JPH03183684A - 単結晶引上げ方法 - Google Patents

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−１−の利用分野］ 木登門は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）による単結晶
体の製造において、生産性および歩留の向上を図るとと
もに、製品の多品秤化、大径化に対応するための方法に
関するものである。

［従来の技術〕 シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素などの単結晶の
製造方法として、坩堝内の融液から結晶を成長させつつ
引上げるＣＺ法が広く行なわれている。

ところで近年、上記のような半導体単結晶体の需要の高
まりと、デバイスメーカーにおける生産性向上のため、
引上げられて製造される単結晶体も急激に大径化してき
ている傾向にある。しかしながら、このような大径化は
、結晶育成の面から工業的に難しいものである以外に、
デバイスメーカーにおける製造プロセス、特に酸化など
の熱処理プロセスの面からも困難なところがあり、その
技術的レベルは各メーカーによってさまざまである。ま
たこのようにＣ２法によって得られた単結Ｔ＋の用途は
、ＭＯＳ、バイポーラＬＳＩをはじめトランジスタやダ
イオード等多岐に及んでいる。

このような点から、上記したようなシリコン単結晶体は
、その大きさの面でも種々のものが必要とされているの
が現状である。

ＣＺ法によりシリコン単結晶を得ようとする場合、第３
図に示すように、石英坩堝１内に多結晶シリコン原料お
よび必要に応じて所定のドーパントを所定量装填し、こ
の原料を筒状のヒーター２からの加熱によって溶解して
、シリコン融液３とし、そして引にげワイヤ４の先端に
取付は金具５によって固定された挿結晶６を、この融液
３に浸け、所定速度で引」二げることにより秤結晶６の
先端に結晶を成長させることで行なわれるが、従来、そ
の単結晶引上げ操作は、先端に成長していく結晶の径を
絞る操作により無転位化させた後、漸次用」二げ速度を
減少させであるいは融液温度を低くして成長結晶を所望
の直径まで拡径して行き、さらに所望の直径となったら
引上げ速度あるいは融液温度を適宜制御しながら、この
直径を保ちつつ所定の長さだけ結晶を成長させ、その後
漸次引上げ速度を増加させであるいは融液温度を高くし
て成長結晶を縮径させ、最終的に融液３の液面から成長
じた単結晶体７を離すことにより行なわれていた。

このように従来、ＣＺ法においては一回の引」二げ操作
によって、一種の直径を有するものしか作製しておらず
、前記したような単結晶の少量多品種化に対応できない
ものであった。

また、このような従来の単結晶引上げ方法では前記した
ような単結晶体の大ｉソ化は、引」こげ装置ｄ自体の構
成、特に引上げチャンバーの直径によっても限度があり
、このような単結晶の大径化には引」二げ装置自体を変
更する必要が生じ、設備投資の而からも問題であった。

［光用が解決しようとする課題］ 従って、本発明は単結晶用」二げ方法において、単結晶
の少量多品種化に対応することを目的とするものである
。本発明はまた既在の袋式においてより大径化された単
結晶の製造を可能とすることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の単結晶引上げ方法は、坩堝内の融液に抽結晶を
接触させ引上げて単結晶体を成長させる単桔ｌ’ｒｌ引
」−げ方法において、所望する第１の直径を６する単結
晶部分を所望の長さだけ成長させた後、引上げ速度もし
くは融液温度の少なくともいずれかを変化させて引上げ
操作を持続し、前記第１の直径とは異なる第２の直径を
有する単結晶部分を連続的に成長させることを特徴とす
る。

本発明はまた、坩堝には、単結晶用」二げ撮作時におい
て、連続的ないしは断続的に原料が補給されるものであ
る上記単結晶引上げ方法を示すものである。

［作用コ 本発明の単結晶引上げ方法においては、単結晶引上げ操
作途中で、引上げ速度もしくは融液温度の少なくともい
ずれかを変化させることにより、成長させる結晶体を途
中で拡径ないし縮径できるために、１回の引上げ操作に
おいて２秤ないしはそれ以上の直径を有する単結晶体を
得ることができ、需要者のニーズに応じて多晶種の単結
晶体を少量でも供給できるものとなる。

なお、本発明において、坩堝内の融液および連続的ない
しは断続的に補給する原料は、多結晶原料のみでもよく
、また多結晶原料にドーパントを加えたものでもよい。

［実施例］ 以下、本発明の方法を図面に基づきより詳細に説明する
。

第１図は、本発明の単結１７１　ＪトＬげ方法の一実施
例により、直径８インチの第１直径部分と直径６インチ
の第２直径部分を連続的に引」−げた場合における製造
王程を模式的に示すものである。

本発明の単結晶用」二げ方法において、所望する第１の
直径を有する単結晶部分を所望の長さまで成長させる手
順は、従来の単結１７ｉ’置１上げ方法におけるものと
同様である。すなわち、まず、単結晶引上げ装置の石英
坩堝１内に多結晶シリコン原料および必要に応じて例え
ばリン、硼素、アンチモンまたは砒素などの所定のドー
パントを装填し、この原料を筒状のヒーター２によって
溶解し、シリコン融液３とする。そして引上げワイヤ４
の先端に取付は金具５によって固定された挿結晶６を、
この融液３に浸け、種結晶６を引上げて種結晶先端に結
晶を成長させる。先端に成長していく結晶の径を絞る操
作により無転位化させた後、漸次引上げ速度を減少させ
であるいは融液温度を低くして成長結晶を所望する第１
の直径、この実施例においては８インチまで拡径して行
き、所望の直径となったら引」二げ速度あるいは融液温
度を適宜制御しながら、この直径を保ちつつ所定の長さ
だけ結晶を成長させる。

しかして、本発明の単粘品引」こげ方法においては、こ
のような所望する第１の直径を有する第１直径部分７ａ
を成長させた後、成長結晶の直径を変更し、第２の結晶
体を連続的に成長させるものである。成長結晶の直径の
変更は、従来の単結晶引上げ方法における引上げ初期な
いしは引上げ末期における操作と回様な手法により行な
われる。

すなわち、第１直径部分７ａを所望の長さ成長させた後
、引上げ速度もしくは融液温度の少なくともいずれかを
単結晶体７が所望する第２の直径になるまで変化させる
ものである。この実施例においては、直径８インチの第
１直径部分７ａから直径６インチの第２直径部分７ｂへ
と縮径するものであるために、漸次引上げ速度を増加さ
せであるいは融液温度を高くして行く。このようにして
単結晶体７が所望する第２の直径である６インチとなっ
たら、引上げ速度あるいは融液温度を適宜制御しながら
、この直径を保ちつつ第２直径部分７ｂとして所定の長
さだけ単結晶体７を成長させる。

その後は、従来の単結晶用」こげ方法におけるように、
漸次引上げ速度を増加させであるいは融液温度を高くし
て成長結晶を縮径させ、最終的に融液３の液面から成長
した結晶体７を離すことにより拮品成長を終了させるこ
とも、さらに単結晶体７の直径を上記と同様に変更して
単結晶体の製造を連続することも可能である。

なお、この実施例においては、このような単桔Ｗ１引上
げ操作中において、石英坩堝１内へは、原料供給ホッパ
ー８から多結晶シリコン原料および必要に応じて所定の
割合で配合されたドーパントが、融液３より単結晶体と
して析出減少した量に応じて、連続的にあるいは断続的
に補給されている。この結果、坩堝１内の融液３の量お
よび該融液中のドーパント濃度はほぼ一定に保たれ、安
定した単結晶成長が連続的に行なわれ得るものである。

第２図は、本発明の単結晶用」二げ方法の別の実施例に
より、直径８インチの第１直径部分７ａと直径１０イン
チの第２直径部分７ｂを１つの単結晶体７として連続的
に引」二げた場合における製造工程を模式的に示すもの
である。

この実施例における場合の単結晶引上げ操作は、第２直
ｉソ部分７ｂを成長させるに際し、第１直径部分７ａを
所望の長さ成長させた後に、直？そ８インチから直径１
０インチへと拡径するために、漸次引上げ速度を減少さ
せであるいは融液温度を低くして行く以外は、前記第１
の実施例におけるものとほぼ同様に行なわれる。

この実施例におけるように、第１直径部分７ａから拡径
して第２直径部分７ｂを得る場合、図示するように引上
げチャンバー９の直径よりも第２直径部分７ｂの直径が
大きい場合であっても、この第２直径部分７ｂの上部が
溶融チャンバー１０内に在住する状態でその下部を縮径
し融液３の液面から離して、引−ヒげ操作を完了すれば
、（その後の取出しの際に溶融チャンバー１０側も解放
しなければならないという難点はあるが）大径化された
単結晶部分を得ることができる。このように本発明の方
法の一態様によれば、既Ｈの引上げ装置によってもより
大径化された単結晶を調製し得るものである。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、坩堝内で原料を溶解
して融液を形成し、この融液に種結晶を接触させて引上
げて単結晶を成長させる単結晶引上げ方法において、所
望の第１の直径をｈ゛する単結晶部分を所望の長さだけ
成長させた後、引上げ速度もしくは融液温度の少なくと
もいずれかを変化させて引上げ操作を持続し、前記第１
の直径とは異なる第２の直径を有する単結晶部分を連続
的に成長させるものであるから、１回の引−Ｌげ操作に
よって、２秤以上の直径ををする部Ｒ，を容易に作り分
けることができ、単粘品体の生産性が向コニし、製品の
少量多品種化に対応できるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の単結品用上げ方法の一実施例における
製造工程を模式的に示す図、？Ｓ２図は本発明の単粘晶
引上げ方法の別の実施例における製造工程を模式的に示
す因であり、また第３図は従来の単結品用上げ方法にお
ける製造工程を模式的に示す図である。 １・・・石英坩堝、２・・・ヒーター、３・・・融液、
４・・・引りげワイヤ、５・・・取付は金具、６・・・
秤結晶、７・・・単結金体、７ａ・・・単結金体の第１
直径部分、７ｂ・・・単粘品体の第２直径部分、 ８・・・原料供給ホッパー、９・・・引」二げチャンバ
ー１０・・・溶融チャンバー 特許出踊人　　　　　　　新日本製鐵株式會社、代理人
　　弁理士　　八　■１　　　幹　雄（他１名）図面の
浄書（内容に変更なしム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）坩堝内の融液に種結晶を接触させ引上げて単結晶
   体を成長させる単結晶引上げ方法において、所望する第
   １の直径を有する単結晶部分を所望の長さだけ成長させ
   た後、引上げ速度もしくは融液温度の少なくともいずれ
   かを変化させて引上げ操作を持続し、前記第１の直径と
   は異なる第２の直径を有する単結晶部分を連続的に成長
   させることを特徴とする単結晶引上げ方法。
2. （２）坩堝には、単結晶引上げ操作時において、連続的
   ないしは断続的に原料が補給されるものである請求項１
   に記載の方法。