JPS61122185A - シリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶の製造方法Info
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- JPS61122185A JPS61122185A JP24101284A JP24101284A JPS61122185A JP S61122185 A JPS61122185 A JP S61122185A JP 24101284 A JP24101284 A JP 24101284A JP 24101284 A JP24101284 A JP 24101284A JP S61122185 A JPS61122185 A JP S61122185A
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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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
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- 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
- C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- 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】
〔技術分野〕
本発明は、半導体装置の製造に用いられるシリコン単結
晶の製造方法に関する。
晶の製造方法に関する。
従来、シリコン単結晶を製造する方法としては、結晶原
料の融解液に、目的とする結晶方位を持つ種結晶の先端
をつけ、除々に引上げながら単結晶を成長させるチョク
ラルスキー法（Ｃ２法）、多結晶シリコン棒を垂直にし
てその下軸を種結晶で保持し、この接触部の多結晶シリ
コンを高周波コイルで融解したのち、この融解帯を移動
させてシリコンの単結晶化を行なうフロートゾーン法（
Ｆ２゛法）等が知られている。以下、最も一般的な０２
法について説明する。
料の融解液に、目的とする結晶方位を持つ種結晶の先端
をつけ、除々に引上げながら単結晶を成長させるチョク
ラルスキー法（Ｃ２法）、多結晶シリコン棒を垂直にし
てその下軸を種結晶で保持し、この接触部の多結晶シリ
コンを高周波コイルで融解したのち、この融解帯を移動
させてシリコンの単結晶化を行なうフロートゾーン法（
Ｆ２゛法）等が知られている。以下、最も一般的な０２
法について説明する。
第１図はＣ２法を採用したシリコン単結晶の引上げ装置
の要部断面図である。
の要部断面図である。
第１図に示すように、石英等からなる反応容器１の内部
には結晶原料を融解する石英製ルツボ３がおかれ、軸４
により支持されると共に矢印方向に回転するように構成
されている。ルツボ３の周囲には、黒鉛からなるヒータ
５がおかれ、ルツボ３を均一に加熱できるようになって
いる。そして、アルゴン等の非酸化性雰囲気で結晶原料
が融解されると、この融解液２に保持具６を取付けたシ
リコンの種結晶７が浸される。
には結晶原料を融解する石英製ルツボ３がおかれ、軸４
により支持されると共に矢印方向に回転するように構成
されている。ルツボ３の周囲には、黒鉛からなるヒータ
５がおかれ、ルツボ３を均一に加熱できるようになって
いる。そして、アルゴン等の非酸化性雰囲気で結晶原料
が融解されると、この融解液２に保持具６を取付けたシ
リコンの種結晶７が浸される。
このように構成された引上げ装置によりシリコン単結晶
を成長させるには、ルツボ３中の融解液２を約１５００
℃の所定温度に保ち、種結晶７の先端を浸して回転させ
ると同時に、ルツボも逆方向に回転させる。そして、保
持具６を回転させながら引上げると共に、ルツボ３の温
度を除々に下降させることにより所望の直径を有するシ
リコン単結晶８を得ることができる。尚、保持具６およ
びルツボ３の回転が一定の場合は、成長した結晶中に含
まれる酸素濃度は次第に減少する。これは、結晶成長の
初期には融解液が多いために、ルツボ３内の側壁面と接
触する割合が多く、比Ｉ奴的多くのＳｉＯ２が溶解する
ためである。従って、結晶の上部から下部にわたり均一
な酸素濃度を保つためには、結晶の成長と共に融解液の
かくはん速度、すなわち、保持具６またはルツボの回転
速度を除徐に上げる必要がある。
を成長させるには、ルツボ３中の融解液２を約１５００
℃の所定温度に保ち、種結晶７の先端を浸して回転させ
ると同時に、ルツボも逆方向に回転させる。そして、保
持具６を回転させながら引上げると共に、ルツボ３の温
度を除々に下降させることにより所望の直径を有するシ
リコン単結晶８を得ることができる。尚、保持具６およ
びルツボ３の回転が一定の場合は、成長した結晶中に含
まれる酸素濃度は次第に減少する。これは、結晶成長の
初期には融解液が多いために、ルツボ３内の側壁面と接
触する割合が多く、比Ｉ奴的多くのＳｉＯ２が溶解する
ためである。従って、結晶の上部から下部にわたり均一
な酸素濃度を保つためには、結晶の成長と共に融解液の
かくはん速度、すなわち、保持具６またはルツボの回転
速度を除徐に上げる必要がある。
このようにして得られたシリコン単結晶には、石英製ル
ツボ３から溶けだしたＳ ｉｏｚにより、ｌＯ〜２０Ｘ
１０ ／ａｍ の高濃度の酸素が含まれるのが普通であ
りその１度を低下させることは困難でありた。この高濃
度の酸素を含むシリコン単結晶の基板を用いて半導体素
子を形成する場合、８００〜１２００℃程度の熱処理工
程によりシリコン結晶中に、酸素に起因する結晶欠陥が
発生し、素子の電気的特性を劣化させる欠点がある。
ツボ３から溶けだしたＳ ｉｏｚにより、ｌＯ〜２０Ｘ
１０ ／ａｍ の高濃度の酸素が含まれるのが普通であ
りその１度を低下させることは困難でありた。この高濃
度の酸素を含むシリコン単結晶の基板を用いて半導体素
子を形成する場合、８００〜１２００℃程度の熱処理工
程によりシリコン結晶中に、酸素に起因する結晶欠陥が
発生し、素子の電気的特性を劣化させる欠点がある。
しかしながら、適量の酸素（１〜１０ Ｘ １０ ／ａ
ｍ ）が溶解しているとシリコン結晶の機械的強度は増
し、熱処理工程でのそりやスリップの発生を防止する効
果があるため、１〜１０ Ｘ １０”／ａｎ３程度の酸
素濃度の制御が望まれていた。
ｍ ）が溶解しているとシリコン結晶の機械的強度は増
し、熱処理工程でのそりやスリップの発生を防止する効
果があるため、１〜１０ Ｘ １０”／ａｎ３程度の酸
素濃度の制御が望まれていた。
尚、低酸素濃度のシリコン単結晶を得るには、ＦＺ法が
用いられるが、１×１０／ｃｍ以上の酸素を含有させる
ことは困難でありまた大口径のシリコン単結晶を作るの
が難しいという欠点がある。
用いられるが、１×１０／ｃｍ以上の酸素を含有させる
ことは困難でありまた大口径のシリコン単結晶を作るの
が難しいという欠点がある。
本発明の目的は、上記欠点を除去し、大口径でかつ均一
な低酸素濃度のシリコン単結晶を容易に製造する方法を
提供することにある。
な低酸素濃度のシリコン単結晶を容易に製造する方法を
提供することにある。
本発明のシリコン単結晶の製造方法は、ルツボ内に融解
させた結晶原料より単結晶を引上げて成長させるシリコ
ン単結晶の製造方法であって、少くとも融解シリコンに
接する内壁の一部が非酸化物よりなるルツボを用いて結
晶原料を融解するものである。
させた結晶原料より単結晶を引上げて成長させるシリコ
ン単結晶の製造方法であって、少くとも融解シリコンに
接する内壁の一部が非酸化物よりなるルツボを用いて結
晶原料を融解するものである。
本発明によれば、内壁の一部が非酸化物からなるルツボ
により結晶原料を融解するため、ルツボからの酸素の溶
解量が少くなり、非酸化物の面積の割合により所望の低
酸素濃度のシリコン単結晶を得ることができる。
により結晶原料を融解するため、ルツボからの酸素の溶
解量が少くなり、非酸化物の面積の割合により所望の低
酸素濃度のシリコン単結晶を得ることができる。
次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第２図は、本発明の一実施例を説明するためのルツボの
一部切欠き側面図である。
一部切欠き側面図である。
第２図において、石英製ルツボ１ｏの内壁は、厚さ約３
０μｍの短冊状の窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）膜１１（見
易くするために点線が施しである）により覆ワしている
。この５ｉｓＮ４膜は、例えば、低温プラズマ法により
形成することができる。Ｓｉ３Ｎ４膜の代りに炭化ケイ
素（ＳｉＣ）を成長させて用いてもよい。
０μｍの短冊状の窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）膜１１（見
易くするために点線が施しである）により覆ワしている
。この５ｉｓＮ４膜は、例えば、低温プラズマ法により
形成することができる。Ｓｉ３Ｎ４膜の代りに炭化ケイ
素（ＳｉＣ）を成長させて用いてもよい。
このように内壁を５ｉｓＮ＋膜で短冊状に覆った石英製
ルツボ１０を用い、第１図に示したと同様の装置を構成
し、従来と同様の工程を含むＣＺ法によりｎ型シリコン
単結晶を製造した。ルツボ内壁の５ｉＯｚ面１２の面積
の割合を変えたルツボ１０により製造したシリコン単結
晶中の酸素濃度を赤外吸収法で測定した結果を第３図に
示す。
ルツボ１０を用い、第１図に示したと同様の装置を構成
し、従来と同様の工程を含むＣＺ法によりｎ型シリコン
単結晶を製造した。ルツボ内壁の５ｉＯｚ面１２の面積
の割合を変えたルツボ１０により製造したシリコン単結
晶中の酸素濃度を赤外吸収法で測定した結果を第３図に
示す。
第３図に示すように、ルツボ１０の内壁の５ｉＯｚ面の
面積の割合が減少するに従い、酸素濃度も減少し、ルツ
ボ内壁面が全てＳｉ３Ｎ４膜で覆わｎた場合、酸素濃度
はＩ Ｘ １０ ”Ｖｃｍ以下になることが分る。ルツ
ボ１０の内壁の５ｉＯｚ面の面積を、例えば２０チにし
た場合、シリコン単結晶中の酸素濃度を７〜９日０１７
ｃｍ３程度に制御することは十分に可能であり、所望の
低酸素濃度のシリコン単結晶を容易に得ることができる
。
面積の割合が減少するに従い、酸素濃度も減少し、ルツ
ボ内壁面が全てＳｉ３Ｎ４膜で覆わｎた場合、酸素濃度
はＩ Ｘ １０ ”Ｖｃｍ以下になることが分る。ルツ
ボ１０の内壁の５ｉＯｚ面の面積を、例えば２０チにし
た場合、シリコン単結晶中の酸素濃度を７〜９日０１７
ｃｍ３程度に制御することは十分に可能であり、所望の
低酸素濃度のシリコン単結晶を容易に得ることができる
。
第４図は、本発明の他の実施例を説明するためのルツボ
の一部切欠き側面図である。
の一部切欠き側面図である。
第４図において、石英ルツボ１０の内壁には底面に近ず
くにつれ幅が狭くなるくさび状の複数のＳｉ３Ｎ４膜１
１が形成されている。このくさび状の５ｉｓＮ４膜１１
が形成する角度θを適当に定めることにより、特に融解
液のかくはん速度を上げなくてもシリコン単結晶中の酸
素濃度を低く一定にすることができる。すなわち、融解
液が減少するにつれてその接触するルツボ側壁面におけ
るＳ ｉｏｚ面１２が次第に増加するため融解液中に溶
解する５ｉＯｚ量が一定の割合となるからである。
くにつれ幅が狭くなるくさび状の複数のＳｉ３Ｎ４膜１
１が形成されている。このくさび状の５ｉｓＮ４膜１１
が形成する角度θを適当に定めることにより、特に融解
液のかくはん速度を上げなくてもシリコン単結晶中の酸
素濃度を低く一定にすることができる。すなわち、融解
液が減少するにつれてその接触するルツボ側壁面におけ
るＳ ｉｏｚ面１２が次第に増加するため融解液中に溶
解する５ｉＯｚ量が一定の割合となるからである。
本実施例によれば、ルツボ内面の側壁に形成するくさび
状のＳｉ３Ｎ４膜の形、間隔等を適当に定めることによ
り、１〜ｌ０ＸＩＯ”ンｅｍ”程度の範囲における所望
の酸素を含むシリコン単結晶を容易に製造することがで
きる。このため、整流素子や高耐圧パワー用トランジス
タ基板が安価に得られる。
状のＳｉ３Ｎ４膜の形、間隔等を適当に定めることによ
り、１〜ｌ０ＸＩＯ”ンｅｍ”程度の範囲における所望
の酸素を含むシリコン単結晶を容易に製造することがで
きる。このため、整流素子や高耐圧パワー用トランジス
タ基板が安価に得られる。
更に、濃度が制御された低酸素濃度のシリコン単結晶か
ら得らする半導体基板は、ヒートサイクルによる結晶欠
陥の発生も少く、また機械的強度も犬となるため半導体
装置の歩留りおよび信頼性の向上に大きな効果がある。
ら得らする半導体基板は、ヒートサイクルによる結晶欠
陥の発生も少く、また機械的強度も犬となるため半導体
装置の歩留りおよび信頼性の向上に大きな効果がある。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、大口径で
かつ、制御された低酸素濃度のシリコン単結晶を容易に
製造できるので、整流器や半導体の製造に大きな効果が
ある。
かつ、制御された低酸素濃度のシリコン単結晶を容易に
製造できるので、整流器や半導体の製造に大きな効果が
ある。
第１図はＣ２法を説明するだめの装置の要部断面図、第
２図は本発明の一実施例を説明するためのルツボの一部
切欠き側面図、第３図はルツボ内壁５ｉＯｚ面の割合と
シリコン単結晶中の酸素濃度との関係を示す図、第４図
は本発明の他の実施例を説明するためのルツボの一部切
欠き側面図である。 １・・・・・・反応容器、２・・・・・・融解液、３・
・・・・・ルツボ、４・・・・・・軸、５・・・・・・
ヒータ、６・・・・・・保持具、７・・・・・・種結晶
、８・・・・・・シリコン単結晶、１０・・・・・・ル
ツボ、１１・・・・・・Ｓｉ３Ｎ４膜、１２・・−・・
・５ｉＯｚ面。 率 Ｉ 図 ＃２ 図 ／ｌ 第３日 ０２０ ４０ ６０ ８０ １０Ｏ５ｔＡｚ面の
割合イ′／、） 第４ 図
２図は本発明の一実施例を説明するためのルツボの一部
切欠き側面図、第３図はルツボ内壁５ｉＯｚ面の割合と
シリコン単結晶中の酸素濃度との関係を示す図、第４図
は本発明の他の実施例を説明するためのルツボの一部切
欠き側面図である。 １・・・・・・反応容器、２・・・・・・融解液、３・
・・・・・ルツボ、４・・・・・・軸、５・・・・・・
ヒータ、６・・・・・・保持具、７・・・・・・種結晶
、８・・・・・・シリコン単結晶、１０・・・・・・ル
ツボ、１１・・・・・・Ｓｉ３Ｎ４膜、１２・・−・・
・５ｉＯｚ面。 率 Ｉ 図 ＃２ 図 ／ｌ 第３日 ０２０ ４０ ６０ ８０ １０Ｏ５ｔＡｚ面の
割合イ′／、） 第４ 図
Claims (1)
- ルツボ内に融解させた結晶原料より単結晶を引上げて
成長させるシリコン単結晶の製造方法において、少くと
も融解シリコンに接する内壁の一部が非酸化物よりなる
ルツボを用いて結晶原料を触解することを特徴とするシ
リコン単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24101284A JPS61122185A (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | シリコン単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24101284A JPS61122185A (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | シリコン単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61122185A true JPS61122185A (ja) | 1986-06-10 |
Family
ID=17068015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24101284A Pending JPS61122185A (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | シリコン単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61122185A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024520845A (ja) * | 2021-09-30 | 2024-05-24 | 西安奕斯偉材料科技股▲ふん▼有限公司 | 石英坩堝及び結晶引上げ炉 |
-
1984
- 1984-11-15 JP JP24101284A patent/JPS61122185A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024520845A (ja) * | 2021-09-30 | 2024-05-24 | 西安奕斯偉材料科技股▲ふん▼有限公司 | 石英坩堝及び結晶引上げ炉 |
| US20240263343A1 (en) * | 2021-09-30 | 2024-08-08 | Xi’An Eswin Material Technology Co., Ltd. | Quartz Crucible and Crystal Puller |
| US12227871B2 (en) * | 2021-09-30 | 2025-02-18 | Xi'an ESWIN Material Technology Co., Ltd. | Quartz crucible and crystal puller |
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