JPH026382A - 単結晶引上げ装置 - Google Patents
単結晶引上げ装置Info
- Publication number
- JPH026382A JPH026382A JP14369388A JP14369388A JPH026382A JP H026382 A JPH026382 A JP H026382A JP 14369388 A JP14369388 A JP 14369388A JP 14369388 A JP14369388 A JP 14369388A JP H026382 A JPH026382 A JP H026382A
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- Japan
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- crucible
- single crystal
- heater
- inner crucible
- pulling
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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】
・ｆ−の１
本発明は、シリコン単結晶やゲルマニウム単結晶などを
製造する単結晶引上げ装置に関するものである。
製造する単結晶引上げ装置に関するものである。
従」ＬΔ玉」【
二重ルツボ法は、内ルツボと外ルツボからなる二重構造
のルツボを用いて単結晶の引上げを行う方法である。内
ルツボにドーパン１〜を添加し、偏析係数に従って濃く
なるドーパントを外ルツボからの融液でう寸めて結晶を
引上げる。内ルツボ内のドーパント濶１立が定に保たれ
るので、抵抗率が均一な結晶を１ｑることができる。た
だ、通常のＣＺ（引上）法に二重ルッ不法を適用すると
、酸素濃度が２０Ｘ１０”／ｃｍ３ ＜ＡＳＴＭ
Ｆｌ ２１７９以下同様）になってしまい、通常用いら
れる酸素濃度（５〜１８×１０１７／ｃｌＩ３）を越え
てしまうため問題となっていた。第６図を参照。ただし
第６図で、Ａ領域はＣＺ法に一弔ルツボ法を適用した場
合の酸素ｌｌ１度の制御Ｉ範囲、Ｂ領域はＭＣＺ法に二
重ルツボ法を適用した場合の酸素ｉ１！度の制御荀囲を
示しＣいる。
のルツボを用いて単結晶の引上げを行う方法である。内
ルツボにドーパン１〜を添加し、偏析係数に従って濃く
なるドーパントを外ルツボからの融液でう寸めて結晶を
引上げる。内ルツボ内のドーパント濶１立が定に保たれ
るので、抵抗率が均一な結晶を１ｑることができる。た
だ、通常のＣＺ（引上）法に二重ルッ不法を適用すると
、酸素濃度が２０Ｘ１０”／ｃｍ３ ＜ＡＳＴＭ
Ｆｌ ２１７９以下同様）になってしまい、通常用いら
れる酸素濃度（５〜１８×１０１７／ｃｌＩ３）を越え
てしまうため問題となっていた。第６図を参照。ただし
第６図で、Ａ領域はＣＺ法に一弔ルツボ法を適用した場
合の酸素ｌｌ１度の制御Ｉ範囲、Ｂ領域はＭＣＺ法に二
重ルツボ法を適用した場合の酸素ｉ１！度の制御荀囲を
示しＣいる。
ＭＣＺ法はＭａｇｎｃｔ＋ｃ Ｆｉｅｌｄ Ａｐｐ
ｌｉｃｄＣｚｏｃｂｒａｌｓｋｙ Ｍ ｅｔｈｏｄの
略である。ＭＣＺ法では、ＣＺ（引上）法にＪ：る単結
晶引上げの際、融液（例えばシリコン融液〉に強力な静
磁場を加える。この静磁場によって熱対流によるシリコ
ン融液の撹拌を抑制し、熱的Ｊ３よび化学的に安定した
状態で結晶成長を行う。
ｌｉｃｄＣｚｏｃｂｒａｌｓｋｙ Ｍ ｅｔｈｏｄの
略である。ＭＣＺ法では、ＣＺ（引上）法にＪ：る単結
晶引上げの際、融液（例えばシリコン融液〉に強力な静
磁場を加える。この静磁場によって熱対流によるシリコ
ン融液の撹拌を抑制し、熱的Ｊ３よび化学的に安定した
状態で結晶成長を行う。
このＭＣＺ法には、横磁場をかける方式と縦磁場をかけ
る方式がある。ＭＣＺ法によれば、酸素濃度制御が容易
であり、通常のＣＺ法ではＮ ａ困難な１〜１ Ｑｘ
Ｉ Ｑ” ａｔｏｍｓ ７ｃｍ３と酸素濃度が小さい結
晶のどＹ成が可能である。。
る方式がある。ＭＣＺ法によれば、酸素濃度制御が容易
であり、通常のＣＺ法ではＮ ａ困難な１〜１ Ｑｘ
Ｉ Ｑ” ａｔｏｍｓ ７ｃｍ３と酸素濃度が小さい結
晶のどＹ成が可能である。。
二手ルツボ法とＭ ＣＺ法を組合せることにより、２つ
の方法の長所を生かし、酸素濃度が低くしかも抵抗率が
均一である単結晶を製造する方法が提案されている６ が しＪ：うとする ＭＣＺ法（横磁稈）においては、例えばシ） ｌ：］ン
融液の（！Ｉ！直方白方向対流が抑制される。、このた
めシリコン溶液の熱交換は主に水平方向で行われ、通常
のＣＺ法に比ペルツボの径方向の温度差が小さくなる。
の方法の長所を生かし、酸素濃度が低くしかも抵抗率が
均一である単結晶を製造する方法が提案されている６ が しＪ：うとする ＭＣＺ法（横磁稈）においては、例えばシ） ｌ：］ン
融液の（！Ｉ！直方白方向対流が抑制される。、このた
めシリコン溶液の熱交換は主に水平方向で行われ、通常
のＣＺ法に比ペルツボの径方向の温度差が小さくなる。
ＭＣＺ法と二手ルツボ法を組み合せて行う場合には、こ
の径方向の温度差の問題を無視することができなくなる
。すなわち、内ルツボで熱が！！！蔽され、ＭＣＺ法単
独の場合よりもざらに温度差が小さくなる（熱応答も悪
くなる）。このため結晶引上げに際し内ルツボから多結
晶が析出し易くなり、得られる１１１結晶の品質に問題
があつＩＣｒｔまた、引上げ速度を大きくすると、いっ
そう多結晶が析出し易くなるので引上げ速度を小さく押
えなければならず、単結晶の生産能率をＬげるごとがで
きなかった。
の径方向の温度差の問題を無視することができなくなる
。すなわち、内ルツボで熱が！！！蔽され、ＭＣＺ法単
独の場合よりもざらに温度差が小さくなる（熱応答も悪
くなる）。このため結晶引上げに際し内ルツボから多結
晶が析出し易くなり、得られる１１１結晶の品質に問題
があつＩＣｒｔまた、引上げ速度を大きくすると、いっ
そう多結晶が析出し易くなるので引上げ速度を小さく押
えなければならず、単結晶の生産能率をＬげるごとがで
きなかった。
化１１圧江
前ｊホの問題点に爲み、本発明は酸素濃度が低くしかも
抵抗率が均一である単結晶を効率よく得ることができる
単結晶引上げ装置を提供することを目的としている。
抵抗率が均一である単結晶を効率よく得ることができる
単結晶引上げ装置を提供することを目的としている。
１肚立１１
前述の目的を達成するために、この梵明は請求項に記載
の単結晶用トげ装置を要旨としている。
の単結晶用トげ装置を要旨としている。
間 を するための
本発明の単結晶引上げ装置は、内ルツボと外ルツボから
なる２蛋ルツボと、２徂ルツボ内の単結晶原料を加熱づ
るヒータを協えた単結晶引上げ装置にＪ３いて、２小ル
ツボの外側に磁石を設け、この磁石が形成Ｊる静磁場内
で４１結晶の引上げを行う構成にし、ざらに内ルツボの
上方にザブヒータを設けて内ルツボを加熱する構成にし
たことを特徴とする１゜また、前述の単結晶引上げ装置
において、ヒータとリブヒータを別々に設けずに一体と
して構成してもよい。この場合、一体となったヒータは
、外ルツボばかりでなく、内ルツボの、に部も直接加熱
づる。
なる２蛋ルツボと、２徂ルツボ内の単結晶原料を加熱づ
るヒータを協えた単結晶引上げ装置にＪ３いて、２小ル
ツボの外側に磁石を設け、この磁石が形成Ｊる静磁場内
で４１結晶の引上げを行う構成にし、ざらに内ルツボの
上方にザブヒータを設けて内ルツボを加熱する構成にし
たことを特徴とする１゜また、前述の単結晶引上げ装置
において、ヒータとリブヒータを別々に設けずに一体と
して構成してもよい。この場合、一体となったヒータは
、外ルツボばかりでなく、内ルツボの、に部も直接加熱
づる。
静磁場を発生ずるための磁石として、超電導マグネット
を用いてｂよい。また、静ｌｌｕ場は横磁場と縦磁場の
いずれでもよい。
を用いてｂよい。また、静ｌｌｕ場は横磁場と縦磁場の
いずれでもよい。
例として、単結晶シリコンを製造覆る場合を説明する。
内ルツボ２２のＥ部がリーブヒータ３４にＪ、って熱せ
られる。この熱が内ルツボ２２の下部に伝わり、内ルツ
ボ近傍の溶融シリコン２３を加熱する。従って、ルツボ
内の溶融シリコン２３【よ内ルツボの内径方向に適当な
温度差を持つことになる。このため引上げ速度を大きく
してｂ多結晶が析出しすらくなる。
られる。この熱が内ルツボ２２の下部に伝わり、内ルツ
ボ近傍の溶融シリコン２３を加熱する。従って、ルツボ
内の溶融シリコン２３【よ内ルツボの内径方向に適当な
温度差を持つことになる。このため引上げ速度を大きく
してｂ多結晶が析出しすらくなる。
また、ヒータとサブヒータを一体に構成した場合にも同
様に、内ルツボ２２の上部が加熱され、その熱が内ルツ
ボ２２の下部に伝わり、溶融シリコン２３を加熱ツる。
様に、内ルツボ２２の上部が加熱され、その熱が内ルツ
ボ２２の下部に伝わり、溶融シリコン２３を加熱ツる。
従って、ルツボ内の溶融シリコン２３は内ルツボの内径
方向に適当な温度差を持つことになる。このため、弓し
ヒげ速度を大きくしてｂ多結晶が析出しずらくなる。
方向に適当な温度差を持つことになる。このため、弓し
ヒげ速度を大きくしてｂ多結晶が析出しずらくなる。
ザブヒータは、引上げ時のルツボの移動に従って上下方
向に移動可１１社にすると右利である。
向に移動可１１社にすると右利である。
去」１九
以下図面を参照して本発明による単結晶引上げ装置ｎの
実施例についで説明する。
実施例についで説明する。
単ＩＦｉ晶引十げ装置１０は磁石１１を右しＣいる。磁
石１１は静磁場を形成し、その静磁場の中でシリコン等
の半導体の単結晶を引」ニげる構成になっている。磁石
１１としては、超電導マグネッ１〜を用いることも可能
である。
石１１は静磁場を形成し、その静磁場の中でシリコン等
の半導体の単結晶を引」ニげる構成になっている。磁石
１１としては、超電導マグネッ１〜を用いることも可能
である。
磁場の方向は横磁場、縦磁場のいずれでもよいが、通常
は横Ｉｉｔ＆場の中で引」−げを行う３゜磁石１１の内
側には減几容？Ａ２７が設けである１、減圧容器２７に
は、容器室内２８を所定雰囲気に設定づるためのポンプ
系が接続しであるが、図面では省略している。
は横Ｉｉｔ＆場の中で引」−げを行う３゜磁石１１の内
側には減几容？Ａ２７が設けである１、減圧容器２７に
は、容器室内２８を所定雰囲気に設定づるためのポンプ
系が接続しであるが、図面では省略している。
減圧容器２７の中火部には、内ルツボ２２と外ルツボ２
１からなる２屯ルツボが設は−Ｃある。
１からなる２屯ルツボが設は−Ｃある。
ルツボの回りには、゛ヒｉＭ体材料（例えばシリ」ン２
３）を加熱１Ｊるためのヒータ２４が設 １ノ ゛で
あ る 。
３）を加熱１Ｊるためのヒータ２４が設 １ノ ゛で
あ る 。
ヒータ２４の外側には断熱杓２９が設（１９シである。
内ルツボの上方には、内ルツボを加熱するためのサブヒ
ータ３４が設けである。内ルツボがり゛ブヒータ３４に
より熱せられ、この熱が内ルツボの近傍の溶融シリコン
２３を加熱づる。従って、ルツボ内の溶融シリコン２３
は内ルツボの内径方向に適当な温度差を待つことになる
。
ータ３４が設けである。内ルツボがり゛ブヒータ３４に
より熱せられ、この熱が内ルツボの近傍の溶融シリコン
２３を加熱づる。従って、ルツボ内の溶融シリコン２３
は内ルツボの内径方向に適当な温度差を待つことになる
。
サブヒータの形状は、内ルツボの上部を加熱できる形状
であればにり、第１図に示した形状に限定されない。例
えば、カンタル４９１０３をコイル状に巻いＩζザブヒ
ータ１３４を用いてもＪ、い。このヒータは絶縁体で構
成されｌζ腕１０２を介して容器に取りつ（〕る構成に
なっている（第４図参照）。また、第５図に示したよう
にＦ部を導通さ氾た二［ｎの円柱状のヒータ２０２．２
０３を用いて→」ブヒータ２３４を形成してもよい３． １ノブヒータは、弓りにげ時のルツボの移動に従って、
ト下方向に移動可能にするとイｉ刊である。
であればにり、第１図に示した形状に限定されない。例
えば、カンタル４９１０３をコイル状に巻いＩζザブヒ
ータ１３４を用いてもＪ、い。このヒータは絶縁体で構
成されｌζ腕１０２を介して容器に取りつ（〕る構成に
なっている（第４図参照）。また、第５図に示したよう
にＦ部を導通さ氾た二［ｎの円柱状のヒータ２０２．２
０３を用いて→」ブヒータ２３４を形成してもよい３． １ノブヒータは、弓りにげ時のルツボの移動に従って、
ト下方向に移動可能にするとイｉ刊である。
ザブヒータ３４の出力、形状及びリブヒータ３４と内ル
ツボ２２との距離を調整することにＪ−り、溶融シリコ
ンの温度分布を所望の分布にすることができる。ｌ 内ルツボ２２と外ルツボ２１は石英ガラスやカーボン等
の材料で構成することができる。
ツボ２２との距離を調整することにＪ−り、溶融シリコ
ンの温度分布を所望の分布にすることができる。ｌ 内ルツボ２２と外ルツボ２１は石英ガラスやカーボン等
の材料で構成することができる。
また、内ルツボの下部には、例えば直［６ｍｍ、長さ１
５０ｍｍの管を設置し、内ルツボと外ルツボを連絡する
。しかし、図面では簡単のために示していない。
５０ｍｍの管を設置し、内ルツボと外ルツボを連絡する
。しかし、図面では簡単のために示していない。
内ルツボ上部に熱伝シ９のよいしの（例えばカーボンな
ど）をかぶせ、ヒータからの輻射を吸収し易くしてもＪ
：い。
ど）をかぶせ、ヒータからの輻射を吸収し易くしてもＪ
：い。
２小ルツボの上方には単結晶つり上げ装置２５が設けで
ある。また、２車ルツボの下方にはルツボ回転支持装置
２６が設置されている。
ある。また、２車ルツボの下方にはルツボ回転支持装置
２６が設置されている。
次に第２図を参照して本発明の他の実施例について簡単
にｊボベる。
にｊボベる。
単結晶引上げ装置１００では、前述の実施例におけるヒ
ータ２４とサブヒータ３４とが一体になってヒータ１２
４を形成しでいる。
ータ２４とサブヒータ３４とが一体になってヒータ１２
４を形成しでいる。
ヒータ１２４の上部が内ルツボの上縁に近接していて、
内ルツボ２２はその近接部から熱を受は取ることになる
。他の構成は、前述の実施例と同じである。
内ルツボ２２はその近接部から熱を受は取ることになる
。他の構成は、前述の実施例と同じである。
第１．２図は例として、単結晶シリコン２３′が単結晶
つり上げ装置２５によってつり上げられている状態を模
式的に示している。
つり上げ装置２５によってつり上げられている状態を模
式的に示している。
次に、本発明の単結晶用トげ装；αを用いて単結晶シリ
コンを製造した実験例について述べる。
コンを製造した実験例について述べる。
第１図に示した単結晶引上げ装置の内ルツボ及び外ルツ
ボに２０ｋｇｐｏｌｙシリコンをヂｐ−ジし、ドーパン
トとしてリン（Ｐ）を添加した。横磁界の静磁場０．３
Ｔ（テスラ）かけ、方位（１１１）で５インチの結晶を
引、［げた。
ボに２０ｋｇｐｏｌｙシリコンをヂｐ−ジし、ドーパン
トとしてリン（Ｐ）を添加した。横磁界の静磁場０．３
Ｔ（テスラ）かけ、方位（１１１）で５インチの結晶を
引、［げた。
シリコン単結晶の引上げは、平均引上げ速ａ １ 、０
８１′ａｍ／ｍｉｎで行った。これは、通常のＭＣＺ法
にに６２重ルツボ引上げ速度的０゜８ｍｍ／ｍｉｎに比
べ３５％大きい速度である。
８１′ａｍ／ｍｉｎで行った。これは、通常のＭＣＺ法
にに６２重ルツボ引上げ速度的０゜８ｍｍ／ｍｉｎに比
べ３５％大きい速度である。
また、引上げた結晶の抵抗率分布は第２図のようになり
ほぼ一定となり良好であった。
ほぼ一定となり良好であった。
さらに、酸素濃度はインボッ１〜の全域で１ＱｘｌＱ”
ａｍ″′３以下であり、通常の２…ルツボ法によ６Ｗｉ
ｍｌＱ ２５ Ｘ １０ ” ｃｍ−’ ニ比へて小さ
いことが明らかになった。なお、この値は換箇係数△Ｓ
ＴＭ Ｆ１’２１−７９に従ったらのである。
ａｍ″′３以下であり、通常の２…ルツボ法によ６Ｗｉ
ｍｌＱ ２５ Ｘ １０ ” ｃｍ−’ ニ比へて小さ
いことが明らかになった。なお、この値は換箇係数△Ｓ
ＴＭ Ｆ１’２１−７９に従ったらのである。
本発明の単結晶引上げ装置は、ＮＴＤ （中性子照射）
−８ｉ法の代替として用いることができる。
−８ｉ法の代替として用いることができる。
本発明は前述の実施例に限定されない。例えば、本発明
のサブヒータ及びサブヒータと体止したヒータの構成は
通常の２重ルツボ法（０７法）による単結晶引上げ装置
に適用することもできる。
のサブヒータ及びサブヒータと体止したヒータの構成は
通常の２重ルツボ法（０７法）による単結晶引上げ装置
に適用することもできる。
１１１丸１
本発明の単結晶引上げ装置によれば、酸素ｍ度が低くし
かも抵抗率が均一である単結晶を効率よく得ることがで
きる。また、引上げ速度を大幅に向にＪることができる
。
かも抵抗率が均一である単結晶を効率よく得ることがで
きる。また、引上げ速度を大幅に向にＪることができる
。
第１図は本発明による単結晶用にげ装置の実施例を承り
概念図、第２図は本発明にＪ：る単結晶引上げ装置の他
の実施例を示す概念図、第３図は第１図に示した単結晶
引上げ装置及び通常の装置によって製造したｔｉ結晶シ
リコンの抵抗率を示すグラフ、第４，５図はサブヒータ
の実施例を示す図、第６図はＣ７法に一重ルツボ法を適
用した場合の酸素濃度の制御範囲（領域△）とＭＣＺ法
に二…ルツボ法を適用した場合の酸素１１ｉｉＩ ＩＩ
の制御範囲（領域Ｂ）を示すグラフである。 １０・・・単結晶引上げ装置 ２つ・・・断熱材 ２１・・・外ルツボ ２２・・・内ルツボ ２３・・・溶融シリコン ２３′・・・単結晶シリコン ２４．１２４・・・ヒータ ２５・・・単結晶つり上げ装置 ２６・・・ルツボ回転支持装置 ２７・・・減圧容器 ２８・・・容器室内 ２３．１３４，２３４・・・サブヒータ第１図 とｂ 第３図 固 化↑ 第２図 第 図 第 図
概念図、第２図は本発明にＪ：る単結晶引上げ装置の他
の実施例を示す概念図、第３図は第１図に示した単結晶
引上げ装置及び通常の装置によって製造したｔｉ結晶シ
リコンの抵抗率を示すグラフ、第４，５図はサブヒータ
の実施例を示す図、第６図はＣ７法に一重ルツボ法を適
用した場合の酸素濃度の制御範囲（領域△）とＭＣＺ法
に二…ルツボ法を適用した場合の酸素１１ｉｉＩ ＩＩ
の制御範囲（領域Ｂ）を示すグラフである。 １０・・・単結晶引上げ装置 ２つ・・・断熱材 ２１・・・外ルツボ ２２・・・内ルツボ ２３・・・溶融シリコン ２３′・・・単結晶シリコン ２４．１２４・・・ヒータ ２５・・・単結晶つり上げ装置 ２６・・・ルツボ回転支持装置 ２７・・・減圧容器 ２８・・・容器室内 ２３．１３４，２３４・・・サブヒータ第１図 とｂ 第３図 固 化↑ 第２図 第 図 第 図
Claims (1)
- 内ルツボと外ルツボからなる２重ルツボと、前記２重ル
ツボ内の単結晶原料を加熱するヒータを備えた単結晶引
上げ装置において、前記２重ルツボの外側に磁石を設け
、前記磁石が形成する静磁場内で単結晶の引上げを行う
構成にし、さらに前記内ルツボの上方にサブヒータを設
けて前記内ルツボを加熱する構成にしたことを特徴とす
る単結晶引上げ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14369388A JPH026382A (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 単結晶引上げ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14369388A JPH026382A (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 単結晶引上げ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH026382A true JPH026382A (ja) | 1990-01-10 |
Family
ID=15344766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14369388A Pending JPH026382A (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 単結晶引上げ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH026382A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0558788A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-09 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 高抵抗シリコンウエハ−の製造方法 |
| JPH09110580A (ja) * | 1995-10-13 | 1997-04-28 | Nec Corp | 結晶育成方法および結晶育成装置 |
| JP2018095490A (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-21 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶製造方法、シリコン単結晶、及びシリコン単結晶ウェーハ |
| KR20220056752A (ko) * | 2020-10-28 | 2022-05-06 | 한국세라믹기술원 | 거칠기가 부여된 단결정 용액성장용 이중도가니 |
| KR20220056753A (ko) * | 2020-10-28 | 2022-05-06 | 한국세라믹기술원 | 거칠기가 부여된 단결정 용액성장용 이중 도가니 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6027684A (ja) * | 1983-07-26 | 1985-02-12 | Fujitsu Ltd | 単結晶製造装置 |
| JPS6033294A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-20 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶半導体引上装置 |
-
1988
- 1988-06-13 JP JP14369388A patent/JPH026382A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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| JPS6027684A (ja) * | 1983-07-26 | 1985-02-12 | Fujitsu Ltd | 単結晶製造装置 |
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