JPH0218377A - ドープ剤供給装置 - Google Patents
ドープ剤供給装置Info
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- JPH0218377A JPH0218377A JP63167779A JP16777988A JPH0218377A JP H0218377 A JPH0218377 A JP H0218377A JP 63167779 A JP63167779 A JP 63167779A JP 16777988 A JP16777988 A JP 16777988A JP H0218377 A JPH0218377 A JP H0218377A
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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、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の
製造装置において、シリコン融液のドープ剤濃度を調整
するためのドープ剤供給装置に関するものである。
製造装置において、シリコン融液のドープ剤濃度を調整
するためのドープ剤供給装置に関するものである。
［従来の技術］
シリコン単結晶（以下単に単結晶ということがある）の
製造には、るつぼ内に保持されたシリコン融液から、種
結晶を用いて単結晶を引上げる、いわゆるチョクラルス
キー法（ＣＺ法）が広〈実施されている。
製造には、るつぼ内に保持されたシリコン融液から、種
結晶を用いて単結晶を引上げる、いわゆるチョクラルス
キー法（ＣＺ法）が広〈実施されている。
この方法では、シリコン単結晶の抵抗率の制御の目的で
、ｐ型半導体用としてボロン、ｎ型半導体用としてリン
、アンチモンなどをシリコン融液中にあらかじめ添加し
ている。しかし、これらの添加元素は、シリコン融液が
単結晶に凝固する際に一定の割合で単結晶中にとりこま
れ、残りは残シリコン融液中に排出される。そして、単
結晶引上げにともなうシリコン融液の減少により、シリ
コン融液中にドープ剤濃度が増加し、このため引上げら
れる単結晶中のドープ剤濃度も、単結晶の頭部から足部
にかけて次第に増加する。従って抵抗率も変化し、単結
晶からシリコンウェハを製造したときはウェハごとに導
電度が異なることになり、要求が厳しい場合には、使用
可能なウェハの歩留りが５０％以下になることもある。
、ｐ型半導体用としてボロン、ｎ型半導体用としてリン
、アンチモンなどをシリコン融液中にあらかじめ添加し
ている。しかし、これらの添加元素は、シリコン融液が
単結晶に凝固する際に一定の割合で単結晶中にとりこま
れ、残りは残シリコン融液中に排出される。そして、単
結晶引上げにともなうシリコン融液の減少により、シリ
コン融液中にドープ剤濃度が増加し、このため引上げら
れる単結晶中のドープ剤濃度も、単結晶の頭部から足部
にかけて次第に増加する。従って抵抗率も変化し、単結
晶からシリコンウェハを製造したときはウェハごとに導
電度が異なることになり、要求が厳しい場合には、使用
可能なウェハの歩留りが５０％以下になることもある。
このようなことから、シリコン単結晶の引上げ量に見合
ったシリコン原料をるつぼ内のシリコン融液に投入する
と共に、ドープ剤を投入してシリコン融液の液面及びド
ープ剤濃度を常に一定に保持するようにしたシリコン単
結晶の製造方法及び装置が提案されている。以下、主と
して、上記装置中のドープ剤の供給装置について説明す
る。
ったシリコン原料をるつぼ内のシリコン融液に投入する
と共に、ドープ剤を投入してシリコン融液の液面及びド
ープ剤濃度を常に一定に保持するようにしたシリコン単
結晶の製造方法及び装置が提案されている。以下、主と
して、上記装置中のドープ剤の供給装置について説明す
る。
上述のドープ剤供給装置の一例として、特開昭８１−１
３２５８５号、特開昭６１−１８３１８８号公報に開示
された発明がある。前者の発明は、加熱炉の上部に設け
たドープ剤投入装置にあらかじめ所定重量のドープ剤を
セットしておき、るつぼ内のシリコン原料が融解したの
ち、このドープ剤を投入するよう−」こしたものである
。
３２５８５号、特開昭６１−１８３１８８号公報に開示
された発明がある。前者の発明は、加熱炉の上部に設け
たドープ剤投入装置にあらかじめ所定重量のドープ剤を
セットしておき、るつぼ内のシリコン原料が融解したの
ち、このドープ剤を投入するよう−」こしたものである
。
また後者の発明は、加熱炉内に高濃度にドープされたシ
リコン細棒を配設して、シリコン細棒→シリコン融液−
シリコン単結晶−電源−シリコン細棒の電気ループを形
成する。そして、この電気ループによりシリコン細棒と
シリコン融液の液面との接触を検出しながらシリコン細
棒をシリコン融液中に浸漬させ、シリコン融液のドープ
剤濃度を調整するようにしたものである。
リコン細棒を配設して、シリコン細棒→シリコン融液−
シリコン単結晶−電源−シリコン細棒の電気ループを形
成する。そして、この電気ループによりシリコン細棒と
シリコン融液の液面との接触を検出しながらシリコン細
棒をシリコン融液中に浸漬させ、シリコン融液のドープ
剤濃度を調整するようにしたものである。
［発明が解決しようとする課題］
特開昭６１−１３２５８５号公報に開示された発明は、
あらかじめドープ剤の重量を測定して投入装置にセット
し、これをシリコン融液に投入するようにしたものであ
り、１回のみのドープ剤の投入は可能である。しかしな
がら、前記のようにシリコン原料を供給しながらシリコ
ン単結晶を連続的に引上げる方式の装置において、ドー
プ剤を定期的、定量的に投下する場合には、その構造上
、ドープ剤の供給を断続する際に定量性に欠けるため、
上記方式の装置に適用することは困難である。
あらかじめドープ剤の重量を測定して投入装置にセット
し、これをシリコン融液に投入するようにしたものであ
り、１回のみのドープ剤の投入は可能である。しかしな
がら、前記のようにシリコン原料を供給しながらシリコ
ン単結晶を連続的に引上げる方式の装置において、ドー
プ剤を定期的、定量的に投下する場合には、その構造上
、ドープ剤の供給を断続する際に定量性に欠けるため、
上記方式の装置に適用することは困難である。
また、特開昭８１−１８３１８８号公報に開示された発
明は、シリコン細棒をシリコン融液に浸漬して融解する
際、シリコン融液の液面に波立ちがあるため、シリコン
細棒の融解量にばらつきが生じるという問題がある。こ
のばらつきを吸収するためには、シリコン細棒のドープ
剤濃度を低くして浸漬量を多くすることも考えられるが
、前記の装置に適用する場合は、相当量のシリコン細棒
を連続的に融解させる必要があり、シリコン細棒の装填
、融解面で予想されるシリコン融液の凝固等、技術的に
困難な問題が多い。
明は、シリコン細棒をシリコン融液に浸漬して融解する
際、シリコン融液の液面に波立ちがあるため、シリコン
細棒の融解量にばらつきが生じるという問題がある。こ
のばらつきを吸収するためには、シリコン細棒のドープ
剤濃度を低くして浸漬量を多くすることも考えられるが
、前記の装置に適用する場合は、相当量のシリコン細棒
を連続的に融解させる必要があり、シリコン細棒の装填
、融解面で予想されるシリコン融液の凝固等、技術的に
困難な問題が多い。
本発明は、上記の課題を解決すべくなされたもので、定
量性が高くしかも間欠的にドープ剤を投入することので
きるドープ剤供給装置を得ることを目的としたものであ
る。
量性が高くしかも間欠的にドープ剤を投入することので
きるドープ剤供給装置を得ることを目的としたものであ
る。
［課題を解決するための手段］
本発明に係るドープ剤供給装置は、一端が開口し内部に
複数のドープ剤チップが装入され加熱炉の外側に開口部
を上方にして傾斜して配置されたシリンダと、このシリ
ンダのピストン及びピストンの駆動装置と、一端がシリ
ンダの開口部に近接し他端がるつぼの仕切りの外側のシ
リコン融液の液面に近接して配設された投入管とを備え
たちのである。
複数のドープ剤チップが装入され加熱炉の外側に開口部
を上方にして傾斜して配置されたシリンダと、このシリ
ンダのピストン及びピストンの駆動装置と、一端がシリ
ンダの開口部に近接し他端がるつぼの仕切りの外側のシ
リコン融液の液面に近接して配設された投入管とを備え
たちのである。
［作 用］
駆動装置によりピストンを所定のストローク前進させる
ことにより、ドープ剤チップを１個又は２個以上シリン
ダから押出し、投入管からシリコン融液中に落下させる
。ピストンを停止させればドープ剤チップの投入は終る
。
ことにより、ドープ剤チップを１個又は２個以上シリン
ダから押出し、投入管からシリコン融液中に落下させる
。ピストンを停止させればドープ剤チップの投入は終る
。
［発明の実施例］
第１図は本発明に係るドープ剤供給装置を備えたシリコ
ン単結晶の製造装置の一例を示す模式図、第２図はドー
プ剤供給装置の実施例の模式図である。図において、１
は石英からなるるつぼで、上下動か一つ回転可能な支持
部材３に支持された黒鉛るつぼ２内にセットされている
。４はるつぼ１内に同心的に配設されたリング状の仕切
り部材で、下部にはシリコン融液６が移動する流通孔５
が設けられており、上部はシリコン融液６の液面から若
干露出している。なお、この仕切り部材４により、内側
に単結晶育成部Ａが、また、外側に原料供給部Ｂが形成
されている。７は単結晶育成部Ａから引上げられたシリ
コン単結晶、８はワイヤ、９は黒鉛るつぼ２の外周に設
けられたヒータ、ＩＯは加熱炉のチャンバーである。１
１はシリコン原料１３の供給装置で、一端がこの供給装
置１１に連結された案内管１２の他端は、原料供給部Ｂ
のシリコン融液６の液面に近接して配置されている。
ン単結晶の製造装置の一例を示す模式図、第２図はドー
プ剤供給装置の実施例の模式図である。図において、１
は石英からなるるつぼで、上下動か一つ回転可能な支持
部材３に支持された黒鉛るつぼ２内にセットされている
。４はるつぼ１内に同心的に配設されたリング状の仕切
り部材で、下部にはシリコン融液６が移動する流通孔５
が設けられており、上部はシリコン融液６の液面から若
干露出している。なお、この仕切り部材４により、内側
に単結晶育成部Ａが、また、外側に原料供給部Ｂが形成
されている。７は単結晶育成部Ａから引上げられたシリ
コン単結晶、８はワイヤ、９は黒鉛るつぼ２の外周に設
けられたヒータ、ＩＯは加熱炉のチャンバーである。１
１はシリコン原料１３の供給装置で、一端がこの供給装
置１１に連結された案内管１２の他端は、原料供給部Ｂ
のシリコン融液６の液面に近接して配置されている。
２０は本発明に係るドープ剤供給装置で、２１は傾斜し
て配置され先端部が開口したシリンダ、２２はピストン
、２３はロッド２４を介してピストン２２に連結された
、例えばソレノイドの如きピストン２２の駆動装置であ
り、これらはチャンバー８の上部に設けた第２のチャン
バー８ａ内に収容されている。
て配置され先端部が開口したシリンダ、２２はピストン
、２３はロッド２４を介してピストン２２に連結された
、例えばソレノイドの如きピストン２２の駆動装置であ
り、これらはチャンバー８の上部に設けた第２のチャン
バー８ａ内に収容されている。
２５はドープ剤の投入管で、一端はシリンダ２１の開口
部に近接し、他端はチャンバー８を貫通し原料供給部Ｂ
のシリコン融液６の液面に近接して配置されている。２
６はシリンダ２１内に装入された同一形状、同一重量、
同一濃度のドープ剤チップである。２７は第２のチャン
バー８ａの外部に設けられたドープ剤チップ２６の送り
量制御装置である。なお、シリンダ２１及び投入管２５
は、ドープ剤チ・ツブ２Ｂとの摩擦が少な（、かつ不用
不純物が発生しない材料（例えばシリンダは純粋な多結
晶シリコン、投入管は石英ガラス）で構成されている。
部に近接し、他端はチャンバー８を貫通し原料供給部Ｂ
のシリコン融液６の液面に近接して配置されている。２
６はシリンダ２１内に装入された同一形状、同一重量、
同一濃度のドープ剤チップである。２７は第２のチャン
バー８ａの外部に設けられたドープ剤チップ２６の送り
量制御装置である。なお、シリンダ２１及び投入管２５
は、ドープ剤チ・ツブ２Ｂとの摩擦が少な（、かつ不用
不純物が発生しない材料（例えばシリンダは純粋な多結
晶シリコン、投入管は石英ガラス）で構成されている。
次に、上記のように構成したドープ剤の供給装置２０の
作用を説明する。先ず、ピストン２２を後退させて、シ
リンダ２１内にドープ剤チップ２６を充填する。ドープ
剤チップ２６を投入するときは、駆動装置２３を作動さ
せてピストン２２を徐々に前進させる。これによりドー
プ剤チップ２６全体が押上げられ、最先端のドープ剤チ
ップ２６がシリンダ２１から落ちこぼれ、投入管２５を
経てるつぼ１内に落下する。なお、ドープ剤チップ２Ｂ
の形状、シリンダ２１の傾斜角度等は、ドープ剤チップ
２６が１個ずつ分離して落下できるように調整する。
作用を説明する。先ず、ピストン２２を後退させて、シ
リンダ２１内にドープ剤チップ２６を充填する。ドープ
剤チップ２６を投入するときは、駆動装置２３を作動さ
せてピストン２２を徐々に前進させる。これによりドー
プ剤チップ２６全体が押上げられ、最先端のドープ剤チ
ップ２６がシリンダ２１から落ちこぼれ、投入管２５を
経てるつぼ１内に落下する。なお、ドープ剤チップ２Ｂ
の形状、シリンダ２１の傾斜角度等は、ドープ剤チップ
２６が１個ずつ分離して落下できるように調整する。
必要数投下したときは、ピストン２２の前進を停止させ
るか住かに後退させることにより、投下を中止できる。
るか住かに後退させることにより、投下を中止できる。
これらピストン２２の前進後退のストローク、作動時間
等は、送り量制御装置２７によって制御される。
等は、送り量制御装置２７によって制御される。
上記のようなドープ剤供給装置２０を備えたシリコン単
結晶の製造装置の作用を説明すれば、次の通りである。
結晶の製造装置の作用を説明すれば、次の通りである。
先ず、るつぼ１に塊状シリコン多結晶を装入し、ヒータ
９により加熱・溶解する。このとき、単結晶育成部Ａと
原料供給部Ｂとのシリコン融液６の液面は同一レベルに
保たれている。ついで、ワイヤ８の先端に設けられた種
結晶（図示せず）を下降させ、単結晶育成Ａのシリコン
融液６の液面に接したのち回転させながら徐々に引上げ
ると、柱状のシリコン単結晶７が育成される。このとき
、シリコン単結晶７の引上げ量に見合って、供給装置１
１から案内管１２を経て原料供給部Ｂにシリコン原料１
３を供給する。供給されたシリコン原料１８は直ちに融
解し、原料供給部Ｂのシリコン融液６は連通孔５から単
結晶育成部Ａに徐々に移動し、液面を常に一定に保持す
る。
９により加熱・溶解する。このとき、単結晶育成部Ａと
原料供給部Ｂとのシリコン融液６の液面は同一レベルに
保たれている。ついで、ワイヤ８の先端に設けられた種
結晶（図示せず）を下降させ、単結晶育成Ａのシリコン
融液６の液面に接したのち回転させながら徐々に引上げ
ると、柱状のシリコン単結晶７が育成される。このとき
、シリコン単結晶７の引上げ量に見合って、供給装置１
１から案内管１２を経て原料供給部Ｂにシリコン原料１
３を供給する。供給されたシリコン原料１８は直ちに融
解し、原料供給部Ｂのシリコン融液６は連通孔５から単
結晶育成部Ａに徐々に移動し、液面を常に一定に保持す
る。
一方、シリコン単結晶の引上げ量、ドープ剤の濃度等に
対応してあらかじめ制御装置２７に記憶させたデータに
基いて、所定の時間ごとに供給装置２０の駆動装置２３
を作動させ、所定量のドープ剤チップ２６をるつぼ１の
原料供給部Ｂに投入し、シリコン融液中のドープ剤濃度
を常に一定に保持する。
対応してあらかじめ制御装置２７に記憶させたデータに
基いて、所定の時間ごとに供給装置２０の駆動装置２３
を作動させ、所定量のドープ剤チップ２６をるつぼ１の
原料供給部Ｂに投入し、シリコン融液中のドープ剤濃度
を常に一定に保持する。
実施例によれば、抵抗率０．００５Ω・口、厚さ５２５
μｍのシリコンウェハを５ Ｘ ５ ｍｍ角に切断した
ドープ剤チップ２６を使用し、抵抗率ｌＯΩ・ｃｍのシ
リコン単結晶７を単結晶育成部Ａから引上げると共に、
原料供給部Ｂにシリコン原料を供給し、２０〜６０分間
隔で１回に２〜３個のドープ剤チップ２Ｇを投下した。
μｍのシリコンウェハを５ Ｘ ５ ｍｍ角に切断した
ドープ剤チップ２６を使用し、抵抗率ｌＯΩ・ｃｍのシ
リコン単結晶７を単結晶育成部Ａから引上げると共に、
原料供給部Ｂにシリコン原料を供給し、２０〜６０分間
隔で１回に２〜３個のドープ剤チップ２Ｇを投下した。
約１００ｋｇｆ’のシリコン単結晶７を引上げるための
ドープ剤チップ２Ｇの数は約２５０個、ピストン２２の
総ストロークは約１３ｃｍであった。
ドープ剤チップ２Ｇの数は約２５０個、ピストン２２の
総ストロークは約１３ｃｍであった。
上記のようにして直径１５０■、長さ１００ｃｍのシリ
コン単結晶７を引上げたところ、全長に亘ってドープ剤
濃度が均一で、抵抗率ｌＯΩ・（至）のシリコン単結晶
が得られた。
コン単結晶７を引上げたところ、全長に亘ってドープ剤
濃度が均一で、抵抗率ｌＯΩ・（至）のシリコン単結晶
が得られた。
上記の説明では第１図に示したシリコン単結晶の製造装
置に本発明を実施した場合を示したが、本発明はこれに
限定するものではなく、他の構造の装置にも使用するこ
とができ、さらに、従来から使用していた装置にも簡単
な改善で使用することができる。
置に本発明を実施した場合を示したが、本発明はこれに
限定するものではなく、他の構造の装置にも使用するこ
とができ、さらに、従来から使用していた装置にも簡単
な改善で使用することができる。
［発明の効果］
以上の説明から明らかなように、本発明は同一濃度、同
一重量のドープ剤チップをるつぼ内に投下するようにし
たので、定量性がきわめて高く、しかも間欠的なドープ
剤の添加が可能になった。
一重量のドープ剤チップをるつぼ内に投下するようにし
たので、定量性がきわめて高く、しかも間欠的なドープ
剤の添加が可能になった。
このため、随時必要量のドープ剤をシリコン融液に投下
することにより、シリコン融液のドープ剤濃度を目標範
囲内に納め、成長方向に抵抗率が均一なシリコン単結晶
を得ることができる。
することにより、シリコン融液のドープ剤濃度を目標範
囲内に納め、成長方向に抵抗率が均一なシリコン単結晶
を得ることができる。
なお、本発明装置は構造がきわめて簡単なので低価格で
実現できるばかりでなく、凡用性、応用性に富み、既設
の装置にも炉構造に影響を与えることなく適用できる等
、実施による効果大である。
実現できるばかりでなく、凡用性、応用性に富み、既設
の装置にも炉構造に影響を与えることなく適用できる等
、実施による効果大である。
第１図は本発明を実施したシリコン単結晶の製造装置の
模式図、第２図は本発明実施例の断面図である。 １：るつぼ、４：仕切り部材、６：シリコン融液、７：
シリコン単結晶、９：ヒータ、１１：シリコン原料の供
給装置、２０：ドープ剤供給装置、２１ニジリンダ、２
２：ピストン、２３：ピストンの駆動装置、２５：投入
管、２８：ドープ剤チップ。
模式図、第２図は本発明実施例の断面図である。 １：るつぼ、４：仕切り部材、６：シリコン融液、７：
シリコン単結晶、９：ヒータ、１１：シリコン原料の供
給装置、２０：ドープ剤供給装置、２１ニジリンダ、２
２：ピストン、２３：ピストンの駆動装置、２５：投入
管、２８：ドープ剤チップ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 加熱炉内にリング状の仕切りを有するるつぼを備え、前
記仕切りの内側からシリコン単結晶を引上げると共に、
前記仕切りの外側にシリコン原料を供給してシリコン単
結晶を製造する装置において、 一端が開口し内部に複数のドープ剤チップが装入され前
記加熱炉の外側に前記開口部を上方にして傾斜して配置
されたシリンダと、該シリンダのピストン及び該ピスト
ンの駆動装置と、一端が前記シリンダの開口部に近接し
他端が前記るつぼの仕切りの外側のシリコン融液の液面
に近接して配設された投入管とを備えたことを特徴とす
るドープ剤供給装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63167779A JPH0218377A (ja) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | ドープ剤供給装置 |
| FI893246A FI893246A7 (fi) | 1988-07-07 | 1989-07-04 | Foerfarande och anordning foer framstaellning av kiselkristaller. |
| MYPI89000902A MY104450A (en) | 1988-07-07 | 1989-07-05 | Method and apparatus for manufacturing silicon single crystals. |
| EP89306868A EP0350305A3 (en) | 1988-07-07 | 1989-07-06 | Method and apparatus for manufacturing silicon single crystals |
| KR1019890009684A KR920009562B1 (ko) | 1988-07-07 | 1989-07-07 | 실리콘 단결정의 제조방법 및 제조장치 |
| CN89106560A CN1020767C (zh) | 1988-07-07 | 1989-07-07 | 制造硅单晶的方法和设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63167779A JPH0218377A (ja) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | ドープ剤供給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0218377A true JPH0218377A (ja) | 1990-01-22 |
Family
ID=15855952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63167779A Pending JPH0218377A (ja) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | ドープ剤供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0218377A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0585878A (ja) * | 1991-04-19 | 1993-04-06 | Nkk Corp | 単結晶製造装置用ドープ剤供給装置 |
| CN1048044C (zh) * | 1993-07-21 | 2000-01-05 | Memc电子材料有限公司 | 改进的生长硅晶的方法 |
| WO2012142463A3 (en) * | 2011-04-14 | 2013-01-17 | GT Advanced CZ, LLC | Silicon ingot having uniform multiple dopants and method and apparatus for producing same |
| JP2013539451A (ja) * | 2010-09-03 | 2013-10-24 | ジーテイー・アドバンスド・シーゼツト・エルエルシー | ガリウム、インジウムまたはアルミニウムでドープされたケイ素の単結晶 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62216989A (ja) * | 1986-03-17 | 1987-09-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 原料供給装置 |
-
1988
- 1988-07-07 JP JP63167779A patent/JPH0218377A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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| JPS62216989A (ja) * | 1986-03-17 | 1987-09-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 原料供給装置 |
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