JPS6212692A - 単結晶半導体の成長方法 - 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】 Ｆ才既要コ 本発明は、単結晶半導体の成長方法であって、チョクラ
ルスキ法（以下ＣＺ法と略称）により単結晶を成長させ
る際に、予め坩堝の不純物を除去する方法として、坩堝
を塩素を含む雰囲気中で高温熱処理することにより、坩
堝の表面の不純物を除去し、高純度の単結晶半導体が生
成できるようにしたものである。

［産業上の利用分野１ 本発明は、ＣＺ法による単結晶半導体の成長方法に係わ
り、特に高純度の単結晶半導体の生成方法に関するもの
である。

半導体材料として例えばシリコンの単結晶を生成する方
法に、ＣＺ法による成長方法があり、最も一般的に利用
されている。

このＣＺ法は、石英坩堝に半導体の多結晶として例えば
シリコンを熔融しておき、その多結晶に単結晶の種結晶
を浸して、結晶と坩堝を回転させながら、引き上げて単
結晶を成長させる方法であって、これによって製造され
た半導体結晶は多くの半導体基板に使用されている。

このようなシリコン結晶中に、重金属等の不純物が含ま
れると、シリコンデバイスになってから、酸化膜等を形
成した場合に、その酸化膜の耐圧が低下するなどの不都
合があり、デバイスの電気特性を著しく劣化させるため
、重金属のような不純物を除去することが要望されてい
る。

［従来の技術］ 通常、ＣＺ法により単結晶を生成する製造工程では、高
純度の単結晶を得るために、特に清浄な環境で作業が行
われ、不純物が混入しない製造装置を使用しており、ま
た使用する材料も高純度の材料が利用されている。

そのために、成長工程では下記のような注意がなされて
いる。

（１）　　結晶成長を行う環境の清浄化を計るためにク
リーンルーム内で作業が行われる。

（２）　　多結晶シリコンやドープ用材料は高純度の材
料を使゛用する。

（３）石英坩堝等の製造装置や種結晶等の部材は清浄な
状態で使用する。

特に石英坩堝は高温になると、多結晶のシリコンに石英
坩堝内の不純物が溶融し、また多結晶シリコン素材に比
較して坩堝の高純度化が困難なために、坩堝の洗浄は常
に注意する必要がある。

（４）　　カーボンヒーク等の成長炉は、成長工程前に
１４００℃〜１５００℃の温度に加熱して清浄化を行う
。

一般にＣＺ法で、単結晶を成長する際に混入される重金
属等の不純物は、坩堝から熔融中の多結晶に熔は出るこ
とが多く、そのため、従来の石英坩堝の洗浄方法は、最
初に石英坩堝を純水で洗浄して付着物を除去した後、弗
酸で石英坩堝を酸処理するが、この際に弗酸によって石
英坩堝の表面は、はぼ１０μｍ程度の厚み分が酸処理に
よってエツチングされる。

次に、エツチング用弗酸とエツチングされた坩堝の残渣
を除去するために、純水で十分に洗浄を行なっている。

然しなから、従来の洗浄方法では、石英坩堝の表面部分
がエツチングされるが、ＣＺ法による製造工程ではかな
り高温になり、その際に石英坩堝の表面から内部の、石
英内部からの不純物までを除去することができない欠点
がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の、ＣＺ法で半導体の単結晶の成長に使用される石
英坩堝には、重金属の不純物が含まれており、石英坩堝
が高温になると溶融しているシリコンに混入することに
なるので、成長前に石英坩堝を完全に洗浄する必要があ
るが、完全に除去することが不可能であるという問題が
ある。

［問題点を解決するための手段１ 本発明は、上記問題点を解決するために提案するもので
、その解決の手段は、ＣＺ法により結晶成長を行う石英
坩堝を、結晶成長を行う前に、石英坩堝を塩素を含む雰
囲気中で、温度が８００℃〜１５００℃の温度で高温熱
処理することにより、石英坩堝の表面から内部にある重
金属の不純物も選択的に除去され、そのために石英坩堝
が成長時に高温になっても、石英内部から不純物が溶は
出すことがない。

［作用］ 本発明は、ＣＺ法による半導体の結晶成長を行う前に、
石英坩堝を塩素を含む雰囲気中で高温度の熱処理するこ
とにより、従来のように石英坩堝の表面を１０μｍ程度
にエツチングするのみでなく、更に石英の内部の重金属
をも選択的にエツチング除去することにより、石英坩堝
が成長工程でＣＺ法で高温に加熱されても、石英坩堝の
内部から、重金属の拡散をなくすることができ、これに
よって単結晶の成長時における重金属の混入が防止され
て、高純度の半導体が提供できることになる。

［実施例］ 第１図は本発明による石英坩堝の洗浄を示す製造工程図
である。

（１）９石英坩堝表面の付着物の除去。

弗酸；水＝１．１０の混合液に石英坩堝を約０．５時間
浸す。

（２）、純水による流水洗浄。

１Ｏ（１／分の割合で２０分間流水洗浄。

（３）、塩素雰囲気中での熱処理。

石英坩堝をガス加熱装置に配置した後、ガスの種類；窒
素ガス５Ａ／分、 塩酸ガス０．１１１／分の混合 ガスを流す。

温度　　　：１１００℃ 時間　　　：１時間 この際の化学反応は、石英坩堝内に銅またはナトリウム
があれば、銅の場合には、ＨＣｌ−Ｃ１２（加熱分解） Ｃｕ＋　ＣＩ　２　＝　Ｃｕ　Ｃｌ　２　　↑　（ガス
化）ナトリウムの場合には ＨＣｌ−Ｃ１２（加熱分解） Ｃ１２＋２Ｎａ＝２ＮａＣ１↑ となって、除去することができる。

第２図は、塩素を含むガスによる坩堝の清浄方法を示す
断面図である。

石英坩堝１を加熱炉２の内部に配置し、ヒータ３により
加熱して、矢印の４のような塩素を含むガスを流入させ
る。

但し、ガスの種類は上記の塩酸の他に、トリクロルエチ
レン又はトリクロルエチン等を使用することもできる。

以上の石英坩堝の清浄処理が完了した後、ＣＺ法の結晶
成長を行うことにより、石英坩堝の壁面の内部に含有さ
れている重金属が除去され、極めて純度の高い半導体結
晶を得ることができ、例えばＤＲＡＭ等に使用される場
合には、漏洩電流が少なくなり、記憶保持時間が著しく
短時間にすることができる。

［発明の効果］ 以上、詳細に説明したように、本発明のＣ２法に使用さ
れる石英坩堝は、高純度であり、これによって製造され
たデバイスは、不純物が少ないために、高品質のデバイ
スを提供することができ効果大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の石英坩堝の清浄処理を示す製造工程
図である。 第２図は、本発明の石英坩堝の清浄処理を示す加熱炉の
断面図である。 図において、 １は坩堝、　　　　　２は加熱炉、 ３はヒータ、　　　　　４は塩素を含むガス、をそれぞ
れ示している。 ｐ蛎、、＆ｐ訂舶シ付ρ狸づ１社ｍ １１１　　図 隷明ｓＥｙ鄭燦め稀庁対理往７Ｉ拘ｍ ＠　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 坩堝内で融解している多結晶の半導体原料に種結晶を浸
   漬し、回転しながら連続的に引き上げて単結晶半導体の
   成長を行うチョクラルスキ法において、 結晶成長を行う前に、該坩堝を塩素を含む雰囲気中で８
   ００℃〜１５００℃の温度で熱処理することを特徴とす
   る単結晶半導体の成長方法。