JPS6236097A - 単結晶の製造方法およびその装置 - Google Patents
単結晶の製造方法およびその装置Info
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Landscapes
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、引りげ法によるＳｔやＧａＡｓなどの半導体
あるいは無機化合物などの単結晶の製造方法およびその
装置に関する。
あるいは無機化合物などの単結晶の製造方法およびその
装置に関する。
引上げ法はチョクラルスキー法とも言われ、大径の単結
晶インゴットが得やすいなどの利点があるためＳｉやＧ
ａＡｓなどの単結晶の製造に実用されている。しかしな
がら、酸素不純物濃度が高いこと、ストリエーションと
呼ばれる縞状の欠陥（成長縞）が発生するなどの欠点が
あった。
晶インゴットが得やすいなどの利点があるためＳｉやＧ
ａＡｓなどの単結晶の製造に実用されている。しかしな
がら、酸素不純物濃度が高いこと、ストリエーションと
呼ばれる縞状の欠陥（成長縞）が発生するなどの欠点が
あった。
これらの欠点を解決するため１例えば特公昭５８−５０
９５３では、ルツボ中の溶融Ｓｉに静磁場を印加し、該
溶融Ｓｉの流動を抑制することが提案されている。Ｓｉ
中の酸素の固液暦衡分配係数は１．２５と１より大きい
ので、引、Ｌげ中の単結晶と接するＳｉ融液の酸素濃度
は、第２図に示すように母液相の濃度より低くなる。従
って、溶融Ｓｉの流動を抑制することにより、母液相か
ら、固／液界面に匣ばれる酸素の賃を減らせば。
９５３では、ルツボ中の溶融Ｓｉに静磁場を印加し、該
溶融Ｓｉの流動を抑制することが提案されている。Ｓｉ
中の酸素の固液暦衡分配係数は１．２５と１より大きい
ので、引、Ｌげ中の単結晶と接するＳｉ融液の酸素濃度
は、第２図に示すように母液相の濃度より低くなる。従
って、溶融Ｓｉの流動を抑制することにより、母液相か
ら、固／液界面に匣ばれる酸素の賃を減らせば。
単結晶中の酸素濃度が減少する。さらに、溶融Ｓｉの流
動を抑制するとルツボに使用する５ｉ０２から溶融Ｓｆ
への酸素の溶出も減少する。以上、２つの効果により単
結晶インゴット中の酸素濃度が減少すると考えられてい
る。
動を抑制するとルツボに使用する５ｉ０２から溶融Ｓｆ
への酸素の溶出も減少する。以上、２つの効果により単
結晶インゴット中の酸素濃度が減少すると考えられてい
る。
一方、特開昭５９−１３１５９７においては、ＧａＡｓ
単結晶をチョクラルスキー法で製造する際、静磁場を印
加することによりＪ＆長編の無い高品質の結晶を得てい
る。
単結晶をチョクラルスキー法で製造する際、静磁場を印
加することによりＪ＆長編の無い高品質の結晶を得てい
る。
さらに、特開昭５５−１０４０５ではＳｉ融液に回転磁
界を与え、該Ｓｉ融液を回転することが提案されている
。
界を与え、該Ｓｉ融液を回転することが提案されている
。
Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ。
ｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ。
ｖｏｌ １９ （１９８０） ｐ、ｐ、Ｌ−３３〜３
６に発表された実験結果によると、単結晶インゴットを
、Ｌ記Ｓｔ融液の回、転と同一方向に回転すると酸素濃
度は減少し、ざらにルツボをもＳｉ融液の回転と同一方
向に回転すると一層酸素濃度が減少する。単結晶インゴ
ットとルツボの回転方向と同一方向にＳｉ融液を回転さ
せると、Ｓｉ融液が、単結晶インゴットとルツボに対し
、相対的に静１トしていることになるため、静磁場印加
法と同様の効果が得られるものと考えられる。
６に発表された実験結果によると、単結晶インゴットを
、Ｌ記Ｓｔ融液の回、転と同一方向に回転すると酸素濃
度は減少し、ざらにルツボをもＳｉ融液の回転と同一方
向に回転すると一層酸素濃度が減少する。単結晶インゴ
ットとルツボの回転方向と同一方向にＳｉ融液を回転さ
せると、Ｓｉ融液が、単結晶インゴットとルツボに対し
、相対的に静１トしていることになるため、静磁場印加
法と同様の効果が得られるものと考えられる。
さて、チョクラルスキー法においては、単結晶インゴッ
トを回転しながら引ｔげる。この目的の１つは、該イン
ゴット水平面内のドーピング元素濃度を均一にすること
である。第２図に示すように、ＰやＢなどのドーピング
元素は固液分配係数が１より小さいため、酸素とは逆に
固／液界面の濃度がｎＪ液相濃度より高くなる。このＰ
やＢの固／液界面濃度は、凝固に伴う排出速度と母液相
への拡散速度のかねあいで決まる。
トを回転しながら引ｔげる。この目的の１つは、該イン
ゴット水平面内のドーピング元素濃度を均一にすること
である。第２図に示すように、ＰやＢなどのドーピング
元素は固液分配係数が１より小さいため、酸素とは逆に
固／液界面の濃度がｎＪ液相濃度より高くなる。このＰ
やＢの固／液界面濃度は、凝固に伴う排出速度と母液相
への拡散速度のかねあいで決まる。
結晶を回転しない場合には、第３図に示すような熱対流
１０が発生し、この洗浄効果により拡散が促進され、結
晶側面近くは中心部に比べてＰやＢの界面の濃度が低く
なる。単結晶インゴットを回転すると第４図に示すよう
に結晶中心部にＳｉ融液の上昇流（強制対流１１）を生
じ中心部でのＰやＢの濃度を端部のそれと同程度にする
効果がある。それ故、結晶回転による強制対流によりイ
ンゴット水平面内のドーピング元素濃度が均一化する効
果がある。
１０が発生し、この洗浄効果により拡散が促進され、結
晶側面近くは中心部に比べてＰやＢの界面の濃度が低く
なる。単結晶インゴットを回転すると第４図に示すよう
に結晶中心部にＳｉ融液の上昇流（強制対流１１）を生
じ中心部でのＰやＢの濃度を端部のそれと同程度にする
効果がある。それ故、結晶回転による強制対流によりイ
ンゴット水平面内のドーピング元素濃度が均一化する効
果がある。
ＳｉやＧａＡｓ融液に静磁場を印加すると熱対流ｌｌの
みでなく、上記のように有用な働きをする強１１対流を
も抑制する。また、回転磁場によりＳｉ融液をＳｉ融液
と同方向に回転させる場合も第４図に示す強制対流は弱
められる。この結果、静磁場や回転磁場を印加すると、
インゴツト面内のドーピング元素濃度の分布が不均一性
を増大するという欠点があった。
みでなく、上記のように有用な働きをする強１１対流を
も抑制する。また、回転磁場によりＳｉ融液をＳｉ融液
と同方向に回転させる場合も第４図に示す強制対流は弱
められる。この結果、静磁場や回転磁場を印加すると、
インゴツト面内のドーピング元素濃度の分布が不均一性
を増大するという欠点があった。
本発明は、単結晶面内のドーピング元素や不純物元素な
どの不均一などの弊害をもたらすことなく、またルツボ
材の５ｉ０２からＳｉ融液中へ酸素が溶出するのを低減
することを目的とする。
どの不均一などの弊害をもたらすことなく、またルツボ
材の５ｉ０２からＳｉ融液中へ酸素が溶出するのを低減
することを目的とする。
本発明者らは、結晶回転による強制対流を減することな
く、熱対流のみを防止する方法につき種々検討した結果
１本発明を知見するに至った。
く、熱対流のみを防止する方法につき種々検討した結果
１本発明を知見するに至った。
本発明は、ルツボ内融液に進行磁場を印加することによ
り該融液内の熱対流を防止し、これによってルツボ材の
溶出を低減するものであって。
り該融液内の熱対流を防止し、これによってルツボ材の
溶出を低減するものであって。
溶融物質から引りげ法にて単結晶を製造する方法におい
て、収容容器内の溶融物質に進行磁場を印加しながら種
結晶を引りげることにより結晶成長を行うことを特徴と
する。
て、収容容器内の溶融物質に進行磁場を印加しながら種
結晶を引りげることにより結晶成長を行うことを特徴と
する。
また本発明の装置は上記方法の実施のために専ら用いる
装置であって、 ａ）加熱装置を備え溶融物質を収容する単結晶用りげ用
容器、 ｂ）該容器の側壁の外周を取囲んで設けられ容器内の溶
融物質に下向きの進行磁場を印加する手段、 を設けたことを特徴とする単結晶の製造装置である。
装置であって、 ａ）加熱装置を備え溶融物質を収容する単結晶用りげ用
容器、 ｂ）該容器の側壁の外周を取囲んで設けられ容器内の溶
融物質に下向きの進行磁場を印加する手段、 を設けたことを特徴とする単結晶の製造装置である。
進行磁場を印加する手段は、溶融物質収納容器の側壁を
取囲む電磁石と、これに低周波夕涼電波を供給する装置
とから成る。
取囲む電磁石と、これに低周波夕涼電波を供給する装置
とから成る。
主導性の液体に進行磁場を印加すると、誘起電流と磁場
との相互作用により該液体に流動の駆動力を与えること
ができ、この原理は、流体輸送用の電磁ポンプなどに用
いられている。この際、電流が誘起される範囲すなわち
、浸透深さδは次式％式％ δ＝（１，／πｆルσ）Ｉ７２ ・・・・・・（
１）ここに、終：透磁率 σ：電導率 である。
との相互作用により該液体に流動の駆動力を与えること
ができ、この原理は、流体輸送用の電磁ポンプなどに用
いられている。この際、電流が誘起される範囲すなわち
、浸透深さδは次式％式％ δ＝（１，／πｆルσ）Ｉ７２ ・・・・・・（
１）ここに、終：透磁率 σ：電導率 である。
に記進行磁場の振動数ｆが増大するにつれて浸透深さδ
は減少する。
は減少する。
従って、目的に応じて適切な振動数を選択することによ
り浸透深さδ、言い換えると原動の駆動力の及ぶ範囲を
変えることができる。
り浸透深さδ、言い換えると原動の駆動力の及ぶ範囲を
変えることができる。
第１図は本発明の装置の構成を示したものであり、ルツ
ボ３の側壁を取囲むように、チェンバ外壁２の外側に進
行磁場発生用の電磁石ｌを設置する。この電磁石１は立
設円筒形として、ルツボ内Ｓｉ融液４に軸対称の進行磁
場を与える。
ボ３の側壁を取囲むように、チェンバ外壁２の外側に進
行磁場発生用の電磁石ｌを設置する。この電磁石１は立
設円筒形として、ルツボ内Ｓｉ融液４に軸対称の進行磁
場を与える。
ルツボ３内のＳｉ融液は、ヒータ６によりルツボ３を介
して熱せられているために、ルツボ側壁近傍のＳｉ融液
の温度が内部より高くなり、この温度差による浮力によ
り第３図、第４図に示す熱対流１０が発生する。本発明
は進行磁場により、ルツボ側壁近傍のＳｉ融液に、−ｈ
記浮力に抗する下向きの力をグーえることにより熱対流
１０を抑１にする。
して熱せられているために、ルツボ側壁近傍のＳｉ融液
の温度が内部より高くなり、この温度差による浮力によ
り第３図、第４図に示す熱対流１０が発生する。本発明
は進行磁場により、ルツボ側壁近傍のＳｉ融液に、−ｈ
記浮力に抗する下向きの力をグーえることにより熱対流
１０を抑１にする。
次に本発明の実施例につき詳しく説明する。
実施例１
第１図に示す装置を用いてＳｉｍ結晶の引りげを行った
。この装置はルツボ３内にＳｉの融液４を収納し、この
融液から巾結品５を引上げる。
。この装置はルツボ３内にＳｉの融液４を収納し、この
融液から巾結品５を引上げる。
ルツボ３の外周にヒータ６、その外周に熱シールド７を
備え、これらはチェンバ外壁２で被蕾されている。この
チェンバ外壁２の外周に、ルツボ３の側壁の周囲を取囲
むように電磁石ｌが設けられる。電磁石ｌには図示しな
い低周波発振装置から進行磁場を発生する交流゛上流が
供給される。
備え、これらはチェンバ外壁２で被蕾されている。この
チェンバ外壁２の外周に、ルツボ３の側壁の周囲を取囲
むように電磁石ｌが設けられる。電磁石ｌには図示しな
い低周波発振装置から進行磁場を発生する交流゛上流が
供給される。
本発明の実施例においては、ルツボ内融液に。
ルツボ側壁部で磁場強度１００ガウス、周波数１００Ｈ
ｚの下向きの進行磁場を印加した。また、比較例におい
ては、同装置を用い、磁場ｌ加をせずに引上げを行った
。実施例、比較例共に、結晶およびルツボの回転数はそ
れぞれ２０ｒｐｍおよびｌＯｒｐｍ逆向きとした。
ｚの下向きの進行磁場を印加した。また、比較例におい
ては、同装置を用い、磁場ｌ加をせずに引上げを行った
。実施例、比較例共に、結晶およびルツボの回転数はそ
れぞれ２０ｒｐｍおよびｌＯｒｐｍ逆向きとした。
単結晶インゴットの頭部付近から切り出して製造したＳ
ｉウェハにつき、実施例と比較例の特性比較を行った。
ｉウェハにつき、実施例と比較例の特性比較を行った。
その結果を第１表に示す。
実施例は、比較例に比べ酸素濃度が約只に減少した。こ
れは、熱対流の抑制により、ルツボ材のシリカからの酸
素の溶出が減少した効果と考えられる。一方、実施例と
比較例でウェハ面内の抵抗値ばらつきは同じである。
れは、熱対流の抑制により、ルツボ材のシリカからの酸
素の溶出が減少した効果と考えられる。一方、実施例と
比較例でウェハ面内の抵抗値ばらつきは同じである。
以上のように本発明により、ウェハ面内のドーピング元
素分布、言い換えると抵抗値分布の不均一性を増すこと
なく、酸素濃度を大幅に低減することができる。
素分布、言い換えると抵抗値分布の不均一性を増すこと
なく、酸素濃度を大幅に低減することができる。
実施例２
次に、本発明の実施例につき、磁場の強さを変えた場合
の効果につき説明する。実施例１と同じ装置を用い、印
加する磁場を変えてＳｉ単結晶の引上げを行った。実施
例、比較例共に結晶およびルツボの回転数はそれぞれ２
０ｒｐｍおよび１０ｒｐｍ逆向きとした。その後、単結
晶インゴットの頭部付近から切り出して製造したＳｔウ
ニ／＼につき酸素濃度を測定したのが第５図である。同
図に示されるごとく磁場の強さが増すにつれ酸素濃度が
低下する。従って、本発明によれば磁場の強さを調節す
ることにより酸素濃度を所望の範囲内にコントロールす
ることができる。
の効果につき説明する。実施例１と同じ装置を用い、印
加する磁場を変えてＳｉ単結晶の引上げを行った。実施
例、比較例共に結晶およびルツボの回転数はそれぞれ２
０ｒｐｍおよび１０ｒｐｍ逆向きとした。その後、単結
晶インゴットの頭部付近から切り出して製造したＳｔウ
ニ／＼につき酸素濃度を測定したのが第５図である。同
図に示されるごとく磁場の強さが増すにつれ酸素濃度が
低下する。従って、本発明によれば磁場の強さを調節す
ることにより酸素濃度を所望の範囲内にコントロールす
ることができる。
本発明により、パワートランジスタ用などに必要な低酸
素濃度のシリコンウェハを引上げ結晶を用いて製造する
ことができる。また１本発明法による引上げＳｉ結晶は
結晶面内の抵抗値のばらつきが少なく、酸素濃度を制御
した高集積回路用ウェハの製造にも使用することができ
る。
素濃度のシリコンウェハを引上げ結晶を用いて製造する
ことができる。また１本発明法による引上げＳｉ結晶は
結晶面内の抵抗値のばらつきが少なく、酸素濃度を制御
した高集積回路用ウェハの製造にも使用することができ
る。
本発明はＳｉ以外の結晶の引りげにも適用することがで
きる０例えば、ＧａＡｓの引１−げに適用することによ
りルツボ材であるシリカやＰＢＮ（パイロリティック窒
化はう素）の溶出を抑制することが可撤である。
きる０例えば、ＧａＡｓの引１−げに適用することによ
りルツボ材であるシリカやＰＢＮ（パイロリティック窒
化はう素）の溶出を抑制することが可撤である。
第１図は本発明の構成を示す模式断面図、第２図は固／
液界面近くの不純物元素濃度分布を示す模式図、第３図
は結晶を回転しない場合の融液流動を示す模式図、第４
図は結晶を回転する場合の融液流動を示す模式図、第５
図は磁場強さと酸素濃度の関係を示すグラフである。 ｌ・・・電磁石 ２・・・チェンバ外壁３・・
・ルツボ ４・・・融液５・・・引上げ単結晶
６・・・ヒータ７・・・熱シールド １０・・
・熱対流１１・・・強制対渣
液界面近くの不純物元素濃度分布を示す模式図、第３図
は結晶を回転しない場合の融液流動を示す模式図、第４
図は結晶を回転する場合の融液流動を示す模式図、第５
図は磁場強さと酸素濃度の関係を示すグラフである。 ｌ・・・電磁石 ２・・・チェンバ外壁３・・
・ルツボ ４・・・融液５・・・引上げ単結晶
６・・・ヒータ７・・・熱シールド １０・・
・熱対流１１・・・強制対渣
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 溶融物質から引上げ法にて単結晶を製造する方法に
おいて、収容容器内の溶融物質に進行磁場を印加しなが
ら種結晶を引上げることにより結晶成長を行うことを特
徴とする単結晶の製造方法。 ２ 加熱装置を備え溶融物質を収容する単結晶引上げ用
容器と、該容器の側壁の外周を取囲んで設けられ容器内
の溶融物質に下向きの進行磁場を印加する手段とを設け
たことを特徴とする単結晶の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17394085A JPS6236097A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 単結晶の製造方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17394085A JPS6236097A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 単結晶の製造方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6236097A true JPS6236097A (ja) | 1987-02-17 |
| JPH0351673B2 JPH0351673B2 (ja) | 1991-08-07 |
Family
ID=15969882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17394085A Granted JPS6236097A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 単結晶の製造方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6236097A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02292428A (ja) * | 1989-04-30 | 1990-12-03 | Kudan Kenchiku Kenkyusho:Kk | 現場打設コンクリート充填型ｐｃ梁 |
| US5038875A (en) * | 1988-09-07 | 1991-08-13 | Ishida Scales Mfg. Co. Ltd. | Waterproof automatic weighing apparatus |
| WO2013035498A1 (ja) * | 2011-09-09 | 2013-03-14 | シャープ株式会社 | 多結晶シリコンインゴットの製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6036392A (ja) * | 1983-08-05 | 1985-02-25 | Toshiba Corp | 単結晶引上装置 |
-
1985
- 1985-08-07 JP JP17394085A patent/JPS6236097A/ja active Granted
Patent Citations (1)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0351673B2 (ja) | 1991-08-07 |
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