JPS59190292A - 半導体シリコン単結晶の抵抗率制御方法 - Google Patents
半導体シリコン単結晶の抵抗率制御方法Info
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- JPS59190292A JPS59190292A JP6187883A JP6187883A JPS59190292A JP S59190292 A JPS59190292 A JP S59190292A JP 6187883 A JP6187883 A JP 6187883A JP 6187883 A JP6187883 A JP 6187883A JP S59190292 A JPS59190292 A JP S59190292A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
- C30B15/04—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt adding doping materials, e.g. for n-p-junction
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本願はチョクラルスキー法により半導体ヅＩＪ ：７ン
単結晶（、以後単に単結晶ということとす）を引き上げ
る際、該単結晶の抵抗率を割前Ｊする方法ｆ１関する。
単結晶（、以後単に単結晶ということとす）を引き上げ
る際、該単結晶の抵抗率を割前Ｊする方法ｆ１関する。
チヨクラルスキー法で単結晶の抵抗率を制徊スる方法と
しては−ドナーまたはアゲ−Ｃゲタ−とｌＩる不純物と
シリコンをｌ比合溶融したのちに冷却ｂＩ化して比％’
［（引”＃ｊ不純物磁度の合省を作り−これを適当な方
法、セ１］えばその合金を破砕し、一部を正確（二秤量
し、これをシリコンとＰ＋溶融し、これから引き上げら
れた単結晶の一部の抵抗率を測定し一２点の測足値から
シリコン溶′・触体中の不純物濃度をＪｌｆｆ ’ｉｌ
し−さらＣ二合金中のそれを１１］定する方法で当該合
金中の不純物濃ル゛を測Ｗし、（これを以後母合金とい
うこととす）これを工業旧な単結晶の生産の際−導電型
と抵抗率Ｃ１応じて必要量を秤量しｉ／ ’Ｊコロン混
合溶融する。これより単結晶を引き上げると一不純物の
偏析係数および引き上げ条件に応じて同化の始めと終り
において結晶の長さ方向Ｃ二抵抗率が徐々に変化する。
しては−ドナーまたはアゲ−Ｃゲタ−とｌＩる不純物と
シリコンをｌ比合溶融したのちに冷却ｂＩ化して比％’
［（引”＃ｊ不純物磁度の合省を作り−これを適当な方
法、セ１］えばその合金を破砕し、一部を正確（二秤量
し、これをシリコンとＰ＋溶融し、これから引き上げら
れた単結晶の一部の抵抗率を測定し一２点の測足値から
シリコン溶′・触体中の不純物濃度をＪｌｆｆ ’ｉｌ
し−さらＣ二合金中のそれを１１］定する方法で当該合
金中の不純物濃ル゛を測Ｗし、（これを以後母合金とい
うこととす）これを工業旧な単結晶の生産の際−導電型
と抵抗率Ｃ１応じて必要量を秤量しｉ／ ’Ｊコロン混
合溶融する。これより単結晶を引き上げると一不純物の
偏析係数および引き上げ条件に応じて同化の始めと終り
において結晶の長さ方向Ｃ二抵抗率が徐々に変化する。
これは横軸を単結晶の長さく左が固化の始め）、縦軸を
抵抗率変化として示した第１図（イ）（二より明らかに
されている。 、 このよう（１句合金を使う方法は従来単層、休業界Ｃ二
おいて使われていた方法であるか、母合金を作る方法か
なかなか面倒であり、母合金の大きなロットを得ること
が難かしく、用合金中σ〕不純物濃ｊ支が４１Ｊ：回大
きく変動し、不正確さ一′Ｐ誤りの源：二なり、さらｆ
二最終目的と１−る製品の単結晶中の不利り物濃度か１
）ｐｂオーダーであるため、Ｌ１標とする抵抗Ｃ二対し
１０％以上の誤差を生ずる等の唐出で必すしも満足すべ
き方法ではなかった。
抵抗率変化として示した第１図（イ）（二より明らかに
されている。 、 このよう（１句合金を使う方法は従来単層、休業界Ｃ二
おいて使われていた方法であるか、母合金を作る方法か
なかなか面倒であり、母合金の大きなロットを得ること
が難かしく、用合金中σ〕不純物濃ｊ支が４１Ｊ：回大
きく変動し、不正確さ一′Ｐ誤りの源：二なり、さらｆ
二最終目的と１−る製品の単結晶中の不利り物濃度か１
）ｐｂオーダーであるため、Ｌ１標とする抵抗Ｃ二対し
１０％以上の誤差を生ずる等の唐出で必すしも満足すべ
き方法ではなかった。
またチョクラルスキー法で得られる単結晶の抵抗率は第
１図（イ）のようＣ二徐々Ｃ二敦化するが一通寓集梢回
路の始弁材ねとして使用されるシリコンウェハーの抵抗
率はその許容範囲が伏く、引き上げられた単結晶り一ノ
尚化始飽）から中央までの一部と１６１化終端近くの一
部が異なった用途のシリコンウェハーの原料となり一部
１１ン１（イ）ｌ１示すようζ二必要としない抵抗率範
囲Ａｉ二ＩＳする単結晶の中央部が全く無駄になるとい
う場合が多い。これは単結晶を工業旧（二生産する場合
Ｃ二（丁生産性収益（１著るしい影ヤ゛４′を勾える要
因となるものであり、か＼る無駄をなくす工業面Ｃ勝れ
た方法がながく望まれていた。
１図（イ）のようＣ二徐々Ｃ二敦化するが一通寓集梢回
路の始弁材ねとして使用されるシリコンウェハーの抵抗
率はその許容範囲が伏く、引き上げられた単結晶り一ノ
尚化始飽）から中央までの一部と１６１化終端近くの一
部が異なった用途のシリコンウェハーの原料となり一部
１１ン１（イ）ｌ１示すようζ二必要としない抵抗率範
囲Ａｉ二ＩＳする単結晶の中央部が全く無駄になるとい
う場合が多い。これは単結晶を工業旧（二生産する場合
Ｃ二（丁生産性収益（１著るしい影ヤ゛４′を勾える要
因となるものであり、か＼る無駄をなくす工業面Ｃ勝れ
た方法がながく望まれていた。
いまか１月二何らかの方法で、第１図（イ）の必要とし
ない抵抗ｙ＄範囲Ａすなわち全く販売できない抵抗率の
部分近くまで単結晶を引き上げた場合に一同一の不純物
を含む母合金を添加すれば、同じ第１図（イ）の固化終
端部分の有効部分の抵抗率を母合金添加後直ちに狙うこ
とができるので全く無駄がなくなり、Ｗ：１図（０）
ｌ１示すようｆ二無駄となるあるいは図示されている必
要としない抵抗率範囲Ａは充分（１少くすることが、で
きる。
ない抵抗ｙ＄範囲Ａすなわち全く販売できない抵抗率の
部分近くまで単結晶を引き上げた場合に一同一の不純物
を含む母合金を添加すれば、同じ第１図（イ）の固化終
端部分の有効部分の抵抗率を母合金添加後直ちに狙うこ
とができるので全く無駄がなくなり、Ｗ：１図（０）
ｌ１示すようｆ二無駄となるあるいは図示されている必
要としない抵抗率範囲Ａは充分（１少くすることが、で
きる。
しかしながら、母合金を使って単結晶の引上途中テ上述
）ように抵抗率変化を試みようとすると一母合金添加の
際ｃ：、窄気その他不純物が炉内に入ったり−また母合
金が溶融体中に落下し溶融するまでに単結晶の成長を乱
してしまったリーエ業的に困難な点が多々ある。また母
合金Ｃ二よる不純物の添加（工既に述べたような不買旧
な欠点をもっている。
）ように抵抗率変化を試みようとすると一母合金添加の
際ｃ：、窄気その他不純物が炉内に入ったり−また母合
金が溶融体中に落下し溶融するまでに単結晶の成長を乱
してしまったリーエ業的に困難な点が多々ある。また母
合金Ｃ二よる不純物の添加（工既に述べたような不買旧
な欠点をもっている。
本旨は上記の母合金による不純物の冷加法に代って、母
合金法に伴う種々の欠点のない−ドナーまた（・まアグ
セグター不純物を精度よく容易にかつ単結晶の低コスト
化を目的とする工業的（二より勝れた方法を提供する。
合金法に伴う種々の欠点のない−ドナーまた（・まアグ
セグター不純物を精度よく容易にかつ単結晶の低コスト
化を目的とする工業的（二より勝れた方法を提供する。
すなわち一本願発明に、チョクラルスギー法Ｃ二より石
英るつぼから半導体ンノリコン単結晶を引き上げるζ二
あたり、引上炉内ｊ二不純物を含むガスヶ流すことを特
徴とする半唐２体シリコン用結晶の抵抗率を制飢する方
法Ｃ１関するものである。
英るつぼから半導体ンノリコン単結晶を引き上げるζ二
あたり、引上炉内ｊ二不純物を含むガスヶ流すことを特
徴とする半唐２体シリコン用結晶の抵抗率を制飢する方
法Ｃ１関するものである。
以下本発明を第２図（二基づいて詳細に説明する。
第２図（二示すように一引上炉ｌ（二おいて加熱ヒータ
２（二通電し、グラファイトるっぽ３に内装した石英る
つぼ４の中で純粋シリコン５を溶解する。−万不純物を
含むガスを供給口６より供給し、流量計７とタイマー８
を通して七のコ１３過重を正確ｌ二側Ｔ規制する。イＪ
−Ｊ方ベースガスを供給口９汐より２か↑、置針ｌＯを
通じて一定量供給し、不純物な含むガスを希釈して引上
炉１の中Ｃ１流す。不純物を含むガスとしては、Ｎ型単
結晶を引き上げる場合はＰ Ｈ３または Ｐ’ＯＯｊ
その４ｉｉ’、のりん化合物の蒸気を−Ｐ型単結晶を
引き上げる場合はＢＨまブこ６ はＢＣｌ３− ＢＢｒ３−その他のボロン化合物の蒸
気を使用する。引上炉内ζ１流したガスからどの程ｊ話
のドナー用またはアクセグター用の革靴物が溶融ｉ／リ
コン中（二人るかは、溶融シリコンの７□割丈、溶融シ
リコンの表面積−引上炉内圧力、引上炉内のガスの流：
ｉ、ｒ１ｍ度堵１Ｃ二よって異るが、本発明の方法シニ
よれば少くとも約２０％が溶融シリコンの中にとりこむ
ことができる。
２（二通電し、グラファイトるっぽ３に内装した石英る
つぼ４の中で純粋シリコン５を溶解する。−万不純物を
含むガスを供給口６より供給し、流量計７とタイマー８
を通して七のコ１３過重を正確ｌ二側Ｔ規制する。イＪ
−Ｊ方ベースガスを供給口９汐より２か↑、置針ｌＯを
通じて一定量供給し、不純物な含むガスを希釈して引上
炉１の中Ｃ１流す。不純物を含むガスとしては、Ｎ型単
結晶を引き上げる場合はＰ Ｈ３または Ｐ’ＯＯｊ
その４ｉｉ’、のりん化合物の蒸気を−Ｐ型単結晶を
引き上げる場合はＢＨまブこ６ はＢＣｌ３− ＢＢｒ３−その他のボロン化合物の蒸
気を使用する。引上炉内ζ１流したガスからどの程ｊ話
のドナー用またはアクセグター用の革靴物が溶融ｉ／リ
コン中（二人るかは、溶融シリコンの７□割丈、溶融シ
リコンの表面積−引上炉内圧力、引上炉内のガスの流：
ｉ、ｒ１ｍ度堵１Ｃ二よって異るが、本発明の方法シニ
よれば少くとも約２０％が溶融シリコンの中にとりこむ
ことができる。
本発明σ〕方法による単結晶中σ〕抵抗率の目標値の
Ｃ二対する精度は非常Ｃ１篩〈−士１％以内誤差で制へ
徊することができた。また本発明では不純物をガスとし
て７Ａｔすため単結晶の引ひ上げ連中でも結晶の転位を
ヴｃ／ｆさせずに不純物ケ除加することかできる。
て７Ａｔすため単結晶の引ひ上げ連中でも結晶の転位を
ヴｃ／ｆさせずに不純物ケ除加することかできる。
単結晶の長さ方向の抵（元率分イＩｊは浴融シリコンの
車量とドーパントθ）実効偏析係数（二よってきまるが
、本発明の方法を使用′１〜ること（二よって一第１図
（ロ）に示すように引上連中で任「１：の抵抗率まで容
易Ｃ二下げることができる。長さ方向の抵抗率の不連靭
はミクロ的Ｃ二みると不純物を含むガスを入れたときの
単結晶界面Ｃ二したがった形で発生１−る。
車量とドーパントθ）実効偏析係数（二よってきまるが
、本発明の方法を使用′１〜ること（二よって一第１図
（ロ）に示すように引上連中で任「１：の抵抗率まで容
易Ｃ二下げることができる。長さ方向の抵抗率の不連靭
はミクロ的Ｃ二みると不純物を含むガスを入れたときの
単結晶界面Ｃ二したがった形で発生１−る。
第３図（イ）Ｃ１示す引上１４ｉ結晶の垂面縦断面１ノ
１の抵抗率分イｂは、ＰＨ３ガスをｔ−ｊｊ化率がおよ
＋：５０％の段階でドーグし、たとえば外仕４インチの
単結晶を引−Ｆけたどきのものである。このＷｉ合帖晶
界面が溶融体に対し凹のため−（ロ）に示すように結晶
周辺ＮＢＡ −Ａ’ −０−Ｑ’の場所の抵抗率不連続
位置が結晶中央品−Ｂ ’の場所のそれに対し納品の長
さ方向に偏（５７１する。破線にこの抵抗率の不連続面
を示す。しかしこの倫位を含めても抵抗率が一トリ始め
安ボする才での不理和Ｓの長さは５−栓であった。
１の抵抗率分イｂは、ＰＨ３ガスをｔ−ｊｊ化率がおよ
＋：５０％の段階でドーグし、たとえば外仕４インチの
単結晶を引−Ｆけたどきのものである。このＷｉ合帖晶
界面が溶融体に対し凹のため−（ロ）に示すように結晶
周辺ＮＢＡ −Ａ’ −０−Ｑ’の場所の抵抗率不連続
位置が結晶中央品−Ｂ ’の場所のそれに対し納品の長
さ方向に偏（５７１する。破線にこの抵抗率の不連続面
を示す。しかしこの倫位を含めても抵抗率が一トリ始め
安ボする才での不理和Ｓの長さは５−栓であった。
このよう１４１１１年な操作で必要としない抵抗亭範１
７！Ｊを晶少することかでき一２押Ｊｒ＋の抵抗率の単
結晶を同時につくることができるのでｔ１４結晶の販売
収擺が高められる。また最近のよ５＋二工Ｃの集積度が
高まるにつれ一要求される単結晶の抵抗率範囲が狭ぐｔ
「つた時、この方法（・工製品のコストを下げる有効な
方法となる。さらＣ二こσ〕方法は結晶の成長界面を調
べる一手段ともなる。
７！Ｊを晶少することかでき一２押Ｊｒ＋の抵抗率の単
結晶を同時につくることができるのでｔ１４結晶の販売
収擺が高められる。また最近のよ５＋二工Ｃの集積度が
高まるにつれ一要求される単結晶の抵抗率範囲が狭ぐｔ
「つた時、この方法（・工製品のコストを下げる有効な
方法となる。さらＣ二こσ〕方法は結晶の成長界面を調
べる一手段ともなる。
次Ｃ二本発明σ）実施例をあげる。
実施例
外径１２インチの石英るつぼの中に２０１＜９のシリコ
ン多結晶を入れ一溶θす）シて一足温１ｉｔ＝保ち、ソ
コヘＡｒ で２０ｐｐｍｉ二希釈したＰＨガスを５Ａ／
ｍｉｎ の弥、速で数１０秒間流す。同時にペースガ
スＡｒを３０ ｔ／ ｍｉｎ の流送で流して混合し
たところ一流したりんのうち２０％が浴融シリコン（二
とりこまれた。
ン多結晶を入れ一溶θす）シて一足温１ｉｔ＝保ち、ソ
コヘＡｒ で２０ｐｐｍｉ二希釈したＰＨガスを５Ａ／
ｍｉｎ の弥、速で数１０秒間流す。同時にペースガ
スＡｒを３０ ｔ／ ｍｉｎ の流送で流して混合し
たところ一流したりんのうち２０％が浴融シリコン（二
とりこまれた。
第１図（イ）（・工従来法（二よる単結晶の長さ方向の
抵抗率分化。 第１図（ロ）は本発明による爪バタ品の長さ方向の抵抗
率分布。 第２図は本発明（−よる単結晶の製造装置。 第３図（イ）は本発明による単結晶の垂面ん１九面内σ
）ａ抗率分布。 第３図（０）は本発明による扇精晶の垂直縦ＬＵ［而を
示す。 １・・・引上炉 ２・・・加熱ヒータ ３・・・グラファイトるつぼ ４・・・石英るつぼ ５・・・浴肖虫シリコン ６・・・不純物を含むガス供給口 アー１０・・・ｉ’Ａｔ、置針 ８・・・タイマー ９・・・ベースガス供給口 第１図 （イ）
（ロ）□黍 第２図 ０ 第３図
抵抗率分化。 第１図（ロ）は本発明による爪バタ品の長さ方向の抵抗
率分布。 第２図は本発明（−よる単結晶の製造装置。 第３図（イ）は本発明による単結晶の垂面ん１九面内σ
）ａ抗率分布。 第３図（０）は本発明による扇精晶の垂直縦ＬＵ［而を
示す。 １・・・引上炉 ２・・・加熱ヒータ ３・・・グラファイトるつぼ ４・・・石英るつぼ ５・・・浴肖虫シリコン ６・・・不純物を含むガス供給口 アー１０・・・ｉ’Ａｔ、置針 ８・・・タイマー ９・・・ベースガス供給口 第１図 （イ）
（ロ）□黍 第２図 ０ 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■） チョクラルスキー法により石英るつぼから半導体
シリコン単結晶を引き上げるにあたり一引上炉内に不純
物を含むガスを弥すことを特徴とする半？・ヨ体）ノリ
フン単結晶の抵抗率を制祝する方法。 ２） 不純物を含むガスとして−１り僧半導体シリコン
単結晶を引き上げる場合はＰｈ３ またはその他のりん
化合物の蒸気を−Ｐを半導体シリコン単結晶を引き上げ
る場合は３２月。またはそのイ１１！のボロン化合物の
蒸気を使用することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の方法−３） 不純物を含むガスを−Ａ、−ｒ 、
Ｎ２− Ｈ２またはその他のベースガスで希釈して引上
炉内Ｃ二びｔすことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の方法。 ４） 不純物を含むガスを流すＣ二あたって、ガスの磁
度および／またを″Ｉ−ガスの流ユＬ！Ｊ時間を制Ｃノ
スることを特徴とする特許請求の範囲第り項記載の方法
。 ５） 石英るつぼ内に半導体シリコン多結晶を浴融した
後、また（・ま半導体シリコン単結晶σ）引き上げ途中
（二、不純物を含も・ガスな引き上炉内（１流して、半
導体シリコン単結晶の長さ方向σ゛）抵抗率分布を制御
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6187883A JPS59190292A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | 半導体シリコン単結晶の抵抗率制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6187883A JPS59190292A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | 半導体シリコン単結晶の抵抗率制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59190292A true JPS59190292A (ja) | 1984-10-29 |
Family
ID=13183829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6187883A Pending JPS59190292A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | 半導体シリコン単結晶の抵抗率制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59190292A (ja) |
Cited By (12)
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|---|---|---|---|---|
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-
1983
- 1983-04-08 JP JP6187883A patent/JPS59190292A/ja active Pending
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