JPH0442890A - Apparatus for growing crystal - Google Patents

Apparatus for growing crystal

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JPH0442890A
JPH0442890A JP15025490A JP15025490A JPH0442890A JP H0442890 A JPH0442890 A JP H0442890A JP 15025490 A JP15025490 A JP 15025490A JP 15025490 A JP15025490 A JP 15025490A JP H0442890 A JPH0442890 A JP H0442890A
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JP
Japan
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crucible
layer
single crystal
oxygen
melt layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP15025490A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshinori Rokusha
六車 俊範
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication of JPH0442890A publication Critical patent/JPH0442890A/en
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  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suppress evaporation of oxygen from the surface of a melt layer, enhance the oxygen concentration taken into a single crystal and improve quality of the single crystal by providing a cap made of quartz in contact with the surface of the melt layer in a crucible in growing the single crystal by a melt layer method. CONSTITUTION:A required amount of polycrystal silicon is filled in a crucible 11 and melted from the upper side with a heater 12 to form a melt layer 17. A cap 25 made of quartz is simultaneously provided in contact with the surface of the melt layer 17. A solid layer 18 is then melted while keeping the surface of the melt layer 17 always at the position of the cap 25 by temperature control and position control of the heater 12 and position control of the crucible 11 to control the thickness of the melt layer 17. The lower end of a seed crystal 15 is subsequently dipped in the melt layer 17 to pull up and grow a single crystal 16. Thereby, the single crystal 16 having an oxygen concentration required as a gettering source can be produced.

Description

【発明の詳細な説明】 Ll上二皿里公1 本発明は結晶成長装置に関し、より詳しくは例えば半導
体材料として使用されるシリコン単結晶等の結晶を成長
させる装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a crystal growth apparatus, and more particularly to an apparatus for growing a crystal such as a silicon single crystal used as a semiconductor material.

1未9弦l 単結晶を成長させるには種々の方法があるが、その一つ
にチョクラルスキー法(CZ法)と呼ばれる引き上げ方
法がある。第5図は従来の引き上げ方法に用いられる結
晶成長装置の模式的縦断面図であり、図中11は坩堝を
示している。坩堝11は有底円筒状の石英製の内層保持
容器11aとこの内層保持容器11aの外側に嵌合され
た同じく有底円筒状の黒鉛製の外層保持容器11bとか
ら構成されており、坩堝11の外側には抵抗加熱式のヒ
ータ12が同心円筒状に配設されている。坩堝11内に
はこのヒータ12により溶融させた原料の溶融液13が
充填されており、坩堝11の中心軸上には引き上げ棒あ
るいはワイヤー等からなる引き上げ軸14が配設されて
いる。この引き上げ軸14の先には種結晶15が取り付
けられており、単結晶を成長させる際には、この種結晶
15を溶融液13の表面に接触させて引き上げ軸14を
引き上げていくことにより、溶融液13が凝固して形成
される単結晶16を成長させている。
There are various methods for growing single crystals, one of which is a pulling method called the Czochralski method (CZ method). FIG. 5 is a schematic vertical cross-sectional view of a crystal growth apparatus used in the conventional pulling method, and 11 in the figure indicates a crucible. The crucible 11 is composed of an inner layer holding container 11a made of quartz and having a cylindrical shape with a bottom, and an outer layer holding container 11b made of graphite and having a cylindrical shape with a bottom fitted on the outside of the inner layer holding container 11a. A resistance heating type heater 12 is arranged in a concentric cylindrical shape on the outside. The crucible 11 is filled with a molten liquid 13 of the raw material melted by the heater 12, and a pulling shaft 14 made of a pulling rod, wire, etc. is disposed on the central axis of the crucible 11. A seed crystal 15 is attached to the tip of the pulling shaft 14, and when growing a single crystal, the seed crystal 15 is brought into contact with the surface of the melt 13 and the pulling shaft 14 is pulled up. A single crystal 16 formed by solidifying the melt 13 is grown.

半導体単結晶をこの方法で成長させる場合、単結晶16
の電気抵抗率、電気伝導型を調整すべ(、引き上げ前に
溶融液13中に不純物元素を添加することが多い。この
ため、添加した不純物が単結晶16の結晶成長方向に沿
って偏析するという現象が生し、その結果、結晶成長方
向に均一な電気的特性を有する単結晶16が得られない
という問題があった。
When growing a semiconductor single crystal using this method, the single crystal 16
The electrical resistivity and electrical conductivity type of the single crystal 16 should be adjusted (impurity elements are often added to the melt 13 before pulling. For this reason, it is said that the added impurities segregate along the crystal growth direction of the single crystal 16. As a result, there was a problem in that a single crystal 16 having uniform electrical characteristics in the direction of crystal growth could not be obtained.

この偏析は、単結晶のある点での凝固開始時の不純物濃
度と凝固終了時の不純物濃度との比、つまり凝固の際に
溶融液、単結晶界面において生じる単結晶中の不純物濃
度Csと溶融液中の不純物濃度CQとの比Cs/Cj 
 (実効偏析係数Ke)が1でないことに起因して生じ
る。例えばKe<1の場合には単結晶16が成長するに
伴って溶融液中の不純物濃度がおのずと高くなっていき
、単結晶16に偏析が生じるのである。
This segregation is determined by the ratio of the impurity concentration at the start of solidification to the impurity concentration at the end of solidification at a certain point in the single crystal, that is, the impurity concentration Cs in the single crystal that occurs at the interface between the melt and the single crystal during solidification. Ratio Cs/Cj to impurity concentration CQ in the liquid
This occurs because the (effective segregation coefficient Ke) is not 1. For example, when Ke<1, as the single crystal 16 grows, the impurity concentration in the melt naturally increases, causing segregation in the single crystal 16.

上記不純物の偏析を抑制しながら結晶を成長させる方法
として、溶融層法がある。溶融層法は第6図に示したご
とく、第5図に示したものと同様に構成された坩堝11
内の原料の上部のみをヒータ12にて溶融させることに
より、上部を溶融液層17、下部を固体層18とし、溶
融液層17中の不純物濃度を一定に保ちつつ、溶融液層
17に種結晶15を接触させて引き上げ軸14を引き上
げ、単結晶16を成長させる方法である。そして、溶融
液層17中の不純物濃度を一定に保つ方法として、溶融
層厚一定法及び溶融層厚変化法が提案されている。
A method for growing crystals while suppressing the segregation of impurities is a molten layer method. As shown in FIG. 6, the molten layer method uses a crucible 11 constructed similarly to the one shown in FIG.
By melting only the upper part of the raw material inside with the heater 12, the upper part becomes the molten liquid layer 17 and the lower part becomes the solid layer 18, and seeds are added to the molten liquid layer 17 while keeping the impurity concentration in the molten liquid layer 17 constant. In this method, the single crystal 16 is grown by bringing the crystal 15 into contact with each other and pulling up the pulling shaft 14. As methods for keeping the impurity concentration in the molten liquid layer 17 constant, a constant molten layer thickness method and a varying molten layer thickness method have been proposed.

例えば溶融層厚一定法は、特公昭34−8242号、実
開昭61−150862号、特公昭62−880号及び
特開昭63−252989号公報に開示されており、引
き上げに伴い下部固体層18を溶融させて溶融液層17
の体積を一定に保ち、不純物を単結晶16引き上げ中に
連続的に添加し、溶融液層17中の不純物濃度を一定に
保つ方法である。
For example, the constant molten layer thickness method is disclosed in Japanese Patent Publication No. 34-8242, Japanese Utility Model Publication No. 61-150862, Japanese Patent Publication No. 62-880, and Japanese Patent Application Publication No. 63-252989. 18 to form a molten liquid layer 17
In this method, the volume of the melt layer 17 is kept constant, and impurities are continuously added during pulling of the single crystal 16, thereby keeping the impurity concentration in the melt layer 17 constant.

また、溶融層厚変化法は単結晶16の成長に伴って坩堝
11又はヒータ12を昇降させ、坩堝11の溶融液層1
7の体積を変化させることにより、不純物を単結晶16
の引き上げ中に添加することなく溶融液層17中の不純
物濃度を一定に保つ方法である(特開昭61−2056
91号、特開昭61−205692号、特開昭61−2
15285号)。
In addition, in the molten layer thickness change method, the crucible 11 or the heater 12 is raised and lowered as the single crystal 16 grows, and the molten liquid layer 1 of the crucible 11 is
By changing the volume of 7, impurities can be removed from the single crystal 16.
This is a method of keeping the impurity concentration in the melt layer 17 constant without adding any impurities during the pulling process (Japanese Patent Laid-Open No. 61-2056).
No. 91, JP-A-61-205692, JP-A-61-2
No. 15285).

ところでCZ法において、引き上げられた単結晶16中
には、上記した不純物元素の他に通常1017〜l O
” atoms −cm−3の酸素が含有されている。
By the way, in the CZ method, in addition to the above-mentioned impurity elements, the pulled single crystal 16 usually contains 1017 to 1 O
” Contains atoms-cm-3 of oxygen.

単結晶16中の酸素はウェハの機械的強度の増加あるい
は重金属等の汚染物質を吸着するためのゲッタリング源
として不可欠であり、石英製の内層保持容器11aの一
部が溶融液13に溶解して酸素が溶出することによって
供給される。そして、溶出した酸素は、第7図に示した
如く熱対流(a)、結晶の回転による強制対流(b)、
坩堝11の回転による強制対流(C)、表面張力差によ
り働くマランゴニ対流(d)等によって溶融液13全体
に輸送される。このとき溶融液13中の酸素濃度の制御
は、坩堝11の回転や結晶の回転による対流制御、磁場
をかけることによる対流制御(電子材料、1987年9
月p、pH1〜115)、ヒータ12加熱制御による熱
対流及び酸素溶は出し量制御によって行なわれる。
Oxygen in the single crystal 16 is essential for increasing the mechanical strength of the wafer and as a gettering source for adsorbing contaminants such as heavy metals. This is supplied by the elution of oxygen. The eluted oxygen then undergoes thermal convection (a), forced convection due to the rotation of the crystal (b), as shown in Figure 7.
It is transported throughout the melt 13 by forced convection (C) caused by the rotation of the crucible 11, Marangoni convection (d) caused by the difference in surface tension, and the like. At this time, the oxygen concentration in the melt 13 can be controlled by convection control by rotating the crucible 11 or crystal rotation, or by applying a magnetic field (Electronic Materials, September 1987).
p, pH 1 to 115), thermal convection and oxygen dissolution by heating control of the heater 12 are performed by controlling the amount of discharge.

日が7゛シようとする課題 しかしながら、溶融層法にあっては、坩堝11下部に固
体層18が存在するため、C2法に比べて坩堝11と溶
融液層17どの接触面積が少なく、引き上げた単結晶1
6に取り込まれる酸素濃度が低いという課題があった。
However, in the molten layer method, since the solid layer 18 exists at the bottom of the crucible 11, the contact area between the crucible 11 and the molten liquid layer 17 is smaller than in the C2 method, and the pulling single crystal 1
There was a problem in that the concentration of oxygen taken into 6 was low.

そのため、C2法により形成された単結晶16に比べて
機械的強度が弱くなり、また重金属等の汚染物質がウェ
ハの素子活性領域から除去されず、ウェハ上に形成され
た素子の特性を低下させる一因となっていた。
Therefore, the mechanical strength is weaker than that of the single crystal 16 formed by the C2 method, and contaminants such as heavy metals are not removed from the device active region of the wafer, reducing the characteristics of the devices formed on the wafer. This was a contributing factor.

本発明は上記した課題に鑑みなされたものであり、溶融
層法において、単結晶に取り込まれる酸素濃度を高(す
ることができ、単結晶の品質を向上させることができる
結晶成長装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a crystal growth apparatus that can increase the concentration of oxygen taken into a single crystal and improve the quality of the single crystal in the fused layer method. The purpose is to

課題を解′する為の 「 上記した目的を達成するために本発明に係る結晶成長装
置は、固体層及び溶融液層が形成される坩堝を備え、該
坩堝内の固体層を溶融させるヒータが前記坩堝の周囲に
配設されると共に、該坩堝の上方には引き上げ軸が配設
された結晶成長装置において、前記坩堝内の溶融液層表
面に接して石英製のキャップが配設されていることを特
徴とし、 また、固体層及び溶融液層が形成される坩堝を備え、該
坩堝内の固体層を溶融させるヒータが前記坩堝の周囲に
配設されると共に、該坩堝の上方には引き上げ軸が配設
された結晶成長装置において、前記坩堝内の溶融液層に
酸素供給片が浸漬されていることを特徴としている。
To solve the problems, a crystal growth apparatus according to the present invention includes a crucible in which a solid layer and a molten liquid layer are formed, and a heater for melting the solid layer in the crucible. In the crystal growth apparatus, which is arranged around the crucible and has a pulling shaft above the crucible, a cap made of quartz is arranged in contact with the surface of the molten liquid layer in the crucible. It is characterized by a crucible in which a solid layer and a molten liquid layer are formed, and a heater for melting the solid layer in the crucible is disposed around the crucible, and above the crucible there is a The crystal growth apparatus equipped with a shaft is characterized in that an oxygen supply piece is immersed in the melt layer in the crucible.

作囲 通常、酸素は以下に示す(1)〜(3)のプロセスを経
て溶融液層中から単結晶中に取り込まれる。
Normally, oxygen is taken into the single crystal from the melt layer through the following processes (1) to (3).

すなわち、(1)溶融液と石英坩堝との界面における石
英の溶解により酸素が溶出しく SiO□→Si+20
1(2)対流により溶融液層内で移動して、(3)溶融
液層と雰囲気の界面(溶融液層表面)においで酸素はS
iOとして蒸発(Si+0→5iOT)するか、あるい
は溶融液と単結晶との界面(成長界面)において単結晶
中に取り込まれる(0(in Melt)−+0 (i
n Crystal) )。
That is, (1) oxygen is eluted due to the dissolution of quartz at the interface between the molten liquid and the quartz crucible. SiO□→Si+20
1 (2) Oxygen moves within the melt layer due to convection, and (3) oxygen becomes S at the interface between the melt layer and the atmosphere (melt layer surface).
It evaporates as iO (Si+0 → 5iOT) or is incorporated into the single crystal at the interface between the melt and the single crystal (growth interface) (0 (in Melt) - +0 (i
nCrystal)).

上記した装置によれば、坩堝内の溶融液層表面に接して
石英製のキャップが配設されているので、前記キャップ
の石英が溶融液に溶解し、先に示したプロセス(1)に
おける石英の溶解による酸素の溶出が促進される。また
これと共に、プロセス(3)の溶融液層表面からの酸素
の蒸発が抑制される。従って、溶融液層中に含有する酸
素濃度が高くなり、引き上げた単結晶中の酸素濃度が高
くなる。 また、前記坩堝内の溶融液層に酸素供給片が
浸漬されている場合には、前記酸素供給片の石英が溶融
液に溶解し、先に示したプロセス(1)における石英の
溶解による酸素の溶出が促進され、単結晶に取り込まれ
る酸素濃度が高くなる。
According to the above-mentioned apparatus, since the quartz cap is disposed in contact with the surface of the molten liquid layer in the crucible, the quartz in the cap is dissolved in the molten liquid, and the quartz in the process (1) shown above is dissolved. The dissolution of oxygen promotes the elution of oxygen. At the same time, evaporation of oxygen from the surface of the melt layer in process (3) is suppressed. Therefore, the concentration of oxygen contained in the melt layer increases, and the concentration of oxygen in the pulled single crystal increases. Further, when the oxygen supply piece is immersed in the molten liquid layer in the crucible, the quartz of the oxygen supply piece dissolves in the molten liquid, and the oxygen is removed by dissolving the quartz in the process (1) shown above. Elution is promoted and the concentration of oxygen incorporated into the single crystal increases.

夾王立 以下、本発明に係る結晶成長装置の実施例を図面に基づ
いて説明する。なお、従来例と同一機能を有する構成部
品には同一の符合を付すこととする。
Embodiments of the crystal growth apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that components having the same functions as those of the conventional example are given the same reference numerals.

第1図は本発明に係る結晶成長装置の一実施例を模式的
に示した断面図であり、図中21はチャンバを示してい
る。チャンバ21は軸長方向を垂直とした略円筒形状の
真空容器であり、チャンバ21の略中央位置には、坩堝
11が配設されている。坩堝11は、有底円筒形状の石
英製の内層保持容器11aとこの内層保持容器11aの
外側に嵌合された同じく有底円筒形状の黒鉛製の外層保
持容器11bとから構成されている。この坩堝11の外
層保持容器11bの底部には、坩堝11を回転、並びに
昇降させる軸22が設けられており、坩堝11の外周に
は、抵抗加熱式等で構成されるヒータ12が昇降可能に
配設されている。さらにヒータ12の外側には、保温筒
23が周設されており、坩堝11とヒータ12との相対
的な上下方向位置調節によって坩堝11内の溶融液層1
7、固体層18のそれぞれの厚さを相対的に調節し得る
ようになっている。また、溶融液[17には、その表面
に接して石英製のキャップ25が配設されており、キャ
ップ25は、第2図fa)及び(b)に示した如く略円
環形状をした本体25aとその周縁にそれぞれ略等間隔
で接続された3個の支持体25b・・・とから構成され
ている。支持体25bは断面が逆り字形状となっており
、支持体25bの端部が保温筒23の上部に固着される
ことによってキャップ25は溶融液層17表面に配設さ
れている。なお、単結晶16の引き上げに伴って溶融液
層17、固体層18の厚みが変化しても、上記したよう
に坩堝11とヒータ12との相対的な上下方向位置調節
によって、坩堝11内の溶融液層17の表面位置は一定
であるので、キャップ25は常に溶融液層17表面に接
して保持される。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of a crystal growth apparatus according to the present invention, and numeral 21 in the figure indicates a chamber. The chamber 21 is a vacuum container having a substantially cylindrical shape with its axial direction perpendicular, and the crucible 11 is disposed approximately at the center of the chamber 21 . The crucible 11 is composed of an inner layer holding container 11a made of quartz and having a cylindrical shape with a bottom, and an outer layer holding container 11b made of graphite and also having a cylindrical shape with a bottom and fitted on the outside of the inner layer holding container 11a. A shaft 22 for rotating and raising and lowering the crucible 11 is provided at the bottom of the outer layer holding container 11b of the crucible 11, and on the outer periphery of the crucible 11, a heater 12 composed of a resistance heating type or the like is installed so that it can be raised and lowered. It is arranged. Furthermore, a heat insulating cylinder 23 is provided around the outside of the heater 12, and by adjusting the relative vertical position of the crucible 11 and the heater 12, the molten liquid layer 1 in the crucible 11 is heated.
7. The thickness of each of the solid layers 18 can be adjusted relatively. In addition, a cap 25 made of quartz is disposed in contact with the surface of the melt [17], and the cap 25 has a main body having a substantially annular shape as shown in Fig. 2 fa) and (b). 25a and three supports 25b connected to its periphery at approximately equal intervals. The support body 25b has an inverted cross-section, and the end portion of the support body 25b is fixed to the upper part of the heat retaining cylinder 23, so that the cap 25 is disposed on the surface of the melt layer 17. Note that even if the thicknesses of the molten liquid layer 17 and the solid layer 18 change as the single crystal 16 is pulled, the inside of the crucible 11 can be adjusted by adjusting the relative vertical positions of the crucible 11 and the heater 12 as described above. Since the surface position of the melt layer 17 is constant, the cap 25 is always held in contact with the surface of the melt layer 17.

一方、坩堝11の上方には、チャンバ21の上部に連設
形成された小形の略円筒形状のプルチャンバ24を通し
て、引き上げ軸14が回転、並びに昇降可能に垂設され
ており、引き上げ軸14の下端には種結晶15が着脱可
能に装着されている。そして、この種結晶15の下端を
溶融液層17中に浸漬した後、これを回転させつつ上昇
させることにより、種結晶15の下端から単結晶16を
成長させていくようになっている。
On the other hand, above the crucible 11, a pulling shaft 14 is vertically installed so as to be rotatable and movable up and down through a small, generally cylindrical pull chamber 24 formed in series with the upper part of the chamber 21, and the lower end of the pulling shaft 14 A seed crystal 15 is removably attached to the holder. After the lower end of the seed crystal 15 is immersed in the melt layer 17, it is rotated and raised to grow the single crystal 16 from the lower end of the seed crystal 15.

このように構成された装置を操作する場合は、まず坩堝
ll内に固体原料として塊状、又は顆粒状の多結晶シリ
コンを、引き上げる単結晶16の体積から逆算して求め
られた必要量だけ充填する。次いで、この固体原料を上
側からヒータ12を用いて溶融させ、溶融液層17を形
成する。ヒータ12.坩堝11の位置を調節し、溶融液
層17の厚さを所定の厚さに調節した後、不純物として
リンを投入し、リンを拡散させる。次いで、ヒータ12
の温度制御及び位置制御と、坩堝11の位置制御とによ
って溶融液層17の表面位置を動かさないように、つま
り溶融液層17の表面がキャップ25の位置に保たれる
ようにしつつ固体層18を溶融させて、溶融液層17の
厚さを制御する。そして、溶融液層17に種結晶15の
下端を浸漬し、引き上げ軸14を回転させつつ引き上げ
る。このとき、キャップ25は常に溶融液層17表面に
接して配設されているので、溶融液層170表面からの
SiOとしての酸素の蒸発(Si+0−5iOT  )
を抑制する作用及び、溶融液層17とキャップ25との
界面における石英の溶解(SiO2−+Si+20)を
促進し酸素を溶出する作用をする。従って、溶融液層1
7中の酸素濃度が高められ、種結晶15の下端から、ゲ
ッタリング源として必要な酸素濃度を有する単結晶16
を成長させることができる。
When operating the apparatus configured in this way, first, a necessary amount of lump or granular polycrystalline silicon is filled as a solid raw material into the crucible, which is calculated backward from the volume of the single crystal 16 to be pulled. . Next, this solid raw material is melted from above using the heater 12 to form a melt layer 17. Heater 12. After adjusting the position of the crucible 11 and adjusting the thickness of the melt layer 17 to a predetermined thickness, phosphorus is introduced as an impurity and the phosphorus is diffused. Next, the heater 12
The temperature control and position control of the crucible 11 and the position control of the crucible 11 prevent the surface position of the molten liquid layer 17 from moving, that is, the surface of the molten liquid layer 17 is maintained at the position of the cap 25 while the solid layer 18 is melted to control the thickness of the melt layer 17. Then, the lower end of the seed crystal 15 is immersed in the molten liquid layer 17, and pulled up while rotating the pulling shaft 14. At this time, since the cap 25 is always placed in contact with the surface of the melt layer 17, the evaporation of oxygen as SiO from the surface of the melt layer 170 (Si+0-5iOT)
It also acts to promote the dissolution of quartz (SiO2-+Si+20) at the interface between the molten liquid layer 17 and the cap 25 and to elute oxygen. Therefore, melt layer 1
The oxygen concentration in the seed crystal 7 is increased, and from the lower end of the seed crystal 15, a single crystal 16 having an oxygen concentration necessary as a gettering source is grown.
can be grown.

上記した装置の坩堝11に70kgの原料シリコンを充
填し、直径6cm、長さ約50cmのシリコン単結晶1
6を引き上げ、結晶長20cmのところの中心部の酸素
濃度を測定した。その結果、従来の装置を用いて成長さ
せた単結晶16中の酸素濃度が、約10 ” 〜10 
” atoms −cm弓であったのに対し、上記した
装置によるものでは約1017〜1019atoms 
−cm−30’)酸素濃度を得ルコトカテキた。このこ
とから、上記装置は単結晶16中の酸素濃度を向上させ
る上で有効であることが確認された。
The crucible 11 of the above-mentioned apparatus is filled with 70 kg of raw silicon, and a silicon single crystal 1 with a diameter of 6 cm and a length of about 50 cm is prepared.
6 was pulled up and the oxygen concentration at the center at a crystal length of 20 cm was measured. As a result, the oxygen concentration in the single crystal 16 grown using conventional equipment is about 10'' to 10
” atoms-cm bow, whereas with the above device it was about 1017 to 1019 atoms
-cm-30') Oxygen concentration was obtained. From this, it was confirmed that the above device is effective in increasing the oxygen concentration in the single crystal 16.

第3図は本発明に係る結晶成長装置の別の実施例を模式
的に示した断面図であり、上記した装置と相違するのは
、キャップ25に代えて石英製の酸素供給片30が溶融
液層17に浸漬されている点である。酸素供給片30は
第4図(a)及び(b)に示した如く、酸素分布の対称
性を得るために略円筒形状に形成された本体30aと、
その周縁にそれぞれ略等間隔で接続された3個の支持体
30b・・・とから構成されており、支持体30bは断
面が逆り字形状となっている。そして、キャップ25の
場合と同様に、支持体30bの端部が保温筒23の上部
に固着されることによって、酸素供給片30は溶融液層
17に浸漬された状態で保持されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of the crystal growth apparatus according to the present invention. This point is immersed in the liquid layer 17. As shown in FIGS. 4(a) and 4(b), the oxygen supply piece 30 includes a main body 30a formed into a substantially cylindrical shape in order to obtain symmetry in oxygen distribution;
It is composed of three supports 30b connected to its periphery at approximately equal intervals, and the supports 30b have an inverted cross-section. As in the case of the cap 25, the end of the support body 30b is fixed to the upper part of the heat retaining cylinder 23, so that the oxygen supply piece 30 is held in a state immersed in the molten liquid layer 17.

この装置においては、第1図に示した装置と同様に、坩
堝11内の溶融液層17に種結晶15の下端を浸漬し、
引き上げ軸14を回転させつつ弓き上げると、溶融液層
17に浸漬されている石英製の酸素供給片30により石
英の溶解(Si02−eSi+20)が促進される。従
って、溶融液層17中の酸素濃度が高められ、種結晶1
5の下端から所要の酸素濃度を有する単結晶16を成長
させることができる。
In this device, similarly to the device shown in FIG. 1, the lower end of the seed crystal 15 is immersed in the molten liquid layer 17 in the crucible 11,
When the pulling shaft 14 is raised while rotating, the quartz oxygen supply piece 30 immersed in the molten liquid layer 17 promotes the dissolution of the quartz (Si02-eSi+20). Therefore, the oxygen concentration in the melt layer 17 is increased, and the seed crystal 1
A single crystal 16 having a desired oxygen concentration can be grown from the lower end of the crystal 5.

そして、上記した装置の坩堝11に70kgの原料シリ
コンを充填し、直径6cm、長さ約50cmのシリコン
単結晶16を引き上げ、結晶長20cmのところの中心
部の酸素濃度を測定した結果、この装置においても約1
017〜l O18atoms −cm−”の酸素濃度
を得ることができた。
Then, the crucible 11 of the above-mentioned device was filled with 70 kg of raw silicon, and the silicon single crystal 16 with a diameter of 6 cm and a length of about 50 cm was pulled up, and the oxygen concentration in the center at a crystal length of 20 cm was measured. Approximately 1 in
It was possible to obtain an oxygen concentration of 017 to 1 O18 atoms -cm-''.

及匪五匁遇 以上の説明により明らかなように、本発明に係る結晶成
長装置にあっては、固体層及び溶融液層が形成される坩
堝を備え、該坩堝内の固体層を溶融させるヒータが前記
坩堝の周囲に配設されると共に、該坩堝の上方には引き
上げ軸が配設された結晶成長装置において、前記坩堝内
の溶融液層表面に接して石英製のキャップが配設されて
いるので、溶融液層表面からの酸素の蒸発を抑制するこ
とができかつ、石英の溶解による酸素の溶出を促進する
ことができる。従って、単結晶に取り込まれる酸素濃度
を高くすることができ、単結晶の品質を向上させること
ができる。そしてさらに、高品質な素子を歩留まり良く
製造することが可能となる。
As is clear from the above description, the crystal growth apparatus according to the present invention includes a crucible in which a solid layer and a molten liquid layer are formed, and a heater that melts the solid layer in the crucible. is arranged around the crucible, and a pulling shaft is arranged above the crucible. In the crystal growth apparatus, a cap made of quartz is arranged in contact with the surface of the molten liquid layer in the crucible. Therefore, evaporation of oxygen from the surface of the molten liquid layer can be suppressed, and elution of oxygen due to dissolution of quartz can be promoted. Therefore, the oxygen concentration taken into the single crystal can be increased, and the quality of the single crystal can be improved. Furthermore, it becomes possible to manufacture high-quality elements with good yield.

また、固体層及び溶融液層が形成される坩堝を備え、該
坩堝内の固体層を溶融させるヒータが前記坩堝の周囲に
配設されると共に、該坩堝の上方には引き上げ軸が配設
された結晶成長装置において、前記坩堝内の溶融液層に
酸素供給片が浸漬されている場合には、石英の溶解によ
る酸素の溶出を促進することができ、上記と同様に単結
晶に取り込まれる酸素濃度を高くすることができる。
The present invention also includes a crucible in which a solid layer and a molten liquid layer are formed, a heater for melting the solid layer in the crucible is disposed around the crucible, and a pulling shaft is disposed above the crucible. In a crystal growth apparatus, if an oxygen supply piece is immersed in the molten liquid layer in the crucible, the elution of oxygen due to the dissolution of quartz can be promoted, and the oxygen taken into the single crystal can be accelerated in the same manner as described above. The concentration can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る結晶成長装置の一実施例を模式的
に示した断面図、第2図(a)はキャップの一実施例を
模式的に示した平面図、第2図(b)は第2図(a)に
おけるI−I線断面図、第3図は本発明に係る結晶成長
装置の別の実施例を模式的に示した断面図、第4図(a
l は酸素供給片の一実施例を模式的に示した平面図、
第4図fb)は第4(al におけるII −II線断
面図、第5図及び第6図は従来の結晶成長装置の一例を
模式的に示した断面図、第7図は坩堝内の溶融液の対流
による酸素輸送状態を示した説明図である。 1・・・坩堝 4・・・引き上げ軸 8・・・固体層 5a・・・本体 0・・・酸素供給片 ob・・・支持体 12・・・ヒータ 17・・・溶融液層 25・・・キャップ 25b・・・支持体 30a・・・本体
FIG. 1 is a sectional view schematically showing an embodiment of the crystal growth apparatus according to the present invention, FIG. 2(a) is a plan view schematically showing an embodiment of the cap, and FIG. ) is a sectional view taken along line II in FIG. 2(a), FIG. 3 is a sectional view schematically showing another embodiment of the crystal growth apparatus according to the present invention, and FIG.
l is a plan view schematically showing an example of an oxygen supply piece;
Fig. 4 fb) is a cross-sectional view taken along the line II-II in Fig. 4 (al), Fig. 5 and Fig. 6 are cross-sectional views schematically showing an example of a conventional crystal growth apparatus, and Fig. 7 is a It is an explanatory view showing the state of oxygen transport by liquid convection. 1... Crucible 4... Pulling shaft 8... Solid layer 5a... Main body 0... Oxygen supply piece ob... Support body 12... Heater 17... Melt liquid layer 25... Cap 25b... Support body 30a... Main body

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)固体層及び溶融液層が形成される坩堝を備え、該
坩堝内の固体層を溶融させるヒータが前記坩堝の周囲に
配設されると共に、該坩堝の上方には引き上げ軸が配設
された結晶成長装置において、前記坩堝内の溶融液層表
面に接して石英製のキャップが配設されていることを特
徴とする結晶成長装置。
(1) A crucible is provided in which a solid layer and a molten liquid layer are formed, a heater for melting the solid layer in the crucible is disposed around the crucible, and a pulling shaft is disposed above the crucible. A crystal growth apparatus characterized in that a cap made of quartz is disposed in contact with the surface of the molten liquid layer in the crucible.
(2)固体層及び溶融液層が形成される坩堝を備え、該
坩堝内の固体層を溶融させるヒータが前記坩堝の周囲に
配設されると共に、該坩堝の上方には引き上げ軸が配設
された結晶成長装置において、前記坩堝内の溶融液層に
酸素供給片が浸漬されていることを特徴とする結晶成長
装置。
(2) A crucible in which a solid layer and a molten liquid layer are formed, a heater for melting the solid layer in the crucible is disposed around the crucible, and a pulling shaft is disposed above the crucible. A crystal growth apparatus characterized in that an oxygen supply piece is immersed in the melt layer in the crucible.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0710692A (en) * 1993-03-25 1995-01-13 Wacker Chemitronic Ges Elektron Grundstoffe Mbh Method and apparatus for reducing oxygen incorporation in silicon single crystals

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0710692A (en) * 1993-03-25 1995-01-13 Wacker Chemitronic Ges Elektron Grundstoffe Mbh Method and apparatus for reducing oxygen incorporation in silicon single crystals

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