JPS60180990A - 結晶成長方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はたとえば半導体材料として使用されるシリコン
単結晶等の結晶成長方法に関し、更に詳述すれば、不純
物を添加したシリコン等の溶融体から結晶を回転させつ
つ引き上げる所謂チョクラルスキー法による結晶成長方
法に関するものであり、前記溶融体に添加されている不
純物の実効偏析係数を制御することにより結晶中に含ま
れる不純物の濃度を所定範囲内とすることを、あるいは
一定とすることを可能とした結晶成長方法を提案するも
のである。

（従来技術） 本発明は、たとえばリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等の不純
物を添加したたとえばシリコン（Ｓｉ　）の溶融体から
単結晶を引き上げて半導体材料としてのシリコン単結晶
を得る所謂チョクラルスキー法に関するが、このチョク
ラルスキー法（以下ＣＺ法という）には２つの大きな問
題点がある。

その第１は、シリコン溶融体を収容する石英（ＳｉＯ２
）製るつぼが熔解して酸素（０２）が溶出し、これがシ
リコン単結晶中に含まれることである。従って、ＣＺ法
により得られたシリコン単結晶をスライスしたシリコン
ウェハを半導体材料として熱処理した場合には、シリコ
ンウェハ中に酸素の存在に起因する結晶欠陥が発生し、
あるいはシリコンウェハの反り、歪み等が発生する。

第２の問題点は、シリコン溶融体には不純物と。

してリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等が添加されるが、この
不純物の単結晶中における軸長（成長）方向の濃度分布
が均一とはならないことである。シリコン中に添加され
るＰ、Ｂ等はシリコンウェハの電気伝導率をそれぞれＮ
型、Ｐ型の別に応じて所定値とするために添加されるの
であるが、従来のＣ２法により得られたシリコン単結晶
ではその引き上げ方向の位置により不純物濃度が異なり
、また同一の引き上げ方向位置、即ち断面方向において
も不純物濃度の変化があり、これをスライスして得られ
るシリコンウェハを半導体材料として使用した場合、そ
の成品の特性が一定しない等の問題点がある。

さて、前記第１の問題点に関してはその原因及びその対
策はすでに明らかとなっている。

その原因は、シリコン溶融体を収容した石英るつぼを周
囲から加熱する場合に第１図（ａ）に模式的断面図を示
す如く溶融体４内で熱対流が発生し、そのるつは３側壁
に近い位置（ヒータに近い位置）では上昇流、その中心
部では下降流が発生し、溶融体４が全体として攪拌され
て均一な状態となり、石英るつぼ３からの０２の溶出が
進行するためであり、この０２がシリコン単結晶中に取
り込まれる。

この対策としては、シリコン溶融体内の熱対流を生ぜし
めないようにすればよく、このことは宇宙空間における
結晶成長実験によっても確かめられているが、地球重力
の支配下にある地球上での熱対流抑制方法としては溶融
体に水平方向（溶融体表面と平行な方向）に磁場を印加
する方法が公知である。

たとえば特開昭５８−５０９５１号では、るつぼを加熱
するためのヒータが磁場印加により振動することを防止
する目的でヒータにほぼ完全に直流に近い電流を供給す
ることが提案されており、これにより溶融体表面の振動
が抑制されるので、溶融体に磁場（具体的には水平方向
、即ち溶融体表面と平行な方向の磁場）を印加すること
の本来の効果が発揮される、としている。しかし、水平
方向の磁場を印加することの効果自体については、導電
性を有する液に、磁場を与えると、磁気流体効果によっ
てその見掛けの粘性が高められることにより表面張力が
高められると共に融液の対流が減少することによると考
えられる、とし、また、対流及び振動の抑制をはかった
ことによって石英るつぼから融液への酸素成分の融解と
移動とが減少することによると思われる、と推測されて
いるのみである。

しかし、特公昭５Ｂ−５０９５３号では、石英るつぼ内
のシリコン溶融体に所定方向（具体的には水平方向、即
、ち溶融体表面と平行な方向）に磁場を印加することに
より、石英るつぼからシリコン溶融体への酸素の溶解を
抑制する方法が提案されている。

これによれば、石英るつぼ内のシリコン溶融体に（水平
方向の）磁場を印加することによりシリコン溶融体の見
掛上の粘性を高めて対流（具体的には加熱による熱対流
）の抑制を行うので、石英るつぼ成分のシリコン溶融体
中への溶解と移動とを制御することができ、良質、高純
度の結晶を得ることができる、としている。

水平方向に磁場を印加することにより溶融体内の熱対流
が抑制される原理は以下の如くである。

即ち、第１図（ｂｌにおいて、下方向きの流れに水平方
向右向きの磁場Ｂが印加されると、４フレミングの右手
の法則により、その相互作用により両もに直交する水平
方向に電場Ｅ　＝ＶＩＸ　Ｂが発生す纂。

そして、溶融体中を電流が流れ得る状態にあると、第１
図（Ｃ１に示す如く、電場Ｅによりこれと同方向に電流
Ｊが生じ、フレミングの左手の法則にて水平方向右向き
の磁場Ｂとの相互作用により電磁力Ｆ＝ＪＸ１３が両者
と直交する垂直方向上向き、即ち流れＶと逆方向に発生
し、流れが抑制されるのである。

次に第２の問題点、即ちＣ２法により得られた単結晶中
における不純物濃度の不均一性に関しては、その原因、
対策共に未だ詳らかでないのが実情であワた・ しかし、特公昭５７−１４９８９４号では、導電性を有
する溶融体の回転中心線に対して対称（具体的には溶融
体表面と直交する方向）であって、かつ中心部の強さが
１０００エルステッド以上である直流磁界を上記溶融体
の全体又は一部に印加する方法が提案されている。これ
によれば、溶融体の熱対流を抑制することができるとと
もに、溶融体の横断面内での温度条件等が回転中心線（
溶融体及び単結晶の）に対して対称となるから、単結晶
の横断面の変形、横断面内での特性の不均一性が生ずる
ことはない、としているが、単結晶の軸方向（成長方向
）に関しては何ら言及されていない。

以上のように、特公昭５８−５０９５１号、同５Ｂ−５
０９５３号及び同５７−１４９８９４号においては、い
ずれも溶融体に磁場印加を行うことにより、溶融体表面
の振動、溶融体内の熱対流が抑制され、これにより単結
晶の成長が良好となり、石英るつぼの成分の熔解が抑制
されて単結晶中の０２の偏析が抑制されるとされ、更に
前記特公昭５７−１４９８９４号では単結晶の横断面内
での特性の均一化が図れるとされている。

このように第１の問題点、即ち単結晶への０２の取り込
みの抑制については、溶融体に磁場を印加することによ
り、原理的には溶融体内の熱対流が抑制され、また磁場
印加によりヒータ等が振動する場合にはほぼ完全な直流
磁場を用いることとすれば、溶融体表面の振動も抑制さ
れて単結晶中への０２の取り込みが抑制され、また単結
晶の成長状態も良好となることが知られている。

しかし、第２の問題点、即ち不純物の単結晶中三例の内
の一例に、単結晶の横断面内における不純物濃度分布の
不均一性の解決策に関して述べられているのみであり、
それも従来の如く水平方向に磁場印加を行った場合の単
結晶の横断面に対する不均一な磁場作用の改善策として
提案されているに過ぎないのが実情である。従って、単
結晶中における不純物濃度分布の不均一性、就中軸長方
向（成長方向）の不均一性に関しては未だその有効な対
策は見出されていないのが実情である。

〔発明の目的〕

本発明は以上の如き実情に鑑みてなされたものであり、
不純物を含む導電性物質の溶融体にその表面と直交する
方向の主成分を有する磁場を印加し、又は導電性物質の
溶融体の表面から垂直方向に電流が流れ得る状態となし
て溶融体にその表面と平行な方向の主成分を有する磁場
を印加して不純物の実効偏析係数を向上させ、更に印加
される磁場の強度を経時的に変更することにより不純物
の実効偏析係数を制御し、これにより結晶中に含まれる
不純物濃度の結晶の軸長（成長）方向の分布を一定とし
、あるいは所定範囲内に制御してより一層の均一化を図
り、得られた単結晶の歩留りを向上させ、更には特性の
均一な半導体成品の製造を可能とした結晶成長方法を提
案するものである。

〔発明の原理〕

−ｃｚ法の問題点− ＣＺ法により、たとえばリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等を
不純物として添加したシリコン（Ｓｉ）溶融体からシリ
コン単結晶を得た場合、この単結晶中の不純物濃度は単
結晶の成長方向の位置によって不均一（具体的には成長
に伴って濃度は大となる）とならざるを得す、このため
これを材料とした半導体成品の特性が一定とはならず、
従って一定の特性の半導体成品を得ようとすれば、ＣＺ
法により得られた一つのシリコン単結晶の内の一部分し
か半導体材料としては使用できない。即ち歩留りが低い
ことの原因となっている。

ＣＺ法における上述の如き問題点の原因は以下の如く考
えられている。

溶融体が完全に静止した定常状態では、結晶中の不純物
濃度Ｃｓは溶融体中の不純物濃度ＣＯと等しくなる。換
言すれば実効偏析係数（溶融体中に含まれる不純物が結
晶化に際して結晶中に取り込まれる割合）ＫｅはＫｅ＝
１となる。しかし、溶融体が静止していない場合、たと
えば熱対流等が生じている場合には、実効偏析係数Ｋｅ
は１からその不純物元素の溶融体元素に対する固有の平
衡偏析係数Ｋ。に近付く方向に変化することが知られて
いる。

ＣＺ法では、Ｓｔを溶融状態に維持するためにるつぼ周
囲から加熱し、また単結晶の横断方向の均一性を得るた
め単結晶と溶融体とを相対的に回転させるが、これらに
よりＳｉ溶融体内には熱対流及び強制対流が発生し、溶
融体の攪拌が充分に行われることとなり、不純物元素の
実効偏析係数Ｋｅは平衡偏析係数ＫＧとほぼ等しくなる
。ちなみに、Ｓｉに対する平衡偏析係数１ｃｏはＢは約
０．８、Ｐは約０．３５であり、それぞれが属するｍｂ
、ｖｂ族の他の元素は更に低い値となっており、これら
のＰ。

Ｂ以外のｍｂ、ｖｂ族元素を使用する場合にはより一層
濃度分布が不均一となる。従って、単結晶の成長、即ち
その引き上げに伴って溶融体中の不純物元素は、その平
衡偏析係数に、とほぼ等しい実効偏析係数Ｋｅにて単結
晶中に取り込まれるため、換言すれば、Ｐの場合は溶融
体中に含まれる内の約３５％しか結晶化の際には取り込
まれないため、残りの溶融体中の不純物濃度は高くなり
、この濃度の高くなった不純物が更に平衡偏析係数に、
とほぼ等しい値で単結晶中に取り込まれるため、溶融体
中の不純物濃度は益々高くなり、単結晶中の不純物濃度
も次第に高くなるという悪循環が繰り返される。以上の
関係を数式として表すと下式となる。

ただし、Ｃｓ（ｇ）：引き上げ率ｇにおける単結晶中の
不純物濃度 Ｋｅ　：実効偏析係数 濃度 ｇ　：引き上げ率（結晶と溶融体の 合計に対する結晶の割合） そして、シリコン単結晶の電気抵抗率ρｎは、それに含
まれる不純物元素濃度Ｃｓにほぼ反比例するため、上述
の如くして得られたシリコン単結晶の成長方向の各位置
、即ち引き上げ率ｇに対する電気抵抗率ρｎは、その最
大値ρｎ　１ｎａｘとの比で示すと第２図の如くになる
。従って従来のＣ２法により得られたシリコン単結晶を
半導体材料として使用する場合には、電気抵抗率ρｎが
許容範囲外の部分は使用することはできないため、前述
した如く歩留りが低くなる。

（以　下　余　白） 一原理の概要− そこで本願発明者らは、種々の考察、実験を重ねた結果
、上述したような単結晶中の不純物濃度の不均一性を解
決するためには、不純物の実効偏析係数を１とすればよ
く、ニれを実現するために溶融体にその表面と直交する
方向の主成分を有する磁場（垂直方向の磁場）を印加す
るか、又は溶融体表面から垂直方向に電流が流れ得るよ
うにした上で溶融体にその表面と平行な方向の主成分を
有する磁場（水平方向の磁場）を印加すれば、溶融体の
熱対流及び強制対流が共に抑制されて溶融体が静止状態
に近くなって不純物の実効偏析係数が１に近付くとの結
論を得るに到った。しかし、このような方法を採った場
合でも不純物の実効偏析係数は従来に比して格段に向上
はするものの完全に１とするには設備（主として磁場印
加装置）が大規模とならざるを得ず、また磁場を発生す
るための電力消費の面からも得策とは言い難いので、本
願発明者らは更に検討を重ねた結果溶融体に印加される
垂直方向又は水平方向の磁場の強度を経時的に変更する
ことにより不純物の実効偏析係数を制御し、これにより
単結晶中に含まれる不純物の濃度を一定、あるいは所定
範囲内とすることが可能であるとの知見を得るに到った
。

−理論的検討の説明− （１）　ＣＺ法における実効偏析係数の検討以下、その
理論的検討の過程について説明する。

第３図は垂直上方向き（２方向）に一様な磁場Ｂ＝ＢＶ
ｚが印加された導電性液体（シリコン溶融体）４の、無
限大円板（シリコン単結晶）５の回転に伴う流動状態を
示す模式図であり、円板５の回転中心を原点０、その回
転角速度をΩとし、円板５から充分離隔した位置では液
体４は静止し　□ているものとする。

第３図に基づいて本発明の原理についてまず概　・時的
な説明を行う。磁場Ｂが印加されていない場合には、円
板５の２軸を中心とする回転比よる摩擦に引き摺られて
液体４が移動し、円周（接線）方向に速度Ｖφ、遠心力
により法線、ｒ方向に速度Ｖｒの流れがそれぞれ生じる
。この結果、これらの原点０から遠去かる流れを補給す
るため原点Ｏへ向かう流れ、即ち速度Ｖｚの上昇流が発
生し、強制対流が生じる。

この際、不純物元素の液体元素に対する平衡偏析係数に
、がｌより小である場合には、液体４が結晶化する際に
結晶中に取り込まれなかった不純物が結晶５と液体４と
の境界面に濃化し、これが実効偏析係数Ｋｅを大とする
方向に作用するが、この濃化した不純物は原点Ｏから遠
去かる流れにより運び去られ、また速度Ｖｚの不純物濃
度の低い上昇流が結晶５と液体４との境界面に流れ込む
ため、結果的には実効偏析係数Ｋｅは大とはならない。

詳細は後述するが、本願発明者らによる理論的検討の結
果、実効偏析係数Ｋｅに関して下記（３６’　）式が得
られた。

上式中、ｆは液体４に印加される垂直又は水平方向の磁
場強度に関する係数であり、磁場印加がない場合には下
記（３６’　）式となる。

Ｒ：結晶（円板５）の引上げ速度 Ｄ＝不純物元素の拡散係数 シ：溶融体（液体）の動粘性係数 Ω：結晶（円板５）の回転角速度 なお、円板５の回転角速度Ωが大の場合（Ω−ω）には
δ−０、叩ちｆ、→ｌとなるので、Ｋｅ夕ＫＧ　となる
。

〔２〕垂直方向磁場の影響 第４図（ａ）、　（ｂ）は液体４の流れＶに対する垂直
方向の磁場Ｂの作用を示すための、液体４の表面上方か
ら見た模式図であり、フレミングの右手、左手の法則に
従っている。

まず、第４図（Ｊｌ）に示す如く、原点０から遠去かろ
水平方向の流れＶにこれと直交する垂直方向の磁場Ｂが
作用すると、フレミングの右手の法則により電場Ｅ＝Ｖ
ＸＢが図示する如く流れＶと磁場Ｂとに直交する水平方
向に発生する。この際、液体中を水平方向に電流が流れ
得る状態の場合には、第４図（ｂｌに示す如く、電場Ｅ
によってこれと同方向の水平方向に電流Ｊが生じ、フレ
ミングの左手の法則に従って垂直方向の磁場Ｂとの相互
作用により電磁力Ｆ＝ＩＸＢが図示する如く磁場Ｂと電
流Ｊとに直交し、流れＶと逆の水平方向に発生し、これ
が流れＶを抑制する働きをする。

なお、磁場Ｂが垂直方向下向きに印加されている場合に
も流れＶと逆方向に電磁力Ｆが発生することは明らかで
ある。

従って、液体、即ちシリコン溶融体４の表面では水平方
向に電流が流れ得るから、垂直上方向きの磁場Ｂが印加
されると、円板、即ち単結晶５の回転に起因する強制対
流が、その単結晶５から遠去かる水平方向の流れＶの部
分で抑制される。

また、熱対流も、るつぼ側壁に沿って上昇し、表面を中
心部に向かって移動し、中心部で下降し、更にるつぼ底
部に沿って側壁方向に向けて移動する循環流であるから
、上述の強制対流同様、表面又は底部付近の水平方向の
流れが垂直方向磁場によって抑制されることとなり、強
制対流及び熱対流の双方が抑制される。

〔３〕水平方向磁場の影響 一方、水平方向の磁場Ｂを印加した場合には、第５図（
ａｌに示す如く、電場Ｅ＝ＶＸＩ３は、垂直上方向き（
ｚ軸方向）となるが、Ｃ２法ではるつぼには通常絶縁物
である石英を用いるため、第５図Ｔｂ）に示す電流Ｊの
回路が形成されず、このため電磁力Ｆも発生しないため
、強制対流を抑制する作用は　″　。

生じない。もちろん、この場合にも熱対流はその垂直方
向の流れの部分が前述した如く抑制されるため、熱対流
に対する抑制効果が生じることは明らかである。従って
、何らかの手段、方法、たとえば後述する第１３．１４
図に示す結晶成長装置の如くシリコン溶融体４０表面と
シリコン単結晶５との間に電流回路を形成することによ
り第５図（ｂ）に示す電流Ｊの回路を形成すれば、この
垂直上方向きの電流Ｊと磁場Ｂとの相互作用によりフレ
ミングの左手の法則に従って第５図（ｂ）に示す如く電
磁力Ｆが流れＶとは逆の水平方向に発生し、この電磁力
Ｆにより流れＶが抑制されることとなる。

そして、後述する如く、印加される垂直又は水平方向磁
場それぞれの強度により強制対流に対する抑制効果が異
なり、従って不純物の実効偏析係数も異なるため、磁場
強度を経時的に適宜変更すれば不純物の実効偏析係数を
制御することが可能となるので、このような制御を行う
ことにより単結晶中に含まれる不純物濃度を一定に、あ
るいは所定範囲内とすることが可能となる。

−磁場印加の理論的解析− 次に本願発明者らが行った理論的検討について説明する
。なお、これは熱対流が充分に抑制されたとの前提で強
制対流に対する垂直及び水平方向の磁場の抑制効果を解
析したものであるが、この検討の方法の概略は以下の如
くである。即ち、まず溶融体に垂直方向の磁場を印加し
た場合に強制対流が抑制されて不純物の実効偏析係数が
向上する点についての解析を行う。本願発明者らはこの
垂直方向磁場を溶融体に印加することにより強制対流を
抑制する方法に関しては別途特願昭５９−号にて特許出
願している。

このような垂直方向磁場を印加する場合については厳密
な解をめることは可能であるが、水平方向磁場を印加す
る場合は厳密な解をめることは非常に煩雑である。この
ためまず垂直方向磁場を印加した場合についての解をめ
、この結果を基に水平方向磁場を印加した場合にも、溶
融体表面から垂直方向に電流が流れ得る状態であれば強
制対流が抑制されて不純物の実効偏析係数が向上する点
についての略解をめる。この方法に関しても、本願発明
者らは別途特願昭５９−　号にて特許出願している。

以上の２つの方法により、溶融体中の不純物の実効偏析
係数が向上されることが明らかとなったので、次に単に
実効偏析係数を向上させるのみならず、得られた単結晶
の不純物含有率をより均一化するために実効偏析係数を
制御する方法について説明する。

〔１〕垂直方向磁場の解析 以下、まず溶融体に垂直方向磁場を印加する場合につい
て説明する。

第３図に示す、ｒ、θ、ｚ系の円柱座標において、無限
大の回転円板（シリコン単結晶）５が２軸を中心に回転
しており、また円板５と導電性液体（シリコン溶融液）
４とは原点０を含みｚ軸と直交する液体４０表面で接し
ているものとする。

そして、ｒ、ｚ、φ方向それぞれの流れの速度成分Ｖｒ
、Ｖｚ、Ｖφ、液体４の密度ρ、同動粘性係数をν、同
圧力をｐ、垂直上方向きの磁場Ｂによる電磁気力のｒ、
φ成分をＦｒ、Ｆφとし、下記流体の方程式＋１１．　
＋２）を設定する。

（以　下　余　白） Ｂ　Ｖｒ　Ｖｒ　ａ　Ｖｚ −−＋−＋−＝０　・・・（２） ａＶ　ｒ　５ま ただし、Ｖｒ、Ｖφ、Ｖｚの境界条件は下記Ｃ３）。

（４）式である。

２　＝　０　；　Ｖｒ　＝　０．　Ｖφ＝ｒΩ　Ｖｚ＝
０　・・・（３）２；−■ＨＶｒ＝０．Ｖφ日０　・・
・（４）また、電磁気力のｒ、φ成分Ｆｒ、Ｆφは、液
体４中の誘導電流による磁場を無視すると下記（５）式
により与えられる。

以上の前提の基に代表長りを、 とし、各方向の速度成分Ｖｒ、Ｖφ、Ｖｚ及び圧力ｐを
それぞれ下記（７）式に示す如く置く。

（以　下　余　白） この場合、（１１，（２１式は下記（８１〜（１１）式
に変数変換される。

Ｆ２−トＦ’Ｈ−Ｇ２−Ｆ’＋ＮＦ＝０・・・（８）２
ＦＧ＋ＨＧ’−Ｇ’＋ＮＧ　＝Ｏ・・・（９）Ｐ’＋Ｈ
Ｈ’−Ｈ”　＝０　・・・（１０）２Ｆ＋Ｈ’　＝０　
・・・（１１） ただし、Ｎは相互作用変数であり、下記（１２）式にて
、また境界条件は下記（１３）式にて表される。

ここで、Ｎが非常に大きい場合、即ち磁場強度が大であ
る場合の近似解を（８）、　＋９１．　（１１）　ｍよ
りめると下記（１４）　、（１５）　、（１６）式を得
る。

Ｇ”−ＮＯ−２・・・　（１４） Ｆ　”−ＮＦ−−０２・＝　（１５） Ｈ’＝−２Ｆ　・・・　（１６） それぞれ（１３）式の境界条件を考慮すると、Ｇ。

Ｆ、Ｈは下記（１７）　、（１Ｂ）　、（１９）式の如
くまる。

Ｇ”　ｅｘｐ　（ｙ’Ｎ　Ｚ”　）　−（１７）Ｎ −ｅｘｐ　（２−ｖ／Ｎ　ｚ”　）　）　・＝　（１Ｂ
）第６図（ａｌ　〜（ｈ）は、（８）、　１９）、（１
１）式を積分した数値解を示しており、Ｎ＝０．０．３
　、１．０　、　３゜１０　、３０　、１００　、３０
０の８条件についてそれぞれ実線にて、またＮ２２．０
の場合の第５図（Ｃ１〜（ｈ）に関しては（１７）　、
（１Ｂ）　、（１９）式の近似解をも破線にて併せて示
しである。

これらの図からは、Ｎが大となる、即ち磁場強度が大と
なるに従って、Ｆ、　Ｈ，即ちＶｒ　（水平方向速度成
分）、Ｖｚ（垂直方向速度成分）が小となること、換言
すれば、円板５の回転に伴う強制対流が抑制されて、液
体４が静止状態に近くなること、また同時に液体４の流
れが壁（円板５と液体４との境界）付近に集中している
ことが理解される。更に、第ｃｒＷＪ（Ｃ＞〜（ｈＪに
破線にて示した近似解も実用上充分な近似値を示してい
る。

以上のようにして、垂直上方向きに磁場が印加された液
体の垂直軸回りに回転する円板による強制対流が抑制さ
れることが理論的に裏付けられた体的には単結晶５の引
き上げ速度）をＲ１不純物元素の拡散定数をＤとして下
記（２０）式を設定する。

・・・（２０） この場合の境界条件は不純物元素の液体４に対する平衡
偏析係数をに、とすると、下記（２１）　。

（２２）式である。

２−一■；　ｃ＝ｃ〜　・・・（２２）上記境界条件（
２１）、（２２）式は、前述の速度分布の解析結果から
これを満足するＣは２のみの関数となるので、前述の（
６）式のｚ　’　、（７）式のＶＺを用いて（２ｏ）式
を正規化すると（２３）式が得られる。

・・・（２４） ただし、６＝シ／Ｄ：シュミット数 Ｒ″＝　Ｒ／　、／　ｖ丁：正規化凝固速度（２３）式
からは下記（２５）式が得られる。

＋　Ｉ　（３１６゜）ｄｓ＋ｃＴｏ）・・・（２５）「
ｑ ｔｓｏ　（Ｕ　＋　Ｒ”　） ・・・（２７） とすると、（２７）式から下記（２８）　、（２９）式
が得られる。

実効偏析係数Ｋｅは下記（３０）式により定義されるの
で、（３０）、（２９）式から下記（３１）式として表
せる。

Ｋｅ　Ｃ−＝Ｋｏ　Ｃ１ｏ）　−（３０）ｌｌ このようにしてめられた（３１）式の実効偏析係数Ｋｅ
の概略の傾向を知るために、以下の如く近似を行う。

まず、Ｈ，、、＝Ｈ（−００）とお（と、１（Ｓ）　〜
Ｈ，，６（Ｓ＋δ”　）　、−Ｂ−ｑｏ。

となる定数６８が存在することから、前記（２６）式の
Ｉ　（Ｓ）の近似関数を１（ｓ）として、とおくと、（
３１）式中の１／　（Ｕ＋Ｒ’　）は下記（３３）式と
なる。

Ｒ”＋Ｈ− 、：、Ｄ場合、　−（３３） δ″−＃０：Ｕ−Ｈ〜； δ″−４ｏｏ　：　０−Ｑ　−（３４）の関係があるの
で、（３１）、（３３）式から実効偏析係数Ｋｅは下記
（３５）及び（３６）式となる。

Ｋｅ　＝Ｋｏ　／　（Ｋｎ　＋　（１−Ｋｏ　）　（ｅ
ｘｐ　（−６ｒｓＲ″δ″）Ｒ″ −・ｅｘａ　（−６ｔｌＨ−６０）））Ｒ″　＋Ｈ− ・・・　（３５） Ｒδ ＝に６　／　（Ｋｎ　十（１−Ｋｏ）　（ｅｘｐ　（−
）・・・（３６） （３６）式において、磁場が小である場合、即ちＮが小
である場合には、（３６）式の分母の内、（）内の右項
は非常に小さいので、 υ とおけば、前述した磁場印加がない場合の実効偏析係数
Ｋｅを表す（３６’　）式が得られる。

一方、垂直方向磁場が強い場合には、（１９）式％式％
（３７） であるから、下記（３８）式から（３９）式が得られる
。

以上から、 をそれぞれ代表長とするＨａｒｔｍａｎｎ数を定義する
と、Ｎが大の場合、即ち磁場が強い場合の実効偏析係数
Ｋｅは下記（４２）式にて表せる。

上記（４２）式において、右辺分母の（）内を・・・　
（４２“） とおけば、前記（３６”）式において係数ｆを垂直方向
に磁場印加した場合の係数ｆａとした場合の下式 ただし、上記（４２）式は近位計算の結果であり、一般
的には実効偏析係数Ｋｅは下記（４３）式に示す如く、
Ｋｏ＋　）（ａｔ＋＋　Ｈａｏ＋　Ｈａｈｎの関数とで
表されるものと考えられる。

＝ｅ　＝ｆ　（Ｋ（１、ＨａＲ＋　Ｈａｏ＋　Ｈａ＋ｓ
ｏ）　−（４３）４７図は上記（４２）式によりめたシ
リコン溶−に対するリン（Ｐ）の磁場の強度別の実効偏
析係数Ｋｅを実線で、また磁場印加がない場合の前記（
３６’）、（３６“）式でめられる実効偏析ｌＫｅを破
線にて示したグラフである。なお、二のための数値とし
ては、シリコン溶融体の電云導度σ＝１．２９Ｘ１０６
ｓ／ｍ　、同動粘性係数νＸｌ０−７ｒｒｒ／ｓ　、同
密度ｐ　＝２５２０ｋｇ／　ｒｄ、リンのシリコンに対
する平衡偏析係数Ｋｏ＝０．３５、リンの拡散係数Ｄ＝
　５．１Ｘ１０（Ｉｎｒ／ｓ　、単結晶引上げ速度Ｒ−
１ａｍ／ｍｉｎ　、磁場強度（実際には磁束密度）　Ｂ
　＝０．１．０．３　、０．６　、１．ＯＴ　（テスラ
）であり、後述する実測値（口：　０．ＩＴ、△：　０
．３Ｔ。

０．６Ｔ）を併せて示しである。

第７図からは、磁場印加した場合、しない場合共に全体
的に円板（シリコン単結晶）５の回転速度が高くなると
実効偏析係数Ｋｅが低下するｆ頃向が読み取れるが、こ
れはすでに説明した如く、垂直方向に磁場を印加しても
円板５が高速回転となるに従って強制対流が強くなり、
平衡偏析係数に６に近くなるためである。

また、磁場強度（磁束密度）Ｂが大となるに従って実効
偏析係数Ｋｅが向上する（１．０に近付く）傾向が読み
取れる。これは、垂直方向（この場合は上向き）の磁場
により熱対流のみならず強制対流も抑制されて、この結
果シリコン溶融体が静止状態に近付いて実効偏析係数Ｋ
ｅが向上するからであり、併せて示した実測値（詳細は
後述）によっても裏付けられている。

更に、破線で示した（３６’）、（３６″）式に基づく
磁場を印加しない場合の高速回転域（おおよそ１０ｒ、
ｐ、ｍ、以上）では、弱い磁場を印加した場合よりも実
効偏析係数Ｋｅが高くなっており、このことは逆の表現
をすれば、垂直方向の磁場を印加する場合には、ある程
度以上の強度の磁場でなけ磁場強度は前述した実効偏析
係数Ｋｅを表す（３６’　）式中の係数ｆを、垂直方向
の磁場を印加しない場合をｆ。、゛印加した場合をｒａ
とすると、下式を満足する範囲の磁場強度Ｂであればよ
いこととなる。

ｆａ＜ｆ。

３ＨａｎΩ３ ・・・（４２”　） 従って、以上の理論的な解析によれば、所定強度の垂直
方向の磁場をシリコン溶融体に印加することにより熱対
流のみならず、単結晶の回転に起因する強制対流をも抑
制することが可能となり、この結果、シリコン溶融体が
静止状態に近くなり、実効偏析係数Ｋｅが向上すること
が明らかとなった。なお、この場合の磁場強度としては
、前記（３６’　）式中の係数ｆを、垂直方向に磁場印
加した場合をｆａ＋磁場印加しない場合をｆ、とすると
、 ｆａ＜ｆ（１ を満足する範囲であることも明らかとなった。

（以　下　余　白） 〔２〕水平磁場の解析 以上で垂直方向の磁場が印加された場合についての解析
を了るが、以下これを基に水平方向の磁場が印加された
場合について検討する。

印加される水平方向の磁場をＢ−Ｂ”ｌｉ７＊とすると
、そのｒ、φ成分は下記（４４）式で与えられる。

ｚ、ｒ方向に電流が流れ得る場合には、ｒ、φ。

２方向の電磁力は下記（４５）式で与えられる。

この場合、（ａ　／　ａφ）≠０となるので、下記（４
６）式に示す電磁力のφ方向の平均値を採用する。

１　「２π １′“、、Ｊ、Ｆｒｄゞ　°°°３′°６この場合、下
ｒ　＋　Ｆ　＊　＋　Ｆ　ｚはそれぞれ下記（４７）式
となる。

以上から（８）〜（１１）式同様の変数変換を用いると
下記（４８）〜（５１）が得られる。

Ｆ２＋Ｆ　’　Ｈ−Ｇ２−Ｆ“十”Ｉ　Ｎ　Ｆ　＝　０
・・・（４８）２ＦＧ＋ＨＧ’−ｃ’＋％ＮＧ　＝Ｏ・
・・（４９）ｐ’＋Ｉ（Ｈ’−Ｈ“十ＮＨ＝０・・・（
５０）２Ｆ＋Ｈ”　＝０・・・（５１） 上記（４８）〜（５０）式によりＦ、Ｇ、Ｈが規定され
るためＦｚは重要な意義を持たず、また前記（１２）式
の相互作用変数 とから、液体４が同一流動状態となるためには、水平方
向磁場を印加する場合は垂直方向磁場を印加する場合に
比じてｖ’２倍の磁場強度が必要であると考えられる。

従って水平方向磁場を印加した場合には、前記（４１）
式に示したＩｌａｒｔｍａｎｎ数をそれぞれ下記−（４
１’　）式とおけばよいこととなる。

第８図は上記（４１’　）式によりめたシリコン゛　溶
融体に対するリン（Ｐ）の水平方向磁場の強度０．６Ｔ
の場合の実効偏析係数Ｋｅを実線で、また磁場印加がな
い場合の前記（３６’）、（３６’）式でめられる実効
偏析係数Ｋｅを破線にて示したグラフである。なお、計
算のための数値としては、シリコン溶融体の電気伝導度
σ＝１．２９×１０ｆ′ｓ／ｙａ、同動粘性係数ν＝　
３　ｘ　ＩＱ−’　ｔｄ　／　ｓ　、同密度ρ−２５２
０ｋｇ１ｒｄ、リンのシリコンに対する平衡偏析係数Ｋ
。

＝０．３５、リンノ拡散係数Ｄ−５，ｌＸｌ０４ｎｒ／
ｓ、単結晶引上げ速度Ｒ＝１−／５ｉｎｓ磁場強度（実
際には磁束密度）　Ｂ−０，６Ｔ　（テスラ）であり、
後述する実測値を・印にて併せて示しである。

第８図からは、磁場印加した場合、しない場合共に全体
的に円板（シリコン単結晶）５の回転速度が高くなると
実効偏析係数Ｋｅが低下する傾向が読み取れるが、これ
はすでに説明した如く、水平方向に磁場を印加しても円
板５が高速回転となるに従って強制対流が強くなり、平
衡偏析係数Ｋ。

に近くなるためである。

従って、以上の理論的な解析によれば、シリコン溶融体
表面から垂直方向に電流が流れ得る状態とした場合には
、水平方向の磁場をシリコン溶融体に印加することによ
り熱対流のみならず、単結晶の回転に起因する強制対流
をも抑制することが可能となり、この結果、シリコン溶
融体が静止状態に近くなり、実効偏析係数Ｋｅが向上す
ることが明らかとなった。

〔３〕実効偏析係数の制御 以上の如く、不純物を含む導電性物質の溶融体にその表
面と直交する方向の主成分を有する磁場を印加した場合
、又は溶融体表面から垂直方向に電流が流れ得る状態で
溶融体にその表面と平行な方向の主成分を有する磁場を
印加した場合には、不純物の実効偏析係数が向上するこ
と、就中単結晶が比較的低速回転で強い磁場を印加した
場合には実効偏析係数Ｋｅが格段に向上してほとんど１
．０に近い値となることが明らかとなった。

しかφ、それでもなお実効偏析係数Ｋｅ　＝　１．０と
はならず、単結晶中の不純物濃度は従来のＣＺ法による
場合に比して相当程度均一化されるとはいえ、やはり不
均一であることには変わりはない。

更に単結晶が比較的高速回転する場合には、実効偏析係
数Ｋｅを１．０に近付けるためには相当程度強い磁場が
必要となる。第９図はシリコン溶融体に不純物としてリ
ン（Ｋ　ｏ　＝０．３５）を添加し、単結晶の回転数Ω
＝２５ｒ、ｐ、ｍ、、同引き上げ速度Ｒ−３ｗ／ｗｉｎ
の場合の磁場強度Ｂと実効偏析係数Ｋｅとの関係を示し
たグラフであり、実線は垂直方向磁場、破線は水平方向
磁場をそれぞれ印加した場合を示している。

この第９図に示した例では、実効偏析係数Ｋｅ≧０．９
とするためには、磁場強度（実際には磁束密度）Ｂ＞０
．６５７の強い磁場を必要とする。しかし、このような
強い磁場を発生するためには、永久磁石、電磁石を問わ
ずかなり大規模な装置を必要とし、電磁石であればその
消費電力も相当なものとなり、実用性の面でやや難点が
ある。

そこで、本願発明者らは更に検討を重ねた結果、磁場強
度Ｂを変更することによって不純物の実効偏析係数Ｋｅ
を制御し、これにより単結晶中に含まれる不純物の濃度
を一定とし、あるいは所定範囲（たとえば半導体成品と
された場合の許容範囲）とすることが可能であるとの結
論を得た。

以下、その理論的検討過程について説明する。

まず、実効偏析係数の最大値、即ち本発明にあっては前
述した如き垂直又は水平方向の磁場印加により向上させ
得る最大値をＫｍａχとすると、実効偏析係数Ｋｅの制
御可能な範囲は下記（５２）式％式％（５２） ここにおいて、実効偏析係数Ｋｅの制御因子は、前記（
４２）　、（４１）及び（４１’）式から明らかな如く
、磁場強度Ｂ、結晶引き上げ速度Ｒ１同回転数Ω等であ
るが、ＣＺ法では常識的には結晶引き上げ速度Ｒの許容
範囲は限られており、また前述の第７，８図からも明ら
かな如く、磁場印加をしない場合の結晶回転数Ωのみに
よる実効偏析係数Ｋｅへの影響はそれ程には大きくない
上、この結晶回転数Ωは単結晶５の断面方向の均一性を
維持するための許容範囲があるため、結局は磁場強度Ｂ
による実効偏析係数Ｋｅの制御が最も効果的かつ実用的
である。

さて、単結晶の不純物の拡散を無視すると、溶質（不純
物）の質量バランスに関して下記（５３）式が成立する
。

「ｇ ］。Ｃｓｄｇ＋Ｃｔ　（１−′）　＝Ｃｔｏ　−（５３
）ただし、ＣＬ：溶融体中の不純物の平均密度ｃＬＯ：
溶融体中の不純物の初期濃度 Ｃｓ　：単結晶中の不純物濃度 ｇ　：単結晶の引き上げ率 上記（５３）式中のＣｓ　＋　Ｃｔは不純物の実効偏析
係数Ｋｅ＃１であるから、引き上げ率ｇの関数となる。

また、実効偏析係数Ｋｅは下記（５４）式の如く定義さ
れるから、（５３）　、（５４）式から下記（５５）式
が得られる。

Ｃｓ　＝Ｋｅ　ＣＬ　−（５４） ・・・（５５） ただし、Ｃｓｏ：単結晶中の不純物の初期濃度Ｋｅｏ：
実効偏析係数Ｋｅの初期設定値単結晶に含まれる不純物
の濃度Ｃｓの許容範囲を下記（５６）式により規定する
。

１≦Ｃｓ／Ｃｓｏ≦Ｃｖａａｘ　・・（５６）以上の前
提の下に、第１θ図にリン（Ｐ）を−例としてその計算
例を示す如く以下に述べる２種類の実効偏析係数Ｋｅの
制御方法が考えられる。

その第１の方法は、単結晶中の不純物濃度Ｃｓのその初
期濃度Ｃｓｏに対する比Ｃｓ／Ｃｓｏを一定とすべく実
効偏析係数Ｋｅを平衡偏析係数ＫＧと等しくなるまで連
続的に変化させる方法である。

第２の方法は、Ｃｓ／Ｃｓｏを所定許容範囲内とすべく
実効偏析係数Ｋｅを段階的に、即ちＣｓ　／Ｃ５ｏｈ＜
　１．０から許容上限Ｃｗａｘとなるまでの間は実効偏
析係数Ｋｅを一定に維持し、Ｃｓ／Ｃｓｏが許容上限に
達した時点でＣ３／　’Ｃ：ＳＯ＝　１となるように実
効偏析係数を変化させる操作を反復する方法である。

以下、この２種類の方法について、その計算例を示す第
１θ図のグラフに従って説明する。なお、この計算例は
、シリコン溶融体に不純物としてリン（Ｐ）を添加した
計算例であつて、リンの平衡偏析係数Ｋｏ＝０．３５、
実効偏析係数Ｋｅの初期値Ｋｅｏ＝０．６とし、単結晶
中の不純物（リン）濃度Ｃｓの初期濃度Ｃｓｏに対する
比Ｃｓ／Ｃｓｏの許容上ｖＩＩ（、＋ａｘ　＝１．２と
する。

第１の方法では、まず実効偏析係数Ｋｅを第１Ｏ図に■
を付した一点鎖線で示す如く、下記（５７）式に設定す
る。

ただし、Ｋ、≦Ｋｅ≦Ｋｍａｘ この場合、下記（５８）式に示す引き上げ率ｇの範囲 では、 Ｃｓ　＝　Ｃｓｏ　−（５９） であるから、この範囲では、結晶引き上げ方向の不純物
濃度は均一になる。ｇ≧ｇｏでは、結晶中不純物濃度は
Ｋｅ＝Ｋｇ（一定）の条件で濃化するから、ｇ≧ｇｏの
範囲では下記（６０）式に示すような単結晶中の不純物
濃度の分布が得られる。

従って、前記（５６）式に示した単結晶中の不純物濃度
Ｃｓの許容範囲 ｌ≦Ｃｓ／Ｃｓｏ≦Ｃｗ＋ａｘ を満足する引き上げ率ｇを ０≦ｇ≦ｇ　ｌ１ｌａｘ とするとその最大引き上げ率ｇ　ｍａｘは下記（６１）
式にて与えられる。

・・・（６１） この第１の方法では、単結晶の引き上げ率ｇ。

までは単結晶に含まれる不純物濃度は第１Ｏ図に■を付
した一点鎖線にて示す如く一定、即ちＣｓ／Ｃ５ｏ＝１
であり、その後引き上げ率ｇＩＩｌａｘまではＣｓ／Ｃ
ｓｏは１から次第に上昇し、引き上げ率ｇ　ｍａｘでＣ
ｓ　／Ｃｓｏ＝Ｃｍａｘ　（＝１．２　）となる。

次に第２の方法について説明する。

この方法では、まず実効偏析係数Ｋｅを第１０図に■を
付した実線で示す如くその初期値Ｋｅｏに固定して（Ｋ
ｅ　−Ｋｅｏ）　、単結晶の引き上げを開始する。この
場合の単結晶中の不純物濃度Ｃｓの初期濃度Ｃｓｏに対
する比Ｃｓ／Ｃａｏは第１θ図に＠を付した実線で示す
如く下記（６２）式にて与えられる。

上記（６２）式は下記（６３）式で与えられる引き上げ
率ｇＩまで前記（５６）式を満足し、引き上げ率ｇ＝ｇ
ｒで単結晶中の不純物濃度Ｃｓの初期濃度に対する比Ｃ
ｓ／Ｃｓｏは Ｃｓ　／　Ｃ５ｏ＝　Ｃｍａｘ となる。

そして、引き上げ率ｇ”−ｇ＋となった時点で実効偏析
係数Ｋｅを下記（６４）式にて与えられる値Ｋｅｓに変
更すると、 ＣＳ　／　Ｃｓｏ　＝　１ となり、この後引き上げ率ｇ　ｌＪ＜ｇ　ｔより大（ｇ
＞ｇ＋）の範囲では単結晶中の不純物濃度Ｃｓの初期濃
度Ｃｓｏに対する比Ｃｓ／Ｃｓｏは下記（６５）式にて
与えられる。

Ｋｅ　ｓ　＝Ｋｅｏ／Ｃｍａｘ　・＝　（６４）上記（
６５）式は、引き上げ率ｇが下記（６６）式で与えられ
る引き上げ率ｇ２となるまで前記（５６）式を満足する
。

そして、引き上げ率ｇ””ｇ２となった時点でＣｓ　／
Ｃ５ｏ＝　Ｃａ＋ａｘ となり、この時点で実効偏析係数Ｋｅを下記（６７）式
にて与えられる値Ｋｅｚに変更すれば、Ｃｓ　／Ｃ５ｏ
＝　１ となる。

Ｋｅ　２−　Ｋｅ　、／　Ｃｍａｘ　・＝　（６７）以
後、上記同様にＣｓ　／　Ｃ５ｏ＝　Ｃｍａｘとなる都
度実効偏析係数Ｋｅを段階的に低下させ、Ｋｅ　３　。

Ｋｅ４・・・Ｋｅｉ・・・Ｋｅ　ｎ’＝Ｋｇとなるまで
同様の操作を反復する。

なお、実効偏析係数Ｋｅの１回目の変更時点での値Ｋｅ
ｉ及びこの時点の引き上げ率ｇｉは一般的には下記（６
８）、（６９）式にて与えられる。

Ｋｅ　ｉ　＝Ｋｅ　ｉ−１／Ｃｍａｘ　−（６Ｂ）１／
　（Ｋｅ　ｉ−ｓ　−１） ｇｉ　＝　１−　（１−ｇｉ−ｔ　）　Ｃｍａｘ　−（
６９）この第２の方法では、Ｋｅ　＝ＫＱ　：　（Ｃｓ
／Ｃ５ｏ＝１）、即ち引き上げ率ｇｎとなった後、Ｃｓ
　／Ｃｓｏ＝Ｃｍａｘとなる引き上げ率ｇ　ｎ　Ｌまで
前記（５６）式 ％式％） が満足される。

なお、■を付した２点鎖線は実効偏析係数Ｋｅ＝０．８
に固定した場合を示しており、この場合には単結晶中の
不純物濃度Ｃｓの初期濃度Ｃｓｏに対する比Ｃｓ／Ｃｓ
ｏは＠を付した−２一点稙線で示す如くになる。

以上の第１θ図に１点鎖線で示した第１の方法、実線で
示した第２の方法および２点鎖線で示した引き上げ率ｇ
の全範−ド亘って実効偏析係数Ｋｅ＝０．８に固定した
場合を比較すると、第１及び第２の方法はいずれも引き
上げ率ｇが０．７程度以上まで前記（５６）式に示した
許容範囲　−１≦Ｃｓ／Ｃｓｏ≦Ｃｍａｘ　（−１，２
）を満足する。

一方、実効偏析係数Ｋｅ　＝０．８　（＞Ｋｅｏ＝０．
６　）で一定に維持した場合には、前記（５６）式に示
した許容範囲を満足する引き上げ率ｇは高々引き上げ率
ｇ＝０．６程度までである。

このように、以上に説明した第１又は第２の方法を採れ
ば、実効偏析係数Ｋｅを相当程度高い一定値に維持する
場合に比して、それよりも低い値でも単結晶中の不純物
濃度番高い引き上げ率ｇまで許容範囲内とすることが可
能となり、特に前記第１の方法を採る場合には単結晶中
の不純物濃度Ｃｓをかなり高い引き上げ率ｇまで一定に
維持することが可能となる。

従って、前述した如く溶融体にその表面と直交する方向
の主成分を有する磁場を印加するか、又は溶融体表面か
ら垂直方向に電流が流れ得る状態とし、溶融体にその表
面と平行な方向の主成分を有する磁場を印加することに
より、溶融体に含有される不純物の実効偏析係数Ｋｅを
上述の第１又は第２の方法に従って制御すれば、大規模
な磁場印加装置を用いて不純物の実効偏析係数Ｋｅを相
当程度高い値にて一定に維持する場合よりも高い引き上
げ率ｇまで単結晶中の不純物濃度を所定範囲内に維持し
得ることが、あるいは一定とし得ることが明らかとなっ
た。

なお、現実の結晶成長に際しては上記第１及び第２の方
法の如く、実効偏析係数を厳密に制御するのではなく、
第１０図に■を付した１点鎖線と同じく■を付した実線
とで囲まれたハンチングを施した範囲内に実効偏析係数
を制御することにより実用上充分に均一な不純物濃度の
単結晶を得ることが可能となる。

（発明の構成〕 本発明は、ＣＺ法において導電性物質の溶融体にその表
面と直交する方向の主成分を有する磁場を印加するか、
又は前記溶融体表面がら垂直方向に電流が流れ得る状態
として溶融体にその表面と平行な方向の主成分を有する
磁場を印加することにより、溶融体中の不純物の実効偏
析係数を向上させ、更に前記のいずれの場合にもその磁
場強度を単結晶の引き上げに伴って経時的に変更するこ
とにより不純物の実効偏析係数を制御し、これにより単
結晶中に含まれる不純物の濃度を一定範囲内に、あるい
は一定値とするものである。また磁場強度を経時的に変
更する方法としては、磁場強度の変更により制御される
不純物の実効偏析係数が、単結晶中に含まれる不純物濃
度を一定となすべく連続的に変化されるようにし、又は
単結晶中にふくまれる不純物濃度を所定範囲内となすべ
く段階的に変化されるようにするものである。

（以　下　余　白） 〔実施例〕 以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。

本発明に係る結晶成長方法についてはその原理をすでに
説明したが、これを実施するための装置を示す図面に従
ってより具体的に説明する。

第１１図は本発明に係る結晶成長方法を実施するための
装置の模式的側断面図である。

チャンバー１は軸長方向を垂直とした略円筒状の真空容
器テあり、上面中央部には矢符方向に所定速度で回転す
る引き上げチャック７の回転軸７′がエアシールドされ
て貫通している。引き上げチャック７にはシード（結晶
成長の核となる単結晶）５′が取り付けられている。

チャンバー１の底面中央部には、前記回転チャック７と
は同一軸心で逆方向に所定速度で回転するるつぼ３の支
持軸６がエアシールドされて貫通している。支持軸６の
先端には黒鉛製るつぼ３′がその内側に石英（Ｓｉ０２
）製のるつぼ３を嵌合する状態で取り付けられている。

るつぼ３の回転域のやや外側の位置にはヒータ２が、そ
の更に外側のチャンバー１との間の位置には熱遮蔽体８
がそれぞれ同心円筒状に配設されている。

そして、るつぼ３内にはリン等の不純物を添加されたシ
リコン溶融体４がヒータ２により溶融状態とされて収容
されており、前述したチャック７に取り付けられたシー
ド５′をシリコン溶融体４の表面に接触させて回転させ
つつ徐々に引き上げることにより、シード５′下端にシ
リコン単結晶５が成長する。

以上の構成は、通常の結晶成長装置と基本的には同様の
構成であるが、第１１図の実施例ではチャンバー１の外
周を囲繞してコイル１２友びヨーク１３からなる磁場印
加装置ｌＯが備えられている。そして、磁場印加装置ｌ
Ｏに所定方向の直流（交流でもよレリ電流が印加される
と、第８図に破線矢符にて磁力線１１．１１を示す如く
シリコン溶融体４に対して垂直上方向きの磁場が印加さ
れる。この磁場の強度を変えることにより〔発明の原理
〕の項で説明した如く、シリコン多結晶４のヒータ２に
よる加熱に起因する熱対流及び単結晶５の回転に起因す
る強制対流とが共に溶融体４に印加される垂直上方向き
の磁場強度に応じて抑制され、溶融体４に含まれている
不純物の実効偏析係数Ｋｅを制御することが可能となる
。

第１２図は第２の装置の例を示す模式的断面図であって
、チャンバー１及びその内部の構成は上述の第１１図に
示した実施例と同様である。そし・て本実施例ではチャ
ンバー１を挾んでるつぼ３の位置よりやや低い高さ位置
に永久磁石１０’、１０’のＮ極同志を対向させた磁場
印加装置１０を配設しである。どのような構成とするこ
とにより、破線矢符にて磁力線１１．　’１１を示す如
くシリコン溶融体４に対して垂直上方向きの磁場が印加
され、この磁場の強度を変えることにより前述同様にシ
リコン溶融体４に含まれている不純物の実効偏析係数Ｋ
ｅを制御することが可能となる。

第１３図は第３の装置の例を示す模式的断面図であって
、基本的には上記２例と同様の構成となっているが、本
例では、磁場印加装置ｌＯは溶融体４の表面に平行な方
向（水平方向）に主成分を有する磁場を印加するように
なっている。即ち、チャンバー１を挾んで永久磁石１０
’、１０’の異極を対向させた磁場印加装置１０が備え
られていて、破線矢符にて磁力線ｍ１．１１・・・を図
示する如く、シリコン溶融体４に対してその表面に平行
な方向（水平方向）の磁場が印加される。更に本例では
磁場印加装置１０が発生する磁場により誘起される電流
をシリコン溶融体４の表面付近から垂直方向、具体的に
は単結晶５へ流すための電流回路２０が備えられている
。即ちシリコン多結晶の電極棒２１が、その下側部をシ
リコン溶融体４内にるつぼ３底部付近まで浸漬し、また
上側部をるつぼ３の上面よりやや上方にまで突出した状
態でその上端部を導線２２にてチャンバー１の天面から
吊持されている。

そしてこの導線２２はチャック７の回転軸７′、チャッ
ク７を介してシード５′と接続されている。

従って電極棒２１とシリコン単結晶５は、それぞれの両
端部をシリコン溶融体４及び導線２２にて接続されて電
気的な回路が形成されることとなり、単結晶５と接する
部分でシリコン溶融体４の表面から垂直方向へ電流が流
れ得る状態となる。これにまり前２例同様シリコン溶融
体４のヒータ２による加熱に起因する熱対流及び単結晶
５の回転に起因する強制対流とが印加される磁場の強度
に応じて共に抑制され、溶融体４に含まれている不純物
の実効偏析係数を制御することが可能となる。

第１４図は第４の例を示す模式的断面図であって、第１
３図に示した第３の例とは電流回路２０が異なる他は同
様の構成である。本例では、石英製るつぼｈの底部中央
が開口されており、この開口部には導電物である黒鉛製
のるつぼ３′の底部の一部に形成した突起を嵌合突出さ
せている。そしてこの黒鉛製るつぼ３′の支持軸６とチ
ャック７の回転軸７′とが導線２５により接続されてい
て、導線２５、回転軸７′、チャック７、シード５′、
シリコン単結晶５、シリコン溶融体４、黒鉛製るつぼ３
′、支持軸６、導線２５により電流回路２′０が形成さ
れる。

これにより上述の第１３図に示した第３の例同様シリコ
ン溶融体４内の熱対流及び強制対流が印加される磁場の
強゛度°に応じて共に抑制され、溶融体４に含まれてい
る不純物の実効偏析係数を制御することが可能となる。

前述の第７図のグラフにて理論解析によりめられたシリ
コン溶融体４に垂直方向に磁場を印加した場合のリンの
実効偏析係数Ｋｅを示したが、これには第１１図に示し
た垂直方向磁場を印加する装置により得られたシリコン
単結晶５の実効偏析係数Ｋｅの実測値をも併せて示しで
ある。即ち、るつぼ３の直径１２＃、シリコン溶融体４
の初期量１８ｋｇ、シリコン単結晶５の引き上げ速度１
ｍ／ｍｉｎ、同回転速度２　、　５　、１０．２５ｒ、
ｐ、ｓ＋、の条件で、垂直上方向きの磁場強度（実際に
は磁束密°度）　０．１゜０．３．０．６　Ｔのそれぞ
れの場合の実効偏析係数の実測値をロ、△、○印にて示
しある。なお、結晶の成長にあたっては、そのトップ（
成長の開始部分）の抵抗率がＣ−ＭＯＳデバイスに用い
られるＮ型のｌθΩ備となるようにし、また結晶直径は
１０５鶴、同方位は（１００）のものを得た。

また得られたシリコン単結晶の評価方法としては、第１
５図に示す如く、引き上げ率約１０．４０゜７０％の３
個所で単結晶５の中央部分を対象とした。

第１５図には磁束密度０．３　Ｔ、単結晶回転数２　ｒ
、ｐ、ｍ。

の場合の実測された抵抗率を併せて示しであるがミ全長
に亘って抵抗率変化の少ないシリコン単結晶が得られて
いる。

以上のようにして実測された抵抗率をリン濃度に換算し
てそれぞれから下式 ただし、Ｃｓ　（ｇ）’引き上げ率ｇにおけるリンの濃
度 ｃｏ、：？８融体中のリンの初期濃 度 にて実効偏析係数Ｋｅをめ、これの平均値を実際の実効
偏析係数Ｋｅとしてその結果を第７図にプロットしたも
のである。

第７図のグラフからは、各垂直上方向きの磁場強度にお
いて理論値、実測値共に単結晶５の回転速度が高速であ
る場合には実効偏析係数Ｋｅ力（（氏く、逆に単結晶５
の回転速度が低速であるＪ易合には実効偏析係数Ｋｅが
高くなってもする。これ番よ’ｆＡＩ述した如く、単結
晶５の回転速度が大であれＬｆある程これに起因する強
制対流が大となり、印加される磁場の強度が一定であれ
ば強制対流を抑寄１する効果が不充分となるからである
。

一方、シリコン単結晶５の回転数が低Ｌ）場合には垂直
上方向きの磁場強度（実際に番ま磁束密度）が０．３Ｔ
以上では理論値と実測値とがＩｆ　！！一致し。

て高い実効偏析係数Ｋｅを示してむする。これ番よ垂直
上方向き磁場により熱対流２、強制対流共に充分に抑制
されているためと考えられる。このこと器よ、磁場強度
０．１　Ｔの場合の理論値と実測値と力（ＩＩＩ古晶の
低速回転域でややかけ離れてむ）ること力）らも理解さ
れる。即ち、磁場強度が小（０，Ｉ　Ｔ）で、かつ単結
晶５が比較的低速回転である場合に番よ単結晶５の回転
に起因する強制対流番よｉｉｔ、ｓためこれに対する抑
制効果はあっても、熱対流に対する川１制効果は小さい
と考えられるからである。

一方、前述の第８図のグラフには、シリコン溶融体４の
表面から垂直方向に電流が流れ得ると仮定して、これに
水平方向に磁場を印加した場合のリンの実効偏析係数Ｋ
ｅの理論値を示したが、これには第１３図に示した装置
により得られたシリコン単結晶５からめた実効偏析係数
Ｋｅの実測値をも併せて示しである。単結晶５を得た際
の条件は、印加された磁場が水平方向であり、その強度
（実際には磁束密度）Ｂ＝　０．６Ｔであること以外は
前述の第７図に示した実測値の場合と同一であるが、第
１３図に示した装置では溶融体表面から垂直方向に電流
を流すための電流回路２０が必要であり、そのための電
極棒２１としては直径２０龍のシリコン多結晶を用い、
また導線２２としては直径３０ｍｍの銅線を用いた。

また得られた単結晶５の評価方法は、前述の第７図に実
測値を示した第１１図の装置の場合と同様である。

この第８図のグラフからは、第７図のグラフに示した第
１１図の装置の場合と同様、理論値、実測′値共に単結
晶５の回転速度が高速である場合には実効偏析係数Ｋｅ
が低く、逆に単結晶５の回転速度が低速である場合には
実効偏析係数Ｋｇが高くなっていることが読み取れる。

これは前述した如く、単結晶５の回転速度が大であれば
ある程これに起因する強制対流が大となり、印加される
磁場の強度が一定であれば強制対流を抑制する効果が不
充分となるからである。

更に、単結晶５が比較的低速回転である場合には、単結
晶５の回転に起因する強制対流は弱いため、これに対す
る抑制効果及び熱対流に対する抑制効果が共に大となっ
て実効偏析係数が格段に向上している。

さて、本発明方法の実施には上述の４種類の結晶成長装
置が主として用いられることとなるが、以下第１１図に
示した装置、即ち磁場印加装置１０に電磁石を使用し、
これによりシリコン溶融体４にその表面と直交する方向
（垂直方向）の主成分を有する磁場を印加して、シリコ
ン溶融体４に含まれる不純物の実効偏析係数Ｋｅを制御
するように構成された装置にて本発明方法を実施した結
果について説明する。なお、石英製るつぼ３は直径１２
”（インチ）のものを用い、不純物としてリン（Ｐ）を
含んだシリコン溶融体４の初期量は１８ｋｇ、シリコン
単結晶５の直径は約１０５ｍｍ、同方位は（１００）同
引き上げ速度Ｒは１　宵ｍ／ｌＴｌ１ｎ　、同回転数Ω
は２５ｊ、ｐ、Ｉｌ、、るつぼ３の回転数は０．５ｒ、
ｐ、ｍ、であり、得られたシリコン単結晶５のト・ノブ
（引き上げ開始位置）の抵抗率ρｎを１２Ωｃｍ（Ｎ型
）となるようにした。そして、磁場強度（実際には垂直
方向の磁束密度）Ｂを下記第１表に示すように、第１の
実施例では〔発明の原理〕の項で説明した第１の方法、
即ち単結晶５の引き上げ率ｇ＝０−７０％にかけて磁束
密度Ｂ　＝０．３−０．ＩＴまで連続的に変化させ、第
２の実施例では同じく第２の方法、即ち単結晶５の引き
上げ率ｇ＝０−３５％までは磁束密度Ｂ　＝　０．３Ｔ
、　ｇ　＝３５−５５％まではＢ＝０．２Ｔ、ｇ＝５５
−７０％まではＢ＝０．ＩＴにそれぞれ一定に維持して
単結晶５の引き上げを行った。

第　１　表 第　２　表 第２表はその結果を示しており評価方法は前述の第７．
８図のグラフに示した実測値と同様にシリコン単結晶５
の各引き上げ率ｇにおける中央部分の電気抵抗率ρｎを
実測し、これをリンの濃度に換算して下式により実効偏
析係数をめた。

Ｋｅ−Ｉ Ｃｓ　（ｇ）／　（Ｋｅ　−Ｇｏ　）＝　（１−ｇ）た
だし、Ｃ８（ｇ）：引き上げ率ｇにおけるシリコン単結
晶中のリンの 濃度 ｃｏ　＝溶融体中のリンの初期濃 度 第１の実施例では磁場強度（実際には磁束密度）Ｂを０
．３Ｔから０．ＩＴへ連続的に低下させることにより単
結晶５の引き上げ率ｇが約７０％程度においても実効偏
析係数Ｋｅ　＝　０．９程度の高い値を示しており、最
大０．３Ｔ程度の小さな強度の磁場印加装置を用いれば
よいこととなる。また得られた単結晶５の抵抗率ρｎ　
（リン濃度Ｃｓ）゛もほぼ一定の値を示しており、高い
引き上げ率ｇまで抵抗率特性のほぼ均一化された単結晶
が得られていることが理解される。

一方、第２の実施例では、磁場強度（磁束密度）Ｂ＝０
．２Ｔで一定とした引き上げ率ｇが３５％から５５％の
範囲では実効偏析係数Ｋｅ　＝０．６１乃至０．６０と
なっており、第９図に示した同じ磁場強度（磁束密度）
Ｂ＝　０．２７で一定とした場合の実効偏析係数Ｋｅ　
＝　０．５弱と比較して向上している。また、磁場強度
（磁束密度）Ｂ＝　０．ｌＴで一定とした引き上げ率ｇ
が５５％から７０％の範囲でも実効偏析係数Ｋｅ　＝０
．６０乃至０．５２となっており、第９図の磁場強度（
磁束密度）Ｂ＝　０．ＩＴで一定の場合の実効偏析係数
Ｋｅ　＝０．４３弱と比較して相当程度向上しているこ
とが理解される。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係る結晶成長方法は、導電性
物質の溶融体にその表面と直交する方向の主成分を有す
る磁場、又は前記溶融体の表面から垂直方向に電流が流
れ得るようにした状態で溶融体にその表面と平行な方向
の主成分を有する磁場を印加して溶融体に含まれている
不純物の実効偏析係数を向上させ、更に前記いずれの場
合にも溶融体に印加される磁場の強度を導電性物質の結
晶の引き上げに伴って連続的又は段階的に変化させるこ
とにより溶融体中に含まれる不純物の実効偏析係数を連
続的又は段階的に変化するように制御するものであるか
ら、実効偏析係数を単結晶の全引き上げ率の範囲に亘っ
て一定とする場合に比し−でより弱い磁場強度の磁場印
加装置にてより高い実効偏析係数をより高い引き上げ率
まで得ることが可能となる。

従って本発明方法を採る場合は、従来のＣＺ法による結
晶成長方法に比して、より広い単結晶引き上げ率の範囲
でより均一な不純物濃度の結晶、換言すれば電気抵抗率
特性の均一な結晶を得ることが可能となり、これを半導
体材料として使用する場合には、その歩留りが向上し、
またこれを材料とした半導体成品の特性も均一化される
等、本発明は優れた効果を奏するものである。

なお、前述した発明の原理及び実施例においては、平衡
偏析係数が１よりも小であるリンを不純物として添加し
たシリコン溶融体の場合について説明したが、平衡偏析
係数が１より大の場合についても本発明は容易に適用可
能である。

また前述の発明の原理及び実施例においては、導電性溶
融体としてはシリコン（Ｓｉ）　、不純物として主とし
てリン（Ｐ）に関して説明したが、導電性物質としては
他のたとえばゲルマニウム（Ｇｅ）等、不純物としては
リン、ポロン（Ｂ）は勿論のこと、他のｍｂ　、ｖｂ族
元素等を用いる場合にも本発明は適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｔａ）は熱対流を説明する模式図、同（ｂ）、　
ｔｃ＋は水平方向磁場による熱対流の抑制作用の説明図
、第２図は従来のＣ２法により得られたシリコン単結晶
の引き上げ率と電気抵抗率との関係を示すグラフ、第３
図は単結晶の回転に起因する強制対流の説明図、第４図
（ａ）、　（ｂ）は垂直方向磁場による強制対流の抑制
作用の説明図、第５図（ａｌ、　（ｂｌは水平方向磁場
による強制対流に対する作用の説明図、第６図（ａ）　
〜（ｈ）は相互作用変数Ｎ＝　０．０．１．０．３．１
．０゜３．３０．１００．３００の場合の強制対流の各
速度成分の理論値を示すグラフ、第７図は垂直方向の磁
場　。 を印加した場合及びしない場合の実効偏析係数の理論値
及び実測値を示すグラフ、第８図は溶融体表面から垂直
方向に電流が流れ得る状態で溶融体にその表面と平行な
方向の磁場を印加した場合及びしない場合の実効偏析係
数の理論値及び実測値を示すグラフ、第９図はシリコン
溶融体に不純物としてリンを添加し垂直方向及び水平方
向に磁場を印加した場合の実効偏析係数を示すグラフ、
第１θ図は本発明方法の理論的計算例を示すグラフ、第
１１．１２．１３及び１４図は本発明の実施に使用する
ための装置を示す模式的断面図、第１５図は本発明方法
により得られた結晶の評価方法を示す図である。 ２・・・ヒータ　３・・・るつぼ　４・・・シリコン溶
融体５・・・シリコン単結晶　１０・・・磁場印加装置
１１・・・磁力線　２０・・・電流回路特許出願人　住
友金属工業株式会社　外１名代理人　弁理士　河　野　
登　夫 ＼ ｃｄ）　（０） 第　１　図 ０５　１０ 引Ｌす率　） 寡　２　図 １　！”１ 第　Ｇ　図（ａ） ｌＪｌ’１ 埠　Ｇ　図　（ｂ） ｌＺ’１ ％　Ｇ　口　（Ｃ） 第　６　図（江〕 　Ｚｗｌ 疎　６図（ｅ） ＩＺ”１ 第　６図ｔｆ＋ 第　６図　（外） 第　６図ｃ月 ｋｅ［円 羊紹晶の回＊＃　ｒＬ（ｒＰｙｎ） 第７日 菫紹晶の＠魅数立（ｉＰＴｒｌ、） 埠　８　閉 Ｂｊ、ｊ％強度　Ｂ　（Ｔ） 弓１１１丁°率　ル 纂　１１　図 第　１２図 引り牟％Ｏ−＋２３９６８　→１００ ｈＪｈｌｆ＝　几ｃｍ９２　８．７　７８埠　＋５ｒｇ
Ｊ 手続補正書（自発） 昭和６０年７月９日 特許庁長官　殿 ２、発明の名称 結晶成長方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 所在地　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称　（２１
１）住友金属工業株式会社代表者熊谷典文 所在地　尼崎市東浜町１番地 １丁目１４番２２号　日進ビル２０７号河野特許事務所
（電話０６−７７９−３０８８）５、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ６、補正の内容 「発明の詳細な説明Ｊの欄 （１１明細書の第６頁１１行目乃至１２２行目「起因す
る結晶欠陥が発生し、あるいはシリコンウェハの反り、
歪み等が発生する。」とあるを、「起因する結晶欠陥が
発生する。」と訂正する。 （２）　明細書の第８頁５行目に「特開昭５８−５０９
５１号」とあるを、［特公昭５８−５０９５１号］と訂
正する。 （３７明細書の第１０頁１１行目に［特公昭５７−１４
９８９４号」とあるを、「特開昭５７−１４９８９４号
」と訂正する。 （４）　明細書の第１１頁４行目に「同５７−１４９８
９４号」とあるを、１−特開昭５７−１４９８９４号」
と訂正する。 （５）　明細書の第１１頁９行目に［特公昭５７−１４
９８９４号」とあるを、［特開昭５７−１４９８９４号
」と訂正する。 （６）　明細書の第２４頁４行目乃至５行目及び１５５
行目「別途特願昭５９−　号」とあるを、［別途特願昭
５９−１６２５６号」と訂正する。 （７）　明細書の第３４頁（３３）式を、・ｅｘｐ（−
６ＤＲ”　δ”　）　）　・（３３）ｊと訂正する。 （８）　明細書の第３４頁（３５）　、　（３６）式を
、ｒＫｅ　＝ＫＯ／　（Ｋｏ’＋　（Ｉ　Ｋｏ　）・・
・（３５） ＝Ｋａ　／　（Ｋｏ　＋　（Ｉ　Ｋｏ　）Ｄ　Ｒ＋Ｖｚ
６６ （９）　明細書の第３６頁（４０）式中にとあるを、削
除する。 α偽　明細書の第３６頁（４１）式中にとあるを、削除
する。 （１１）明細書の第３７頁（４２）式を、ｒＫｅ　＝Ｋ
ａ　／　（Ｋｏ＋（１−Ｋｏ　）・・・（４２）　Ｊ と訂正する。 （１２）明細書の第３７頁（４２’　）式を、・・・（
４２’）Ｊ と訂正する。 （１３）明細書の第４０頁（４２”　）式を、・・・（
４２’）Ｊ と訂正する。 （１４）明細書の第４４頁（４１’　）式中にとあるを
、削除する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、不純物を含有する導電性物質の溶融体から前記導電
   性物質の結晶を回転させつつ引き上げる結晶成長方法に
   おいて、 前記不純物の実効偏析係数を向上させるべく前記溶融体
   に所定方向の磁場を印加し、該磁場の強度を前記結晶の
   −引き上げに伴って経時的に変更することを特徴とする
   結晶成長方法。 ２、前記磁場の方向は、その主成分が前記溶融体表面と
   直交する方向である特許請求の範囲第１項記載の結晶成
   長方法。 ３、不純物を含有する導電性物質の溶融体から前記導電
   性物質の結晶を回転させつつ引き上げる結晶成長７方法
   において、 前記不純物の実効偏析係数を向上させるべく前記溶融体
   にその表面と平行な方向の主成分を有する磁場を印加す
   ると共に、前記磁場の印加により誘起される電流を前記
   溶融体と前記結晶との間に通電させ、前記磁場の強度を
   前記結晶の引き上げに伴って経時的に変更することを特
   徴とする結晶成長方法。 ４、不純物を含有する導電性物質の溶融体から前記導電
   性物質の結晶を回転させつつ引き上げる結晶成長方法に
   おいて、 前記不純物の実効偏析係数を向上させるべく前記溶融体
   に所定方向の磁場を印加すると共に、前記結晶中に含ま
   れる不純物濃度を一定とすべく前記不純物の実効偏析係
   数が平衡偏析係数と等しくなるまで連続的に変化するよ
   うに前記磁場の強度を前記結晶の引き上げに伴って連続
   的に変更することを特徴とする結晶成長方法。 ５、前記磁場の方向は、その主成分が前記溶融体表面と
   直交する方向である特許請求の範囲第４項記載の結晶成
   長方法。 ６、不純物を含有する導電性物質の溶融体から前記導電
   性物質の結晶を回転させつつ引き上げる結晶成長方法に
   おいて、 前記不純物の実効偏析係数を向上させるべく前記溶融体
   にその表面と平行な方向の主成分を有する磁場を印加す
   ると共に、前記磁場の印加により誘起される電流を前記
   溶融体と前記結晶との間に通電させ、前記結晶中に含ま
   れる不純物濃度を一定とすべく前記不純物の実効偏析係
   数が平衡偏析係数と等しくなるまで連続的に変化するよ
   うに前記磁場の強度を前記結晶の引き上げに伴って連続
   的に変更することを特徴とする結晶成長方法。 ７、不純物を含有する導電性物質の溶融体から前記導電
   性物質の結晶を回転させつつ引き上げる結晶成長方法に
   おいて、 前記不純物の実効偏析係数を向上させるべく前記溶融体
   に所定方向の磁場を印加すると共に、前記結晶中の不純
   物濃度を所定範囲内とすべく前記結晶中の不純物濃度が
   前記所定範囲の上限となるまでは前記不純物の実効偏析
   係数を一定となすべく、次いで前記結晶中の不純物濃度
   が前、記結晶の引き上げ開始時の濃度となる前記不純物
   の実効偏析係数となすべく前記磁場の強度を前記結晶の
   引き上げに伴って段階的に変更する操作を反復すること
   を特徴とする結晶成長方法。 ８、前記磁場の方向は、その主成分が前記溶融体表面と
   直交する方向である特許請求の範囲第７項記載の結晶成
   長方法。 ９、不純物を含有する導電性物質の溶融体から前記導電
   性物質の結晶を回転させつつ引き上げる結晶成長方法に
   おいて、 前記不純物の実効偏析係数を向上させるべく前記溶融体
   にその表面と平行な方向の主成分を有する磁場を印加す
   ると共に、前記磁場の印加により誘起される電流を前記
   溶融体と前記結晶との間に通電させ、前記結晶中の不純
   物濃度を所定範囲内となすべく前記結晶中の不純物濃度
   が前記所定範囲の上限となるまでは前記不純物の実効偏
   析係数を一定とすべく、次いで前記結晶中の不純物濃度
   が前記結晶の引き上げ開始時の濃度となる前記不純物の
   実効偏析係数となすべく前記磁場の強度を前記結晶の引
   き上げに伴って段階的に変更する操作を反復することを
   特徴とする結晶成長方法。