2002 Fiscal Year Annual Research Report
高濃度不純物添加CZ-Siシリコン結晶成長における成長界面の転位挙動解析の研究
Project/Area Number |
01J06535
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Research Institution | Shinshu University |
Principal Investigator |
太子 敏則 信州大学, 教育学部, 特別研究員(PD)
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Keywords | シリコン結晶成長 / チョコラルスキー法 / 高濃度不純物添加種子結晶 / 熱ショック転位 / ミスフィット転位 / 種子づけ不良転位 / 種子づけ界面 / 転位抑制機構 |
Research Abstract |
本研究では、チョコラルスキー(CZ)法による高濃度不純物添加シリコン結晶成長における成長界面での転位挙動解析を目的とし、本年度は以下の課題について検討を行った。 1.種子づけ不良転位の挙動と抑制機構 種子づけ界面近傍に発生する熱ショックおよびミスフィット転位を抑倒できる条件下においても転位が発生するケースがあり、種子づけ時の温度が低くメニスカスが形成されていないときに界面の端から発生することを見出した。この転位を「種子づけ不良転位」と命名し、これまで知られていた転位と区別した。この転位は、種子づけ温度を高くしメニスカスを完全に形成させることで抑制できる。 2.高濃度ボロン添加種子結晶と無添加成長結晶間のミスフィット転位の抑制機構の解明 昨年度の研究で、ミスフィット転位の抑制は結晶成長開始直後数秒間のボロンの異常拡散により説明されることを数値解析により明らかにしたが、実験により上記の異常拡散は起こっていないことを確認した。結晶成長開始前の種子づけでの保持時間と結晶成長開始直後の急速な成長速度により、ミスフィット転位形成に関わる界面近傍の緩やかなボロン濃度分布が形成されることを数値解析にて明らかにした。 3.高濃度ゲルマニウム添加シリコン結晶中の転位挙動 まず、高濃度ゲルマニウム添加種子結晶中の熱ショック転位挙動を検討した結果、7×7mm^2断面の種子結晶を用いた場合にゲルマニウム濃度9×10^<19>atoms/cm^3以上の種子を用いることによって転位を抑制できることがわかった。しかし、逆にゲルマニウム濃度が高くなるにつれて結晶成長中や基板熱処理中にスリップが発生したことから、転位抑制に最適なゲルマニウム濃度が存在することが推測された。 4.SPring-8における結晶中の転位の非破壊評価 放射光施設SPring-8のBL20B2において、60keVの単色X線を用いて評価した。その結果、直径2インチ以下の結晶において結晶中の転位挙動が視覚化され、従来のX線トポグラフの結果とよく一致することを確認した。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] Ichiro Yonenaga: "Dynamic characteristics of dislocations in Ge doped and (Ge+B) codoped silicon"Journal of Applied Physics. 93. 265-269 (2003)
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[Publications] Toshinori Taishi: "Dislocation-free Czocharalski Si crystal growth without a thin neck : Dislocation behavior due to thermal shock"Journal of Crystal Growth. (印刷中). (2003)
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[Publications] Toshinori Taishi: "Dislocation behavior in heavily germanium doped silicon crystal"Materials Science in Semiconductor Processing. (印刷中). (2003)
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[Publications] 干川 圭吾: "細いネック部を形成しない無転位CZ-Si結晶成長"日本結晶成長学会誌. 29. 413-422 (2002)
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[Publications] Ichiro Yonenaga: "X-ray topographic observation of dislocation generation at the seed/crystal interface of Czochralski-grown Si highly doped with B impurity"Material Science and Engineering. B91-92. 192-195 (2002)
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[Publications] Toshinori Taishi: "Behavior of dislocations due to thermal shock in B-doped Si seed in Czochralski Si crystal growth"Journal of Crystal Growth. 241. 277-282 (2002)