JPS6360192A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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- JPS6360192A JPS6360192A JP20468286A JP20468286A JPS6360192A JP S6360192 A JPS6360192 A JP S6360192A JP 20468286 A JP20468286 A JP 20468286A JP 20468286 A JP20468286 A JP 20468286A JP S6360192 A JPS6360192 A JP S6360192A
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- melt
- magnetic field
- crucible
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- 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】
〔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し、また不活性ガスを供給すること
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。
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し、また不活性ガスを供給すること
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゜
９．１５ 、ＵＬＳＩ １９８５．８ ） 、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。
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゜
９．１５ 、ＵＬＳＩ １９８５．８ ） 、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７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１
０２により加熱される石英製のるつぼ１０３内の融液１
０４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。
であり、縦磁場法は真空容器１０１内においてヒータ１
０２により加熱される石英製のるつぼ１０３内の融液１
０４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。
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８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）
の実効偏析係数にｅ（Ｐ）（縦軸）との関係を示したグ
ラフであり、図中の・印、ム印は夫々結晶方位が（１０
０）である単結晶を結晶回転数１０ｒｐｍ 、 １５ｒ
ｐｍで成長させた場合、Δ印は結晶方位が（１１１）で
ある単結晶を結晶回転数１５ｒｐｍで成長させた場合を
示す。
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）
の実効偏析係数にｅ（Ｐ）（縦軸）との関係を示したグ
ラフであり、図中の・印、ム印は夫々結晶方位が（１０
０）である単結晶を結晶回転数１０ｒｐｍ 、 １５ｒ
ｐｍで成長させた場合、Δ印は結晶方位が（１１１）で
ある単結晶を結晶回転数１５ｒｐｍで成長させた場合を
示す。
この図より理解される如＜ 、ＢＺ／Ｔ −０、つまり
縦磁場を印加しない場合にはにｅ （Ｐ）が０．３５と
小さいがＢｚ／Ｔを増大させていくとＭｅ（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。
縦磁場を印加しない場合にはにｅ （Ｐ）が０．３５と
小さいがＢｚ／Ｔを増大させていくとＭｅ（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いわれている。
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いわれている。
第９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／丁（横軸）と、シリコン単結晶中の酸素量（
Ｏｆ） ／１０Ｉ８ｃ＊−’ （１１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・、ム、Δ
印は第８図と同様であり、ｌ印は結晶方位がｃｉｏｏ
）である単結晶を結晶回転数２５ｒｐｍで成長させた場
合、○印９口印は夫々結晶方位が（１１１）である単結
晶を結晶回転数１０ｒｐＨｌ ２５ｒｐｓで成長させた
場合を示す。なお、るつぼ回転数ｎｅは０．５ｒｐｍと
２ｒｐ−と２通りである。
合のＢｚ／丁（横軸）と、シリコン単結晶中の酸素量（
Ｏｆ） ／１０Ｉ８ｃ＊−’ （１１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・、ム、Δ
印は第８図と同様であり、ｌ印は結晶方位がｃｉｏｏ
）である単結晶を結晶回転数２５ｒｐｍで成長させた場
合、○印９口印は夫々結晶方位が（１１１）である単結
晶を結晶回転数１０ｒｐＨｌ ２５ｒｐｓで成長させた
場合を示す。なお、るつぼ回転数ｎｅは０．５ｒｐｍと
２ｒｐ−と２通りである。
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。
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Ｍ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。
結晶中のＭ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。Ｉ！ｐ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
磁場をるつぼ内の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、前記直流
磁場をに液に印加すると共に、結晶の引上方向と逆方向
に不活性ガスを結晶に沿って供給してこれにより結晶近
傍の融液部分を冷却し、結晶近傍の融液部分とるつぼ側
壁近傍の融液部分との温度差を大にしつつ結晶を成長さ
せることを特徴とする。
発明に係る結晶成長方法は、結晶の引上方向に沿う直流
磁場をるつぼ内の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、前記直流
磁場をに液に印加すると共に、結晶の引上方向と逆方向
に不活性ガスを結晶に沿って供給してこれにより結晶近
傍の融液部分を冷却し、結晶近傍の融液部分とるつぼ側
壁近傍の融液部分との温度差を大にしつつ結晶を成長さ
せ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９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。
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Ｓｉｎ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。
溶出した酸素もしくはＳｉｎ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。
、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９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
現象解明は不可能である。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図は融液応争止を初期条件とし、マラ
ンゴニ流の発生原因である表面張力の温度係数Ｋをに＝
０．１ ｍ、１７ｍ−２に−１として計’ＸＪにより求
１；［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（１／秒）をとり、縦
軸に酸素濃度と流速（Ｉ＋ｌ５−１）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１０Ｏｎ、融液表面下０．０５鶴の位置の
半径方向く軸心向）の流速（Ｖｒ）であり、また酸素濃
度は結晶軸」−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。
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９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
現象解明は不可能である。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図は融液応争止を初期条件とし、マラ
ンゴニ流の発生原因である表面張力の温度係数Ｋをに＝
０．１ ｍ、１７ｍ−２に−１として計’ＸＪにより求
１；［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（１／秒）をとり、縦
軸に酸素濃度と流速（Ｉ＋ｌ５−１）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１０Ｏｎ、融液表面下０．０５鶴の位置の
半径方向く軸心向）の流速（Ｖｒ）であり、また酸素濃
度は結晶軸」−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１＝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０．００ｉ程度（ｂ点）となった後、増加
していき、例えば０．９５のときく０点）に０．０２程
度となる。
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０．００ｉ程度（ｂ点）となった後、増加
していき、例えば０．９５のときく０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。
第３図の（イ）、（ロ）、（ハ）は、第１図のａ、ｂ、
ｅのときの融液対流の状態を示す模式図である。融液対
流の速ざが遅い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（ハツチング部）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
りの融液が結晶直下部分へ流入しに＜＜、結晶直下部分
では低酸素域り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。
ｅのときの融液対流の状態を示す模式図である。融液対
流の速ざが遅い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（ハツチング部）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
りの融液が結晶直下部分へ流入しに＜＜、結晶直下部分
では低酸素域り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。
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りの場合には第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りが形成され、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りが形成され、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。皿ち、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。皿ち、ａ点の如き遅い対流を生じていたと考え
られる。
第１０図はｌｉ！ｔＪ５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Ｍｉ場法の方
が表面対流が遅いことが裏付けられる。
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Ｍｉ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。
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。
このため、本発明は縦磁場を融液に印加すると共に、結
晶及び結晶近傍の融液表層部を冷却して融液のるつぼ軸
心部とるつぼ（ＩＩ！壁近傍部との温度差を大きくし、
縦磁場により抑制される以上のマランゴニ流を生ぜしめ
と共に、融液トでの不活性ガス流速を大にして酸素（も
しくはＳｉＯ）の蒸発を促進せしめる。
晶及び結晶近傍の融液表層部を冷却して融液のるつぼ軸
心部とるつぼ（ＩＩ！壁近傍部との温度差を大きくし、
縦磁場により抑制される以上のマランゴニ流を生ぜしめ
と共に、融液トでの不活性ガス流速を大にして酸素（も
しくはＳｉＯ）の蒸発を促進せしめる。
以下に本発明を図面に基づき具体的に説明する。
第４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ス空容器であり、上面中央部に
は円孔１ａが開設されている。
、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ス空容器であり、上面中央部に
は円孔１ａが開設されている。
円孔１ａの縁部上側は筒状となっており、その筒部１ｂ
内ζこは矢符方向に所定速度で回転する引上げ千ヤソク
７の回転軸７′が貫通されている。
内ζこは矢符方向に所定速度で回転する引上げ千ヤソク
７の回転軸７′が貫通されている。
チャンバー１の底面中央部には、前記引上げチャック７
とは同一軸心で正または逆方向に所定速度で回転するる
つぼ３の支持軸１０が気密状態で貫通している。支持軸
ｌＯの先端には黒鉛製るつぼ３′がその内側に石’Ａ
（ＳｉＯ２） ｖるつぼ３を嵌合する状態で取り付けら
れているゆ 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
熱遮薊体８が夫々同心円筒状に配設されているや 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の加熱により熔融されて融液４と
なる。
とは同一軸心で正または逆方向に所定速度で回転するる
つぼ３の支持軸１０が気密状態で貫通している。支持軸
ｌＯの先端には黒鉛製るつぼ３′がその内側に石’Ａ
（ＳｉＯ２） ｖるつぼ３を嵌合する状態で取り付けら
れているゆ 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
熱遮薊体８が夫々同心円筒状に配設されているや 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の加熱により熔融されて融液４と
なる。
上記引上げチャック７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７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。また上記円孔１
ａの縁部下面には黒鉛製の円筒９が軸心を垂直方向とし
て設けられており、円筒９はヒータ２により加熱される
。円ｗＪ９は回転軸７′と結晶５とがその内を挿通でき
、またシード取付けの際に障害とならないように内径を
定めてあり、その下端は融液４表面より少し高い位置に
占位させている。
単結晶）が取付けられ、このシードをチャック７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。また上記円孔１
ａの縁部下面には黒鉛製の円筒９が軸心を垂直方向とし
て設けられており、円筒９はヒータ２により加熱される
。円ｗＪ９は回転軸７′と結晶５とがその内を挿通でき
、またシード取付けの際に障害とならないように内径を
定めてあり、その下端は融液４表面より少し高い位置に
占位させている。
上記管部１ｂの上方より雰囲気ガスとして不活性ガス、
例えばアルゴンガスが導入されるようになっており、不
活性ガスは筒部１ｂ及び円筒９内を下方へ通流する。な
お円筒９の内径については引上げ中の結晶５の直径変動
、水平方向の振動があっても結晶５と接触しない範囲内
で小さい方が好ましい、これは不活性ガスの流速を確保
するためであり、内径値については限定するものではな
い。
例えばアルゴンガスが導入されるようになっており、不
活性ガスは筒部１ｂ及び円筒９内を下方へ通流する。な
お円筒９の内径については引上げ中の結晶５の直径変動
、水平方向の振動があっても結晶５と接触しない範囲内
で小さい方が好ましい、これは不活性ガスの流速を確保
するためであり、内径値については限定するものではな
い。
チャンバー１の側面外側にはコイル６がるつぼ３と同心
状に設けられている。コイル６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おり、コイル６から
生じた縦磁場は融液４の全域に印加される。
状に設けられている。コイル６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おり、コイル６から
生じた縦磁場は融液４の全域に印加される。
このような縦磁場雰囲気下で結晶５を成長させることに
より、融液４の全域で水平力向の対流が抑制される。ま
た筒部１ｂ及び円筒９内に下方へ向けて不活性ガスを通
流せしめるので、不活性ガスは融液表面に供給される。
より、融液４の全域で水平力向の対流が抑制される。ま
た筒部１ｂ及び円筒９内に下方へ向けて不活性ガスを通
流せしめるので、不活性ガスは融液表面に供給される。
このため、結晶５に近い融液４部分では他の融液部分と
比べて特に不活性ガスにより冷却され、るつぼ軸心部の
融液温度と、ヒータ２により加熱されるるつぼ側壁近傍
の融液温度との差が大になり、これに伴って結晶直下を
除く融液４部分では縦磁場を横切るマランゴニ流が生じ
る。また、不活性ガスが融液表面上を流れるので、結晶
直下を除く融液表層部では酸素（もしくはＳｉＯ）の蒸
発が促進され、酸素濃度が低下する。そして、マランゴ
ニ流により低酸素融液が結晶直下に流入するので、製造
された結晶５は低酸素濃度となる。また結晶直下の融液
部分では第２図に（ロ）を付して示す対流が縦磁場によ
り抑制されたままであるので、拡散層は厚く安定となり
、実効偏析係数は向上する。
比べて特に不活性ガスにより冷却され、るつぼ軸心部の
融液温度と、ヒータ２により加熱されるるつぼ側壁近傍
の融液温度との差が大になり、これに伴って結晶直下を
除く融液４部分では縦磁場を横切るマランゴニ流が生じ
る。また、不活性ガスが融液表面上を流れるので、結晶
直下を除く融液表層部では酸素（もしくはＳｉＯ）の蒸
発が促進され、酸素濃度が低下する。そして、マランゴ
ニ流により低酸素融液が結晶直下に流入するので、製造
された結晶５は低酸素濃度となる。また結晶直下の融液
部分では第２図に（ロ）を付して示す対流が縦磁場によ
り抑制されたままであるので、拡散層は厚く安定となり
、実効偏析係数は向上する。
従って、本発明による場合には、実効偏析係数を向上さ
せ得ることは勿論、１１＠場を融液に印加しても低酸素
濃度の結晶を製造できる。
せ得ることは勿論、１１＠場を融液に印加しても低酸素
濃度の結晶を製造できる。
なお」１記実施例では結晶５．融液４を冷却するために
円筒９を用いているが、本発明はこれに限らず結晶５．
融液４を冷却できる手段一般を用いてもよい。また、第
５図に示すように、円筒の下端部を斜めに切断して下端
面の半分程度を残した筒１９を使用してもよい。この筒
１９を使用する場合には融液面の観察に便利である。
円筒９を用いているが、本発明はこれに限らず結晶５．
融液４を冷却できる手段一般を用いてもよい。また、第
５図に示すように、円筒の下端部を斜めに切断して下端
面の半分程度を残した筒１９を使用してもよい。この筒
１９を使用する場合には融液面の観察に便利である。
また本発明は電磁石に床らず永久磁石を用いて融液に縦
磁場を印加しても実施できることは勿論である。
磁場を印加しても実施できることは勿論である。
次に本発明の詳細な説明する。結晶方向が（１００）で
あり、また抵抗率がｌＯΩ・１となるようにＰをドープ
した長さ：９００−−、径：５１−のシリコン単結晶を
、本発明により製造した。なお、製造条件としては、内
ｉ：６６ｍｍ、肉厚：１５．．の円筒を用いてその下端
を融液上６０１．０位置に保ち、円筒内へアルゴンガス
を３０１１１ｉｎ−’で供給した。またるつぼの内径：
１６“φ、るつぼ内への原料装入重量：３Ｑｋｇ、引上
速度： ｌ ａｓ ＝Ｉｌｉｎ−’程度、結晶回転数：
２５ｒｐｍ 、るつぼ回転数（結晶回転方向と逆方向
） ： ０．５ ｒｐｍ 、縦磁場強度： ０．２Ｔ
であった。
あり、また抵抗率がｌＯΩ・１となるようにＰをドープ
した長さ：９００−−、径：５１−のシリコン単結晶を
、本発明により製造した。なお、製造条件としては、内
ｉ：６６ｍｍ、肉厚：１５．．の円筒を用いてその下端
を融液上６０１．０位置に保ち、円筒内へアルゴンガス
を３０１１１ｉｎ−’で供給した。またるつぼの内径：
１６“φ、るつぼ内への原料装入重量：３Ｑｋｇ、引上
速度： ｌ ａｓ ＝Ｉｌｉｎ−’程度、結晶回転数：
２５ｒｐｍ 、るつぼ回転数（結晶回転方向と逆方向
） ： ０．５ ｒｐｍ 、縦磁場強度： ０．２Ｔ
であった。
第６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１００１１ピン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（実施例）とを示して
おり、比較のために融液に磁場を印加しないチシクラル
スキー法による場合〈従来例１）の結果と、従来どおり
の縦磁場法による場合（従来例２）の結果を併せて示し
ている。なお、３つの結果とも３チヤ一ジ分の平均値と
バラツキの範囲を示している。
長さ方向に１００１１ピン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（実施例）とを示して
おり、比較のために融液に磁場を印加しないチシクラル
スキー法による場合〈従来例１）の結果と、従来どおり
の縦磁場法による場合（従来例２）の結果を併せて示し
ている。なお、３つの結果とも３チヤ一ジ分の平均値と
バラツキの範囲を示している。
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Ｐｆａ
ｎｎＯ式 ρ−ρ。（１−ｇ ）’−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Ｐｆａ
ｎｎＯ式 ρ−ρ。（１−ｇ ）’−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２は従来例１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、
また再測定値ともバラツキが大きい。実施例では酸素レ
ベルが従来例１と間程度であるが、実効偏析係数を向上
せしめ得、また酸素レベルについてもこれを低減できた
。
て実効偏析係数を向上できるが、酸素レベルが上昇し、
また再測定値ともバラツキが大きい。実施例では酸素レ
ベルが従来例１と間程度であるが、実効偏析係数を向上
せしめ得、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、また不活性ガス
を供給するので融液からの酸素の蒸発を促進でき、更に
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。
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、また不活性ガス
を供給するので融液からの酸素の蒸発を促進でき、更に
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図は本発明の実施状態
を示す模式的縦断面図、第５図は本発明の他の実施例を
示す模式的縦断面図、第６図は本発明の効果説明図、第
７図は従来装置の模式的縦断面図、第８図は磁場強度と
実効偏析係数との関係図、第９．１０図は従来技術の問
題点の説明図である。 ４・・・融液 ５・・・結晶 ６・・・コイル ９・・
・円筒時 許 出願人 住友金屈工業株式会社（各１
名）代理人 弁理士 河 野 登 夫時間（桝 第 １ 図 第２図 第３図 第 ４− 図 ＄ ５ 図 第７ 図 （＋’１ｃ＝ｏ、５ｒｐｍ） Ｃｎ
ｃ＝２ｒｒｒｎ）￥ ９ 図 るりは゛軸＋Ｑかりの半径方向ｆｆ１（ｎｍ）第 １０
図
、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図は本発明の実施状態
を示す模式的縦断面図、第５図は本発明の他の実施例を
示す模式的縦断面図、第６図は本発明の効果説明図、第
７図は従来装置の模式的縦断面図、第８図は磁場強度と
実効偏析係数との関係図、第９．１０図は従来技術の問
題点の説明図である。 ４・・・融液 ５・・・結晶 ６・・・コイル ９・・
・円筒時 許 出願人 住友金屈工業株式会社（各１
名）代理人 弁理士 河 野 登 夫時間（桝 第 １ 図 第２図 第３図 第 ４− 図 ＄ ５ 図 第７ 図 （＋’１ｃ＝ｏ、５ｒｐｍ） Ｃｎ
ｃ＝２ｒｒｒｎ）￥ ９ 図 るりは゛軸＋Ｑかりの半径方向ｆｆ１（ｎｍ）第 １０
図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、結晶の引上方向に沿う直流磁場をるつぼ内の融液に
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、 前記直流磁場を融液に印加すると共に、結 晶の引上方向と逆方向に不活性ガスを結晶に沿って供給
してこれにより結晶近傍の融液部分を冷却し、結晶近傍
の融液部分とるつぼ側壁近傍の融液部分との温度差を大
にしつつ結晶を成長させ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 |
|---|---|---|---|
| JP20468286A JPH0733304B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20468286A JPH0733304B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6360192A true JPS6360192A (ja) | 1988-03-16 |
| JPH0733304B2 JPH0733304B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=16494558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20468286A Expired - Lifetime JPH0733304B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733304B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5196085A (en) * | 1990-12-28 | 1993-03-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Active magnetic flow control in Czochralski systems |
| JPH06288077A (ja) * | 1992-10-23 | 1994-10-11 | Masahiro Morita | 床下収納庫 |
-
1986
- 1986-08-29 JP JP20468286A patent/JPH0733304B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5196085A (en) * | 1990-12-28 | 1993-03-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Active magnetic flow control in Czochralski systems |
| JPH06288077A (ja) * | 1992-10-23 | 1994-10-11 | Masahiro Morita | 床下収納庫 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0733304B2 (ja) | 1995-04-12 |
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