JPS6033293A - 単結晶半導体引上装置 - Google Patents
単結晶半導体引上装置Info
- Publication number
- JPS6033293A JPS6033293A JP13925483A JP13925483A JPS6033293A JP S6033293 A JPS6033293 A JP S6033293A JP 13925483 A JP13925483 A JP 13925483A JP 13925483 A JP13925483 A JP 13925483A JP S6033293 A JPS6033293 A JP S6033293A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- convection
- single crystal
- magnetic field
- distribution
- pulling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
- C30B15/305—Stirring of the melt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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】
本頼明は単結晶半導体引上装置の改良に関する。
半導体装置の製造に用いられる半導体単結晶は主にチョ
クラルスキー法（ｃｚ法）によって製造されている。こ
の方法は単結晶シリコンを製造する場合を例にとれば、
ルッが内でシリコン原料を溶融し、この溶融シリコンに
種結晶を浸して回転しながら引上げることにより単結晶
シリコンを製造するものである。
クラルスキー法（ｃｚ法）によって製造されている。こ
の方法は単結晶シリコンを製造する場合を例にとれば、
ルッが内でシリコン原料を溶融し、この溶融シリコンに
種結晶を浸して回転しながら引上げることにより単結晶
シリコンを製造するものである。
以下、従来の単結晶半導体引上装置ｔ−第１図を参照し
て説明する。
て説明する。
図中１は上部と下部が開口したチャンバーである。この
チャンバー１の下部開口からは回転自在な支持棒２が挿
入されており、この支持棒２上には黒鉛製保護体３が支
持され、石英ルッデ４を保護している。前記保護体３の
外周には筒状のヒータ５及び保温筒６．７が順次配設さ
れている。また、前記チャンバー１の上部開口からは例
えばチェーン８が吊下されており、種結晶９を保持して
いる。
チャンバー１の下部開口からは回転自在な支持棒２が挿
入されており、この支持棒２上には黒鉛製保護体３が支
持され、石英ルッデ４を保護している。前記保護体３の
外周には筒状のヒータ５及び保温筒６．７が順次配設さ
れている。また、前記チャンバー１の上部開口からは例
えばチェーン８が吊下されており、種結晶９を保持して
いる。
上記引上装置を用いたＣＺ法による単結晶シリコンの引
上げは、ルツ？４内！ＩＣ”リコン原料金入れ、ヒーＪ
１５によりシリコン原料を溶融させ。
上げは、ルツ？４内！ＩＣ”リコン原料金入れ、ヒーＪ
１５によりシリコン原料を溶融させ。
この溶融シリコン１０に種結晶９を浸し、ルツ？４及び
種結晶９を逆方向に回転させながらチェーン８を引上げ
ることにより単結晶シリコン１１を引上げるものである
。
種結晶９を逆方向に回転させながらチェーン８を引上げ
ることにより単結晶シリコン１１を引上げるものである
。
ところで、単結晶シリコンの引上中において。
ルツボ４内の溶融シリコンＩＯ中では第２図に示すよう
な対流が起こっている。図中１２は主にルツボ４中心部
で起こる、回転に伴うラセン状の強制対流（以下、対流
ａと略記する）、１３は主にルツば４周辺部で起こる熱
対流の鉛直方向成分（以下、対流すと略記する）、１４
は前記熱対流の水平方向成分（以下、対流Ｃと略記する
）である。
な対流が起こっている。図中１２は主にルツボ４中心部
で起こる、回転に伴うラセン状の強制対流（以下、対流
ａと略記する）、１３は主にルツば４周辺部で起こる熱
対流の鉛直方向成分（以下、対流すと略記する）、１４
は前記熱対流の水平方向成分（以下、対流Ｃと略記する
）である。
単結晶シリコンの物性１例えば比抵抗あるいは酸素濃度
は結晶成長界面近傍における溶融シリコンの温度分布、
不純物濃度、酸素濃度によって大きく影響を受ける。従
来のＣＺ法では上述した対流ａ ” ｅのために±５℃
程度の温度変化が生じて温度分布が不均一となり、また
不純物濃度、酸素濃度もばらつくので成長方向、径方向
ともに比抵抗分布、酸素濃度の均一性が悪い。
は結晶成長界面近傍における溶融シリコンの温度分布、
不純物濃度、酸素濃度によって大きく影響を受ける。従
来のＣＺ法では上述した対流ａ ” ｅのために±５℃
程度の温度変化が生じて温度分布が不均一となり、また
不純物濃度、酸素濃度もばらつくので成長方向、径方向
ともに比抵抗分布、酸素濃度の均一性が悪い。
このため超ＬＳＩ用の高品質なウェハを供給することが
困難であった。
困難であった。
そこで、溶融シリコンに磁場を印７＋１１することによ
り対流を抑制して単結晶シリコンの物性の向上すること
が行なわれている。ここで、磁場を印カロする方法とし
てはルツボの両側方に対応する位置１ｃ２個の電磁石を
互いに極性の異なる極を対向させて配置し、溶融シリコ
ンに水平方向の磁場金印７１１１するもの（以下、横型
ＭＣＺと略記する）と、ルツボの周囲にリング状の電磁
石を配置し、溶融シリコンに鉛直方向の磁場を印７ＪＯ
するもの（以下、縦型ＭＣＺと略記する）とがある。
り対流を抑制して単結晶シリコンの物性の向上すること
が行なわれている。ここで、磁場を印カロする方法とし
てはルツボの両側方に対応する位置１ｃ２個の電磁石を
互いに極性の異なる極を対向させて配置し、溶融シリコ
ンに水平方向の磁場金印７１１１するもの（以下、横型
ＭＣＺと略記する）と、ルツボの周囲にリング状の電磁
石を配置し、溶融シリコンに鉛直方向の磁場を印７ＪＯ
するもの（以下、縦型ＭＣＺと略記する）とがある。
上記横型ＭＣＺでは前記対流ａ及びｂｔｌ−抑制するこ
とができるので、単結晶シリコンの成長方向における巨
視的な比抵抗分布、酸素濃度分布の均一性は向上する。
とができるので、単結晶シリコンの成長方向における巨
視的な比抵抗分布、酸素濃度分布の均一性は向上する。
しかし、対流Ｃを抑制する効果は少ないため、結晶成長
界面近傍での温度分布等は依然としてばらつきがかなり
大きい・したがって、単結晶シリコンの成長方向におけ
る微視的な物性の均一性はそれほど向上しないし、径方
向における物性の均一性はほとんど改善されないことが
判明した。
界面近傍での温度分布等は依然としてばらつきがかなり
大きい・したがって、単結晶シリコンの成長方向におけ
る微視的な物性の均一性はそれほど向上しないし、径方
向における物性の均一性はほとんど改善されないことが
判明した。
一方、縦型ＭＣＺでは前記対流ｃｉ抑制することができ
るので、結晶成長界面近傍での温度分布等をかなり均一
化することができる。このため、単結晶シリコンの成長
方向、径方向のいずれにおいても微視的な物性の均一性
を向上することができる。しかし、対流ａ及びｂを抑制
する効果は少すく、石英ルツボと溶融シリコンとの反応
によって生成するＳｉＯの溶融シリコン融液面への移動
量にばらつきが生じるので、特に単結晶シリコンの成長
方向の酸素濃度分布は望ましいものとならないことが判
明した。
るので、結晶成長界面近傍での温度分布等をかなり均一
化することができる。このため、単結晶シリコンの成長
方向、径方向のいずれにおいても微視的な物性の均一性
を向上することができる。しかし、対流ａ及びｂを抑制
する効果は少すく、石英ルツボと溶融シリコンとの反応
によって生成するＳｉＯの溶融シリコン融液面への移動
量にばらつきが生じるので、特に単結晶シリコンの成長
方向の酸素濃度分布は望ましいものとならないことが判
明した。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、比抵抗
、酸素濃度等の物性を均一化し、しかもこれらの値を任
意に制御して、高品質の単結晶半導体を製造し得る単結
晶半導体引上装置を提供しようとするものである。
、酸素濃度等の物性を均一化し、しかもこれらの値を任
意に制御して、高品質の単結晶半導体を製造し得る単結
晶半導体引上装置を提供しようとするものである。
すなわち１本発明の単結晶半導体引上装置は、ルツぎ内
の溶融半導体原料に鉛直方向に対して所定角度傾いた方
向に磁場を印り口する手段を設けたことを特徴とするも
のである。
の溶融半導体原料に鉛直方向に対して所定角度傾いた方
向に磁場を印り口する手段を設けたことを特徴とするも
のである。
このように磁場を印加すれば、鉛直方向、水平方向のい
ずれにおいても対流を抑制することができ、単結晶半導
体の物性を均一化することができる。
ずれにおいても対流を抑制することができ、単結晶半導
体の物性を均一化することができる。
なお、本発明において印加すべき磁場の方向は鉛直方向
に対して１０〜８０°であることが望ましい。これは１
０°未満であると、水平方向の対流を抑制する効果が少
なく、また、８０°以上であると、鉛直方向の対流を抑
制する効果が少ないため、いずれも物性の均一性を向上
する効果が少ないためである。
に対して１０〜８０°であることが望ましい。これは１
０°未満であると、水平方向の対流を抑制する効果が少
なく、また、８０°以上であると、鉛直方向の対流を抑
制する効果が少ないため、いずれも物性の均一性を向上
する効果が少ないためである。
以下、本発明の実施例を第３図〜第５図を参照して説明
する。
する。
第３図に示す如く、引上装置本体は従来のものと全く同
一であり、そのチャンバー１の外側にはリング状の超電
導マグネｑト１５が、その軸を鉛直方向に対して４５°
傾けて配置されている。この超電導マグネヅト１５には
図示しない液体ヘリウム冷凍機が付属されており、半永
久的に励磁を続けることができる。
一であり、そのチャンバー１の外側にはリング状の超電
導マグネｑト１５が、その軸を鉛直方向に対して４５°
傾けて配置されている。この超電導マグネヅト１５には
図示しない液体ヘリウム冷凍機が付属されており、半永
久的に励磁を続けることができる。
上記引上装置により溶融シリコン１０に鉛直方向に対し
て４５°傾いた方向に磁場Ｂを印加することができる。
て４５°傾いた方向に磁場Ｂを印加することができる。
しかして、上記引上装置によれば、磁場ＢＯＸ軸方向成
分ＢＸによって熱対流の水平方向成分（対流ｃ）を抑制
することができ、磁場Ｂの２軸方向内戚分Ｂ２によって
強制対流（対流ａ）及び熱対流の鉛直方向成分（対流ｂ
）を抑制することができるので、単結晶シリコン引上げ
中の結晶成長界面近傍における溶融シリコンの温度分布
、不純物濃度、酸素濃度全均一化することができる。し
たがって、単結晶シリコンの成長方向、径方向のいずれ
においても比抵抗分布及び酸素濃度分布を均一化するこ
とができる。
分ＢＸによって熱対流の水平方向成分（対流ｃ）を抑制
することができ、磁場Ｂの２軸方向内戚分Ｂ２によって
強制対流（対流ａ）及び熱対流の鉛直方向成分（対流ｂ
）を抑制することができるので、単結晶シリコン引上げ
中の結晶成長界面近傍における溶融シリコンの温度分布
、不純物濃度、酸素濃度全均一化することができる。し
たがって、単結晶シリコンの成長方向、径方向のいずれ
においても比抵抗分布及び酸素濃度分布を均一化するこ
とができる。
事実、上記実施例の引上装置（夏）、横型ＭＣＺ Ｑｌ
）及び縦型ＭＣＺ曲）Ｋよってそれぞれ引上げられた単
結晶シリコンについてその成長方向の微小部分の比抵抗
及び酸素濃度を測定したところこれらの分布が均一化し
ていることが確認された。
）及び縦型ＭＣＺ曲）Ｋよってそれぞれ引上げられた単
結晶シリコンについてその成長方向の微小部分の比抵抗
及び酸素濃度を測定したところこれらの分布が均一化し
ていることが確認された。
この結果全第４図及び第５図に示す。なお、比抵抗は４
点法により、酸素濃度はフーリエ変換赤外吸収スペクト
ルによりそれぞれ測定した。
点法により、酸素濃度はフーリエ変換赤外吸収スペクト
ルによりそれぞれ測定した。
第４図から明らかなように横型ＭＣＺ Ｑｌ）では微小
比抵抗のばらつきが大きく、最大値と最小値に約１０チ
の違いがあった。また、縦型ＭＣＺ（ト）では分布の均
一性が向上し、最大値と最小値に約２％の違いがあった
。更に、上記実施例の引上装置（１）では分布はより均
一化し、最大値と最小値の違いは２％以下になった。
比抵抗のばらつきが大きく、最大値と最小値に約１０チ
の違いがあった。また、縦型ＭＣＺ（ト）では分布の均
一性が向上し、最大値と最小値に約２％の違いがあった
。更に、上記実施例の引上装置（１）では分布はより均
一化し、最大値と最小値の違いは２％以下になった。
また、第５図から明らかなように横型ＭＣＺ （［）で
は酸素濃度のばらつきが大きく最大値と最小値との差は
１５Ｘ１０”ｔＹ＋＋−３であった。縦型ＭＣＺについ
ては図示していないが、ばらつきはそれほど小さくなら
ないうえに、全体的に酸素濃度カカなり高くなった。こ
れに対して上記実施例の引上装置（Ｉ）では酸素濃度の
ばらつきが小さく。
は酸素濃度のばらつきが大きく最大値と最小値との差は
１５Ｘ１０”ｔＹ＋＋−３であった。縦型ＭＣＺについ
ては図示していないが、ばらつきはそれほど小さくなら
ないうえに、全体的に酸素濃度カカなり高くなった。こ
れに対して上記実施例の引上装置（Ｉ）では酸素濃度の
ばらつきが小さく。
最大値と最小値との差は１．０ｘｌＯｃｍ となつたＯ
なお、上記実施例では磁場の方向を鉛直方向に対して４
５°としたが、この角度は任意に変化させることができ
る。特に、このように磁場の方向を変化させると、鉛直
方向の対流の抑制度合が変化するので、溶融シリコン融
液面での酸素濃度が変化し、単結晶シリコン中の酸素濃
度の値を広い範囲で容易に制御することができる。
５°としたが、この角度は任意に変化させることができ
る。特に、このように磁場の方向を変化させると、鉛直
方向の対流の抑制度合が変化するので、溶融シリコン融
液面での酸素濃度が変化し、単結晶シリコン中の酸素濃
度の値を広い範囲で容易に制御することができる。
下記表に従来及び本願、の引上装置を用いた場合の単結
晶シリコン引上げ中の溶融シリコンの温度変化と、引上
げられる単結晶シリコンの酸素濃度範囲をまとめて示す
。
晶シリコン引上げ中の溶融シリコンの温度変化と、引上
げられる単結晶シリコンの酸素濃度範囲をまとめて示す
。
表
また、上記実施例では印加する磁場の方向を単結晶シリ
コン引上げ中、常に一定にしていたが、途中で角度を変
化させてもよい。この場合。
コン引上げ中、常に一定にしていたが、途中で角度を変
化させてもよい。この場合。
引上げが進み、融液量が減少していくと、徐々に強制対
流の影響が大きくなっていくので、鉛直方向に対する磁
場の傾き方向を徐々に大きくしていくことが望ましい。
流の影響が大きくなっていくので、鉛直方向に対する磁
場の傾き方向を徐々に大きくしていくことが望ましい。
また、単結晶シリコン引上げ中に超電導マグネ、トの軸
をコマのように回転させてもよい。
をコマのように回転させてもよい。
このようにすれば、磁場ＢＯＸ軸方向成内戚工の方向を
変化させることができ、鉛直方向の対流を有効に抑制で
きるので、酸素濃度の値をより一層広い範囲に亘って制
御することができる。
変化させることができ、鉛直方向の対流を有効に抑制で
きるので、酸素濃度の値をより一層広い範囲に亘って制
御することができる。
更に、以上においては単結晶シリコンの製造を例にとっ
て説明してきたが、本発明の引上装置はＧａＡｓ等の他
の単結晶半導体の製造にもそのまま利用できる。
て説明してきたが、本発明の引上装置はＧａＡｓ等の他
の単結晶半導体の製造にもそのまま利用できる。
以上詳述した如く、本発明の単結晶半導体引上装置によ
れば、比抵抗、酸素濃度等の物性の分布を均一化し、超
ＬＳＩ用の高品質な半導体つエバを供給できる等顕著な
効果を奏するものである。
れば、比抵抗、酸素濃度等の物性の分布を均一化し、超
ＬＳＩ用の高品質な半導体つエバを供給できる等顕著な
効果を奏するものである。
第１図は従来の単結晶半導体引上装置の断面図、第２図
はルツ？内の対流の状態を示す説明図、第３図は本発明
の実施例における単結晶半導体引上装置の断面図、第４
図は微小比抵抗分布を示す特性図、第５図は酸素濃度分
布を示す特性図である。 １・・・チャンバー、２・・・５良竹捺、３・・・保護
体、４・・・ルツ？、５・・・ヒータ、６．７・・・保
温筒、８・・・チェーン、９・・・種結晶、１０・・・
溶融シリコン、１１・・・単結晶シリコン、１５・・・
超電導マグネッ ト。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 第３図 へ＼ △
はルツ？内の対流の状態を示す説明図、第３図は本発明
の実施例における単結晶半導体引上装置の断面図、第４
図は微小比抵抗分布を示す特性図、第５図は酸素濃度分
布を示す特性図である。 １・・・チャンバー、２・・・５良竹捺、３・・・保護
体、４・・・ルツ？、５・・・ヒータ、６．７・・・保
温筒、８・・・チェーン、９・・・種結晶、１０・・・
溶融シリコン、１１・・・単結晶シリコン、１５・・・
超電導マグネッ ト。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 第３図 へ＼ △
Claims (2)
- （１） チャンバー内にルッ？を回転自在に支掲し、該
ルッぎ内の溶融半導体原料に該ルッぎ上方から回転自在
に吊下された種結晶を浸し、核種結晶全引上げることに
より単結晶半導体を造る装置において、前記ルッは内の
溶融半導体原料に鉛直方向に対して所定角度傾いた方向
に磁場を印ｙｏｕする手段を設けたことを特徴とする単
結晶半導体引上装置。 - （２） 印７１１Ｉする磁場の方向が鉛直方向に対して
１０〜８０’であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の単結晶半導体引上装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13925483A JPS6033293A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 単結晶半導体引上装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13925483A JPS6033293A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 単結晶半導体引上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6033293A true JPS6033293A (ja) | 1985-02-20 |
| JPH0157079B2 JPH0157079B2 (ja) | 1989-12-04 |
Family
ID=15241020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13925483A Granted JPS6033293A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 単結晶半導体引上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6033293A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5647904A (en) * | 1987-09-21 | 1997-07-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing superconducting ceramics in a magnetic field |
Citations (1)
| 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 |
-
1983
- 1983-07-29 JP JP13925483A patent/JPS6033293A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| 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 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5647904A (en) * | 1987-09-21 | 1997-07-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing superconducting ceramics in a magnetic field |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0157079B2 (ja) | 1989-12-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1336061C (en) | High-oxygen-content silicon monocrystal substrate for semiconductor devices and production method therefor | |
| JPH0455388A (ja) | シリコン単結晶引上方法 | |
| JPS6046998A (ja) | 単結晶引上方法及びそのための装置 | |
| KR100793950B1 (ko) | 실리콘 단결정 잉곳 및 그 성장방법 | |
| JP3760769B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
| TW202117096A (zh) | 一種半導體晶體生長裝置 | |
| JP4013324B2 (ja) | 単結晶成長方法 | |
| JP2004189559A (ja) | 単結晶成長方法 | |
| JPS6033293A (ja) | 単結晶半導体引上装置 | |
| JP6237605B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
| JP3132412B2 (ja) | 単結晶引き上げ方法 | |
| JPH0359040B2 (ja) | ||
| JP2000044387A (ja) | シリコン単結晶製造方法 | |
| JP4951186B2 (ja) | 単結晶成長方法 | |
| JP5003733B2 (ja) | 単結晶成長方法 | |
| JPS6027684A (ja) | 単結晶製造装置 | |
| JPS6033297A (ja) | 単結晶半導体引上装置 | |
| JPWO2002036861A1 (ja) | シリコン半導体単結晶の製造装置及び製造方法 | |
| JPS6033296A (ja) | 単結晶半導体引上装置 | |
| JPS61261288A (ja) | シリコン単結晶引上装置 | |
| JP3018738B2 (ja) | 単結晶製造装置 | |
| JPS6033290A (ja) | 単結晶半導体の製造方法 | |
| JP2004189557A (ja) | 単結晶成長方法 | |
| JPS60191095A (ja) | シリコン単結晶体の製造方法及びその装置 | |
| JPS5938199B2 (ja) | 化合物半導体結晶成長装置 |