JPH02217388A - 単結晶製造方法 - Google Patents
単結晶製造方法Info
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- JPH02217388A JPH02217388A JP3473689A JP3473689A JPH02217388A JP H02217388 A JPH02217388 A JP H02217388A JP 3473689 A JP3473689 A JP 3473689A JP 3473689 A JP3473689 A JP 3473689A JP H02217388 A JPH02217388 A JP H02217388A
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
る単結晶の結晶成長方向及び径方向における酸素濃度の
均一化を可能とした単結晶の製造方法に関する。
造は、例えばチャンバ内、に配した坩堝内に結晶用原料
を投入し、これをヒータにて加熱溶融せしめた後、この
溶融液中に種結晶を浸し、これを回転させつつ上方に引
上げて種結晶下端に単結晶を成長せしめることによって
行われている。
積回路を製造する場合、製造過程で極微量の重金属の汚
れを浄化する、所謂rG(IntrinsicGett
ering)効果を得るためにシリコン単結晶基板には
適正な酸素含有量が必要とされる。
方向及び単結晶の径方向に適正な濃度で均一に酸素を含
有させる必要があり、このためには坩堝内における結晶
原料の溶融液中、特に単結晶成長領域中の酸素濃度を一
定に維持することが必要とされる。
多結晶シリコンを石英坩堝内で溶融する過程で石英坩堝
表面からシリコン溶融液中へ供給され、坩堝の回転によ
る溶融液の強制対流、坩堝内の溶融液の内部温度差によ
る熱対流により溶融液中に攪拌され、溶融液表面から蒸
発される外、一部は単結晶の成長界面に運ばれて単結晶
中に取り込まれることとなる。
触面積が大きい結晶成長開始の初期においては溶融液中
の酸素濃度が高く、単結晶の成長が進み坩堝内の溶融液
量が減少するに伴って溶融液と石英坩堝との接触面積が
減少し、溶融液中の酸素濃度が低下してゆく傾向があり
、単結晶中の酸素濃度も結晶成長開始の初期には概ね高
く、単結晶の成長が進むに従って低下しする。
堝内の溶融液量の外に石英溶解量、溶出酸素を運ぶ溶融
液の流れ、−酸化ケイ素の形で蒸発する酸素の蒸発量等
と関連し、しかも石英溶解量は反応温度、換言すればヒ
ータから坩堝に対する加熱分布によって、また溶融液の
対流は単結晶の直径、溶融液温度分布、或いは坩堝、単
結晶の回転速度によって、更に酸素の蒸発量はチャンバ
内の圧力、Ar流速等の影響を受けることが知られてお
り、これらの要因が複雑に交錯して単結晶の酸素濃度が
決まるため結晶開始時から終了時までこれを一定に維持
することは極めて難しい。
の関係に着目し、坩堝の回転数を原料溶融液量に関連さ
せて変化させ、石英坩堝と溶融液との相対速度を変えて
、溶融液に対する強制対流により石英坩堝表面の酸素の
拡散境界層の厚みを調節して溶融液中の酸素濃度、換言
すれば単結晶中の酸素濃度を制御する方法(特開昭57
−27996号、特開昭57−135796号)、或い
は坩堝の周囲に複数個のヒータを配設し、このヒータに
対する電力の供給比率を調節し、坩堝内に結晶原料の一
部を固体の状態で存在させつつ単結晶を成長させ、石英
と溶融液との接触面積、溶融液温度を変化させる方法が
提案されている(特開昭62−153191号)。
干向上することは認められるものの本発明者の実験によ
っても結晶中酸素濃度変動幅を所定以下に維持すること
が出来ない。
坩堝に大きな剪断応力を与えることとなり、坩堝が破損
することがある等の問題があった。
防止、坩堝溶融液からの輻射熱が単結晶に与える影響の
防止機能、並びにチャンバ内のガスの整流機能を備えた
遮蔽部材を用いた単結晶製造装置に適用すると坩堝内に
おける溶融液の高温域が坩堝内の上方へ移行し、相対的
に石英坩堝下方の温度が低下するため石英坩堝底部から
溶は込む酸素量が減少し、単結晶中に取り込まれる酸素
濃度が低下し、溶融液の強制対流等の手段では高い酸素
濃度を制御することが出来なくなるという問題があった
。
温度分布を示しており、横軸に温度(°C)を、また縦
軸に石英坩堝の高さ方向位置をとって示してあり、グラ
フ中O印でプロットしであるのは遮蔽部材が存る場合、
Δ印でプロットしであるのは遮蔽部材がない場合を示し
ている。
は坩堝内の溶融液中の高温域が上方にシフトし、坩堝底
の温度が低下していることが解る。
目的とするところは遮蔽部材を用いた設備においても結
晶成長の開始から終了に至る過程で単結晶の成長方向に
おける酸素濃度を精細に制御し得るようにした単結晶製
造方法を提供するにある。
除く他の部分を覆う態様で熱遮蔽部材を配設した坩堝か
らCZ法により単結晶を引上げる過程で、単結晶中の酸
素濃度を調節すべく、坩堝の周囲、底部に臨ませた各加
熱手段の出力を制御する。
て供給される酸素量をその領域内で単結晶の引上率の如
何にかかわらず精細に制御することが可能となる。
明する。
場合を示す模式的縦断面図であり、図中1はチャンバ、
2は坩堝、3はサイドヒータ、4はボトムヒータ、5は
保温材、6は遮蔽部材を示している。
と保温材5との間にサイドヒータ3が、また坩堝2の下
部にボトムヒータ4が夫々配設され、更に坩堝2及びサ
イドヒータ3の上方にわたって遮蔽部材6が配設されて
いる。坩堝2は石英製の内坩堝2aの外周にグラファイ
ト製の外坩堝2bを配した二重構造に構成されており、
その底部中央にはチャンバ1の底壁を貫通させた軸2C
の上端が連結され、該軸2cにて回転させつつ昇降せし
められるようになっている。サイドヒータ3は円筒形に
形成されて坩堝2の側周壁を囲む態様で、またボトムヒ
ータ4は円環形に形成され、坩堝2の底部下方にlθ〜
100鋪の間隔を隔てて軸2Cの回りに夫々上、下方向
の位置変更可能に配設されており、夫々独立して出力制
御が可能となっている。
をなしており、ヒータ線4aが内、外周縁間で蛇行させ
て配設されている。
してなり、この状態では単結晶9の引上領域を除く坩堝
上の他の部分及びサイドヒータ3の上方を覆い、また逆
円錐台形部6bの下端は坩堝2内の溶融液7上に臨み、
凝固したシリコン酸化物が坩堝内に落下するのを防止し
、坩堝2.溶融液、サイドヒータ3.ボトムヒータ4の
輻射熱を遮断し、更にチャンバ1内にその上方から通さ
れる計等のキャリアガスを坩堝2内の中央に導き、溶融
液表面に沿って中央から周縁部側に向けて通流させ、溶
融液からの蒸発ガスを坩堝20周縁から外方に排出し、
チャンバ1の下部に設けた図示しない排気口側に導くよ
うになっている。
スの供給筒を兼ねる単結晶の保護筒1aが立設され、保
護筒1aの上方には回転、昇陣機横(図示せず)に連繋
された引上げ軸8の上端が連結されている。引上軸8の
下端にはチャックに掴持させた種結晶9が吊設され、こ
の種結晶9を坩堝2内の溶融液7になじませた後、回転
させつつ上昇させることによって、種結晶9の下端にシ
リコンの単結晶10を成長せしめるようになっている。
に結晶用原料を装入し、サイドヒータ3゜ボトムヒータ
4を用いて溶融した後、溶融液7に種結晶9を浸漬し、
種結晶9を回転させつつ上昇させ、単結晶10の成長を
開始するが、この単結晶10の成長開始と同時的にサイ
ドヒータ3.ボトムヒータ4の出力制御を開始し、単結
晶10の引き上げ終了まで継続する。
χ)を示すグラフであり、横軸に単結晶の引上率を、ま
た縦軸にボトムヒータ出力比率(χ)をとって示しであ
る。グラフ中実線はサイドヒータ3の、また破線はボト
ムヒータ4の出力比率を示している。このグラフから明
らかなように、単結晶の成長開始直後にはサイドヒータ
の出力比率(%)を100χとし、その後漸次低下させ
て引上率0.2で80%とし、引上率0.6までの間に
70%に迄低減し、その後引上率0.7迄はその状態を
維持した後引上率0.7以上で僅かに増大させる。逆に
サイドヒータの出力比率は成長開始後、引上率0.2迄
の間にOから漸次増大させて20%に高め、更に引上率
0.6迄の間に30%に漸増し、そのままの状態で引上
率が0.7に達するとここから引上率0.8迄の間は僅
かに漸減させる。
、単結晶中酸素濃度目標値を16X10”atIII/
cI11″とし、坩堝2を一定速度で回転させ、直径1
6インチの単結晶を引き上げ、その間引上率に応じて第
3図に示す如き出カバターンでサイドヒータ3及び坩堝
2の底から20ana下方に配したボトムヒータ4の各
出力配分を制御し、坩堝2の回転中心から100〜30
0 trmの部分を集中的に加熱しつつ単結晶を製造さ
せ、得られた単結晶についてその成長方向の酸素濃度を
検出した。
を、また縦軸に酸素濃度をとって示してあり、このグラ
フから明らかな如く略目標値に近い酸素濃度であって、
しかも引上率0.75で±3%以内の酸素濃度分布が得
られた。
一のサイドヒータ3.ボトムヒータ4を設けた構成につ
いて説明したが、何らこれに限定するものではなく、各
複数個のヒータを設け、夫々の出力を制御することとし
てもよいことは勿論である。
遮蔽部材を用いた単結晶製造設備に適用して、単結晶の
成長方向において目標酸素濃度をばらつきなく得られる
優れた効果を奏するものである。
本発明方法の実施に用いたボトムヒータの模式的平面図
、第3図は本発明方法におけるヒータの出力制御パター
ンを示すグラフ、第4図は本発明方法に依った場合の単
結晶の成長方向における酸素濃度分布を示すグラフ、第
5図は坩堝内溶融液温度分布に対する遮蔽部材の影響を
示すグラフである。 1・・・チャンバ 2・・・坩堝 2a・・・内坩堝2
b・・・外坩堝 3・・・サイドヒータ 4・・・ボト
ムヒータ 6・・・遮蔽部材 9・・・種結晶 10・
・・単結品持 許 出願人 大阪チタニウム製造株式会
社代理人 弁理士 河 野 登 夫外1名 第 図 第 図 図 図 引上率 引上率[ ] 図
Claims (1)
- 1、単結晶の引上領域を除く他の部分を覆う態様で遮蔽
部材を配設した坩堝からCZ法により単結晶を引上げる
過程で、単結晶中の酸素濃度を調節すべく、坩堝の周囲
、底部に臨ませた各加熱手段の出力を制御することを特
徴とする単結晶製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3473689A JP2681115B2 (ja) | 1989-02-14 | 1989-02-14 | 単結晶製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3473689A JP2681115B2 (ja) | 1989-02-14 | 1989-02-14 | 単結晶製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02217388A true JPH02217388A (ja) | 1990-08-30 |
| JP2681115B2 JP2681115B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=12422604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3473689A Expired - Lifetime JP2681115B2 (ja) | 1989-02-14 | 1989-02-14 | 単結晶製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2681115B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7390361B2 (en) | 2004-03-31 | 2008-06-24 | Sumco Techxiv Corporation | Semiconductor single crystal manufacturing apparatus and graphite crucible |
| US8241424B2 (en) | 2005-09-30 | 2012-08-14 | Sumco Techxiv Kabushiki Kaisha | Single crystal semiconductor manufacturing apparatus and manufacturing method |
| US12448701B2 (en) | 2021-09-10 | 2025-10-21 | Proterial, Ltd. | Single crystal manufacturing method, single crystal manufacturing apparatus and crucible |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4209325B2 (ja) | 2001-09-28 | 2009-01-14 | Sumco Techxiv株式会社 | 単結晶半導体の製造装置および製造方法 |
| JP5073257B2 (ja) | 2006-09-27 | 2012-11-14 | Sumco Techxiv株式会社 | 単結晶製造装置及び方法 |
| DE102010023101B4 (de) * | 2010-06-09 | 2016-07-07 | Siltronic Ag | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben aus Silizium |
-
1989
- 1989-02-14 JP JP3473689A patent/JP2681115B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
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| US7390361B2 (en) | 2004-03-31 | 2008-06-24 | Sumco Techxiv Corporation | Semiconductor single crystal manufacturing apparatus and graphite crucible |
| US8241424B2 (en) | 2005-09-30 | 2012-08-14 | Sumco Techxiv Kabushiki Kaisha | Single crystal semiconductor manufacturing apparatus and manufacturing method |
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|---|---|
| JP2681115B2 (ja) | 1997-11-26 |
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