JPS6296388A - シリコン単結晶引上用石英ガラスルツボ - Google Patents
シリコン単結晶引上用石英ガラスルツボInfo
- Publication number
- JPS6296388A JPS6296388A JP23543285A JP23543285A JPS6296388A JP S6296388 A JPS6296388 A JP S6296388A JP 23543285 A JP23543285 A JP 23543285A JP 23543285 A JP23543285 A JP 23543285A JP S6296388 A JPS6296388 A JP S6296388A
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- Japan
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- silicon single
- single crystal
- quartz glass
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- pulling
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- Glass Melting And Manufacturing (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】
〔発明の技術分野〕
本発明はシリコン単結晶引上用石英ガラスルツボの改良
に関し、特に高抵抗で良質のシリコン単結晶を引上げる
ために用いられるものである。
に関し、特に高抵抗で良質のシリコン単結晶を引上げる
ために用いられるものである。
半導体素子を製造するために用いられるシリコン単結晶
は主にチョクラルスキー法により製造されている。この
方法は、チャンバー内にルツボを回転自在に支持し、こ
のルツボ内に原料として多結病シリコン及び不純物のド
ープ剤を装填した後、原料を溶融し、１４５０℃付近の
温度で種結晶をシリコン融液に浸してルツボ及び種結晶
を逆方向に回転しながら種結晶を引上げることによりシ
リコン単結晶を製造するものである。前記ルツボとして
は純度の観点から通常石英ガラス製のものが用いられて
いる。
は主にチョクラルスキー法により製造されている。この
方法は、チャンバー内にルツボを回転自在に支持し、こ
のルツボ内に原料として多結病シリコン及び不純物のド
ープ剤を装填した後、原料を溶融し、１４５０℃付近の
温度で種結晶をシリコン融液に浸してルツボ及び種結晶
を逆方向に回転しながら種結晶を引上げることによりシ
リコン単結晶を製造するものである。前記ルツボとして
は純度の観点から通常石英ガラス製のものが用いられて
いる。
ところで、半導体素子の製造にはシリコン単結晶に５価
の不純物をドープしたｎ型シリコン基板と、シリコン単
結晶に３価の不純物をドープしたｐ型シリコン基板とが
用いられる。シリコン単結晶の抵抗値はノンドープの状
態では理論的には２０にΩ・ｃｍにもなるが、不純物を
ごく少量ドープすることによりその抵抗値は極端に低下
する。
の不純物をドープしたｎ型シリコン基板と、シリコン単
結晶に３価の不純物をドープしたｐ型シリコン基板とが
用いられる。シリコン単結晶の抵抗値はノンドープの状
態では理論的には２０にΩ・ｃｍにもなるが、不純物を
ごく少量ドープすることによりその抵抗値は極端に低下
する。
一方、上記のようにシリコン単結晶引上げに石英ガラス
ルツボを用いると、石英ガラスがシリコン融液に溶は込
むため、石英ガラス中の不純物もシリコン単結晶の抵抗
値を低下させてしまう、したがって、特に高抵抗かつ高
品質のシリコン単結晶を得ようとする場合、ドープ剤の
みならず、石英ガラスルツボを起源とする不純物も考慮
しなければ、所定の特性を有するシリコン単結晶を得る
ことができない。
ルツボを用いると、石英ガラスがシリコン融液に溶は込
むため、石英ガラス中の不純物もシリコン単結晶の抵抗
値を低下させてしまう、したがって、特に高抵抗かつ高
品質のシリコン単結晶を得ようとする場合、ドープ剤の
みならず、石英ガラスルツボを起源とする不純物も考慮
しなければ、所定の特性を有するシリコン単結晶を得る
ことができない。
従来、石英ガラスルツボを起源とする不純物がシリコン
単結晶に取り込まれる量を極力少なくする手段として、
シリコン融液に磁場を印加しながらシリコン単結晶を引
上げる方法（以下１ＭＣＺ法と記す）あるいは石英ガラ
スルツボの粘性を高くして浸食を抑制する方法が知られ
ている。
単結晶に取り込まれる量を極力少なくする手段として、
シリコン融液に磁場を印加しながらシリコン単結晶を引
上げる方法（以下１ＭＣＺ法と記す）あるいは石英ガラ
スルツボの粘性を高くして浸食を抑制する方法が知られ
ている。
しかし、ＭＣＺ法ではシリコン融液の量に応じて磁場の
強さを変動させる必要がある等制御が複雑であり、所定
の特性を得るための条件を設定するのが困難である。
強さを変動させる必要がある等制御が複雑であり、所定
の特性を得るための条件を設定するのが困難である。
また、本発明者らの研究では石英ガラスの粘性を高くす
ることは、当初の予想と異なり、浸ｆ！！量との相関は
少ないことが判明した。しかも、浸蝕量が減少したとし
ても、シリコン単結晶の特性にはそれほど顕著な影響を
及ぼさないことも判明した。
ることは、当初の予想と異なり、浸ｆ！！量との相関は
少ないことが判明した。しかも、浸蝕量が減少したとし
ても、シリコン単結晶の特性にはそれほど顕著な影響を
及ぼさないことも判明した。
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、高抵
抗で高品質のシリコン単結晶を引上げることができるシ
リコン単結晶引上用石英ガラスルツボを提供しようとす
るものである。
抗で高品質のシリコン単結晶を引上げることができるシ
リコン単結晶引上用石英ガラスルツボを提供しようとす
るものである。
本発明者らは、高抵抗かつ高品質のシリコン単結晶を得
るためには、ＭＣＺ法やルツボの粘性を高くする方法の
ように石英ガラスルツボが溶は込む量を減少させるとい
う考え方にもとづく手段よりも、石英ガラスルツボ中に
含まれる不純物（シリコン単結晶の抵抗を極端に低下さ
せる元素、すなわちＢ、Ｐ及びＡｓ）の量目体を減少さ
せる方がより効果的であることを見出した。
るためには、ＭＣＺ法やルツボの粘性を高くする方法の
ように石英ガラスルツボが溶は込む量を減少させるとい
う考え方にもとづく手段よりも、石英ガラスルツボ中に
含まれる不純物（シリコン単結晶の抵抗を極端に低下さ
せる元素、すなわちＢ、Ｐ及びＡｓ）の量目体を減少さ
せる方がより効果的であることを見出した。
半導体工業において、各種治具中の不純物が半導体単結
晶や半導体素子の特性に大きな影響を及ぼすことは周知
の車実であり、上記のように不純物を極力減少させるこ
とはどのような治具でも行なわれている。
晶や半導体素子の特性に大きな影響を及ぼすことは周知
の車実であり、上記のように不純物を極力減少させるこ
とはどのような治具でも行なわれている。
ただし、シリコン単結晶の引上げに用いられる石英ガラ
スルツボでは、不純物の含有量をかなりの程度減少させ
なければ、シリコン単結晶の抵抗値が異常に低下してし
まうことがわかった。この理由を以下に説明する。
スルツボでは、不純物の含有量をかなりの程度減少させ
なければ、シリコン単結晶の抵抗値が異常に低下してし
まうことがわかった。この理由を以下に説明する。
一般に、シリコン中のＢ、Ｐ及びＡｓの拡散係つまり、
上記各式は不純物の拡散係数が温度の関数であることを
示している。しかし、実際には不純物濃度や不純物同士
の相互作用により上記式から逸脱した異常を示す０例え
ばＢ、Ｐ、Ａｓのように浅い準位を有する不純物は高温
下でイオン化し、キャリアを放出する。そして、キャリ
アは先に拡散しようとするが、電界が発生してこれを抑
制する方向に働く結果、不純物に濃度勾配がある場合に
は逆に不純物原子の拡散が加速されることになる。した
がって、石英ガラスルツボを起源とする不純物が濃度勾
配をもった状態でシリコン単結晶に溶は込むと、シリコ
ン単結晶の抵抗が異常な低下を示す。
上記各式は不純物の拡散係数が温度の関数であることを
示している。しかし、実際には不純物濃度や不純物同士
の相互作用により上記式から逸脱した異常を示す０例え
ばＢ、Ｐ、Ａｓのように浅い準位を有する不純物は高温
下でイオン化し、キャリアを放出する。そして、キャリ
アは先に拡散しようとするが、電界が発生してこれを抑
制する方向に働く結果、不純物に濃度勾配がある場合に
は逆に不純物原子の拡散が加速されることになる。した
がって、石英ガラスルツボを起源とする不純物が濃度勾
配をもった状態でシリコン単結晶に溶は込むと、シリコ
ン単結晶の抵抗が異常な低下を示す。
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、高抵
抗で高品質のシリコン単結晶を得るために、不純物の異
常拡散の原因となる石英ガラスルツボ中の不純物の含有
量を規定したものである。
抗で高品質のシリコン単結晶を得るために、不純物の異
常拡散の原因となる石英ガラスルツボ中の不純物の含有
量を規定したものである。
すなわち本発明のシリコン単結晶引上用石英ガラスルツ
ボは、Ｂ含有量が０．０５ｐｐｍ以下、Ｐ含有量が０．
０６ｐｐｍ以下、かつＡｓ含有量が０．０２ｐｐｍ以下
であることを特徴とするものである。
ボは、Ｂ含有量が０．０５ｐｐｍ以下、Ｐ含有量が０．
０６ｐｐｍ以下、かつＡｓ含有量が０．０２ｐｐｍ以下
であることを特徴とするものである。
本発明において、石英ガラスルツボ中のＢ、 Ｐ及びＡ
ｓの含有量を上記のように限定したのは、これらの不純
物の含有量が上記値を超えると、上述した異常な挙動に
よりシリコン単結晶の抵抗値が異常に低下してしまい、
高抵抗かつ高品質のシリコン単結晶が得られないためで
ある。
ｓの含有量を上記のように限定したのは、これらの不純
物の含有量が上記値を超えると、上述した異常な挙動に
よりシリコン単結晶の抵抗値が異常に低下してしまい、
高抵抗かつ高品質のシリコン単結晶が得られないためで
ある。
以下１本発明の詳細な説明する。
１、Ｂの含有量に関する検討
まず、オーストラリア産の水晶を粉砕した後、ＨＦ処理
により精製した。ＨＦ処理の時間によって、Ｐ及びＡｓ
の含有量はほぼ一定で低い値であるが、Ｂの含有量が異
なる陥、１〜４の４種のものが得られた。これらの水晶
をそれぞれアーク炎で溶融して石英ガラスルツボを作製
した。各ルツボを用いてシリコン単結晶を引上げ、これ
らをスライスして得られたシリコンウェハについて、不
純物濃度と抵抗値を調べた０以上の結果を下記第１表に
示す。
により精製した。ＨＦ処理の時間によって、Ｐ及びＡｓ
の含有量はほぼ一定で低い値であるが、Ｂの含有量が異
なる陥、１〜４の４種のものが得られた。これらの水晶
をそれぞれアーク炎で溶融して石英ガラスルツボを作製
した。各ルツボを用いてシリコン単結晶を引上げ、これ
らをスライスして得られたシリコンウェハについて、不
純物濃度と抵抗値を調べた０以上の結果を下記第１表に
示す。
ｎ、ｐの含有量に関する検討
上記と同様に、アメリカ産及びソ連産の水晶を粉砕した
後、ＨＦ処理により精製した。ＨＦ処理の時間によりＢ
及びＡｓの含有量は一定で低い値であるが、Ｐの含有量
が異なるＮｏ−５〜８の４種のものが得られた。これら
の水晶をそれぞれアーク炎で溶融して石英ガラスルツボ
を作製した。各ルツボを用いてシリコン単結晶を引上げ
、これらをスライスして得られたシリコンウェハについ
て、不純物濃度と抵抗値を調べた０以上の結果を下記第
２表に示す。
後、ＨＦ処理により精製した。ＨＦ処理の時間によりＢ
及びＡｓの含有量は一定で低い値であるが、Ｐの含有量
が異なるＮｏ−５〜８の４種のものが得られた。これら
の水晶をそれぞれアーク炎で溶融して石英ガラスルツボ
を作製した。各ルツボを用いてシリコン単結晶を引上げ
、これらをスライスして得られたシリコンウェハについ
て、不純物濃度と抵抗値を調べた０以上の結果を下記第
２表に示す。
ｒｎ、Ａｓの含有量に関する検討
上記と同様に、台湾産の水晶を粉砕した後、ＨＦ処理に
より精製した。ＨＦ処理の時間によりＢ及びＰの含有量
はほぼ一定で低い値であるが、Ａｓの含有量の異なる崩
、９〜１２の４種のものが得られた。これらの水晶をそ
れぞれアーク炎で溶融して石英ガラスルツボを作製した
。各ルツボを用いてシリコン単結晶を引上げ、これらを
スライスして得られたシリコンウェハについて、不純物
濃度と抵抗値を調べた０以上の結果を下記第３表に示す
。
より精製した。ＨＦ処理の時間によりＢ及びＰの含有量
はほぼ一定で低い値であるが、Ａｓの含有量の異なる崩
、９〜１２の４種のものが得られた。これらの水晶をそ
れぞれアーク炎で溶融して石英ガラスルツボを作製した
。各ルツボを用いてシリコン単結晶を引上げ、これらを
スライスして得られたシリコンウェハについて、不純物
濃度と抵抗値を調べた０以上の結果を下記第３表に示す
。
また、上記工〜■で検討したＢ、Ｐ及びＡｓと含有量と
シリコンウェハ中心部での抵抗値との関係を図に示す。
シリコンウェハ中心部での抵抗値との関係を図に示す。
なお、抵抗分布が均一になるためには、不純物が微量で
あり、拡散による影響がないことが条件となる。このた
めには、ウェハの抵抗値が４００Ω・Ｃ１１以上である
ことが最低条件となる。
あり、拡散による影響がないことが条件となる。このた
めには、ウェハの抵抗値が４００Ω・Ｃ１１以上である
ことが最低条件となる。
第１表〜第３表及び図から、Ｂの含有量が０．０５ｐｐ
ｍ以下、Ｐの含有量が０．０６ｐｐｍ以下、Ａｓの含有
量が０．０２ｐｐｍ以下であれば、４００Ωａｃｔｓ以
上の高抵抗で、かつ抵抗分布の均一な高品質のシリコン
単結晶が得られることがわかる。
ｍ以下、Ｐの含有量が０．０６ｐｐｍ以下、Ａｓの含有
量が０．０２ｐｐｍ以下であれば、４００Ωａｃｔｓ以
上の高抵抗で、かつ抵抗分布の均一な高品質のシリコン
単結晶が得られることがわかる。
更に、上述の検討結果を考慮して不純物の少ない原料を
用いて石英ガラスルツボを製造した場合の結果を以下に
示す。
用いて石英ガラスルツボを製造した場合の結果を以下に
示す。
まず、北欧産水晶を粉砕し、浮遊選鉱を行なった後、Ｈ
Ｆ処理により精製した。この水晶のＢ、Ｐ及びＡｓの含
有量は第４表に示すように、いずれも本発明の要件を満
たすものであった０次に、゛この水晶をアーク炎により
溶融して石英ガラスルツホ（Ｎｏ、 １３）を作製した
。このルツボを用いてシリコン単結晶を引上げ、これら
をスライスして得られたシリコンウェハについて、抵抗
値を調べた結果を第４表に併記する。
Ｆ処理により精製した。この水晶のＢ、Ｐ及びＡｓの含
有量は第４表に示すように、いずれも本発明の要件を満
たすものであった０次に、゛この水晶をアーク炎により
溶融して石英ガラスルツホ（Ｎｏ、 １３）を作製した
。このルツボを用いてシリコン単結晶を引上げ、これら
をスライスして得られたシリコンウェハについて、抵抗
値を調べた結果を第４表に併記する。
第４表から明らかなように、このルツボを用いた場合、
高抵抗で、かつ抵抗分布の均一な高品質のシリコン単結
晶を得ることができる。また、このようなシリコン単結
晶では不純物の濃度勾配が小さく、シリコン単結晶中の
不純物の拡散係数は温度のみの関数となり、不純物の異
常拡散が起る可能性は極めて少ない。
高抵抗で、かつ抵抗分布の均一な高品質のシリコン単結
晶を得ることができる。また、このようなシリコン単結
晶では不純物の濃度勾配が小さく、シリコン単結晶中の
不純物の拡散係数は温度のみの関数となり、不純物の異
常拡散が起る可能性は極めて少ない。
以上詳述した如く本発明のシリコン単結晶引上用石英ガ
ラスルツボによれば、高抵抗かつ高品質のシリコン単結
晶を引上げることができ、ひいては半導体素子の特性を
向上できる等顕著な効果を奏するものである。
ラスルツボによれば、高抵抗かつ高品質のシリコン単結
晶を引上げることができ、ひいては半導体素子の特性を
向上できる等顕著な効果を奏するものである。
図はＢ、Ｐ及びＡｓについての不純物濃度とシリコン単
結晶の抵抗値との関係を示す特性図である。
結晶の抵抗値との関係を示す特性図である。
Claims (1)
- Ｂ含有量が０．０５ｐｐｍ以下、Ｐ含有量が０．０６ｐ
ｐｍ以下、かつＡｓ含有量が０．０２ｐｐｍ以下である
ことを特徴とするシリコン単結晶引上用石英ガラスルツ
ボ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23543285A JPS6296388A (ja) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | シリコン単結晶引上用石英ガラスルツボ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23543285A JPS6296388A (ja) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | シリコン単結晶引上用石英ガラスルツボ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6296388A true JPS6296388A (ja) | 1987-05-02 |
| JPH0544438B2 JPH0544438B2 (ja) | 1993-07-06 |
Family
ID=16986019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23543285A Granted JPS6296388A (ja) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | シリコン単結晶引上用石英ガラスルツボ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6296388A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02229735A (ja) * | 1989-02-28 | 1990-09-12 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 石英ガラス部材 |
| JPH03141189A (ja) * | 1989-10-27 | 1991-06-17 | Mitsubishi Materials Corp | シリコン単結晶引き上げ用石英ルツボ |
| JPH0381368U (ja) * | 1989-12-06 | 1991-08-20 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53125290A (en) * | 1977-04-08 | 1978-11-01 | Toshiba Ceramics Co | Carbon electrode for melting high purity stlica glass |
| JPS5849519A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-23 | Toyota Motor Corp | 自動車の車体フロア構造 |
-
1985
- 1985-10-23 JP JP23543285A patent/JPS6296388A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53125290A (en) * | 1977-04-08 | 1978-11-01 | Toshiba Ceramics Co | Carbon electrode for melting high purity stlica glass |
| JPS5849519A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-23 | Toyota Motor Corp | 自動車の車体フロア構造 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02229735A (ja) * | 1989-02-28 | 1990-09-12 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 石英ガラス部材 |
| JPH0531509B2 (ja) * | 1989-02-28 | 1993-05-12 | Shinetsu Chem Ind Co | |
| JPH03141189A (ja) * | 1989-10-27 | 1991-06-17 | Mitsubishi Materials Corp | シリコン単結晶引き上げ用石英ルツボ |
| JPH0381368U (ja) * | 1989-12-06 | 1991-08-20 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0544438B2 (ja) | 1993-07-06 |
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