JPS61146788A - 単結晶成長法 - 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、シリコン等の単結晶成長法に関し。

特に大口径るつぼによる高酸素濃度の結晶を育成する結
晶成長法に関するものである。

〔従来の技術〕

近年シリコン単結晶成長装置は、ますます大型化が進ん
でいる。チョクラルスキー法（以下Ｃｚ法と略す）にお
いては、現在は直径１４〜１６インチの石英るつぼが汎
用されており、１８イ、ンチるつぼの規格品もすでに製
作されている。

このように単結晶成長装置が大型化するに伴いるつぼ径
も大口径となるため、多結晶シリコンのチャージ量が同
じ場合では融液が浅くなる。

従って、るつぼ径が大きくなると、そこから育成した結
晶は低酸素の濃度となる傾向がある。

そこで、大口径るつぼであっても酸素濃度の高い多結晶
を育成する方法が要望されて来た。

結晶中に混入した酸素は、結晶育成時の冷却過程におけ
る熱履歴や、ＬＳＩ製造プロセスにおける各種熱処理な
どにより、酸素析出欠陥を発生させ基板品質の劣化要因
となることが知られている。

また、一方では、結晶中に適度に融解している酸素は、
基板の機械的強度を増加させることや、酸素析出欠陥が
ＬＳＩ製造プロセスでの汚染の影響の防止に役立つこと
も知られている。

〔発明が解決しようとする問題〕

第３図は、従来の石英るっぽ５を用いて単結晶を育成す
る場合を示す断面図である。

石英るつぼ中のシリコン融液６に種結晶をっけ成長した
単結晶を順次引きあげてゆく。この時。

るつぼ中のシリコン融液は、矢印の方向に対流を生じて
いる。この対流は、るつぼ壁から酸素を取り込み融液表
面に達したところでＳｉＯの形で含んでいた酸素の頒％
以上を逃散させることが一般に知られている。

従って、るつぼが大型化してシリコン融液が浅い場合に
は、深い融液の場合に比較して対流が弱いために結晶の
酸素濃度が低くなるという欠点が存在した。

つまり、高濃度の結晶を育成するために、大型装置にお
いては原料の多結晶シリコンのチャージ量を増加させな
ければならなかった。

第４図は１２　（インチ〕中の石英るつぼを使用した場
合、第５図は、１４〔インチ〕中の石英るつぼを使用し
た場合の結晶中の酸素濃度分布を表している。ここに示
すデータは、実際に研究室で得られたものであり、酸素
濃度分布に影響すると思われる石英るつぼの大きさ以外
の成長パラメータである。るつぼや結晶の回転数、チャ
ージ量（Ａ。

Ｂとも２０ｋｇ）、るつぼの設定位置等はすべて同じで
ある。

以上から明らかなように、第５図の場合で番よ。

イントリーシック・ゲ・ツタリング（以下ＩＧ）＆こ必
要とされる酸素濃度である３０ｐｐｍに結晶の長さに関
係なく達していない。

ここでイントリーシック・ゲ・ツタリングと帽ウェハー
を熱処理する際の雰囲気中の銅（Ｃｕ）　。

鉄（Ｆｅ）、ナトリウム（Ｎａ）等の重金属をウエノへ
−欠陥中に取り込み汚染物質として表面に付着するのを
防止し、製造工程での歩留りを向上させる技術である。

さらに、高酸素濃度結晶とするために、チャージ量を多
くして、対流を激しくする事が考えられるが、この場合
では、高酸素濃度は達成できても。

液面のゆらぎが激しくなり結晶品質保持の面からは好ま
しくなかった。

また、一般に同一チャージ量の場合は、使用したるつぼ
の径が大きい程融液は浅くなり、成長する結晶中の酸素
濃度は、融液中の酸素濃度〔ＯＭ〕に比例し、　　（０
，）は９石英るつぼと融液との接融液との接触面におけ
る石英の熔ける量に依存する。

そして、この石英の熔解量は、融液の対流の激しさに依
存すること及び対流はるつぼの回転速度に比例すること
が経験的に知られている。

対流が激しくなるとるつぼ表面を削り取り　Ｓｉｌが融
は込むことによると思われる。

〔問題を解決するための手段〕

上記目的は本発明によれば：るつぼ内で原料の多結晶を
融解し、該融液に種結晶を浸漬し回転しながら連続的に
引き上げるチョクラルスキー法において５融液表面上に
中央に１つの孔を有した石英板を浮べることを特徴とす
る単結晶成長法を提供することによって達成される。

〔作　用〕

本発明の単結晶成長法では、融液表面上に浮べられた石
英板により酸素の逃散を防止することができ高酸素濃度
の結晶を作ることができる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を図面を参照しながら詳述する
。第１図、第２図は９本発明の概要を示すＣｚ法るつぼ
の断面図を示す。るつぼ１内に原料の多結晶シリコン２
をチャージする場合、中央に１つのドーナツ状の孔を有
する石英板３を設置する。るつぼｌを加熱することによ
り多結晶シリコン２が融解し、シリコンが全て融液にな
ると石英板３は融液より比重が軽いので表面に浮く。ま
た１石英板３の中央の孔３ａは、育成しようとする結晶
径の１．５〜２．０倍の直径を有している。

石英板３は、高純度のものが製造できること。

また、融解した場合であっても、酸素を発生して酸素の
供給源となり酸素濃度を高くすることができるので醜蔽
材としては最適である。

第６図は、原料シリコンのチャージ量の変化による結晶
中の酸素濃度の変化を示す伏態図である。

図より明らかなように、原料シリコンのチャージ量をそ
れぞれ２０　Ｋｇ、　２４　Ｋｇ、　３０　Ｋｇ、　３
５　Ｋｇと順次増していった場合、結晶中の酸素濃度は
チャージ量に応じて増加する。

これは、チャージ量が増加するに従ってシリコン融液の
温度分布が大きくなり内部対流が激しくなるからである
。

また１石英るつぼの融解により融液中に混入した酸素の
大部分（９０％以上）は、融液表面から蒸発しており、
従って融液中の酸素濃度は、ドーパントの不純物と異な
り結晶中に混入する量にはよらず、熔解量と蒸発量との
バランスによって決定されることが知られている。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明の単結晶成長法によれ
ば石英板により融液面からの酸素の蒸発を防くことがで
きるので、少ない融液であっても大口径の高酸素濃度の
シリコン結晶を育成することができる。

従って、大口径単結晶を少ないチャージ量で成長させる
場合の融液が浅く融液中の対流が弱い場合であっても、
結晶中の酸素濃度を高くすることができる。またチャー
ジ量を多くして、対流を激しくシ、酸素濃度を増した場
合に比べ、融液表面が静かであるため、高品質の単結晶
を製造することができ１歩留りを向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例を示す断面図、第２図は１
本発明の単結晶育成状態を示す断面図。 第３図は、シリコン融液中の対流の状態図、第４図は、
従来の方法による１２〔インチ〕るつぼを使用した場合
の結晶中の酸素濃度分布を表す状態図。 第５図は１４〔インチ〕るつぼを使用した場合の結晶中
の酸素濃度を表す状態図、第６図は原料シリコンのチャ
ージ量による結晶中の酸素濃度の変化状態図である。 １・・・るつぼ、　　　　２・・・多結晶シリコン、　
　　　３・・・石英板、　　　　５・・・るつぼ、　　
　　６・・・融液。 第４図 −輝７ｗつ長フ（ｍｍ） 第５図 □締轟肖：ＷＬｔ　（ｍｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. るつぼ内で原料の多結晶を融解し、該融液に種結晶を浸
   漬し回転しながら連続的に引き上げるチョクラルスキー
   法において、融液表面上に中央に１つの孔を有した石英
   板を浮べ該孔より前記種結晶を引上げることを特徴とす
   る単結晶成長法。