JPS6033298A - 単結晶半導体の製造方法 - Google Patents
単結晶半導体の製造方法Info
- Publication number
- JPS6033298A JPS6033298A JP13925983A JP13925983A JPS6033298A JP S6033298 A JPS6033298 A JP S6033298A JP 13925983 A JP13925983 A JP 13925983A JP 13925983 A JP13925983 A JP 13925983A JP S6033298 A JPS6033298 A JP S6033298A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- silicon
- molten
- magnetic field
- semiconductor
- 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.)
- Granted
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】
本発明は単結晶半導体の製造方法に関し、特に大口径の
単結晶半導体の製造に用いられるものである。
単結晶半導体の製造に用いられるものである。
半導体装置の製造に用いられる単結晶半導体は主Ｋｆ、
クラルスキー法（Ｃ２法）によって製造されている。従
来、このＣ２法には第１図に示すような単結晶半導体引
上装置が用いられている。
クラルスキー法（Ｃ２法）によって製造されている。従
来、このＣ２法には第１図に示すような単結晶半導体引
上装置が用いられている。
すなわち、図中１は上部と下部が開口したチャンバーで
ある。このチャンバー１の下部開口からは回転自在な支
持棒２が挿入されておシ、この支持棒２上には黒鉛製保
護体３が支持され、石英ルツ＆４’ｌｉ保護している。
ある。このチャンバー１の下部開口からは回転自在な支
持棒２が挿入されておシ、この支持棒２上には黒鉛製保
護体３が支持され、石英ルツ＆４’ｌｉ保護している。
前記保護体３の外周にけ筒状のヒータ５及び保温筒６が
順次配設されている。また、前記チャンバー１の上部開
口からは例えばチェーン７が吊下されておシ、種結晶８
を保持している。
順次配設されている。また、前記チャンバー１の上部開
口からは例えばチェーン７が吊下されておシ、種結晶８
を保持している。
前記引上装置を用いたＣＺ法は、単結晶シリコンを製造
する場合を例にとれば、ルツ？４円にシリコン原料を入
れ、ヒータ５によシリコン原料を溶融させ、この溶融シ
リコン９に種結晶８を浸し、ルツゲ４と種結晶８とを逆
方向に回転させながらチェーン７ｔ−引上げることによ
シ単結晶シリコン１０ｔ−引上げるものである。
する場合を例にとれば、ルツ？４円にシリコン原料を入
れ、ヒータ５によシリコン原料を溶融させ、この溶融シ
リコン９に種結晶８を浸し、ルツゲ４と種結晶８とを逆
方向に回転させながらチェーン７ｔ−引上げることによ
シ単結晶シリコン１０ｔ−引上げるものである。
ところで、単結晶シリコンの引上げ中において一ルツぎ
４内の溶融シリコン９中では強制対流や熱対流が起こシ
、結晶成長界面近傍における溶融シリコン９の温度分布
、不純物濃度、酸素濃度が不均一となっている。このた
め、引上げられた単結晶シリコン１０は成長方向、径方
向ともに比抵抗分布、酸素濃度分布の均一性が悪くなり
、超ＬＳＩ用の高品質なウェハを供給することが困難で
ある。
４内の溶融シリコン９中では強制対流や熱対流が起こシ
、結晶成長界面近傍における溶融シリコン９の温度分布
、不純物濃度、酸素濃度が不均一となっている。このた
め、引上げられた単結晶シリコン１０は成長方向、径方
向ともに比抵抗分布、酸素濃度分布の均一性が悪くなり
、超ＬＳＩ用の高品質なウェハを供給することが困難で
ある。
また、近年、半導体素子の歩留ｂ’を向上させる等の目
的から単結晶シリコンは大口径化すれる傾向にあシ、こ
れに伴いルツぎも径の大きいものが使用されるようにな
ってきている。一般的にルツが径は結晶径の２倍以上必
要であるとされている。このような大口径化の傾向に伴
い、以下のような新たな問題点が発生するようになって
きた・ すなわち、結晶成長界面（固液界面）は溶融シリコンの
液面よシやや高くなるが、第２図に示す如くその高さｈ
は結晶径が大きくなるに従って高くなってりく。このこ
とは融液面の振動を大きくする原因となる。また、第３
図に示す如くこの融液面の振動の振幅はルツが径が大き
くなるに従って大きくなる。
的から単結晶シリコンは大口径化すれる傾向にあシ、こ
れに伴いルツぎも径の大きいものが使用されるようにな
ってきている。一般的にルツが径は結晶径の２倍以上必
要であるとされている。このような大口径化の傾向に伴
い、以下のような新たな問題点が発生するようになって
きた・ すなわち、結晶成長界面（固液界面）は溶融シリコンの
液面よシやや高くなるが、第２図に示す如くその高さｈ
は結晶径が大きくなるに従って高くなってりく。このこ
とは融液面の振動を大きくする原因となる。また、第３
図に示す如くこの融液面の振動の振幅はルツが径が大き
くなるに従って大きくなる。
このような融液面の振動は一旦成長した単結晶シリコン
を再溶解させる原因となシ、単結晶シリコンの表面に凹
凸を発生させ、安定した結晶育成が困難となる。また、
融液面の振動は単結晶シリコンの物性にも悪影響を及ぼ
す。
を再溶解させる原因となシ、単結晶シリコンの表面に凹
凸を発生させ、安定した結晶育成が困難となる。また、
融液面の振動は単結晶シリコンの物性にも悪影響を及ぼ
す。
一方、溶融シリコンに磁場を印加することにより溶融シ
リコンの粘性を実効的に大きくすることによシ、融液面
の振動及び溶融シリコン中の対流を抑制して、結晶育成
を安定化し、物性を均一化することが行なわれている。
リコンの粘性を実効的に大きくすることによシ、融液面
の振動及び溶融シリコン中の対流を抑制して、結晶育成
を安定化し、物性を均一化することが行なわれている。
従来、溶融シリコンに印加する磁場の強さは１００ＯＧ
を超える強磁場でなければ上述したような効果は得られ
ないと考えられていた。
を超える強磁場でなければ上述したような効果は得られ
ないと考えられていた。
ところが、大口径の単結晶シリコンを引上げる際に１０
００Ｇｔ−超える磁場を印加すると、結晶成長界面近傍
における温度分布がかえって不均一となることが判明し
た。また、この場合ルツボの周辺部が中央部よシかなシ
高温となるので、石英ルツボと黒鉛製保護体間及び石英
ルツボと溶融シリコン間の反応が促進される。この結果
、単結晶シリコン中の酸素濃度、炭素濃度が増加し、し
かもこれらの分布が不均一とな）、高品質の単結晶シリ
コンが得られない。
００Ｇｔ−超える磁場を印加すると、結晶成長界面近傍
における温度分布がかえって不均一となることが判明し
た。また、この場合ルツボの周辺部が中央部よシかなシ
高温となるので、石英ルツボと黒鉛製保護体間及び石英
ルツボと溶融シリコン間の反応が促進される。この結果
、単結晶シリコン中の酸素濃度、炭素濃度が増加し、し
かもこれらの分布が不均一とな）、高品質の単結晶シリ
コンが得られない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであシ、融液面
の振動を抑制し、結晶成長界面近傍の温度分布を均一化
することによシ、大口径でへしかも高品質の単結晶半導
体を容易に製造し得る方法を提供しようとするものであ
る。
の振動を抑制し、結晶成長界面近傍の温度分布を均一化
することによシ、大口径でへしかも高品質の単結晶半導
体を容易に製造し得る方法を提供しようとするものであ
る。
すなわち、本発明の単結晶半導体の製造方法は、ルツボ
内の溶融半導体原料に２００〜１０００ガウスの磁場を
印加することを特徴とするものである。
内の溶融半導体原料に２００〜１０００ガウスの磁場を
印加することを特徴とするものである。
本発明において溶融半導体原料に印加する磁場の強さを
２００〜１００ＯＧの範囲としたのは以下のような理由
による。すなわち、２００Ｇ未満であると、溶融半導体
原料の融液面の振動や温度のゆらぎを十分に抑制するこ
とができず、大口径の単結晶半導体を育成することが困
難となる。また・ １００ＯＧを超えると、結晶成長界
面近傍の溶融半導体原料の温度分布が不均一となシ、高
品質の単結晶半導体が得られない。
２００〜１００ＯＧの範囲としたのは以下のような理由
による。すなわち、２００Ｇ未満であると、溶融半導体
原料の融液面の振動や温度のゆらぎを十分に抑制するこ
とができず、大口径の単結晶半導体を育成することが困
難となる。また・ １００ＯＧを超えると、結晶成長界
面近傍の溶融半導体原料の温度分布が不均一となシ、高
品質の単結晶半導体が得られない。
なお、磁場を溶融半導体の融液面近傍に印加すればよシ
効果的である。これは溶融半導体原料の表面領域は静止
させ、ルツがの底では対流による攪拌を生じさせて溶融
半導体原料内部での温度分布を均一化することができる
ためであるＯ 以下、本発明の実施例を第４図〜第６図を参照して説明
する。なお、第４図において既述した第１図と同一の部
材には同一番号を付して説明を省略する。
効果的である。これは溶融半導体原料の表面領域は静止
させ、ルツがの底では対流による攪拌を生じさせて溶融
半導体原料内部での温度分布を均一化することができる
ためであるＯ 以下、本発明の実施例を第４図〜第６図を参照して説明
する。なお、第４図において既述した第１図と同一の部
材には同一番号を付して説明を省略する。
第４図に示す如く、チャンバー１の外周の溶融シリコン
９の融液面近傍の側方の位置にはリング状の超電導コイ
ル１１が配設されている。
９の融液面近傍の側方の位置にはリング状の超電導コイ
ル１１が配設されている。
この超電導コイルＪＪＫは図示しない液体ヘリウム冷凍
器から液体ヘリウムが供給される。また・この超電導コ
イル１１により磁場の強さを自由（設定することができ
、溶融シリコン９の融液面近傍では磁束密度が高く、ル
ツデ４底部では磁束密度が低くなる。
器から液体ヘリウムが供給される。また・この超電導コ
イル１１により磁場の強さを自由（設定することができ
、溶融シリコン９の融液面近傍では磁束密度が高く、ル
ツデ４底部では磁束密度が低くなる。
上記引上装置を用いた単結晶シリコン１０の引上げは、
超電導コイル１１によシ溶融シリコン９の融液面近傍に
磁場を印加することと、ヒータ５にほぼ直流の電流を通
電する以外は従来の装置とほぼ同様に行なわれる。
超電導コイル１１によシ溶融シリコン９の融液面近傍に
磁場を印加することと、ヒータ５にほぼ直流の電流を通
電する以外は従来の装置とほぼ同様に行なわれる。
ここで、磁場の強さｔ２００Ｇとすると、溶融シリコン
９の融液面の振動の振幅はルツ？４の径Ｋかかわらず、
約２ｍ＋以下になり、更に５００Ｇ以上にすると上記振
幅は約１■以下となった。
９の融液面の振動の振幅はルツ？４の径Ｋかかわらず、
約２ｍ＋以下になり、更に５００Ｇ以上にすると上記振
幅は約１■以下となった。
また、溶融シリコン９のルッＲ４中央部における融液面
の温度と磁場強度との関係を第５図に示す。第５図から
明らかなように、磁場強度ｔ２００Ｇ以上にすると、溶
融シリコン９の融液面の温度ゆらぎは著しく減少し、従
来の・工１５〜１／１０となる。
の温度と磁場強度との関係を第５図に示す。第５図から
明らかなように、磁場強度ｔ２００Ｇ以上にすると、溶
融シリコン９の融液面の温度ゆらぎは著しく減少し、従
来の・工１５〜１／１０となる。
まｆｃ５磁場強度を変化させた時の溶融シリコン９の融
液面の温度分布を第６図に示す。第６図から明らかなよ
うに磁場強度がＯＧの場合には温度分布が著しく不均一
である。これに対して５００Ｇの場合には温度分布はか
なシ均一となシ、中央部のルツボ径の１７２の範囲では
温度がほぼ均一となっている。温度分布の均一性は磁場
の強さを２００〜１００ＯＧとした場合に良好であっ几
。一方、磁場の強さＴｈ１５００Ｇとすると温度分布は
かえって不均一となった。
液面の温度分布を第６図に示す。第６図から明らかなよ
うに磁場強度がＯＧの場合には温度分布が著しく不均一
である。これに対して５００Ｇの場合には温度分布はか
なシ均一となシ、中央部のルツボ径の１７２の範囲では
温度がほぼ均一となっている。温度分布の均一性は磁場
の強さを２００〜１００ＯＧとした場合に良好であっ几
。一方、磁場の強さＴｈ１５００Ｇとすると温度分布は
かえって不均一となった。
以上のように、磁場の強さ’ｔ２００〜１００ＯＧとす
ると、溶融シリコン９の融液面の振動及び温度のゆらぎ
を抑制することができるので、大口径の単結晶シリコン
を製造することができる。
ると、溶融シリコン９の融液面の振動及び温度のゆらぎ
を抑制することができるので、大口径の単結晶シリコン
を製造することができる。
また、溶融シリコン９の結晶成長界面近傍の温度分布を
均一化することができるので・単結晶シリコン１０中の
不純物濃度のむら（ストリエーション）の発生を著しく
減少することができる。
均一化することができるので・単結晶シリコン１０中の
不純物濃度のむら（ストリエーション）の発生を著しく
減少することができる。
なお、以上の説明では単結晶シリコンを製造する場合に
ついて述べたが、これに限らすＧａＡｓ等の単結晶を製
造する場合にも本発明方法を同様に適用することができ
ることは勿論である。
ついて述べたが、これに限らすＧａＡｓ等の単結晶を製
造する場合にも本発明方法を同様に適用することができ
ることは勿論である。
以上詳述した如く本発明の単結晶半導体の製造方法によ
れば、大口径で、しかも高品質の単結晶半導体を容易に
製造し得る等顕著な効果を奏するものである。
れば、大口径で、しかも高品質の単結晶半導体を容易に
製造し得る等顕著な効果を奏するものである。
第１図は従来の一単結晶半導体引上装置の断面図、第２
図は同装置を用いた場合の結晶径と融液面から結晶成長
界面までの高さとの関係を示す線図、第３図は同装置を
用いた場合のルツボ径と融液面の振動の振幅との関係を
示す線図、第４図は本発明の実施例において用いられた
単結晶半導体引上装置の断面図、第５図は磁場強度と融
液面の温度との関係を示す線図、第６図は磁場強度全変
化させた時の融液面の温度分布を示す線図である。 ｌ・・・チャンバー、２・・・支持棒、３・・・保護体
、４・−・ルッが、５・・・ヒータ、６・・・保温筒、
７・・・チェーン、８・・・種結晶、９・・・溶融シリ
コン、１゜・・・単結晶シリコン、１１・・・超電導コ
イル。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 ’ｔ＃ ’Ｉｎ ’５４ （ｍｍ） （８） （１６） （ｉｎｃｈ） ルヅ氷イト 第４図 第５図 瑳揚４１ （す？ンス） 第６図
図は同装置を用いた場合の結晶径と融液面から結晶成長
界面までの高さとの関係を示す線図、第３図は同装置を
用いた場合のルツボ径と融液面の振動の振幅との関係を
示す線図、第４図は本発明の実施例において用いられた
単結晶半導体引上装置の断面図、第５図は磁場強度と融
液面の温度との関係を示す線図、第６図は磁場強度全変
化させた時の融液面の温度分布を示す線図である。 ｌ・・・チャンバー、２・・・支持棒、３・・・保護体
、４・−・ルッが、５・・・ヒータ、６・・・保温筒、
７・・・チェーン、８・・・種結晶、９・・・溶融シリ
コン、１゜・・・単結晶シリコン、１１・・・超電導コ
イル。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 ’ｔ＃ ’Ｉｎ ’５４ （ｍｍ） （８） （１６） （ｉｎｃｈ） ルヅ氷イト 第４図 第５図 瑳揚４１ （す？ンス） 第６図
Claims (2)
- （１）チャンバー内にルッ？を回転自在に支持し、該ル
ツ？内の溶融半導体原料にルツぎ上方から回転自在に吊
下された種結晶を浸して該種結晶を引上げることによシ
単結晶半導体を製造する方法において、前記ルッが内の
溶融半導体原料に２００〜１０００がウスの磁場を印加
することｔ−特徴とする単結晶半導体の製造方法。 - （２） 溶融半導体原料の融液面近傍に２００〜１００
０ガウスの磁場を印加することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の単結晶半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13925983A JPS6033298A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 単結晶半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13925983A JPS6033298A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 単結晶半導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6033298A true JPS6033298A (ja) | 1985-02-20 |
| JPH0138078B2 JPH0138078B2 (ja) | 1989-08-10 |
Family
ID=15241123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13925983A Granted JPS6033298A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 単結晶半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6033298A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5840116A (en) * | 1994-03-31 | 1998-11-24 | Sumitomo Sitix Corporation | Method of growing crystals |
-
1983
- 1983-07-29 JP JP13925983A patent/JPS6033298A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5840116A (en) * | 1994-03-31 | 1998-11-24 | Sumitomo Sitix Corporation | Method of growing crystals |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0138078B2 (ja) | 1989-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH11189495A (ja) | シリコン単結晶及びその製造方法 | |
| WO2009104532A1 (ja) | シリコン単結晶成長方法 | |
| JP3841863B2 (ja) | シリコン単結晶の引き上げ方法 | |
| US6607594B2 (en) | Method for producing silicon single crystal | |
| US2743200A (en) | Method of forming junctions in silicon | |
| JPH01215788A (ja) | 結晶引上げ方法 | |
| JP2688137B2 (ja) | シリコン単結晶の引上げ方法 | |
| JP4193558B2 (ja) | 単結晶の製造方法 | |
| JPH0212920B2 (ja) | ||
| JP4013324B2 (ja) | 単結晶成長方法 | |
| JP2004189559A (ja) | 単結晶成長方法 | |
| JPS6033298A (ja) | 単結晶半導体の製造方法 | |
| JPH07267776A (ja) | 結晶成長方法 | |
| JP2009292662A (ja) | シリコン単結晶育成における肩形成方法 | |
| JP2000086392A (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
| JP2000239096A (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
| WO2014174752A1 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
| JP3521862B2 (ja) | 単結晶成長方法 | |
| JP4951186B2 (ja) | 単結晶成長方法 | |
| JP4801869B2 (ja) | 単結晶成長方法 | |
| JPS61146788A (ja) | 単結晶成長法 | |
| JP2531875B2 (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JPS6033290A (ja) | 単結晶半導体の製造方法 | |
| JPH09227279A (ja) | 単結晶育成方法 | |
| JPH0142916B2 (ja) |