JPH0250077B2 - - Google Patents
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- JPH0250077B2 JPH0250077B2 JP54022494A JP2249479A JPH0250077B2 JP H0250077 B2 JPH0250077 B2 JP H0250077B2 JP 54022494 A JP54022494 A JP 54022494A JP 2249479 A JP2249479 A JP 2249479A JP H0250077 B2 JPH0250077 B2 JP H0250077B2
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- Japan
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- melting
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- semiconductor
- rod
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/28—Controlling or regulating
- C30B13/30—Stabilisation or shape controlling of the molten zone, e.g. by concentrators, by electromagnetic fields; Controlling the section of the crystal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/16—Heating of the molten zone
- C30B13/20—Heating of the molten zone by induction, e.g. hot wire technique
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
- Y10T117/1076—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state having means for producing a moving solid-liquid-solid zone
- Y10T117/1084—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state having means for producing a moving solid-liquid-solid zone having details of a stabilizing feature
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体結晶棒、特に転位のないケイ
素単結晶棒を得るための浮遊帯域溶融法に関す
る。
素単結晶棒を得るための浮遊帯域溶融法に関す
る。
大なる直径の半導体結晶棒を製造する場合にも
溶融帯域が安定に保持され、転位のない結晶棒を
得る方法として、溶融帯域に導入される半導体棒
部分の直径より小さい内径を有する単巻誘導加熱
コイルを使用し、再結晶半導体棒部分の直径が30
〜50mmのときは溶融帯域の高さを15〜23mmに、直
径が50〜75mmのときは高さを18〜26mmに、直径が
75mmより大きいときは高さを32mmの限界値に設定
して帯域溶融を行うことは既に本出願人により提
案されている（ドイツ連邦共和国特許出願公開第
2640641号明細書参照）。第２図はその方法の概略
を示すもので、２１は帯域溶融にかけるべき半導
体結晶棒、２２は再結晶半導体結晶棒、２３は両
結晶棒間に形成されている溶融帯域、２４は単巻
誘導加熱コイルで、半導体結晶棒２１，２２を上
下方向に動かすことにより溶融帯域２３も移動す
る。なお図には示していないが両結晶棒２１，２
２は上下で保持されている。ｄは再結晶半導体結
晶棒２２の直径、ｈは溶融帯域２３の最外側で測
つた高さで、ｄとｈとを上述のように関係づけて
帯域溶融を行うことにより、かなり大きい直径の
半導体結晶棒でも極めて転位の少ない半導体結晶
棒を得ることができる。
溶融帯域が安定に保持され、転位のない結晶棒を
得る方法として、溶融帯域に導入される半導体棒
部分の直径より小さい内径を有する単巻誘導加熱
コイルを使用し、再結晶半導体棒部分の直径が30
〜50mmのときは溶融帯域の高さを15〜23mmに、直
径が50〜75mmのときは高さを18〜26mmに、直径が
75mmより大きいときは高さを32mmの限界値に設定
して帯域溶融を行うことは既に本出願人により提
案されている（ドイツ連邦共和国特許出願公開第
2640641号明細書参照）。第２図はその方法の概略
を示すもので、２１は帯域溶融にかけるべき半導
体結晶棒、２２は再結晶半導体結晶棒、２３は両
結晶棒間に形成されている溶融帯域、２４は単巻
誘導加熱コイルで、半導体結晶棒２１，２２を上
下方向に動かすことにより溶融帯域２３も移動す
る。なお図には示していないが両結晶棒２１，２
２は上下で保持されている。ｄは再結晶半導体結
晶棒２２の直径、ｈは溶融帯域２３の最外側で測
つた高さで、ｄとｈとを上述のように関係づけて
帯域溶融を行うことにより、かなり大きい直径の
半導体結晶棒でも極めて転位の少ない半導体結晶
棒を得ることができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、上述の半導体結晶棒の浮遊帯
域溶融法において、誘導加熱コイルと半導体棒と
の間に生じ得る弧絡現象を低減させ、得られる半
導体結晶の品質をさらに向上させることにある。
域溶融法において、誘導加熱コイルと半導体棒と
の間に生じ得る弧絡現象を低減させ、得られる半
導体結晶の品質をさらに向上させることにある。
上述の目的を達成するため、本発明の浮遊帯域
溶融法においては、溶融帯域に導かれる半導体棒
部分の直径より小さい内径を有する単巻誘導加熱
コイルを使用し、再結晶半導体棒部分の直径が30
〜50mmのときは溶融帯域の高さを15〜23mmに、直
径が50〜75mmのときは高さを18〜26mmに、直径が
75mmより大きいときは長さを32mmに設定するとと
もに、帯域溶融プロセスを0.5〜５ゲージ圧の範
囲の過圧下のアルゴン雰囲気中で実施し、その際
純度99.999％のアルゴンを使用するものである。
溶融法においては、溶融帯域に導かれる半導体棒
部分の直径より小さい内径を有する単巻誘導加熱
コイルを使用し、再結晶半導体棒部分の直径が30
〜50mmのときは溶融帯域の高さを15〜23mmに、直
径が50〜75mmのときは高さを18〜26mmに、直径が
75mmより大きいときは長さを32mmに設定するとと
もに、帯域溶融プロセスを0.5〜５ゲージ圧の範
囲の過圧下のアルゴン雰囲気中で実施し、その際
純度99.999％のアルゴンを使用するものである。
アルゴンのガス圧は帯域溶融中一定に保持する
のが有利である。
のが有利である。
本発明においては、得るべき再結晶半導体棒の
直径と溶融帯域の高さとを関係づけることにより
溶融帯域は安定し、さらに帯域溶融を行うアルゴ
ン雰囲気のガス圧および純度を所定の値に定める
ことにより半導体結晶棒と加熱コイルとの間の弧
絡も防止され、溶融帯域はさらに安定化される。
直径と溶融帯域の高さとを関係づけることにより
溶融帯域は安定し、さらに帯域溶融を行うアルゴ
ン雰囲気のガス圧および純度を所定の値に定める
ことにより半導体結晶棒と加熱コイルとの間の弧
絡も防止され、溶融帯域はさらに安定化される。
以下図面について本発明の実施例を詳細に説明
する。
する。
浮遊帯域溶融に使用される真空容器２の中に
は、両端が保持具３，４で緊締された鉛直のケイ
素結晶棒５が配置される。高周波加熱コイル６と
接地された中間タツプ７とから成り支持体８に取
付けられた加熱装置は、ケイ素棒内に溶融帯域９
を形成し、この帯域９は再結晶棒部分５ａを上方
の保持具３に把持された素材ケイ素結晶棒５から
分離する。保持具４にはたとえば（111）方位の
種結晶１１が保持されており、この結晶は再結晶
棒部分５ａの方向にびん首形の狭隘部１２を有し
ている。
は、両端が保持具３，４で緊締された鉛直のケイ
素結晶棒５が配置される。高周波加熱コイル６と
接地された中間タツプ７とから成り支持体８に取
付けられた加熱装置は、ケイ素棒内に溶融帯域９
を形成し、この帯域９は再結晶棒部分５ａを上方
の保持具３に把持された素材ケイ素結晶棒５から
分離する。保持具４にはたとえば（111）方位の
種結晶１１が保持されており、この結晶は再結晶
棒部分５ａの方向にびん首形の狭隘部１２を有し
ている。
引上げ開始にあたり真空容器２内は約0.6ゲー
ジ圧のアルゴン圧に調整される。これは容器２内
に充填すべき純度99.999％のアルゴンを貯蔵ボン
ベ１５から導管１０を介して圧力10-5mmHgまで
排気された容器２に導入することにより行われ
る。導管１０には減圧弁１３、調量弁１６および
圧力計１７が配設されている。減圧弁１３が開か
れ、調量弁１６の操作により圧力計１７に0.6ゲ
ージ圧の所望の圧力が設定され、帯域溶融プロセ
ス中にこの圧力が保持される。
ジ圧のアルゴン圧に調整される。これは容器２内
に充填すべき純度99.999％のアルゴンを貯蔵ボン
ベ１５から導管１０を介して圧力10-5mmHgまで
排気された容器２に導入することにより行われ
る。導管１０には減圧弁１３、調量弁１６および
圧力計１７が配設されている。減圧弁１３が開か
れ、調量弁１６の操作により圧力計１７に0.6ゲ
ージ圧の所望の圧力が設定され、帯域溶融プロセ
ス中にこの圧力が保持される。
引上げ速度は毎分４mmに、再凝固（再結晶）棒
部分５ａの保持具４の回転速度は毎分15回転にそ
れぞれ設定される。
部分５ａの保持具４の回転速度は毎分15回転にそ
れぞれ設定される。
上述の条件を守れば、長さ100cm、直径80mmの
転位のないケイ素単結晶棒を作ることができる。
転位のないケイ素単結晶棒を作ることができる。
本発明方法は、たとえばドイツ連邦共和国特許
第1218404号明細書に記載された再結晶棒部分の
側方への移動工程或いはドイツ連邦共和国特許出
願公開第2548050号明細書に記載された円錐棒に
おける支持工程等と組合わせて使用すれば極めて
有利である。
第1218404号明細書に記載された再結晶棒部分の
側方への移動工程或いはドイツ連邦共和国特許出
願公開第2548050号明細書に記載された円錐棒に
おける支持工程等と組合わせて使用すれば極めて
有利である。
本発明においては、溶融帯域に導かれる半導体
棒部分の直径より小さい内径を有する単巻誘導加
熱コイルを使用するものであるから、加熱コイル
は溶融帯域に極めて接近して置かれることにな
る。そのため、気化した半導体材料が加熱コイル
上に沈着し、そこで凝固し、半導体材料と加熱コ
イルの材料との熱膨張係数の相違により凝固した
半導体材料が温度変化の際加熱コイルから離れ落
ち、加熱コイルの微粒子とともに溶融帯域内に落
下することがある。この加熱コイルの材料が溶融
帯域内に組み込まれることにより転位が結晶中に
形成されることになる。
棒部分の直径より小さい内径を有する単巻誘導加
熱コイルを使用するものであるから、加熱コイル
は溶融帯域に極めて接近して置かれることにな
る。そのため、気化した半導体材料が加熱コイル
上に沈着し、そこで凝固し、半導体材料と加熱コ
イルの材料との熱膨張係数の相違により凝固した
半導体材料が温度変化の際加熱コイルから離れ落
ち、加熱コイルの微粒子とともに溶融帯域内に落
下することがある。この加熱コイルの材料が溶融
帯域内に組み込まれることにより転位が結晶中に
形成されることになる。
この半導体材料の気化を防止するためには、帯
域溶融を真空中ではなくアルゴン雰囲気中で行う
必要がある。それによつて半導体結晶棒の気化お
よび加熱コイル上への沈着を避けることができ
る。しかしながら、アルゴンは真空とは異なり、
圧力が低いと接地電位にある半導体結晶棒と加熱
コイルとの間に孤絡を生じるという欠点がある。
この孤絡が生じると半導体結晶棒は使用し得ない
状態となる。孤絡はアルゴンの圧力をある値以上
にすることによつて防止することができ、この最
低圧力が約0.5ゲージ圧である。
域溶融を真空中ではなくアルゴン雰囲気中で行う
必要がある。それによつて半導体結晶棒の気化お
よび加熱コイル上への沈着を避けることができ
る。しかしながら、アルゴンは真空とは異なり、
圧力が低いと接地電位にある半導体結晶棒と加熱
コイルとの間に孤絡を生じるという欠点がある。
この孤絡が生じると半導体結晶棒は使用し得ない
状態となる。孤絡はアルゴンの圧力をある値以上
にすることによつて防止することができ、この最
低圧力が約0.5ゲージ圧である。
アルゴンの圧力を高めると孤絡の危険性はさら
に減少するが、ある値以上になると、アルゴンに
より強い対流が溶融帯域の近傍に生じる。この対
流は溶融帯域を冷却することになり、生じた半導
体結晶棒は使用不可能なものとなる。この最高圧
力は約５ゲージ圧である。
に減少するが、ある値以上になると、アルゴンに
より強い対流が溶融帯域の近傍に生じる。この対
流は溶融帯域を冷却することになり、生じた半導
体結晶棒は使用不可能なものとなる。この最高圧
力は約５ゲージ圧である。
本発明によれば、純度の高い、かつ所定の圧力
範囲内にあるアルゴン雰囲気中で帯域溶融を行う
ことにより、溶融帯域と誘導加熱コイルとの間の
孤絡、雰囲気ガスの対流による溶融帯域の冷却を
防止し、従来の浮遊帯域溶融法で得られてきた結
晶の品質をさらに一段と高めることができるもの
である。
範囲内にあるアルゴン雰囲気中で帯域溶融を行う
ことにより、溶融帯域と誘導加熱コイルとの間の
孤絡、雰囲気ガスの対流による溶融帯域の冷却を
防止し、従来の浮遊帯域溶融法で得られてきた結
晶の品質をさらに一段と高めることができるもの
である。
第１図は本発明方法を実施するための装置の構
成配置図、第２図は溶融帯域部分の拡大説明図で
ある。 ２……真空容器、３，４……保持具、５……ケ
イ素結晶棒、５ａ……再結晶棒部分、６……誘導
加熱コイル、９……溶融帯域、１０……導管、１
５……アルゴンガスボンベ。
成配置図、第２図は溶融帯域部分の拡大説明図で
ある。 ２……真空容器、３，４……保持具、５……ケ
イ素結晶棒、５ａ……再結晶棒部分、６……誘導
加熱コイル、９……溶融帯域、１０……導管、１
５……アルゴンガスボンベ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 溶融帯域に導かれる半導体棒部分の直径より
小さい内径を有する単巻誘導加熱コイルを使用
し、再結晶半導体棒部分の直径が30〜50mmのとき
は溶融帯域の高さを15〜23mmに、直径が50〜75mm
のときは高さを18〜26mmに、直径が75mmより大き
いときは高さを32mmに設定するとともに、帯域溶
融プロセスを0.5〜５ゲージ圧の範囲の過圧下の
アルゴン雰囲気中で実施し、その際純度99.999％
のアルゴンを使用することを特徴とする半導体結
晶棒の浮遊帯域溶融法。 ２ ガス圧を帯域溶融中一定に保持することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の浮遊帯域溶
融法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2808401A DE2808401C3 (de) | 1978-02-27 | 1978-02-27 | Verfahren zum Einstellen einer stabilen Schmelzzone beim tiegelfreien Zonenschmelzen eines Halbleiterkristallstabes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54123586A JPS54123586A (en) | 1979-09-25 |
| JPH0250077B2 true JPH0250077B2 (ja) | 1990-11-01 |
Family
ID=6033063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2249479A Granted JPS54123586A (en) | 1978-02-27 | 1979-02-27 | Method of preparing stable melting zone in crucibleefree zone melting for semiconductor crystalline rod |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4436578A (ja) |
| JP (1) | JPS54123586A (ja) |
| DE (1) | DE2808401C3 (ja) |
| IT (1) | IT1111796B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0280779U (ja) * | 1988-12-09 | 1990-06-21 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3333960A1 (de) * | 1983-09-20 | 1985-04-04 | Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen | Verfahren zur herstellung von versetzungsfreien einkristallstaeben aus silicium |
| US5409892A (en) * | 1988-06-02 | 1995-04-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of maufacturing superconductor of ceramics superconductive material |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3660062A (en) | 1968-02-29 | 1972-05-02 | Siemens Ag | Method for crucible-free floating zone melting a crystalline rod, especially of semi-crystalline material |
| DE2019179A1 (de) | 1970-04-21 | 1971-11-04 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Dotieren von Halbleitermaterial beim tiegelfreien Zonenschmelzen |
| GB1361710A (en) | 1972-11-17 | 1974-07-30 | Belov V F | Vertical crucible-free zone melting |
| JPS4991003A (ja) * | 1972-12-26 | 1974-08-30 | ||
| DE2640641B2 (de) | 1976-09-09 | 1978-06-29 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zum Einstellen einer stabilen Schmelzzone beim tiegelf reien Zonenschmelzen eines Halbleiterkristallstabes |
-
1978
- 1978-02-27 DE DE2808401A patent/DE2808401C3/de not_active Expired
-
1979
- 1979-02-23 IT IT20470/79A patent/IT1111796B/it active
- 1979-02-27 JP JP2249479A patent/JPS54123586A/ja active Granted
-
1981
- 1981-02-03 US US06/231,028 patent/US4436578A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0280779U (ja) * | 1988-12-09 | 1990-06-21 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT7920470A0 (it) | 1979-02-23 |
| DE2808401B2 (de) | 1983-06-16 |
| US4436578A (en) | 1984-03-13 |
| DE2808401C3 (de) | 1984-07-19 |
| DE2808401A1 (de) | 1979-08-30 |
| IT1111796B (it) | 1986-01-13 |
| JPS54123586A (en) | 1979-09-25 |
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