JPH1029894A - 単結晶シリコンの比抵抗調整方法および単結晶シリコン製造装置 - Google Patents
単結晶シリコンの比抵抗調整方法および単結晶シリコン製造装置Info
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- JPH1029894A JPH1029894A JP18390896A JP18390896A JPH1029894A JP H1029894 A JPH1029894 A JP H1029894A JP 18390896 A JP18390896 A JP 18390896A JP 18390896 A JP18390896 A JP 18390896A JP H1029894 A JPH1029894 A JP H1029894A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単結晶シリコンの比抵抗を目的範囲内に制御
しながら引き上げる。 【解決手段】 添加された第１のドーパントＤ1 による
単結晶シリコンの比抵抗の低下を打ち消す第２のドーパ
ントＤ2 を、シリコン融液３の収容された石英坩堝４の
底部の、単結晶シリコンの比抵抗が低下して目的範囲を
逸脱するときにシリコン融液３中に溶出する深さ位置に
含有させる。
しながら引き上げる。 【解決手段】 添加された第１のドーパントＤ1 による
単結晶シリコンの比抵抗の低下を打ち消す第２のドーパ
ントＤ2 を、シリコン融液３の収容された石英坩堝４の
底部の、単結晶シリコンの比抵抗が低下して目的範囲を
逸脱するときにシリコン融液３中に溶出する深さ位置に
含有させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は単結晶シリコンの製
造技術に関し、特に、ＣＺ法（チョクラルスキー法）に
て得られる単結晶シリコンの比抵抗のコントロールに適
用して有効な技術に関するものである。
造技術に関し、特に、ＣＺ法（チョクラルスキー法）に
て得られる単結晶シリコンの比抵抗のコントロールに適
用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】単結晶シリコンの製造技術としては、Ｃ
Ｚ法やＦＺ法（フローティングゾーン法）が知られてい
るが、半導体装置に使用される比抵抗の低いシリコンウ
ェハを得ようとするときには、ＣＺ法を用いるのが一般
的である。ここでＣＺ法とは、石英製の坩堝の中で多結
晶シリコンを溶融してシリコン融液とし、このシリコン
融液中に種結晶を浸して該種結晶と坩堝とを相互に反対
方向に回転させながら引き上げて、単結晶シリコンを成
長させる方法である。
Ｚ法やＦＺ法（フローティングゾーン法）が知られてい
るが、半導体装置に使用される比抵抗の低いシリコンウ
ェハを得ようとするときには、ＣＺ法を用いるのが一般
的である。ここでＣＺ法とは、石英製の坩堝の中で多結
晶シリコンを溶融してシリコン融液とし、このシリコン
融液中に種結晶を浸して該種結晶と坩堝とを相互に反対
方向に回転させながら引き上げて、単結晶シリコンを成
長させる方法である。
【０００３】このような単結晶シリコン製造に関する技
術を詳しく記載している例としては、たとえば、大日本
図書（株）発行、「シリコンＬＳＩと化学」（1993年10
月10日発行） P78〜 P83がある。
術を詳しく記載している例としては、たとえば、大日本
図書（株）発行、「シリコンＬＳＩと化学」（1993年10
月10日発行） P78〜 P83がある。
【０００４】該刊行物にも記載されているように、ＣＺ
法によるシリコン成長では、単結晶シリコンの比抵抗を
目的の範囲内にコントロールするために、シリコン融液
にIII 価、V 価の不純物原子であるドーパントを意識的
に添加している。
法によるシリコン成長では、単結晶シリコンの比抵抗を
目的の範囲内にコントロールするために、シリコン融液
にIII 価、V 価の不純物原子であるドーパントを意識的
に添加している。
【０００５】このドーパントは、ＣＺ法に不可避の偏析
現象（＝融液が凝固するとき、融液中の不純物が固体結
晶中に取り込まれる現象）により単結晶成長時に一定の
比率で結晶中に入る。このときの結晶中の不純物濃度
（ＣS ）は、ＣS ＝ｋＣL （ｋ：偏析係数、ＣL ：融液
中の不純物濃度）で表される。
現象（＝融液が凝固するとき、融液中の不純物が固体結
晶中に取り込まれる現象）により単結晶成長時に一定の
比率で結晶中に入る。このときの結晶中の不純物濃度
（ＣS ）は、ＣS ＝ｋＣL （ｋ：偏析係数、ＣL ：融液
中の不純物濃度）で表される。
【０００６】比抵抗を低下させる不純物濃度は引き上げ
られた単結晶シリコンの長さ方向に上昇する。したがっ
て、図７に示すように、その比抵抗は引き上げ開始位置
が最も高く、長さ方向に減少する。そして、一般的に
は、引き上げの最終段階に位置する部分では、比抵抗が
目的範囲を逸脱して低くなっている。たとえば、図示す
る場合においては、目的とする比抵抗の範囲が12〜 6Ω
・ cmの場合、使用可能な部分は先端から約72cmのところ
まで、固化率（融液の固化比率）で66％のところにな
る。そして、それ以上引き上げると、比抵抗が規定レベ
ルにない単結晶シリコンが製造される。
られた単結晶シリコンの長さ方向に上昇する。したがっ
て、図７に示すように、その比抵抗は引き上げ開始位置
が最も高く、長さ方向に減少する。そして、一般的に
は、引き上げの最終段階に位置する部分では、比抵抗が
目的範囲を逸脱して低くなっている。たとえば、図示す
る場合においては、目的とする比抵抗の範囲が12〜 6Ω
・ cmの場合、使用可能な部分は先端から約72cmのところ
まで、固化率（融液の固化比率）で66％のところにな
る。そして、それ以上引き上げると、比抵抗が規定レベ
ルにない単結晶シリコンが製造される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、ＣＺ法に
よる単結晶シリコンの製造においては、比抵抗を目的と
する狭い範囲にコントロールしつつ長く引上げることが
困難である。これでは生産効率が悪く、コストアップの
原因となる。
よる単結晶シリコンの製造においては、比抵抗を目的と
する狭い範囲にコントロールしつつ長く引上げることが
困難である。これでは生産効率が悪く、コストアップの
原因となる。
【０００８】そこで、本発明の目的は、単結晶シリコン
の比抵抗を目的範囲内に制御しながら引き上げることの
できる技術を提供することにある。
の比抵抗を目的範囲内に制御しながら引き上げることの
できる技術を提供することにある。
【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【００１１】すなわち、本発明による単結晶シリコンの
比抵抗調整方法は、第１のドーパントの添加されたシリ
コン融液に種結晶を浸してこれを引き上げながら単結晶
シリコンを成長させ、第１のドーパントにより単結晶シ
リコンの比抵抗が低下して目的範囲を逸脱するときに比
抵抗を上昇させる第２のドーパントをシリコン融液中に
溶出させて当該単結晶シリコンの比抵抗を調整するもの
である。
比抵抗調整方法は、第１のドーパントの添加されたシリ
コン融液に種結晶を浸してこれを引き上げながら単結晶
シリコンを成長させ、第１のドーパントにより単結晶シ
リコンの比抵抗が低下して目的範囲を逸脱するときに比
抵抗を上昇させる第２のドーパントをシリコン融液中に
溶出させて当該単結晶シリコンの比抵抗を調整するもの
である。
【００１２】また、本発明による単結晶シリコン製造装
置は、坩堝の中のシリコン融液に種結晶を浸し、この種
結晶と坩堝とを相互に反対方向に回転させながら種結晶
を引き上げて単結晶シリコンを成長させるもので、添加
された第１のドーパントによる単結晶シリコンの比抵抗
の低下を打ち消す第２のドーパントが、坩堝の、単結晶
シリコンの比抵抗が低下して目的範囲を逸脱するときに
シリコン融液中に溶出する深さ位置に含有されたもので
ある。
置は、坩堝の中のシリコン融液に種結晶を浸し、この種
結晶と坩堝とを相互に反対方向に回転させながら種結晶
を引き上げて単結晶シリコンを成長させるもので、添加
された第１のドーパントによる単結晶シリコンの比抵抗
の低下を打ち消す第２のドーパントが、坩堝の、単結晶
シリコンの比抵抗が低下して目的範囲を逸脱するときに
シリコン融液中に溶出する深さ位置に含有されたもので
ある。
【００１３】この単結晶シリコン製造装置において、第
２のドーパントは坩堝の底部に含有させることが望まし
い。
２のドーパントは坩堝の底部に含有させることが望まし
い。
【００１４】本発明による単結晶シリコン製造装置は、
坩堝の中のシリコン融液に種結晶を浸し、種結晶と坩堝
とを相互に反対方向に回転させながら種結晶を引き上げ
て単結晶シリコンを成長させるもので、添加された第１
のドーパントによる単結晶シリコンの比抵抗の低下を打
ち消す第２のドーパントが、単結晶シリコンの比抵抗が
低下して目的範囲を逸脱するときにシリコン融液中に溶
出する深さ位置に含有された比抵抗調整材、をシリコン
融液中に有するものである。
坩堝の中のシリコン融液に種結晶を浸し、種結晶と坩堝
とを相互に反対方向に回転させながら種結晶を引き上げ
て単結晶シリコンを成長させるもので、添加された第１
のドーパントによる単結晶シリコンの比抵抗の低下を打
ち消す第２のドーパントが、単結晶シリコンの比抵抗が
低下して目的範囲を逸脱するときにシリコン融液中に溶
出する深さ位置に含有された比抵抗調整材、をシリコン
融液中に有するものである。
【００１５】これらの単結晶シリコン製造装置におい
て、第１のドーパントにはホウ素、ガリウム、インジウ
ムまたはアルミニウムを、第２のドーパントにはアンチ
モン、ヒ素またはリンを用いることができる。また、そ
の逆に、第１のドーパントにはアンチモン、ヒ素または
リンを、第２のドーパントにはホウ素、ガリウム、イン
ジウムまたはアルミニウムを用いることができる。
て、第１のドーパントにはホウ素、ガリウム、インジウ
ムまたはアルミニウムを、第２のドーパントにはアンチ
モン、ヒ素またはリンを用いることができる。また、そ
の逆に、第１のドーパントにはアンチモン、ヒ素または
リンを、第２のドーパントにはホウ素、ガリウム、イン
ジウムまたはアルミニウムを用いることができる。
【００１６】上記した手段によれば、偏析現象により単
結晶シリコンの比抵抗が目的とする範囲を逸脱するとき
に、添加された第１のドーパントによる比抵抗の低下を
打ち消す第２のドーパントがシリコン融液中に溶出され
るので、単結晶シリコンの長さ方向の比抵抗を目的範囲
内に制御しながら引き上げることができる。
結晶シリコンの比抵抗が目的とする範囲を逸脱するとき
に、添加された第１のドーパントによる比抵抗の低下を
打ち消す第２のドーパントがシリコン融液中に溶出され
るので、単結晶シリコンの長さ方向の比抵抗を目的範囲
内に制御しながら引き上げることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一の部材には同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一の部材には同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１８】（実施の形態１）図１は本発明の一実施の
形態である単結晶シリコン製造装置を示す断面図、図２
はその単結晶シリコン製造装置に用いられた坩堝を示す
断面図、図３は図１に単結晶シリコン製造装置により得
られる単結晶シリコンの比抵抗を表すグラフである。
形態である単結晶シリコン製造装置を示す断面図、図２
はその単結晶シリコン製造装置に用いられた坩堝を示す
断面図、図３は図１に単結晶シリコン製造装置により得
られる単結晶シリコンの比抵抗を表すグラフである。
【００１９】図１に示すように、本実施の形態による単
結晶シリコン製造装置はＣＺ法によりたとえば直径 6イ
ンチの単結晶シリコン１を製造するものであり、下方に
位置する引上げ炉２内の中央部には、内部に多結晶シリ
コンのシリコン融液３が収容された石英坩堝（坩堝）４
が位置している。なお、単結晶シリコン１の径は 6イン
チに限定されるものではない。
結晶シリコン製造装置はＣＺ法によりたとえば直径 6イ
ンチの単結晶シリコン１を製造するものであり、下方に
位置する引上げ炉２内の中央部には、内部に多結晶シリ
コンのシリコン融液３が収容された石英坩堝（坩堝）４
が位置している。なお、単結晶シリコン１の径は 6イン
チに限定されるものではない。
【００２０】石英坩堝４は、約１４５０℃という高温に
よる変形を防止するために、黒鉛坩堝（坩堝支持部材）
５に包囲されている。また、単結晶シリコンの比抵抗を
所定の値、たとえば12〜 6Ω・ cmにコントロールするた
め、シリコン融液にはV 価の不純物原子であるたとえば
Ｐ（リン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）などの
第１のドーパントＤ1 が添加されている（図２参照）。
したがって、得られる単結晶シリコンはｎ型となる。な
お、比抵抗値は自由に設定されるものであり、12〜 6Ω
・ cmに拘束されるものではない。
よる変形を防止するために、黒鉛坩堝（坩堝支持部材）
５に包囲されている。また、単結晶シリコンの比抵抗を
所定の値、たとえば12〜 6Ω・ cmにコントロールするた
め、シリコン融液にはV 価の不純物原子であるたとえば
Ｐ（リン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）などの
第１のドーパントＤ1 が添加されている（図２参照）。
したがって、得られる単結晶シリコンはｎ型となる。な
お、比抵抗値は自由に設定されるものであり、12〜 6Ω
・ cmに拘束されるものではない。
【００２１】黒鉛坩堝５の底面の中心部には回転機構に
加えて上昇機構をも有する坩堝軸６が下方に延びて取り
付けられている。これにより、単結晶シリコン１の成長
段階においてシリコン融液３の液面が一定位置に保持さ
れ、液面付近の温度分布が均一化されるようになってい
る。
加えて上昇機構をも有する坩堝軸６が下方に延びて取り
付けられている。これにより、単結晶シリコン１の成長
段階においてシリコン融液３の液面が一定位置に保持さ
れ、液面付近の温度分布が均一化されるようになってい
る。
【００２２】黒鉛坩堝５の外周位置には、石英坩堝４内
のシリコン融液３を加熱して一定温度に保つためのヒー
タ７、およびこのヒータ７の熱が外部へ発散することを
防止するための遮蔽板８が配置されている。
のシリコン融液３を加熱して一定温度に保つためのヒー
タ７、およびこのヒータ７の熱が外部へ発散することを
防止するための遮蔽板８が配置されている。
【００２３】引上げ炉２の上部には、シリコン融液３か
ら発生するＳｉＯ粉９を排出するためのキャリアガスで
あるアルゴン１０を供給するガス供給口１１が開設され
ている。下部に設けられた排出口１２には真空ポンプが
接続されており、シリコン融液３からのＳｉＯ粉９は下
方に流れて排出口１２へ吸引される。そして、強制的に
外部に排出される。
ら発生するＳｉＯ粉９を排出するためのキャリアガスで
あるアルゴン１０を供給するガス供給口１１が開設され
ている。下部に設けられた排出口１２には真空ポンプが
接続されており、シリコン融液３からのＳｉＯ粉９は下
方に流れて排出口１２へ吸引される。そして、強制的に
外部に排出される。
【００２４】ガス供給口１１の近傍には、単結晶シリコ
ン１が液面をつり上げて作るメニスカス部からの光の位
置移動を直径の増減として光学的に検出し、成長する単
結晶シリコン１の直径を一定に制御する光センサ１３が
設けられている。
ン１が液面をつり上げて作るメニスカス部からの光の位
置移動を直径の増減として光学的に検出し、成長する単
結晶シリコン１の直径を一定に制御する光センサ１３が
設けられている。
【００２５】そして、引上げ炉２の上方には、この引上
げ炉２に開口した結晶取出部１４が、さらにその上方に
は、種結晶１５を回転させながら引き上げるワイヤ巻取
り装置１６が設けられている。このワイヤ巻取り装置１
６の回転方向は、黒鉛坩堝５に取り付けられた坩堝軸６
の回転方向とは逆になっている。これにより、単結晶シ
リコン１は円周方向のムラが抑制され、且つ真円に近い
状態で引き上げられるようになる。
げ炉２に開口した結晶取出部１４が、さらにその上方に
は、種結晶１５を回転させながら引き上げるワイヤ巻取
り装置１６が設けられている。このワイヤ巻取り装置１
６の回転方向は、黒鉛坩堝５に取り付けられた坩堝軸６
の回転方向とは逆になっている。これにより、単結晶シ
リコン１は円周方向のムラが抑制され、且つ真円に近い
状態で引き上げられるようになる。
【００２６】結晶取出部１４には、引き上げられた単結
晶シリコン１を側方から取り出すための開閉扉１７が設
けられるとともに、単結晶シリコン１から発生するＳｉ
Ｏ粉９を排気口１８から排出するキャリアガスとしての
アルゴン１０を供給するガス供給口１９が開設されてい
る。ワイヤ巻取り装置１６は、ワイヤ２０によってシリ
コン融液３に対して垂直に設けられた種結晶ホルダ２１
に保持された種結晶１５を多結晶シリコンのシリコン融
液３の中に浸して回転させながら、たとえば約1.0mm/mi
n の平均速度で引き上げるものであり、これによって種
結晶１５に続いて単結晶シリコン１が成長することにな
る。そして、得られた単結晶シリコン１のインゴット
は、結晶取出部１４の開閉扉１７から取り出される。
晶シリコン１を側方から取り出すための開閉扉１７が設
けられるとともに、単結晶シリコン１から発生するＳｉ
Ｏ粉９を排気口１８から排出するキャリアガスとしての
アルゴン１０を供給するガス供給口１９が開設されてい
る。ワイヤ巻取り装置１６は、ワイヤ２０によってシリ
コン融液３に対して垂直に設けられた種結晶ホルダ２１
に保持された種結晶１５を多結晶シリコンのシリコン融
液３の中に浸して回転させながら、たとえば約1.0mm/mi
n の平均速度で引き上げるものであり、これによって種
結晶１５に続いて単結晶シリコン１が成長することにな
る。そして、得られた単結晶シリコン１のインゴット
は、結晶取出部１４の開閉扉１７から取り出される。
【００２７】ここで、このような単結晶シリコン製造装
置の石英坩堝４を図２に示す。
置の石英坩堝４を図２に示す。
【００２８】図示するように、石英坩堝４の底部には、
内側底面から深さ 270〜 275μｍの位置に第２のドーパ
ントＤ2 が層構造で含有されている。この第２のドーパ
ントＤ2 は、第１のドーパントＤ1 がドナーであること
から、アクセプタであるIII価の不純物原子のたとえば
Ｂ（ホウ素）、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウ
ム）、Ａｌ（アルミニウム）などにより構成されてお
り、Ｂの場合では 1.6×1019個含有されている。なお、
第１のドーパントＤ1 にアクセプタを用いた場合には、
第２のドーパントＤ2 にはドナーが適用される。また、
第２のドーパントＤ2は必ずしも層構造である必要はな
く、たとえば点在された状態でもよい。
内側底面から深さ 270〜 275μｍの位置に第２のドーパ
ントＤ2 が層構造で含有されている。この第２のドーパ
ントＤ2 は、第１のドーパントＤ1 がドナーであること
から、アクセプタであるIII価の不純物原子のたとえば
Ｂ（ホウ素）、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウ
ム）、Ａｌ（アルミニウム）などにより構成されてお
り、Ｂの場合では 1.6×1019個含有されている。なお、
第１のドーパントＤ1 にアクセプタを用いた場合には、
第２のドーパントＤ2 にはドナーが適用される。また、
第２のドーパントＤ2は必ずしも層構造である必要はな
く、たとえば点在された状態でもよい。
【００２９】シリコン融液３にはドナーである第１のド
ーパントＤ1 が添加されている。したがって、引き上げ
られる単結晶シリコン１（図１）の比抵抗は、目的の範
囲内に調整される。しかし、偏析現象により融液中の不
純物が結晶中に取り込まれる偏析現象により、次第に比
抵抗は低下して行く。一方、このような一連の結晶育成
の過程において、シリコン融液３を収容している石英坩
堝４は、その内面が一定速度、つまり 10 -6g/cm2 ・ se
c 程度の速度でシリコン融液３中に溶出している。した
がって、溶出が進行して行くと、ある時点で底面に含有
された第２のドーパントＤ2 がシリコン融液３中に溶け
出す。ここで、III 価の不純物原子である第２のドーパ
ントＤ2 はV 価の不純物原子である第１のドーパントＤ
1 による比抵抗の低下を打ち消すように作用するので、
第２のドーパントＤ2 が溶出を開始すると、比抵抗は上
昇に転じることになる。
ーパントＤ1 が添加されている。したがって、引き上げ
られる単結晶シリコン１（図１）の比抵抗は、目的の範
囲内に調整される。しかし、偏析現象により融液中の不
純物が結晶中に取り込まれる偏析現象により、次第に比
抵抗は低下して行く。一方、このような一連の結晶育成
の過程において、シリコン融液３を収容している石英坩
堝４は、その内面が一定速度、つまり 10 -6g/cm2 ・ se
c 程度の速度でシリコン融液３中に溶出している。した
がって、溶出が進行して行くと、ある時点で底面に含有
された第２のドーパントＤ2 がシリコン融液３中に溶け
出す。ここで、III 価の不純物原子である第２のドーパ
ントＤ2 はV 価の不純物原子である第１のドーパントＤ
1 による比抵抗の低下を打ち消すように作用するので、
第２のドーパントＤ2 が溶出を開始すると、比抵抗は上
昇に転じることになる。
【００３０】本実施の形態では、石英の溶解速度から第
２のドーパントＤ2 の溶出タイミングを調整するように
し、単結晶シリコン１の比抵抗が偏析により目的範囲の
下限であるたとえば 6Ω・ cmを逸脱しそうになったとき
にシリコン融液３へ溶出が開始される位置に含有されて
いる。そして、その位置が、前述のように石英坩堝４の
底面の内側から深さ 270〜 275μｍとなっている。但
し、第２のドーパントＤ2 の溶出タイミングは単結晶シ
リコン１の引き上げ速度、石英坩堝４と種結晶１５との
相対的な回転速度など諸条件によって変動するものと考
えられるので、装置個々によって含有位置は異なってく
る。したがって、本実施の形態の深さに限定されるもの
ではない。なお、第２のドーパントＤ2 の含有量はシリ
コン融液３中に添加された相反する導電性の第１のドー
パントＤ1 の含有量に応じて決定されている。
２のドーパントＤ2 の溶出タイミングを調整するように
し、単結晶シリコン１の比抵抗が偏析により目的範囲の
下限であるたとえば 6Ω・ cmを逸脱しそうになったとき
にシリコン融液３へ溶出が開始される位置に含有されて
いる。そして、その位置が、前述のように石英坩堝４の
底面の内側から深さ 270〜 275μｍとなっている。但
し、第２のドーパントＤ2 の溶出タイミングは単結晶シ
リコン１の引き上げ速度、石英坩堝４と種結晶１５との
相対的な回転速度など諸条件によって変動するものと考
えられるので、装置個々によって含有位置は異なってく
る。したがって、本実施の形態の深さに限定されるもの
ではない。なお、第２のドーパントＤ2 の含有量はシリ
コン融液３中に添加された相反する導電性の第１のドー
パントＤ1 の含有量に応じて決定されている。
【００３１】ここで、図示する場合には、第２のドーパ
ントＤ2 は石英坩堝４の底面に含有されているが、側面
に含有させることもできる。但し、シリコン融液３の液
面は結晶成長とともに石英坩堝４の底に向かって移動す
るので、含有位置が移動液面の上方になると溶出自体が
不可能になる。したがって、第２のドーパントＤ2 を側
面に含有させる場合には、固化率を考慮に入れ、引き上
げ終了後でもシリコン融液３が残存している位置とする
ことが必要である。なお、本実施の形態のように底面に
含有させた場合にはこのような配慮は不要になる。
ントＤ2 は石英坩堝４の底面に含有されているが、側面
に含有させることもできる。但し、シリコン融液３の液
面は結晶成長とともに石英坩堝４の底に向かって移動す
るので、含有位置が移動液面の上方になると溶出自体が
不可能になる。したがって、第２のドーパントＤ2 を側
面に含有させる場合には、固化率を考慮に入れ、引き上
げ終了後でもシリコン融液３が残存している位置とする
ことが必要である。なお、本実施の形態のように底面に
含有させた場合にはこのような配慮は不要になる。
【００３２】このような構造を有する装置を用いれば、
単結晶シリコン１は次のようにして引き上げられる。
単結晶シリコン１は次のようにして引き上げられる。
【００３３】先ず、多結晶シリコンをたとえば55kg程度
石英坩堝４に充填し、ヒータ７で加熱してシリコン融液
３とする。また、たとえば比抵抗12〜 6Ω・ cmのｎ型の
単結晶シリコン１を得るため、第１のドーパントＤ1 と
してV 価の不純物原子であるたとえばＰを所定量添加す
る。なお、石英坩堝４の底面の前述した深さ位置には、
第２のドーパントＤ2 としてIII 価の不純物原子である
たとえばＢが層構造で含有されている。
石英坩堝４に充填し、ヒータ７で加熱してシリコン融液
３とする。また、たとえば比抵抗12〜 6Ω・ cmのｎ型の
単結晶シリコン１を得るため、第１のドーパントＤ1 と
してV 価の不純物原子であるたとえばＰを所定量添加す
る。なお、石英坩堝４の底面の前述した深さ位置には、
第２のドーパントＤ2 としてIII 価の不純物原子である
たとえばＢが層構造で含有されている。
【００３４】そして、種結晶１５をシリコン融液３中に
浸漬し、これを石英坩堝４と反対方向に回転させながら
平均引き上げ速度たとえば 1.0mm/minにて引き上げる。
浸漬し、これを石英坩堝４と反対方向に回転させながら
平均引き上げ速度たとえば 1.0mm/minにて引き上げる。
【００３５】図３に示すように、引き上げ開始直後の単
結晶シリコン１の比抵抗は12Ω・ cm程度になるが、引き
上げが進行して長さが長くなると偏析現象により次第に
低下して行く。また、石英坩堝４は所定速度でシリコン
融液３中に溶出している。
結晶シリコン１の比抵抗は12Ω・ cm程度になるが、引き
上げが進行して長さが長くなると偏析現象により次第に
低下して行く。また、石英坩堝４は所定速度でシリコン
融液３中に溶出している。
【００３６】そして、単結晶シリコン１の比抵抗が目的
範囲の下限である 6Ω・ cmを逸脱する前に、本実施の形
態の場合には、比抵抗が 8Ω・ cm程度にまで低下したと
きに（このときの単結晶シリコン１の長さは42cm、固化
率は40％である）、底面の第２のドーパントＤ2 がシリ
コン融液３中に溶け出す。すると、図示するように、比
抵抗の減少傾向が増加に転じる。
範囲の下限である 6Ω・ cmを逸脱する前に、本実施の形
態の場合には、比抵抗が 8Ω・ cm程度にまで低下したと
きに（このときの単結晶シリコン１の長さは42cm、固化
率は40％である）、底面の第２のドーパントＤ2 がシリ
コン融液３中に溶け出す。すると、図示するように、比
抵抗の減少傾向が増加に転じる。
【００３７】破線で示すように、第２のドーパントＤ2
がシリコン融液３中に溶出されない場合には、単結晶シ
リコン１の長さ72cm、固化率66％程度で比抵抗は 6Ω・
cmを下回る。これに対して、本装置では、さらに引き上
げを継続しても、つまり長さ72cm、固化率66％以上とな
っても、比抵抗は目的範囲を逸脱することなく12〜 6Ω
・ cmにコントロールされる。
がシリコン融液３中に溶出されない場合には、単結晶シ
リコン１の長さ72cm、固化率66％程度で比抵抗は 6Ω・
cmを下回る。これに対して、本装置では、さらに引き上
げを継続しても、つまり長さ72cm、固化率66％以上とな
っても、比抵抗は目的範囲を逸脱することなく12〜 6Ω
・ cmにコントロールされる。
【００３８】このように、本実施の形態の単結晶シリコ
ン１の製造技術によれば、偏析現象により単結晶シリコ
ン１の比抵抗が目的とする範囲を逸脱するときに、添加
された第１のドーパントＤ1 による比抵抗の低下を打ち
消す第２のドーパントＤ2 をシリコン融液３中に溶出さ
せるようにしている。したがって、単結晶シリコン１の
長さ方向の比抵抗を目的範囲内に制御しながら引き上げ
ることが可能になる。
ン１の製造技術によれば、偏析現象により単結晶シリコ
ン１の比抵抗が目的とする範囲を逸脱するときに、添加
された第１のドーパントＤ1 による比抵抗の低下を打ち
消す第２のドーパントＤ2 をシリコン融液３中に溶出さ
せるようにしている。したがって、単結晶シリコン１の
長さ方向の比抵抗を目的範囲内に制御しながら引き上げ
ることが可能になる。
【００３９】（実施の形態２）図４は本発明の他の実施
の形態である単結晶シリコン製造装置に用いられた坩堝
を示す断面図、図５は図４の坩堝内にある比抵抗調整材
を示す斜視図である。
の形態である単結晶シリコン製造装置に用いられた坩堝
を示す断面図、図５は図４の坩堝内にある比抵抗調整材
を示す斜視図である。
【００４０】本実施の形態では、石英坩堝４に収容され
たシリコン融液３中に板状の比抵抗調整材２２が浸漬さ
れたものである。この比抵抗調整材２２はたとえば石英
により形成され、シリコン融液３に添加される第１のド
ーパントＤ1 に対して実施の形態１と同じ関係にある第
２のドーパントＤ2 が内部に含有されている。
たシリコン融液３中に板状の比抵抗調整材２２が浸漬さ
れたものである。この比抵抗調整材２２はたとえば石英
により形成され、シリコン融液３に添加される第１のド
ーパントＤ1 に対して実施の形態１と同じ関係にある第
２のドーパントＤ2 が内部に含有されている。
【００４１】この第２のドーパントＤ2 は、比抵抗調整
材２２の一方側の面からたとえば深さ 270〜 275μｍの
位置に含有され、前述した実施の形態と同様に、比抵抗
がたとえば 8Ω・ cm程度にまで低下したときにシリコン
融液３中に溶出するようになっている。
材２２の一方側の面からたとえば深さ 270〜 275μｍの
位置に含有され、前述した実施の形態と同様に、比抵抗
がたとえば 8Ω・ cm程度にまで低下したときにシリコン
融液３中に溶出するようになっている。
【００４２】このように、第２のドーパントＤ2 の含有
された比抵抗調整材２２をシリコン融液３に浸漬し、第
２のドーパントＤ2 を所定のタイミングでシリコン融液
３中に溶出させるようにしても、単結晶シリコン１の比
抵抗を目的範囲内に制御することが可能になる。
された比抵抗調整材２２をシリコン融液３に浸漬し、第
２のドーパントＤ2 を所定のタイミングでシリコン融液
３中に溶出させるようにしても、単結晶シリコン１の比
抵抗を目的範囲内に制御することが可能になる。
【００４３】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもな
い。
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもな
い。
【００４４】たとえば、実施の形態２における比抵抗調
整材２２は板状のものであるが、本発明においてはこの
ような形状に限定されるものではなく、種々の形状とす
ることができる。たとえば図６に示す場合においては、
円筒状の比抵抗調整材２３であり、これに第２のドーパ
ントＤ2 が含有されている。
整材２２は板状のものであるが、本発明においてはこの
ような形状に限定されるものではなく、種々の形状とす
ることができる。たとえば図６に示す場合においては、
円筒状の比抵抗調整材２３であり、これに第２のドーパ
ントＤ2 が含有されている。
【００４５】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。
【００４６】(1).すなわち、本発明の単結晶シリコンの
製造技術によれば、偏析現象により単結晶シリコンの比
抵抗が目的とする範囲を逸脱するときに、添加された第
１のドーパントによる比抵抗の低下を打ち消す第２のド
ーパントがシリコン融液中に溶出される。したがって、
単結晶シリコンの長さ方向の比抵抗を目的範囲内に制御
しながら引き上げることができる。
製造技術によれば、偏析現象により単結晶シリコンの比
抵抗が目的とする範囲を逸脱するときに、添加された第
１のドーパントによる比抵抗の低下を打ち消す第２のド
ーパントがシリコン融液中に溶出される。したがって、
単結晶シリコンの長さ方向の比抵抗を目的範囲内に制御
しながら引き上げることができる。
【００４７】(2).前記した(1) により、生産効率が向上
してコストダウンを図ることが可能になる。
してコストダウンを図ることが可能になる。
【００４８】(3).任意の量の第１のドーパントをシリコ
ン融液中に添加することが可能であるので、リチャージ
法や連続チャージ法による引上げ時の不純物添加にも利
用することができる。
ン融液中に添加することが可能であるので、リチャージ
法や連続チャージ法による引上げ時の不純物添加にも利
用することができる。
【図１】本発明の実施の形態１による単結晶シリコン製
造装置を示す断面図である。
造装置を示す断面図である。
【図２】図１の単結晶シリコン製造装置に用いられた坩
堝を示す断面図である。
堝を示す断面図である。
【図３】図１に単結晶シリコン製造装置により得られる
単結晶シリコンの比抵抗を表すグラフである。
単結晶シリコンの比抵抗を表すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２による単結晶シリコン製
造装置に用いられた坩堝を示す断面図である。
造装置に用いられた坩堝を示す断面図である。
【図５】図４の坩堝内にある比抵抗調整材を示す斜視図
である。
である。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態である変形例と
しての比抵抗調整材を示す斜視図である。
しての比抵抗調整材を示す斜視図である。
【図７】従来技術により得られる単結晶シリコンの比抵
抗を表すグラフである。
抗を表すグラフである。
１ 単結晶シリコン ２ 引上げ炉 ３ シリコン融液 ４ 石英坩堝（坩堝） ５ 黒鉛坩堝（坩堝支持部材） ６ 坩堝軸 ７ ヒータ ８ 遮蔽板 ９ ＳｉＯ粉 １０ アルゴン １１ ガス供給口 １２ 排出口 １３ 光センサ １４ 結晶取出部 １５ 種結晶 １６ ワイヤ巻取り装置 １７ 開閉扉 １８ 排気口 １９ ガス供給口 ２０ ワイヤ ２１ 種結晶ホルダ ２２ 比抵抗調整材 ２３ 比抵抗調整材 Ｄ1 第１のドーパント Ｄ2 第２のドーパント
Claims (6)
- 【請求項１】 第１のドーパントの添加されたシリコン
融液に種結晶を浸してこれを引き上げながら単結晶シリ
コンを成長させ、前記第１のドーパントにより前記単結
晶シリコンの比抵抗が低下して目的範囲を逸脱するとき
にこの比抵抗を上昇させる第２のドーパントを前記シリ
コン融液中に溶出させて当該単結晶シリコンの比抵抗を
調整することを特徴とする単結晶シリコンの比抵抗調整
方法。 - 【請求項２】 坩堝の中のシリコン融液に種結晶を浸
し、前記種結晶と前記坩堝とを相互に反対方向に回転さ
せながら前記種結晶を引き上げて単結晶シリコンを成長
させる単結晶シリコン製造装置であって、添加された第
１のドーパントによる前記単結晶シリコンの比抵抗の低
下を打ち消す第２のドーパントが、前記坩堝の、前記単
結晶シリコンの比抵抗が低下して目的範囲を逸脱すると
きに前記シリコン融液中に溶出する深さ位置に含有され
ていることを特徴とする単結晶シリコン製造装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の単結晶シリコン製造装置
において、前記第２のドーパントは前記坩堝の底部に含
有されていることを特徴とする単結晶シリコン製造装
置。 - 【請求項４】 坩堝の中のシリコン融液に種結晶を浸
し、前記種結晶と前記坩堝とを相互に反対方向に回転さ
せながら前記種結晶を引き上げて単結晶シリコンを成長
させる単結晶シリコン製造装置であって、添加された第
１のドーパントによる前記単結晶シリコンの比抵抗の低
下を打ち消す第２のドーパントが、前記単結晶シリコン
の比抵抗が低下して目的範囲を逸脱するときに前記シリ
コン融液中に溶出する深さ位置に含有された比抵抗調整
材、を前記シリコン融液中に有することを特徴とする単
結晶シリコン製造装置。 - 【請求項５】 請求項２、３または４記載の単結晶シリ
コン製造装置において、前記第１のドーパントはホウ
素、ガリウム、インジウムまたはアルミニウムであり、
前記第２のドーパントはアンチモン、ヒ素またはリンで
あることを特徴とする単結晶シリコン製造装置。 - 【請求項６】 請求項２、３または４記載の単結晶シリ
コン製造装置において、前記第１のドーパントはアンチ
モン、ヒ素またはリンであり、前記第２のドーパントは
ホウ素、ガリウム、インジウムまたはアルミニウムであ
ることを特徴とする単結晶シリコン製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18390896A JPH1029894A (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 単結晶シリコンの比抵抗調整方法および単結晶シリコン製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18390896A JPH1029894A (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 単結晶シリコンの比抵抗調整方法および単結晶シリコン製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1029894A true JPH1029894A (ja) | 1998-02-03 |
Family
ID=16143927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18390896A Pending JPH1029894A (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 単結晶シリコンの比抵抗調整方法および単結晶シリコン製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1029894A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002160998A (ja) * | 2000-11-27 | 2002-06-04 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 石英ルツボおよびこれを使用したシリコン結晶の製造方法 |
| JP2002299345A (ja) * | 2001-04-03 | 2002-10-11 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶ウェーハ及びその製造方法 |
| WO2005096361A1 (ja) * | 2004-04-01 | 2005-10-13 | Sumco Corporation | 耐久性に優れたプラズマエッチング用シリコン電極板 |
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| CN100433270C (zh) * | 2004-04-01 | 2008-11-12 | 株式会社上睦可 | 耐久性的等离子体蚀刻用硅电极板 |
| KR20150058751A (ko) * | 2013-11-21 | 2015-05-29 | 주식회사 엘지실트론 | 실리콘 단결정 잉곳, 그 잉곳을 제조하는 방법 및 장치 |
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| KR20160081398A (ko) * | 2014-12-31 | 2016-07-08 | 주식회사 엘지실트론 | 뷰 포트 및 이를 포함하는 잉곳 성장 장치 |
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-
1996
- 1996-07-15 JP JP18390896A patent/JPH1029894A/ja active Pending
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