JPS59102891A - シリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPS59102891A JPS59102891A JP21045782A JP21045782A JPS59102891A JP S59102891 A JPS59102891 A JP S59102891A JP 21045782 A JP21045782 A JP 21045782A JP 21045782 A JP21045782 A JP 21045782A JP S59102891 A JPS59102891 A JP S59102891A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- crystal
- oxygen
- molten zone
- silicon single
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/08—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone
- C30B13/10—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone with addition of doping materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (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】
本発明はシリコン単結晶の製造方法に関するもので、特
に単結晶を使用する半導体素子製造工程に含まれる熱処
理工程においてＩ／ １７コンウエー八に生ずる熱応力
に強く、かつデバイスプロセス中の金膓不純物汚染をウ
ェーハ内部に吸収する。いわゆるイントリンシックゲッ
タリング効果を持ち得るシリコン単結晶を得ることを目
的とするものである。
に単結晶を使用する半導体素子製造工程に含まれる熱処
理工程においてＩ／ １７コンウエー八に生ずる熱応力
に強く、かつデバイスプロセス中の金膓不純物汚染をウ
ェーハ内部に吸収する。いわゆるイントリンシックゲッ
タリング効果を持ち得るシリコン単結晶を得ることを目
的とするものである。
シリフン結晶を使用した半導体孝子製造には。
酸化拡散工程として１０００℃〜１２５（ｌ程度の高温
下での熱処理が必要であるが、その際シリコンウェーハ
内に熱応力が発生し、熱応力が弾性限界を超えた場合転
位の発生と増殖が起り（スリップ欠陥ンνリフンウェー
ハは歪む。スリップ欠陥が多く発生し、かつ歪みの大き
いシリコンウェーハは半導体素子製造工程のホトＩＪソ
グラフィ一工程を困難にするばかりでなく、スリップ欠
陥による素子特性の劣化を招く原因となる。
下での熱処理が必要であるが、その際シリコンウェーハ
内に熱応力が発生し、熱応力が弾性限界を超えた場合転
位の発生と増殖が起り（スリップ欠陥ンνリフンウェー
ハは歪む。スリップ欠陥が多く発生し、かつ歪みの大き
いシリコンウェーハは半導体素子製造工程のホトＩＪソ
グラフィ一工程を困難にするばかりでなく、スリップ欠
陥による素子特性の劣化を招く原因となる。
この現象はりリフンウエーへの大直径化にっれてｉ″″
ｒ１′″ｒａ著となってきている。
ｒ１′″ｒａ著となってきている。
また孝子の電気特性を左右する要素の一つとしてウェー
ハ表面の不純物の汚染が知られており。
ハ表面の不純物の汚染が知られており。
何らかの方法で除去しなければならない。例えばウェー
ハの裏面に加工歪層を意図して付与し、高温の醜化拡散
工程に不純物をその歪層に固着させる方法などが使われ
ている。
ハの裏面に加工歪層を意図して付与し、高温の醜化拡散
工程に不純物をその歪層に固着させる方法などが使われ
ている。
一方、シリコン単結晶の製造法としては、チョクラルス
キー法（Ｏ２法）および浮遊帯溶融法（ＦＺ法ンがよく
知られているが、Ｏ２法で育成されたシリコン単結晶は
一般ＶｃＦＺ法により育成されたシリコン単結晶に比べ
熱応力に強いことが知られている（文献 ８．Ｍ、 Ｈ
ｕ ｅｔ ａｌ、ジャーナルオブ アプライド フィジ
クス ４６ （５）Ｐ、１８６９，１９７５）。
キー法（Ｏ２法）および浮遊帯溶融法（ＦＺ法ンがよく
知られているが、Ｏ２法で育成されたシリコン単結晶は
一般ＶｃＦＺ法により育成されたシリコン単結晶に比べ
熱応力に強いことが知られている（文献 ８．Ｍ、 Ｈ
ｕ ｅｔ ａｌ、ジャーナルオブ アプライド フィジ
クス ４６ （５）Ｐ、１８６９，１９７５）。
またイントリンシッグゲツタリング効果はＦＺ結晶には
見られず、Ｏ２結晶にて発現することが知られている。
見られず、Ｏ２結晶にて発現することが知られている。
（文献Ｔ、Ｙ、Ｔａｎ、Ｂ！、Ｅ、Ｇａｒｄｎｓｒ。
ａｎｄ Ｗ、に、Ｔｉｏｅ、ジャーナル オヲ アプラ
イドフィシゲス レター ３０ （４）Ｐ、１７５，１
９７７Ｊ。
イドフィシゲス レター ３０ （４）Ｐ、１７５，１
９７７Ｊ。
これはＣ２法の単結晶製造工程において、酸素が石英ル
ツボの溶解によシ２０ ｐｐｍａ 程シリコン単結晶
中にドープされているのに反し、ＦＺ法で育成されたｉ
／ Ｑコン単結晶中にはその製造法から酸素濃度は０．
ｌｐｐｍａ以下であることのためと考えられている。
ツボの溶解によシ２０ ｐｐｍａ 程シリコン単結晶
中にドープされているのに反し、ＦＺ法で育成されたｉ
／ Ｑコン単結晶中にはその製造法から酸素濃度は０．
ｌｐｐｍａ以下であることのためと考えられている。
第１図は従来のＦＺ法によるシリコン単結晶製造におけ
る溶融帯附近の斜視図である。原料の多結晶シリコン棒
１が上方より徐々に下降し、高周波加熱フィル２に近接
するとともにす１１コン棒は局部的に発熱溶融するが、
加熱コイル２の中央を通過して下降するにつれ冷却固化
し単結晶３が成長する。周囲はアルゴンガスのみが充満
しているため、育成された単結晶には酸素がドープされ
ることはなく、単結晶中の酸素濃度は０．１ｐｐｍａ以
下という低濃度に保たれる。この結果ＦＺ法により育成
された単結晶は熱応力に剥くかつイントリンリッグゲツ
タリング効果がないという難点があった◎ このためＦＺｔＰ、におけるリリコン単結晶育成中に酸
素を必要量だけドープする試みがなされている。これは
単結晶育成時に雰囲気中に機織の酸素あるいは水蒸気を
導入して、必要量の酸素を該結晶中にドープしようとす
るものであるが、溶融帯表面に酸化膜を生じ結晶が多結
晶化して目的を達成することはできなかった。
る溶融帯附近の斜視図である。原料の多結晶シリコン棒
１が上方より徐々に下降し、高周波加熱フィル２に近接
するとともにす１１コン棒は局部的に発熱溶融するが、
加熱コイル２の中央を通過して下降するにつれ冷却固化
し単結晶３が成長する。周囲はアルゴンガスのみが充満
しているため、育成された単結晶には酸素がドープされ
ることはなく、単結晶中の酸素濃度は０．１ｐｐｍａ以
下という低濃度に保たれる。この結果ＦＺ法により育成
された単結晶は熱応力に剥くかつイントリンリッグゲツ
タリング効果がないという難点があった◎ このためＦＺｔＰ、におけるリリコン単結晶育成中に酸
素を必要量だけドープする試みがなされている。これは
単結晶育成時に雰囲気中に機織の酸素あるいは水蒸気を
導入して、必要量の酸素を該結晶中にドープしようとす
るものであるが、溶融帯表面に酸化膜を生じ結晶が多結
晶化して目的を達成することはできなかった。
本発明者らはこの点について検討の結果、簡単な方法で
単結晶中に任意濃度の酸素をドープできる方法を見出し
た。すなわち、この発明は浮遊帯溶融法によるシリコン
単結晶の製造において、高純度石英製の治具を溶融帯中
に浸漬保持ニア、酸素を任意濃度にドープした単結晶を
得ることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法に関す
るものである。
単結晶中に任意濃度の酸素をドープできる方法を見出し
た。すなわち、この発明は浮遊帯溶融法によるシリコン
単結晶の製造において、高純度石英製の治具を溶融帯中
に浸漬保持ニア、酸素を任意濃度にドープした単結晶を
得ることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法に関す
るものである。
以下本発明を＃！２図に基づいて詳細に説明する。
第２図（イ）Ｋ示すようＶＣ，原料の多結晶１／ ＩＩ
コン棒１を上方より下降させ高周波加熱コイル２に近づ
ける。同時に下方より種結晶４を上昇させ高周波加熱コ
イル２の中央で多結晶シリコン棒１と接触させる。両者
は加熱コイルにより接触部を中心として局部的に加熱さ
れ溶融して溶融帯５を生ずる。
コン棒１を上方より下降させ高周波加熱コイル２に近づ
ける。同時に下方より種結晶４を上昇させ高周波加熱コ
イル２の中央で多結晶シリコン棒１と接触させる。両者
は加熱コイルにより接触部を中心として局部的に加熱さ
れ溶融して溶融帯５を生ずる。
次に多結晶シリコンｓ１と種結晶４を一体として下降さ
せると溶融帯５は次第に多結晶シリコン棒の上部に移動
し、加熱コイル２を通過した初めの溶融帯部分は冷却固
化して種結晶と同じ方位の結晶軸をもつ単結晶が育成さ
れる。この育成され比重結晶は第２図−）に示すように
、初めは細い結晶棒であるが次第に太さを増し所定の的
径に達して直胴部６ｆ生ずる。本発明ではこの時点で側
方より高純度石英製の治具を溶融帯５に近づけ、該溶融
帯の中に円周方向に向って一足の深さに浸漬保持すると
１石英製の治具は表面から溶融しりすコン俗融帯中に溶
けこむため育成された単結晶中に酸素がドープされるよ
うになる。
せると溶融帯５は次第に多結晶シリコン棒の上部に移動
し、加熱コイル２を通過した初めの溶融帯部分は冷却固
化して種結晶と同じ方位の結晶軸をもつ単結晶が育成さ
れる。この育成され比重結晶は第２図−）に示すように
、初めは細い結晶棒であるが次第に太さを増し所定の的
径に達して直胴部６ｆ生ずる。本発明ではこの時点で側
方より高純度石英製の治具を溶融帯５に近づけ、該溶融
帯の中に円周方向に向って一足の深さに浸漬保持すると
１石英製の治具は表面から溶融しりすコン俗融帯中に溶
けこむため育成された単結晶中に酸素がドープされるよ
うになる。
この場合石英製の治具を浸漬保持する方向は中心方向で
あってもよい。
あってもよい。
単結晶中にドープされた酸素濃度は接触率（石英製の治
具と溶融液との接触面積を育成され建率結晶の断面積で
除し念もの）に旧線的に比例するので１石英製の治具の
浸漬する面積を制御すれば単結晶育成中に全長にわたり
一足濃度の酸素を均一＝、ドープすることができる。
具と溶融液との接触面積を育成され建率結晶の断面積で
除し念もの）に旧線的に比例するので１石英製の治具の
浸漬する面積を制御すれば単結晶育成中に全長にわたり
一足濃度の酸素を均一＝、ドープすることができる。
前記石英製の治具の不純物濃度は金属元素の総量で２０
ｐｐｍａＪａ下であることが必要で、それ以上では単
結晶中に酸素以外の不純物を混入してその品質を劣化さ
せることになる。
ｐｐｍａＪａ下であることが必要で、それ以上では単
結晶中に酸素以外の不純物を混入してその品質を劣化さ
せることになる。
石英製の治具の形としては棒状のはか［＆状。
リング状、有刺状等をえらぶこともできる。
酸素ドープ量の調節はこのほかに溶融帯表面よりの８１
０．の蒸発量を変えるか、または多結晶原料棒の下方へ
の送り速度を変えても可餓である。
０．の蒸発量を変えるか、または多結晶原料棒の下方へ
の送り速度を変えても可餓である。
本発明によるＩＭ造方法により育成されたシリコン単結
晶から切り出されたウェーハは、ＯＺ法で育成されたシ
リコン単結晶から切シ出されたウェーハと同様な熱処理
工程を持つ半尋体素子工程中の熱応力に充分強く何らそ
れ以上の熱応力に対する緩和策は必要とせず、かつ半導
体素子の電気的緒特性にも何ら影響を与えないことが証
明されている。
晶から切り出されたウェーハは、ＯＺ法で育成されたシ
リコン単結晶から切シ出されたウェーハと同様な熱処理
工程を持つ半尋体素子工程中の熱応力に充分強く何らそ
れ以上の熱応力に対する緩和策は必要とせず、かつ半導
体素子の電気的緒特性にも何ら影響を与えないことが証
明されている。
さらに酸素ドープ量の増大によル単結晶中の不純物の金
属に対するゲヅタリング効果も増大した。
属に対するゲヅタリング効果も増大した。
また溶融帯中に浸漬する石英製の治具をより高純度な合
成石英Ｃ金部不純物でｌ ｐｐｍａ以下）を用いること
により、従来不安定とされ次ゲッタリング効果は安定し
た◎ 次に本発明の実施例を示す。
成石英Ｃ金部不純物でｌ ｐｐｍａ以下）を用いること
により、従来不安定とされ次ゲッタリング効果は安定し
た◎ 次に本発明の実施例を示す。
実施例
５３±１ｆｉの無転位シリコン単結晶をＦＺ法によシア
ルボンガスの中で成長させた。成長速度を４■／ ｍｉ
ｎとし、単結晶が太さを増し所足の直径に達して直胴部
を生じた時に直径３ＩＩＩ＋＋の石英丸棒を溶融帯中に
浸漬保持すると１石英丸棒は一部溶解して成長する単結
晶の中に酸素をＦ−プすることができた。この育成され
たシリフン単結晶棒の酸素濃度を赤外線吸収法により測
足した結果を第３図に示す。図よシ明らかなように酸素
濃度は接触率［１３線的に比例して２０ ｐｐｍａまで
増加させることができた０
ルボンガスの中で成長させた。成長速度を４■／ ｍｉ
ｎとし、単結晶が太さを増し所足の直径に達して直胴部
を生じた時に直径３ＩＩＩ＋＋の石英丸棒を溶融帯中に
浸漬保持すると１石英丸棒は一部溶解して成長する単結
晶の中に酸素をＦ−プすることができた。この育成され
たシリフン単結晶棒の酸素濃度を赤外線吸収法により測
足した結果を第３図に示す。図よシ明らかなように酸素
濃度は接触率［１３線的に比例して２０ ｐｐｍａまで
増加させることができた０
第１図は従来のＦＺ法における溶融帯附近の斜神図、第
２図（（１，（ａｌは本発明のＦ’Ｚ法における溶融帯
附近の斜視図、第３図は実施例による接触率と酸素濃度
との関係を示す。 １・・・多結晶シリコン棒 ２・・・高周波加熱コイル ８・・・単結晶シリコン棒 ４・・・種結晶 ５・・・浴融帯 ６・・・直胴部 ７・・・石英製の治具 特許出願人 信越半導体株式会社 牝触モ
２図（（１，（ａｌは本発明のＦ’Ｚ法における溶融帯
附近の斜視図、第３図は実施例による接触率と酸素濃度
との関係を示す。 １・・・多結晶シリコン棒 ２・・・高周波加熱コイル ８・・・単結晶シリコン棒 ４・・・種結晶 ５・・・浴融帯 ６・・・直胴部 ７・・・石英製の治具 特許出願人 信越半導体株式会社 牝触モ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、浮遊帯浴融法によるシリコン単結晶のＩＡ造におい
て、高純度石英製の治具を溶融帯中に浸漬保持し、酸素
を任意濃度にドープした単結晶を得ることを特徴とする
シリコン単結晶の製造方法。 ２、浮遊帯溶融法によるりリコン単結晶の製造において
、溶融帯が冷却固化して初めて直胴部を住する時点で、
高純度石英製の治具を溶融帯の中に浸漬保持することを
特徴とする特許請求の範囲第一項記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21045782A JPS59102891A (ja) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | シリコン単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21045782A JPS59102891A (ja) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | シリコン単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59102891A true JPS59102891A (ja) | 1984-06-14 |
Family
ID=16589647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21045782A Pending JPS59102891A (ja) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | シリコン単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59102891A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02197118A (ja) * | 1989-01-26 | 1990-08-03 | Kyushu Electron Metal Co Ltd | 結晶育成装置 |
| JPH03177388A (ja) * | 1989-11-24 | 1991-08-01 | Wacker Chemitronic Ges Elektron Grundstoffe Mbh | るつぼを含まないゾーン引張り法による酸素含有量の高いケイ素インゴットの製造方法 |
| WO2007093082A1 (fr) * | 2006-02-16 | 2007-08-23 | Yonggang Jin | Procédé de production de tranche de silicium utilisant la méthode du flottage et appareil correspondant |
| JP2014114173A (ja) * | 2012-12-06 | 2014-06-26 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54125190A (en) * | 1978-03-24 | 1979-09-28 | Sony Corp | Crystal growing mehtod |
-
1982
- 1982-11-30 JP JP21045782A patent/JPS59102891A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54125190A (en) * | 1978-03-24 | 1979-09-28 | Sony Corp | Crystal growing mehtod |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02197118A (ja) * | 1989-01-26 | 1990-08-03 | Kyushu Electron Metal Co Ltd | 結晶育成装置 |
| JPH03177388A (ja) * | 1989-11-24 | 1991-08-01 | Wacker Chemitronic Ges Elektron Grundstoffe Mbh | るつぼを含まないゾーン引張り法による酸素含有量の高いケイ素インゴットの製造方法 |
| WO2007093082A1 (fr) * | 2006-02-16 | 2007-08-23 | Yonggang Jin | Procédé de production de tranche de silicium utilisant la méthode du flottage et appareil correspondant |
| JP2014114173A (ja) * | 2012-12-06 | 2014-06-26 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4382838A (en) | Novel silicon crystals and process for their preparation | |
| US6702892B2 (en) | Production device for high-quality silicon single crystals | |
| EP2857562B1 (en) | Sic single-crystal ingot and production method for same | |
| EP1498517A1 (en) | Method for producing silicon single crystal and, silicon single crystal and silicon wafer | |
| US6056931A (en) | Silicon wafer for hydrogen heat treatment and method for manufacturing the same | |
| JPS59102891A (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
| CA1166556A (en) | Minimization of strain in single crystals | |
| WO2023051693A1 (zh) | 氮掺杂剂加料装置、方法及氮掺杂单晶硅棒的制造系统 | |
| JPH07267776A (ja) | 結晶成長方法 | |
| JPH02192500A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| US3093520A (en) | Semiconductor dendritic crystals | |
| JPH0543382A (ja) | 単結晶シリコンの製造方法 | |
| KR101902629B1 (ko) | 단결정성 실리콘 잉곳 및 웨이퍼를 형성하기 위한 방법 | |
| JPH07277875A (ja) | 結晶成長方法 | |
| CA1237641A (en) | Method of controlled, uniform doping of floating zone silicon | |
| KR101865467B1 (ko) | 단결정성 실리콘 잉곳 및 웨이퍼를 형성하기 위한 방법 | |
| JPH0474320B2 (ja) | ||
| JP2004269335A (ja) | 単結晶の製造方法 | |
| JP3498330B2 (ja) | 単結晶成長装置 | |
| JPH08290995A (ja) | シリコン単結晶及びその製造方法 | |
| JP2000313699A (ja) | 半絶縁性ＩｎＰ単結晶の製造方法 | |
| ITMI20011120A1 (it) | Wafer di silicio aventi distribuzione controllata di difetti, metodi di preparazione degli stessi, ed estrattori czochralski per la fabbrica | |
| JPS6344720B2 (ja) | ||
| JPH03193698A (ja) | シリコン単結晶及びその製造方法 | |
| JPH085760B2 (ja) | Ｈｇｌ―ｘｏ Ｃｄｘｏ Ｔｅ結晶インゴットの製造方法 |