JPS5983996A - 引上げ法によるシリコン単結晶インゴツトの製造方法 - Google Patents
引上げ法によるシリコン単結晶インゴツトの製造方法Info
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- JPS5983996A JPS5983996A JP57194288A JP19428882A JPS5983996A JP S5983996 A JPS5983996 A JP S5983996A JP 57194288 A JP57194288 A JP 57194288A JP 19428882 A JP19428882 A JP 19428882A JP S5983996 A JPS5983996 A JP S5983996A
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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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/30—Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
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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)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はイントリンシックゲッタリンク効果を。
有するN型単結晶シリコン基板の拐料となるシリコン単
結晶インゴットの製造方法に関する。
結晶インゴットの製造方法に関する。
近年、シリコンLSIの高集積化のテンポは目さましい
ものがある。クイナミックRAMでは64K (7)
xttt産化が活発であり、256にの実用化も目前に
迫っている。このように集積度が向上するにつれて、デ
バイス製造面から今までは問題にされていなかった種々
の事柄がクローズアップされてきている。その大きな問
題の一つとして、素子の微細化に伴うラッチアップ現象
やα線によるソフトエラー等が指摘されている。
ものがある。クイナミックRAMでは64K (7)
xttt産化が活発であり、256にの実用化も目前に
迫っている。このように集積度が向上するにつれて、デ
バイス製造面から今までは問題にされていなかった種々
の事柄がクローズアップされてきている。その大きな問
題の一つとして、素子の微細化に伴うラッチアップ現象
やα線によるソフトエラー等が指摘されている。
これらを解決する方法の一つとして、最近ではMOSエ
ピウェーハの使用、すなわち高濃度不純物基板上に厚さ
10〜14μmの高抵抗層をエピタキシャル成長させた
基板を用い、高濃度不純物層をキャリアの再結合層とし
て用い、さらに、適当な熱処理を施して内部欠陥を誘起
させ、いわゆるイントリンシック・ゲッタリング(IG
)効果を利用することが試みられている。これらのMO
Sデバイスは通常Nチャンネルであるから、P形つェー
ハを基板とし、したがって高濃度不純物はBを用いてい
る。
ピウェーハの使用、すなわち高濃度不純物基板上に厚さ
10〜14μmの高抵抗層をエピタキシャル成長させた
基板を用い、高濃度不純物層をキャリアの再結合層とし
て用い、さらに、適当な熱処理を施して内部欠陥を誘起
させ、いわゆるイントリンシック・ゲッタリング(IG
)効果を利用することが試みられている。これらのMO
Sデバイスは通常Nチャンネルであるから、P形つェー
ハを基板とし、したがって高濃度不純物はBを用いてい
る。
一方、最近、%インチCCDイメージセンサやCMO8
の32ビツトマイクロプロセツサの開発lこ関心が集ま
っている。これらのデバイスではぺ形基板を用い、高温
の熱処理工程を用いてPウェルKt’4造を形成し、デ
バイスを製造している。しかしながら、CCDイメージ
センサでは画像部が多いという問題やCMO832ビッ
トマイクロプロセッザはリーク′6を流が多いことや晶
密度化によるラッチアップ現象が問題となっている。こ
れらを解決するために1′形基板と同様にN形基板でも
、高濃度の計不純物を添加した基板を用い該基板上にエ
ピタキシャル層を設けて活性層として利用するこ吉が良
いと考えられる。しかも該制@度基扱は内部欠陥を有す
ることが必要であり、1G効果によりプロセス誘起の汚
染源を吸収して特性を向上させることができる。
の32ビツトマイクロプロセツサの開発lこ関心が集ま
っている。これらのデバイスではぺ形基板を用い、高温
の熱処理工程を用いてPウェルKt’4造を形成し、デ
バイスを製造している。しかしながら、CCDイメージ
センサでは画像部が多いという問題やCMO832ビッ
トマイクロプロセッザはリーク′6を流が多いことや晶
密度化によるラッチアップ現象が問題となっている。こ
れらを解決するために1′形基板と同様にN形基板でも
、高濃度の計不純物を添加した基板を用い該基板上にエ
ピタキシャル層を設けて活性層として利用するこ吉が良
いと考えられる。しかも該制@度基扱は内部欠陥を有す
ることが必要であり、1G効果によりプロセス誘起の汚
染源を吸収して特性を向上させることができる。
本発明は■(−1タカ果を有する高濃度N形シリコン基
板の拐り′十となる乍結晶インゴットの製造方法を提供
することにある。
板の拐り′十となる乍結晶インゴットの製造方法を提供
することにある。
本発明者はまずN形不純物であるsbやPが添加された
単結晶シl) TJン基板についてIG効果の基礎検t
ζ1を行った。不純物濃fきしては1〜2Ω・確0.1
〜0.2 Ω−cs、 0.01〜0102Ω−1の三
通りとした。
単結晶シl) TJン基板についてIG効果の基礎検t
ζ1を行った。不純物濃fきしては1〜2Ω・確0.1
〜0.2 Ω−cs、 0.01〜0102Ω−1の三
通りとした。
シリコン基板中の格子間酸素濃度は1〜2Ω・−及び0
.1〜0.2 n −cmのウェーノーでは14〜18
×JO17CnLであり、001〜002Ω・Cnlで
は測定できなかったが、いずれも育成争件が同一である
ため、はぼ同濃度の酸素を有しているものと思われる。
.1〜0.2 n −cmのウェーノーでは14〜18
×JO17CnLであり、001〜002Ω・Cnlで
は測定できなかったが、いずれも育成争件が同一である
ため、はぼ同濃度の酸素を有しているものと思われる。
次ζこ該ウェーハを乾燥酸素雰囲気中で各16時間62
0°C1次いで720℃で熱処理を施し、更に湿式酸素
中で1140℃、2時間熱処理した。こイ′1.らのウ
ェーノ1をヘキ開し、ジルトル液を用いてエツチングし
、内部欠陥を評価した。内部欠陥密歴は第1図に示すよ
うlこ、sb及びP共に添加不純物濃度が増すにつれて
減少し、001〜0.02Ω・αのウェーノ1ではsb
及びP共に内部欠陥が生成されていないことが明らかと
なった。
0°C1次いで720℃で熱処理を施し、更に湿式酸素
中で1140℃、2時間熱処理した。こイ′1.らのウ
ェーノ1をヘキ開し、ジルトル液を用いてエツチングし
、内部欠陥を評価した。内部欠陥密歴は第1図に示すよ
うlこ、sb及びP共に添加不純物濃度が増すにつれて
減少し、001〜0.02Ω・αのウェーノ1ではsb
及びP共に内部欠陥が生成されていないことが明らかと
なった。
ところで、キャリアの再結合を行わせるためのN+不純
物の濃度とじ一〇は晶いはと好ましく、■)+不純物の
例から考えると、4 X 1018CTL(0,010
m cm、 )程度が必要である。しかしながら、本発
明者が明らかにしたように、4×1018cm−3程度
の濃度を有するN+ウェーハにおいて内部欠陥を凸起さ
せることは内組tであり、したがってIG効果が期待で
きず、基板としでは適していない。
物の濃度とじ一〇は晶いはと好ましく、■)+不純物の
例から考えると、4 X 1018CTL(0,010
m cm、 )程度が必要である。しかしながら、本発
明者が明らかにしたように、4×1018cm−3程度
の濃度を有するN+ウェーハにおいて内部欠陥を凸起さ
せることは内組tであり、したがってIG効果が期待で
きず、基板としでは適していない。
本発明はそのような難点を克服したものであり、以下実
施例を用いて説明する。キヤIJアの再結合層は活性層
となるエピタキシャル層の下部に存在ずれは良いわりで
、基板全体が高濃度である必要(dない。シリコン中の
キャリアの拡散長を考えて50μIn〜100 tt
m 程度あれば十分である。このような高濃度層を有し
、かつIQ効果をもつために低aIW層に格子間酸素が
析出するに必要な最小限の濃度11ikが必要である。
施例を用いて説明する。キヤIJアの再結合層は活性層
となるエピタキシャル層の下部に存在ずれは良いわりで
、基板全体が高濃度である必要(dない。シリコン中の
キャリアの拡散長を考えて50μIn〜100 tt
m 程度あれば十分である。このような高濃度層を有し
、かつIQ効果をもつために低aIW層に格子間酸素が
析出するに必要な最小限の濃度11ikが必要である。
このような基板としては第2図のようなものが考えられ
る。
る。
本発明て提イj(するt)’1.結晶シリコン基板は第
2図のようなもので(よなくて、基板の製造方法や量産
性を考りベして第3図に示すものである。第3図にiJ
<す基板とはli ”層である1と、へ又はN)楯2が
交互に自在し1、かつ?・1販の主面3にN″層か露t
1ルている11・l造のものである。しかもN又1;I
: N Nは1(I X 1(11713以上の格子間
酸素を崩しているから、後述ずろよ・)に適当な熱処理
により内部欠陥を誘起させることができる。この場合(
こGまN+層(こ(ま内部欠陥は誘起されないが、交互
番こ存在するN又(まN一層の内部欠陥がIQ効果を生
じせしめる。このような基板の全面に第4図(こ示すよ
うζこ適当な厚さ例えば10〜20μmのエピタキシャ
ル層4を成長し、デバイスを製造する。このときのプロ
セス汚染による重金属不純物は数層力1ら成るイ氏濃度
領域24こよりケノタリングされ、α線やラソチアツフ
。
2図のようなもので(よなくて、基板の製造方法や量産
性を考りベして第3図に示すものである。第3図にiJ
<す基板とはli ”層である1と、へ又はN)楯2が
交互に自在し1、かつ?・1販の主面3にN″層か露t
1ルている11・l造のものである。しかもN又1;I
: N Nは1(I X 1(11713以上の格子間
酸素を崩しているから、後述ずろよ・)に適当な熱処理
により内部欠陥を誘起させることができる。この場合(
こGまN+層(こ(ま内部欠陥は誘起されないが、交互
番こ存在するN又(まN一層の内部欠陥がIQ効果を生
じせしめる。このような基板の全面に第4図(こ示すよ
うζこ適当な厚さ例えば10〜20μmのエピタキシャ
ル層4を成長し、デバイスを製造する。このときのプロ
セス汚染による重金属不純物は数層力1ら成るイ氏濃度
領域24こよりケノタリングされ、α線やラソチアツフ
。
によるギヤリアはエピタキシャル層の直下の高濃度層1
で再結合踵消滅する。
で再結合踵消滅する。
次に本単結晶シリコン基板の製造方法(こつG)で述べ
る。N形不純物としてはsb及びPカs −舟Z t!
fyに用いられる。第1図で述べたよう(こsb添カロ
の方がP添加よりも内部欠陥を誘Addし易く、更(こ
木製遺失のポイントである引上げ速度(こよる渭延度イ
へ有性もsbの方が非富に太きG)から、ここでζよs
bの場合について述べる。
る。N形不純物としてはsb及びPカs −舟Z t!
fyに用いられる。第1図で述べたよう(こsb添カロ
の方がP添加よりも内部欠陥を誘Addし易く、更(こ
木製遺失のポイントである引上げ速度(こよる渭延度イ
へ有性もsbの方が非富に太きG)から、ここでζよs
bの場合について述べる。
まず、本基板が切り出されるシリコン単結晶インゴット
の製造方法につ0て述べる。S))のシIJ:1ン中へ
の偏析係敬は0.023であり、l−j +/%’、、
7 ト(1)なかでは最小である。この偏析係数は実
は成長速度依存性があり、Sbの場合には成長速度を1
0倍増大させると偏析係数は7倍増大する。逆に成長速
度を暑。にすると偏析係数は偽に低下する。
の製造方法につ0て述べる。S))のシIJ:1ン中へ
の偏析係敬は0.023であり、l−j +/%’、、
7 ト(1)なかでは最小である。この偏析係数は実
は成長速度依存性があり、Sbの場合には成長速度を1
0倍増大させると偏析係数は7倍増大する。逆に成長速
度を暑。にすると偏析係数は偽に低下する。
引上げ法をこよる単結晶育成において、まず肩づくりが
終了し定型部に到達した直後からの製造方法を説明する
。まず通常の成長条件と同様に約1mm/minの成長
速度で100μmの長さを育成する。
終了し定型部に到達した直後からの製造方法を説明する
。まず通常の成長条件と同様に約1mm/minの成長
速度で100μmの長さを育成する。
このとき約6秒開裂する。次に成長時間を約1桁遅くし
て0.1mm/minで100μmの長さを成長する。
て0.1mm/minで100μmの長さを成長する。
このとき偏析係認は1/7に低下する。したがって1m
m/minの成長速度で育成する場合のSb濃度を4×
10I8crrL になるようにドーパントを仕込んで
おくと、0.1 my/ m in で育成した領域
では 6×10″cm−3の濃度、つまりO64Ω・鑞
程度の比抵抗となる。0.1mm/min の育成で
は約60抄製する。このようにして、1myn/min
と0.1im/minの速度で繰り返し成長することに
より、Sb濃度が引上げ方向に100μmの周期で交互
に〜4 X 1018cm 3と〜6×1017Crr
Lの値をもつ結晶を育成することができた。
m/minの成長速度で育成する場合のSb濃度を4×
10I8crrL になるようにドーパントを仕込んで
おくと、0.1 my/ m in で育成した領域
では 6×10″cm−3の濃度、つまりO64Ω・鑞
程度の比抵抗となる。0.1mm/min の育成で
は約60抄製する。このようにして、1myn/min
と0.1im/minの速度で繰り返し成長することに
より、Sb濃度が引上げ方向に100μmの周期で交互
に〜4 X 1018cm 3と〜6×1017Crr
Lの値をもつ結晶を育成することができた。
更に本発明では育成時の回転数にも着目した。
溶融液にとけ込んだ酸素を単結晶中に取り込むために低
速度引上げ時に種子結晶の回転数を通常の25rpmか
ら増大させ40 rpmとした。この結果、格子間酸素
濃度は約1.5倍増大した。以上の実施例により、第5
図に示すようにsbと格子間酸素濃度の育成方向分布が
得られた。この実施例では、種子結晶の回転の例を述べ
たが、るつぼを種子結晶と反対方向に回転し、回転速度
を増しても良い。
速度引上げ時に種子結晶の回転数を通常の25rpmか
ら増大させ40 rpmとした。この結果、格子間酸素
濃度は約1.5倍増大した。以上の実施例により、第5
図に示すようにsbと格子間酸素濃度の育成方向分布が
得られた。この実施例では、種子結晶の回転の例を述べ
たが、るつぼを種子結晶と反対方向に回転し、回転速度
を増しても良い。
次に、該単結・晶からウェーハを切り出し、内部欠陥を
誘起させるために、熱処理を施した。乾燥酸素雰囲気中
で順次に520℃、620℃、720℃と各16時間熱
処理を施したのち、湿式酸素中で1140℃、2時間の
熱処理を行った。この結果、第5図に示す領域Aでは内
部欠陥が観察されず、領域Bでは105/CrrL2程
度の内部欠陥が誘起された。
誘起させるために、熱処理を施した。乾燥酸素雰囲気中
で順次に520℃、620℃、720℃と各16時間熱
処理を施したのち、湿式酸素中で1140℃、2時間の
熱処理を行った。この結果、第5図に示す領域Aでは内
部欠陥が観察されず、領域Bでは105/CrrL2程
度の内部欠陥が誘起された。
このようなウェーハをデバイスの基板として用いるため
には、ウェーハの主面にN+層が存在することが望まし
い。そのために任意に切断されたつ工−ハ主面の抵抗値
を測定して選別し、もし高抵抗層が霧出している場合に
はラッピングや工、チンクにより該高抵抗層を除去して
低抵抗層を露出させて用いればよい。以上述べたように
育成中に高、低の濃度分布をもつように単結晶を育成す
れば、任意に切り出されるウェーハ主面の抵抗値が低抵
抗値(こなる確率は50チであり、更にラッピングやエ
ツチングの工程をつけ加えイtば目的とする基板は高い
収率で得ることができる。
には、ウェーハの主面にN+層が存在することが望まし
い。そのために任意に切断されたつ工−ハ主面の抵抗値
を測定して選別し、もし高抵抗層が霧出している場合に
はラッピングや工、チンクにより該高抵抗層を除去して
低抵抗層を露出させて用いればよい。以上述べたように
育成中に高、低の濃度分布をもつように単結晶を育成す
れば、任意に切り出されるウェーハ主面の抵抗値が低抵
抗値(こなる確率は50チであり、更にラッピングやエ
ツチングの工程をつけ加えイtば目的とする基板は高い
収率で得ることができる。
本発明で述べた単結晶シリコン基板を用いてその主面に
エビクキシャル層を形成したのち、CCDイメージセン
サやCMOSデバイスを作成したところ、画像傷の大幅
な低減や、リーク電流の低減、ラッヂアップ現象の防止
等が実現した。
エビクキシャル層を形成したのち、CCDイメージセン
サやCMOSデバイスを作成したところ、画像傷の大幅
な低減や、リーク電流の低減、ラッヂアップ現象の防止
等が実現した。
第1図はsb及びPについての比抵抗と内部欠陥密度の
相関を−示す図、第2図は高濃度層1と低濃度層2から
なる基板の概念図、第3図は高濃度層1と低濃度層2が
交互に存在する本発明の基板の概念図、3はウェーハ主
面を示す。第4図はエビ層4が形成されたウェーハの概
念図、第5図はインゴット育成方向でのSb濃度と酸素
濃度の分布の概念図。 710 オ ? 霞 −21 1′3 図 −73 7,4膳 、、、/J−
相関を−示す図、第2図は高濃度層1と低濃度層2から
なる基板の概念図、第3図は高濃度層1と低濃度層2が
交互に存在する本発明の基板の概念図、3はウェーハ主
面を示す。第4図はエビ層4が形成されたウェーハの概
念図、第5図はインゴット育成方向でのSb濃度と酸素
濃度の分布の概念図。 710 オ ? 霞 −21 1′3 図 −73 7,4膳 、、、/J−
Claims (1)
- 引上げ法によるシリコン単結晶インゴットの製造方法に
おいて、引上げ速度を高速度と低速度の繰り返しによる
ものとし、かつ低速度の引上げ時には、種子結晶又はる
つぼの一方又は両者を高速回転することを% faとす
る引上げ法によるシリコン単結晶インゴットの製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57194288A JPS5983996A (ja) | 1982-11-05 | 1982-11-05 | 引上げ法によるシリコン単結晶インゴツトの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57194288A JPS5983996A (ja) | 1982-11-05 | 1982-11-05 | 引上げ法によるシリコン単結晶インゴツトの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5983996A true JPS5983996A (ja) | 1984-05-15 |
| JPH0422876B2 JPH0422876B2 (ja) | 1992-04-20 |
Family
ID=16322102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57194288A Granted JPS5983996A (ja) | 1982-11-05 | 1982-11-05 | 引上げ法によるシリコン単結晶インゴツトの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5983996A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03164495A (ja) * | 1989-11-24 | 1991-07-16 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | アンチモンドープ単結晶シリコンの育成方法 |
| JPH0648887A (ja) * | 1992-07-24 | 1994-02-22 | Mitsubishi Materials Corp | シリコン単結晶の引上方法 |
| JPH11335198A (ja) * | 1998-03-25 | 1999-12-07 | Nsc Electron Corp | シリコン単結晶ウェ―ハおよびその製造方法 |
| FR2994982A1 (fr) * | 2012-09-04 | 2014-03-07 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication d'une plaquette en silicium monolithique a multi-jonctions verticales. |
-
1982
- 1982-11-05 JP JP57194288A patent/JPS5983996A/ja active Granted
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03164495A (ja) * | 1989-11-24 | 1991-07-16 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | アンチモンドープ単結晶シリコンの育成方法 |
| JPH0648887A (ja) * | 1992-07-24 | 1994-02-22 | Mitsubishi Materials Corp | シリコン単結晶の引上方法 |
| JPH11335198A (ja) * | 1998-03-25 | 1999-12-07 | Nsc Electron Corp | シリコン単結晶ウェ―ハおよびその製造方法 |
| FR2994982A1 (fr) * | 2012-09-04 | 2014-03-07 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication d'une plaquette en silicium monolithique a multi-jonctions verticales. |
| WO2014037878A1 (fr) * | 2012-09-04 | 2014-03-13 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procédé de fabrication d'une plaquette en silicium monolithique a multi-jonctions verticales |
| JP2015531742A (ja) * | 2012-09-04 | 2015-11-05 | コミッサリア タ レネルジー アトミク エ オ エネルジー オルタネイティヴ | 複数の垂直接合を含むモノリシックシリコンウェハの製造方法 |
| US9905716B2 (en) | 2012-09-04 | 2018-02-27 | Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives | Method for manufacturing a monolithic silicon wafer comprising multiple vertical junctions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0422876B2 (ja) | 1992-04-20 |
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