JPH0733304B2 - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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- JPH0733304B2 JPH0733304B2 JP20468286A JP20468286A JPH0733304B2 JP H0733304 B2 JPH0733304 B2 JP H0733304B2 JP 20468286 A JP20468286 A JP 20468286A JP 20468286 A JP20468286 A JP 20468286A JP H0733304 B2 JPH0733304 B2 JP H0733304B2
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- melt
- magnetic field
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシリコン単結晶等の結晶の成長方法に関し、更
に詳述するとチョクラルスキー法による結晶の成長中に
縦磁場を融液に印加し、また不活性ガスを供給すること
により実効偏析係数を向上をせしめ、また低酸素の結晶
を成長させ得る方法を提供するものである。
に詳述するとチョクラルスキー法による結晶の成長中に
縦磁場を融液に印加し、また不活性ガスを供給すること
により実効偏析係数を向上をせしめ、また低酸素の結晶
を成長させ得る方法を提供するものである。
シリコン単結晶等の結晶を成長させる方法として、チョ
クラルスキー法による結晶の成長中に、融液に静磁場を
印加する方法がある（日経エレクトロニクス1980.9.1
5、ULSI 1985.8）。この方法は真空雰囲気下のるつぼ内
の融液に、主方向が水平方向である磁場を印加する横磁
場法と、主方向が鉛直方向、つまり結晶引上げ方向であ
る磁場を印加する縦磁場法とに大別される。
クラルスキー法による結晶の成長中に、融液に静磁場を
印加する方法がある（日経エレクトロニクス1980.9.1
5、ULSI 1985.8）。この方法は真空雰囲気下のるつぼ内
の融液に、主方向が水平方向である磁場を印加する横磁
場法と、主方向が鉛直方向、つまり結晶引上げ方向であ
る磁場を印加する縦磁場法とに大別される。
第７図は後者の方法に使用する結晶成長装置の縦断面図
であり、縦磁場法は真空容器101内においてヒータ102に
より加熱される石英製のるつぼ103内の融液104に、真空
容器101の外側に軸心を鉛直方向として設けられたコイ
ル106により鉛直方向の磁場163を印加した状態で、その
融液104を上方に引上げて凝固させて結晶105を成長させ
る方法である。
であり、縦磁場法は真空容器101内においてヒータ102に
より加熱される石英製のるつぼ103内の融液104に、真空
容器101の外側に軸心を鉛直方向として設けられたコイ
ル106により鉛直方向の磁場163を印加した状態で、その
融液104を上方に引上げて凝固させて結晶105を成長させ
る方法である。
そして、縦磁場法による場合には鉛直方向の磁場により
それがない場合と比べて有効偏析係数が高くなるという
効果がある。
それがない場合と比べて有効偏析係数が高くなるという
効果がある。
第８図は、縦磁場の強さを変えて製造した単結晶につい
てその単結晶の成長方向（Ｚ方向）の磁場強度Bz/T（横
軸）と、単結晶へ添加したドーパント（リン）の実効偏
析係数Ke〔Ｐ〕（縦軸）との関係を示したグラフであ
り、図中の●印，▲印は夫々結晶方位が〔100〕である
単結晶を結晶回転数100rpm,15rpmで成長させた場合、△
印は結晶方位が〔111〕である単結晶を結晶回転数15rpm
で成長させた場合を示す。
てその単結晶の成長方向（Ｚ方向）の磁場強度Bz/T（横
軸）と、単結晶へ添加したドーパント（リン）の実効偏
析係数Ke〔Ｐ〕（縦軸）との関係を示したグラフであ
り、図中の●印，▲印は夫々結晶方位が〔100〕である
単結晶を結晶回転数100rpm,15rpmで成長させた場合、△
印は結晶方位が〔111〕である単結晶を結晶回転数15rpm
で成長させた場合を示す。
この図より理解される如く、Bz/T＝０、つまり縦磁場を
印加しない場合にはKe〔Ｐ〕が0.35と小さいがBz/Tを増
大させていくとKe〔Ｐ〕が増大していき、Bz/T＝0.1の
ときにはそれが0.6となる。
印加しない場合にはKe〔Ｐ〕が0.35と小さいがBz/Tを増
大させていくとKe〔Ｐ〕が増大していき、Bz/T＝0.1の
ときにはそれが0.6となる。
これは、結晶の回転によって生じる結晶直下の融液の強
制対流が縦磁場により抑制され、このため結晶の成長に
伴って融液中に放出される溶質原子の移動に寄与する主
な駆動力が拡散だけとなるからであるといわれている。
制対流が縦磁場により抑制され、このため結晶の成長に
伴って融液中に放出される溶質原子の移動に寄与する主
な駆動力が拡散だけとなるからであるといわれている。
第９図は、縦磁場法によりシリコン単結晶を製造する場
合のBz/T（横軸）と、シリコン単結晶中の酸素量〔oi〕
／1018cm-3（縦軸）との関係を示したグラフであり、図
中の破線と一点鎖線は夫々磁場を印加しない場合及び横
磁場法により製造する場合夫々の酸素量の上限値を示し
ている。なお、図中の●，▲，△印は第８図と同様であ
り、■印は結晶方位が〔100〕である単結晶を結晶回転
数25rpmで成長させた場合、○印，□印は夫々結晶方位
が〔111〕である単結晶を結晶回転数10rpm,25rpmで成長
させた場合を示す。なお、るつぼ回転数ncは0.5rpmと2r
pmと２通りである。
合のBz/T（横軸）と、シリコン単結晶中の酸素量〔oi〕
／1018cm-3（縦軸）との関係を示したグラフであり、図
中の破線と一点鎖線は夫々磁場を印加しない場合及び横
磁場法により製造する場合夫々の酸素量の上限値を示し
ている。なお、図中の●，▲，△印は第８図と同様であ
り、■印は結晶方位が〔100〕である単結晶を結晶回転
数25rpmで成長させた場合、○印，□印は夫々結晶方位
が〔111〕である単結晶を結晶回転数10rpm,25rpmで成長
させた場合を示す。なお、るつぼ回転数ncは0.5rpmと2r
pmと２通りである。
この図により縦磁場法による場合は結晶中の酸素量が他
の方法に比して高くなる現象があると言える。
の方法に比して高くなる現象があると言える。
本発明はこの現象が生ずる理由を解明することによって
結晶中の酸素濃度の低減化を計ることが可能である縦磁
場法による結晶成長方法を提供することを目的とする。
結晶中の酸素濃度の低減化を計ることが可能である縦磁
場法による結晶成長方法を提供することを目的とする。
本発明は結晶直下でのみ対流を抑制する。即ち、本発明
に係る結晶成長方法は、結晶の引上方向に沿う直流磁場
をるつぼ内の融液に印加しつつ結晶を引上げるチョクラ
ルスキー法による結晶成長方法において、前記直流磁場
を融液に印加すると共に、結晶の引上方向と逆方向に不
活性ガスを結晶に沿って供給してこれにより結晶近傍の
融液部分を冷却し、結晶近傍の融液部分とるつぼ側壁近
傍の融液部分との温度差を大にしつつ結晶を成長させる
ことを特徴とする。
に係る結晶成長方法は、結晶の引上方向に沿う直流磁場
をるつぼ内の融液に印加しつつ結晶を引上げるチョクラ
ルスキー法による結晶成長方法において、前記直流磁場
を融液に印加すると共に、結晶の引上方向と逆方向に不
活性ガスを結晶に沿って供給してこれにより結晶近傍の
融液部分を冷却し、結晶近傍の融液部分とるつぼ側壁近
傍の融液部分との温度差を大にしつつ結晶を成長させる
ことを特徴とする。
まず、本発明の原理について説明する。第９図に明らか
な如く磁場を印加しない方法による場合に比して横磁場
法による場合の方が結晶中の酸素濃度が低い。横磁場を
印加した場合に酸素濃度が低い理由は、従来以下のよう
に説明されてきた。即ち、結晶中の酸素の供給源はるつ
ぼであり、これから溶出した酸素もしくはSiOが対流に
よって融液表面を経て結晶直下へ入り込み、結晶へ取り
込まれる。
な如く磁場を印加しない方法による場合に比して横磁場
法による場合の方が結晶中の酸素濃度が低い。横磁場を
印加した場合に酸素濃度が低い理由は、従来以下のよう
に説明されてきた。即ち、結晶中の酸素の供給源はるつ
ぼであり、これから溶出した酸素もしくはSiOが対流に
よって融液表面を経て結晶直下へ入り込み、結晶へ取り
込まれる。
横磁場を印加した場合には融液表面での対流が抑制さ
れ、融液表面にある時間が長くなり、この間に酸素もし
くはSiOが蒸発し、その結果、結晶直下へ流れ込む酸素
量が少なくなるというのである。
れ、融液表面にある時間が長くなり、この間に酸素もし
くはSiOが蒸発し、その結果、結晶直下へ流れ込む酸素
量が少なくなるというのである。
ところが、縦磁場を印加する場合にも融液表面の対流が
抑制されるから縦磁場法による場合にも酸素濃度が低く
なる筈であるが、実際には第９図に明らかな如くその酸
素濃度が高い。つまり、上記理由では縦磁場法の場合の
現象解明は不可能である。そこで数値解析手法を用いて
縦磁場法による場合の高酸素濃度化の原因を解明するこ
とを試みた。第１図は融液静止を初期条件とし、マラン
ゴニ流の発生原因である表面張力の温度係数ＫをＫ＝0.
1mJ/m-2K-1として計算により求めた融液の流速（破線）
と結晶中の酸素濃度（実線）とを示すグラフであり、横
軸に時間（t/秒）をとり、縦軸に酸素濃度と流速（m
s-1）とをとって示している。なお、融液の流速は第２
図（イ）を付して示す如く結晶軸から100mm,融液表面下
0.05mmの位置の半径方向（軸心向）の流速（Vr）であ
り、また酸素濃度は結晶軸上の値であって飽和濃度を1.
0として正規化して示している。
抑制されるから縦磁場法による場合にも酸素濃度が低く
なる筈であるが、実際には第９図に明らかな如くその酸
素濃度が高い。つまり、上記理由では縦磁場法の場合の
現象解明は不可能である。そこで数値解析手法を用いて
縦磁場法による場合の高酸素濃度化の原因を解明するこ
とを試みた。第１図は融液静止を初期条件とし、マラン
ゴニ流の発生原因である表面張力の温度係数ＫをＫ＝0.
1mJ/m-2K-1として計算により求めた融液の流速（破線）
と結晶中の酸素濃度（実線）とを示すグラフであり、横
軸に時間（t/秒）をとり、縦軸に酸素濃度と流速（m
s-1）とをとって示している。なお、融液の流速は第２
図（イ）を付して示す如く結晶軸から100mm,融液表面下
0.05mmの位置の半径方向（軸心向）の流速（Vr）であ
り、また酸素濃度は結晶軸上の値であって飽和濃度を1.
0として正規化して示している。
この図より理解される如く、時刻ｔ＝０、つまり融液静
止時（ａ点）には融液中の酸素濃度は飽和レベルに達し
ており、流速が増加するにつれて酸素濃度は低下してい
き、最小の値0.001程度（ｂ点）となった後、増加して
いき、例えば0.95のとき（ｃ点）に0.02程度となる。
止時（ａ点）には融液中の酸素濃度は飽和レベルに達し
ており、流速が増加するにつれて酸素濃度は低下してい
き、最小の値0.001程度（ｂ点）となった後、増加して
いき、例えば0.95のとき（ｃ点）に0.02程度となる。
このような特性を示す理由は以下のように推定される。
第３図の（イ），（ロ），（ハ）は、第１図のa,b,cの
ときの融液対流の状態を示す模式図である。融液対流の
速さが遅いａの場合には、第３図（イ）に示す如く融液
４中の酸素が結晶５の直下を除く融液表層部から蒸発
し、その融液表層部に低酸素域ｈ（ハッチング部）が形
成されるが、マランゴニ流の速度が遅いので低酸素域ｈ
の融液が結晶直下部分へ流入しにくく、結晶直下部分で
は低酸素域ｈ以外の部分での対流にて高酸素域となり、
その結果、製造された単結晶は高酸素濃度となる。
ときの融液対流の状態を示す模式図である。融液対流の
速さが遅いａの場合には、第３図（イ）に示す如く融液
４中の酸素が結晶５の直下を除く融液表層部から蒸発
し、その融液表層部に低酸素域ｈ（ハッチング部）が形
成されるが、マランゴニ流の速度が遅いので低酸素域ｈ
の融液が結晶直下部分へ流入しにくく、結晶直下部分で
は低酸素域ｈ以外の部分での対流にて高酸素域となり、
その結果、製造された単結晶は高酸素濃度となる。
また、融液の対流が速いｃの場合には、第３図（ロ）に
示す如くるつぼ壁近傍の高酸素域の融液が酸素の蒸発が
十分に行われないままに結晶直下部分へ流入するので、
結晶中の酸素濃度は低レベルとならない。
示す如くるつぼ壁近傍の高酸素域の融液が酸素の蒸発が
十分に行われないままに結晶直下部分へ流入するので、
結晶中の酸素濃度は低レベルとならない。
そして、融液の対流速度が適当なｂの場合には第３図
（ハ）に示す如く酸素蒸発による低酸素域の形成とその
領域の融液の結晶直下への流入がバランスよく同時に進
行するため、結晶直下部分に低酸素域ｈが形成され、製
造する結晶の低酸素濃度化が可能となる。つまり、融液
表面の水平方向の対流速度を適当な値にすることにより
結晶中の酸素濃度を低減できるのである。横磁場法の場
合は磁力線の方向と平行方向の融液表層における水平方
向流動を抑制できないため、ある程度の流動が残存して
ｂ点の如く酸素濃度が極小値を示す速度値付近の対流が
生じていたものと推定される。これに対して縦磁場法の
場合には磁力線の方向とマランゴニ流の駆動方向が直交
し、水平方向流動に抑制が働くため、磁場増加とともに
対流は非常に抑制されると考えられる。即ち、ａ点の如
き遅い対流を生じていたと考えられる。
（ハ）に示す如く酸素蒸発による低酸素域の形成とその
領域の融液の結晶直下への流入がバランスよく同時に進
行するため、結晶直下部分に低酸素域ｈが形成され、製
造する結晶の低酸素濃度化が可能となる。つまり、融液
表面の水平方向の対流速度を適当な値にすることにより
結晶中の酸素濃度を低減できるのである。横磁場法の場
合は磁力線の方向と平行方向の融液表層における水平方
向流動を抑制できないため、ある程度の流動が残存して
ｂ点の如く酸素濃度が極小値を示す速度値付近の対流が
生じていたものと推定される。これに対して縦磁場法の
場合には磁力線の方向とマランゴニ流の駆動方向が直交
し、水平方向流動に抑制が働くため、磁場増加とともに
対流は非常に抑制されると考えられる。即ち、ａ点の如
き遅い対流を生じていたと考えられる。
第10図は磁場を印加しないチョクラルスキー法による場
合（破線）と縦磁場法による場合（実線）との融液表面
温度の測定結果を示し、後者の方がるつぼ軸心とるつぼ
側壁との温度差が大であって縦磁場法の方が表面対流が
遅いことが裏付けられる。
合（破線）と縦磁場法による場合（実線）との融液表面
温度の測定結果を示し、後者の方がるつぼ軸心とるつぼ
側壁との温度差が大であって縦磁場法の方が表面対流が
遅いことが裏付けられる。
従って、縦磁場法により単結晶の低酸素化を図るには結
晶直下の融液部分での対流を抑制して縦磁場法の本来の
目的である実効偏析係数の向上を図る一方でまた、それ
以外の融液表層部でこれより速い適当な流速の水平方向
の対流を融液に生ぜしめる必要がある。
晶直下の融液部分での対流を抑制して縦磁場法の本来の
目的である実効偏析係数の向上を図る一方でまた、それ
以外の融液表層部でこれより速い適当な流速の水平方向
の対流を融液に生ぜしめる必要がある。
このため、本発明は縦磁場を融液に印加すると共に、結
晶及び結晶近傍の融液表層部を冷却して融液のるつぼ軸
心部とるつぼ側壁近傍部との温度差を大きくし、縦磁場
により抑制される以上のマランゴニ流を生ぜしめると共
に、融液上での不活性ガス流速を大にして酸素（もしく
はSiO）の蒸発を促進せしめる。
晶及び結晶近傍の融液表層部を冷却して融液のるつぼ軸
心部とるつぼ側壁近傍部との温度差を大きくし、縦磁場
により抑制される以上のマランゴニ流を生ぜしめると共
に、融液上での不活性ガス流速を大にして酸素（もしく
はSiO）の蒸発を促進せしめる。
以下に本発明を図面に基づき具体的に説明する。第４図
は本発明の実施状態を示す模式的側断面図であり、図中
１はチャンバーを示す。チャンバー１は軸長方向を垂直
とした略円筒状の真空容器であり、上面中央部には円孔
1aが開設されている。円孔1aの縁部上側は筒状となって
おり、その筒部1b内には矢符方向に所定速度で回転する
引上げチャック７の回転軸７′が貫通されている。
は本発明の実施状態を示す模式的側断面図であり、図中
１はチャンバーを示す。チャンバー１は軸長方向を垂直
とした略円筒状の真空容器であり、上面中央部には円孔
1aが開設されている。円孔1aの縁部上側は筒状となって
おり、その筒部1b内には矢符方向に所定速度で回転する
引上げチャック７の回転軸７′が貫通されている。
チャンバー１の底面中央部には、前記引上げチャック７
とは同一軸心で正または逆方向に所定速度で回転するる
つぼ３の支持軸10が気密状態で貫通している。支持軸10
の先端には黒鉛製るつぼ３′がその内側に石英（SiO2）
製るつぼ３を嵌合する状態で取り付けられている。
とは同一軸心で正または逆方向に所定速度で回転するる
つぼ３の支持軸10が気密状態で貫通している。支持軸10
の先端には黒鉛製るつぼ３′がその内側に石英（SiO2）
製るつぼ３を嵌合する状態で取り付けられている。
るつぼ３の回転域のやや外側位置には抵抗加熱式のヒー
タ２が、その更に外側のチャンバー１との間の位置には
熱遮蔽体８が夫々同心円筒状に配設されている。
タ２が、その更に外側のチャンバー１との間の位置には
熱遮蔽体８が夫々同心円筒状に配設されている。
るつぼ３内には単結晶用原料が装入されるようになって
おり、原料はヒータ２の加熱により溶融されて融液４と
なる。
おり、原料はヒータ２の加熱により溶融されて融液４と
なる。
上記引上げチャック７にはシード（結晶成長の核となる
単結晶）が取付けられ、このシードをチャック７により
降下させて融液４に接触させたのち引上げることにより
結晶５を成長させるようになっている。また上記円孔1a
の縁部下面には黒鉛製の円筒９が軸心を垂直方向として
設けられており、円筒９はヒータ２により加熱される。
円筒９は回転軸７′と結晶５とがその内を挿通でき、ま
たシード取付けの際に障害とならないように内径を定め
てあり、その下端は融液４表面より少し高い位置に占位
させている。
単結晶）が取付けられ、このシードをチャック７により
降下させて融液４に接触させたのち引上げることにより
結晶５を成長させるようになっている。また上記円孔1a
の縁部下面には黒鉛製の円筒９が軸心を垂直方向として
設けられており、円筒９はヒータ２により加熱される。
円筒９は回転軸７′と結晶５とがその内を挿通でき、ま
たシード取付けの際に障害とならないように内径を定め
てあり、その下端は融液４表面より少し高い位置に占位
させている。
上記管部1bの上方より雰囲気ガスとして不活性ガス、例
えばアルゴンガスが導入されるようになっており、不活
性ガスは筒部1b及び円筒９内を下方へ通流する。なお円
筒９の内径については引上げ中の結晶５の直径変動，水
平方向の振動があっても結晶５と接触しない範囲内で小
さい方が好ましい。これは不活性ガスの流速を確保する
ためであり、内径値については限定するものではない。
えばアルゴンガスが導入されるようになっており、不活
性ガスは筒部1b及び円筒９内を下方へ通流する。なお円
筒９の内径については引上げ中の結晶５の直径変動，水
平方向の振動があっても結晶５と接触しない範囲内で小
さい方が好ましい。これは不活性ガスの流速を確保する
ためであり、内径値については限定するものではない。
チャンバー１の側面外側にはコイル６がるつぼ３と同心
状に設けられている。コイル６には図示しない電源から
直流電流が供給されるようになっており、コイル６から
生じた縦磁場は融液４の全域に印加される。
状に設けられている。コイル６には図示しない電源から
直流電流が供給されるようになっており、コイル６から
生じた縦磁場は融液４の全域に印加される。
このような縦磁場雰囲気下で結晶５を成長させることに
より、融液４の全域で水平方向の対流が抑制される。ま
た筒部1b及び円筒９内に下方へ向けて不活性ガスを通流
せしめるので、不活性ガスは融液表面に供給される。こ
のため、結晶５に近い融液４部分では他の融液部分と比
べて特に不活性ガスにより冷却され、るつぼ軸心部の融
液温度と、ヒータ２により加熱されるるつぼ側壁近傍の
融液温度との差が大になり、これに伴って結晶直下を除
く輸液４部分では縦磁場を横切るマランゴニ流が生じ
る。また、不活性ガスが融液表面上を流れるので、結晶
直下を除く融液表層部では酸素（もしくはSiO）の蒸発
が促進され、酸素濃度が低下する。そして、マランゴニ
流により低酸素融液が結晶直下に流入するので、製造さ
れた結晶５は低酸素濃度となる。また結晶直下の融液部
分では第２図に（ロ）を付して示す対流が縦磁場により
抑制されたままであるので、拡散層は厚く安定となり、
実効偏析係数は向上する。
より、融液４の全域で水平方向の対流が抑制される。ま
た筒部1b及び円筒９内に下方へ向けて不活性ガスを通流
せしめるので、不活性ガスは融液表面に供給される。こ
のため、結晶５に近い融液４部分では他の融液部分と比
べて特に不活性ガスにより冷却され、るつぼ軸心部の融
液温度と、ヒータ２により加熱されるるつぼ側壁近傍の
融液温度との差が大になり、これに伴って結晶直下を除
く輸液４部分では縦磁場を横切るマランゴニ流が生じ
る。また、不活性ガスが融液表面上を流れるので、結晶
直下を除く融液表層部では酸素（もしくはSiO）の蒸発
が促進され、酸素濃度が低下する。そして、マランゴニ
流により低酸素融液が結晶直下に流入するので、製造さ
れた結晶５は低酸素濃度となる。また結晶直下の融液部
分では第２図に（ロ）を付して示す対流が縦磁場により
抑制されたままであるので、拡散層は厚く安定となり、
実効偏析係数は向上する。
従って、本発明による場合には、実効偏析係数を向上さ
せ得ることは勿論、縦磁場を融液に印加しても低酸素濃
度の結晶を製造できる。
せ得ることは勿論、縦磁場を融液に印加しても低酸素濃
度の結晶を製造できる。
なお上記実施例では結晶5,融液４を冷却するために円筒
９を用いているが、本発明はこれに限らず結晶5,融液４
を冷却できる手段一般を用いてもよい。また、第５図に
示すように、円筒の下端部を斜めに切断して下端面の半
分程度を残した筒19を使用してもよい。この筒19を使用
する場合には融液面の観察に便利である。
９を用いているが、本発明はこれに限らず結晶5,融液４
を冷却できる手段一般を用いてもよい。また、第５図に
示すように、円筒の下端部を斜めに切断して下端面の半
分程度を残した筒19を使用してもよい。この筒19を使用
する場合には融液面の観察に便利である。
また本発明は電磁石に限らず永久磁石を用いて融液に縦
磁場を印加しても実施できることは勿論である。
磁場を印加しても実施できることは勿論である。
次に本発明の効果を説明する。結晶方向が〔100〕であ
り、また抵抗率が10Ω・cmとなるようにＰをドープした
長さ:900mm,径:5″φのシリコン単結晶を、本発明によ
り製造した。なお、製造条件としては、内径:66mm,肉
厚:15mmの円筒を用いてその下端を融液上60mmの位置に
保ち、円筒内へアルゴンガスを30lmin-1で供給した。ま
たるつぼの内径:16″φ，るつぼ内への原料装入重量:30
kg,引上速度:1mm・min-1程度，結晶回転数:25rpm,るつ
ぼ回転数（結晶回転方向と逆方向）:0.5rpm,縦磁場強
度:0.2Tであった。
り、また抵抗率が10Ω・cmとなるようにＰをドープした
長さ:900mm,径:5″φのシリコン単結晶を、本発明によ
り製造した。なお、製造条件としては、内径:66mm,肉
厚:15mmの円筒を用いてその下端を融液上60mmの位置に
保ち、円筒内へアルゴンガスを30lmin-1で供給した。ま
たるつぼの内径:16″φ，るつぼ内への原料装入重量:30
kg,引上速度:1mm・min-1程度，結晶回転数:25rpm,るつ
ぼ回転数（結晶回転方向と逆方向）:0.5rpm,縦磁場強
度:0.2Tであった。
第６図は本発明により製造したシリコン単結晶を結晶の
長さ方向に100mmピッチでサンプルを採取し、各サンプ
ルの電気抵抗率より計算で求めた実効偏析係数と赤外線
吸収法による酸素量測定結果（実施例）とを示してお
り、比較のために融液に磁場を印加しないチョクラルス
キー法による場合（従来例１）の結果と、従来どおりの
縦磁場法による場合（従来例２）の結果を伴せて示して
いる。なお、３つの結果とも３チャージ分の平均値とバ
ラツキの範囲を示している。
長さ方向に100mmピッチでサンプルを採取し、各サンプ
ルの電気抵抗率より計算で求めた実効偏析係数と赤外線
吸収法による酸素量測定結果（実施例）とを示してお
り、比較のために融液に磁場を印加しないチョクラルス
キー法による場合（従来例１）の結果と、従来どおりの
縦磁場法による場合（従来例２）の結果を伴せて示して
いる。なお、３つの結果とも３チャージ分の平均値とバ
ラツキの範囲を示している。
上記実効偏析係数（Ke）の測定は、４端子法によりサン
プルの電気抵抗率ρを測定し、その測定値と単結晶中の
Ｐ濃度とが反比例すると仮定し、下式にて示すPfannの
式 ρ＝ρ0(1-g)1-Ke 但し、ρ0：単結晶の初期電気抵抗率 g:単結晶の引上げ率 を測定値に適合させることにより行った。
プルの電気抵抗率ρを測定し、その測定値と単結晶中の
Ｐ濃度とが反比例すると仮定し、下式にて示すPfannの
式 ρ＝ρ0(1-g)1-Ke 但し、ρ0：単結晶の初期電気抵抗率 g:単結晶の引上げ率 を測定値に適合させることにより行った。
この図より理解される如く、従来例２は従来例１と比べ
て実効偏析係数を向上できるが、酸素レベルが上昇し、
また両測定値ともバラツキが大きい。実施例では酸素レ
ベルが従来例１と同程度であるが、実効偏析係数を向上
せしめ得、また酸素レベルについてもこれを低減でき
た。
て実効偏析係数を向上できるが、酸素レベルが上昇し、
また両測定値ともバラツキが大きい。実施例では酸素レ
ベルが従来例１と同程度であるが、実効偏析係数を向上
せしめ得、また酸素レベルについてもこれを低減でき
た。
以上詳述した如く、本発明による場合は、縦磁場法本来
の目的である実効偏析係数の向上と、従来不可能であっ
た酸素濃度の低減化との両立を計り得、また不活性ガス
を供給するので融液からの酸素の蒸発を促進でき、更に
当然であるが実効偏析係数の向上により結晶成長方向の
電気抵抗率が一定となり、これにより結晶から半導体製
品を切り出す場合の歩留が向上する等、本発明は優れた
効果を奏する。
の目的である実効偏析係数の向上と、従来不可能であっ
た酸素濃度の低減化との両立を計り得、また不活性ガス
を供給するので融液からの酸素の蒸発を促進でき、更に
当然であるが実効偏析係数の向上により結晶成長方向の
電気抵抗率が一定となり、これにより結晶から半導体製
品を切り出す場合の歩留が向上する等、本発明は優れた
効果を奏する。
第１図は流速及び酸素濃度と時間との関係を示すグラ
フ、第２図はその流速と酸素濃度の算出位置の説明図、
第３図は本発明の原理説明図、第４図は本発明の実施状
態を示す模式的縦断面図、第５図は本発明の他の実施例
を示す模式的縦断面図、第６図は本発明の効果説明図、
第７図は従来装置の模式的縦断面図、第８図は磁場強度
と実効偏析係数との関係図、第9,10図は従来技術の問題
点の説明図である。 ４……融液、５……結晶、６……コイル、９……円筒
フ、第２図はその流速と酸素濃度の算出位置の説明図、
第３図は本発明の原理説明図、第４図は本発明の実施状
態を示す模式的縦断面図、第５図は本発明の他の実施例
を示す模式的縦断面図、第６図は本発明の効果説明図、
第７図は従来装置の模式的縦断面図、第８図は磁場強度
と実効偏析係数との関係図、第9,10図は従来技術の問題
点の説明図である。 ４……融液、５……結晶、６……コイル、９……円筒
Claims (1)
- 【請求項１】結晶の引上方向に沿う直流磁場をるつぼ内
の融液に印加しつつ結晶を引上げるチョクラルスキー法
による結晶成長方法において、 前記直流磁場を融液に印加すると共に、結晶の引上方向
と逆方向に不活性ガスを結晶に沿って供給してこれによ
り結晶近傍の融液部分を冷却し、結晶近傍の融液部分と
るつぼ側壁近傍の融液部分との温度差を大にしつつ結晶
を成長させることを特徴とする結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20468286A JPH0733304B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20468286A JPH0733304B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6360192A JPS6360192A (ja) | 1988-03-16 |
| JPH0733304B2 true JPH0733304B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=16494558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20468286A Expired - Lifetime JPH0733304B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733304B2 (ja) |
Families Citing this family (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 |
| JPH06288077A (ja) * | 1992-10-23 | 1994-10-11 | Masahiro Morita | 床下収納庫 |
-
1986
- 1986-08-29 JP JP20468286A patent/JPH0733304B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6360192A (ja) | 1988-03-16 |
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