JPS61127697A - シリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶の製造方法Info
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- JPS61127697A JPS61127697A JP24531384A JP24531384A JPS61127697A JP S61127697 A JPS61127697 A JP S61127697A JP 24531384 A JP24531384 A JP 24531384A JP 24531384 A JP24531384 A JP 24531384A JP S61127697 A JPS61127697 A JP S61127697A
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- JP
- Japan
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- single crystal
- silicon single
- hcl
- halogen
- crystal
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- Pending
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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
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
-
- 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
-
- 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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造に用いられるシリコン単結晶
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
従来、シリコン単結晶を製造する方法としては、結晶原
料の融解液に、目的とする結晶方位を持つ種結晶の先端
をつけ、徐々に引上げながら単結晶を成長させるチ■ク
ラルスキー法（ＣＺ法）と多結晶シリコン棒を垂直にし
てその下軸を種結晶で保持し、この接触部の多結晶シリ
コンを高周波コイルで加熱し融解したのち、この融解帯
を移動させてシリコンの単結晶化を行なうフロートゾー
ン法（ＦＺ法）とが主に用いられている。以下最も一般
的なＣＺ法について説明する。
料の融解液に、目的とする結晶方位を持つ種結晶の先端
をつけ、徐々に引上げながら単結晶を成長させるチ■ク
ラルスキー法（ＣＺ法）と多結晶シリコン棒を垂直にし
てその下軸を種結晶で保持し、この接触部の多結晶シリ
コンを高周波コイルで加熱し融解したのち、この融解帯
を移動させてシリコンの単結晶化を行なうフロートゾー
ン法（ＦＺ法）とが主に用いられている。以下最も一般
的なＣＺ法について説明する。
第１図はＣＺ法を採用したシリコン単結晶の引上げ装置
の一例の要部断面図である。
の一例の要部断面図である。
第１図に示すように、石英等からなる反応容器ｌの内部
には結晶原料を融解する石英製ルツボ３がおかれ、軸４
により支持されると共に矢印方向に回転するように構成
されている。ルツボ３の周囲には、黒鉛からなるヒータ
５が訴かれ、ルツボ３を均一に加熱できるようになって
いる。そして、アルゴンおヘリウム等の不活性ガス雰囲
気で結晶原料が融解されると、この融解液に保持具６に
取付けたシリコンの種結晶７が浸される。
には結晶原料を融解する石英製ルツボ３がおかれ、軸４
により支持されると共に矢印方向に回転するように構成
されている。ルツボ３の周囲には、黒鉛からなるヒータ
５が訴かれ、ルツボ３を均一に加熱できるようになって
いる。そして、アルゴンおヘリウム等の不活性ガス雰囲
気で結晶原料が融解されると、この融解液に保持具６に
取付けたシリコンの種結晶７が浸される。
このように構成された引上げ装置によりシリコン単結晶
を成長させるには、ルツボ３中の融解液２を約１５００
℃の所定温度に保ち、種結晶７の先端を陛して回転させ
ると同時に、ルツボ３も逆方向に回転させる。そして保
持具６を回転させながら引上げると共に、ルツボ３の温
度を徐々に下降させることにより所望の直径を有するシ
リコン単結晶８を得ることができる。
を成長させるには、ルツボ３中の融解液２を約１５００
℃の所定温度に保ち、種結晶７の先端を陛して回転させ
ると同時に、ルツボ３も逆方向に回転させる。そして保
持具６を回転させながら引上げると共に、ルツボ３の温
度を徐々に下降させることにより所望の直径を有するシ
リコン単結晶８を得ることができる。
しかしながら、このようにして得られたシリコン単結晶
には、結晶原料や石英ルツボ等から数１０ Ｐ Ｐｂの
ＦｅｅＮｉｓＣｕ等の重金属が混入して結晶状態を悪化
させるため、半導体装置を製造した場合、小数キャリア
のライフタイムを減少させたり、ｐ−ｎ接合のリーク電
流を増大させるなど、素子の特性を劣化させるという欠
点がある。
には、結晶原料や石英ルツボ等から数１０ Ｐ Ｐｂの
ＦｅｅＮｉｓＣｕ等の重金属が混入して結晶状態を悪化
させるため、半導体装置を製造した場合、小数キャリア
のライフタイムを減少させたり、ｐ−ｎ接合のリーク電
流を増大させるなど、素子の特性を劣化させるという欠
点がある。
本発明の目的は、上記欠点を除去し、混入する重金属等
の不純物量を減少させ、半導体素子の特性が向上するシ
リコン単結晶を容易に製造する方法を提供することにあ
る。
の不純物量を減少させ、半導体素子の特性が向上するシ
リコン単結晶を容易に製造する方法を提供することにあ
る。
本発明のシリコン単結晶の製造方法は、Ｃ２法またはＦ
２法を用いるシリコン単結晶の製造方法であって、ハロ
ゲン元素を含むガスを０．１％以上含有するガス雰囲気
を用いるものである。
２法を用いるシリコン単結晶の製造方法であって、ハロ
ゲン元素を含むガスを０．１％以上含有するガス雰囲気
を用いるものである。
本発明によれば、融解液中の重金属等はハロゲン化合物
となって蒸発し減少するため、シリコン単結晶中に混入
する重金属等の不純物量は極めて少ないものとなる。
となって蒸発し減少するため、シリコン単結晶中に混入
する重金属等の不純物量は極めて少ないものとなる。
次に本発明の実施例る、Ｃ２法を用い、ハロゲン化合物
として塩化水素（ＨＣＪ） を用いた場合について説
明する。
として塩化水素（ＨＣＪ） を用いた場合について説
明する。
シリコン単結晶の引上げ装置は第１図と同様に構成され
たものを使用した。そして、常圧下でアルゴン（Ａｒ）
ガスにＭＣＩを０〜０．６％混ぜたガスを引上げ装置の
下方より約２ ｌ／ ａｙｓの流速で内部に導入し、従
来と同様の操作により抵抗率２゜Ω・ａの１８！！シリ
コン単結晶＜１００＞ を製造した。
たものを使用した。そして、常圧下でアルゴン（Ａｒ）
ガスにＭＣＩを０〜０．６％混ぜたガスを引上げ装置の
下方より約２ ｌ／ ａｙｓの流速で内部に導入し、従
来と同様の操作により抵抗率２゜Ω・ａの１８！！シリ
コン単結晶＜１００＞ を製造した。
これらのシリコン単結晶をウェハに加工し、小数キャリ
ア（９この場合正孔）のライフタイムを測定した。ＨＣ
ｌの割合（横軸）とライフタイム（縦軸）との関係を第
２図に示した。
ア（９この場合正孔）のライフタイムを測定した。ＨＣ
ｌの割合（横軸）とライフタイム（縦軸）との関係を第
２図に示した。
第２図から分るように、Ａｔ中に含まれるＨ（Ｊの割合
が増すにつれて小数キャリアのライフタイムは増加し、
ＨＣＩの割合が６．４％以上で飽和する。これは融解液
中に含まれるＦｅ５ＮｉｅＣｕ等の不純物がＨ（Ｊと反
応し塩化物となって蒸発し、その結果シリコン単結晶に
含まれ為不純物量が減少するためである。 □
′小数キャリアのライフタイムが飽和するＨＣ
Ｉの割合は、結晶原料や石英ルツボに含まれる不純物量
に依存する。従ってＡｒ中に混合するＨ（Ｊの割合は必
要に応じて２〜３％程度にするのがよい。ＨＣｊの割合
が多い場合は、゛融解液中の多量のシリコンが塩化物と
なって蒸発、シ、シリコン単結晶の表面に付着して結晶
状態を悪化させると共に、引上げ装置の内壁に付着し監
視窓を曇らせる等の不都合を生ずる。 ゛ １、 このように、Ｃ２法を用いてシリコン単結晶を製造する
場合に、雰囲気ガスとしてＡｒ中にＭＣＩを０．１％以
上混ぜたガスを用いることにより、シリコン単結晶中の
不純物を減少させ、小数キャリアのライフタイムを長く
することができるが、ＦＺ法を用いた場合でも同様の効
果を有する。
が増すにつれて小数キャリアのライフタイムは増加し、
ＨＣＩの割合が６．４％以上で飽和する。これは融解液
中に含まれるＦｅ５ＮｉｅＣｕ等の不純物がＨ（Ｊと反
応し塩化物となって蒸発し、その結果シリコン単結晶に
含まれ為不純物量が減少するためである。 □
′小数キャリアのライフタイムが飽和するＨＣ
Ｉの割合は、結晶原料や石英ルツボに含まれる不純物量
に依存する。従ってＡｒ中に混合するＨ（Ｊの割合は必
要に応じて２〜３％程度にするのがよい。ＨＣｊの割合
が多い場合は、゛融解液中の多量のシリコンが塩化物と
なって蒸発、シ、シリコン単結晶の表面に付着して結晶
状態を悪化させると共に、引上げ装置の内壁に付着し監
視窓を曇らせる等の不都合を生ずる。 ゛ １、 このように、Ｃ２法を用いてシリコン単結晶を製造する
場合に、雰囲気ガスとしてＡｒ中にＭＣＩを０．１％以
上混ぜたガスを用いることにより、シリコン単結晶中の
不純物を減少させ、小数キャリアのライフタイムを長く
することができるが、ＦＺ法を用いた場合でも同様の効
果を有する。
同、上記実施例においてはハロゲン化合物としてＨＣＪ
を用いた場合について説明したが、この外、８ｉＣＡ！
４ｔ ８ｉＨＣｊ！１ ＋ ８ｉＦ４ ＃ Ｃ１ｔ等を
用いることができる。
を用いた場合について説明したが、この外、８ｉＣＡ！
４ｔ ８ｉＨＣｊ！１ ＋ ８ｉＦ４ ＃ Ｃ１ｔ等を
用いることができる。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、重金属等
の不純物量を減少させ、半導体素子の特性を向上させる
ことのできるシリコン単結晶の製造方法が得られるので
、半導体装置の製造に大きな効果がある。
の不純物量を減少させ、半導体素子の特性を向上させる
ことのできるシリコン単結晶の製造方法が得られるので
、半導体装置の製造に大きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はＣＺ法を説明するための装置の要部断面図、第
２図はＡｉ中のＨＣｌの割合と小数キャリアのライフタ
イムとの関係を示す図である。 １・・−・・・反応容器、２・・・・・・融解液、３・
・・・・・ルツボ、４・・・・・・軸、５・・・・・・
ヒータ、６・・・・・・保持具、７・・・・・・種結晶
、８・・・・・・シリコン単結晶。 代理人 弁理士 内 原 晋 筋２図 θ ρ，２ θ，４４ｚ １（＝￥み〃Ｃ）を割合（％９
２図はＡｉ中のＨＣｌの割合と小数キャリアのライフタ
イムとの関係を示す図である。 １・・−・・・反応容器、２・・・・・・融解液、３・
・・・・・ルツボ、４・・・・・・軸、５・・・・・・
ヒータ、６・・・・・・保持具、７・・・・・・種結晶
、８・・・・・・シリコン単結晶。 代理人 弁理士 内 原 晋 筋２図 θ ρ，２ θ，４４ｚ １（＝￥み〃Ｃ）を割合（％９
Claims (1)
- ＣＺ法またはＦＺ法を用いるシリコン単結晶の製造方
法において、ハロゲン元素を含むガスを０．１％以上含
有するガス雰囲気を用いることを特徴とするシリコン単
結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24531384A JPS61127697A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | シリコン単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24531384A JPS61127697A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | シリコン単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61127697A true JPS61127697A (ja) | 1986-06-14 |
Family
ID=17131812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24531384A Pending JPS61127697A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | シリコン単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61127697A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001061081A1 (en) * | 2000-02-14 | 2001-08-23 | Memc Electronic Materials, Inc. | Process for producing a silicon melt |
| WO2004005591A1 (en) * | 2001-10-23 | 2004-01-15 | Memc Electronic Materials, Inc. | Process for producing a silicon melt |
-
1984
- 1984-11-20 JP JP24531384A patent/JPS61127697A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001061081A1 (en) * | 2000-02-14 | 2001-08-23 | Memc Electronic Materials, Inc. | Process for producing a silicon melt |
| US6344083B1 (en) | 2000-02-14 | 2002-02-05 | Memc Electronic Materials, Inc. | Process for producing a silicon melt |
| US6652645B2 (en) | 2000-02-14 | 2003-11-25 | Memc Electronic Materials, Inc. | Process for preparing a silicon melt |
| US6749683B2 (en) | 2000-02-14 | 2004-06-15 | Memc Electronic Materials, Inc. | Process for producing a silicon melt |
| WO2004005591A1 (en) * | 2001-10-23 | 2004-01-15 | Memc Electronic Materials, Inc. | Process for producing a silicon melt |
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