JPH0822797B2 - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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- JPH0822797B2 JPH0822797B2 JP61204681A JP20468186A JPH0822797B2 JP H0822797 B2 JPH0822797 B2 JP H0822797B2 JP 61204681 A JP61204681 A JP 61204681A JP 20468186 A JP20468186 A JP 20468186A JP H0822797 B2 JPH0822797 B2 JP H0822797B2
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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することにより実効偏析係数を向
上せしめ、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。
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することにより実効偏析係数を向
上せしめ、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、ULSI1985.8）。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。
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、ULSI1985.8）。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10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。
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。
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実効偏析係数が高くなるとい
う効果がある。
りそれがない場合と比べて実効偏析係数が高くなるとい
う効果がある。
第11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10rpm,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15r
pmで成長させた場合を示す。
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10rpm,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15r
pm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。
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。
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考えられる。
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考えられる。
第12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〔O
i〕/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11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
2rpmと２通りで行った。
場合のBz/T（横軸）と、シリコン単結晶中の酸素量〔O
i〕/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11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
2rpmと２通りで行った。
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。
他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。
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。
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、 結晶直下の融液部分での対流のみを抑制すべく、複数
の磁石を結晶の引上方向に沿う方向を主たる磁場の方向
とし、またそのうちの少なくとも１磁石を他と逆極性と
して配し、融液表面における引上方向磁場の強度が結晶
直下から融液容器の側壁に向けて低下し、側壁近傍又は
その少し内側で０となしてあることを特徴とする。
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、 結晶直下の融液部分での対流のみを抑制すべく、複数
の磁石を結晶の引上方向に沿う方向を主たる磁場の方向
とし、またそのうちの少なくとも１磁石を他と逆極性と
して配し、融液表面における引上方向磁場の強度が結晶
直下から融液容器の側壁に向けて低下し、側壁近傍又は
その少し内側で０となしてあ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12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。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。
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。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。
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12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＝0.1m
J/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（ms-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。
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12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＝0.1m
J/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（ms-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。
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。
このような特性を示す理由は以下のように推定され
る。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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13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。
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。
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。
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。
次に、このような対流を実現する方法について説明す
る。
る。
第４図はコイル内の径方向位置（ｒ）の磁場の強さ
を、軸長方向の異なるるつぼの位置について図示したも
のであり、パラメータとして第５図に示す如くコイルと
同高の位置ｄと、それよりも高い位置ｅと、更に高い位
置ｆとをとり、各位置における磁場の強さＢをコイル軸
心上の磁場の強さがB0で除して正規化して示している。
を、軸長方向の異なるるつぼの位置について図示したも
のであり、パラメータとして第５図に示す如くコイルと
同高の位置ｄと、それよりも高い位置ｅと、更に高い位
置ｆとをとり、各位置における磁場の強さＢをコイル軸
心上の磁場の強さがB0で除して正規化して示している。
この図より理解されるように位置ｄではコイルの軸心
から離れるほど磁場の強さが強くなり、また位置ｅでは
コイルの軸心上の磁場の強さよりもそれから少し離れた
位置での方が少し高くなり、それよりも更に離れるとよ
り磁場が弱くなる。
から離れるほど磁場の強さが強くなり、また位置ｅでは
コイルの軸心上の磁場の強さよりもそれから少し離れた
位置での方が少し高くなり、それよりも更に離れるとよ
り磁場が弱くなる。
更に、位置ｆではコイルの軸心上の磁場が最も強い傾
向を示す。
向を示す。
従って、例えば第６図に示す如く負の磁場を生ずる
コイルをｄの特性を示すように、また正の磁場を生ず
るコイルをｅ又はｆの特性を示すように配し、夫々に適
宜の起磁力を設定すると、その複合磁場が融液面にお
いてるつぼ軸心部で強く、磁場がゼロとなる位置r0がる
つぼ側壁近傍又はそれよりも少し軸心側である磁場を
得ることができる。この磁場はるつぼ軸心部、つまり
結晶直下で縦磁場となって対流を抑制し、実効偏析係数
の向上に寄与すると共に、融液表面の他の部分ではゼロ
又は小さな値となって対流を抑制しない。
コイルをｄの特性を示すように、また正の磁場を生ず
るコイルをｅ又はｆの特性を示すように配し、夫々に適
宜の起磁力を設定すると、その複合磁場が融液面にお
いてるつぼ軸心部で強く、磁場がゼロとなる位置r0がる
つぼ側壁近傍又はそれよりも少し軸心側である磁場を
得ることができる。この磁場はるつぼ軸心部、つまり
結晶直下で縦磁場となって対流を抑制し、実効偏析係数
の向上に寄与すると共に、融液表面の他の部分ではゼロ
又は小さな値となって対流を抑制しない。
以下に本発明を図面に基づき具体的に説明する。第７
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、上面中央部には矢
符方向に所定速度で回転する引上げチャック10の回転軸
10′がエアシールドされて貫通されている。
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、上面中央部には矢
符方向に所定速度で回転する引上げチャック10の回転軸
10′がエアシールドされて貫通されている。
チャンバー１の底面中央部には、前記引上げチャック
10とは同一軸心で同また逆方向に所定速度で回転するる
つぼ３の支持軸９がエアシールドされて貫通している。
支持軸９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の上方のチャンバー１内には不純物を貯留
する図示しない貯留箱が設けられており、その底蓋を図
示しない開閉手段にて開けるとるつぼ３内に不純物を数
回にわたって所要量添加できるようになっている。
10とは同一軸心で同また逆方向に所定速度で回転するる
つぼ３の支持軸９がエアシールドされて貫通している。
支持軸９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の上方のチャンバー１内には不純物を貯留
する図示しない貯留箱が設けられており、その底蓋を図
示しない開閉手段にて開けるとるつぼ３内に不純物を数
回にわたって所要量添加できるようになっている。
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21が夫々同心円筒状に配設されている。
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21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。
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。
上記引上げチャック10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10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。
る単結晶）が取付けられ、このシードをチャック10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。
チャンバー１の外周には３つのコイル71,6,72がチャ
ンバー１と同心状にこの順に上側から適当に高さを変え
て設けられており、各コイル71,6,72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いる。
ンバー１と同心状にこの順に上側から適当に高さを変え
て設けられており、各コイル71,6,72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いる。
この電源より上，下のコイル71,72と中間のコイル６
との磁極が逆方向となるように各コイル71,6,72へ通電
する。また、その電流値は前記磁場を発生するレベル
としてあり、発生した磁場63はるつぼ側壁周辺の融液部
分で磁場が弱く、るつぼ軸心部で磁場が強い分布とな
る。
との磁極が逆方向となるように各コイル71,6,72へ通電
する。また、その電流値は前記磁場を発生するレベル
としてあり、発生した磁場63はるつぼ側壁周辺の融液部
分で磁場が弱く、るつぼ軸心部で磁場が強い分布とな
る。
このような磁場雰囲気下で結晶を成長させることによ
り、第６図のに示すように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、またそれ以外の融液部分では磁場によって過剰に妨
げられることなく表層部でるつぼ軸心に向かう水平方向
の対流が生じる。
り、第６図のに示すように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、またそれ以外の融液部分では磁場によって過剰に妨
げられることなく表層部でるつぼ軸心に向かう水平方向
の対流が生じる。
このため、融液は第３図（ハ）に示すように低酸素域
が形成されると共に、その領域の融液が結晶直下へ流入
するため、結晶直下部分に低酸素域が形成され、製造さ
れた結晶は低酸素濃度となる。また、結晶直下部分では
対流が抑制されているので実効偏析係数が向上する。
が形成されると共に、その領域の融液が結晶直下へ流入
するため、結晶直下部分に低酸素域が形成され、製造さ
れた結晶は低酸素濃度となる。また、結晶直下部分では
対流が抑制されているので実効偏析係数が向上する。
なお、上記実施例では３個のコイル71,6,72を用いて
いるが、本発明はこれに限らずコイル71,72のうちの一
方を省略した２個のコイルによる場合であってもよく、
またコイルを４個以上用いる場合であってもよく、少な
くとも１個のコイルが他と逆極性とする。また使用コイ
ルの径は同一であっても異なってよい。第８図は径は異
なった２個のコイル６と７とを用いた装置であるが、こ
の装置によっても結晶直下の融液の対流を抑制し、また
それ以外の融液表層部で対流を生ぜしめ得る。
いるが、本発明はこれに限らずコイル71,72のうちの一
方を省略した２個のコイルによる場合であってもよく、
またコイルを４個以上用いる場合であってもよく、少な
くとも１個のコイルが他と逆極性とする。また使用コイ
ルの径は同一であっても異なってよい。第８図は径は異
なった２個のコイル６と７とを用いた装置であるが、こ
の装置によっても結晶直下の融液の対流を抑制し、また
それ以外の融液表層部で対流を生ぜしめ得る。
更に、本発明は電磁石に限らず永久磁石を用いても実
施できることは勿論である。
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前後である５″φ径のＰド
ープのシリコン単結晶を、第７図に示す装置を用いて本
発明により製造した。なお、製造条件としては、るつぼ
の内径:16″φ，るつぼ内への原料装入重量:30kg,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であった。
あり、また抵抗率が10Ω・cm前後である５″φ径のＰド
ープのシリコン単結晶を、第７図に示す装置を用いて本
発明により製造した。なお、製造条件としては、るつぼ
の内径:16″φ，るつぼ内への原料装入重量:30kg,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であった。
第９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とを示しており、実施例
１は結晶直下が200mT,るつぼ壁近傍が50mTの場合、実施
例２は結晶直下が200mT,るつぼ壁近傍がゼロの場合であ
る。なお、比較のために結晶直下が200mT,るつぼ壁近傍
が220mTの従来の縦磁場法による場合（従来例１）の結
果と、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２）の３チャージ分の結果とを併せて示
しており、４つの結果とも３チャージ分の平均値とバラ
ツキ範囲を示している。
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とを示しており、実施例
１は結晶直下が200mT,るつぼ壁近傍が50mTの場合、実施
例２は結晶直下が200mT,るつぼ壁近傍がゼロの場合であ
る。なお、比較のために結晶直下が200mT,るつぼ壁近傍
が220mTの従来の縦磁場法による場合（従来例１）の結
果と、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２）の３チャージ分の結果とを併せて示
しており、４つの結果とも３チャージ分の平均値とバラ
ツキ範囲を示している。
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。
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。
この図より理解される如く、従来例１は従来例２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１では
酸素レベルが従来例２と同程度であるが、実効偏析係数
を向上せしめ得、また実施例２では実効偏析係数を実施
例1,従来例１と同様に向上でき、また酸素レベルについ
てもこれを低減できた。
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１では
酸素レベルが従来例２と同程度であるが、実効偏析係数
を向上せしめ得、また実施例２では実効偏析係数を実施
例1,従来例１と同様に向上でき、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。
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4,5図はコイルとその
周りの磁場方向等との関係の説明図、第６図は本発明の
原理を実現できる磁場分布の説明図、第７図は本発明の
実施状態を示す模式的縦断面図、第８図は本発明の他の
実施例を示す模式的縦断面図、第９図は本発明の効果説
明図、第10図は従来装置の模式的縦断面図、第11図は磁
場強度と実効偏析係数との関係図、第12,13図は従来技
術の問題点の説明図である。 ４……融液、５……結晶、6,7,71,72……コイル
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4,5図はコイルとその
周りの磁場方向等との関係の説明図、第６図は本発明の
原理を実現できる磁場分布の説明図、第７図は本発明の
実施状態を示す模式的縦断面図、第８図は本発明の他の
実施例を示す模式的縦断面図、第９図は本発明の効果説
明図、第10図は従来装置の模式的縦断面図、第11図は磁
場強度と実効偏析係数との関係図、第12,13図は従来技
術の問題点の説明図である。 ４……融液、５……結晶、6,7,71,72……コイル
Claims (1)
- 【請求項１】結晶の引上方向に沿う直流磁場を融液に印
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、 結晶直下の融液部分での対流のみを抑制すべく、複数の
磁石を結晶の引上方向に沿う方向を主たる磁場の方向と
し、またそのうちの少なくとも１磁石を他と逆極性とし
て配し、融液表面における引上方向磁場の強度が結晶直
下から融液容器の側壁に向けて低下し、側壁近傍又はそ
の少し内側で０となしてあ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 |
|---|---|---|---|
| JP61204681A JPH0822797B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61204681A JPH0822797B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6360191A JPS6360191A (ja) | 1988-03-16 |
| JPH0822797B2 true JPH0822797B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=16494540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61204681A Expired - Fee Related JPH0822797B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0822797B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2572070B2 (ja) * | 1987-07-20 | 1997-01-16 | 東芝セラミツクス株式会社 | 単結晶の製造方法 |
| US5196085A (en) * | 1990-12-28 | 1993-03-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Active magnetic flow control in Czochralski systems |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58217493A (ja) * | 1982-06-11 | 1983-12-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 単結晶の引上方法 |
| JPS6081086A (ja) * | 1983-10-07 | 1985-05-09 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の成長方法および装置 |
| JPS61222984A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-03 | Toshiba Corp | 単結晶の製造装置 |
-
1986
- 1986-08-29 JP JP61204681A patent/JPH0822797B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6360191A (ja) | 1988-03-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |