JPS61141695A - 結晶の成長方法 - Google Patents
結晶の成長方法Info
- Publication number
- JPS61141695A JPS61141695A JP24775185A JP24775185A JPS61141695A JP S61141695 A JPS61141695 A JP S61141695A JP 24775185 A JP24775185 A JP 24775185A JP 24775185 A JP24775185 A JP 24775185A JP S61141695 A JPS61141695 A JP S61141695A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- magnetic field
- melt
- semiconductor
- container
- Prior art date
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- 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、結晶成長方法に係わる。
例えば半導体単結晶を育成させるに、チョクラルスキー
法による場合、その半導体融液面の振動や熱対流等が成
長される単結晶の品質に大きな影響を与える。例えば、
融液面の振動や熱対流が大きいと、一旦成長した結晶が
部分的に再溶解し、これが結晶欠陥発生やその発生の原
因となったり、スワール（Ｓｗｉｒｌ ）状の欠陥や、
成長縞を発生させる。
法による場合、その半導体融液面の振動や熱対流等が成
長される単結晶の品質に大きな影響を与える。例えば、
融液面の振動や熱対流が大きいと、一旦成長した結晶が
部分的に再溶解し、これが結晶欠陥発生やその発生の原
因となったり、スワール（Ｓｗｉｒｌ ）状の欠陥や、
成長縞を発生させる。
このようなチョクラルスキー法においζ、その単結晶の
育成を磁場中で行うことが提案され、これによってスワ
ールや成長縞等の欠陥を軽減できることが知られている
。これは、電気伝導性の融液が、磁場がかけられること
によって実効的粘性が高められ、熱対流と融液面の振動
が抑制されることによると思われる。尚、この単結晶の
育成を磁場中で行うことについては、例えばジャーナル
オプ アプライド フィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ＾ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ） Ｖｏｌ、３７
．Ｎｏ ５．Ｐ ２０２１ （１９６６） 。
育成を磁場中で行うことが提案され、これによってスワ
ールや成長縞等の欠陥を軽減できることが知られている
。これは、電気伝導性の融液が、磁場がかけられること
によって実効的粘性が高められ、熱対流と融液面の振動
が抑制されることによると思われる。尚、この単結晶の
育成を磁場中で行うことについては、例えばジャーナル
オプ アプライド フィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ＾ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ） Ｖｏｌ、３７
．Ｎｏ ５．Ｐ ２０２１ （１９６６） 。
及びジャーナル オブ マテリアルズ サイエンス（Ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ５ｃｉｅｎ
ｃｅ） ５ （１９７０）ρ８８２．シンポジウム“ガ
リウム アルセナイド”分冊５トムスク（Ｓｙｍｐｏ３
ｉｕｍ ＠Ｇａｌｉｕｍ Ａｒ５ｅｎｉｄｅ”ｆａｓｃ
５． Ｔｏｍｓｋ ） Ｐ３４等に記載されている。
ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ５ｃｉｅｎ
ｃｅ） ５ （１９７０）ρ８８２．シンポジウム“ガ
リウム アルセナイド”分冊５トムスク（Ｓｙｍｐｏ３
ｉｕｍ ＠Ｇａｌｉｕｍ Ａｒ５ｅｎｉｄｅ”ｆａｓｃ
５． Ｔｏｍｓｋ ） Ｐ３４等に記載されている。
本発明においては、半導体単結晶を磁場中で成長させ、
その磁場を変化させることにより結晶中の例えば酸素濃
度の制御を確実に行うようにしたものである。
その磁場を変化させることにより結晶中の例えば酸素濃
度の制御を確実に行うようにしたものである。
第１図を参照して本発明の詳細な説明する。図中＋１）
は本発明方法を実施するに用い得る単結晶成長装置を全
体として示す、（２）は半導体融液、例えばシリコン融
液（３）が収容され回転する容器、例えば石英るつぼを
示す、この容器（２）の外周には、加熱手￥Ｉｔ（４）
が配置される。この加熱手段（４）は、通電ヒーター（
５）が、例えばジグザグパターンに容器（２）の外周面
に沿う円筒面状をなずように配置される。
は本発明方法を実施するに用い得る単結晶成長装置を全
体として示す、（２）は半導体融液、例えばシリコン融
液（３）が収容され回転する容器、例えば石英るつぼを
示す、この容器（２）の外周には、加熱手￥Ｉｔ（４）
が配置される。この加熱手段（４）は、通電ヒーター（
５）が、例えばジグザグパターンに容器（２）の外周面
に沿う円筒面状をなずように配置される。
この加熱手段（４）の外側には必要に応じて例えば円筒
状の熱遮蔽体、或いは水冷等によって冷却されるジャケ
ット（６）が配置され、その外側に磁場発生手段（７）
例えば磁石又は直流磁場を発生する電磁石が配置される
。（８）は単結晶シードで、（９）はその引上げチャッ
クである。
状の熱遮蔽体、或いは水冷等によって冷却されるジャケ
ット（６）が配置され、その外側に磁場発生手段（７）
例えば磁石又は直流磁場を発生する電磁石が配置される
。（８）は単結晶シードで、（９）はその引上げチャッ
クである。
加熱手段に対しては、リップル分が４％以ドに抑えられ
たほぼ直流の電流を通過することによって加熱する。
たほぼ直流の電流を通過することによって加熱する。
例えば磁場発生手段（７）によって得た４１００Ｇ （
ガウス）の磁場中で、加熱手段（４）のヒーター（５）
にリフプルが３％の直流電流を通じてその加熱を行った
ところ、半導体融液、例えばＳｉ融液（３）の融液面は
、明確にその輪郭を観察することができ、融液面に殆ど
振動が生じていないことが確認され、また、引上げ成長
された単結晶も、冒頭に述べた種々の欠陥が著しく減少
していることが確かめられた。尚、この場合において、
磁場を与えない状態では、融液面の振動が激しく、その
輪郭は明確に観察することができなかった。また、因み
に従来方法においては、加熱手段（４）のヒーター（５
）には、交流が与えられるものであり、この場合におい
て、上述した磁場を与えても融液面に振動が生ずる。
ガウス）の磁場中で、加熱手段（４）のヒーター（５）
にリフプルが３％の直流電流を通じてその加熱を行った
ところ、半導体融液、例えばＳｉ融液（３）の融液面は
、明確にその輪郭を観察することができ、融液面に殆ど
振動が生じていないことが確認され、また、引上げ成長
された単結晶も、冒頭に述べた種々の欠陥が著しく減少
していることが確かめられた。尚、この場合において、
磁場を与えない状態では、融液面の振動が激しく、その
輪郭は明確に観察することができなかった。また、因み
に従来方法においては、加熱手段（４）のヒーター（５
）には、交流が与えられるものであり、この場合におい
て、上述した磁場を与えても融液面に振動が生ずる。
これは、磁場中において交流の流れるヒーター（５）が
振動し、これが容器（２）に伝達されることによる。
振動し、これが容器（２）に伝達されることによる。
又、磁場が強いときにはこの振動によってヒーター（６
）が破損される。
）が破損される。
上述したように、加熱手段（４）のヒーター（５）に、
はぼ直流の電流を与え、且つ単結晶育成部に磁界をかけ
ることによって融液面に振動がなく、欠陥の殆どない良
質の単結晶を安定に成長させることができるものである
。そして、この場合、ヒーター（５）への通電電流は、
そのリップル分が４％以）の直流電流であれば良いこと
が確められた。
はぼ直流の電流を与え、且つ単結晶育成部に磁界をかけ
ることによって融液面に振動がなく、欠陥の殆どない良
質の単結晶を安定に成長させることができるものである
。そして、この場合、ヒーター（５）への通電電流は、
そのリップル分が４％以）の直流電流であれば良いこと
が確められた。
また、上述したように磁場の印加によって安定した良質
の単結晶を成長させることができるのは、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
。これらによって単結晶成長部の融液面の温度の変動や
振動が抑制され、更に後述する酸素の含有を減じ得る。
の単結晶を成長させることができるのは、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
。これらによって単結晶成長部の融液面の温度の変動や
振動が抑制され、更に後述する酸素の含有を減じ得る。
すなわち、磁界中の導電性を有する液体の粘性はレーリ
ー−シェフリーズ（Ｒａｙｌｅｉｇｈ−Ｊｅｆｆｒｅｙ
ｓ ）の式による量η）に依存する。
ー−シェフリーズ（Ｒａｙｌｅｉｇｈ−Ｊｅｆｆｒｅｙ
ｓ ）の式による量η）に依存する。
７７Ｍ ＝ （４／２７Ｘｄ２／ｙｃ２）Ｃｆｌ１２Ｈ
’ ／ｃ２）・・・（１１ （こごでｄは融液の深さ、σは融液の電気伝導度（Ｓｔ
においては約１２０００Ω−’Ｃ１１−”） 、ｐは透
磁率、Ｈは磁場の強さ） したがって、半導体融液、例えばＳｉ融液に磁界が掛け
られることによって、この融液の粘性が増し、加熱手段
（４）を直流駆動にして振動の激減化をはかったことと
相俟って上述した対流及び振動が抑えられ、温度の安定
化がはかられ、これらによって成長単結晶体の再溶融等
も回避できる。
’ ／ｃ２）・・・（１１ （こごでｄは融液の深さ、σは融液の電気伝導度（Ｓｔ
においては約１２０００Ω−’Ｃ１１−”） 、ｐは透
磁率、Ｈは磁場の強さ） したがって、半導体融液、例えばＳｉ融液に磁界が掛け
られることによって、この融液の粘性が増し、加熱手段
（４）を直流駆動にして振動の激減化をはかったことと
相俟って上述した対流及び振動が抑えられ、温度の安定
化がはかられ、これらによって成長単結晶体の再溶融等
も回避できる。
半導体、例えばシリコンの単結晶体において、酸素濃度
が高い場合、この単結晶体によって半導体装置を製造す
る過程での熱処理において、積層欠陥や、酸素の析出物
等の欠陥発生を招来し、半導体装置の特性に影響をもた
らす。したがって引上法による単結晶半導体においては
、酸素濃度の制御が望まれる。ところが通常の磁場を与
えない単結晶の成長方法では、その酸素濃度は１〜１．
５Ｘ １０” ａＬｏｖｓｓ／ｄ程度の比較的高い濃度
を有する。
が高い場合、この単結晶体によって半導体装置を製造す
る過程での熱処理において、積層欠陥や、酸素の析出物
等の欠陥発生を招来し、半導体装置の特性に影響をもた
らす。したがって引上法による単結晶半導体においては
、酸素濃度の制御が望まれる。ところが通常の磁場を与
えない単結晶の成長方法では、その酸素濃度は１〜１．
５Ｘ １０” ａＬｏｖｓｓ／ｄ程度の比較的高い濃度
を有する。
これは、通常、半導体融液の容器として石英るつぼを用
いるものであり、この石英（５１０２）るつぼから酸素
が供給されてこれが結晶中に混入するためである。とこ
ろが、上述した本発明によれば、この酸素濃度を制御さ
せることができる。これは本発明において対流及び振動
の抑制をはかったことによって石英るつぼ（２）から融
液（３）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。
いるものであり、この石英（５１０２）るつぼから酸素
が供給されてこれが結晶中に混入するためである。とこ
ろが、上述した本発明によれば、この酸素濃度を制御さ
せることができる。これは本発明において対流及び振動
の抑制をはかったことによって石英るつぼ（２）から融
液（３）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。
尚、本発明方法においては、容器（２）と、引上単結晶
体（１０） （したがってシード（８））は、回転し
ない状態で行うことも、両者を相対的に回転させるよう
にすることもできる。因みに、その回転数と、＠素濃度
すなわち容器構成成分の含有濃度との関係は、第２図に
示すようにその回転数が大となると濃度が増す。これは
、前述したように回転に伴って石英るつぼからの酸素の
とり込み量が多くなることに因ると思われる。
体（１０） （したがってシード（８））は、回転し
ない状態で行うことも、両者を相対的に回転させるよう
にすることもできる。因みに、その回転数と、＠素濃度
すなわち容器構成成分の含有濃度との関係は、第２図に
示すようにその回転数が大となると濃度が増す。これは
、前述したように回転に伴って石英るつぼからの酸素の
とり込み量が多くなることに因ると思われる。
上述した図示の各側は単結晶体を棒状に引上げ成長させ
た場合であるが、本発明においては、磁場発生手段（７
）を例えば電磁石によって構成し、結晶の引上げ程度で
、この電磁石に対する通電を一定時間断つ作業を繰返え
すことによって、すなわち磁場を変化させることによっ
て引上げ単結晶（１０）の一部にその軸方向を横切るよ
うに酸素すなわち容器の構成成分の濃度が高くその後の
熱処理で欠陥の発生し易い層を所定間隔を保持して形成
する。
た場合であるが、本発明においては、磁場発生手段（７
）を例えば電磁石によって構成し、結晶の引上げ程度で
、この電磁石に対する通電を一定時間断つ作業を繰返え
すことによって、すなわち磁場を変化させることによっ
て引上げ単結晶（１０）の一部にその軸方向を横切るよ
うに酸素すなわち容器の構成成分の濃度が高くその後の
熱処理で欠陥の発生し易い層を所定間隔を保持して形成
する。
このように欠陥層を有する単結晶は、スライスして、例
えば一方の主面又は内部に欠陥層を有するウェファ−を
切り出す。そして、他方の主面にトランジスタ、ダイオ
ード等の各種半導体素子を形成する。このようにすると
きは、熱処理過程を経ることによって酸素濃度の高い欠
陥層に転位等を発生させることができ、良く知られてい
るように、ウェファ−中の素子に悪影響を及ぼずＦｅ、
Ｃｕ。
えば一方の主面又は内部に欠陥層を有するウェファ−を
切り出す。そして、他方の主面にトランジスタ、ダイオ
ード等の各種半導体素子を形成する。このようにすると
きは、熱処理過程を経ることによって酸素濃度の高い欠
陥層に転位等を発生させることができ、良く知られてい
るように、ウェファ−中の素子に悪影響を及ぼずＦｅ、
Ｃｕ。
Ｎｉ等の重金属の吸収、すなわちゲッタリングを行うよ
うにすることができる。
うにすることができる。
また、上述の図示の各側は、棒状の単結晶体（１０）を
引上げる場合を示したものであり、この場合、半導体装
置を得るに当っては、単結晶体（１０）をスライスして
ウェファ−を得るものであるが、成る場合は、単結晶の
成長時の板状の単結晶体として成長させ、例えば太陽電
池を製造する場合に好適ならしめることができる。
引上げる場合を示したものであり、この場合、半導体装
置を得るに当っては、単結晶体（１０）をスライスして
ウェファ−を得るものであるが、成る場合は、単結晶の
成長時の板状の単結晶体として成長させ、例えば太陽電
池を製造する場合に好適ならしめることができる。
第３図の例では、融液（３）の液面上にこの液面の移動
に伴って移動できるようにしたガイド＆（１３ａ）及び
（１３ｂ）を設け、板状の単結晶シード（８）を用いて
、ガイド＆（１３ａ）及び（１３ｂ）間から板状の単結
晶体（１０）を引上げ成長させるようにした場合である
。第３図において第１図と対応する部分には同一符号を
付して重複説明を省略する。
に伴って移動できるようにしたガイド＆（１３ａ）及び
（１３ｂ）を設け、板状の単結晶シード（８）を用いて
、ガイド＆（１３ａ）及び（１３ｂ）間から板状の単結
晶体（１０）を引上げ成長させるようにした場合である
。第３図において第１図と対応する部分には同一符号を
付して重複説明を省略する。
また、第４図にポず例においては、融液（３）の表面か
ら横方向（はぼ水平方向）に単結晶シード（８）を引き
、板状単結晶体（１０）を成長させて行くようにした場
合で、この第４図においても第１図と対応する部分には
同一符号を付して重複説明を省略する。（１５）はヒー
トシンクである。
ら横方向（はぼ水平方向）に単結晶シード（８）を引き
、板状単結晶体（１０）を成長させて行くようにした場
合で、この第４図においても第１図と対応する部分には
同一符号を付して重複説明を省略する。（１５）はヒー
トシンクである。
このように板状単結晶体を得る場合においては特に、融
液（３）の表面、すなわち液面における振動、温度等は
、単結晶体の特性に大きな影響を及ぼすが上述した磁場
印加により、特に融液面における安定性を保持でき、良
質の板状単結晶体を得ることができる。更に、特に、横
引きによって単結晶体を得る第４図に示す例の場合、融
液（３）の液面を一定位置に保持させるために容器（２
）に対して図示しないが融液材を補給しつつその成長を
行うものであるが、この補給融液の温度、すなわち融解
速度を一定に保つことができるので、この方法の通用は
、特に有益となる。
液（３）の表面、すなわち液面における振動、温度等は
、単結晶体の特性に大きな影響を及ぼすが上述した磁場
印加により、特に融液面における安定性を保持でき、良
質の板状単結晶体を得ることができる。更に、特に、横
引きによって単結晶体を得る第４図に示す例の場合、融
液（３）の液面を一定位置に保持させるために容器（２
）に対して図示しないが融液材を補給しつつその成長を
行うものであるが、この補給融液の温度、すなわち融解
速度を一定に保つことができるので、この方法の通用は
、特に有益となる。
上述したように、本発明方法によれば、安定した半導体
単結晶の成長を行うことができるに加えて特に成長して
得た結晶中にその長手方向に関して例えば酸素の含有濃
度の制御を確実に行うことができ、再現性良く所要の特
性の単結晶を能率良く得ることができ工業的利益は甚大
である。
単結晶の成長を行うことができるに加えて特に成長して
得た結晶中にその長手方向に関して例えば酸素の含有濃
度の制御を確実に行うことができ、再現性良く所要の特
性の単結晶を能率良く得ることができ工業的利益は甚大
である。
尚、上述した例においては融液がＳｉ融液である場合で
あるが、他のＧｅやｍ−ｖ族化合物半導体、或いは誘電
体、磁性体、各種金属などの、得ようとする結晶に応じ
た融液又は溶液である場合もあることは云う迄もない。
あるが、他のＧｅやｍ−ｖ族化合物半導体、或いは誘電
体、磁性体、各種金属などの、得ようとする結晶に応じ
た融液又は溶液である場合もあることは云う迄もない。
また、ヒーターへの印加電流は直流以外に、磁場の作用
によっても振動の発生を殆んど回避できるのは、ｌ
ｋＨｚ以上の交流又は脈流であることも確められた。
によっても振動の発生を殆んど回避できるのは、ｌ
ｋＨｚ以上の交流又は脈流であることも確められた。
第１図、第３図、第４図は夫々本発明による半導体単結
晶の成長方法の各側を実施する単結晶成長装置の例を示
ず路線的構成図、第２図は酸素濃度と回転速度との関係
をポず曲線図である。 （１）は単結晶成長装置、（２）は半導体融液（３）を
収容する容器、（４）は加熱手段、（５）はそのヒータ
ー、（６）はジャケット、（７）は磁場発生手段、（８
）は単結晶シードである。
晶の成長方法の各側を実施する単結晶成長装置の例を示
ず路線的構成図、第２図は酸素濃度と回転速度との関係
をポず曲線図である。 （１）は単結晶成長装置、（２）は半導体融液（３）を
収容する容器、（４）は加熱手段、（５）はそのヒータ
ー、（６）はジャケット、（７）は磁場発生手段、（８
）は単結晶シードである。
Claims (1)
- 半導体の液状体を収容する容器と、該容器の周囲に配
された電流路を有する加熱手段と、上記液状体に所定方
向の磁場を印加する手段と、上記液状体とこれに接触す
る結晶体の力学的な位置変化により上記液状体から結晶
を成長させる手段とを設け、上記磁場を変化させること
により上記結晶の長手方向に関して上記容器構成成分の
含有濃度を制御することを特徴とする結晶の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24775185A JPS61141695A (ja) | 1985-11-05 | 1985-11-05 | 結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24775185A JPS61141695A (ja) | 1985-11-05 | 1985-11-05 | 結晶の成長方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16465284A Division JPS60155595A (ja) | 1984-08-06 | 1984-08-06 | 結晶の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61141695A true JPS61141695A (ja) | 1986-06-28 |
Family
ID=17168121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24775185A Pending JPS61141695A (ja) | 1985-11-05 | 1985-11-05 | 結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61141695A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5850951A (ja) * | 1981-09-22 | 1983-03-25 | セイコーエプソン株式会社 | 歯列矯正用ブラケツト |
-
1985
- 1985-11-05 JP JP24775185A patent/JPS61141695A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5850951A (ja) * | 1981-09-22 | 1983-03-25 | セイコーエプソン株式会社 | 歯列矯正用ブラケツト |
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