JPH06293591A - シリコン単結晶の育成方法 - Google Patents
シリコン単結晶の育成方法Info
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- JPH06293591A JPH06293591A JP7722693A JP7722693A JPH06293591A JP H06293591 A JPH06293591 A JP H06293591A JP 7722693 A JP7722693 A JP 7722693A JP 7722693 A JP7722693 A JP 7722693A JP H06293591 A JPH06293591 A JP H06293591A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 21
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- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】チョクラルスキー法によるＳｉ単結晶育成にお
いて、育成方向に垂直な面内に周期的に高酸素濃度と低
酸素濃度の領域を有する、Ｓｉ単結晶を育成する。 【構成】チョクラルスキー法によるＳｉ単結晶育成にお
いて、熱ロスビー数を１０から０．１になるようにるつ
ぼの回転数を設定し、かつ結晶をるつぼ回転と同一方向
に同じ回転速度で回転させる。この方法により、育成方
向に垂直な面内に高酸素濃度と低酸素濃度の領域を周期
的に形成することができる。
いて、育成方向に垂直な面内に周期的に高酸素濃度と低
酸素濃度の領域を有する、Ｓｉ単結晶を育成する。 【構成】チョクラルスキー法によるＳｉ単結晶育成にお
いて、熱ロスビー数を１０から０．１になるようにるつ
ぼの回転数を設定し、かつ結晶をるつぼ回転と同一方向
に同じ回転速度で回転させる。この方法により、育成方
向に垂直な面内に高酸素濃度と低酸素濃度の領域を周期
的に形成することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チョクラルスキー法を
用いるシリコン単結晶の育成方法に関する。
用いるシリコン単結晶の育成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】チョクラルスキー法によるシリコン単結
晶の育成方法においては、るつぼと単結晶を逆回転させ
さらにそれぞれを異なった回転数で回転することによ
り、単結晶内の酸素濃度の制御を行っていた。この方法
では単結晶の育成方法に垂直な面内には一定の酸素濃度
のものしか得られず、酸素濃度の違った結晶を得るに
は、その毎ごとに条件を変えて結晶育成をおこなわなけ
ればならない。
晶の育成方法においては、るつぼと単結晶を逆回転させ
さらにそれぞれを異なった回転数で回転することによ
り、単結晶内の酸素濃度の制御を行っていた。この方法
では単結晶の育成方法に垂直な面内には一定の酸素濃度
のものしか得られず、酸素濃度の違った結晶を得るに
は、その毎ごとに条件を変えて結晶育成をおこなわなけ
ればならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の技
術では、結晶育成方向に垂直な面内に高酸素濃度と低酸
素濃度の領域を周期的に形成することはできなかった。
このため、パワートランジスタと高周波トランジスタを
同一のチップ上に形成することができなかった。
術では、結晶育成方向に垂直な面内に高酸素濃度と低酸
素濃度の領域を周期的に形成することはできなかった。
このため、パワートランジスタと高周波トランジスタを
同一のチップ上に形成することができなかった。
【０００４】本発明の目的は、単結晶の育成方向に垂直
な面内に高酸素濃度の領域と低酸素濃度の領域を周期的
に形成することのできるシリコン単結晶の育成方法を提
供することにある。
な面内に高酸素濃度の領域と低酸素濃度の領域を周期的
に形成することのできるシリコン単結晶の育成方法を提
供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるシリコン単結晶の育成方法では、チョ
クラルスキー法において、熱ロスビー数を１０から０．
１の間になるようにるつぼ回転数を設定し、かつ単結晶
をるつぼと同じ回転数で同一方向に回転させる。
に、本発明によるシリコン単結晶の育成方法では、チョ
クラルスキー法において、熱ロスビー数を１０から０．
１の間になるようにるつぼ回転数を設定し、かつ単結晶
をるつぼと同じ回転数で同一方向に回転させる。
【０００６】
【作用】本発明では、シリコン融液内に高酸素濃度の領
域と低酸素濃度の領域を周期的に形成することにより、
単結晶中に高酸素濃度の領域と低酸素濃度の領域を周期
的に形成する。このために、熱ロスビー数を１０から
０．１になるようにるつぼ回転数を設定し、融液内に安
定した渦構造を形成する。このような渦構造が形成され
ると、融液内に低酸素濃度と高酸素濃度の領域が周期的
に形成される。それぞれの領域は、るつぼの回転と一緒
に回転しているため、単結晶をるつぼ回転数と同じ回転
数で同一方向に回転させることにより、単結晶はそれぞ
れの酸素濃度を有する融液から育成されるために、結晶
内にも高酸素濃度と低酸素濃度の領域が周期的に形成さ
れる。
域と低酸素濃度の領域を周期的に形成することにより、
単結晶中に高酸素濃度の領域と低酸素濃度の領域を周期
的に形成する。このために、熱ロスビー数を１０から
０．１になるようにるつぼ回転数を設定し、融液内に安
定した渦構造を形成する。このような渦構造が形成され
ると、融液内に低酸素濃度と高酸素濃度の領域が周期的
に形成される。それぞれの領域は、るつぼの回転と一緒
に回転しているため、単結晶をるつぼ回転数と同じ回転
数で同一方向に回転させることにより、単結晶はそれぞ
れの酸素濃度を有する融液から育成されるために、結晶
内にも高酸素濃度と低酸素濃度の領域が周期的に形成さ
れる。
【０００７】本発明では、熱ロスビー数を１０から０．
１になるようにるつぼ回転数を設定することにより、シ
リコン融液内に安定した渦構造が形成できることをＸ線
透視法により確認している。このような渦構造は、低温
の渦と高温の渦を周期的に形成しており、それぞれが低
酸素濃度と高酸素濃度の領域に対応している。熱ロスビ
ー数（Ｒｏ）は次の（１）式で表わされる。 Ｒｏ＝ｇβ△Ｔｈ／ω2 ｒ2 ……（１） ここで、 ｇ＝９．８［ｍ／ｓｅｃ2 ］ ：重力加速度 β＝１．５６ｘ１０-4［Ｋ-1］ ：Ｓｉ融液の体積膨張係数 △Ｔ＝５５，８０［Ｋ］ ：Ｓｉ融液内温度差 ｈ＝３５ｘ１０-3［ｍ］ ：Ｓｉ融液の高さ ｒ＝３７ｘ１０-3［ｍ］ ：るつぼの半径（３／２イン チ） ω［ｒｐｍ］：１ｒｐｍ＝０．１０４７ｓｅｃ-1：るつぼの回転速度 △Ｔ＝５５Ｋの時、Ｒｏ＝１９６／ω2 △Ｔ＝８０Ｋの時、Ｒｏ＝２８５／ω2 である。熱ロスビー数は、浮力による自然対流に対する
るつぼ回転の効果を表す無次元数と考えてよく、１０か
ら０．１の間では安定した渦構造が形成されることが解
析的にも予想される。
１になるようにるつぼ回転数を設定することにより、シ
リコン融液内に安定した渦構造が形成できることをＸ線
透視法により確認している。このような渦構造は、低温
の渦と高温の渦を周期的に形成しており、それぞれが低
酸素濃度と高酸素濃度の領域に対応している。熱ロスビ
ー数（Ｒｏ）は次の（１）式で表わされる。 Ｒｏ＝ｇβ△Ｔｈ／ω2 ｒ2 ……（１） ここで、 ｇ＝９．８［ｍ／ｓｅｃ2 ］ ：重力加速度 β＝１．５６ｘ１０-4［Ｋ-1］ ：Ｓｉ融液の体積膨張係数 △Ｔ＝５５，８０［Ｋ］ ：Ｓｉ融液内温度差 ｈ＝３５ｘ１０-3［ｍ］ ：Ｓｉ融液の高さ ｒ＝３７ｘ１０-3［ｍ］ ：るつぼの半径（３／２イン チ） ω［ｒｐｍ］：１ｒｐｍ＝０．１０４７ｓｅｃ-1：るつぼの回転速度 △Ｔ＝５５Ｋの時、Ｒｏ＝１９６／ω2 △Ｔ＝８０Ｋの時、Ｒｏ＝２８５／ω2 である。熱ロスビー数は、浮力による自然対流に対する
るつぼ回転の効果を表す無次元数と考えてよく、１０か
ら０．１の間では安定した渦構造が形成されることが解
析的にも予想される。
【０００８】このようなるつぼ回転と同期している高酸
素濃度領域と低酸素濃度領域の上を、同じ回転数で同一
方向に回転している単結晶は、それぞれの領域から成長
するので最終的に育成方向に垂直な面内に高酸素濃度の
領域と低酸素濃度の領域を周期的に形成することが可能
となる。
素濃度領域と低酸素濃度領域の上を、同じ回転数で同一
方向に回転している単結晶は、それぞれの領域から成長
するので最終的に育成方向に垂直な面内に高酸素濃度の
領域と低酸素濃度の領域を周期的に形成することが可能
となる。
【０００９】
【実施例】以下に本発明を図面を用いて説明する。図１
は、本発明の実施例で用いる単結晶育成装置の断面図で
ある。
は、本発明の実施例で用いる単結晶育成装置の断面図で
ある。
【００１０】図１において、育成装置はシリコン融液を
保持する石英るつぼ１、シリコン融液２、シリコン単結
晶３、ヒーター４、石英るつぼを固定するカーボン持具
５、石英るつぼを回転させるシャフト６から主に構成さ
れている。
保持する石英るつぼ１、シリコン融液２、シリコン単結
晶３、ヒーター４、石英るつぼを固定するカーボン持具
５、石英るつぼを回転させるシャフト６から主に構成さ
れている。
【００１１】第１の実施例として３インチの石英るつぼ
１を使用し、直径２インチのシリコン単結晶３を育成し
た場合について説明する。この時融液内の温度差を５５
Ｋと８０Ｋの場合について、るつぼ回転数を５から２０
ｒｐｍまで変化させた。この時の育成条件を熱ロスビー
数とテイラー数の関係でまとめたものを図２に示す。
１を使用し、直径２インチのシリコン単結晶３を育成し
た場合について説明する。この時融液内の温度差を５５
Ｋと８０Ｋの場合について、るつぼ回転数を５から２０
ｒｐｍまで変化させた。この時の育成条件を熱ロスビー
数とテイラー数の関係でまとめたものを図２に示す。
【００１２】テイラー数（Ｔａ）とは、回転によるコリ
オリ力と液体の粘性力との比を表わし（２）式で示され
る。
オリ力と液体の粘性力との比を表わし（２）式で示され
る。
【００１３】 Ｔａ＝（ｒ／ｈ）（ω2 ｒ4 ／ν2 ）……（２） ここで、νはシリコン融液の動粘性係数（３．０×１０
7 ｍ2 ／ｓｅｃ）である。シリコン融液の場合動粘性係
数は、シリコンの粘性とるつぼ回転の効果を表す無次元
数と考えられる。図中、右下がりの斜めの直線は、温度
差一定のラインを表している。
7 ｍ2 ／ｓｅｃ）である。シリコン融液の場合動粘性係
数は、シリコンの粘性とるつぼ回転の効果を表す無次元
数と考えられる。図中、右下がりの斜めの直線は、温度
差一定のラインを表している。
【００１４】第１の実施例として、熱ロスビー数が１０
から０．１の範囲の図２における丸印の点で結晶育成を
おこなった。この条件で育成した単結晶の育成方向に垂
直な面内の酸素濃度分布を図３（ａ）〜（ｆ）に示す。
から０．１の範囲の図２における丸印の点で結晶育成を
おこなった。この条件で育成した単結晶の育成方向に垂
直な面内の酸素濃度分布を図３（ａ）〜（ｆ）に示す。
【００１５】また、比較例として図２中に三角形で示し
た、安定な渦構造が形成されない熱ロスビー数が１０以
上および０．１以下の場合と結晶とるつぼを互いに逆回
転させた場合についての結果を図６に示す。また、結晶
回転とるつぼ回転を逆にした場合と、結晶回転数とるつ
ぼ回転数を変えた場合についての結果を図７を示した。
た、安定な渦構造が形成されない熱ロスビー数が１０以
上および０．１以下の場合と結晶とるつぼを互いに逆回
転させた場合についての結果を図６に示す。また、結晶
回転とるつぼ回転を逆にした場合と、結晶回転数とるつ
ぼ回転数を変えた場合についての結果を図７を示した。
【００１６】図３、図６および図７から、熱ロスビー数
が１０と０．１の間で育成した結晶には、高酸素濃度と
低酸素濃度の領域が周期的に形成されていることがわか
る。また結晶とるつぼを同一方向に同じ回転数で回転さ
せた場合にのみ、高酸素濃度と低酸素濃度の領域が形成
されていることがわかる。
が１０と０．１の間で育成した結晶には、高酸素濃度と
低酸素濃度の領域が周期的に形成されていることがわか
る。また結晶とるつぼを同一方向に同じ回転数で回転さ
せた場合にのみ、高酸素濃度と低酸素濃度の領域が形成
されていることがわかる。
【００１７】さらに第２の実施例として、直径１２イン
チのるつぼを使用し直径６インチの単結晶、また直径１
６インチるつぼを使用し直径８インチの結晶を育成する
場合についても、熱ロスビー数が１０と０．１の間にな
るように設定して（図２中の四角で示した点）結晶育成
をおこなった。この結果を図４及び図５に示す。この結
果からるつぼと結晶の直径が大きくなっても熱ロスビー
数が１０と０．１の間であれば高酸素濃度と低酸素濃度
の領域を周期的に形成できることがわかる。以上のよう
に、シリコン融液内に安定した渦構造を形成させること
により、単結晶育成方向に垂直な面内に高酸素濃度と低
酸素濃度の領域を周期的に形成することを確認した。
チのるつぼを使用し直径６インチの単結晶、また直径１
６インチるつぼを使用し直径８インチの結晶を育成する
場合についても、熱ロスビー数が１０と０．１の間にな
るように設定して（図２中の四角で示した点）結晶育成
をおこなった。この結果を図４及び図５に示す。この結
果からるつぼと結晶の直径が大きくなっても熱ロスビー
数が１０と０．１の間であれば高酸素濃度と低酸素濃度
の領域を周期的に形成できることがわかる。以上のよう
に、シリコン融液内に安定した渦構造を形成させること
により、単結晶育成方向に垂直な面内に高酸素濃度と低
酸素濃度の領域を周期的に形成することを確認した。
【００１８】また、この周期的に高酸素濃度と低酸素濃
度の領域が形成されているシリコン単結晶から切り出し
たウエハーを用いることにより、パワートランジスタと
高周波トランジスタを１つのチップ上に形成することが
できた。低酸素濃度の部分にパワートランジスタを形成
し、高酸素濃度の部分に高周波トランジスタを形成し、
その動作を確認した。
度の領域が形成されているシリコン単結晶から切り出し
たウエハーを用いることにより、パワートランジスタと
高周波トランジスタを１つのチップ上に形成することが
できた。低酸素濃度の部分にパワートランジスタを形成
し、高酸素濃度の部分に高周波トランジスタを形成し、
その動作を確認した。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、育成方向
に垂直な面内に高酸素濃度と低酸素濃度の領域を周期的
に形成したシリコン単結晶を、チョクラルスキー法によ
って育成できる。
に垂直な面内に高酸素濃度と低酸素濃度の領域を周期的
に形成したシリコン単結晶を、チョクラルスキー法によ
って育成できる。
【図１】実施例に用いる結晶育成装置の断面図である。
【図２】本発明を説明するための熱ロスビー数とテイラ
ー数との関係を示す図である。
ー数との関係を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図６】本発明の比較例を示す図である。
【図７】本発明の比較例を示す図である。
１ 石英るつぼ ２ シリコン融液 ３ シリコン単結晶 ４ ヒーター ５ カーボン持具 ６ シャフト
Claims (1)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法によるシリコン単結
晶の育成方法において、熱ロスビー数を１０から０．１
になるようにるつぼ回転数を設定し、さらにるつぼと単
結晶を同一方向に同じ回転数で回転させ、単結晶育成方
向に垂直な面内に高酸素濃度の領域と低酸素濃度の領域
を周期的に形成することを特徴とするシリコン単結晶の
育成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5077226A JP2616537B2 (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | シリコン単結晶の育成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5077226A JP2616537B2 (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | シリコン単結晶の育成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06293591A true JPH06293591A (ja) | 1994-10-21 |
| JP2616537B2 JP2616537B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=13627946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5077226A Expired - Lifetime JP2616537B2 (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | シリコン単結晶の育成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2616537B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5692192A (en) * | 1979-12-24 | 1981-07-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method for growing semiconductor single crystal |
| JPS6353157A (ja) * | 1986-08-21 | 1988-03-07 | Nippon Denso Co Ltd | 車両の制動制御装置 |
| JPH01282185A (ja) * | 1988-05-09 | 1989-11-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 結晶の育成方法 |
-
1993
- 1993-04-02 JP JP5077226A patent/JP2616537B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5692192A (en) * | 1979-12-24 | 1981-07-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method for growing semiconductor single crystal |
| JPS6353157A (ja) * | 1986-08-21 | 1988-03-07 | Nippon Denso Co Ltd | 車両の制動制御装置 |
| JPH01282185A (ja) * | 1988-05-09 | 1989-11-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 結晶の育成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2616537B2 (ja) | 1997-06-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970114 |