JPS5874594A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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- JPS5874594A JPS5874594A JP17120581A JP17120581A JPS5874594A JP S5874594 A JPS5874594 A JP S5874594A JP 17120581 A JP17120581 A JP 17120581A JP 17120581 A JP17120581 A JP 17120581A JP S5874594 A JPS5874594 A JP S5874594A
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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
- 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
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】
本発明は、半導体、誘電体、磁性体等の各種材料の結晶
成長方法に係わり、特にその結晶中における不純物例え
ば酸素の濃度を広範囲に且つ正確に制御する仁とができ
るようＫするも？であ、る。
成長方法に係わり、特にその結晶中における不純物例え
ば酸素の濃度を広範囲に且つ正確に制御する仁とができ
るようＫするも？であ、る。
単結晶、例えばシリコン単結晶を得る方法としてチョク
ラルスキー法（以下ＣＺ法という。）がある、。さらＫ
このＣＺ法においてその単結晶の育成を行なう結晶成長
用液体に磁場を印加して単結晶を引上げていくという方
法が提案された。この方法によって育成された単結晶は
、スワール（ｓｖｉｒｌ）状の欠陥や成長縞の発生が軽
減される。これ＆！結晶成長用液体・が電気伝導性を有
する場合、これに磁場が掛けられることによってその実
効的粘性が高められ、その結晶成長用液体の熱対流と液
面の振動が抑制されることによると思われる。すなわち
磁場中で電気伝導性を有する流体、すなわち導体が運動
するとこの流体中に電位差が発生し電流が流れる。そし
てこ よってこの電流を担う流体が新しい力を受ける。
ラルスキー法（以下ＣＺ法という。）がある、。さらＫ
このＣＺ法においてその単結晶の育成を行なう結晶成長
用液体に磁場を印加して単結晶を引上げていくという方
法が提案された。この方法によって育成された単結晶は
、スワール（ｓｖｉｒｌ）状の欠陥や成長縞の発生が軽
減される。これ＆！結晶成長用液体・が電気伝導性を有
する場合、これに磁場が掛けられることによってその実
効的粘性が高められ、その結晶成長用液体の熱対流と液
面の振動が抑制されることによると思われる。すなわち
磁場中で電気伝導性を有する流体、すなわち導体が運動
するとこの流体中に電位差が発生し電流が流れる。そし
てこ よってこの電流を担う流体が新しい力を受ける。
この力は流体が動く方向と反対の方向であるので流体の
動きは、鈍くなり見かけ上貼性が上がったことｋなる。
動きは、鈍くなり見かけ上貼性が上がったことｋなる。
こりは磁気粘性といわれる。そしてこのように磁気粘性
が生じたこと忙よって流体すなわち、結晶成長用液体に
対流が生じＣ＜くなるものと思われる。尚、この単結晶
の育成を磁場中で行なうととにりい、ては、例えばジャ
ーナル・オブ・アプライド・フィツクｘ （Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）Ｖｏｌ
、 ３７ 、 Ｎｏ、５ 、Ｐ、 ２０２１（１９６
６）、及びジャーナル・オブ・マテリアルズーサイｘ
ｙｘ （Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｔａｌｓ
８ｃｔｅｎｃｅ）５ （１９７０）Ｐ、８２２等によっ
て記赦さ、れている。
が生じたこと忙よって流体すなわち、結晶成長用液体に
対流が生じＣ＜くなるものと思われる。尚、この単結晶
の育成を磁場中で行なうととにりい、ては、例えばジャ
ーナル・オブ・アプライド・フィツクｘ （Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）Ｖｏｌ
、 ３７ 、 Ｎｏ、５ 、Ｐ、 ２０２１（１９６
６）、及びジャーナル・オブ・マテリアルズーサイｘ
ｙｘ （Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｔａｌｓ
８ｃｔｅｎｃｅ）５ （１９７０）Ｐ、８２２等によっ
て記赦さ、れている。
本発明は、このような磁場中忙おいて結晶の引上げを行
なう結晶成長方法において、その育成された結晶中の不
純物の濃度、例えば酸素濃度を前述したよう忙広範囲に
且つ正確忙制御できるよさにするものである。すなわち
、Ｃ２法による場合、その結晶成長用液体が収容される
容器、例えば石英容器の構成成分の例えば酸素が、その
育成された結晶中に混入することが認められたものであ
るが、従来一般の、磁場が与えられない状態で結晶育成
がなされるＣＺ法忙よる場合においても、引上げる結晶
の回転数や、るつぼの回転数やその相対的回転方向やさ
らにるつほの温度を制御することによって結晶中の酸素
濃度の制御は可能であるが、このような磁場が与えられ
ないＣＺ法では、前述したようにその結晶成長用液体の
粘性が低くこれに対流が生じやすいｑ、、、めに、この
液体と石英るつほとの相対的移ＷＪＪＦｃよる擦れ合い
が大きく、これがため液体中への酸素の取込み童が大と
なって育成された結晶中の酸素＃度は高＃度での範囲、
訪 すなわちおよそ１〜２ｘ１；０１ｔＯＲ′ＩＩ／Ｃｍ
というせまい範囲のものである。
なう結晶成長方法において、その育成された結晶中の不
純物の濃度、例えば酸素濃度を前述したよう忙広範囲に
且つ正確忙制御できるよさにするものである。すなわち
、Ｃ２法による場合、その結晶成長用液体が収容される
容器、例えば石英容器の構成成分の例えば酸素が、その
育成された結晶中に混入することが認められたものであ
るが、従来一般の、磁場が与えられない状態で結晶育成
がなされるＣＺ法忙よる場合においても、引上げる結晶
の回転数や、るつぼの回転数やその相対的回転方向やさ
らにるつほの温度を制御することによって結晶中の酸素
濃度の制御は可能であるが、このような磁場が与えられ
ないＣＺ法では、前述したようにその結晶成長用液体の
粘性が低くこれに対流が生じやすいｑ、、、めに、この
液体と石英るつほとの相対的移ＷＪＪＦｃよる擦れ合い
が大きく、これがため液体中への酸素の取込み童が大と
なって育成された結晶中の酸素＃度は高＃度での範囲、
訪 すなわちおよそ１〜２ｘ１；０１ｔＯＲ′ＩＩ／Ｃｍ
というせまい範囲のものである。
一方、半導体単結晶、例えばシリコン単結晶中の酸素は
、その濃度と分布忙応じてこれより得る半導体装置の特
性、或いはこれを製造する過程での熱処理において様々
な効果をもたらす。例えばこの酸素濃度が比較的高い場
合は、熱処理によって積層欠陥や酸素の析出物を発生さ
せ、半導体装置の特性に悪影響を及はす。ところがこの
ような欠陥を半導体装置の活性領域以外に設けて熱処理
を行なうときは、逆忙有害不純物例えばＦｅ 、 Ｏｕ
。
、その濃度と分布忙応じてこれより得る半導体装置の特
性、或いはこれを製造する過程での熱処理において様々
な効果をもたらす。例えばこの酸素濃度が比較的高い場
合は、熱処理によって積層欠陥や酸素の析出物を発生さ
せ、半導体装置の特性に悪影響を及はす。ところがこの
ような欠陥を半導体装置の活性領域以外に設けて熱処理
を行なうときは、逆忙有害不純物例えばＦｅ 、 Ｏｕ
。
ＡＵ等の金属不純物をゲッタリングするいわゆるイント
リンシック・ゲッタリング作用をなし、半導体装置の特
性を向上させる効果がある。また酸素の析出物が発生し
ない程度に高い酸素′濃度では、酸素クラスタニによる
転位の発生と増加を抑制する効果をもつ＝すなわち、半
導体装置の製造時の熱処理中の転位の発生と増加を抑制
し得る。さらに結晶中の酸素濃度が高い場合に所要の温
度例えば４５０℃の熱処理でシリコン中の酸素はサーマ
ルドナーを発生し、ｎ型化する効果を有するが、低い酸
素濃度ではこのサーマルドナーの発生を低くでき、従来
フローティングジーン法（ＦＺ法）によって得ていた高
抵抗率の結晶を得ることができ、高耐圧、高出力半導体
装置の製造も可能となる。
リンシック・ゲッタリング作用をなし、半導体装置の特
性を向上させる効果がある。また酸素の析出物が発生し
ない程度に高い酸素′濃度では、酸素クラスタニによる
転位の発生と増加を抑制する効果をもつ＝すなわち、半
導体装置の製造時の熱処理中の転位の発生と増加を抑制
し得る。さらに結晶中の酸素濃度が高い場合に所要の温
度例えば４５０℃の熱処理でシリコン中の酸素はサーマ
ルドナーを発生し、ｎ型化する効果を有するが、低い酸
素濃度ではこのサーマルドナーの発生を低くでき、従来
フローティングジーン法（ＦＺ法）によって得ていた高
抵抗率の結晶を得ることができ、高耐圧、高出力半導体
装置の製造も可能となる。
品み＜ＦＺ法による結晶は、大直径化が困難であり、Ｃ
Ｚ法による場合、その大直径化が比較的容易であるので
酸素濃度の制御がＣＺ法によってなされることは、各種
半導体装置を廉価に得る一Ｆにおいて有利なものとなる
。
Ｚ法による場合、その大直径化が比較的容易であるので
酸素濃度の制御がＣＺ法によってなされることは、各種
半導体装置を廉価に得る一Ｆにおいて有利なものとなる
。
本発明においては、このような各種の効果を得るために
広範囲忙亘る酸素濃度の選定を行うことのできる結晶、
例えばシリコン単結晶を得ることができるようｋした結
晶成長装置提供するものである。
広範囲忙亘る酸素濃度の選定を行うことのできる結晶、
例えばシリコン単結晶を得ることができるようｋした結
晶成長装置提供するものである。
以下本発明の詳細な説明する。第１図を参照して本発明
方法を実施する結晶成長装置１について説明するに、図
中（１］はその装置を全体として示す。
方法を実施する結晶成長装置１について説明するに、図
中（１］はその装置を全体として示す。
＋２）は成る程度の電気伝導性を有する結晶成長用の融
液又は溶液による液体例えばＳｉ融液（３）が収容され
た容器、例えば石英るつぼで、この容器＋２１はその中
心軸に関して回転するようになされ、更にその回転数が
選定されるようになされている。この容器＋２１の外周
忙は、加熱手段（４）が配置される。
液又は溶液による液体例えばＳｉ融液（３）が収容され
た容器、例えば石英るつぼで、この容器＋２１はその中
心軸に関して回転するようになされ、更にその回転数が
選定されるようになされている。この容器＋２１の外周
忙は、加熱手段（４）が配置される。
この加熱手段（４）は、通電ヒーター（５）が、例えば
ジグザグパターン忙容器（２１の外周面に沿う円筒面状
をなすように配置□される。この加熱手段（４）の外側
には必要に応１て例えば円筒状め熱遮蔽体、或いは水冷
等ピよって冷却されるジャケット（６）が配置され、そ
の外側に永久磁石、或いは電磁石より成る例えば直流磁
場発生手段（７）が配置される。（８）は単結晶シード
、例えば８１単結晶シードで、（９）はその引上げチキ
ン）である。そして、この引上げ゛チャックによるで単
結晶シードが容器＋２１の回転中心軸上で、−これに沿
って回転しつつ引上げられるようＫなされている。
ジグザグパターン忙容器（２１の外周面に沿う円筒面状
をなすように配置□される。この加熱手段（４）の外側
には必要に応１て例えば円筒状め熱遮蔽体、或いは水冷
等ピよって冷却されるジャケット（６）が配置され、そ
の外側に永久磁石、或いは電磁石より成る例えば直流磁
場発生手段（７）が配置される。（８）は単結晶シード
、例えば８１単結晶シードで、（９）はその引上げチキ
ン）である。そして、この引上げ゛チャックによるで単
結晶シードが容器＋２１の回転中心軸上で、−これに沿
って回転しつつ引上げられるようＫなされている。
加熱手段（４）の通電ヒーター（５）への通電は、リッ
プル分が゛４％以下に抑えられたほぼ直流の電流、或い
は１ ｋＨｚ以上の交流又ｉ脈流とする。このような通
電電流とするときは、加熱手段（４）がｍ＊との作用で
生ずる不要の一動を回避できることを確めた。
プル分が゛４％以下に抑えられたほぼ直流の電流、或い
は１ ｋＨｚ以上の交流又ｉ脈流とする。このような通
電電流とするときは、加熱手段（４）がｍ＊との作用で
生ずる不要の一動を回避できることを確めた。
このようにして、ＳＩシード（８）を、“Ｓｌ融液面か
ら所要の速度で引上げることｋよってＳｉ結晶（ＩＩの
成長を行う。この場合、上述したようにシード１８）、
Ｌ、たがってこれより引上育成される単結晶（ＩＩを回
転させながら、その引上げ成長を行うものであるが、Ｉ
ｆ！ＩＫ本発明においては、容器ｆ２ｊの回転速度を制
御してその引上げを行う。
ら所要の速度で引上げることｋよってＳｉ結晶（ＩＩの
成長を行う。この場合、上述したようにシード１８）、
Ｌ、たがってこれより引上育成される単結晶（ＩＩを回
転させながら、その引上げ成長を行うものであるが、Ｉ
ｆ！ＩＫ本発明においては、容器ｆ２ｊの回転速度を制
御してその引上げを行う。
すなわち、本発明においては、このように容器（２）を
回転させ、且つその回転速度を制御することＫよって引
上げられた結晶αＯ中の、上述した容器（２１の構成成
分の酸素の濃度が変化する仁とを艶出したことに基いて
なされた結晶成長法である。・そして、このように、磁
場中の結晶引上げにおいては容器（２１の回転によって
結晶ａｅ中の例えば酸素の濃度が変化するのは、容器（
２）の−転忙よって容器（２）と、これの中に収容され
、磁−の印加圧よって実効的粘性が高められた結晶成長
用液体（３）とが相対的に回転移行してこの液体（３）
と容器＋２）の内壁面との間に所要の擦れ合いを生じさ
せ、これによりて容器＋２１の構成成分例えば石英の構
成成分の酸素が液体（３）中に溶は込み、その擦れ合い
が大となるほどすなわち容器（２）の液体（３）Ｋ対す
る相対的回転数が増大するほど液体（３）への溶は込み
量が大となってこれより引上げられた結晶ａＩ中の酸素
濃度が増す。そしてこの結晶中の酸素濃度は、磁場を与
えない場合より電磁場を与えた状１１においてその容器
の回転数を十分大にすればより高濃度になし゛ 得るこ
とが確認された。
回転させ、且つその回転速度を制御することＫよって引
上げられた結晶αＯ中の、上述した容器（２１の構成成
分の酸素の濃度が変化する仁とを艶出したことに基いて
なされた結晶成長法である。・そして、このように、磁
場中の結晶引上げにおいては容器（２１の回転によって
結晶ａｅ中の例えば酸素の濃度が変化するのは、容器（
２）の−転忙よって容器（２）と、これの中に収容され
、磁−の印加圧よって実効的粘性が高められた結晶成長
用液体（３）とが相対的に回転移行してこの液体（３）
と容器＋２）の内壁面との間に所要の擦れ合いを生じさ
せ、これによりて容器＋２１の構成成分例えば石英の構
成成分の酸素が液体（３）中に溶は込み、その擦れ合い
が大となるほどすなわち容器（２）の液体（３）Ｋ対す
る相対的回転数が増大するほど液体（３）への溶は込み
量が大となってこれより引上げられた結晶ａＩ中の酸素
濃度が増す。そしてこの結晶中の酸素濃度は、磁場を与
えない場合より電磁場を与えた状１１においてその容器
の回転数を十分大にすればより高濃度になし゛ 得るこ
とが確認された。
尚、引上げる単結晶ｃｌｌは、高温部の熱中心や熱対称
性の上からこれが回転されることが望まれるが、この結
晶の回転による強制対流が液体（３）の容器（２）の内
壁面との接触部に及ぶようなことがあればこれが酸素＃
度に影響が生じるが、と−のような強制対流が容器（２
）の内壁面に及ぶことがないように結晶と容器（２）の
内壁面との距離を選定すれば、容器（２１の回転によつ
１て酸素濃度の制御を行なうことができること忙なる。
性の上からこれが回転されることが望まれるが、この結
晶の回転による強制対流が液体（３）の容器（２）の内
壁面との接触部に及ぶようなことがあればこれが酸素＃
度に影響が生じるが、と−のような強制対流が容器（２
）の内壁面に及ぶことがないように結晶と容器（２）の
内壁面との距離を選定すれば、容器（２１の回転によつ
１て酸素濃度の制御を行なうことができること忙なる。
第２図はこの結晶と容器（２１０内螢面間の距離を５６
鱈に選定し、結晶回転数を３ Ｏｒ ｐｍに、また石英
るつぼよりなる容器＋２７の回転数を、これとは逆方向
に０．１ｒｐｍで回転−させた場合において、液体（３
）すなわち８Ｍ融液に４える磁場の強さを変化させた場
合の、その育成された結晶ａｅ中の酸素＃度を測定した
結果を示すものである。これより明らかなように、印加
磁場が１５００ガウス以上においては、容器（２ンの回
転数が一定であれば、その酸素濃度にほとんど変化が生
じないことがわかる。
鱈に選定し、結晶回転数を３ Ｏｒ ｐｍに、また石英
るつぼよりなる容器＋２７の回転数を、これとは逆方向
に０．１ｒｐｍで回転−させた場合において、液体（３
）すなわち８Ｍ融液に４える磁場の強さを変化させた場
合の、その育成された結晶ａｅ中の酸素＃度を測定した
結果を示すものである。これより明らかなように、印加
磁場が１５００ガウス以上においては、容器（２ンの回
転数が一定であれば、その酸素濃度にほとんど変化が生
じないことがわかる。
また第３図は、結晶α・の回転数を変化させた場合の結
晶ａｏ中の酸素濃度を測定したものであって、この場合
蓉器１２１の回転数は０．１ｒｐｍとした場合である。
晶ａｏ中の酸素濃度を測定したものであって、この場合
蓉器１２１の回転数は０．１ｒｐｍとした場合である。
そして第３図中曲線Ｑυ及びＱｚは、夫々結晶００と容
器（２）の内壁面との距離を５６１１１に：ｉｓ定した
場合における磁場印加を行なわない場合及び３５００ガ
ウスの磁場印加を行なった場合の４６１１１定曲線で、
曲ｆｆ１ｊ１２３は３５００カウスの磁場印加において
結晶と容器＋２１の内壁面との距離を６９１に選定した
場合である。曲線Ｑυと曲線＠及び（ハ）とを１較して
明らかなように容器１２１の回転数が一定の状態では、
磁場印加を行なった場合、磁場印加を行なわない場合に
比して酸素濃度が低下するとともに結晶回転数の依存性
が小となることがわかる。また、曲線のとのとを比較す
ること虻よって明らかなように結晶ａ１と容器（２１の
内壁面との距離が大となるほど結晶中の酸素ａ度の結晶
回転数の変化による影響が小となることがわかる。
器（２）の内壁面との距離を５６１１１に：ｉｓ定した
場合における磁場印加を行なわない場合及び３５００ガ
ウスの磁場印加を行なった場合の４６１１１定曲線で、
曲ｆｆ１ｊ１２３は３５００カウスの磁場印加において
結晶と容器＋２１の内壁面との距離を６９１に選定した
場合である。曲線Ｑυと曲線＠及び（ハ）とを１較して
明らかなように容器１２１の回転数が一定の状態では、
磁場印加を行なった場合、磁場印加を行なわない場合に
比して酸素濃度が低下するとともに結晶回転数の依存性
が小となることがわかる。また、曲線のとのとを比較す
ること虻よって明らかなように結晶ａ１と容器（２１の
内壁面との距離が大となるほど結晶中の酸素ａ度の結晶
回転数の変化による影響が小となることがわかる。
また、＠４図は容器（２：の回転数を０．１ｒｐｍに選
定した状態における結晶回転数の変化に対する結なるほ
ど結晶中の酸素濃度分布が一様化されることがわかる。
定した状態における結晶回転数の変化に対する結なるほ
ど結晶中の酸素濃度分布が一様化されることがわかる。
。
第５図は、引上げ結晶の回転数を５ Ｏｒｐｍとし、容
器（２）の回転数を２Ｏｒｐｍとした状態で、結晶の引
上げをその各部Ａ、Ｂ、Ｃで夫々印加磁場を３５００ガ
ウス、０ガウス、３５００ガウスと変化させたときの各
部Ａ、 Ｂ％ＣＫおける酸素＃度を測定した結果を示し
、これより明らかなよう忙育成される結晶において磁場
が印加されるかされないかｋよって１［の異る部分を形
成し得ることがわかる。
器（２）の回転数を２Ｏｒｐｍとした状態で、結晶の引
上げをその各部Ａ、Ｂ、Ｃで夫々印加磁場を３５００ガ
ウス、０ガウス、３５００ガウスと変化させたときの各
部Ａ、 Ｂ％ＣＫおける酸素＃度を測定した結果を示し
、これより明らかなよう忙育成される結晶において磁場
が印加されるかされないかｋよって１［の異る部分を形
成し得ることがわかる。
更に％第６図は、容器＋２３の回転数を変えたときの結
晶（！〔中の酸素１１度を測定したもので、第６図中Ｏ
印は、結晶１ｉｔ）の回転数を５Ｏｒｐｍとした場合、
Δ印は３０ｒｐｍとした場合の各測定値を示す。この場
合、磁場の強さは３５００ガウスとしたが、この＠６図
より明らかなように１磁場が印加された場合においても
、容器１２Ｊの回転数を大とすれば、むしろ従前の磁場
の印加がなされないｃｚ法にふ・けるよりも高いＳ度が
得られることがわかる。そして、この容器１２＋の回転
数の選定により、結晶伯中の酸素濃度は２．５ Ｘ Ｉ
Ｏ” ａｔｏｍｓ／ｃｍ３にも及はすことができ、容
器（２１の回転数０．１ｚ２０ｒｐｍの範囲で、結晶ａ
ｅ中の酸素濃度を約１桁も変化させることができること
がわかる。：。
晶（！〔中の酸素１１度を測定したもので、第６図中Ｏ
印は、結晶１ｉｔ）の回転数を５Ｏｒｐｍとした場合、
Δ印は３０ｒｐｍとした場合の各測定値を示す。この場
合、磁場の強さは３５００ガウスとしたが、この＠６図
より明らかなように１磁場が印加された場合においても
、容器１２Ｊの回転数を大とすれば、むしろ従前の磁場
の印加がなされないｃｚ法にふ・けるよりも高いＳ度が
得られることがわかる。そして、この容器１２＋の回転
数の選定により、結晶伯中の酸素濃度は２．５ Ｘ Ｉ
Ｏ” ａｔｏｍｓ／ｃｍ３にも及はすことができ、容
器（２１の回転数０．１ｚ２０ｒｐｍの範囲で、結晶ａ
ｅ中の酸素濃度を約１桁も変化させることができること
がわかる。：。
上述したところから明ら・かなように、容器１２１の回
転によって、結晶αω中の酸素濃度な低ａ度から高磯度
に１で変化させることができるものであり、この場合に
、第２図で説明したところから明らがなよ５＆Ｃ，印加
磁場を１５００ガウス以上に岸定すれば、磁場の変動に
よる酸素ａ度への影響を回避でき、また第３図で説明し
たように、結晶ｕ１と容器１２１の内壁面との距離を十
分大に、例えば６９閣に選定するときは、結晶αＧの回
転速度が結晶ＱＩＪ中の酸素′ａ度に与える影響を回避
できるので、容器（２１の回転数の制御のみで結晶αω
中の例えば酸素濃度を制御できるのでこの濃度の設足を
正確紀行うことができる。そして、この−呟の選定範囲
は、Ｉ Ｘ ］ Ｏ” 〜２．５ Ｘ １０”ａｔｏｍ
ｓ／ ａｍ３という広範囲のものである。そして、上述
したよう忙結晶Ｑｌと容器１２）の内壁面との距離を大
に選定することによって結晶（ＩＩの回転数を任意に選
ぶことができるので、この結晶回転数を、第４図で示さ
れるように、結晶中の半径方向忙関して均一なａ度分布
を得ることのできる回転数の約３Ｏｒｐｍ以上に選定す
ることができる。 ・′１ 上述したように、本発明によれば、酸素濃度を結晶ｔｌ
ｌの半径方向、すなわち横断面忙関して各部均一にする
ことができ、しかもその濃度゛を、広範囲に亘って制御
することができるので、冒頭に述べたよう釦、インドリ
′ンシツク・ゲッタリンヒ効果を得る程度の濃度に選定
するとか、サーマルドナー効果を得る濃度忙するとか、
或いはこれ、らの効果が生じないような濃度にするとか
の選定ができ、目的に応じた酸素濃度の選定ができるの
で実用上の利益は極めて大である。
転によって、結晶αω中の酸素濃度な低ａ度から高磯度
に１で変化させることができるものであり、この場合に
、第２図で説明したところから明らがなよ５＆Ｃ，印加
磁場を１５００ガウス以上に岸定すれば、磁場の変動に
よる酸素ａ度への影響を回避でき、また第３図で説明し
たように、結晶ｕ１と容器１２１の内壁面との距離を十
分大に、例えば６９閣に選定するときは、結晶αＧの回
転速度が結晶ＱＩＪ中の酸素′ａ度に与える影響を回避
できるので、容器（２１の回転数の制御のみで結晶αω
中の例えば酸素濃度を制御できるのでこの濃度の設足を
正確紀行うことができる。そして、この−呟の選定範囲
は、Ｉ Ｘ ］ Ｏ” 〜２．５ Ｘ １０”ａｔｏｍ
ｓ／ ａｍ３という広範囲のものである。そして、上述
したよう忙結晶Ｑｌと容器１２）の内壁面との距離を大
に選定することによって結晶（ＩＩの回転数を任意に選
ぶことができるので、この結晶回転数を、第４図で示さ
れるように、結晶中の半径方向忙関して均一なａ度分布
を得ることのできる回転数の約３Ｏｒｐｍ以上に選定す
ることができる。 ・′１ 上述したように、本発明によれば、酸素濃度を結晶ｔｌ
ｌの半径方向、すなわち横断面忙関して各部均一にする
ことができ、しかもその濃度゛を、広範囲に亘って制御
することができるので、冒頭に述べたよう釦、インドリ
′ンシツク・ゲッタリンヒ効果を得る程度の濃度に選定
するとか、サーマルドナー効果を得る濃度忙するとか、
或いはこれ、らの効果が生じないような濃度にするとか
の選定ができ、目的に応じた酸素濃度の選定ができるの
で実用上の利益は極めて大である。
また、本発明方法によるときは、結晶（ＩＩの横断面に
おける濃度分布は一様にし、引上げ方向に関する一度を
、その結晶αωの引上げ育成位置に応じて容器（２］の
回転数を変化させることｋよって＃Ｉ＃′＃度の異る層
を形成することができるので、例えば第７図に示すよう
忙、結晶α・の引上げ方向に関して、酸素濃度が１倒木
ば２ Ｘ Ｉ Ｑ１７ａｔｏｍｓ／ ｃｍ３程度に低い
層０υと、その濃度が例えば２．５Ｘ１０１８ａ ｔ
ｏｍｓ／ ｃｍ程度に高い層（２）とを順次形成し、こ
の結晶ｕＩからウェファを切り出すことによって、例え
ばｗ４８図に示すように、半導体装置の活性領域となる
部分を低濃度層６υによって形成し、その裏面を高濃度
層ｃ＆２１１／ｃよって構成し、熱処理することｋよっ
て、層０邊の高濃度に存在する酸素によって生ずる欠陥
を活性領域の裏面に形成し、これ忙より活性領域に存在
する有害不純物、欠陥発生核のゲッタリングを行うよう
にすることができる。
おける濃度分布は一様にし、引上げ方向に関する一度を
、その結晶αωの引上げ育成位置に応じて容器（２］の
回転数を変化させることｋよって＃Ｉ＃′＃度の異る層
を形成することができるので、例えば第７図に示すよう
忙、結晶α・の引上げ方向に関して、酸素濃度が１倒木
ば２ Ｘ Ｉ Ｑ１７ａｔｏｍｓ／ ｃｍ３程度に低い
層０υと、その濃度が例えば２．５Ｘ１０１８ａ ｔ
ｏｍｓ／ ｃｍ程度に高い層（２）とを順次形成し、こ
の結晶ｕＩからウェファを切り出すことによって、例え
ばｗ４８図に示すように、半導体装置の活性領域となる
部分を低濃度層６υによって形成し、その裏面を高濃度
層ｃ＆２１１／ｃよって構成し、熱処理することｋよっ
て、層０邊の高濃度に存在する酸素によって生ずる欠陥
を活性領域の裏面に形成し、これ忙より活性領域に存在
する有害不純物、欠陥発生核のゲッタリングを行うよう
にすることができる。
また、或いは結晶ａＧ自体忙その引上げに際しｐ型不純
物のドーピングを行っておき、引上げ位置に応じて、容
器（２Ｈの回転数を変化させて結晶ａ１の引上げ方向に
関して酸素濃度の高い層と、低い１−とが繰返えし積層
された結晶を形成し、その後の熱処理によって、サーマ
ルドナーを発生させて酸素ｍｅの高い部分をｎ型化し、
酸＊＊度の低い部分忙よるｐ型層との繰返えし積層によ
ってスクッキングダイオードを得ることもできる。
物のドーピングを行っておき、引上げ位置に応じて、容
器（２Ｈの回転数を変化させて結晶ａ１の引上げ方向に
関して酸素濃度の高い層と、低い１−とが繰返えし積層
された結晶を形成し、その後の熱処理によって、サーマ
ルドナーを発生させて酸素ｍｅの高い部分をｎ型化し、
酸＊＊度の低い部分忙よるｐ型層との繰返えし積層によ
ってスクッキングダイオードを得ることもできる。
上述したように本発明によれば、結晶中の例えば酸素濃
度の選定を広範囲に亘って行うことができること虻よっ
て６檜の特性の良い半導体装置を廉価ＫＩｉＩ造でき、
その工業的利益は甚大である。
度の選定を広範囲に亘って行うことができること虻よっ
て６檜の特性の良い半導体装置を廉価ＫＩｉＩ造でき、
その工業的利益は甚大である。
第１図は本発明による結晶成長法を実施する装置の一例
の構成図、第２図ないし第６図は本発明の説明忙供する
測定曲線図、第７図は本発明による結晶成長装置よって
得る結晶の一例断面図、第８図はこれより得たウェファ
の拡大断面図である。 （１１は結晶成長装置、＋２１は結晶材料液（３）の収
容容器、（４）は加熱手段、（５）はそのヒーター、（
７）は磁場発生手段、（８）は単結晶シード、（１（Ｉ
は育成された結晶である。
の構成図、第２図ないし第６図は本発明の説明忙供する
測定曲線図、第７図は本発明による結晶成長装置よって
得る結晶の一例断面図、第８図はこれより得たウェファ
の拡大断面図である。 （１１は結晶成長装置、＋２１は結晶材料液（３）の収
容容器、（４）は加熱手段、（５）はそのヒーター、（
７）は磁場発生手段、（８）は単結晶シード、（１（Ｉ
は育成された結晶である。
Claims (1)
- 電気伝導性を有する結晶成長用液体が収容された容器と
、上記液体から結晶を引き上げる手段と、上記液体に磁
場を印加する手段と、上記容器を回転させる手段とを設
け、上記容器の回転数を変化させて結晶中の容器構成成
分の含有濃度を制御することを特徴とする結晶成長方法
。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17120581A JPH0244799B2 (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | Ketsushoseichohoho |
| CA000414053A CA1223798A (en) | 1981-10-26 | 1982-10-22 | Process for solidification of materials |
| GB08230370A GB2109267B (en) | 1981-10-26 | 1982-10-25 | Processes for solidifying liquid materials |
| NL8204133A NL8204133A (nl) | 1981-10-26 | 1982-10-26 | Werkwijze voor het maken van kristallen. |
| DE19823239570 DE3239570C2 (de) | 1981-10-26 | 1982-10-26 | Verfahren zur Steuerung der Sauerstoffkonzentration von Siliciumeinkristallen |
| FR8217924A FR2515216B1 (fr) | 1981-10-26 | 1982-10-26 | Procede de solidification de materiaux tels que des semi-conducteurs, des dielectriques ou des materiaux magnetiques |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17120581A JPH0244799B2 (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | Ketsushoseichohoho |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5874594A true JPS5874594A (ja) | 1983-05-06 |
| JPH0244799B2 JPH0244799B2 (ja) | 1990-10-05 |
Family
ID=15918967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17120581A Expired - Lifetime JPH0244799B2 (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | Ketsushoseichohoho |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0244799B2 (ja) |
| CA (1) | CA1223798A (ja) |
| DE (1) | DE3239570C2 (ja) |
| FR (1) | FR2515216B1 (ja) |
| GB (1) | GB2109267B (ja) |
| NL (1) | NL8204133A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS605096A (ja) * | 1983-06-22 | 1985-01-11 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶製造方法および装置 |
| JPS6033296A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-20 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶半導体引上装置 |
| JPS60137892A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-22 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 石英ガラスルツボ |
| JPS62202528A (ja) * | 1986-03-03 | 1987-09-07 | Toshiba Corp | 半導体基板の製造方法 |
| JPS645992A (en) * | 1987-06-29 | 1989-01-10 | Sony Corp | Method for growing crystal |
| JPH01282185A (ja) * | 1988-05-09 | 1989-11-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 結晶の育成方法 |
| JPH0431386A (ja) * | 1990-05-25 | 1992-02-03 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体単結晶引上方法 |
| JPH0442894A (ja) * | 1990-06-07 | 1992-02-13 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の成長方法 |
| JPH0474789A (ja) * | 1990-07-13 | 1992-03-10 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体単結晶引上方法 |
| JPH08239292A (ja) * | 1996-04-16 | 1996-09-17 | Sony Corp | 結晶成長方法 |
| US7147711B2 (en) | 2000-09-20 | 2006-12-12 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of producing silicon wafer and silicon wafer |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4565671A (en) * | 1983-08-05 | 1986-01-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Single crystal manufacturing apparatus |
| JPS6153187A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-17 | Sony Corp | 単結晶成長装置 |
| EP0173764B1 (en) * | 1984-08-31 | 1989-12-13 | Gakei Electric Works Co., Ltd. | Single crystal growing method and apparatus |
| JPS62105998A (ja) * | 1985-10-31 | 1987-05-16 | Sony Corp | シリコン基板の製法 |
| US4836788A (en) * | 1985-11-12 | 1989-06-06 | Sony Corporation | Production of solid-state image pick-up device with uniform distribution of dopants |
| US4659423A (en) * | 1986-04-28 | 1987-04-21 | International Business Machines Corporation | Semiconductor crystal growth via variable melt rotation |
| JP2556966B2 (ja) * | 1986-04-30 | 1996-11-27 | 東芝セラミツクス株式会社 | 単結晶の育成装置 |
| JP2561072B2 (ja) * | 1986-04-30 | 1996-12-04 | 東芝セラミツクス株式会社 | 単結晶の育成方法及びその装置 |
| JP2651481B2 (ja) * | 1987-09-21 | 1997-09-10 | 株式会社 半導体エネルギー研究所 | 超伝導材料の作製方法 |
| US5196085A (en) * | 1990-12-28 | 1993-03-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Active magnetic flow control in Czochralski systems |
| JP6680108B2 (ja) | 2016-06-28 | 2020-04-15 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3607139A (en) * | 1968-05-02 | 1971-09-21 | Air Reduction | Single crystal growth and diameter control by magnetic melt agitation |
| GB2059932B (en) * | 1979-09-20 | 1983-10-12 | Sony Corp | Solidification processes |
-
1981
- 1981-10-26 JP JP17120581A patent/JPH0244799B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1982
- 1982-10-22 CA CA000414053A patent/CA1223798A/en not_active Expired
- 1982-10-25 GB GB08230370A patent/GB2109267B/en not_active Expired
- 1982-10-26 DE DE19823239570 patent/DE3239570C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1982-10-26 NL NL8204133A patent/NL8204133A/nl not_active Application Discontinuation
- 1982-10-26 FR FR8217924A patent/FR2515216B1/fr not_active Expired
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS605096A (ja) * | 1983-06-22 | 1985-01-11 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶製造方法および装置 |
| JPS6033296A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-20 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶半導体引上装置 |
| JPS60137892A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-22 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 石英ガラスルツボ |
| JPS62202528A (ja) * | 1986-03-03 | 1987-09-07 | Toshiba Corp | 半導体基板の製造方法 |
| JPH0523494B2 (ja) * | 1986-03-03 | 1993-04-02 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
| JPS645992A (en) * | 1987-06-29 | 1989-01-10 | Sony Corp | Method for growing crystal |
| JPH01282185A (ja) * | 1988-05-09 | 1989-11-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 結晶の育成方法 |
| JPH0431386A (ja) * | 1990-05-25 | 1992-02-03 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体単結晶引上方法 |
| JPH0442894A (ja) * | 1990-06-07 | 1992-02-13 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の成長方法 |
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| US7147711B2 (en) | 2000-09-20 | 2006-12-12 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of producing silicon wafer and silicon wafer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL8204133A (nl) | 1983-05-16 |
| GB2109267B (en) | 1984-12-05 |
| DE3239570C2 (de) | 1993-11-18 |
| FR2515216B1 (fr) | 1985-09-13 |
| GB2109267A (en) | 1983-06-02 |
| FR2515216A1 (fr) | 1983-04-29 |
| JPH0244799B2 (ja) | 1990-10-05 |
| DE3239570A1 (de) | 1983-05-05 |
| CA1223798A (en) | 1987-07-07 |
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