JPH11106292A

JPH11106292A - 半導体単結晶の製造方法

Info

Publication number: JPH11106292A
Application number: JP26751297A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yokoyama; 隆横山; Toshiaki Saishoji; 俊昭最勝寺; Hirotaka Nakajima; 広貴中島; Fumitaka Ishikawa; 文敬石川; Kozo Nakamura; 浩三中村
Original assignee: Komatsu Electronic Metals Co Ltd
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＺ法による半導体単結晶の製造において、
テール形成を省略するとともに、ＬＳＴＤ密度の低い半
導体単結晶を提供する。【解決手段】単結晶２のボデイ育成が終了した直後
に、ＣＺ法による半導体単結晶の製造工程において、ボ
デイ育成の終了直後に融液から単結晶を離間させ、前記
単結晶を所定の高さまで引き上げた後、１１００℃近傍
で、所定時間停止させる冷却温度保持工程を含むことを
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、半導体単結晶の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子製造用の基板としては、主と
して高純度の単結晶シリコンが使用されている。この単
結晶シリコンの製造方法として、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
原料である塊状の多結晶シリコンを充填し、前記るつぼ
の周囲に設けたヒータによって原料を加熱溶解して融液
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、シードチャック及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成長させる。

【０００３】ところで、ＣＺ法による単結晶シリコンの
製造プロセスは一般的に４工程に区分される。各工程に
おける実施事項は下記の通りである。 (1) ネッキング工程：種結晶に存在する転位が伝播しな
いように結晶を細く長く成長させる。 (2) クラウン工程：無転位化した結晶を所定の直径まで
徐々に増大させる。 (3) ボデイ工程：所定の直径を維持しつつ結晶を育成す
る。 (4) テール工程：熱的歪による転位の発生を避けるため
結晶径を徐々に減少させ、単結晶インゴットを融液から
切り離す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した製造工程のう
ち、テール工程の所要時間は単結晶引き上げサイクルタ
イムの約１０％を占めている。テールは製品として使用
できない部分であり、これに多大の時間をかけることは
好ましくない。しかしながら、テール形成はボデイへの
転位の導入を避ける上で不可欠なものであるため、省略
することはできない。従って、テール形成時間そのもの
が単結晶引き上げサイクルタイムの低減を阻害している
という問題があった。

【０００５】そこで本発明者らはこの問題に着目し、ボ
デイ育成の終了直後に融液から単結晶を切り離し、前記
単結晶の引き上げ速度を制御することにより単結晶を徐
冷し、切り離した端面が凹状または凹凸状の単結晶イン
ゴットを得ることにより、ボディへの転移の導入を防止
するようにした方法を提案している。この方法によれ
ば、テール形成を省略してもボデイへの転位の導入を防
止することができる。すなわち、この方法では、融液か
ら切り離した単結晶を室温まで冷却するに当たり、任意
の結晶温度領域を徐冷することにより、切り離した端面
からの転位の導入を防止するようにしている。

【０００６】ところで、半導体装置の高集積化・高機能
化が進むに伴い、ＭＯＳデバイスにおける微細化は進む
一方であり、このような状況の中で半導体ウェハ領域お
よびこの表面に形成される酸化膜への要求は高まる一方
である。特に半導体ウェハ表面に形成される酸化膜耐圧
については要求が高まっており、高度の信頼性が要求さ
れている。なかでもレーザ散乱体（ＬＳＴＤ）等の成長
時導入欠陥は、ＭＯＳデバイスにおける酸化膜の信頼性
に強く影響する。このような成長時導入欠陥を低減する
方法としては引上げ工程における１１００℃付近の冷却
速度を遅くすることが有効であることが知られている。

【０００７】しかしながら、冷却速度を遅くすると、酸
化誘起積層欠陥（ＯＳＦ：Oxidation Induced Stacking
Fault）の発生等の問題があり、１４１２℃（シリコン
の融点）〜１３００℃付近での引上げ速度には限界があ
り、結果としては、通常の引き上げ方法では１１００℃
付近の冷却速度を低下させるには限界がある。また、引
き上げ速度を途中で急変させれば、引き上げ速度が１４
１２℃（シリコンの融点）〜１３００℃付近で早く、１
１００℃付近で停止または非常に遅い速度であった位置
において低欠陥密度の結晶を得ることはできるが、この
方法では均一な結晶形状を保持し引上げることは非常に
困難であった。また、従来の方法では欠陥密度はせいぜ
い４×１０⁵／ｃｍ³までしか低減できず、さらなる欠陥
の低減が望まれている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記実情に
鑑みてなされたもので、成長時の欠陥を低減し信頼性の
高い単結晶シリコンを提供することを目的とする。ま
た、単結晶シリコンの欠陥密度を低く維持しつつ、生産
性の高い単結晶シリコンの製造方法を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１は、ＣＺ法による半導体単結晶の製造
工程において、ボデイ育成の終了直後に融液から単結晶
を離間させ、前記単結晶を所定の高さまで引き上げた
後、１１００℃近傍で、所定時間停止させる冷却温度保
持工程を含むことを特徴とする。また、本発明の第２
は、ＣＺ法による半導体単結晶の製造工程において、ボ
デイ育成の終了直後に融液から単結晶を離間させ、前記
単結晶を所定の高さまで引き上げた後、１１００℃近傍
では低速引き上げを行うことにより、１１００℃近傍で
の滞留時間を長くする低速引き上げ工程を含むことを特
徴とする。

【００１０】すなわち、本発明の請求項１の方法は、原
料をるつぼ内で加熱し、原料融液を形成する融液形成工
程と、前記融液に種結晶を浸せきし、所望の速度で前記
種結晶を引き上げることにより、種結晶に存在する転位
が伝播しない程度に結晶径の細い単結晶を成長させるネ
ッキング工程と、前記ネッキング工程で結晶径を細く
した結晶を所定の直径まで徐々に増大させるクラウン工
程と、前記所定の直径を維持しつつ所望の長さの直胴部
を育成するボデイ工程と、前記ボディ工程で形成された
前記直胴部を前記融液表面から離間せしめ、前記単結晶
を引き上げながら冷却する冷却工程とを含むチョクラル
スキー法による半導体単結晶の製造工程において、前
記冷却工程が、前記るつぼを加熱状態に維持したまま、
前記単結晶の下端を前記融液の液面からあらかじめ決定
された高さ位置まで引き上げ、前記高さ位置で所定時間
保持する保持工程を含むことを特徴とする。本発明の請
求項２の方法は、請求項１の方法において、前記半導体
単結晶はシリコンであり、前記冷却工程は、前記単結
晶の下端から５センチ±１センチの位置が、前記融液の
上方で１１００℃となる温度領域に、所定時間停止する
保持工程を含むことを特徴とする。本発明の請求項３の
方法は、請求項２の方法において、前記保持工程は、
０．５時間以上停止する工程を含むことを特徴とする。
本発明の請求項４の方法は、請求項２の方法において、
前記保持工程は、１時間以上停止する工程を含むことを
特徴とする。本発明の請求項５の方法は、請求項２の方
法において、前記保持工程は、４時間以上停止する工程
を含むことを特徴とする。本発明の請求項６の方法は、
請求項１の方法において、前記半導体単結晶はシリコ
ンであり、前記冷却工程は、前記単結晶の下端から３セ
ンチの位置が、前記融液の上方で１１００℃以上であっ
てかつ、前記単結晶の直胴部の上端が１０８０℃以下と
なる温度領域に、所定時間停止する保持工程を含むこと
を特徴とする。本発明の請求項７の方法は、請求項１の
方法において、前記半導体単結晶はシリコンであり、
前記保持工程は、前記融液表面から前記単結晶の下端と
の距離が３センチ〜１５センチの範囲で、所定時間以上
停止する工程を含むことを特徴とする。本発明の請求項
８の方法は、請求項７の方法において、前記保持工程
は、０．５時間以上停止する工程を含むことを特徴とす
る。本発明の請求項９の方法は、請求項７の方法におい
て、前記保持工程は、１時間以上停止する工程を含むこ
とを特徴とする。本発明の請求項１０の方法は、請求項
７の方法において、前記保持工程は、４時間以上停止す
る工程を含むことを特徴とする。本発明の請求項１１の
方法は、請求項７の方法において、前記保持工程は、前
記融液表面から前記単結晶の下端との距離が６センチ〜
１０センチの範囲で、１時間以上停止する工程を含むこ
とを特徴とする。本発明の請求項１２の方法は、請求項
１の方法において、前記冷却工程は、前記融液表面から
前記単結晶の下端との距離が４センチ±１センチの範囲
にある第１のレベルまで引き上げる第１の引き上げ工程
と、前記第１のレベルで、所定時間以上停止する第１
の停止工程と、前記半導体単結晶を前記融液表面から
前記単結晶の下端との距離が８センチ±１センチの範囲
にある第２のレベルまで引き上げる第２の引き上げ工程
と、前記第２のレベルで、所定時間以上停止する第２の
停止工程とをむことを特徴とする。本発明の請求項１３
の方法は、請求項１２の方法において、前記半導体単結
晶はシリコンであり、前記第１の保持工程は、前記融液
の上方で１１００℃となる温度領域に、前記単結晶の下
端から９センチ±１センチの少なくとも一部が含まれる
ように温度プロファイルが制御されるようにしたことを
特徴とする。本発明の請求項１４の方法は、請求項１３
の方法において、前記第１の保持工程は、０．５時間以
上停止する工程を含むことを特徴とする。本発明の請求
項１５の方法は、請求項１３の方法において、前記第１
の保持工程は、１時間以上停止する工程を含むことを特
徴とする。本発明の請求項１６の方法は、請求項１３の
方法において、前記第１の保持工程は、４時間以上停止
する工程を含むことを特徴とする。本発明の請求項１７
の方法は、請求項１３の方法において、前記第２の保持
工程は、前記融液の上方で１１００℃となる温度領域
に、前記単結晶の下端から５センチ±１センチの少なく
とも一部が含まれるように第２のレベルが制御されるよ
うにしたことを特徴とする。本発明の請求項１８の方法
は、請求項１７の方法において、前記第２の保持工程
は、０．５時間以上停止する工程を含むことを特徴とす
る。本発明の請求項１９の方法は、請求項１７の方法に
おいて、前記第２の保持工程は、１時間以上停止する工
程を含むことを特徴とする。本発明の請求項２０の方法
は、請求項１７の方法において、前記第２の保持工程
は、４時間以上停止する工程を含むことを特徴とする。
本発明の請求項２１の方法は、請求項１２の方法におい
て、前記冷却工程は、さらに前記半導体単結晶を前記融
液表面から前記単結晶の下端との距離が12センチ±１セ
ンチの範囲にある第３のレベルまで引き上げる第３の引
き上げ工程と、前記第３のレベルで、所定時間以上停止
する第３の停止工程とを含むことを特徴とする。本発明
の請求項２２の方法は、原料をるつぼ内で加熱し、原料
融液を形成する融液形成工程と、前記融液に種結晶を浸
せきし、所望の速度で前記種結晶を引き上げることによ
り、種結晶に存在する転位が伝播しない程度に結晶径の
細い単結晶を成長させるネッキング工程と、前記ネッキ
ング工程で結晶径を細くした結晶を所定の直径まで徐々
に増大させるクラウン工程と、前記所定の直径を維持し
つつ所望の長さの直胴部を育成するボデイ工程と、前記
ボディ工程で形成された前記直胴部を前記融液表面から
離間せしめ、前記単結晶を冷却する冷却工程とを含むチ
ョクラルスキー法による半導体単結晶の製造工程におい
て、前記冷却工程が、前記るつぼを加熱状態に維持した
まま、前記単結晶の下端を前記融液の液面からあらかじ
め決定された高さ位置まで引き上げたのち、０．３ｍｍ
／ｍｉｎ以下の低速度で前記単結晶を引き上げる低速引
き上げ冷却工程を含むことを特徴とする。

【００１１】すなわち、本発明の方法では、テール部を
形成することなく、融液から切り離した単結晶を室温ま
で冷却するに際し、単結晶中に含まれるＬＳＴＤなどの
成長時導入欠陥を低減した結晶を形成すべくなされたも
のである。ところで結晶成長時導入欠陥は、結晶冷却中
の１１００℃近傍で過飽和状態の空孔が凝集し形成され
ると考えられている。そこで引き上げ過程で結晶を同一
温度に留め、欠陥を形成する前の空孔を、すでに作られ
た欠陥に吸収させることにより、その近傍での領域の空
孔濃度を下げ、冷却後に無欠陥に近い状態を形成するこ
とができるものと考えられる。また、切り離した端面か
らの転位の導入を防止することが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、ＣＺ法による半導体単
結晶の製造工程においてテール形成を省略し、単結晶を
融液から離間せしめ、適切な冷却温度に所定時間滞留す
るように制御することにより、過飽和状態の空孔が欠陥
とならないうちに、すでに作られた欠陥に吸収させ、無
欠陥に近い状態を形成するようにしている。すなわち、
ボデイ育成が終了したら、単結晶を融液から離間せし
め、適切な冷却温度に所定時間滞留させるのみでよい。

【００１３】また、すなわち、ボデイ育成が終了した
ら、単結晶を融液から離間せしめ、適切な冷却温度領域
での滞留時間が所定時間以上となるように、引き上げ速
度を低速に保持するようにしている。かかる方法によれ
ば、テール形成を行うことなく、欠陥密度が極めて低く
信頼性の高い単結晶を得ることが可能となる。従来の方
法では、欠陥密度はせいぜい４×１０⁵／ｃｍ³までしか
低減できなかったのに対し、本発明の方法によれば、３
×１０⁵／ｃｍ³まで低減することができる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明に係る半導体単結晶の製造方法
の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。図
１は、ＣＺ法による半導体単結晶製造装置の部分模式図
で、メインチャンバ１内には、引き上げるべき単結晶シ
リコン２の原料である多結晶シリコンの融液３を貯留す
る石英るつぼ４と、石英るつぼ４を収容する黒鉛るつぼ
５とが回転及び昇降自在に設置されている。黒鉛るつぼ
５の周囲には環状のヒータ６及び黒鉛断熱材７が設置さ
れている。

【００１５】次に、この半導体単結晶製造装置を用い
た、シリコン単結晶の引き上げ工程について、説明す
る。図２(a)乃至(d)はこの工程説明図、図３は冷却工程
における結晶下端位置と時間との関係を示す図である。

【００１６】先ず、黒鉛ヒータをオンにし、炉内の温度
プロファイルを所望の状態に設定する。続いて、種結晶
（図示せず）を浸せきし、速度３ｍｍ／ｍｉｎ．で、引
き上げを行うことにより、ネッキング工程を行い、種結
晶に存在する転位が伝播しないように結晶径を細く成長
させる（ステップ１０１）。この後、ネッキング工程で
結晶径を細くすることにより無転位化した結晶を直径１
５５ｍｍまで徐々に増大させるべく、速度１．０〜１．
２ｍｍ／ｍｉｎ．で、引き上げを行うことにより肩部を
形成する（クラウン工程：ステップ１０２）。

【００１７】そして、速度１．０〜０．６ｍｍ／ｍｉ
ｎ．で、引き上げを行うことにより、図２(a)に示すよ
うに、所定の直径を維持しつつ所望の長さの直胴部を育
成する（ボデイ工程：ステップ１０３）。さらに、ボデ
ィ工程で形成された直胴部を図２(ｂ)に示すように、前
記黒鉛ヒータへの投入電力をそのまま維持しつつ、融液
表面から離間せしめ、単結晶シリコンの下端が、融液表
面から、８．８ｃｍのレベルに到達するまで、７５０ｍ
ｍ／ｍｉｎ．で、引き上げを行う（ステップ１０４）。

【００１８】そして、このレベルで図２(ｃ)に示すよう
に、０．５時間引き上げを停止する（ステップ１０
５）。そして、図２(ｄ)に示すように、再び７５０ｍｍ
／ｍｉｎ．で、引き上げを行うことにより、単結晶シリ
コン２の育成が完了する（ステップ１０６）。このよう
にして得られたシリコン単結晶２のＬＳＴＤ密度を測定
した結果を図４に実線ａで示す。横軸は結晶下端からの
距離、縦軸はＬＳＴＤ密度を示すものである。この結果
ＬＳＴＤ密度が最小の領域すなわち結晶下端からの距離
が７ｃｍ程度の領域では、ＬＳＴＤ密度を３×１０⁵／
ｃｍ³まで低減することができることがわかる。また、
他の条件は前記実施例と全く同様にして、停止工程にお
ける停止時間のみを１時間、４時間と変化させたものに
ついて、同様にＬＳＴＤ密度を測定した結果を点線ｂ及
び一点鎖線ｃで示す。この結果から、停止時間を長くす
ればさらに、ＬＳＴＤ密度が低減され、３×１０⁴／ｃ
ｍ³まで低減することができることがわかる。

【００１９】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。ボディ工程までは前記第１の実施例と全く同様に
形成し、実施例１では保持工程を８．８ｃｍのレベルで
１回としたのに対し、この方法では、図５に冷却工程に
おける結晶下端位置と時間との関係を示すように、単結
晶シリコンの下端が融液表面から４ｃｍ、８ｃｍ、１
２ｃｍのレベルで３回、１時間づつ保持したことを特徴
とするものである。なお、各レベル間での引き上げ条件
は７５０ｍｍ／ｍｉｎ．とし、また他の条件については
前記第１の実施例と全く同様とした。

【００２０】すなわち、ボディ工程で形成された直胴部
を図２(ｂ)に示すように、融液表面から離間せしめ、単
結晶シリコンの下端が、融液表面から、４ｃｍのレベル
に到達するまで、７５０ｍｍ／ｍｉｎ．で、引き上げを
行う（ステップ２０４ａ）。そしてこのレベルで、１時
間引き上げを停止する（停止ステップ２０５）。そし
て、再び７５０ｍｍ／ｍｉｎ．で、引き上げを行い、単
結晶シリコンの下端が、融液表面から、８ｃｍのレベル
に到達するまで、７５０ｍｍ／ｍｉｎ．で、引き上げを
行う（ステップ２０４ｂ）。

【００２１】さらにこのレベルで、１時間引き上げを停
止する（停止ステップ２０５）。そして、再び７５０ｍ
ｍ／ｍｉｎ．で、引き上げを行い、単結晶シリコンの下
端が、融液表面から、１２ｃｍのレベルに到達するま
で、７５０ｍｍ／ｍｉｎ．で、引き上げを行う（ステッ
プ２０４ｃ）。そしてこのレベルで、１時間引き上げを
停止する（停止ステップ２０５）。最後に図２(ｄ)に示
すように、再び７５０ｍｍ／ｍｉｎ．で、引き上げを行
うことにより、単結晶シリコン２の育成が完了する（ス
テップ２０６）。

【００２２】このようにして得られたシリコン単結晶２
のＬＳＴＤ密度を測定した結果を図６に実線で示す。横
軸は結晶下端からの距離、縦軸はＬＳＴＤ密度を示すも
のである。この結果ＬＳＴＤ密度が最小の領域すなわち
結晶下端からの距離が３ｃｍ程度の領域、７ｃｍ程度の
領域および１２ｃｍ程度の領域では、ＬＳＴＤ密度を
２．５×１０⁵／ｃｍ³まで低減することができることが
わかる。

【００２３】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。この方法では、ボディ工程までは前記第１および
第２の実施例と全く同様に行ったのち、所定のレベルに
停止させる保持工程に代えて、０．３ｍｍ／ｍｉｎ．の
低速で引き上げを行うことにより、１１００℃近傍での
滞留時間を長く維持するようにしたことを特徴とする。

【００２４】すなわち、図７に冷却工程における結晶下
端位置と時間との関係を示すように、単結晶シリコンの
下端が融液表面から４ｃｍのレベルから上限まで０．３
ｍｍ／ｍｉｎ．の低速で引き上げを行うようにしたこと
を特徴とするものである。なお、４ｃｍのレベルまでの
引き上げ条件は７５０ｍｍ／ｍｉｎ．とし、また他の条
件については前記第１の実施例と全く同様とした。すな
わち、ボディ工程で形成された直胴部を図２(ｂ)に示す
ように、融液表面から離間せしめ、単結晶シリコンの下
端が、融液表面から、４ｃｍのレベルに到達するまで、
７５０ｍｍ／ｍｉｎ．で、引き上げを行う（ステップ３
０４）。

【００２５】そしてこのレベルから、上限まで０．３ｍ
ｍ／ｍｉｎ．の低速で引き上げを行うことにより、単結
晶シリコン２の育成が完了する（低速引き上げステップ
３０５）。このようにして得られたシリコン単結晶２の
ＬＳＴＤ密度を測定した結果を図８に実線で示す。横軸
は結晶下端からの距離、縦軸はＬＳＴＤ密度を示すもの
である。この結果ＬＳＴＤ密度が最小の領域すなわち結
晶下端から８．５ｃｍ程度までの領域では、ＬＳＴＤ密
度を２×１０⁵／ｃｍ³まで低減することができることが
わかる。

【００２６】前記実施例では、ノンドープの単結晶シリ
コンの形成について説明したが、上記方法を用い、リン
をドープした４インチのｎ型単結晶、ボロンをドープし
た６インチのｐ型単結晶についても同様の実験を行った
結果、ＬＳＴＤ密度を大幅に低減することができた。
また、単結晶インゴットに転位の導入は見られなかっ
た。また、この方法を用いることにより、融液から離間
した端面近傍の温度が融点から１０００℃まで降下する
間の冷却速度が十分に小さく維持されているため、単結
晶インゴットに転位の導入は見られなかった。

【００２７】上記実験からボデイ育成後、テールを形成
せずに融液から単結晶を切り離しても、冷却方法が適切
であれば、結晶直径、ドーパントの種類、結晶育成中の
軸方向温度勾配及び引き上げ速度、酸素濃度等の影響を
受けることなく、ＬＳＴＤ欠陥の極めて小さい単結晶シ
リコンを得ることができることがわかる。また、テール
工程を省略することにより、従来と同じボデイ長さの単
結晶を育成する場合のサイクルタイムは、従来よりも約
１０％短縮されるため、停止時間や低速引き上げによ
る、サイクルタイムの増加も、大部分は相殺され、同程
度のサイクルタイムで高品質の単結晶シリコンを得るこ
とができることがわかる。

【００２８】さらにまた、テールの形成に必要な原料を
ボデイ形成にあてることも可能であり、この場合のボデ
イ長さは、従来よりも約６％長くすることができる。さ
らにまた、１１００℃程度の温度領域を長くとるため、
図９に示すように、所定のレベルで保温性を高めるよう
にして温度プロファイルを調整した保温筒８を導入し、
引き上げ速度は従来と同様にしても、同様の効果を得る
ことが可能となる。さらにまた、図１０に示すように、
所定のレベルにヒータ９を追加して配設するとともに、
温度プロファイルを調整した保温筒８を導入し、引き上
げ速度は従来と同様にしてもよい。加えて、前記実施例
では、単結晶シリコンの引き上げについて説明したが、
シリコンに限定されることなく、化合物半導体単結晶の
形成についても適用可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ボ
デイ育成の終了直後に融液から単結晶を離間し、引き上
げ時と同じ炉内温度を保持したまま、所定のレベルで所
定時間引き上げを停止させるかまたは引き上げ速度を低
下させることにより、生産性を維持しつつ、ＬＳＴＤ密
度が低く信頼性の高いシリコン単結晶を得ることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＺ法による半導体単結晶製造装置の部分模式
図である。

【図２】本発明実施例の引き上げ工程を示す説明図であ
る。

【図３】本発明の第１の実施例の引き上げ工程における
冷却工程を示す図である。

【図４】本発明の第１の実施例の引き上げ方法を用いて
形成したシリコン単結晶の下端からの距離と、ＬＳＴＤ
密度との関係を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施例の引き上げ工程における
冷却工程を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施例の引き上げ方法を用いて
形成したシリコン単結晶の下端からの距離と、ＬＳＴＤ
密度との関係を示す図である。

【図７】本発明の第３の実施例の引き上げ工程における
冷却工程を示す図である。

【図８】本発明の第３の実施例の引き上げ方法を用いて
形成したシリコン単結晶の下端からの距離と、ＬＳＴＤ
密度との関係を示す図である。

【図９】本発明の他の実施例の半導体単結晶製造装置の
部分模式図である。

【図１０】本発明の他の実施例の半導体単結晶製造装置
の部分模式図である。

【符号の説明】

１メインチャンバ２単結晶シリコン３融液４石英るつぼ５黒鉛るつぼ６黒鉛ヒータ７断熱材８保温筒９ヒータ

フロントページの続き (72)発明者石川文敬神奈川県平塚市四之宮2612番地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番地コマツ電子金属株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料をるつぼ内で加熱し、原料融液を形
成する融液形成工程と、前記融液に種結晶を浸せきし、所望の速度で前記種結晶
を引き上げることにより、種結晶に存在する転位が伝播
しない程度に結晶径の細い単結晶を成長させるネッキン
グ工程と、前記ネッキング工程で結晶径を細くした結晶を所定の直
径まで徐々に増大させるクラウン工程と、前記所定の直径を維持しつつ所望の長さの直胴部を育成
するボデイ工程と、前記ボディ工程で形成された前記直胴部を前記融液表面
から離間せしめ、前記単結晶を引き上げながら冷却する
冷却工程とを含むチョクラルスキー法による半導体単結
晶の製造工程において、前記冷却工程が、前記るつぼを加熱状態に維持したま
ま、前記単結晶の下端を前記融液の液面からあらかじめ
決定された高さ位置まで引き上げ、前記高さ位置で所定
時間保持する保持工程を含むことを特徴とする半導体単
結晶の製造方法。
【請求項２】前記半導体単結晶はシリコンであり、前
記冷却工程は、前記単結晶の下端から５センチ± １セ
ンチの位置が、前記融液の上方で１１００℃となる温度
領域に、所定時間停止する保持工程を含むことを特徴と
する請求項１記載の半導体単結晶の製造方法。
【請求項３】前記保持工程は、０．５時間以上停止す
る工程を含むことを特徴とする請求項２記載の半導体単
結晶の製造方法。
【請求項４】前記保持工程は、１時間以上停止する工
程を含むことを特徴とする請求項２記載の半導体単結晶
の製造方法。
【請求項５】前記保持工程は、４時間以上停止する工
程を含むことを特徴とする請求項２記載の半導体単結晶
の製造方法。
【請求項６】前記半導体単結晶はシリコンであり、
前記冷却工程は、前記単結晶の下端から３センチの位置
が、前記融液の上方で１１００℃以上であってかつ、前
記単結晶の直胴部の上端が１０８０℃以下となる温度領
域に、所定時間停止する保持工程を含むことを特徴とす
る請求項１記載の半導体単結晶の製造方法。
【請求項７】前記半導体単結晶はシリコンであり、前記保持工程は、前記融液表面から前記単結晶の下端と
の距離が３センチ〜１５センチの範囲で、所定時間以上
停止する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の半
導体単結晶の製造方法。
【請求項８】前記保持工程は、０．５時間以上停止す
る工程を含むことを特徴とする請求項７記載の半導体単
結晶の製造方法。
【請求項９】前記保持工程は、１時間以上停止する工
程を含むことを特徴とする請求項７記載の半導体単結晶
の製造方法。
【請求項１０】前記保持工程は、４時間以上停止する
工程を含むことを特徴とする請求項７記載の半導体単結
晶の製造方法。
【請求項１１】前記保持工程は、前記融液表面から前
記単結晶の下端との距離が６センチ〜１０センチの範
囲で、１時間以上停止する工程を含むことを特徴とする
請求項７記載の半導体単結晶の製造方法。
【請求項１２】前記冷却工程は、前記融液表面から前記単結晶の下端との距離が４センチ
±１センチの範囲にある第１のレベルまで引き上げる第
１の引き上げ工程と、前記第１のレベルで、所定時間以上停止する第１の停止
工程と、前記半導体単結晶を前記融液表面から前記単結晶の下端
との距離が８センチ±１センチの範囲にある第２のレベ
ルまで引き上げる第２の引き上げ工程と、前記第２のレベルで、所定時間以上停止する第２の停止
工程とを含むことを特徴とする請求項１記載の半導体単
結晶の製造方法。
【請求項１３】前記半導体単結晶はシリコンであり、前記第１の保持工程は、前記融液の上方で１１００℃と
なる温度領域に、前記単結晶の下端から９センチ±１セ
ンチの少なくとも一部が含まれるように温度プロファイ
ルが制御されるようにしたことを特徴とする請求項１２
記載の半導体単結晶の製造方法。
【請求項１４】前記第１の保持工程は、０．５時間以
上停止する工程を含むことを特徴とする請求項１３記載
の半導体単結晶の製造方法。
【請求項１５】前記第１の保持工程は、１時間以上停
止する工程を含むことを特徴とする請求項１３記載の半
導体単結晶の製造方法。
【請求項１６】前記第１の保持工程は、４時間以上停
止する工程を含むことを特徴とする請求項１３記載の半
導体単結晶の製造方法。
【請求項１７】前記第２の保持工程は、前記融液の上
方で１１００℃となる温度領域に、前記単結晶の下端か
ら５センチ±１センチの少なくとも一部が含まれるよう
に第２のレベルが制御されるようにしたことを特徴とす
る請求項１３記載の半導体単結晶の製造方法。
【請求項１８】前記第２の保持工程は、０．５時間以
上停止する工程を含むことを特徴とする請求項１７記載
の半導体単結晶の製造方法。
【請求項１９】前記第２の保持工程は、１時間以上停
止する工程を含むことを特徴とする請求項１７記載の半
導体単結晶の製造方法。
【請求項２０】前記第２の保持工程は、４時間以上停
止する工程を含むことを特徴とする請求項１７記載の半
導体単結晶の製造方法。
【請求項２１】前記冷却工程は、さらに前記半導体単
結晶を前記融液表面から前記単結晶の下端との距離が12
センチ±１センチの範囲にある第３のレベルまで引き上
げる第３の引き上げ工程と、前記第３のレベルで、所定時間以上停止する第３の停止
工程とを含むことを特徴とする請求項１２記載の半導体
単結晶の製造方法。
【請求項２２】原料をるつぼ内で加熱し、原料融液を
形成する融液形成工程と、前記融液に種結晶を浸せきし、所望の速度で前記種結晶
を引き上げることにより、種結晶に存在する転位が伝播
しない程度に結晶径の細い単結晶を成長させるネッキン
グ工程と、前記ネッキング工程で結晶径を細くした結晶を所定の直
径まで徐々に増大させるクラウン工程と、前記所定の直径を維持しつつ所望の長さの直胴部を育成
するボデイ工程と、前記ボディ工程で形成された前記直胴部を前記融液表面
から離間せしめ、前記単結晶を引き上げながら冷却する
冷却工程とを含むチョクラルスキー法による半導体単結
晶の製造工程において、前記冷却工程が、前記るつぼを加熱状態に維持したま
ま、前記単結晶の下端を前記融液の液面からあらかじめ
決定された高さ位置まで引き上げたのち、０．３ｍｍ／
ｍｉｎ以下の低速度で前記単結晶を引き上げる低速引き
上げ冷却工程を含むことを特徴とする半導体単結晶の製
造方法。