JPH054358B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH054358B2 JPH054358B2 JP62156263A JP15626387A JPH054358B2 JP H054358 B2 JPH054358 B2 JP H054358B2 JP 62156263 A JP62156263 A JP 62156263A JP 15626387 A JP15626387 A JP 15626387A JP H054358 B2 JPH054358 B2 JP H054358B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quartz crucible
- silicon
- single crystal
- upper edge
- carbon
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- 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、チヨクラルスキー法によつて引上げ
る半導体単簡晶シリコン棒の品質向上特に炭素含
有量を低減する石英るつぼの構造に関する。
る半導体単簡晶シリコン棒の品質向上特に炭素含
有量を低減する石英るつぼの構造に関する。
（従来の技術とその問題点）
半導体シリコン単結晶棒は、ウエーハに加工さ
れて、半導体素子あるいは半導体集積回路素子製
造のためのシリコン基板に用いられるが、いかに
高純度の多結晶を用いても、基板の炭素含有量が
多くなり1ppmaにも達することがある。かかる
基板は前記用途に適さない。たとえば含有量が
0.5ppma程度のウエ−ハで半導体素子あるいは半
導体集積回路素子を製造すると、PN接合におけ
る耐圧が低下し、またMOS構造デバイスにおい
ては電極間にリーク電流を発生することもある。
炭素含有量は最低限に抑えなければならないので
種々の手段が講じられているが、以下に述べるよ
うに、いずれも充分な効果をあげるにいたつてい
ない。
れて、半導体素子あるいは半導体集積回路素子製
造のためのシリコン基板に用いられるが、いかに
高純度の多結晶を用いても、基板の炭素含有量が
多くなり1ppmaにも達することがある。かかる
基板は前記用途に適さない。たとえば含有量が
0.5ppma程度のウエ−ハで半導体素子あるいは半
導体集積回路素子を製造すると、PN接合におけ
る耐圧が低下し、またMOS構造デバイスにおい
ては電極間にリーク電流を発生することもある。
炭素含有量は最低限に抑えなければならないので
種々の手段が講じられているが、以下に述べるよ
うに、いずれも充分な効果をあげるにいたつてい
ない。
第２図に示す装置は、従来のチヨクラルスキー
法による単結晶シリコン棒製造装置であるが、石
英るつぼ１に原料として多結晶シリコンをチヤー
ジし、ヒーター２によつて加熱溶融する。るつぼ
１はグラフアイトサセプター３に嵌合し、底中央
を回転軸４によつて支持され、ヒートシールド５
とともにチヤンバー６内に収容されている。雰囲
気ガスは供給口７より導入され、排出口８より排
出される。ヒーターにより加熱して多結晶シリコ
ンを充分溶融した後、引上げ軸９の下端に挾持し
た種結晶１０を融液に浸漬し引上げると単結晶１
１が育成される。
法による単結晶シリコン棒製造装置であるが、石
英るつぼ１に原料として多結晶シリコンをチヤー
ジし、ヒーター２によつて加熱溶融する。るつぼ
１はグラフアイトサセプター３に嵌合し、底中央
を回転軸４によつて支持され、ヒートシールド５
とともにチヤンバー６内に収容されている。雰囲
気ガスは供給口７より導入され、排出口８より排
出される。ヒーターにより加熱して多結晶シリコ
ンを充分溶融した後、引上げ軸９の下端に挾持し
た種結晶１０を融液に浸漬し引上げると単結晶１
１が育成される。
しかしながらこの方法では、チヤンバー内のグ
ラフアイト材より徐々に放出される酸素または水
分がヒーターと反応し酸化炭素ガスを、また石英
るつぼとサセプターとの接触により一酸化炭素ガ
スを生じ、これらが逆流してシリコン融液１２を
汚染する。
ラフアイト材より徐々に放出される酸素または水
分がヒーターと反応し酸化炭素ガスを、また石英
るつぼとサセプターとの接触により一酸化炭素ガ
スを生じ、これらが逆流してシリコン融液１２を
汚染する。
これを避けるため、石英るつぼ１の上縁１３を
サセプター上縁１４より高くすれば、るつぼ上縁
がヒーターより遠ざかつて温度が低下し、ここに
析出した一酸化珪素がシリコン融液１２中に落下
して単結晶の育成が乱される。またチヤンバー内
のグラフアイト材を窒化珪素で被覆する方法も提
案されたが、汚染防止には効果があるものの高価
に過ぎ経済的でないという問題があつた。さらに
ヒートシールド５の上縁にドーナツ状円板の遮蔽
具を設ける方法も検討されたが、シリコン融液へ
の炭素の混入を効果的に防止することはできなか
つた。
サセプター上縁１４より高くすれば、るつぼ上縁
がヒーターより遠ざかつて温度が低下し、ここに
析出した一酸化珪素がシリコン融液１２中に落下
して単結晶の育成が乱される。またチヤンバー内
のグラフアイト材を窒化珪素で被覆する方法も提
案されたが、汚染防止には効果があるものの高価
に過ぎ経済的でないという問題があつた。さらに
ヒートシールド５の上縁にドーナツ状円板の遮蔽
具を設ける方法も検討されたが、シリコン融液へ
の炭素の混入を効果的に防止することはできなか
つた。
（問題点を解決するための手段）
本発明者は、前記問題点を解決するため種々検
討を重ねた結果、石英るつぼの上縁形状を若干変
更することにより、単結晶化率を低下させること
なく、炭素含有量の少ない単結晶シリコンを製造
することに成功したのであつて、これはチヨクラ
ルスキー法で半導体単結晶シリコン棒を引上げる
際使用する石英るつぼにおいて、鉛直上方向より
30゜乃至120゜外に向かつて傾き、幅が５〜50mmで
ある鍔を円筒状側壁上縁に設けたことを特徴とす
る鍔付石英るつぼである。
討を重ねた結果、石英るつぼの上縁形状を若干変
更することにより、単結晶化率を低下させること
なく、炭素含有量の少ない単結晶シリコンを製造
することに成功したのであつて、これはチヨクラ
ルスキー法で半導体単結晶シリコン棒を引上げる
際使用する石英るつぼにおいて、鉛直上方向より
30゜乃至120゜外に向かつて傾き、幅が５〜50mmで
ある鍔を円筒状側壁上縁に設けたことを特徴とす
る鍔付石英るつぼである。
本発明の鍔付石英るつぼを使用したチヨクラル
スキー法による単結晶シリコン棒の引上げ装置の
一実施態様を第１図に示す。
スキー法による単結晶シリコン棒の引上げ装置の
一実施態様を第１図に示す。
鍔１５は、少なくともグラフアイトサセプター
の上縁をカバーすればよいので、５mm幅あれば充
分であるが、さらに好ましくはグラフアイトヒー
ターをも覆うようにすれば完全である。シリコン
単結晶の汚染を避ける本発明の目的を助長するた
めには、鍔１５はさらにその幅が拡幅されること
が好ましいが、ヒーター２を囲むヒートシールド
５を超えて拡幅することはできないのでおのずか
ら限界がある。このような理由から上限として約
50mmが選ばれる。また鍔の上方に向かう鉛直線に
対する傾き角θは0゜以上120゜まで増大することは
できる。また本発明の石英るつぼは一酸化珪素の
シリコン融液面への落下防止に効果がある。
の上縁をカバーすればよいので、５mm幅あれば充
分であるが、さらに好ましくはグラフアイトヒー
ターをも覆うようにすれば完全である。シリコン
単結晶の汚染を避ける本発明の目的を助長するた
めには、鍔１５はさらにその幅が拡幅されること
が好ましいが、ヒーター２を囲むヒートシールド
５を超えて拡幅することはできないのでおのずか
ら限界がある。このような理由から上限として約
50mmが選ばれる。また鍔の上方に向かう鉛直線に
対する傾き角θは0゜以上120゜まで増大することは
できる。また本発明の石英るつぼは一酸化珪素の
シリコン融液面への落下防止に効果がある。
（作用）
第１図より明らかなように、石英るつぼ上縁に
外に向かつて設けた鍔１５がグラフアイトサセプ
ターおよびグラフアイトヒーターを覆つているの
で、これらから発生する一酸化炭素または二酸化
炭素は石英るつぼに到達することは容易でない。
これは、前記酸化炭素が石英るつぼの中のシリコ
ン融液１２に接触するためには、石英鍔表面と雰
囲気ガスの境界層流域を拡散で逆流しなければな
らないためである。
外に向かつて設けた鍔１５がグラフアイトサセプ
ターおよびグラフアイトヒーターを覆つているの
で、これらから発生する一酸化炭素または二酸化
炭素は石英るつぼに到達することは容易でない。
これは、前記酸化炭素が石英るつぼの中のシリコ
ン融液１２に接触するためには、石英鍔表面と雰
囲気ガスの境界層流域を拡散で逆流しなければな
らないためである。
（実施例）
第１図に示すチヨクラルスキー法による単結晶
シリコン棒引上げ装置において、本発明の石英る
つぼ（直径45cm、高さ40cmのるつぼに幅50mm、θ
＝90゜の鍔をとりつけたもの）にシリコン多結晶
塊50Kgをチヤージして溶融し、アンドープでアル
ゴンガスを内圧50mbに保ちながら、50l／分の流
量で流入させ、引上げ方位（100）で直径160mmの
単結晶シリコン棒を５バツチ引上げた。これら単
結晶棒の尾部側の固化率85％の位置からウエーハ
を切出し、赤外線吸収式カーボン濃度測定器で測
定したところ、置換型カーボンは検出されなかつ
た（この装置のカーボン検出可能量は0.01ppma
以上である）。
シリコン棒引上げ装置において、本発明の石英る
つぼ（直径45cm、高さ40cmのるつぼに幅50mm、θ
＝90゜の鍔をとりつけたもの）にシリコン多結晶
塊50Kgをチヤージして溶融し、アンドープでアル
ゴンガスを内圧50mbに保ちながら、50l／分の流
量で流入させ、引上げ方位（100）で直径160mmの
単結晶シリコン棒を５バツチ引上げた。これら単
結晶棒の尾部側の固化率85％の位置からウエーハ
を切出し、赤外線吸収式カーボン濃度測定器で測
定したところ、置換型カーボンは検出されなかつ
た（この装置のカーボン検出可能量は0.01ppma
以上である）。
（比較例）
鍔をつけない従来の石英るつぼを使つた以外は
実施例と同じ条件で単結晶を引上げたところ、平
均0.15ppmaの置換型カーボンが検出された。
実施例と同じ条件で単結晶を引上げたところ、平
均0.15ppmaの置換型カーボンが検出された。
（発明の効果）
上記したように、本発明の石英るつぼは引上げ
単結晶シリコンの炭素含有量を0.01ppma以下に
抑えることができ、しかも経済的で産業上有為な
発明である。
単結晶シリコンの炭素含有量を0.01ppma以下に
抑えることができ、しかも経済的で産業上有為な
発明である。
第１図は本発明の鍔付石英るつぼを使用したチ
ヨクラルスキー法による単結晶シリコン棒引上装
置の縦断面図を、第２図は従来の石英るつぼを使
用したチヨクラルスキー法による単結晶シリコン
棒引上装置の縦断面図を示す。 １…石英るつぼ、２…ヒーター、３…サセプタ
ー、４…回転軸、５…ヒートシールド、６…チヤ
ンバー、７…供給口、８…排出口、９…引上げ
軸、１０…種結晶、１１…単結晶、１２…融液、
１３…るつぼ上縁、１４…サセプター上縁、１５
…鍔、θ…傾き角。
ヨクラルスキー法による単結晶シリコン棒引上装
置の縦断面図を、第２図は従来の石英るつぼを使
用したチヨクラルスキー法による単結晶シリコン
棒引上装置の縦断面図を示す。 １…石英るつぼ、２…ヒーター、３…サセプタ
ー、４…回転軸、５…ヒートシールド、６…チヤ
ンバー、７…供給口、８…排出口、９…引上げ
軸、１０…種結晶、１１…単結晶、１２…融液、
１３…るつぼ上縁、１４…サセプター上縁、１５
…鍔、θ…傾き角。
Claims (1)
- １ チヨクラルスキー法で半導体単結晶シリコン
棒を引上げる際使用する石英るつぼにおいて、鉛
直上方向より30゜乃至120゜外に向かつて傾き、幅
が５〜50mmである鍔を円筒状側壁上縁に設けたこ
とを特徴とする鍔付石英るつぼ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15626387A JPS63319288A (ja) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | 鍔付石英るつぼ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15626387A JPS63319288A (ja) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | 鍔付石英るつぼ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63319288A JPS63319288A (ja) | 1988-12-27 |
| JPH054358B2 true JPH054358B2 (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=15623981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15626387A Granted JPS63319288A (ja) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | 鍔付石英るつぼ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63319288A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0730693Y2 (ja) * | 1989-10-27 | 1995-07-12 | 三菱マテリアル株式会社 | シリコン単結晶引上げ用石英ルツボ |
| JPH04236153A (ja) * | 1991-01-11 | 1992-08-25 | Nippon Densan Corp | スピンドルモータ |
| JP2513641Y2 (ja) * | 1991-02-18 | 1996-10-09 | コマツ電子金属株式会社 | 半導体単結晶引上装置の黒鉛ルツボ |
| JP5289294B2 (ja) * | 2009-12-14 | 2013-09-11 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコン単結晶引上げ用石英ルツボ |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5854114B2 (ja) * | 1978-09-07 | 1983-12-02 | 三洋電機株式会社 | ルツボの構造 |
| JPS594125Y2 (ja) * | 1979-08-07 | 1984-02-06 | 阪急鉄工株式会社 | 腕木取付装置 |
| JPS6228880U (ja) * | 1985-08-02 | 1987-02-21 |
-
1987
- 1987-06-23 JP JP15626387A patent/JPS63319288A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63319288A (ja) | 1988-12-27 |
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