JPH01160894A - 単結晶引上装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として、高濃度のアンチモンをドープした
シリコン単結晶を製造するための単結晶引上装置に関す
る。

（従来の技術〕 一般に、この種の高濃度アンチモンがドープされたシリ
コン単結晶は、エピタキシャルブレーナトランジスタ製
造用のシリコン基板として従来から使用されており、例
えば、０．０１８Ωｃｍ以下という低抵抗率の（１１１
）面シリコンウェーハが使用されている。

また一方では、近年の０ＭＯ３ＬＳＩのパターン微細化
に伴い、ラッチアップ対策のために基板上にエピタキシ
ャル層を形成して、このエピタキシせル層を素子活性領
域として使用する、いわゆるＭＯ８ｆｆビタキシャル技
術が広がりつつあり、これに使用される基板としても、
高濃度のアンチモンやヒ素をドープした抵抗率０．０２
〜０．０３（］ｃｔｔｒの（１００）面のシリコンウェ
ーハが多用さ札る傾向にある。

そして、上記いずれのウェーハにおいても、最近では結
晶の大口径化（１２５，１５０ｍｍφ等）が進み、歩留
りを向上させるために一層完全に近い無転位結晶が強く
望まれている。

ところで、これらの高濃度のアンチモンをドープした単
結晶の製造においては、アンチモンのシリコン中におけ
る偏析係数が０．０２３と他のドーバントに比べて小さ
いため、上記のような低い抵抗率を達成するには、引上
げ時のシリコン融液内におけるアンチモン濃度をかなり
高くしなければならない。例えば、抵抗率０．０１５Ω
ｃｔｎの結晶を引上げるためには、シリコン融液内でア
ンチモン濃度を１部程度に高める必要がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、シリコン融液の温度領域（１４００℃以
上〉においては、アンチモンの蒸気圧が高いため、引上
中に蒸発したアンチモンが、単体としてまたは酸化物等
の化合物として、炉内壁や、石英ルツボの上部内面等に
析出、付着し易い。特に、石英ルツボの上部内面に付着
した析出物は、やがてシリコン融液内に落下し、結晶成
長界面に付着して有転位化し、単結晶化が阻害される原
因になる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、例えば、アンチモンを高濃度にドープ
したシリコン単結晶を製造する場合に、石英ルツボの上
部内面に蒸発物が付着することを防止でき、この蒸発物
のシリコン融液内への落下によって生じる有転位化を防
ぐことができて、生産効率の向上を図ることができる単
結晶引上装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、石英ルツボを保
持する黒鉛サセプタの上端に、該黒鉛サセプタの上端部
の内径と同径の黒鉛製の円環板を載置し、かつ該円環板
の外周部を上記黒鉛サセプタより外方に突出して設けた
ものである。

（作　用〕 本発明の単結晶引上装置にあっては、黒鉛サセプタより
外方に突出した円環板の外周部がヒータからの熱によっ
て加熱され、この円環板を介して石英ルツボの上部が加
熱されることにより、石英ルツボの上部内面への蒸発物
の析出が防止される。

（実施例） 以下、第１図に基づいて本発明の一実施例を説明する。

図中符号１は炉本体であり、この炉本体１のほぼ中央部
には石英ルツボ２が設けられている。そして、石英ルツ
ボ２は、黒鉛サセプタ３を介して昇降自在かつ回転自在
な下軸４に取付けられ、かつ石英ルツボ２の上縁部は、
黒鉛サセプタ３の上端面より所定長上方に突出して設け
られている。

また、上記黒鉛サセプタ３の上端面には、該黒鉛サセプ
タ３の上端部の内径と同径の黒鉛製の円環板５が、上記
石英ルツボ２の上縁部の外周に嵌め込まれた状態で載置
されている。そして、上記石英ルツボ２の周囲には、上
記石英ルツボ２内のシリコン融液６の温度を制御するヒ
ータ７が設置されると共に、Ｃのヒータ７と炉本体１と
の間には保温筒８が配置されている。さらに、上記円環
板５の外周部は、上記黒鉛サセプタ３より外方に突出し
て上記保温筒８寄りに近接して設けられている。

上記炉本体１の６部には、引上中の単結晶９を冷ＩＩす
る冷却筒１０が垂設されており、この冷Ｌ１筒１０及び
炉本体１の首部の内部には、上記単結晶９を保持して引
上げるワイヤ１１が昇降自在にかつ回転自在に吊設され
ている。なお、符号１２はシリコン融液６の表面と引上
中の単結晶９との境界部を監視するために炉本体１の肩
部に形成された覗き窓である。

上記のように構成された単結晶引上装置を用いて、シリ
コン単結晶を引上げる場合には、まず、炉本体１内の空
気をアルゴンガスで充分置換すると共に、あらかじめ石
英ルツボ２内に収納していた原料をヒータ７により溶解
した後、この溶解したシリコン融液６の温度を単結晶引
上げに適した温度に維持し、かつ所定量のアンチモンを
シリコン融液６内に加える。この状態において、従来同
様、ワイヤ１１を下降させて、ワイヤ１１の下端に保持
された種結晶をシリコン融液６に浸漬させた後に、石英
ルツボ２と種結晶とを互いに逆方向に回転させると共に
、種結晶を引上げることにより、この種結晶の下端に単
結晶９が順次成長していく。

この場合、上述したように、シリコン融液６中のアンチ
モンが蒸発するが、黒鉛サセプタ３より外方に突出した
円環板５の外周部がヒータ７からの熱により加熱され、
この円環板５を介して石英ルツボ２の上部が加熱されて
いるから、この石英ルツボ２の上部内面に、アンチモン
が単体または酸化物等の化合物として析出、付着するこ
とが防止される。従って、この蒸発物がシリコン融液６
内に落下することかなく、引Ｅ中のシリコン単結晶が有
転位化することがない。

例えば、内径１４インチの石英ルツボ２を使用し、内径
３５７ｍ、外径４６０Ｍ、肉厚１０ｍの黒鉛製の円環板
５を用い、３０Ｋｇの多結晶シリコンを溶解し、引上可
能な温度に設定した後に、アンチモンを加え、直径１２
５ＩｒｖＲのシリコン単結晶を引上げた。この際、単結
晶引上中において、石英ルツボ２の上部内面には、はと
んど析出物は散見せず、かつ最後まで無転位の単結晶が
得られた。これに対して、本発明の円環板５を使用せず
、その他は本実施例と同じ条件で引上げた場合には、石
英ルツボの上部に黄褐色の綿毛状の析出物が付着し、無
転位の単結晶も引上予定重量の１／３〜１７２程度しか
得られなかった。

なお、本実施例においては、アンチモンをドープしたシ
リコン単結晶について説明したが、（Ｏｉ）（シリコン
単結晶中の格子間酸素濃度量）が低い（１，！ＩＸ　１
０１８ａｔｏｍｓ／ｃｃ以下（７））　シ’）　コン単
結晶の引上げについても適用でき、同様の効果を奏する
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、石英ルツボを保持する
黒鉛サセプタの上端に、該黒鉛蚤ナレブタの上端部の内
径と同径の黒鉛製の円環板を載置し、かつ該円環板の外
周部を上記黒鉛サセプタより外方に突出して設けたもの
であるから、円環板の外周部がヒータからの熱によって
加熱され、この円環板を介して石英ルツボの上部が加熱
されることにより、石英ルツボの上部内面への魚介物の
析出を防止できて、この蒸発物のシリコン融液内への落
下によって生じる有転位化を防ぐことができ、従って、
生産効率の向上を図ることができるという優れた効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図である。 ２・・・・・・石英ルツボ、 ３・・・・・・黒鉛サセプタ、 ５・・・・・・円環板、 ９・・・・・・単結晶。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　チョクラルスキー法によつて単結晶を引上げ成長させ
   る単結晶引上装置において、石英ルツボを保持する黒鉛
   サセプタの上端に、該黒鉛サセプタの上端部の内径と同
   径の黒鉛製の円環板が載置され、かつ該円環板の外周部
   が上記黒鉛サセプタより外方に突出して設けられたこと
   を特徴とする単結晶引上装置。