JPH02197118A

JPH02197118A - 結晶育成装置

Info

Publication number: JPH02197118A
Application number: JP1706289A
Authority: JP
Inventors: Koji Kato; 浩二加藤; Shinichiro Miki; 新一郎三木
Original assignee: KYUSHU ELECTRON METAL CO Ltd; Osaka Titanium Co Ltd
Current assignee: KYUSHU ELECTRON METAL CO Ltd; Osaka Titanium Co Ltd
Priority date: 1989-01-26
Filing date: 1989-01-26
Publication date: 1990-08-03

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）この発明は、Ｓｉ単結晶の育成方法に関する。

（従来の技術）半導体素子を作るためには、単に純粋な材料を用いたの
みでは不十分であり、これに所望の活性剤（ｄｏｐａｎ
ｔ）を適当な部位に適当な濃度だけ添加しなければなら
ない。

活性剤としては、リン、ヒ素、ボロン等種々の元素が存
するが、酸素もＦＺ結晶における結晶強度の強化を図り
、ゲッタリング効果を与えるために有効な活性剤である
。

この酸素の添加（以下、「Ｏｉドープ」と称する）は、
ＣＺ法の場合、何等の操作なく自然に行われる。

すなわち、ＣＺ法は、石英るつぼ中にＳｉを溶融させ、
この融液からＳｉ単結晶を引上げるものであり、Ｓｉと
るつぼの５ｉｎ２との反応によってＳｉＯが生成され、
このＳｉＯによって、酸素がＳｉ融液に溶は込む。尤も
ＣＺ法では、結果として結晶中に必要以上の酸素が混入
してしまい、具体的には、結晶中の酸素含有量がデバイ
スプロセス温度で、固溶限以上の１〜２Ｘ１０１８ａｔ
ｍｓ／ａｍ’と多く、過剰の含有酸素が析出し、この酸
素析出部分の周りから転位ループや熱酸化後の積層欠陥
が発生する。

これに対してＦＺ法による結晶は、酸素含有量が５　Ｘ
　１０　Ｉｓａｔｍｓ／ｃｍ’と極めて少ないために酸
素が析出せず、上記ＣＺ法に依る問題点は生じないが、
ＦＺ法によるウェーハをＣＣＤ　（電荷結合素子）の製
作に用いると、ウェーハの端部で発生した転位がウェー
ハの中央部まで侵入し、電気特性を著しく低下させる。

そこで、上記問題を解決すべく、ＦＺ法を利用して適量
のＯｉドープを行う発明が特開昭５４−１２５１９０号
公報において提案された。この公報開示の発明は、５Ｌ
０２等の酸素供給物質（石英ロッド、石英板）を単結晶
育成ゾーンたるメルトゾーンに挿入し、上記ＣＺ法と同
じ原理にてＯｉドープを行うものである。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上記公報開示の発明は、小径のＳｉ単結晶製造
にのみ適用され、大径の、例えば４インチＳｉ単結晶製
造には適用されていない。

つまり、大径の単結晶に適量のＯｉドープを行うために
は、供給酸素量を増さねばならず、そのためには、メル
トゾーンにおいてＳｉ融液に対する酸素供給物質の接触
面積を増やす必要がある。

そこで酸素供給物質の形状を同公報で示唆している如く
リング状とする手段が考えられるが、唯単にリング状と
したのみでは具体性を持たない。

より詳しく説明すると、ＦＺ法でＳｉ単結晶のコーン部
を作製するときに、第３図に示すように、メルトゾーン
５がある一定距＃、Ａだけ下方に移動し、コーン部６の
作製終了時点においてメルトゾーン５が高周波誘導加熱
コイル４から相当能れた位置にまで降下する。従って、
メルトゾーン５に挿入すべき酸素供給物質７との間も拡
がってしまって、酸素供給物質７を固定していたのでは
、酸素供給物質７が融液と接触できず、Ｏｉドープが不
能となってしまうのである。つまり、○ｉドープを行う
ためには、第３図（ｇ）に示す位置にリング状の酸素供
給物質７を配置する必要があるが、上記リング状酸素供
給物質７を当初から第３図（ｇ）の位置に配置しておく
と、第３図（Ｃ）〜（ｆ）に示すコーン部６の作製が不
能となるのである。

そこで大径の単結晶製造において、適量のＯｉドープを
可能とする何等かの手段が望まれていた。

（課題を解決するための手段）本発明に係る結晶育成装置は、チャンバ内に高周波誘導
加熱コイルを具備し、前記高周波誘導加熱コイル下に、
メルトゾーンに挿入使用されるリング状の酸素供給物質
が配されてなる結晶育成装置において、前記酸素供給物
質を上下せしめる移動手段を付設したものであって、酸
素供給物質としては、Ｓ　ｉ　０２　、　Ｓ　ｉ　Ｏ，
ＡＪ１２０３、Ｂ、０３．Ｐ２　ｏｓ等がある。

（作　用）上記構成に依れば、酸素供給物質がリンク”状であれば
、コーン部作製時に酸素供給物質は、ＦＺババス障害に
ならない位置、つまりコイル直下に置く必要があるが、
その場合であフてもＯｉドープ時、降下したメルトゾー
ンの位置まで酸素供給物質を下げることができ、この結
果、酸素供給物質をリング状としてもＯｉドープが可能
となり、リング状酸素供給物質による多量の酸素供給が
可能となる。

（実施例）以下、本発明を例示図面に基いて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は酸
素供給物質の平面図、第３図（ａ）〜（ｇ）はコーン部
の作製時点における酸素供給物質と、メルトゾーン外部
固液界面との位置関係説明図、第４図は酸素供給物質の
他の実施例を示す平面図である。

図において、１はチャンバであり、該チャンバ１内にＦ
Ｚババス形成されている。すなわち、２は原材料たる多
結晶、３は種結晶、４は高周波誘導加熱コイルであり、
当初、種結晶３に接続せしめられている多結晶２の底面
部は、高周波誘導加熱コイル４からのエネルギーを受け
て融液となって水平方向に膨らみ（ここに形成されたメ
ルトゾーンを符号５で示す）、同時に種結晶３を下方に
引き下げることにより、下方に頂点を有する円錐形のコ
ーン部６が形成される。７は上記高周波誘導加熱コイル
４の下部に配されたリング状の酸素供給物質である。ま
た、８は上部のｏｉトープを受けた単結晶である。９は
メルトゾーン５における内部固液界面、１０は同外部固
液界面を示す。

そして、上記酸素供給物質７は、移動手段１１によって
上下方向に移動自在とされている。具体的には、移動手
段１１は、チャンバ１の側壁に固定されたモータｌｌａ
、同じくチャンバ１の側壁に固定されたカップリングｌ
ｌｂ、該カップリングｔｉｂから突出せしめられた螺子
付き回転軸１１ｃ、同回転軸１１ｃに螺合せしめられた
アームｌｉｄ、該アームｌｉｄの延出方向を制動する案
内部材１１ｅとからなり、アームｌｉｄの他端が上記酸
素供給物質７に固定されている。

上述の本発明結晶育成装置は次のようにして使用される
。

リング状の酸素供給物質７は、当初、高周波誘導加熱コ
イル４の直下に位置付けられて（第３図（ａ）参照）お
り、コーン部６の径が徐々に大きくなるにつれメルトゾ
ーン５が降下して行き、メルトゾーン５が酸素供給物質
７の位置から離れて行く（第３図（ｂ）〜（ｆ）参照）
。かくしてコーン部６の径が所定値となりだならば、モ
ータｌｌａを駆動して、アームｌｉｄ及び該アームｌｉ
ｄに一体固着されている酸素供給物質７をメルトゾーン
５にまで降下させ（第３図（ｇ）参照）、○ｉドープを
施した単結晶８を育成する。上記実施例については、リ
ング状の酸素供給物質７を１枚のものとして説明したが
、例えば第４図に示すように、２枚（複数）としてそれ
ぞれの支杆７ａ、７ａの基端部を一体の軸体７ｂで回転
可能に枢着しておき、阿支杆７ａ、７ａの開度を変える
ことにより、Ｓｉ融液に対する酸素供給物質７の接触面
積を変えるようになしてもよい。

（考案の効果）以上説明したように、本発明は、チャンバ内に高周波誘
導加熱コイルを具備し、前記高周波誘導加熱コイル下に
、メルトゾーンに挿入使用されるリング状の酸素供給物
質が配されてなる結晶育成装置であって、前記酸素供給
物質を上下せしめる移動手段を付設したものであり、酸
素供給物質をリング状としてもＯｉドープが可能となり
、リング状酸素供給物質による多量の酸素供給が可能と
なって、大径の単結晶育成時の０ｉｌ（−プが具現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は酸
素供給物質の平面図、第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）
　（ｅ）　（ｆ）　（ｇ）はコーン部の作製時点におけ
る酸素供給物質と、メルトゾーン外部固液界面との位置
関係説明図、第４図は酸素供給物質の他の実施例を示す
平面図である。１・・・チャンバ　　　　４・・・高周波銹導加熱コイ
ル５・・・メルトゾーン　　７・・・酸素供給物質１１
・・・移動手段

Claims

【特許請求の範囲】

チャンバ内に高周波誘導加熱コイルを具備し、前記高周
波誘導加熱コイル下に、メルトゾーンに挿入使用される
リング状の酸素供給物質が配されてなる結晶育成装置で
あって、前記酸素供給物質を上下せしめる移動手段を付
設したことを特徴とする結晶育成装置。