JPH034515B2 - - Google Patents
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- JPH034515B2 JPH034515B2 JP60253009A JP25300985A JPH034515B2 JP H034515 B2 JPH034515 B2 JP H034515B2 JP 60253009 A JP60253009 A JP 60253009A JP 25300985 A JP25300985 A JP 25300985A JP H034515 B2 JPH034515 B2 JP H034515B2
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- pulling
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- 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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- 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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
- C30B15/04—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt adding doping materials, e.g. for n-p-junction
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10S117/906—Special atmosphere other than vacuum or inert
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/041—Doping control in crystal growth
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- 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)
Description
【発明の詳細な説明】
以下の順序で本発明を説明する。
Ａ 産業上の利用分野
Ｂ 開示の概要
Ｃ 従来技術
Ｄ 発明が解決しようとする問題点
Ｅ 問題点を解決するための手段
Ｆ 実施例
f1 反応の概要
f2 引き上げ装置（第１図）
f3 結晶引き上げ操作（第３〜５図）
Ｇ 発明の効果
Ａ 産業上の利用分野
この発明はチヨクラルスキー法に基づくシリコ
ン結晶の成長方法に関し、特に制御された高い濃
度の炭素を含有するシリコン結晶を成長させるた
めの引き上げ処理及びそれに関連する装置に関す
るものである。
ン結晶の成長方法に関し、特に制御された高い濃
度の炭素を含有するシリコン結晶を成長させるた
めの引き上げ処理及びそれに関連する装置に関す
るものである。
Ｂ 開示の概要
この発明によれば、制御された高い含有量の炭
素をもつシリコン結晶を、標準的なチヨクラルス
キー・シリコン結晶引き上げ装置における溶融の
間に、酸素の漏れを制御することによつて成長さ
せることができる。
素をもつシリコン結晶を、標準的なチヨクラルス
キー・シリコン結晶引き上げ装置における溶融の
間に、酸素の漏れを制御することによつて成長さ
せることができる。
成長した結晶の炭素濃度のプロフアイルは、一
酸化炭素〔CO〕の濃度をリアル・タイムでモニ
タし、それを全引き上げ時間を通じて積分するこ
とにより算出することができる。
酸化炭素〔CO〕の濃度をリアル・タイムでモニ
タし、それを全引き上げ時間を通じて積分するこ
とにより算出することができる。
Ｃ 従来技術
マイクロエレクトロニクスにおける高密度集積
半導体デバイスに傾注する現在の傾向は、使用さ
れる基板の結晶構造に関するより詳しい知識を要
求するようになつてきている。一般的に、これら
の基板は、チヨクラルスキー引き上げ技術によつ
て得られたシリコン単結晶をスライスすることに
より形成される。
半導体デバイスに傾注する現在の傾向は、使用さ
れる基板の結晶構造に関するより詳しい知識を要
求するようになつてきている。一般的に、これら
の基板は、チヨクラルスキー引き上げ技術によつ
て得られたシリコン単結晶をスライスすることに
より形成される。
現在広く認められていることは、シリコン基板
中の酸素原子の存在が好都合である、ということ
である。引き上げ処理の間に結晶に組み込まれた
これらの原子は、高温処理の間に拡散してクラス
タを形成する傾向があり、これにより貴重な硬化
とゲツタリングの効果が得られる。この硬化は、
酸素凝集体がデイスロケーシヨンとすべりを抑止
するという事実による機械的な強度の増大であ
る。
中の酸素原子の存在が好都合である、ということ
である。引き上げ処理の間に結晶に組み込まれた
これらの原子は、高温処理の間に拡散してクラス
タを形成する傾向があり、これにより貴重な硬化
とゲツタリングの効果が得られる。この硬化は、
酸素凝集体がデイスロケーシヨンとすべりを抑止
するという事実による機械的な強度の増大であ
る。
また、ゲツタリングは、主として金属不純物で
ある拡散不純物の捕獲を可能ならしめる、酸素凝
集体の近傍での高い徴少応力によるものである。
ある拡散不純物の捕獲を可能ならしめる、酸素凝
集体の近傍での高い徴少応力によるものである。
米国特許第4220483号には、ゲツタリング現象
について詳細に記載されている。
について詳細に記載されている。
最近になつて、結晶成長の間にシリコン結晶に
組み込まれる炭素原子もまた、基板に後で熱処理
を施すときに、同様に酸素凝集機構に重要な役割
を果たすことが実証されてきた。
組み込まれる炭素原子もまた、基板に後で熱処理
を施すときに、同様に酸素凝集機構に重要な役割
を果たすことが実証されてきた。
この時点で、説明を進める前に、炭素（及び酸
素）の組み込み機構の原理を理解しておかなけれ
ばならないと思われる。
素）の組み込み機構の原理を理解しておかなけれ
ばならないと思われる。
シリコン結晶中の炭素組み込みは、溶融体によ
る一酸化炭素（CO）の吸収によつて生じると考
えられている。そして、炭素の蒸気圧は著しく低
いので、CO分子が一旦溶融体によつて捕捉され
ると、炭素はそこに留まり、凝固偏析係数に従つ
て後で固体シリコンに組み込まれる。
る一酸化炭素（CO）の吸収によつて生じると考
えられている。そして、炭素の蒸気圧は著しく低
いので、CO分子が一旦溶融体によつて捕捉され
ると、炭素はそこに留まり、凝固偏析係数に従つ
て後で固体シリコンに組み込まれる。
第７図は従来の、大気圧型の結晶引き上げ装置
１０の図式的な断面図である。この図において、
ロツド形状のシリコン単結晶１１が、石英ライナ
１３に収められたシリコン溶融１２から成長され
る。るつぼ１４は、電気抵抗体１５によつて囲ま
れた回転するグラフアイト保持体からなる。尚、
別の加熱手段を用いることもできる。るつぼ１４
はさらにシールド１６によつて囲まれている。回
転するマンドレル１８上には種結晶１７が付着さ
れる。この引き上げ装置全体は、常時アルゴンの
ような不活性ガスで充たされたチエンバ１９中に
とり囲まれている。ガス漏れを防止するために
は、結晶とるつぼの回転シヤフト用の孔に封止体
２０及び２１を設ける必要がある。さらに、汚染
を防止するために、その内部圧力は大気圧よりも
わずかに高く設定されている。
１０の図式的な断面図である。この図において、
ロツド形状のシリコン単結晶１１が、石英ライナ
１３に収められたシリコン溶融１２から成長され
る。るつぼ１４は、電気抵抗体１５によつて囲ま
れた回転するグラフアイト保持体からなる。尚、
別の加熱手段を用いることもできる。るつぼ１４
はさらにシールド１６によつて囲まれている。回
転するマンドレル１８上には種結晶１７が付着さ
れる。この引き上げ装置全体は、常時アルゴンの
ような不活性ガスで充たされたチエンバ１９中に
とり囲まれている。ガス漏れを防止するために
は、結晶とるつぼの回転シヤフト用の孔に封止体
２０及び２１を設ける必要がある。さらに、汚染
を防止するために、その内部圧力は大気圧よりも
わずかに高く設定されている。
COを生成すべく、この引き上げ装置中で生じ
やすい熱化学反応は次のように理解されている： シリカるつぼとグラフアイト保持体の間の反応
は次のとおりである： CS＋SiO2SSiOg＋COg (1) 3CS＋SiO2SSiCS＋2COg (2) SiOとグラフアイトの間の反応は次のとおりで
ある： SiOg＋2CSSiCS＋COg (3) グラフアイトと酸素の間の反応は次のとおりで
ある： CS＋O2g→CO2g (4) CS＋CO2g2COg (5) 尚、化学式において、Ｓ、ｌ、ｇという添字は
それぞれ固体、液体、気体をあらわす。
やすい熱化学反応は次のように理解されている： シリカるつぼとグラフアイト保持体の間の反応
は次のとおりである： CS＋SiO2SSiOg＋COg (1) 3CS＋SiO2SSiCS＋2COg (2) SiOとグラフアイトの間の反応は次のとおりで
ある： SiOg＋2CSSiCS＋COg (3) グラフアイトと酸素の間の反応は次のとおりで
ある： CS＋O2g→CO2g (4) CS＋CO2g2COg (5) 尚、化学式において、Ｓ、ｌ、ｇという添字は
それぞれ固体、液体、気体をあらわす。
制御されないCOの発生が、次のような反応に
より炭化シリコンの生成の増加をもたらすことに
注意されたい： 2SiSまたはl＋COgSiCS＋SiOg (6) 固体炭化シリコンの徴粒子は、それがシリコン
溶融体とシリコン溶融体上の一酸化炭素との間の
反応で形成されたものならば、溶融流によつて凝
固界面側に移動されることがある。これらの欠陥
粒子の存在により、界面のブレーク・ダウンが生
じ、そのあと多結晶粒が形成される。これは構造
欠損（structure loss）とも呼ばれ、この場合結
晶は再溶融され良好な条件で再び引き上げられな
くてはならない。そして、もしそのような再操作
が可能でないなら、その結晶は集積回路の製造用
には不適当であると見なされなくてはならない。
より炭化シリコンの生成の増加をもたらすことに
注意されたい： 2SiSまたはl＋COgSiCS＋SiOg (6) 固体炭化シリコンの徴粒子は、それがシリコン
溶融体とシリコン溶融体上の一酸化炭素との間の
反応で形成されたものならば、溶融流によつて凝
固界面側に移動されることがある。これらの欠陥
粒子の存在により、界面のブレーク・ダウンが生
じ、そのあと多結晶粒が形成される。これは構造
欠損（structure loss）とも呼ばれ、この場合結
晶は再溶融され良好な条件で再び引き上げられな
くてはならない。そして、もしそのような再操作
が可能でないなら、その結晶は集積回路の製造用
には不適当であると見なされなくてはならない。
この分野に関係して好適な文献がある。例え
ば、電気化学学会報（J.Electrochem.Soc.）
126.6（1979）のF.シユミツト（Schmidt）の刊行
物を挙げることができる。
ば、電気化学学会報（J.Electrochem.Soc.）
126.6（1979）のF.シユミツト（Schmidt）の刊行
物を挙げることができる。
また、IBMテクニカル・デイスクロジヤ・ブ
リテイン（Technical Disclosure Bulletin）
Vol.25、No.４、1982年９月、1905〜1906ページの
R.C.グツゲンハイム（guggenheim）他による
“低炭素チヨクラルスキー結晶成長（Lowcarbon
Czochralski crystal growth）”と題する論文に
より教示されるように、炭素は望ましくない不純
物であると考えられており、成長されたシリコン
結晶中の炭素含有量を可能な限り低減するように
注意が払われる。
リテイン（Technical Disclosure Bulletin）
Vol.25、No.４、1982年９月、1905〜1906ページの
R.C.グツゲンハイム（guggenheim）他による
“低炭素チヨクラルスキー結晶成長（Lowcarbon
Czochralski crystal growth）”と題する論文に
より教示されるように、炭素は望ましくない不純
物であると考えられており、成長されたシリコン
結晶中の炭素含有量を可能な限り低減するように
注意が払われる。
しかし、酸素元素と協働した場合、炭素原子が
ゲツタリング現象に恩恵をもたらすと考える強い
傾向が現在ある。それに関する好適な例は欧州特
許出願第84109528.4号に見られる。この特許出願
に開示されているのは、0.5ppmaと炭素のシリコ
ンへの固溶限界の間の範囲にある高い炭素濃度
と、約15ppmaと28ppmaの間の範囲にある低酸
素濃度をもつシリコン・ウエーハ物質である。こ
のウエーハは、高品質の結晶格子をもつ広い無欠
陥帯域の存在により、相当に改善された歩どまり
の集積回路デバイスを与え得るものである。
ゲツタリング現象に恩恵をもたらすと考える強い
傾向が現在ある。それに関する好適な例は欧州特
許出願第84109528.4号に見られる。この特許出願
に開示されているのは、0.5ppmaと炭素のシリコ
ンへの固溶限界の間の範囲にある高い炭素濃度
と、約15ppmaと28ppmaの間の範囲にある低酸
素濃度をもつシリコン・ウエーハ物質である。こ
のウエーハは、高品質の結晶格子をもつ広い無欠
陥帯域の存在により、相当に改善された歩どまり
の集積回路デバイスを与え得るものである。
開示されている別の態様は、溶融されたシリコ
ン結晶から形成されたウエーハを、ウエーハの特
徴付けによつて選別する製造処理である。この処
理は、ウエーハの炭素と酸素の濃度を測定し、そ
れらの炭素と酸素の濃度に応じてウエーハをクラ
ス分けすることからなる。そうして、高い炭素濃
度と低い酸素濃度をもつウエーハはさらに、高歩
どまり高品質集積回路デバイスを得るためにデバ
イス製造ラインで処理される。
ン結晶から形成されたウエーハを、ウエーハの特
徴付けによつて選別する製造処理である。この処
理は、ウエーハの炭素と酸素の濃度を測定し、そ
れらの炭素と酸素の濃度に応じてウエーハをクラ
ス分けすることからなる。そうして、高い炭素濃
度と低い酸素濃度をもつウエーハはさらに、高歩
どまり高品質集積回路デバイスを得るためにデバ
イス製造ラインで処理される。
この特許出願のより詳しい教示に従えば、シリ
コン結晶ロツドが一旦引き出されると、ウエーハ
はロツドの切断により得られ、炭素濃度の測定に
より特徴づけられ個々に選別される。ところが、
ロツドのわずかな部分だけしか所望の炭素濃度を
持たないことがあり、これにより高価なウエーハ
の重大な浪費を招く。そのような結果が予想でき
ないことに加えて、それに開示されている技術は
複雑で長工程である。
コン結晶ロツドが一旦引き出されると、ウエーハ
はロツドの切断により得られ、炭素濃度の測定に
より特徴づけられ個々に選別される。ところが、
ロツドのわずかな部分だけしか所望の炭素濃度を
持たないことがあり、これにより高価なウエーハ
の重大な浪費を招く。そのような結果が予想でき
ないことに加えて、それに開示されている技術は
複雑で長工程である。
しかしながら、その出願の技術は、最終的な製
造歩どまりに対する炭素の重要な役割りを明確に
強調するという利点を有する。上述の特許出願の
表１から理解されるように、炭素の含有量が
1ppmaから3ppmaにわずかに上昇するときに、
漏曳電流が20pA以下であるウエーハの割合が23
％から73％という驚くべき値に上昇する。
造歩どまりに対する炭素の重要な役割りを明確に
強調するという利点を有する。上述の特許出願の
表１から理解されるように、炭素の含有量が
1ppmaから3ppmaにわずかに上昇するときに、
漏曳電流が20pA以下であるウエーハの割合が23
％から73％という驚くべき値に上昇する。
一方、少量の炭素を、チヨクラルスキー法で成
長した結晶に導入するための原理は、IBMテク
ニカル・デイスクロジヤ・ブリテイン
（Technical Disclosure Bulletin）Vol.25、No.
3A、1982年８月、962〜963ページ、D.C.アール
グリーン（ahlgreen）他による“チヨクラルスキ
ー成長結晶における炭素含有量の増大
（Increasing carbon content in Czochralski−
grown）”と題する論文に述べられているように
公知である。しかし、明らかに、その論文には制
御された再現可能な炭素含有量を得るための方法
が示唆されていない。そして、チエンバ中に酸素
を導入することの、シリコン結晶中の酸素含有量
に対する２次的な影響が分析されていない。最後
に、その処理では、シリコン結晶中に導入された
炭素の実際の量について指示されない。換言する
と、シリコン結晶に対する炭素の導入が制御され
ない。
長した結晶に導入するための原理は、IBMテク
ニカル・デイスクロジヤ・ブリテイン
（Technical Disclosure Bulletin）Vol.25、No.
3A、1982年８月、962〜963ページ、D.C.アール
グリーン（ahlgreen）他による“チヨクラルスキ
ー成長結晶における炭素含有量の増大
（Increasing carbon content in Czochralski−
grown）”と題する論文に述べられているように
公知である。しかし、明らかに、その論文には制
御された再現可能な炭素含有量を得るための方法
が示唆されていない。そして、チエンバ中に酸素
を導入することの、シリコン結晶中の酸素含有量
に対する２次的な影響が分析されていない。最後
に、その処理では、シリコン結晶中に導入された
炭素の実際の量について指示されない。換言する
と、シリコン結晶に対する炭素の導入が制御され
ない。
最近の刊行物（J.Electrochem.Soc.126.8.1979）
において、Y.エンドーらは、結晶引き上げの間
にCOをモニタすることによつてシリコン結晶中
の酸素と炭素を併せて制御することを提案した。
において、Y.エンドーらは、結晶引き上げの間
にCOをモニタすることによつてシリコン結晶中
の酸素と炭素を併せて制御することを提案した。
このとき、前述の(1)〜(6)の反応が想定されると
ともに、次の反応が追加された。
ともに、次の反応が追加された。
COg＋SiOgSiOg＋Ｃ (7)
これらは、平衡定数Ｋを規定した。
Ｋ＝〔CO〕／〔Ｃ〕si〔Ｏ〕si
尚、〔Ｃ〕siと〔Ｏ〕siは、一酸化炭素濃度が測定
された時点に対応する結晶ロツド中のある位置に
おけるシリコン結晶中の炭素含有量と酸素含有量
である。理論的に正当化されている訳ではない
が、Ｋは次のような反応の平衡定数に近いことが
見出された： Csi＋OsiCOg (8) これはさまざまな実験と計算とから得られたも
のである。このエンドーらの方法を用いて本発明
の発明者らによつて行なわれた実験によれば、
〔CO〕の分量はエンドーらによつて観察された10
〜50ppmaの範囲にあるけれども、結晶ロツド中
の明確に規定された位置に対して、結晶引き上げ
の間に測定された一酸化炭素の濃度〔CO〕と、
それに対応する酸素含有量と炭素濃度の間の積
〔Ｃ〕si×〔Ｏ〕siとの間には何の関係も確証されなか
つた。このことは第８図ａ〜ｅに実証されてい
る。
された時点に対応する結晶ロツド中のある位置に
おけるシリコン結晶中の炭素含有量と酸素含有量
である。理論的に正当化されている訳ではない
が、Ｋは次のような反応の平衡定数に近いことが
見出された： Csi＋OsiCOg (8) これはさまざまな実験と計算とから得られたも
のである。このエンドーらの方法を用いて本発明
の発明者らによつて行なわれた実験によれば、
〔CO〕の分量はエンドーらによつて観察された10
〜50ppmaの範囲にあるけれども、結晶ロツド中
の明確に規定された位置に対して、結晶引き上げ
の間に測定された一酸化炭素の濃度〔CO〕と、
それに対応する酸素含有量と炭素濃度の間の積
〔Ｃ〕si×〔Ｏ〕siとの間には何の関係も確証されなか
つた。このことは第８図ａ〜ｅに実証されてい
る。
それに加えて、引き上げ装置の雰囲気中に分子
状態で存在する酸素（〔O2〕であらわされる）
と、シリコン中の酸素濃度：〔Ｏ〕siとの間にも相
関を見出すことができなかつた（第８図ｆ）。こ
の方法の欠陥は、酸素と炭素が全く異なる独立し
た機構によつてシリコン結晶に組み込まれるとい
う事実により説明することができる。
状態で存在する酸素（〔O2〕であらわされる）
と、シリコン中の酸素濃度：〔Ｏ〕siとの間にも相
関を見出すことができなかつた（第８図ｆ）。こ
の方法の欠陥は、酸素と炭素が全く異なる独立し
た機構によつてシリコン結晶に組み込まれるとい
う事実により説明することができる。
シリコン中への酸素の組み込みは、次のような
反応によりシリコンるつぼがシリコン溶融体に溶
けることから起こる： SiO2sSil＋２｛Ｏ｝ (9) ここで｛Ｏ｝は、シリコン溶融体中の溶けた酸
素をあらわす。この酸素の一部は成長する固体中
に組み込まれるが、最も重要な部分は次のような
反応によりSiOのもとでシリコン溶融体を離れ
る： ｛Ｏ｝1/2O2g (10) Sil＋1/2O2g→SiOg （11） すなわち、明らかに、特に反応(4)及び(5)が主で
ある場合においては、炭素の生成（反応(1)〜(5)）
と酸素の生成（反応(9)〜（11））の間にはいかな
る関連も確立されない。
反応によりシリコンるつぼがシリコン溶融体に溶
けることから起こる： SiO2sSil＋２｛Ｏ｝ (9) ここで｛Ｏ｝は、シリコン溶融体中の溶けた酸
素をあらわす。この酸素の一部は成長する固体中
に組み込まれるが、最も重要な部分は次のような
反応によりSiOのもとでシリコン溶融体を離れ
る： ｛Ｏ｝1/2O2g (10) Sil＋1/2O2g→SiOg （11） すなわち、明らかに、特に反応(4)及び(5)が主で
ある場合においては、炭素の生成（反応(1)〜(5)）
と酸素の生成（反応(9)〜（11））の間にはいかな
る関連も確立されない。
結局、結晶引き上げの間に単に〔CO〕を記録
してモニタするだけでは、結晶中の炭素と酸素の
濃度をモニタするためには用をなさない。
してモニタするだけでは、結晶中の炭素と酸素の
濃度をモニタするためには用をなさない。
Ｄ 発明が解決しようとする問題点
この発明の目的は、制御され再現可能な特性を
もつ高炭素含有量のシリコン結晶を製造するため
の結晶引き上げ処理及び装置を提供することにあ
る。
もつ高炭素含有量のシリコン結晶を製造するため
の結晶引き上げ処理及び装置を提供することにあ
る。
この発明の別の目的は、溶融界面での多結晶シ
リコン粒の形成を防止するための改善された結晶
引き上げ方法を提供することにある。
リコン粒の形成を防止するための改善された結晶
引き上げ方法を提供することにある。
この発明のさらに別の目的は、従来の結晶引き
上げ装置にわずかの設計変更を加えるだけで構成
される、高炭素含有量のシリコン結晶を製造する
ための結晶引き上げ装置を提供することにある。
上げ装置にわずかの設計変更を加えるだけで構成
される、高炭素含有量のシリコン結晶を製造する
ための結晶引き上げ装置を提供することにある。
Ｅ 問題点を解決するための手段
シリコン結晶中の所望の再現可能な量の炭素は
次の式のモニタにより得られる： Ｓ＝∫t p〔CO〕dt 引き上げ装置の雰囲気中の一酸化炭素濃度
〔CO〕が結晶引き上げの間の連続的に記録され
る。そして、上式のＳとシリコン中の炭素濃度の
間には良い相関が指摘される。溶融の間のみ引き
上げ装置には制御された量の酸素が導入され、引
き上げ装置の炭素（グラフアイト）部片と反応す
る。
次の式のモニタにより得られる： Ｓ＝∫t p〔CO〕dt 引き上げ装置の雰囲気中の一酸化炭素濃度
〔CO〕が結晶引き上げの間の連続的に記録され
る。そして、上式のＳとシリコン中の炭素濃度の
間には良い相関が指摘される。溶融の間のみ引き
上げ装置には制御された量の酸素が導入され、引
き上げ装置の炭素（グラフアイト）部片と反応す
る。
従来の引き上げ装置が採用されている好適な実
施例では、回転シヤフト用の開孔の密封体が除去
され、圧力を低下させることによつて制御された
短い期間に酸素分圧が高められる。この圧力低下
は、外気からの酸素の漏れを制御するためにアル
ゴンの流れを異なる大きさに設定することにより
間接的に行うことができる。
施例では、回転シヤフト用の開孔の密封体が除去
され、圧力を低下させることによつて制御された
短い期間に酸素分圧が高められる。この圧力低下
は、外気からの酸素の漏れを制御するためにアル
ゴンの流れを異なる大きさに設定することにより
間接的に行うことができる。
その結果、アルゴンの流れが、結晶中の酸素及
び炭素含有量に対する主要な影響となるので、こ
うしてきわめて簡単に高炭素含有量の結晶が製造
される。
び炭素含有量に対する主要な影響となるので、こ
うしてきわめて簡単に高炭素含有量の結晶が製造
される。
さらに、グラフアイトるつぼの広い部分を露出
するために、石英ライナに対応してグラフアイト
るつぼに特別の設計を施すことにより、酸素と炭
素の間の反応が高められる。
するために、石英ライナに対応してグラフアイト
るつぼに特別の設計を施すことにより、酸素と炭
素の間の反応が高められる。
Ｆ 実施例
f1 反応の概要
シリコン結晶における酸素と炭素の化学、特に
結晶引き上げ装置のガス相における酸素と一酸化
炭素の相互作用について簡単に説明しよう。
結晶引き上げ装置のガス相における酸素と一酸化
炭素の相互作用について簡単に説明しよう。
単純なガス運動理論からは、単位時間に単位面
積に衝突する粒子の数dN／dtが計算され、それは次 の式で与えられる： dN／dt＝1/4・ この式で、は粒子密度、は平均速度であ
る。温度が一定であるとき、は一定に保たれ、
ｎは圧力Ｐに比例する。従つて、αを比例定数と
して、dN／dt＝αPとあらわすことができる。
積に衝突する粒子の数dN／dtが計算され、それは次 の式で与えられる： dN／dt＝1/4・ この式で、は粒子密度、は平均速度であ
る。温度が一定であるとき、は一定に保たれ、
ｎは圧力Ｐに比例する。従つて、αを比例定数と
して、dN／dt＝αPとあらわすことができる。
すると、所与の時間△ｔ内に同一の領域に衝突
する粒子の数Ｎは次の式で与えられる： Ｎ＝α∫△tPdt そこで、この関係式をこの発明の目的に適用す
るなら、シリコン溶融体に溶けた炭素の全体の量
が一酸化炭素濃度に、次の式によつて関係づけら
れると仮定するのが合理的である： Ｑ＝α∫△to〔CO〕dt ここで△ｔ＝tmelt＋tstab＋tpullと書くことが
でき、 tmeltは、開始時間t0からの溶融時間、 tstabは、引き上げの設定点t2まで溶融体を冷
却するための期間、 tpullは、上記引き上げ設定点からはじまる結
晶成長全体の期間である。
する粒子の数Ｎは次の式で与えられる： Ｎ＝α∫△tPdt そこで、この関係式をこの発明の目的に適用す
るなら、シリコン溶融体に溶けた炭素の全体の量
が一酸化炭素濃度に、次の式によつて関係づけら
れると仮定するのが合理的である： Ｑ＝α∫△to〔CO〕dt ここで△ｔ＝tmelt＋tstab＋tpullと書くことが
でき、 tmeltは、開始時間t0からの溶融時間、 tstabは、引き上げの設定点t2まで溶融体を冷
却するための期間、 tpullは、上記引き上げ設定点からはじまる結
晶成長全体の期間である。
第２図は、全引き上げ時間△ｔに対する一酸化
炭素濃度〔CO〕のグラフである。この曲線は、
溶融（）、安定化（）及び引き上げ（）と
いう引き上げ動作の異なるステージをあらわして
いる。
炭素濃度〔CO〕のグラフである。この曲線は、
溶融（）、安定化（）及び引き上げ（）と
いう引き上げ動作の異なるステージをあらわして
いる。
尚、前に定義したＱが第２ａ図に示したハツチ
ング面Ｓ＝∫to〔CO〕dtに比例することに注意する
ことは重要である。
ング面Ｓ＝∫to〔CO〕dtに比例することに注意する
ことは重要である。
従つて、炭素はシリコンの溶融体から放出され
ないので、成長されたシリコン結晶中の炭素濃度
が面積Ｓに関連づけられていると期待することが
できる。このことは、第８図ｂ及びｃのグラフを
結合することにより得られる第２図ｄに図式的に
示されている。
ないので、成長されたシリコン結晶中の炭素濃度
が面積Ｓに関連づけられていると期待することが
できる。このことは、第８図ｂ及びｃのグラフを
結合することにより得られる第２図ｄに図式的に
示されている。
面積Ｓの値は主として溶融及び溶融の安定化と
いう予備的なステージによつて決定され、第２図
ｄに示されるように引き上げ動作の間はわずかに
しか変化しないので、特に初期の一酸化炭素濃度
〔CO〕0が重要な要因である。本発明はこの知見に
基づいており、面積Ｓの値のモニタにより結晶の
成長の間にシリコン結晶に制御された量の炭素が
導入されることになる。
いう予備的なステージによつて決定され、第２図
ｄに示されるように引き上げ動作の間はわずかに
しか変化しないので、特に初期の一酸化炭素濃度
〔CO〕0が重要な要因である。本発明はこの知見に
基づいており、面積Ｓの値のモニタにより結晶の
成長の間にシリコン結晶に制御された量の炭素が
導入されることになる。
この発明によれば、引き上げ装置の雰囲気中に
溶融期間のみ制御された量の酸素または空気が導
入される。この酸素は次にグラフアイトの熱い部
分との反応(4)及び(5)により一酸化炭素に変換され
る。溶融工程は、いくつかの理由により炭素をシ
リコン溶融体に組み込むのに最も好適な時期であ
る。事実、多結晶体の溶融の間に加熱用抵抗器に
供給される電力は最大となり、それゆえグラフア
イトの温度が最も高くなつて反応(4)及び(5)が増大
される。それゆえ、チエンバ内には最大量のCO
が発生する。一方、上述した理由により、結晶成
長の長い間にCO発生を増大させることは好まし
くない。
溶融期間のみ制御された量の酸素または空気が導
入される。この酸素は次にグラフアイトの熱い部
分との反応(4)及び(5)により一酸化炭素に変換され
る。溶融工程は、いくつかの理由により炭素をシ
リコン溶融体に組み込むのに最も好適な時期であ
る。事実、多結晶体の溶融の間に加熱用抵抗器に
供給される電力は最大となり、それゆえグラフア
イトの温度が最も高くなつて反応(4)及び(5)が増大
される。それゆえ、チエンバ内には最大量のCO
が発生する。一方、上述した理由により、結晶成
長の長い間にCO発生を増大させることは好まし
くない。
COの圧力は常時記録され、導入される酸素の
量を制御するためにそれに対応する電子的な出力
を使用することができる。
量を制御するためにそれに対応する電子的な出力
を使用することができる。
さらにまた、その電子的な出力により結晶中の
炭素含有量の予測が可能となる。すなわち、結晶
引き上げ装置の、所与の点からのずれを検出し、
欠陥のある基板すなわち特定された範囲にない炭
素含有量の基板の損失を除去または最小限にとど
めるために補正動作を行うことが可能となる。
炭素含有量の予測が可能となる。すなわち、結晶
引き上げ装置の、所与の点からのずれを検出し、
欠陥のある基板すなわち特定された範囲にない炭
素含有量の基板の損失を除去または最小限にとど
めるために補正動作を行うことが可能となる。
f2 引き上げ装置
第１図は、本発明の結晶引き上げ装置の概要図
である。この装置は、本発明の教示に基づき第７
図の装置に変更を加えたものであるため、第１図
において第７図中と同一の構成については同番号
で示されている。
である。この装置は、本発明の教示に基づき第７
図の装置に変更を加えたものであるため、第１図
において第７図中と同一の構成については同番号
で示されている。
引き上げ装置の主要な変更は、溶融工程の間に
酸素を含む化合物を制御された量だけ導入するた
めの手段と、〔CO〕を連続的に測定して面積Ｓ
（第２図ａ）をモニタするためのモニタ装置２５
を追加したことである。第１の実施例によれば、
上記の手段は、入口２２と、バルブ２３と、酸素
供給源（図示しない）に接続された供給用パイプ
２４とからなる。
酸素を含む化合物を制御された量だけ導入するた
めの手段と、〔CO〕を連続的に測定して面積Ｓ
（第２図ａ）をモニタするためのモニタ装置２５
を追加したことである。第１の実施例によれば、
上記の手段は、入口２２と、バルブ２３と、酸素
供給源（図示しない）に接続された供給用パイプ
２４とからなる。
好適である別の実施例によれば、第７図の密封
体（ハーメチツク・シール）２０，２１が除去さ
れ、アルゴンの圧力降下により制御された量の空
気が単に導入される。この圧力降下は、外気に対
するチエンバの圧力に依存する逆流により生じ
る。
体（ハーメチツク・シール）２０，２１が除去さ
れ、アルゴンの圧力降下により制御された量の空
気が単に導入される。この圧力降下は、外気に対
するチエンバの圧力に依存する逆流により生じ
る。
次にモニタ装置２５について説明しよう。この
装置は、チエンバから一酸化炭素を抽出するため
の手段と、面積を計算するために積分するための
手段とから成つている。抽出手段は、溶融体のす
ぐ上のプレートに配置されたガス・サンプル出口
２６を備えている。尚、アルゴンの流れがSiOと
COとを溶融体から遠ざけるので、チエンバ中で
発生された一酸化炭素のすべてがシリコン溶融体
に捕捉される訳ではないと認めることは理に適つ
ている。例えば、アルゴンの排出口の付近で行な
つた測定によれば、〔CO〕の値は結晶成長の間は
150〜200ppmであり、これに比較して溶融体の近
傍では20ppmであつた。モニタ装置２５はまた、
一酸化シリコンの粒子を捕捉するために使用され
る岩綿フイルタをも備えており、これによりその
フイルタの出口では、一酸化炭素のみが存在して
いる。
装置は、チエンバから一酸化炭素を抽出するため
の手段と、面積を計算するために積分するための
手段とから成つている。抽出手段は、溶融体のす
ぐ上のプレートに配置されたガス・サンプル出口
２６を備えている。尚、アルゴンの流れがSiOと
COとを溶融体から遠ざけるので、チエンバ中で
発生された一酸化炭素のすべてがシリコン溶融体
に捕捉される訳ではないと認めることは理に適つ
ている。例えば、アルゴンの排出口の付近で行な
つた測定によれば、〔CO〕の値は結晶成長の間は
150〜200ppmであり、これに比較して溶融体の近
傍では20ppmであつた。モニタ装置２５はまた、
一酸化シリコンの粒子を捕捉するために使用され
る岩綿フイルタをも備えており、これによりその
フイルタの出口では、一酸化炭素のみが存在して
いる。
一酸化炭素濃度〔CO〕は、コズマ・ダイアマ
ント（Cosma diamant）6000モデルの分析装置
２８を用いて、赤外線吸収により測定される。測
定の前に、分析装置２８はバルブ２９を介して、
基準ガスにより調節される。それの直接の記録グ
ラフはプロツタ（Ｘ−Ｙレコーダ）上で入手でき
るが、出力信号はコンピユータ用のテープにも記
録され、基線ドリフトのためにさらに電子的に補
正される。
ント（Cosma diamant）6000モデルの分析装置
２８を用いて、赤外線吸収により測定される。測
定の前に、分析装置２８はバルブ２９を介して、
基準ガスにより調節される。それの直接の記録グ
ラフはプロツタ（Ｘ−Ｙレコーダ）上で入手でき
るが、出力信号はコンピユータ用のテープにも記
録され、基線ドリフトのためにさらに電子的に補
正される。
f3 結晶引き上げ操作
第３及び第４図にそれぞれ参照符号Ａ，Ｂで示
すように、先ず従来の２つの異なる引き上げ装置
を用いて先ず82.5mmの直径の結晶が引き上げら
れ、次に改良された第１図の装置を用いて、溶融
動作の間とその後に連続的に２点間で〔CO〕が
測定された。
すように、先ず従来の２つの異なる引き上げ装置
を用いて先ず82.5mmの直径の結晶が引き上げら
れ、次に改良された第１図の装置を用いて、溶融
動作の間とその後に連続的に２点間で〔CO〕が
測定された。
種から出発して、円錐形のウエーハが0.5イン
チ（13mm）毎にスライスされた。これは、引き上
げ時間の10分間隔に対応する。それに対応する
〔CO〕の値が選択され、FTIR（フーリエ変換赤
外線）分光光度計で測定したところ、所与の
〔CO〕の値と、結晶中の炭素と酸素の濃度の間に
明確な一致が与えられた。
チ（13mm）毎にスライスされた。これは、引き上
げ時間の10分間隔に対応する。それに対応する
〔CO〕の値が選択され、FTIR（フーリエ変換赤
外線）分光光度計で測定したところ、所与の
〔CO〕の値と、結晶中の炭素と酸素の濃度の間に
明確な一致が与えられた。
酸素と炭素の濃度は、ASTM基準でそれぞれ
F121−1979とF123−1976であつた。
F121−1979とF123−1976であつた。
溶融の間に酸素が導入されなかつた場合の、標
準的な引き上げ装置Ａ及びＢのそれぞれについて
の典型的な結果が第３図及び第４図にプロツトさ
れている。このとき、ppm・分であらわしたＳの
値と、ppmaであらわした〔Ｃ〕siの値との間の良
い相関が見出される。第３図と第４図のプロツク
が、そのことを数値的によく裏付けている。例え
ば、引き上げ装置Ａ及びＢについて、Ｓ＝３×
103pmm・分である場合、シリコン結晶中の炭素
の含有量は約2ppmaである。どちらの場合にも、
炭素の偏析係数によりＳ対〔Ｃ〕siのカーブは直線
にならない。
準的な引き上げ装置Ａ及びＢのそれぞれについて
の典型的な結果が第３図及び第４図にプロツトさ
れている。このとき、ppm・分であらわしたＳの
値と、ppmaであらわした〔Ｃ〕siの値との間の良
い相関が見出される。第３図と第４図のプロツク
が、そのことを数値的によく裏付けている。例え
ば、引き上げ装置Ａ及びＢについて、Ｓ＝３×
103pmm・分である場合、シリコン結晶中の炭素
の含有量は約2ppmaである。どちらの場合にも、
炭素の偏析係数によりＳ対〔Ｃ〕siのカーブは直線
にならない。
第５図は、本発明の改良された装置を用いて、
溶融の間に800ppmの〔CO〕レベルを達成するた
めに空気が導入され、結晶成長の間にこの〔CO〕
レベルが通常の15ppmに低減された場合のＳ対
〔Ｃ〕siをプロツトしたグラフである。このグラフ
によれば、結晶の種の終点である2ppmaから出
発して可溶性の限界値（約10ppma）付近に至る
までのより大きい値の〔Ｃ〕siが示されている。
溶融の間に800ppmの〔CO〕レベルを達成するた
めに空気が導入され、結晶成長の間にこの〔CO〕
レベルが通常の15ppmに低減された場合のＳ対
〔Ｃ〕siをプロツトしたグラフである。このグラフ
によれば、結晶の種の終点である2ppmaから出
発して可溶性の限界値（約10ppma）付近に至る
までのより大きい値の〔Ｃ〕siが示されている。
これらの結果は、次の実験条件のもとで得られ
たものである： 溶融時の引き上げ装置中の圧力
：外気よりも水柱３mm高い アルゴンの流れ ：150c.c.／分 （前に定義した）Ｓの目標値 ：38×103ppm×分 外気より低い減圧振幅 ：水柱−５mm 減圧時間 ：２分 初期〔CO〕レベルの復帰時間（30ppma）
：15分 溶融動作の全体の時間 ：90分 安定化動作の全体の時間 ：30分 引き上げ動作の全体の時間 ：９時間 結晶の直径 ：82mm 結晶の長さ ：50cm シリコンの溶融重量 ：９Kg より低いレベルの〔Ｃ〕siの値は、引き上げ装置の
圧力をわずかな期間だけ外気よりも低くすること
によつて得られる。すると、その結果として、Ｓ
と〔Ｃ〕siの値が小さくなる。すなわち、望ましい
〔Ｃ〕siのレベルは、２つの重要なパラメータであ
る減圧振幅と減圧時間を調節することにより達成
される。
たものである： 溶融時の引き上げ装置中の圧力
：外気よりも水柱３mm高い アルゴンの流れ ：150c.c.／分 （前に定義した）Ｓの目標値 ：38×103ppm×分 外気より低い減圧振幅 ：水柱−５mm 減圧時間 ：２分 初期〔CO〕レベルの復帰時間（30ppma）
：15分 溶融動作の全体の時間 ：90分 安定化動作の全体の時間 ：30分 引き上げ動作の全体の時間 ：９時間 結晶の直径 ：82mm 結晶の長さ ：50cm シリコンの溶融重量 ：９Kg より低いレベルの〔Ｃ〕siの値は、引き上げ装置の
圧力をわずかな期間だけ外気よりも低くすること
によつて得られる。すると、その結果として、Ｓ
と〔Ｃ〕siの値が小さくなる。すなわち、望ましい
〔Ｃ〕siのレベルは、２つの重要なパラメータであ
る減圧振幅と減圧時間を調節することにより達成
される。
第５図は、例えば4ppma＜〔Ｃ〕si＜10ppmaと
いう条件を、高炭素含有量のシリコン結晶が必要
とするなら、Ｓは少くとも37×103ppm×分に等
しくなくてはならない、ということを示してい
る。第８図ａ〜ｆに関連して説明したように、主
要な要因は〔CO〕pppmである。もし第１図の引
き上げ装置を手動操作するならば、オペレータ
は、ｔ melt、ｔ stab、ｔ pullの通常の値を
知り、分析装置によつて表示された結果に応じ
て、所望のＳの値を達成するために適当な所望の
〔CO〕pレベルに到達すべく、アルゴンの減圧を調
節することになる。
いう条件を、高炭素含有量のシリコン結晶が必要
とするなら、Ｓは少くとも37×103ppm×分に等
しくなくてはならない、ということを示してい
る。第８図ａ〜ｆに関連して説明したように、主
要な要因は〔CO〕pppmである。もし第１図の引
き上げ装置を手動操作するならば、オペレータ
は、ｔ melt、ｔ stab、ｔ pullの通常の値を
知り、分析装置によつて表示された結果に応じ
て、所望のＳの値を達成するために適当な所望の
〔CO〕pレベルに到達すべく、アルゴンの減圧を調
節することになる。
このことは再び、単に結晶成長の間に〔CO〕
のレベルを記録するだけでは、結晶中の実際の炭
素濃度が反映されないことを実証している。とい
うのは、15〜20ppm範囲の定常レベルの〔CO〕
値は、低炭素濃度の結晶の成長の間にも高炭素濃
度の結晶の成長の間にも観察されるからである。
のレベルを記録するだけでは、結晶中の実際の炭
素濃度が反映されないことを実証している。とい
うのは、15〜20ppm範囲の定常レベルの〔CO〕
値は、低炭素濃度の結晶の成長の間にも高炭素濃
度の結晶の成長の間にも観察されるからである。
従来の引き上げ装置で主立つた変更はなされて
いないけれども、例えば、基板を損うことなくゲ
ツタリングを行うために必要な所望の酸素濃度の
範囲と併せて所望の炭素濃度を明確に設定するた
めに米国特許第4417943号に記載されているよう
な技術を用いることにより、結晶の酸素濃度を調
節することが可能である。
いないけれども、例えば、基板を損うことなくゲ
ツタリングを行うために必要な所望の酸素濃度の
範囲と併せて所望の炭素濃度を明確に設定するた
めに米国特許第4417943号に記載されているよう
な技術を用いることにより、結晶の酸素濃度を調
節することが可能である。
グラフアイト・パツケージの幾何形状もまた、
COが最もよく捕捉されることになる、溶融体付
近のグラフアイト−酸素交換面積を調節（特に増
大）させるような方法で配置されていてもよい。
実験によれば、効率を高めるためには、そのパツ
ケージの幾何形状の変更は溶融界面の付近に施さ
れなくてはならないということが分かつている。
シリカ石英ライナ１３は、るつぼ１４の上方部分
を露出するためにるつぼ１４に対して高さ１cmだ
け切断されており、従つて酸素のグラフアイト部
分との反応のための利用可能な交換面積が拡大さ
れたことになる。この設計変更は第１図の装置で
実施されたものである。しかし、その形状自体
は、第６図から見てとれるように、再現可能な結
果を与えない。第６図を参照すると、曲線は、
第７図の従来の引き上げ装置を用いて成長された
結晶について、種から尾部までの結晶ロツドの位
置の関数としてシリコン結晶中の炭素含有量をあ
らわすグラフである。その同一の装置に上述の設
計変更を施して、２つの結晶が成長された。そう
して、曲線及びは、成長された結晶に炭素含
有量の著しい増加があることを実証している。し
かし、明らかに同一の処理条件に対しても、２つ
のシリコン結晶に対する炭素濃度の分布は幾分異
なり、それゆえ、工業的な製造環境においては酸
素を制御して導入することなく上記設計変更だけ
を行うことはできない、ということが見てとれよ
う。
COが最もよく捕捉されることになる、溶融体付
近のグラフアイト−酸素交換面積を調節（特に増
大）させるような方法で配置されていてもよい。
実験によれば、効率を高めるためには、そのパツ
ケージの幾何形状の変更は溶融界面の付近に施さ
れなくてはならないということが分かつている。
シリカ石英ライナ１３は、るつぼ１４の上方部分
を露出するためにるつぼ１４に対して高さ１cmだ
け切断されており、従つて酸素のグラフアイト部
分との反応のための利用可能な交換面積が拡大さ
れたことになる。この設計変更は第１図の装置で
実施されたものである。しかし、その形状自体
は、第６図から見てとれるように、再現可能な結
果を与えない。第６図を参照すると、曲線は、
第７図の従来の引き上げ装置を用いて成長された
結晶について、種から尾部までの結晶ロツドの位
置の関数としてシリコン結晶中の炭素含有量をあ
らわすグラフである。その同一の装置に上述の設
計変更を施して、２つの結晶が成長された。そう
して、曲線及びは、成長された結晶に炭素含
有量の著しい増加があることを実証している。し
かし、明らかに同一の処理条件に対しても、２つ
のシリコン結晶に対する炭素濃度の分布は幾分異
なり、それゆえ、工業的な製造環境においては酸
素を制御して導入することなく上記設計変更だけ
を行うことはできない、ということが見てとれよ
う。
Ｇ 発明の効果
以上のように、この発明によれば、標準的な結
晶引き上げ装置において溶融工程に酸素を導入し
て形成されるシリコン結晶に導入される炭素の量
を増大させるようにしたので、後のゲツタリング
工程での特性に優れたシリコン結晶が得られる。
晶引き上げ装置において溶融工程に酸素を導入し
て形成されるシリコン結晶に導入される炭素の量
を増大させるようにしたので、後のゲツタリング
工程での特性に優れたシリコン結晶が得られる。
第１図は、本発明の結晶引き上げ装置の概要
図、第２図は、一酸化炭素濃度〔CO〕と、シリ
コン中の炭素含有量〔Ｃ〕siの時間的変化をあらわ
す図、第３図は、従来の装置を用いた第１の実験
において、〔Ｃ〕siとＳの対応をあらわす図、第４
図は、従来の装置を用いた第２の実験において、
〔Ｃ〕siとＳの対応をあらわす図、第５図は、本発
明の装置を用いた実験において、〔Ｃ〕siとＳの対
応をあらわす図、第６図は、成長された結晶の、
種から尾部までの〔Ｃ〕siの分布をあらわす図、第
７図は、従来の結晶引上げ装置の概要図、第８図
は、〔CO〕と〔Ｃ〕si×〔Ｏ〕si、及び〔Ｏ〕siと
〔O2〕の対応をあらわす図である。 １２……結晶成長させるべき物質、１４……る
つぼ、１５……加熱手段、１９……チエンバ、２
３……酸素を導入するためのバルブ、２４……パ
イプ、２５……モニタ装置。
図、第２図は、一酸化炭素濃度〔CO〕と、シリ
コン中の炭素含有量〔Ｃ〕siの時間的変化をあらわ
す図、第３図は、従来の装置を用いた第１の実験
において、〔Ｃ〕siとＳの対応をあらわす図、第４
図は、従来の装置を用いた第２の実験において、
〔Ｃ〕siとＳの対応をあらわす図、第５図は、本発
明の装置を用いた実験において、〔Ｃ〕siとＳの対
応をあらわす図、第６図は、成長された結晶の、
種から尾部までの〔Ｃ〕siの分布をあらわす図、第
７図は、従来の結晶引上げ装置の概要図、第８図
は、〔CO〕と〔Ｃ〕si×〔Ｏ〕si、及び〔Ｏ〕siと
〔O2〕の対応をあらわす図である。 １２……結晶成長させるべき物質、１４……る
つぼ、１５……加熱手段、１９……チエンバ、２
３……酸素を導入するためのバルブ、２４……パ
イプ、２５……モニタ装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 結晶成長期間の間に炭素成分が変化するよう
な、シリコン結晶を成長させるためのチヨクラル
スキー結晶成長方法において、 (a) 結晶引き上げ装置に、上記チヨクラルスキー
結晶成長処理の溶融工程の間のみ酸素を導入す
る段階と、 (b) 引き上げ工程全体を通じて、上記結晶引き上
げ装置中の一酸化炭素の濃度をモニタする段階
とを有し、 (c) 上記溶融工程の間に上記結晶引き上げ装置に
導入される酸素の量は、、上記引き上げ工程を
通じてモニタされた一酸化炭素の濃度の積分値
の関数として調節されることを特徴とする、 結晶成長方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR84430048.3 | 1984-12-28 | ||
| EP84430048A EP0191111B1 (en) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | Improvements to pulling processes and equipment for growing silicon crystals having high and controlled carbon content |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61158891A JPS61158891A (ja) | 1986-07-18 |
| JPH034515B2 true JPH034515B2 (ja) | 1991-01-23 |
Family
ID=8192959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60253009A Granted JPS61158891A (ja) | 1984-12-28 | 1985-11-13 | 結晶成長方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4705591A (ja) |
| EP (1) | EP0191111B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61158891A (ja) |
| DE (1) | DE3485093D1 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8617107D0 (en) * | 1986-07-14 | 1986-08-20 | Erba Farmitalia | 6-/7-methylenandrosta-1 4-diene-3 17-dione derivatives |
| GB8805478D0 (en) * | 1988-03-08 | 1988-04-07 | Secr Defence | Method & apparatus for growing semi-conductor crystalline materials |
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