JPS5973491A - 半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
半導体単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPS5973491A JPS5973491A JP12592383A JP12592383A JPS5973491A JP S5973491 A JPS5973491 A JP S5973491A JP 12592383 A JP12592383 A JP 12592383A JP 12592383 A JP12592383 A JP 12592383A JP S5973491 A JPS5973491 A JP S5973491A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- melt
- magnetic field
- single crystal
- crucible
- molten liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- C30B15/30—Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
- C30B15/305—Stirring of the melt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体単結晶の製造方法、特にチョクラルスキ
ー法によって単結晶を育成する際に該単結晶中の酸素含
有量を制御できる半導体単結晶の製造方法に関するもの
でるる。
ー法によって単結晶を育成する際に該単結晶中の酸素含
有量を制御できる半導体単結晶の製造方法に関するもの
でるる。
一般にチョクラルスキー法による半導体単結晶育成は、
半導体材料融液を収容する石英製ルツボと、該石英製ル
ツボを加熱するグラファイト製ヒータと、融液面のはソ
中央から単結晶を育成するためのシードを有する引き上
げ手段とから構成される装置を使用し、上記石英製ルツ
ボと引き上げ手段の少くとも一方を回転させながら半導
体単結晶を引き上げ成長させるものである。この場合、
加熱した石英製ルツボ壁に接触した融液にはルツボ壁か
らその成分５ｉ（ｈが融混し、これが融液の熱対流によ
って結晶成長領域に運ばれ単結晶内に不純物としての酸
素となって混入する。
半導体材料融液を収容する石英製ルツボと、該石英製ル
ツボを加熱するグラファイト製ヒータと、融液面のはソ
中央から単結晶を育成するためのシードを有する引き上
げ手段とから構成される装置を使用し、上記石英製ルツ
ボと引き上げ手段の少くとも一方を回転させながら半導
体単結晶を引き上げ成長させるものである。この場合、
加熱した石英製ルツボ壁に接触した融液にはルツボ壁か
らその成分５ｉ（ｈが融混し、これが融液の熱対流によ
って結晶成長領域に運ばれ単結晶内に不純物としての酸
素となって混入する。
半導体単結晶は一般に電子デバイスとしての集積回路ウ
ェファとして使用されるが、半導体単結晶の酸素濃度が
高いと集積回路ウェファの高温熱処理中に酸素析出物が
多くなり、電子デバイス製造工程における歩留りが低下
する。それ故、半導体単結晶内の醐素濃度が低い方が望
ましい。このような見地から、石英ルツボ壁からの融液
内への成分融混Ｉｉ１全減少するため、種々の改良が試
みられている。例えば、米国特許第４，０４０，８９５
号によれば、ルツボ内壁面とこの壁に接触している融液
は同一方向に回動しているルツボを間歇的に融液の回転
方向と逆方向に回動させ、ルツボ内壁と接触する融液の
流れを阻止するような力を融液に与えることにより、Ｓ
ｉＯの融液内への取り込み量を実質的に減少させようと
する試みでるる。
ェファとして使用されるが、半導体単結晶の酸素濃度が
高いと集積回路ウェファの高温熱処理中に酸素析出物が
多くなり、電子デバイス製造工程における歩留りが低下
する。それ故、半導体単結晶内の醐素濃度が低い方が望
ましい。このような見地から、石英ルツボ壁からの融液
内への成分融混Ｉｉ１全減少するため、種々の改良が試
みられている。例えば、米国特許第４，０４０，８９５
号によれば、ルツボ内壁面とこの壁に接触している融液
は同一方向に回動しているルツボを間歇的に融液の回転
方向と逆方向に回動させ、ルツボ内壁と接触する融液の
流れを阻止するような力を融液に与えることにより、Ｓ
ｉＯの融液内への取り込み量を実質的に減少させようと
する試みでるる。
しかしながら、この従来の方法によると、ルツボの間歇
的回転手段を必要とし、ｉたルツボ内壁と接触する融液
の流れを実質的に阻止したとしても融液の熱対流は融液
内部から融液面そして融液表面中心へと流れるため、単
結晶への酸素数シ込み量の制御の目的を十分に達成する
ことが出来ない欠点がめった。
的回転手段を必要とし、ｉたルツボ内壁と接触する融液
の流れを実質的に阻止したとしても融液の熱対流は融液
内部から融液面そして融液表面中心へと流れるため、単
結晶への酸素数シ込み量の制御の目的を十分に達成する
ことが出来ない欠点がめった。
本発明は上記従来の欠点を解決し、石英ルツボ内壁から
融液に混入したルツボの酸素成分の融液表面の結晶成長
領域に到達する量を制御することに本発明の目的が存在
する。本発明は本願出願人が先に出願した融液に磁場を
与えることによｐ融液対流の速度を制御し、これによっ
て融液のルツボ内壁と接触する内壁単位面積当りの融液
接触移動量を減少させることにより、ルツボ成分の融液
への取シ込み量を減少しようとする基本発明の改良に係
るものでるる。
融液に混入したルツボの酸素成分の融液表面の結晶成長
領域に到達する量を制御することに本発明の目的が存在
する。本発明は本願出願人が先に出願した融液に磁場を
与えることによｐ融液対流の速度を制御し、これによっ
て融液のルツボ内壁と接触する内壁単位面積当りの融液
接触移動量を減少させることにより、ルツボ成分の融液
への取シ込み量を減少しようとする基本発明の改良に係
るものでるる。
牛導体単結晶引き上は時には、石英ルツボが加熱される
ため、ルツボ内の融液にはその内部から融液表面に向う
対流が生じることＬ前述した通りである。そして、この
対流の速度はルツボ内壁に近いほど速いため、融液表面
に現われた対流は融液表面中心（結晶成長領域）Ｋ向っ
て流れようとする。更に引き上げ法によれば融液と結晶
シード間には相対的回転状態が保持されるため、融液表
面上の融液対流はうずまき状軌跡を描きながら融液表面
の中心に向うことになる。
ため、ルツボ内の融液にはその内部から融液表面に向う
対流が生じることＬ前述した通りである。そして、この
対流の速度はルツボ内壁に近いほど速いため、融液表面
に現われた対流は融液表面中心（結晶成長領域）Ｋ向っ
て流れようとする。更に引き上げ法によれば融液と結晶
シード間には相対的回転状態が保持されるため、融液表
面上の融液対流はうずまき状軌跡を描きながら融液表面
の中心に向うことになる。
本発明ｔま上記の融液表面上での融液の流れ態様とルツ
ボ成分でめるＳｉｎｇからの８１０ の蒸発現象とを巧
みに利用したものでるる。融液表面からは融液に混入し
た５ｉＣｈ中の酸素が５ｌＯＯ形で融液から蒸発し、こ
の結果ＳｉＯを蒸散した融液の酸素含有量は減少するこ
とになる。したがって融液表面上をその中心に向って流
れる速度を制御すれば、中心に到達する融液の酸素含有
量を制御することが出来る。すなわち、中心に向う融液
対流速度を遅くすれば（中心に到達する時間を長くすれ
ば）、それだけ多くのＳｌＯは蒸散し、融液表面の結晶
成長領域に流れ込む融液の酸素含有量が少く、なり、−
男中心に向う融液対流速度を速くすれば（中心に到達す
る時間を短かくすれば）、結晶成長領域に流れ込む融液
の酸素含有量が多くなる。このため、本発明によればう
ずまき状の融液対流の速度を制御するだめの手段として
、回転磁場を用いるのである。この回転磁場の回転方向
がうずまき状の融液対流の方向と逆関係にめれば磁場は
対流速度を減少するように作用し、磁場の強さを高める
ととＫよって更に対流速度を減少させ大量のＳＩＯを蒸
散させることが出来る。また逆に回転磁場をうずまき状
の融液対流の向きに印加すれば、対流速度ｔ−速くシ、
これによって結晶成長領域内の融液酸素含有量を増大す
ることが出来るのでるる。
ボ成分でめるＳｉｎｇからの８１０ の蒸発現象とを巧
みに利用したものでるる。融液表面からは融液に混入し
た５ｉＣｈ中の酸素が５ｌＯＯ形で融液から蒸発し、こ
の結果ＳｉＯを蒸散した融液の酸素含有量は減少するこ
とになる。したがって融液表面上をその中心に向って流
れる速度を制御すれば、中心に到達する融液の酸素含有
量を制御することが出来る。すなわち、中心に向う融液
対流速度を遅くすれば（中心に到達する時間を長くすれ
ば）、それだけ多くのＳｌＯは蒸散し、融液表面の結晶
成長領域に流れ込む融液の酸素含有量が少く、なり、−
男中心に向う融液対流速度を速くすれば（中心に到達す
る時間を短かくすれば）、結晶成長領域に流れ込む融液
の酸素含有量が多くなる。このため、本発明によればう
ずまき状の融液対流の速度を制御するだめの手段として
、回転磁場を用いるのである。この回転磁場の回転方向
がうずまき状の融液対流の方向と逆関係にめれば磁場は
対流速度を減少するように作用し、磁場の強さを高める
ととＫよって更に対流速度を減少させ大量のＳＩＯを蒸
散させることが出来る。また逆に回転磁場をうずまき状
の融液対流の向きに印加すれば、対流速度ｔ−速くシ、
これによって結晶成長領域内の融液酸素含有量を増大す
ることが出来るのでるる。
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例
（１） ルツボ回転と逆方向の回転磁場を与えた場合
。
。
公知の単結晶製造装置において、ルツボに対して磁＊′
ｔ−与える磁場発生手段を設け、引睡上げ条件を下記の
ように設定した。
ｔ−与える磁場発生手段を設け、引睡上げ条件を下記の
ように設定した。
シード回転 ２０ｒｐｍ 引上径 ４＃φルツ
ボ回転 −１Ｏｒｐｍ ルツボ径１０″φ回転磁場
１５ ｒｐｍ この場合、成長した単結晶中の酸素濃度分布は次の通り
でるる。
ボ回転 −１Ｏｒｐｍ ルツボ径１０″φ回転磁場
１５ ｒｐｍ この場合、成長した単結晶中の酸素濃度分布は次の通り
でるる。
ユ見Ｌ 力ｌ↓（チャージ原料重量に対し８５％位置
） ３５原子ｐｐｍ ２６原子ｐｐｍ 伐）ルツボ回転と同方向の回転磁場を与えｆｃ場合。
） ３５原子ｐｐｍ ２６原子ｐｐｍ 伐）ルツボ回転と同方向の回転磁場を与えｆｃ場合。
引き上げ代作を下記のように設定した。
シード回転 ２０ｒｐｍ 引上径 ４″φφルツボ
−１Ｏｒｐｍ ルツボ径１０″φ回転磁場 −１５
ｒｐｍ この場合、成長した単結晶中の酸素濃度分布は次の通り
である。
−１Ｏｒｐｍ ルツボ径１０″φ回転磁場 −１５
ｒｐｍ この場合、成長した単結晶中の酸素濃度分布は次の通り
である。
し８５％位置）
４２原子ｐｐ＋ｎ ２８原子ｐｐｍ
上記のｌｉ！明から明らかなように、ルツボの回転方向
すなわち単結晶成長領域に流れる融液のうずまき流方向
と同方向或は逆方向の回転磁場を与えることにより、成
長し九単結晶内の酸素含有量を制御することが出来る。
すなわち単結晶成長領域に流れる融液のうずまき流方向
と同方向或は逆方向の回転磁場を与えることにより、成
長し九単結晶内の酸素含有量を制御することが出来る。
また、上記実施例では回転磁場を発生する手段を設け、
これに３相交流を印加することにより、回転磁場を発生
させたものでるるか、このように公知の装置に新たな回
転磁場発生手段を設けることなく、ルツボの加熱ヒータ
に加熱電流として３相交流を供給し、これによって発生
ずる回転磁場をうずまき状融液流速度制御に使用しても
よいことは勿論で心る。なお、ヒータに３相交流を印加
することによって発生ずる回転磁界の方向は容易に変化
させることが可能でるるか、その強度を変化させること
は解離である。このため、補助コイルを設けて回転磁場
の強度を制御するとよい。また、回転磁場の発生に３相
交流を使用したが、３相釦限定されることなく多相交流
を使用することも可能でるる。
これに３相交流を印加することにより、回転磁場を発生
させたものでるるか、このように公知の装置に新たな回
転磁場発生手段を設けることなく、ルツボの加熱ヒータ
に加熱電流として３相交流を供給し、これによって発生
ずる回転磁場をうずまき状融液流速度制御に使用しても
よいことは勿論で心る。なお、ヒータに３相交流を印加
することによって発生ずる回転磁界の方向は容易に変化
させることが可能でるるか、その強度を変化させること
は解離である。このため、補助コイルを設けて回転磁場
の強度を制御するとよい。また、回転磁場の発生に３相
交流を使用したが、３相釦限定されることなく多相交流
を使用することも可能でるる。
以上説明したように、本発明によれば、融液表面上をう
ずまき状に流れる融液流の方向と順方向或は逆方向の回
転磁場を印加することにより、単結晶内の酸素含有ｔを
制御出来るようになったので、希望の酸素量を含有した
単結晶を育成することが出来る。これによってデバイス
に応じた酸素濃度のウェファを使用出来るためデバイス
の特性が良くなった。また、融液流と逆方向の回転磁場
を与えることにより、酸素含有量の少い半導体単結晶が
得られるので、これから得られるウェファは残留ドナー
が少いので抵抗率（→の歩留りが向上するなど、半導体
分野において優れた利点を有する。凍／ζ、単結晶成長
工程において、回転磁場の方向を成る時間をおいて変化
させることにより、酸素濃度の高い領域と低い領域を交
互に育成することが出来、多くの用途を有する単結晶を
得ることもできる。
ずまき状に流れる融液流の方向と順方向或は逆方向の回
転磁場を印加することにより、単結晶内の酸素含有ｔを
制御出来るようになったので、希望の酸素量を含有した
単結晶を育成することが出来る。これによってデバイス
に応じた酸素濃度のウェファを使用出来るためデバイス
の特性が良くなった。また、融液流と逆方向の回転磁場
を与えることにより、酸素含有量の少い半導体単結晶が
得られるので、これから得られるウェファは残留ドナー
が少いので抵抗率（→の歩留りが向上するなど、半導体
分野において優れた利点を有する。凍／ζ、単結晶成長
工程において、回転磁場の方向を成る時間をおいて変化
させることにより、酸素濃度の高い領域と低い領域を交
互に育成することが出来、多くの用途を有する単結晶を
得ることもできる。
特許出願人 大阪チタニウム製造株式会社代理人 山川
政樹（ほか１名）
政樹（ほか１名）
Claims (2)
- （１）結晶材料融液の容器と、該容器を加熱する加熱手
段と、該容器内の融液に磁場を与える磁場発生手段と、
上記融液から単結晶を育成する手段とから構成した半導
体単結晶製造装置において、上記磁場は回転磁場であっ
て、該回転磁場の方向と大きさを・変化させることによ
り融液表面流の速度を制御することを特徴とする半導体
単結晶の製造方法。 - （２）結晶月別融液の容器と、該容器を加熱する加熱手
段と、上記融液面から単結晶を育成する手段とから構成
した半導体単結晶製造装置において、上記加熱手段に多
相電流を供給することによって上８０容器を加熱すると
共に該容器内の融液に回転磁場を−匂え、この回転磁場
の方向と大きさを変化させることにより融液表面流の速
度を制御することを性徴とする半導体単結晶の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12592383A JPS5973491A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12592383A JPS5973491A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 半導体単結晶の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP539979A Division JPS55100296A (en) | 1979-01-18 | 1979-01-18 | Production of silicon single crystal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5973491A true JPS5973491A (ja) | 1984-04-25 |
Family
ID=14922289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12592383A Pending JPS5973491A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5973491A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4659423A (en) * | 1986-04-28 | 1987-04-21 | International Business Machines Corporation | Semiconductor crystal growth via variable melt rotation |
| EP0250769A2 (de) * | 1986-05-23 | 1988-01-07 | TELEFUNKEN electronic GmbH | Verfahren zum epitaktischen Abscheiden dünner einkristalliner Halbleiterschichten aus pseudobinärem Halbleitermaterial auf einem einkristallinen Substrat |
| US5196085A (en) * | 1990-12-28 | 1993-03-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Active magnetic flow control in Czochralski systems |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4949307A (ja) * | 1972-09-19 | 1974-05-13 | ||
| JPS5329677A (en) * | 1976-08-30 | 1978-03-20 | Burroughs Corp | Method of and apparatus for chemically treating specimen only on one side thereof |
| JPS55100296A (en) * | 1979-01-18 | 1980-07-31 | Osaka Titanium Seizo Kk | Production of silicon single crystal |
-
1983
- 1983-07-11 JP JP12592383A patent/JPS5973491A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4949307A (ja) * | 1972-09-19 | 1974-05-13 | ||
| JPS5329677A (en) * | 1976-08-30 | 1978-03-20 | Burroughs Corp | Method of and apparatus for chemically treating specimen only on one side thereof |
| JPS55100296A (en) * | 1979-01-18 | 1980-07-31 | Osaka Titanium Seizo Kk | Production of silicon single crystal |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4659423A (en) * | 1986-04-28 | 1987-04-21 | International Business Machines Corporation | Semiconductor crystal growth via variable melt rotation |
| EP0250769A2 (de) * | 1986-05-23 | 1988-01-07 | TELEFUNKEN electronic GmbH | Verfahren zum epitaktischen Abscheiden dünner einkristalliner Halbleiterschichten aus pseudobinärem Halbleitermaterial auf einem einkristallinen Substrat |
| EP0250769A3 (de) * | 1986-05-23 | 1988-12-14 | TELEFUNKEN electronic GmbH | Verfahren zum epitaktischen Abscheiden dünner einkristalliner Halbleiterschichten aus pseudobinärem Halbleitermaterial auf einem einkristallinen Substrat |
| US5196085A (en) * | 1990-12-28 | 1993-03-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Active magnetic flow control in Czochralski systems |
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