JPH0255284A - 混入不純物濃度の制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体、金属など溶融状態において電気伝導
体である各種材料の、融液からの結晶成長時における混
入不純物の制御方法に係わシ、特に融液全収容する容器
から混入する不純物、例えば酸素の濃度を広範囲に且つ
容易に制御することができるようにした混入不純物濃度
の制御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

容器内に収容した融液から結晶を成長させる結晶の成長
方法においては、容器構成材料の一部が融液中に溶は込
み、結晶中へ不純物として混入することが多い。このよ
うな混入不純物は結晶の品質として有益な場合も１反対
に有害な場合もある。

例えば結晶がシリコンである場合の酸素はこのような二
面性を持つ代表的な混入不純物である。この場合のゾυ
コン結晶は、石英るつぼと称する容器内にシリコンの融
液を収容し、この融液から結晶を引上げて成長させるい
わゆるＣＺ法により成長させられた結晶である。この成
長の際に、融液に接触する石英るつぼの壁面がシリコン
と酸素に分解して酸素が融液中に溶は込み、この酸素は
融液中を対流に乗って移動し、融液の表面から蒸発する
と同時に結晶の成長界面全通して結晶中に混入する。こ
のようくしてシリコン結晶中に混入した酸素は、結晶と
機械的に強くして転位の発生や伝搬を抑制し、また結晶
の内部で析出して鉄、ニッケル、クロム等の汚染金属全
吸収し、各種半導体装置の特性の向上に役立つ有益な側
面がある。

以下従来法１という。

またシリコン単結晶中の酸素濃度の制御に係わは、第９
図に示すように、石英るつぼ１内に収容された融液２に
水平方向の磁界３ｔ−印加することによって、融液２の
見掛は上の粘性を高めて対流の抑制を行ない、石英るつ
ぼｌからの酸素の溶解縦断面図において、結晶４を引上
げ軸６に従って矢印７の如く回転させ、またるつぼ１を
支持軸８に従って矢印９の如く回転させ、るつぼの回転
数を変化させることによって融液２とるつ＃′？：１の
間の擦れ合いの程度を変化させてるつぼ１の溶解を制御
し、酸素濃度上制御する技術が提案された。

以下従来法３という。

一方、軸対称的かつ放射状のカスプ磁界を融液に印加す
る技術が特開昭５８−２１７４９３号公報によ）提案さ
れた。この提案では、例えば第１０図に縦断面図を示す
ように、融液２中を矢印１０の如く循環して流れる対流
の各部に直交するべく、磁力線の矢印１１によって示さ
れるカスプ磁界を印加して、対流１０全均一に抑制し、
それによって均一な円形断面および結晶性全有し、かつ
るつぼからの汚染の少ない結晶４ｔ−製造することが目
的であった。そのため、カスプ磁界１１の印加手段とし
ての互いに逆方向の周回電流１２と１３の流れるコイル
対１４と１５が、融液２を中央として上下にほぼ等間隔
に配置され、融液２の深さの１／２の位置に放射状の水
平磁界が形成された。この方法によれば、対流１０の上
記抑制により、るつぼ１内面からの汚染が融液全体に広
がるの全防止でき、例えばＧ　ａ　Ａ　ｓである結晶４
の成長において残留（あるいは混入）不純物濃度が約１
／工０になったとされた。ところが、他の出願者による
特開昭６１−２２２９８４号公報においては、第１１図
Ａに縦断面図を示すように、融液の表面１６の位置に軸
対称な水平磁界を形成するようなコイル対１４および１
５の配置が、横方向温度勾配が小さいと込う観点からカ
スプ磁界１１の最適な印加状態であるとされた。またこ
の配置によ）、ＧａＡｓである結晶４の低転位化とるつ
ぼ材からの混入不純物の低減の効果が述べられた。従つ
て上記２件のカスプ磁界印加に関する公開特許公報の教
示するところにより、融液とカスブ磁界印加手段の間の
相対位置関係が２徨類異なった場合について公知とされ
た。しかし、これら２件の提案では、両者共それぞれの
理由から、混入不純物については減少するから有利であ
るということしか述べられていなかった。従って、カス
プ磁界を印加して混入不純物の濃度を様々に制御すると
いう概念は、従来全く存在しなかった。なお、特開昭６
１−２２２９８４号公報においては、例えば第１１図人
のように、コイル対１４と１５ヲ支持具１７に従って矢
印１８のように上下方向に移動させる技術も提案された
。しかしこの技術は、例えば第１１図人の状態から第１
１図Ｂの状態へと結晶４の成長の進行などによって融液
２の量が変化した場合に、融液の表面１６とコイル対１
４および１５の間の相対位置関係が最適状態からずれる
のを防止するだけが目的であって、融液量が一定である
場合には全く意味のないものであった。

ところで本願発明者らは第１０図等で示されたカスプ磁
界が軸対称磁界であること、磁界の強さや方向が場所に
よって異なフ垂直と水平の両成分を含むこと、磁界発生
手段が小形で軽量であること、外部への漏洩磁界が少な
いこと等の特徴を有することに着目し、種々具体的に実
験および考察を行ってきた。その結果、先に特願昭６２
−８３３４８　（特開昭　−）および特願昭６３−１１
２２８８（％開昭　−）で提案したように、第１１図人
、Ｂと同様に分布するカスブ磁界１１全印加し、コイル
対１４と１５に流す励磁電流１２と１３の大きさ全同時
に変化させる、即ちカスプ磁界の強さを変化させること
により石英るつぼ全周いるＣ３法シリコン結晶中への混
入不純物である酸素の濃度の制御ができること全初めて
見出した。この方法は、酸素濃度の制御に有効な一つの
方法であった。以下従来法４という。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来法１は、半導体装置の活性領域内で酸素が析出し欠
陥となった場合には、リーク電流を発生させるなど半導
体装置の特性１［化させることがある。また酸素はす〜
マルドナーと呼ばれる電気的に活性な準位を形成しやす
く、結晶の比抵抗を不安定にして高抵抗化の障害となる
。このような先に述べた利点とともに長短二面性のため
、シリコン結晶中の酸素の濃度には最適値と一概に言え
るものはなく、製造する半導体装置の種類や製造方法に
よって変化する様々な濃度の結晶が要求される。従って
、酸素濃度を広範囲に且つ容易に制御できる技術が強く
期待される。

また従来法２は、融液２の全体に一定方向の磁界３を印
加するために、磁界印加手段として極めて巨大な電磁石
５が必要であった。ｔｉ十分な磁界の効果を得るためＫ
は４０００エルステツド（ｔたは４０００ガウス）とい
う強力な磁界が必要であシ、外部への漏洩磁界も膨大な
ものとなって周辺機器の特性を劣化させることがあるな
どの欠点があった。

従来法３の技術においては、例えば１桁の範囲で酸素濃
度を制御するためには、るつぼ回転数を０．０１　ｒｐ
ｍから１０Ｏｒｐｍまで変化させなければならなかった
。その場合、るつぼ回転数音例えばｌｒｐｍ以下と極端
に遅くすればるつぼ１の円周に沿った温度分布が非対称
になシ、反対に数１Ｏｒｐｍ以上と極端に速くすれば融
液面の変化や振動が激しくなシ、何れの場合にも結晶の
成長そのものが困難になるため歩留シが下がるので、制
御し得る酸素濃度の範囲は実際には非常に狭いものとな
らざるを得ないという欠点があった。

本発明は上記従来法４のカスプ磁界を印加する方法につ
いて、さらに実験と考察を重ねて初めて到達したもので
あシ、本発明の目的は、磁界印加手段の大形化、漏洩磁
界の増大、るつぼ回転数の広範囲にわたる変化の必要性
、などの従来技術の欠点を解決した混入不純物濃度の優
れた制御方法を提供することＩＣある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため、半導体、金属など溶
融状態において電気伝導性を有する結晶材料の、融液か
らの結晶成長時における混入不純物濃度の制御方法にお
いて、電気伝導性を有する結晶材料の融液が収容された
容器と、前記融液から結晶を成長させる手段と、前記融
液に対して場所によって異なる垂直成分と水平成分とか
ら成る磁界を印加する手段とを設け、前記融液の表面に
直交する磁界の成分と前記融液の前記容器との接触界面
に直交する磁界の成分の大きさの比を変化させて混入不
純物濃度の制御を行うこと′！ｉ−特徴としている。

また前記磁界を印加する手段は、逆方向の周回電流によ
り励磁された上下対向配置のコイル対からなり、前記融
液の表面に直交する磁界の成分と融液の容器との接触界
面に直交する磁界の成分の大きさの比を変化させる手段
は、前記融液の表面と前記コイル対の間の相対位置関係
を変化させることからなることを特徴とする。

また前記磁界を印加する手段は、逆方向の周回電流によ
り励磁された上下対向配置のコイル対からな）、前記融
液の表面に直交する磁界の成分と融液の容器との接触界
面に直交する磁界の成分の大きさの比を変化させる手段
は、コイルの間のアンペアター／の比を変化させること
からなることを特徴とする。

さらにまた前記磁界を印加する手段は、逆方向の周回電
流により励磁された上下対向配置のコイル対からなり、
前記融液の表面に直交する磁界の成分と融液の容器との
接触界面に直交する磁界の成分の大きさの比を変化させ
る手段は、コイルの間の距離を変化させることからなる
ことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明は、融液の表面に直交する磁界の成分と融液の容
器との接触界面に直交する磁界の成分の大きさの比を変
化させることによ）結晶への混入不純物濃度の制御を行
うことを最も主要な特徴とするものであることから、本
発明によれば、るつぼ内に収容した電気伝導性全有する
結晶材料の融液に対して場所によって異なる垂直成分と
水平成分とから成る磁界全印加し、その際、融液の表面
に直交する磁界の成分と、融液とるつぼの接触界面に直
交する磁界の成分の大きさの比を変化させることＫよっ
て、るつぼ材から結晶中に混入する混入不純物の濃度を
広範囲に正確に制御することができる。以下図面にもと
づき実施例について説明する。

〔実施例〕

実施例１； 第１図人、Ｂ、Ｃは本発明の第一の実施例の代表的な３
条件を示す主要部の縦断面図である。従来の第９図、第
１０図、第１１図Ａ、Ｂと同一箇所には同一番号を付し
て重複する詳細説明は省略するが、コイル対１４と１５
には同一のアンペアターンである逆方向電流１２と１３
が上記３条件に共通に流れて込る。その結晶得られたカ
スプ磁界が融液２ｔ−含む種々の場所における磁界の強
さと方向’に！すベクトルとして多数の矢印１９によっ
て詳しく示されている。この状態において、石英るつぼ
ｌが支持軸８に従って矢印２０の如く上下自在に構成さ
れておシ、石英るつぼ１を上下させることによりシリコ
ン融液の表面１６とコイル対１４および１５０間の相対
位置関係全自由に変化させることができる。これにより
、融液の表面１６がコイル対１４と１５の中間位置に比
べて、第１図人は高い位置に配置された場合を示してお
シ、第１図Ｂは同じ高さに配置された場合を示しておシ
、第１図Ｃは低い位置に配置された場合を示している。

このようにして融液の表面とコイル対の間の相対位置関
係を変化させれば、融液の表面に直交する磁界成分と融
液が石英るつぼに接触する界面に直交する磁界成分の大
きさの比を変化させることができる。ここでこの比を　
１融液表面への直交磁界成分１／Ｉ融液とるつぼの界面
への直交磁界成分１で定義し、以後　「表面直交磁界比
」と称する。まず第１図人においては、融液の表面１６
に直交する垂直な磁界成分が存在し、融液２と石英るつ
ぼ１が接触する界面である融液２の底面に直交する垂直
な磁界成分も、融液２の側面に直交する水平な磁界成分
も存在する。この場合、「表面直交磁界比」は約１であ
る。これに対して第１図Ｂでは、融液の表面１６に直交
する垂直な磁界成分だけが存在しないので、「表面直交
磁界比」は０である。また第１図Ｃでは、「表面直交磁
界比」が約０．７である。

さて、シリコン融液から見た場合Ｋ、酸素は石英るフ［
Ｊパが融液と接触する底面および側面から溶解して溶は
込み、融液の表面から蒸発するという性質を持っている
。このように溶解と蒸発が並行して起こる場合には、こ
れら両者の起こシ易さの如何によって融液中の酸素濃度
が変化すると考えられる。そしてこれらの起こシ易さは
融液内の対流の強さく依存して変化する。例えば磁界の
無いＣＺ法では対流が非常に強いので溶解も蒸発も非常
に起こシ易い状態で融液中濃度が一定値にバランスして
いる。これに対して仮に石英−４′７Ｉｔ’壁付近の対
流だけが抑制されれば、溶解した酸素が石英る）１す”
壁の近くに滞留するため更に石英の分解、即ち酸素の溶
解が起こシにくくなシ、融液中の酸素濃度が低くなる。

融液中の酸素濃度が低くなれば、融液から成長する結晶
中の酸素濃度も低くなる。一方、表面付近の対流だけが
抑制されれば、融液の内部から表面まで酸素が移動しに
くくなるため酸素の蒸発が起こシにくくなり、融液中の
酸素濃度が高くなる。融液中の酸素濃度が高くなれば、
融液から成長する結晶中の酸素濃度も高くなる。

ところで、融液内の対流は磁界が印加されると次のよう
な原理で抑制される。即ち、速度ベクトルＶの対流に対
して強度ベクトルＨの磁界が加えられると、電磁誘導に
よりこれらのベクトル積に比例したＩ＝σＢ＝σμｖ　
Ｘ　Ｈのベクトルで表される電流が対流する融液部分に
流れる。さらにこの電流に磁界が作用してＦ＝す２（ｖ
ＸＨ）ＸＨのベクトルで表される対流抑制力が働き対流
は抑制される。ここでμは融液の透磁率であシ、σは電
気伝導率である。このような磁界による対流抑制原理を
、酸素の移動に関して重要な融液と石英る″”；）　Ｉ
ｆ”壁の界面および融液の表面に適用すると次のように
なる。まずこれらの境界面においては、対流も電流も境
界面を突き抜けて流れることはできなりので、境界面に
直交する成分は存在し得ない。言い替えれば、境界面に
平行な２次元の流れしか許容されない。従って境界面に
おいては、境界面に平行な磁界が印加されても、上記の
ベクトル積の関係から対流抑制力がほとんど発生しない
ので対流はほとんど抑制されない。これに対して境界面
に直交する磁界が印加されると、境界面付近で境界面に
平行である対流が全てこの磁界に直交しかつ境界面に平
行に電流が流れて対流抑制力が発生するため対流が効果
的に抑制される。

上記酸素の混入機構と磁界による対流の抑制機構を組合
せると、「表面直交磁界比」が大きいほど、溶解に比べ
て蒸発が相対的に強く抑制されるため、融液中および結
晶中の酸素濃度が高くなる。

従って１表面直交磁界比」を変化させることＫよって、
酸素濃度が様々なレベルに制御できるものと考えられる
。本実施例の３条件で比較すれば、酸素濃度は「表面直
交磁界比」の最も大きい第１図人の場合に最も高く、「
表面直交磁界比」の最も小さい第１図Ｂ図の場合に最も
低く、第１図Ｃの場合にそれらの中間になると考えられ
る。

第２図は本実施例による酸素濃度の制御効果を具体的に
説明する実験結果である。この実験では石英るつぼの直
径は１５ｃｍ、シリコン融液の深さは７．５ｃｍであ）
、直径７．６ｃｍのシリコン結晶を成長させた。回転数
としては、結晶ｔ−３Ｏｒｐｍ　ｒるつほを一１Ｏｒｐ
ｍとした。またコイル対としては超伝導体を用いた。第
２図において横軸はコイル対の中間位置から融液表面ま
での距離２と、この距離に対応して変化する「表面直交
磁界比」であシ、縦軸は結晶中の酸素濃度である。実験
結果として（ａ）。

（ｂ）の２本の曲線が示されている。（ａ）はコイル対
のアンペアターンが同一の８．６　Ｘ　１０’Ａ−ｔｕ
ｒｎ／ｍの場合の結果であり、（ｂｌはコイル対のアン
ペアターンが同一の２．９　Ｘ　ＩＱ６Ａ−ｔｕｒｎ　
／　ｍの場合の結果である。

また、第２図の中で４Ａ、　４Ｂ、　４Ｃはそれぞれ第
１図Ａ、第１図Ｂ、第１図Ｃに対応する点を示す。これ
らの実験結果として、まずアンペアターンが比較的大き
い、即ち比較的強いカスブ磁界を用いた（ａ）の場合に
は、結晶中の酸素濃度が例えば代表的な４Ａ、　４Ｂ、
　４Ｃの点でそれぞれ１３　Ｘ　１０　　ａｔｏｍｓ／
ａｍ　＋２．５　Ｘ　１０”ａｔｏｍｓ／　Ｃｍ”、　
１０　Ｘ　１０１０１７ａｔｏ／　ｃｍ”となシ。

従来のように磁界の強さやるつぼの回転数を変えること
なく、融液の表面とコイル対の間の相対位置関係を変化
させただけで約１桁の広い範囲で酸素濃度の制御を行う
ことができた。また比較的弱いカスプ磁界を用いた第２
図の＜ｂ＋の場合にも結晶中の酸素濃度が変化する傾向
は上記（ａＪの場合と同様であシ、融液の表面とコイル
対の間の相対位置関係を変化させただけで酸素濃度の制
御を行うことができた。

本実施例ではコイル対を固定し、るつぼを上下方向に移
動させて融液表面とコイル対との間の相対位置関係を変
化させたが、その反対にるつぼを固定してコイル対の方
を上下させても上記の相対位置関係を変化させることが
でき、この場合にも上で説明したと同様に酸素濃度の制
御を行うことができた。

実施例２： 第３図Ａ、Ｂ、Ｃは本発明の第二の実施例を説明する縦
断面図である。この実施例では、上記第一の実施例に比
べて結晶の成長が進み、シリコン融液２の量が少なくな
っている。本実施例では「表面直交磁界比」が、第３図
人では約３．第３図Ｂでは０．第３図Ｃでは約０．６と
変化させられた。

第４図は本実施例の効果を説明する実験結果である。こ
の場合、融液の深さが３　ｃｍに浅くなっている他は、
第２図の場合と同じ実験条件とした。

第４図の中の６Ａ、６Ｂ、６Ｇはそれぞれ第３図人。

Ｂ　、ＣＫ対応するコイル中間位置から融液表面までの
距離を示す。（ａ）と（ｂ）は第２図において説明した
トＰ］シ２１１類のアンペアターンのカスプ磁界におけ
る実験結果である。結晶中の酸素濃度は６Ａの位置にお
いて最も高く、６Ｂの位置において最も低く、６Ｃの位
置においてその中間となシ、第２図の実験と同様に、融
液の表面とコイル対の間の相対位置関係を変化させるこ
とによって酸素濃度を広い範囲に制御することができた
。

実施例３： 第５図人、Ｂは本発明の第三の実施例を説明する実験結
果であって、上記第一および第二の実施例に基づいて結
晶の長さ方向の酸素濃度の分布を均一にし且つ酸素濃度
の様々な制御を実現したものである。

まず第５図人では、カスプ磁界を上記第一および第二の
実施例における（ａ）に相当する強いカスプ磁界とし、
コイル対の中間位置から融液表面までの距離を図の中に
２で示したように変化させながら結晶を長く連続的に成
長させ、融液の大部分を固化させた。その結果、長さ方
向に均一で且つ１１Ｘ　１０１０１７ａｔｏ　／　ａｍ
’から２．５　Ｘ　１０　”　ａｔｏｍｓ　／　ｃｍ８
の広い範囲の様々な酸素濃度を有するシリコン結晶全得
ることができた。

次に第５図Ｂでは、カスプ磁界を上記第一および第二の
実施例における（ｂ）に相当する弱い磁界とし、融液の
表面とコイル対の間の相対位置関係を図の中に２で示し
たように変化させながら結晶を長く連続的に成長させ、
融液の大部分を固化させた。その結果、長さ方向に均一
で且つ１０　Ｘ　１０１７ａ　ｔ　ｏｍｓ　／　ｃｍ”
から８　Ｘ　１０”ａｔｏｍｓ　／　ｃｍ８の範囲の様
々な酸素濃度を有するシリコン結晶を得ることができた
。

実施例４： 第６図Ａ、Ｂは本発明の第四の実施例を説明する縦断面
図でちる。本実施例では、上側のコイル１４ト下側のコ
イル１５の間のアンペアターンの比を変化させることに
よって「表面直交磁界比」を変化させた。即ちコイル間
のアンペアターンの比以外は前記第１図人と同一の構成
および配置とし、第１図人では上側コイル１４と下側コ
イルのアンペアターンが同−即ち比が１対１であったの
に対して、第６図人では０．８対１とし、第６図Ｂでは
１対０．８とした。これにより「表面直交磁界比」が第
１図人の場合の１に対して第６図人では０．０６　。

第６図Ｂでは３に変化させられた。この実施例の効果を
明らかにするため、第６図人の構成では上側コイル１４
０アンペアターンｆ　４．６　Ｘ　１０’Ａ−ｔｕｒｎ
／ｍ、下側コイル１５のアンペアターンを５．７　Ｘ　
１０’Ａ−ｔｕｒｎ／ｍとし、一方第６図Ｂの構成では
上下のコイル１４と１５のアンペアターンをこの反対に
して実験を行った。その結果、結晶４の酸素濃度が第６
図人の場合には６．２Ｘ１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ”＋
第６図Ｂの場合には２１　Ｘ　１０１０１７ａｔｏ／　
ａｍ８となシ、アンペアターンの比をわずかに変化させ
ただけで酸素濃度を大幅に変化させて制御することがで
きた。

実施例５： 第７図Ａ、Ｂは本発明の第五の実施例を説明する縦断面
図である。本実施例では、上側のコイル１４と下側のコ
イル１５の間の距離を変化させることによって「表面直
交磁界比」を変化させた。第７図人は、融液の表面１６
が上下のコイル１４と１５の中間位置よシ上側に離れて
おシその距離が１．５ｃｍになっている（この場合Ｚ＝
Ｌ５ｃｍ）。他は前記第１図Ａと同じ構成および配置で
ある。これに対して第７図Ｂでは、同じＺ　＝　１．５
ｃｍではあるが、上下のコイル間の距離が第７図人の場
合の２．５倍になっている。これにより「表面直交磁界
比」が第７図人の場合の０．４５から第７図Ｂの場合の
０．５３に変化させられた。この実施例の効果を明らか
にするため、第７図Ａ、Ｂとも、上下のコイルのアンペ
アターンを同一の５．７　Ｘ　１０’Ａ−ｔｕｒｎ　／
　ｍとして実験度の制御効果を確認した。本実施例では
前記の他の実施例に比べれば酸素濃度の制御範囲は狭か
ったが、所望の濃度に極めて正確に制御できるという利
点があった。

実施例６： 第８図Ａ、Ｂは本発明の第六の実施例全説明する縦断面
図である。本実施例では、前記第五の実施例と同様に上
側のコイル１４と下側のコイル１５の間の距離を変化さ
せることによって「表面直交磁界比」を変化させた。第
８図人は、融液の表面１６が上下のコイル１４と１５の
中間位置よシ下側に離れておりその距離が１．５ｃｍに
なっている（この場合Ｚ　−＝　−１，５ａｍ　）。　
他は前記第１図Ｃと同じ構成および配置である。これに
対して第８図Ｂでは、同じＺ　＝　−１，５ｃｍではあ
るが、上下のコイル間の距離が第８図人の場合の２．５
倍になっている。これにより「表面直交磁界比」が第８
図人の場合の０．４３から第８図Ｂの場合の０．５０　
に変化させられた。この実施例の効果と明らかにするた
め、第８図人、Ｂとも、上下のコイルのアンペアターン
ｆ同一の５．７　Ｘ　１０　Ａ−ｔｕｒｎ／ｍとして実
験を行った。

その結果、結晶４の酸素濃度が第８図人（７）場合には
７．５　Ｘ　１０”　ａｔｏｍｓ　／　ａｍ”　＋第８
図Ｂの場合には８．５ＸＩＯ”ａｔｏｍｓ／ｃｍ８とな
シ、前記第五の実施例と同様に酸素濃度の制御効果をａ
認した。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、るつぼ内に収容
した電気伝導性を有する結晶材料の融液に対して場所に
よって異なる垂直成分と水平成分とから成る磁界を印加
し、その際、融液の表面に直交する磁界の成分と、融液
とるつほの接触界面に直交する磁界の成分の大きさの比
を変化させることによって、るつぼ材から結晶中に混入
する混入不純物の濃度を広範囲に正確に制御することが
できる。従って具体的には、実施例として説明した種々
の方法を適宜選択して用いることにより、種々の半導体
装置に適した混入不純物濃度の結晶を、周辺機器への悪
影響や歩留シの低下などを来たすことなく、極めて容易
に製造することができるという利点がある。

なお、本発明の詳細説明ではシリコン結晶中の酸素を代
表的な混入不純物として取シ上げたが、るつぼ等の容器
の構成材料から融液中に混入し、融液の表面から蒸発し
ながら結晶中に混入するという性質を持つ混入不純物の
濃度制御には全τ本発明が有効であることは、第一の実
施例の説明の中で述べた本発明の原理から明らかである
。

一方、本発明は、軸対称な磁界によって軸対称な温度分
布全維持し、それによ）成長縞などのない均一な結晶を
得ることができるという軸対称なカスプ磁界を印加する
方法の長所を損なうことは全くな込ので、均一性も極め
て良好な結果ができるという利点もある。

また、本発明の詳細な説明においては、磁界として従来
公知のカスプ磁界を例にして述べたが、本発明の効果は
上記カスプ磁界に限定されるものではない。即ち、本発
明に係わる磁界としては、場所によって異なる垂直成分
と水平成分とから成ることが具備すべき条件であること
は第一の実施例では説明した本発明の原理から明白であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ、Ｂ、Ｃは本発明の第一の実施例の代表的３条
件の構成を示す縦断面図、 第２図は第一の実施例の効果を示す実験結果。 第３図Ａ、Ｂ、Ｃは結晶の成長後期に本発明を適用した
第二の実施例の代表的３条件の構成金示す縦断面図、 第４図は第二の実施例の効果を示す実験結果、第５図Ａ
、Ｂは結晶の長さ方向に均一な酸素濃度制御を実現した
第三の実施例についての２種類の実験結果、 第６図人、Ｂは第四の実施例の代表的２条件の構成を示
す縦断面図、 第７図人、Ｂは第五の実施例の代表的２条件の構成を示
す縦断面図、 第８図Ａ、Ｂは第六の実施例の代表的２条件の構成金示
す縦断面図、 第９図は水平方向の磁界印加を含む従来技術の構成を示
す縦断面図。 第１０図はカスブ磁界印加による従来の対流抑制技術の
構成を示す縦断面図。 第１１図人、Ｂは融液量変化に対応してカスプ磁界印加
手段を上下動させる手段を備えた従来技術の構成を示す
縦断面図、である。 ・・・るつｔｆ ・・融液 ・・・水平磁界のベクトル ・・・結晶 ・・・水平磁界印加手段 ６・・・結晶の引上げ軸 ７・・・結晶回転 ８・・・るつぼの支持軸 ９・・・るつぼ回転 １０・・・対流 １１・・・カスプ磁界のベクトル 比・・・上側コイルの励磁電流 １３・・・下側コイルの励磁電流 １４・・・上側のコイル １５・・・下側のコイル １６・・・融液の表面 １７・・・コイル対の支持具 １８・・・コイル対の上下方向 １９・・・磁界の強さ方向ベクトル ２０・・・るつぼの上下方向 Ｃフ 特許出願人　日本電信電話株式会社 代理人　弁理士　玉蟲久五部（外２名）１表面直突碓界
迂」 コイル中間イ立！かＩ：ｌ融濱貰面までの距離Ｚ（ｃｍ
）第一の実施堡）の９ｊＪ票を示す実験結果第　　２１
！ｌ ｒ、５面直交倣界比」 コイル中間位置から融液表面までの距離Ｚ（ｃｍ）第二
の寞絶例の９ｊＪ県を示す実験結果第　４　　図 Ｏ ０，２ ０，４０，６ 固化率 ０．８ 結晶の長さ方向に均一ケ酸素濃度制御を実現し１こ第三
の実施例１二ついての２種類の実験結果第 図 ｉＮ Ｏつ 融液′！変化に対応してカスア伍。界印カロ手ｒ全２上
下幼さ亡る手段ξ１菌えｌこ従氷技（肘の鷹成と示す縦
断面図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融状態において電気伝導性を有する結晶材料の
   融液からの結晶成長時における混入不純物濃度の制御方
   法において、 電気伝導性を有する結晶材料の融液が収容された容器と
   、 前記融液から結晶を成長させる手段と、 前記融液に対して場所によって異なる垂直成分と水平成
   分とから成る磁界を印加する手段とを設け、 前記融液の表面に直交する磁界の成分と前記融液の前記
   容器との接触界面に直交する磁界の成分の大きさの比を
   変化させて混入不純物濃度の制御を行う ことを特徴とする混入不純物濃度の制御方法。
2. （２）前記磁界を印加する手段は、逆方向の周回電流に
   より励磁された上下対向配置のコイル対からなり、前記
   融液の表面に直交する磁界の成分と融液の容器との接触
   界面に直交する磁界の成分の大きさの比を変化させる手
   段は、前記融液の表面と前記コイル対の間の相対位置関
   係を変化させることからなることを特徴とする請求項１
   記載の混入不純物濃度の制御方法。
3. （３）前記磁界を印加する手段は、逆方向の周回電流に
   より励磁された上下対向配置のコイル対からなり、前記
   融液の表面に直交する磁界の成分と融液の容器との接触
   界面に直交する磁界の成分の大きさの比を変化させる手
   段は、コイルの間のアンペアターンの比を変化させるこ
   とからなることを特徴とする請求項１記載の混入不純物
   濃度の制御方法。
4. （４）前記磁界を印加する手段は、逆方向の周回電流に
   より励磁された上下対向配置のコイル対からなり、前記
   融液の表面に直交する磁界の成分と融液の容器との接触
   界面に直交する磁界の成分の大きさの比を変化させる手
   段は、コイルの間の距離を変化させることからなること
   を特徴とする請求項１記載の混入不純物濃度の制御方法
   。