JPH0453839B2 - - Google Patents
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- JPH0453839B2 JPH0453839B2 JP62137985A JP13798587A JPH0453839B2 JP H0453839 B2 JPH0453839 B2 JP H0453839B2 JP 62137985 A JP62137985 A JP 62137985A JP 13798587 A JP13798587 A JP 13798587A JP H0453839 B2 JPH0453839 B2 JP H0453839B2
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- Japan
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- single crystal
- silicon
- raw material
- quartz crucible
- crucible
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、多重構造の石英ルツボを用いて、半
導体素子及び太陽電池用等のシリコン単結晶を引
上げ育成すると同時に、原料シリコンを石英ルツ
ボ内に連続的に供給するシリコン単結晶育成方法
に関する。
導体素子及び太陽電池用等のシリコン単結晶を引
上げ育成すると同時に、原料シリコンを石英ルツ
ボ内に連続的に供給するシリコン単結晶育成方法
に関する。
従来、バツチ式のシリコン単結晶育成方法にあ
つては、石英ルツボ内のシリコン融液量が単結晶
育成とともに減少し、この結果として１本の単結
晶中の品質（酸素濃度、結晶成長界面、ドーパン
ト濃度）が結晶の長手方向で変化するという問題
がある。すなわち、酸素濃度は、石英ルツボから
シリコン融液内に溶出する酸素量に依存するた
め、石英ルツボ内のシリコン融液が変化するのに
伴つて変化する。また、シリコン融液量が変化す
るのに伴つて炉内の熱分布と対流とが変化するた
め、結晶成長界面が変化する。さらに、一般に、
シリコン単結晶の電気伝導度を制御するために、
リン、ホウ素、アンチモン等のドーパントを添加
するが、これらの不純物原子の偏析係数が１では
ないため、結晶育成にしたがつて結晶中のドーパ
ント濃度が異なる。
つては、石英ルツボ内のシリコン融液量が単結晶
育成とともに減少し、この結果として１本の単結
晶中の品質（酸素濃度、結晶成長界面、ドーパン
ト濃度）が結晶の長手方向で変化するという問題
がある。すなわち、酸素濃度は、石英ルツボから
シリコン融液内に溶出する酸素量に依存するた
め、石英ルツボ内のシリコン融液が変化するのに
伴つて変化する。また、シリコン融液量が変化す
るのに伴つて炉内の熱分布と対流とが変化するた
め、結晶成長界面が変化する。さらに、一般に、
シリコン単結晶の電気伝導度を制御するために、
リン、ホウ素、アンチモン等のドーパントを添加
するが、これらの不純物原子の偏析係数が１では
ないため、結晶育成にしたがつて結晶中のドーパ
ント濃度が異なる。
このように、１本の単結晶中の品質がその長手
方向で変化するために、１本の単結晶のうち一部
分しか所望の品質にならないという問題があつ
た。また、バツチ式においては、生産性が低いと
いう問題があつた。
方向で変化するために、１本の単結晶のうち一部
分しか所望の品質にならないという問題があつ
た。また、バツチ式においては、生産性が低いと
いう問題があつた。
これらの問題点を解決するものとして、原料を
石英ルツボに供給しながら同時に単結晶を育成す
る連続単結晶引ぎ上げ育成方法が従来から提案さ
れてきている。このうち、最も構造の簡単なもの
として、多重構造の石英ルツボと粉末、塊状、ま
たは顆粒状の原料の連続投入とを組み合わせた引
上げ育成方法が知られている（例えば、USP−
2892739号、特開昭57−183392号、特開昭58−
130195号公報参照）。
石英ルツボに供給しながら同時に単結晶を育成す
る連続単結晶引ぎ上げ育成方法が従来から提案さ
れてきている。このうち、最も構造の簡単なもの
として、多重構造の石英ルツボと粉末、塊状、ま
たは顆粒状の原料の連続投入とを組み合わせた引
上げ育成方法が知られている（例えば、USP−
2892739号、特開昭57−183392号、特開昭58−
130195号公報参照）。
しかしながら、上記従来の方法によつてシリコ
ン単結晶を育成する場合には次のような問題点が
あつた。すなわち、シリコンの融液温度は1420℃
以上であるのに対して、ルツボとして使用する石
英は温度1100℃以上で軟化し高温になればなるほ
ど軟化する。この結果、グラフアイトサセプタに
よつて支えられた外側と石英ルツボは大きく変化
することがなく、単結晶育成に困難はないが、支
持機構の充分ではない内側のルツボは変形が激し
く単結晶育成が困難にある。
ン単結晶を育成する場合には次のような問題点が
あつた。すなわち、シリコンの融液温度は1420℃
以上であるのに対して、ルツボとして使用する石
英は温度1100℃以上で軟化し高温になればなるほ
ど軟化する。この結果、グラフアイトサセプタに
よつて支えられた外側と石英ルツボは大きく変化
することがなく、単結晶育成に困難はないが、支
持機構の充分ではない内側のルツボは変形が激し
く単結晶育成が困難にある。
そして、このルツボの変形は、単結晶の育成時
よりも、引上サイクルの初期において充填した原
料シリコンを溶解する際に大量の熱量を必要と
し、炉内温度が高くなるため、最大となる。この
状態を示したのが、第６図ないし第９図であり、
これらの図において符号の１，１′は円筒状及び
有底円筒状の内ルツボ、２は外ルツボ、３はグラ
フアイトサセプタ、４はヒーター、５は初期投入
原料、６はシリコン融液を示している。
よりも、引上サイクルの初期において充填した原
料シリコンを溶解する際に大量の熱量を必要と
し、炉内温度が高くなるため、最大となる。この
状態を示したのが、第６図ないし第９図であり、
これらの図において符号の１，１′は円筒状及び
有底円筒状の内ルツボ、２は外ルツボ、３はグラ
フアイトサセプタ、４はヒーター、５は初期投入
原料、６はシリコン融液を示している。
また、石英は断熱効果が高く、内ルツボ１，
１′の内側の温度は、その外側の温度に比べて低
い。このことは、結晶育成時には、内ルツボ１，
１′と外ルツボ２との間に供給された原料シリコ
ンを効率良く溶解できるので都合が良いが、初期
充填された原料シリコンを溶解する際には、内ル
ツボ１，１′に遮断されて抵抗加熱ヒーター４か
らの熱が内部に充分に伝えられないため、溶解の
効率が低い、そして、溶解時間を短縮しようとし
て、大量の熱を供給すると、上述した内ルツボ
１，１′の変形の問題が大きくなる。
１′の内側の温度は、その外側の温度に比べて低
い。このことは、結晶育成時には、内ルツボ１，
１′と外ルツボ２との間に供給された原料シリコ
ンを効率良く溶解できるので都合が良いが、初期
充填された原料シリコンを溶解する際には、内ル
ツボ１，１′に遮断されて抵抗加熱ヒーター４か
らの熱が内部に充分に伝えられないため、溶解の
効率が低い、そして、溶解時間を短縮しようとし
て、大量の熱を供給すると、上述した内ルツボ
１，１′の変形の問題が大きくなる。
本発明は、上記事情に鑑みでなされたもので、
その目的とするところは、引上げサイクルにおい
て最も炉内温度が高くなる初期投入原料溶解時
に、未然に内側収容体の熱変形を防止でき、しか
も溶解効率が極めて高いシリコン単結晶育成方法
も提供することにある。
その目的とするところは、引上げサイクルにおい
て最も炉内温度が高くなる初期投入原料溶解時
に、未然に内側収容体の熱変形を防止でき、しか
も溶解効率が極めて高いシリコン単結晶育成方法
も提供することにある。
本発明は、多重構造の石英ルツボを用いて、単
結晶を引上げ育成すると同時に、原料シリコンを
石英ルツボ内に連続的に供給するシリコン単結晶
育成方法において、単結晶の引上げ育成に先立つ
て、引上げサイクルの初期に充填した原料シリコ
ンを溶接する際に、内側収容体を取り除いた状態
の外側収容体内に初期原料シリコンを充填して溶
解し、この後、前記内側収容体を前記外側収容体
内に収容し、一体化して多重構造の石英ルツボと
し、この後、一体化した石英ルツボを回転させつ
つ単結晶の引上げ育成を行うことを特徴とするも
のである。
結晶を引上げ育成すると同時に、原料シリコンを
石英ルツボ内に連続的に供給するシリコン単結晶
育成方法において、単結晶の引上げ育成に先立つ
て、引上げサイクルの初期に充填した原料シリコ
ンを溶接する際に、内側収容体を取り除いた状態
の外側収容体内に初期原料シリコンを充填して溶
解し、この後、前記内側収容体を前記外側収容体
内に収容し、一体化して多重構造の石英ルツボと
し、この後、一体化した石英ルツボを回転させつ
つ単結晶の引上げ育成を行うことを特徴とするも
のである。
なお、内側収容体としては、有底円筒状（深皿
状）のもの、あるいは円筒状のものが好ましい。
また、三重以上のルツボ構造にあつては、最も外
側の収容体を除く収容体を除く他の内側収容体に
ついて同じ効果が期待できる。なお、内側収容体
と外側収容体を一体化するには内側収容体を下降
させる方法も可能であるが、外側収容体を支持す
る下軸に付設されている昇降および回転機構を用
いて外側収容体を上昇させ一体化させれば、装置
の構成が単純になり有りである。
状）のもの、あるいは円筒状のものが好ましい。
また、三重以上のルツボ構造にあつては、最も外
側の収容体を除く収容体を除く他の内側収容体に
ついて同じ効果が期待できる。なお、内側収容体
と外側収容体を一体化するには内側収容体を下降
させる方法も可能であるが、外側収容体を支持す
る下軸に付設されている昇降および回転機構を用
いて外側収容体を上昇させ一体化させれば、装置
の構成が単純になり有りである。
本発明のシリコン単結晶育成方法にあつては、
最も炉内温度が高くなる初期原料充填溶解時に外
側収容体だけによつて原料を溶解し、内側収容体
の熱変形を防止し、次いで原料が溶解した後に、
外側収容体内に内側収容体を収納して一体化して
多重構造の石英ルツボとし、単結晶の引上げ育成
を行なう。
最も炉内温度が高くなる初期原料充填溶解時に外
側収容体だけによつて原料を溶解し、内側収容体
の熱変形を防止し、次いで原料が溶解した後に、
外側収容体内に内側収容体を収納して一体化して
多重構造の石英ルツボとし、単結晶の引上げ育成
を行なう。
以下、第１図ないし第５図に基づいて本発明の
実施例を説明する。
実施例を説明する。
まず、有底円筒状（深皿状）の内側収容体１０
をチヤツク機構１１と接続し、ヒーター１２及び
外側収容体１３、グラフアイトサセプタ１４に対
して上方に配置すると共に、外側収容体１３内に
初期原料１５を充填する（第１図参照）。次いで、
引上炉内の空気をアルゴンガスで充分排除した後
に、低効加熱したヒーター１２に電流を流し炉内
を昇温する。そして、初期充填原料１５が完全に
溶解した後、ヒーター１２の発熱量を落として、
シリコン融液１６の温度を単結晶育成に適した温
度まで下げる。この状態において、上方に待機中
の内側収容体１０を下降させ、その支持部１０ａ
を外側収容体１３を保持するグラフアイトサセプ
タ１４に接触させるまたは、グラフアイトサセプ
タ１４を介して外側収容体１３を支持している下
軸に付設された昇降および回転機構（図示略）を
用いて、外側収容体１３を上昇させて内側収容体
１０に接触させる。こうして、内側収容体１０を
グラフアイトサセプタ１４に接触支持させた後
に、チヤツク機構１１と内側収容体１０とを切り
離し、チヤツク機構１１を上方に移動させるまた
は、下軸に付設された前記昇降および回転機構を
用いて、グラフアイトサセブタ１４および外側収
容体１３を下降させる。このとき、シリコン融液
１６内に内側収容体１０が入ると融液温度が下が
るが、その分ヒーター１２を昇温させる。
をチヤツク機構１１と接続し、ヒーター１２及び
外側収容体１３、グラフアイトサセプタ１４に対
して上方に配置すると共に、外側収容体１３内に
初期原料１５を充填する（第１図参照）。次いで、
引上炉内の空気をアルゴンガスで充分排除した後
に、低効加熱したヒーター１２に電流を流し炉内
を昇温する。そして、初期充填原料１５が完全に
溶解した後、ヒーター１２の発熱量を落として、
シリコン融液１６の温度を単結晶育成に適した温
度まで下げる。この状態において、上方に待機中
の内側収容体１０を下降させ、その支持部１０ａ
を外側収容体１３を保持するグラフアイトサセプ
タ１４に接触させるまたは、グラフアイトサセプ
タ１４を介して外側収容体１３を支持している下
軸に付設された昇降および回転機構（図示略）を
用いて、外側収容体１３を上昇させて内側収容体
１０に接触させる。こうして、内側収容体１０を
グラフアイトサセプタ１４に接触支持させた後
に、チヤツク機構１１と内側収容体１０とを切り
離し、チヤツク機構１１を上方に移動させるまた
は、下軸に付設された前記昇降および回転機構を
用いて、グラフアイトサセブタ１４および外側収
容体１３を下降させる。このとき、シリコン融液
１６内に内側収容体１０が入ると融液温度が下が
るが、その分ヒーター１２を昇温させる。
続いて、一体化した内側収容体１０と外側収容
体１３を回転させて、上方より種結晶１７を下降
させシリコン融液１６に付着させる（第２図と第
３図参照）。さらに、従来公知の方法で種結晶１
７を回転させながら引上げることにより、単結晶
１８のネツク部１８ａと肩部１８ｂを形成した後
に直胴部１８ｃの育成を開始する。この直胴部１
８ｃの引上中は、フイーダ１９より原料供給管２
０を介して粉末、塊状あるいは顆粒状の原料２１
を単結晶１８の育成量と同種供給し、石英ルツボ
２２内のシリコン融液１６の量を一定としたまま
単結晶を育成する。
体１３を回転させて、上方より種結晶１７を下降
させシリコン融液１６に付着させる（第２図と第
３図参照）。さらに、従来公知の方法で種結晶１
７を回転させながら引上げることにより、単結晶
１８のネツク部１８ａと肩部１８ｂを形成した後
に直胴部１８ｃの育成を開始する。この直胴部１
８ｃの引上中は、フイーダ１９より原料供給管２
０を介して粉末、塊状あるいは顆粒状の原料２１
を単結晶１８の育成量と同種供給し、石英ルツボ
２２内のシリコン融液１６の量を一定としたまま
単結晶を育成する。
なお、上記実施例においては、内側収容体１０
として有底円筒状（深皿状）のものを用いて説明
したが、これに限らず、第５図に示すように円筒
状の内側収容体３０を用いてもよい。
として有底円筒状（深皿状）のものを用いて説明
したが、これに限らず、第５図に示すように円筒
状の内側収容体３０を用いてもよい。
以上説明したように、本発明は、単結晶の引上
げ育成に先立つて、引上げサイクルの初期に充填
した原料シリコンを溶接する際に、内側収容体を
取り除いた状態の外側収容体内に初期原料シリコ
ンを充填して溶解し、この後、前記内側収容体を
前記外側収容体内に収容し、一体化して多重構造
の石英ルツボとし、この後、一体化した石英ルツ
ボを回転させつつ単結晶の引上げ育成を行うもの
であるので、内側の収容体の変形が少なく、単結
晶の育成時に問題が生ずることがない。
げ育成に先立つて、引上げサイクルの初期に充填
した原料シリコンを溶接する際に、内側収容体を
取り除いた状態の外側収容体内に初期原料シリコ
ンを充填して溶解し、この後、前記内側収容体を
前記外側収容体内に収容し、一体化して多重構造
の石英ルツボとし、この後、一体化した石英ルツ
ボを回転させつつ単結晶の引上げ育成を行うもの
であるので、内側の収容体の変形が少なく、単結
晶の育成時に問題が生ずることがない。
また、単結晶育成に要する装置の構成を簡素化
して、作業コストを軽減するとことができ、良質
なシリコン単結晶を経済的に製造することができ
る。
して、作業コストを軽減するとことができ、良質
なシリコン単結晶を経済的に製造することができ
る。
第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示す
もので、第１図は初期原料充填時の説明図、第２
図は初期原料溶解時の説明図、第３図は平面図、
第４図は単結晶育成時の説明図、第５図は本発明
の別の一例を示す説明図、第６図と第７図は従来
の単結晶育成方法の一例を示すもので、第６図は
初期原料充填時の説明図、第７図は原料溶解時の
説明図、第８図と第９図は従来の単結晶育成方法
の他の一例を示すもので、第８図は初期原料充填
時の説明図、第９図は原料溶解時の説明図であ
る。 １０……内側収容体、１３……外側収容体、１
５……初期原料、１８……単結晶、２１……原
料、２２……石英ルツボ、３０……内側収容体。
もので、第１図は初期原料充填時の説明図、第２
図は初期原料溶解時の説明図、第３図は平面図、
第４図は単結晶育成時の説明図、第５図は本発明
の別の一例を示す説明図、第６図と第７図は従来
の単結晶育成方法の一例を示すもので、第６図は
初期原料充填時の説明図、第７図は原料溶解時の
説明図、第８図と第９図は従来の単結晶育成方法
の他の一例を示すもので、第８図は初期原料充填
時の説明図、第９図は原料溶解時の説明図であ
る。 １０……内側収容体、１３……外側収容体、１
５……初期原料、１８……単結晶、２１……原
料、２２……石英ルツボ、３０……内側収容体。
Claims (1)
- １ 多重構造の石英ルツボを用いて、単結晶を引
上げ育成すると同時に、原料シリコンを石英ルツ
ボ内に連続的に供給するシリコン単結晶育成方法
において、単結晶の引上げ育成に先立つて、引上
げサイクルの初期に充填した原料シリコンを溶解
する際に、内側収容体を取り除いた状態の外側収
容体内に初期原料シリコンを充填して溶解し、こ
の後、前記内側収容体を前記外側収容体内に収容
し、一体化して多重構造の石英ルツボとし、この
後、一体化した石英ルツボを回転させつつ単結晶
の引上げ育成を行うことを特徴とするシリコン単
結晶育成方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13798587A JPS63303894A (ja) | 1987-06-01 | 1987-06-01 | シリコン単結晶育成方法 |
| CA000568083A CA1305909C (en) | 1987-06-01 | 1988-05-30 | Apparatus and process for growing crystals of semiconductor materials |
| US07/201,018 US4936949A (en) | 1987-06-01 | 1988-06-01 | Czochraski process for growing crystals using double wall crucible |
| EP88108790A EP0293865B1 (en) | 1987-06-01 | 1988-06-01 | Apparatus and process for growing crystals of semiconductor materials |
| DE8888108790T DE3878990T2 (de) | 1987-06-01 | 1988-06-01 | Vorrichtung und verfahren zur zuechtung von kristallen aus halbleitermaterialien. |
| US07/527,887 US5009862A (en) | 1987-06-01 | 1990-05-23 | Apparatus and process for growing crystals of semiconductor materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13798587A JPS63303894A (ja) | 1987-06-01 | 1987-06-01 | シリコン単結晶育成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63303894A JPS63303894A (ja) | 1988-12-12 |
| JPH0453839B2 true JPH0453839B2 (ja) | 1992-08-27 |
Family
ID=15211362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13798587A Granted JPS63303894A (ja) | 1987-06-01 | 1987-06-01 | シリコン単結晶育成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63303894A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02107587A (ja) * | 1988-10-13 | 1990-04-19 | Mitsubishi Metal Corp | 半導体単結晶育成装置 |
| TW430699B (en) * | 1995-12-27 | 2001-04-21 | Mitsubishi Material Silicon Co | Single crystal pulling apparatus |
| TW503265B (en) * | 1995-12-28 | 2002-09-21 | Mitsubishi Material Silicon | Single crystal pulling apparatus |
| JP3533416B2 (ja) * | 1996-02-06 | 2004-05-31 | 三菱住友シリコン株式会社 | 単結晶引上装置 |
| JP3482979B2 (ja) * | 1996-04-09 | 2004-01-06 | 三菱住友シリコン株式会社 | 単結晶引上装置におけるヒーター電極溶損防止装置 |
| US7691199B2 (en) | 2004-06-18 | 2010-04-06 | Memc Electronic Materials, Inc. | Melter assembly and method for charging a crystal forming apparatus with molten source material |
| WO2014039976A1 (en) * | 2012-09-10 | 2014-03-13 | GT Advanced CZ, LLC | Continuous czochralski method and apparatus |
| CN112210820A (zh) * | 2020-09-10 | 2021-01-12 | 徐州鑫晶半导体科技有限公司 | 晶体生产工艺 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58204895A (ja) * | 1982-05-25 | 1983-11-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 結晶引上げ方法および装置 |
| JPS61261288A (ja) * | 1985-05-14 | 1986-11-19 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコン単結晶引上装置 |
-
1987
- 1987-06-01 JP JP13798587A patent/JPS63303894A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63303894A (ja) | 1988-12-12 |
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