JPS6385085A - シリコン単結晶育成方法 - Google Patents
シリコン単結晶育成方法Info
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- JPS6385085A JPS6385085A JP23146086A JP23146086A JPS6385085A JP S6385085 A JPS6385085 A JP S6385085A JP 23146086 A JP23146086 A JP 23146086A JP 23146086 A JP23146086 A JP 23146086A JP S6385085 A JPS6385085 A JP S6385085A
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Links
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- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Recrystallisation Techniques (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体集積回路製造のためのシリコン基板とし
て用いられるシリコン単結晶の製造方法に関し、特にチ
ョクラルスキー法（以下Ｃ２法と略称）によるシリコン
単結晶引上げ法に関する。
て用いられるシリコン単結晶の製造方法に関し、特にチ
ョクラルスキー法（以下Ｃ２法と略称）によるシリコン
単結晶引上げ法に関する。
従来のＣ２法によるシリコン単結晶は円筒状の石英るつ
ぼに溶融シリコン（以後メルトと略称）を保持して、単
結晶インゴットを引上げながらるつぼ及び単結晶インボ
ラトラ回転することによシ育成される。
ぼに溶融シリコン（以後メルトと略称）を保持して、単
結晶インゴットを引上げながらるつぼ及び単結晶インボ
ラトラ回転することによシ育成される。
シリコン単結晶中には適当量の酸素を固溶させることが
、半導体集積回路基板としては必要であるが、この酸素
は石英ルツボ壁画からメルト中に溶解したものが、メル
ト中で熱対流及び回転によって誘起される強制対流によ
って固液界面に輸送されて単結晶中に取り込まれる。
、半導体集積回路基板としては必要であるが、この酸素
は石英ルツボ壁画からメルト中に溶解したものが、メル
ト中で熱対流及び回転によって誘起される強制対流によ
って固液界面に輸送されて単結晶中に取り込まれる。
上述した従来の、ＣＺ法ではシリコン単結晶中に必要量
の酸素を固溶させるためにはメルト中に多量のｅｊｉｔ
素を固溶させなければならない。このために、石英るつ
ぼ、及びシリコン単結晶の回転速度を速くしなければな
らず、液面及び固液界面にゆらぎを生じ、単結晶中に酸
素濃度、点欠陥、不純物濃度等の不均一な分布を導入し
、結晶の品質を劣化させる欠点がある。
の酸素を固溶させるためにはメルト中に多量のｅｊｉｔ
素を固溶させなければならない。このために、石英るつ
ぼ、及びシリコン単結晶の回転速度を速くしなければな
らず、液面及び固液界面にゆらぎを生じ、単結晶中に酸
素濃度、点欠陥、不純物濃度等の不均一な分布を導入し
、結晶の品質を劣化させる欠点がある。
また、メルト中に多量に溶解した酸素は約９９％はＳｉ
Ｏ蒸気として気相中に排出式れるが、その一部がるつぼ
周辺など炉内に凝縮し、これがメルト中に落下して、単
結晶を多結晶化する欠点がある。
Ｏ蒸気として気相中に排出式れるが、その一部がるつぼ
周辺など炉内に凝縮し、これがメルト中に落下して、単
結晶を多結晶化する欠点がある。
また、特に磁場中チョクラルスキー法（以下ＭＣＺ法と
略称）では磁場によって熱対流が抑えらｎて、固液界面
が安定化するため、高品質な結晶ができることを特徴と
しているが、熱封Ｒがないために固液界面に溶解した酸
素が輸送されず酸素濃度を十分に単結晶中で高めること
ができない。
略称）では磁場によって熱対流が抑えらｎて、固液界面
が安定化するため、高品質な結晶ができることを特徴と
しているが、熱封Ｒがないために固液界面に溶解した酸
素が輸送されず酸素濃度を十分に単結晶中で高めること
ができない。
このため、ＭＣＺ単結晶の用途を著しく狭めている。Ｍ
ＣＺ単結晶において、酸素濃度を高めようとすると、石
英るつは及び単結晶インゴットの回転速度をＣ２法より
も高めて強制対流を強くしなければならず、このため、
結晶品質的には高酸素化すると通常のＣ２法と同じにな
るという欠点がある。
ＣＺ単結晶において、酸素濃度を高めようとすると、石
英るつは及び単結晶インゴットの回転速度をＣ２法より
も高めて強制対流を強くしなければならず、このため、
結晶品質的には高酸素化すると通常のＣ２法と同じにな
るという欠点がある。
本発明のシリコン単結晶育成法は、Ｃ２法またはＭＣＺ
法において、メルト中の成長界面の下方に石英板などの
石英材を設置することによって、メルト中の酸素を石英
るつぼ壁面以外からも供給している。とくに、石英板を
成長界面の近傍直下に設置することまたはメルト中に十
分な量の酸素を固溶させるために表面積の大きい石英素
材を成長界面の下方のメルト中に設置する。
法において、メルト中の成長界面の下方に石英板などの
石英材を設置することによって、メルト中の酸素を石英
るつぼ壁面以外からも供給している。とくに、石英板を
成長界面の近傍直下に設置することまたはメルト中に十
分な量の酸素を固溶させるために表面積の大きい石英素
材を成長界面の下方のメルト中に設置する。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例による結晶引上時の引上装置
の縦断面図でろｆｉ、ＭＣＺ法において本ト、５は単結
晶インゴットであシ、６が成長界面直下の石英板である
。石英板６はホルダー７の上に置かれる。ホルダー７は
高温での変形を避けるためにＳｉＣで作られておシ、支
持棒８によって装置外から上下に動かすことができるよ
うになっている。メルト中に成長前に液面下の所定の位
置に設置する。その後、種結晶が浸漬結晶５が引上げら
れる。成長が進行すると石英るつは３内で液面が下がる
石英るつ＃’ｆ ３ ’！に上昇するか、ホルダー７ｔ
−降下することによって石英板６ｆ：成長界面下の所定
の距離のところに保持する。
の縦断面図でろｆｉ、ＭＣＺ法において本ト、５は単結
晶インゴットであシ、６が成長界面直下の石英板である
。石英板６はホルダー７の上に置かれる。ホルダー７は
高温での変形を避けるためにＳｉＣで作られておシ、支
持棒８によって装置外から上下に動かすことができるよ
うになっている。メルト中に成長前に液面下の所定の位
置に設置する。その後、種結晶が浸漬結晶５が引上げら
れる。成長が進行すると石英るつは３内で液面が下がる
石英るつ＃’ｆ ３ ’！に上昇するか、ホルダー７ｔ
−降下することによって石英板６ｆ：成長界面下の所定
の距離のところに保持する。
育成実験は結晶の回転数は１０ ｒｐｍするつほの回転
数２ｒｐｍ とし、引上速度１ｍ／ｍｉｎとし、磁場は
３０００ガラスをかけて行なった。又、石英板６は液面
直下５ｃｒＩＬに設定した。
数２ｒｐｍ とし、引上速度１ｍ／ｍｉｎとし、磁場は
３０００ガラスをかけて行なった。又、石英板６は液面
直下５ｃｒＩＬに設定した。
その結果、結晶中の固溶酸素濃度は、５ＱＱｓｍの長さ
のインゴット５内で（１７±Ｌ５）ＸＩＯの（赤外吸収
法で変換係数は１日ＡＳＴＭの４８１ＸＩＯ）となり高
酸素濃度単結晶が、従来の低酸素濃度ＭＣＺを得るのと
同様の育成条件で、育成することができた。この単結晶
インゴット５から加工して、作成した直径５インチの単
結晶基板を７００℃で５時間熱処理した後さらに１００
０℃で１６時間熱処理して酸素を析出させて、Ｘ線トポ
グラフで酸素析出状態を観察した。その結果、従来法の
ＣＺ単結晶に誘起するストリエーション状の酸素析出が
全く存在せず、均一な酸素析出が観察された。これによ
シ、ストリエーションフリーの高品質単結晶であること
が判明した。また、この単結晶基板を従来法で作成した
ＣＺ基板と同時にスタテックランダムアクセスメモリ（
ＳＲＡＭ）デバイスに用いたところ、良品率が１５％程
度上昇した。
のインゴット５内で（１７±Ｌ５）ＸＩＯの（赤外吸収
法で変換係数は１日ＡＳＴＭの４８１ＸＩＯ）となり高
酸素濃度単結晶が、従来の低酸素濃度ＭＣＺを得るのと
同様の育成条件で、育成することができた。この単結晶
インゴット５から加工して、作成した直径５インチの単
結晶基板を７００℃で５時間熱処理した後さらに１００
０℃で１６時間熱処理して酸素を析出させて、Ｘ線トポ
グラフで酸素析出状態を観察した。その結果、従来法の
ＣＺ単結晶に誘起するストリエーション状の酸素析出が
全く存在せず、均一な酸素析出が観察された。これによ
シ、ストリエーションフリーの高品質単結晶であること
が判明した。また、この単結晶基板を従来法で作成した
ＣＺ基板と同時にスタテックランダムアクセスメモリ（
ＳＲＡＭ）デバイスに用いたところ、良品率が１５％程
度上昇した。
本発明の一実施例では引上を磁場をかけて行ったが、磁
場をかけないＣＺ法で行なうこともでき、この時、（１
８±１．５ ） Ｘ １０ ”ｃｒｔｔ−”の酸素濃度
の単結晶を得た。この単結晶基板を同程度のｒＲ素濃度
の従来法のＣ２単結晶基板と一緒にＳＲＡＭデバイスに
適用したところ、良品率が１０％程度上昇した。
場をかけないＣＺ法で行なうこともでき、この時、（１
８±１．５ ） Ｘ １０ ”ｃｒｔｔ−”の酸素濃度
の単結晶を得た。この単結晶基板を同程度のｒＲ素濃度
の従来法のＣ２単結晶基板と一緒にＳＲＡＭデバイスに
適用したところ、良品率が１０％程度上昇した。
また、各実施例で用いたメルト中への酸素の溶解を促進
させるための板状石英板６０代シに、表面積の大きい、
球状の小石な石英ブロックを多数設置しても効果は同様
である。
させるための板状石英板６０代シに、表面積の大きい、
球状の小石な石英ブロックを多数設置しても効果は同様
である。
単結晶中に固溶する酸素濃度は成長面と石英板との距離
を変えることによって調整できる。
を変えることによって調整できる。
以上説明したように、本発明は、Ｃ２法、ＭＣＺ法によ
るシリコン単結晶育成方法において、石英るつぼメルト
中の成長界面近傍下方に石英板などの石英素材を設置す
ることによって、シリコなくして、高酸素！に度シリコ
ン単結晶ができるという利点を持つ。このため、ＳＩＯ
の蒸発量が少なくでき、凝縮したＳｉＯによって引き起
される多結晶化を抑制することができ、高酸素濃度で高
品質のＣ２を育成できる。
るシリコン単結晶育成方法において、石英るつぼメルト
中の成長界面近傍下方に石英板などの石英素材を設置す
ることによって、シリコなくして、高酸素！に度シリコ
ン単結晶ができるという利点を持つ。このため、ＳＩＯ
の蒸発量が少なくでき、凝縮したＳｉＯによって引き起
される多結晶化を抑制することができ、高酸素濃度で高
品質のＣ２を育成できる。
本発明における最大の効果はＭＣＤ単結晶による高酸素
濃度化が、るつは回転速度を増大させることなく達成で
きるということである。このため、半導体集積回路用基
板として（１６〜１８ ） Ｘ １０１７α 程度の酸
素が固溶し、スト’Ｊエージ１ン欠陥のない極めて高品
質の単結晶の育成が本発明によって可能になる。
濃度化が、るつは回転速度を増大させることなく達成で
きるということである。このため、半導体集積回路用基
板として（１６〜１８ ） Ｘ １０１７α 程度の酸
素が固溶し、スト’Ｊエージ１ン欠陥のない極めて高品
質の単結晶の育成が本発明によって可能になる。
第１図は本発明の一実施例による単結晶引上げに用いた
装置の縦断面図である。 １・・・・・・電磁石、２・・・・・・発熱体、３・・
・・・・石英るつぼ、４・・・・・・溶融シリコン（メ
ルト）、５・・・・・・単結晶インゴット、６・・・・
・・石英板、７・・・・・・ホルダ、８・・・・・・支
持棒。 代理人 弁理士 内 原 −ゝ（： Ｊ 、）
装置の縦断面図である。 １・・・・・・電磁石、２・・・・・・発熱体、３・・
・・・・石英るつぼ、４・・・・・・溶融シリコン（メ
ルト）、５・・・・・・単結晶インゴット、６・・・・
・・石英板、７・・・・・・ホルダ、８・・・・・・支
持棒。 代理人 弁理士 内 原 −ゝ（： Ｊ 、）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シリコン単結晶引上げ法において、石英るつぼの内
に保持された溶融シリコン中の引上げ単結晶の固液界面
の下方に該石英ルツボとは別に石英材を設置することを
特徴とするシリコン単結晶育成方法。 ２ チョクラルスキー法によるシリコン単結晶引上げ法
が磁場中で行なわれることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のシリコン単結晶育成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23146086A JPS6385085A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | シリコン単結晶育成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23146086A JPS6385085A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | シリコン単結晶育成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6385085A true JPS6385085A (ja) | 1988-04-15 |
Family
ID=16923855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23146086A Pending JPS6385085A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | シリコン単結晶育成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6385085A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5196085A (en) * | 1990-12-28 | 1993-03-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Active magnetic flow control in Czochralski systems |
| JPH05121319A (ja) * | 1991-05-15 | 1993-05-18 | Mitsubishi Materials Corp | 半導体装置の製造法 |
-
1986
- 1986-09-29 JP JP23146086A patent/JPS6385085A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5196085A (en) * | 1990-12-28 | 1993-03-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Active magnetic flow control in Czochralski systems |
| JPH05121319A (ja) * | 1991-05-15 | 1993-05-18 | Mitsubishi Materials Corp | 半導体装置の製造法 |
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