
融液面から欠陥形成温度帯までの距離を１０．０ｃｍに
短縮した。水準Ｃ、Ｄの結晶冷却条件は同一で、結晶育
成終了後はヒータ電源をＯＦＦにした。
いて水準Ａ、Ｂと同一である。テール長さは１８ｃｍ
で、他の水準より６ｃｍ長く設定した。水準Ｄの結晶育
成条件は、熱遮蔽筒の断熱構造を変えることによって欠
陥形成温度帯における温度勾配を２．５℃／ｍｍ、欠陥
形成温度帯における冷却速度を１．７５℃／分に変え、
融液面から欠陥形成温度帯までの距離を１０．０ｃｍに
短縮した。水準Ｃ、Ｄの結晶冷却条件は同一で、結晶育
成終了後はヒータ電源をＯＦＦにした。
【００２０】水準Ｅ、Ｆの結晶育成条件は水準Ａ、Ｂと
同一で、結晶冷却条件は水準Ｅの場合ヒータ電源をＯＦ
Ｆにし、水準Ｆの場合ＯＮにした。水準Ｆは結晶上昇速
度を８．０ｍｍ／分、欠陥形成温度帯における冷却速度
を１６．０℃／分とした。
同一で、結晶冷却条件は水準Ｅの場合ヒータ電源をＯＦ
Ｆにし、水準Ｆの場合ＯＮにした。水準Ｆは結晶上昇速
度を８．０ｍｍ／分、欠陥形成温度帯における冷却速度
を１６．０℃／分とした。
【００２１】上記の各条件で製造したシリコン単結晶を
スライスして厚さ６２５μｍの鏡面ウェーハを作成し、
結晶中の格子間酸素濃度をＦＴＩＲ法で測定した。更
に、前記ウェーハにドライ酸素中で７８０℃、３時間＋
１０００℃、１６時間の酸素析出熱処理を施した後、Ｆ
ＴＩＲ法を用いて格子間酸素濃度を測定し、熱処理前後
の格子間酸素濃度の差を析出酸素量とした。結晶位置別
の析出酸素量は図５に示す通りである。
スライスして厚さ６２５μｍの鏡面ウェーハを作成し、
結晶中の格子間酸素濃度をＦＴＩＲ法で測定した。更
に、前記ウェーハにドライ酸素中で７８０℃、３時間＋
１０００℃、１６時間の酸素析出熱処理を施した後、Ｆ
ＴＩＲ法を用いて格子間酸素濃度を測定し、熱処理前後
の格子間酸素濃度の差を析出酸素量とした。結晶位置別
の析出酸素量は図５に示す通りである。
【００２２】水準Ａ、Ｂは直胴後部からテールにかけて
析出酸素量がほぼ均一であり、ＡＯＰは見られない。ま
た、水準Ｃ、ＤはテールにＡＯＰが発生しているが、直
胴後部には発生していない。これらは、前述した各種の
方法で直胴最後部近傍が欠陥形成温度帯を通過する際に
徐冷したことによる効果である。これに対し、従来技術
による水準Ｅ、Ｆの場合は直胴の最後部近傍にＡＯＰが
発生している。水準Ｆでは、冷却工程に入った後もヒー
タ電源をＯＮにしたが、欠陥形成温度帯の冷却速度が速
すぎたため、ＡＯＰが発生した。
析出酸素量がほぼ均一であり、ＡＯＰは見られない。ま
た、水準Ｃ、ＤはテールにＡＯＰが発生しているが、直
胴後部には発生していない。これらは、前述した各種の
方法で直胴最後部近傍が欠陥形成温度帯を通過する際に
徐冷したことによる効果である。これに対し、従来技術
による水準Ｅ、Ｆの場合は直胴の最後部近傍にＡＯＰが
発生している。水準Ｆでは、冷却工程に入った後もヒー
タ電源をＯＮにしたが、欠陥形成温度帯の冷却速度が速
すぎたため、ＡＯＰが発生した。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
リコン単結晶の直胴最後部近傍が欠陥形成温度帯すなわ
ち１１５０℃〜１０８０℃の温度帯を通過する際の冷却
速度を直胴前半部とほぼ同等になるように制御すること
にしたので、従来技術では解決が困難であったシリコン
単結晶の直胴最後部近傍におけるＡＯＰの発生と、それ
に伴うＬＳＴＤ等のｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の不均一分布
とを回避することが可能となる。これにより、酸化膜耐
圧特性等に優れ、高い歩留りのシリコン単結晶を結晶直
胴部全域にわたって得ることができる。
リコン単結晶の直胴最後部近傍が欠陥形成温度帯すなわ
ち１１５０℃〜１０８０℃の温度帯を通過する際の冷却
速度を直胴前半部とほぼ同等になるように制御すること
にしたので、従来技術では解決が困難であったシリコン
単結晶の直胴最後部近傍におけるＡＯＰの発生と、それ
に伴うＬＳＴＤ等のｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の不均一分布
とを回避することが可能となる。これにより、酸化膜耐
圧特性等に優れ、高い歩留りのシリコン単結晶を結晶直
胴部全域にわたって得ることができる。
【図１】シリコン単結晶のテール形成終了時におけるｇ
ｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥密度と空孔濃度の分布の概念図であ
る。
ｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥密度と空孔濃度の分布の概念図であ
る。
【図２】最終的にシリコン単結晶の直胴最後部に検出さ
れる欠陥密度と残留空孔濃度とを示す図である。
れる欠陥密度と残留空孔濃度とを示す図である。
【図３】結晶育成工程および冷却工程において発生する
欠陥の状態を説明する図で、（ａ）は結晶育成工程、
（ｂ）は冷却工程開始直前、（ｃ）は冷却工程終了時の
状態を示す。
欠陥の状態を説明する図で、（ａ）は結晶育成工程、
（ｂ）は冷却工程開始直前、（ｃ）は冷却工程終了時の
状態を示す。
【図４】欠陥形成温度帯における冷却速度と欠陥密度、
欠陥サイズとの関係を示す図である。
欠陥サイズとの関係を示す図である。
【図５】実施例および従来例における結晶位置別の析出
酸素量を示す図である。
酸素量を示す図である。
【図６】シリコン単結晶の直胴最後部近傍における欠陥
の密度と酸素異常析出とを説明する図である。
の密度と酸素異常析出とを説明する図である。
１…融液、２…シリコン単結晶、２ａ…直胴、２ｂ…テ
ール、３…欠陥。
ール、３…欠陥。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 利通 神奈川県平塚市四之宮2612 コマツ電子金 属株式会社内 (72)発明者 中村 浩三 神奈川県平塚市四之宮2612 コマツ電子金 属株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 ＣＺ法によるシリコン単結晶の製造にお
いて、直胴最後部近傍の欠陥形成温度帯における冷却速
度が直胴前半部の冷却速度とほぼ同等になるように、直
胴最後部近傍の冷却速度を制御することを特徴とするシ
リコン単結晶の製造方法。 - 【請求項２】 テールを形成した後、もしくはテールを
形成せずに直胴後端を融液から切り離すことによりシリ
コン単結晶の育成を終了させた後、ヒータ加熱を維持し
たままシリコン単結晶を上昇移動させることを特徴とす
る請求項１記載のシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 シリコン単結晶の育成終了後の上昇移動
速度を８ｍｍ／分以下とし、かつ、直胴部のすべての部
位において欠陥形成温度帯の冷却速度が１５℃／分以下
となるように制御することを特徴とする請求項２記載の
シリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項４】 シリコン単結晶の育成中に、直胴最後部
近傍が欠陥形成温度帯通過時に徐冷されるように、テー
ル長さを設定して結晶育成を行うことを特徴とする請求
項１記載のシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項５】 シリコン単結晶の欠陥形成温度帯に相当
する部位と融液面との距離を短くし、前記単結晶の軸方
向温度勾配を大きくすることにより、シリコン単結晶の
育成中に直胴最後部近傍が欠陥形成温度帯の最低温度以
下となるように制御することを特徴とする請求項１記載
のシリコン単結晶の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8357513A JPH10194890A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | シリコン単結晶の製造方法 |
| TW086115462A TW593796B (en) | 1996-12-27 | 1997-10-20 | Method for manufacturing silicon single crystals background of the invention |
| US08/998,609 US6030450A (en) | 1996-12-27 | 1997-12-29 | Method of fabricating a silicon single crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8357513A JPH10194890A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | シリコン単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10194890A true JPH10194890A (ja) | 1998-07-28 |
Family
ID=18454516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8357513A Pending JPH10194890A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | シリコン単結晶の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6030450A (ja) |
| JP (1) | JPH10194890A (ja) |
| TW (1) | TW593796B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1127962A1 (en) * | 1999-08-30 | 2001-08-29 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd | Method for manufacturing silicon single crystal, silicon single crystal manufactured by the method, and silicon wafer |
| WO2017159028A1 (ja) * | 2016-03-14 | 2017-09-21 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10025870A1 (de) | 2000-05-25 | 2001-12-06 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Einkristallstab und Verfahren zur Herstellung desselben |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5474020A (en) * | 1994-05-06 | 1995-12-12 | Texas Instruments Incorporated | Oxygen precipitation control in czochralski-grown silicon cyrstals |
| US5487355A (en) * | 1995-03-03 | 1996-01-30 | Motorola, Inc. | Semiconductor crystal growth method |
| US5779791A (en) * | 1996-08-08 | 1998-07-14 | Memc Electronic Materials, Inc. | Process for controlling thermal history of Czochralski-grown silicon |
-
1996
- 1996-12-27 JP JP8357513A patent/JPH10194890A/ja active Pending
-
1997
- 1997-10-20 TW TW086115462A patent/TW593796B/zh not_active IP Right Cessation
- 1997-12-29 US US08/998,609 patent/US6030450A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1127962A1 (en) * | 1999-08-30 | 2001-08-29 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd | Method for manufacturing silicon single crystal, silicon single crystal manufactured by the method, and silicon wafer |
| EP1127962A4 (en) * | 1999-08-30 | 2002-03-20 | Shinetsu Handotai Kk | METHOD FOR PRODUCING A SILICONE SINGLE CRYSTAL, WITH THIS MANUFACTURED SILICON SINGLE CRYSTAL AND SILICON WAFER |
| US6544332B1 (en) | 1999-08-30 | 2003-04-08 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for manufacturing silicon single crystal, silicon single crystal manufactured by the method, and silicon wafer |
| WO2017159028A1 (ja) * | 2016-03-14 | 2017-09-21 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
| JP2017165593A (ja) * | 2016-03-14 | 2017-09-21 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW593796B (en) | 2004-06-21 |
| US6030450A (en) | 2000-02-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060612 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060704 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061107 |