JPH0656571A - 単結晶引き上げ時における単結晶酸素濃度の制御方法及び該方法に使用する結晶成長装置 - Google Patents
単結晶引き上げ時における単結晶酸素濃度の制御方法及び該方法に使用する結晶成長装置Info
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- JPH0656571A JPH0656571A JP9638692A JP9638692A JPH0656571A JP H0656571 A JPH0656571 A JP H0656571A JP 9638692 A JP9638692 A JP 9638692A JP 9638692 A JP9638692 A JP 9638692A JP H0656571 A JPH0656571 A JP H0656571A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 溶融液１２が充填された坩堝１１及び坩堝１
１の周囲に配設されたヒータ１５等を備え、坩堝１１と
引き上げられた単結晶１４との間に、単結晶１４を取り
囲むように逆円錐台形状の本体部３１ａが位置し、坩堝
１１内の溶融液１２面の上方近傍にその下端部３１ｂが
位置する熱遮蔽治具３１が配設された結晶装置を用いて
単結晶１４を成長させる際、熱遮蔽治具３１の下端部３
１ｂと溶融液１２面とのギャップ（Ｚ）を１０〜４０mm
の間で変更させることを特徴とする単結晶引き上げ時に
おける単結晶酸素濃度の制御方法。 【効果】 熱遮蔽治具３１の上方から溶融液１２面に供
給されたＡｒガスによる溶融液１２面の冷却及び坩堝１
１から溶融液１２面に放射される熱の遮蔽程度を正確に
制御することができ、その結果溶融液１２中にある酸素
の拡散蒸発が制御され、単結晶１４への酸素供給量を制
御することができる。したがって、結晶の成長軸方向に
均一で、かつ使用目的に応じて単結晶中の酸素濃度を容
易に調整することができる。
１の周囲に配設されたヒータ１５等を備え、坩堝１１と
引き上げられた単結晶１４との間に、単結晶１４を取り
囲むように逆円錐台形状の本体部３１ａが位置し、坩堝
１１内の溶融液１２面の上方近傍にその下端部３１ｂが
位置する熱遮蔽治具３１が配設された結晶装置を用いて
単結晶１４を成長させる際、熱遮蔽治具３１の下端部３
１ｂと溶融液１２面とのギャップ（Ｚ）を１０〜４０mm
の間で変更させることを特徴とする単結晶引き上げ時に
おける単結晶酸素濃度の制御方法。 【効果】 熱遮蔽治具３１の上方から溶融液１２面に供
給されたＡｒガスによる溶融液１２面の冷却及び坩堝１
１から溶融液１２面に放射される熱の遮蔽程度を正確に
制御することができ、その結果溶融液１２中にある酸素
の拡散蒸発が制御され、単結晶１４への酸素供給量を制
御することができる。したがって、結晶の成長軸方向に
均一で、かつ使用目的に応じて単結晶中の酸素濃度を容
易に調整することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は単結晶引き上げ時におけ
る単結晶酸素濃度の制御方法及び該方法に使用する結晶
成長装置に関し、より詳細には例えば溶融層法において
使用目的に合った酸素量をシリコン単結晶に含有させる
ことができるような単結晶引き上げ時における単結晶酸
素濃度の制御方法及び該方法に使用する結晶成長装置に
関する。
る単結晶酸素濃度の制御方法及び該方法に使用する結晶
成長装置に関し、より詳細には例えば溶融層法において
使用目的に合った酸素量をシリコン単結晶に含有させる
ことができるような単結晶引き上げ時における単結晶酸
素濃度の制御方法及び該方法に使用する結晶成長装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】単結晶を成長させるには種々の方法があ
るが、半導体等の材料に使用されるシリコン（以下、Ｓ
ｉと記す）単結晶は、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ
法と記す）やフロートゾーン法と呼ばれる引き上げ方法
によって形成される。
るが、半導体等の材料に使用されるシリコン（以下、Ｓ
ｉと記す）単結晶は、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ
法と記す）やフロートゾーン法と呼ばれる引き上げ方法
によって形成される。
【０００３】図１０は上記ＣＺ法に用いられる成長炉を
示す部分断面正面図であり、成長炉２０は主にメインチ
ャンバー２１とプルチャンバー２２とで構成され、メイ
ンチャンバー２１とプルチャンバー２２との間にはゲー
トバルブ２３が介装されている。メインチャンバー２１
内には坩堝１１、ヒータ１５等が配設され、坩堝１１内
には溶融液１２が充填される一方、プルチャンバー２２
の上部からは単結晶１４を引き上げるための引上げ軸１
７が垂設されている。またメインチャンバー２１及びプ
ルチャンバー２２の上部にはそれぞれアルゴンガス（以
下、Ａｒと記す）等の不活性ガスを供給するガス供給管
２４が接続され、メインチャンバー２１の下部には真空
ポンプ（図示せず）に接続される吸引管２５が固着され
ている。
示す部分断面正面図であり、成長炉２０は主にメインチ
ャンバー２１とプルチャンバー２２とで構成され、メイ
ンチャンバー２１とプルチャンバー２２との間にはゲー
トバルブ２３が介装されている。メインチャンバー２１
内には坩堝１１、ヒータ１５等が配設され、坩堝１１内
には溶融液１２が充填される一方、プルチャンバー２２
の上部からは単結晶１４を引き上げるための引上げ軸１
７が垂設されている。またメインチャンバー２１及びプ
ルチャンバー２２の上部にはそれぞれアルゴンガス（以
下、Ａｒと記す）等の不活性ガスを供給するガス供給管
２４が接続され、メインチャンバー２１の下部には真空
ポンプ（図示せず）に接続される吸引管２５が固着され
ている。
【０００４】図１１は上記成長炉の要部を示す模式的拡
大断面図であり、図中１１は坩堝を示している。坩堝１
１は石英坩堝１１ａと黒鉛坩堝１１ｂとで構成されてお
り、有底円筒状の石英坩堝１１ａの外側に同じく有底円
筒状の黒鉛坩堝１１ｂが嵌合されて構成されている。坩
堝１１は支持軸１６に支持されており、支持軸１６が坩
堝１１を図中矢印方向に所定速度で回転させ、かつ昇降
させるよう構成されている。坩堝１１の外側にはヒータ
ー１５が同心円筒状に配設されており、坩堝１１の内側
にはヒータ１５により結晶原料を溶融させて形成した溶
融液１２が充填されている。また坩堝１１の中心軸上に
はワイヤ等より成る引き上げ軸１７が支持軸１６の回転
方向と同一または逆方向に所定速度で回転可能に配設さ
れ、また引き上げ軸１７の下端には種結晶（図示せず）
がシードチャック１８により取り付けられている。
大断面図であり、図中１１は坩堝を示している。坩堝１
１は石英坩堝１１ａと黒鉛坩堝１１ｂとで構成されてお
り、有底円筒状の石英坩堝１１ａの外側に同じく有底円
筒状の黒鉛坩堝１１ｂが嵌合されて構成されている。坩
堝１１は支持軸１６に支持されており、支持軸１６が坩
堝１１を図中矢印方向に所定速度で回転させ、かつ昇降
させるよう構成されている。坩堝１１の外側にはヒータ
ー１５が同心円筒状に配設されており、坩堝１１の内側
にはヒータ１５により結晶原料を溶融させて形成した溶
融液１２が充填されている。また坩堝１１の中心軸上に
はワイヤ等より成る引き上げ軸１７が支持軸１６の回転
方向と同一または逆方向に所定速度で回転可能に配設さ
れ、また引き上げ軸１７の下端には種結晶（図示せず）
がシードチャック１８により取り付けられている。
【０００５】上記装置を用いて単結晶１４を成長させる
際には、前記種結晶を溶融液１２面に接触させて引き上
げ軸１７を回転させながら引き上げることにより単結晶
１４を成長させている。
際には、前記種結晶を溶融液１２面に接触させて引き上
げ軸１７を回転させながら引き上げることにより単結晶
１４を成長させている。
【０００６】ところで、半導体単結晶１４をこの方法で
成長させる場合、単結晶１４の引き上げ前に溶融液１２
中に不純物元素を添加することが多いが、この際添加し
た不純物が単結晶１４の結晶成長方向に沿って偏析し、
その結果、単結晶１４の電気特性が結晶成長方向に均一
とならず、歩留りが３３％程度に低下するという問題が
あった。
成長させる場合、単結晶１４の引き上げ前に溶融液１２
中に不純物元素を添加することが多いが、この際添加し
た不純物が単結晶１４の結晶成長方向に沿って偏析し、
その結果、単結晶１４の電気特性が結晶成長方向に均一
とならず、歩留りが３３％程度に低下するという問題が
あった。
【０００７】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（Melted Layer法、以
下、ＭＬ法と記す）がある。図１２は従来のＭＬ法に用
いられる装置の要部を示す模式的拡大断面図であり、図
１１に示したものと同様に構成された坩堝１１内の結晶
用原料の上部のみをヒータ１５にて溶融させることによ
り、坩堝１１内の上部には溶融液１２層、下部には固体
層１３を形成して単結晶１４を成長させている。
長させる方法として、溶融層法（Melted Layer法、以
下、ＭＬ法と記す）がある。図１２は従来のＭＬ法に用
いられる装置の要部を示す模式的拡大断面図であり、図
１１に示したものと同様に構成された坩堝１１内の結晶
用原料の上部のみをヒータ１５にて溶融させることによ
り、坩堝１１内の上部には溶融液１２層、下部には固体
層１３を形成して単結晶１４を成長させている。
【０００８】上記装置を用いて単結晶１４を成長させる
際には、固体層１３を溶融させながら所定の不純物濃度
を有する溶融液１２層を形成し、溶融液１２層に種結晶
（図示せず）を接触させ、引き上げ軸１７を回転させな
がら引き上げることによって不純物濃度が一定の単結晶
１４を成長させている。
際には、固体層１３を溶融させながら所定の不純物濃度
を有する溶融液１２層を形成し、溶融液１２層に種結晶
（図示せず）を接触させ、引き上げ軸１７を回転させな
がら引き上げることによって不純物濃度が一定の単結晶
１４を成長させている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】単結晶１４には、使用
目的に応じて１２〜１７×１０17/cm3程度の酸素を含有
させている。前記酸素は石英坩堝１１ａを形成するＳｉ
Ｏ2 が溶融液１２中へ溶け出すことによって供給されて
おり、通常単結晶１４中の酸素濃度は坩堝１１及び引き
上げ軸１７の回転速度を変更することにより調整してい
る。
目的に応じて１２〜１７×１０17/cm3程度の酸素を含有
させている。前記酸素は石英坩堝１１ａを形成するＳｉ
Ｏ2 が溶融液１２中へ溶け出すことによって供給されて
おり、通常単結晶１４中の酸素濃度は坩堝１１及び引き
上げ軸１７の回転速度を変更することにより調整してい
る。
【００１０】ところが、上記したＭＬ法においては歩留
りは高いが、溶融液１２が内層容器１１ａと接触する面
積が固体層１３によって減少して約半分程度となる結
果、溶融液１２への酸素の供給量が減少するので高酸素
化を実現することができなくなるという課題があった。
りは高いが、溶融液１２が内層容器１１ａと接触する面
積が固体層１３によって減少して約半分程度となる結
果、溶融液１２への酸素の供給量が減少するので高酸素
化を実現することができなくなるという課題があった。
【００１１】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、単結晶引き上げ時において単結晶中に所望の酸素量
を含有させることができる単結晶酸素濃度の制御方法及
び該方法に使用する結晶成長装置を提供することを目的
としている。
り、単結晶引き上げ時において単結晶中に所望の酸素量
を含有させることができる単結晶酸素濃度の制御方法及
び該方法に使用する結晶成長装置を提供することを目的
としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る単結晶引き上げ時における単結晶酸素濃
度の制御方法は、溶融液が充填された坩堝及び該坩堝の
周囲に配設されたヒータ等を備え、前記坩堝と引き上げ
られた単結晶との間に、該単結晶を取り囲むように逆円
錐台形状あるいは円筒形状の本体部が位置し、前記坩堝
内の溶融液面の上方近傍にその下端部が位置する熱遮蔽
治具が配設された結晶成長装置を用いて単結晶を成長さ
せる際、前記熱遮蔽治具の下端部と溶融液面とのギャッ
プを１０〜４０mmの間で変更させることを特徴としてい
る。
に本発明に係る単結晶引き上げ時における単結晶酸素濃
度の制御方法は、溶融液が充填された坩堝及び該坩堝の
周囲に配設されたヒータ等を備え、前記坩堝と引き上げ
られた単結晶との間に、該単結晶を取り囲むように逆円
錐台形状あるいは円筒形状の本体部が位置し、前記坩堝
内の溶融液面の上方近傍にその下端部が位置する熱遮蔽
治具が配設された結晶成長装置を用いて単結晶を成長さ
せる際、前記熱遮蔽治具の下端部と溶融液面とのギャッ
プを１０〜４０mmの間で変更させることを特徴としてい
る。
【００１３】本発明に係る結晶成長装置は、溶融液が充
填された坩堝及び該坩堝の周囲に配設されたヒータ等を
備え、前記坩堝と引き上げられた単結晶との間に、該単
結晶を取り囲むように円筒形状の本体部が位置し、前記
坩堝内の溶融液面の上方近傍にその下端部が位置する熱
遮蔽治具が配設された結晶成長装置において、前記円筒
形状の本体部の下部に溶融液面と平行に位置するスカー
ト部が形成されていることを特徴としている。
填された坩堝及び該坩堝の周囲に配設されたヒータ等を
備え、前記坩堝と引き上げられた単結晶との間に、該単
結晶を取り囲むように円筒形状の本体部が位置し、前記
坩堝内の溶融液面の上方近傍にその下端部が位置する熱
遮蔽治具が配設された結晶成長装置において、前記円筒
形状の本体部の下部に溶融液面と平行に位置するスカー
ト部が形成されていることを特徴としている。
【００１４】
【作用】一般に、ＣＺ法およびＭＬ法において石英坩堝
を形成するＳｉＯ2 から溶融液中へ溶け出した酸素は、
溶融液面を介してその大部分が蒸発する。この際、溶融
液中及び溶融液面上の気体中の両方に、酸素（あるいは
ＳｉＯ）の拡散層が形成され、この拡散層の拡散係数が
酸素（あるいはＳｉＯ）の流れを決定している。拡散係
数は温度が低いと小さくなり、拡散が抑制される。
を形成するＳｉＯ2 から溶融液中へ溶け出した酸素は、
溶融液面を介してその大部分が蒸発する。この際、溶融
液中及び溶融液面上の気体中の両方に、酸素（あるいは
ＳｉＯ）の拡散層が形成され、この拡散層の拡散係数が
酸素（あるいはＳｉＯ）の流れを決定している。拡散係
数は温度が低いと小さくなり、拡散が抑制される。
【００１５】図２に示すようにヒータ１５で加熱された
高温の坩堝１１内に熱遮蔽治具３１が配設される場合、
溶融液１２面の温度は本体部３１ａを境として坩堝１１
から隔てられている内側（Ａ）は低温、坩堝１１に近い
外側（Ｂ）は高温となる。したがって本体部３１ａの内
側（Ａ）は拡散係数が小さくなり、溶融液１２面（Ａ）
からの酸素の放出が抑制され、その結果単結晶１４への
酸素供給量が増加する。この場合、ギャップ（Ｚ）を狭
くするにしたがい坩堝１１の放射熱がより一層遮断され
やすくなり、その結果溶融液１２面（Ａ）の温度が下が
り、酸素の放出が抑制されて単結晶１４中の酸素濃度が
増加する。
高温の坩堝１１内に熱遮蔽治具３１が配設される場合、
溶融液１２面の温度は本体部３１ａを境として坩堝１１
から隔てられている内側（Ａ）は低温、坩堝１１に近い
外側（Ｂ）は高温となる。したがって本体部３１ａの内
側（Ａ）は拡散係数が小さくなり、溶融液１２面（Ａ）
からの酸素の放出が抑制され、その結果単結晶１４への
酸素供給量が増加する。この場合、ギャップ（Ｚ）を狭
くするにしたがい坩堝１１の放射熱がより一層遮断され
やすくなり、その結果溶融液１２面（Ａ）の温度が下が
り、酸素の放出が抑制されて単結晶１４中の酸素濃度が
増加する。
【００１６】また図２に示すように一定圧力のＡｒがギ
ャップ（Ｚ）を通る場合、ギャップ（Ｚ）を狭くするに
したがいＡｒの流速が早くなり、溶融液１２面（Ｂ）に
沿って流れるようになる。その結果、溶融液１２面
（Ａ）がより一層冷却されやすくなり、また溶融液１２
面（Ｂ）も冷却されて低温の溶融液１２面が拡大すると
考えられる。さらに、ギャップ（Ｚ）は坩堝１１の昇降
により微調整ができるので酸素濃度を正確に制御するこ
とが可能となり、また装置内雰囲気や結晶の冷却速度へ
の影響も少ないと考えられる。
ャップ（Ｚ）を通る場合、ギャップ（Ｚ）を狭くするに
したがいＡｒの流速が早くなり、溶融液１２面（Ｂ）に
沿って流れるようになる。その結果、溶融液１２面
（Ａ）がより一層冷却されやすくなり、また溶融液１２
面（Ｂ）も冷却されて低温の溶融液１２面が拡大すると
考えられる。さらに、ギャップ（Ｚ）は坩堝１１の昇降
により微調整ができるので酸素濃度を正確に制御するこ
とが可能となり、また装置内雰囲気や結晶の冷却速度へ
の影響も少ないと考えられる。
【００１７】また、下端部３１ｂの幅（Ｌ）を広くすれ
ば、Ａｒが溶融液１２面（Ｂ）に沿うように流れ、上記
と同様の現象が得やすくなる。
ば、Ａｒが溶融液１２面（Ｂ）に沿うように流れ、上記
と同様の現象が得やすくなる。
【００１８】また、本体部３１ａの形状を円筒形にして
も、ギャップ（Ｚ）の調整により上記と同様の作用が得
られる。
も、ギャップ（Ｚ）の調整により上記と同様の作用が得
られる。
【００１９】本発明に係る単結晶引き上げ時における単
結晶酸素濃度の制御方法によれば、逆円錐台形状の熱遮
蔽治具の下端部と溶融液面とのギャップを１０〜４０mm
の間で変更させるので、溶融液面の受熱量及びＡｒによ
る溶融液面の冷却温度と冷却面積が制御されることとな
る。したがって上記したように、溶融液中に溶け出した
酸素（あるいはＳｉＯ）が溶融液面に拡散して気体中へ
蒸発するのが抑制され、その結果単結晶への酸素供給量
が制御される。またギャップの変更は溶融液面上のみで
行われるので操業条件全体への影響が抑制され、また坩
堝の昇降により微調整を行うので正確な制御が可能とな
る。
結晶酸素濃度の制御方法によれば、逆円錐台形状の熱遮
蔽治具の下端部と溶融液面とのギャップを１０〜４０mm
の間で変更させるので、溶融液面の受熱量及びＡｒによ
る溶融液面の冷却温度と冷却面積が制御されることとな
る。したがって上記したように、溶融液中に溶け出した
酸素（あるいはＳｉＯ）が溶融液面に拡散して気体中へ
蒸発するのが抑制され、その結果単結晶への酸素供給量
が制御される。またギャップの変更は溶融液面上のみで
行われるので操業条件全体への影響が抑制され、また坩
堝の昇降により微調整を行うので正確な制御が可能とな
る。
【００２０】また本発明に係る結晶成長装置によれば、
熱遮蔽治具の本体部の下部に溶融液と平行に位置するス
カート部が形成されているので、Ａｒがスカート部の下
面に沿って流れて広範囲の溶融液を冷却し得ることとな
る。
熱遮蔽治具の本体部の下部に溶融液と平行に位置するス
カート部が形成されているので、Ａｒがスカート部の下
面に沿って流れて広範囲の溶融液を冷却し得ることとな
る。
【００２１】
【実施例】以下、本発明に係る単結晶引き上げ時におけ
る単結晶酸素濃度の制御方法及び該方法に使用する結晶
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号を付す
こととする。なお、熱遮蔽治具を除いた結晶成長装置の
構成は従来のものと同一であるため、その説明を省略す
る。
る単結晶酸素濃度の制御方法及び該方法に使用する結晶
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号を付す
こととする。なお、熱遮蔽治具を除いた結晶成長装置の
構成は従来のものと同一であるため、その説明を省略す
る。
【００２２】図１は本発明に係る単結晶引き上げ時にお
ける単結晶酸素濃度の制御方法に用いる装置の実施例１
を示した断面図であり、図中１１は坩堝を示している。
坩堝１１は支持軸１６に支持されており、支持軸１６が
坩堝１１を図中矢印方向に所定速度で回転させ、かつ昇
降させるよう構成されている。坩堝１１の上方には引き
上げ軸１７が吊設されており、引き上げ軸１７の下端に
は単結晶１４が形成されている。また、単結晶１４の周
囲にはカーボン製の熱遮蔽治具３１が配設されている。
熱遮蔽治具３１は上方に向かって拡開した逆円錐台形状
に形成されており、図２に示したように、下端部３１ｂ
の内径Ｄ1 は１９０mm程度（坩堝内径の４９％）に形成
され、下端部３１ｂは坩堝１１内の溶融液１２面の上方
近傍に位置し、また下端部３１ｂと溶融液１２面とのギ
ャップ（Ｚ）は支持軸１６を昇降させることにより変更
可能となっている。
ける単結晶酸素濃度の制御方法に用いる装置の実施例１
を示した断面図であり、図中１１は坩堝を示している。
坩堝１１は支持軸１６に支持されており、支持軸１６が
坩堝１１を図中矢印方向に所定速度で回転させ、かつ昇
降させるよう構成されている。坩堝１１の上方には引き
上げ軸１７が吊設されており、引き上げ軸１７の下端に
は単結晶１４が形成されている。また、単結晶１４の周
囲にはカーボン製の熱遮蔽治具３１が配設されている。
熱遮蔽治具３１は上方に向かって拡開した逆円錐台形状
に形成されており、図２に示したように、下端部３１ｂ
の内径Ｄ1 は１９０mm程度（坩堝内径の４９％）に形成
され、下端部３１ｂは坩堝１１内の溶融液１２面の上方
近傍に位置し、また下端部３１ｂと溶融液１２面とのギ
ャップ（Ｚ）は支持軸１６を昇降させることにより変更
可能となっている。
【００２３】図６は実施例２の装置の要部を示した模式
的拡大断面図であり、単結晶１４の周囲にはカーボン製
の熱遮蔽治具３２が配設されており、その本体部３２ａ
の下部には溶融液１２面と平行に位置するスカート部３
２ｃが形成されている。実施例１と同様、下端部３２ｂ
の内径Ｄ1 は１９０mm程度に形成され、下端部３２ｂは
坩堝１１内の溶融液１２面の上方近傍に位置し、また下
端部３２ｂと溶融液１２面とのギャップ（Ｚ）は支持軸
１６を昇降させることにより変更可能となっている。
的拡大断面図であり、単結晶１４の周囲にはカーボン製
の熱遮蔽治具３２が配設されており、その本体部３２ａ
の下部には溶融液１２面と平行に位置するスカート部３
２ｃが形成されている。実施例１と同様、下端部３２ｂ
の内径Ｄ1 は１９０mm程度に形成され、下端部３２ｂは
坩堝１１内の溶融液１２面の上方近傍に位置し、また下
端部３２ｂと溶融液１２面とのギャップ（Ｚ）は支持軸
１６を昇降させることにより変更可能となっている。
【００２４】上記した各装置を用いてＭＬ法により、そ
れぞれ直径６インチのＳｉ単結晶の引き上げを行った。
引き上げ条件を下記の表１に示す。
れぞれ直径６インチのＳｉ単結晶の引き上げを行った。
引き上げ条件を下記の表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】図３は、ギャップを略１５〜２０mmの範囲
内で変更させたとき、引き上げられた単結晶（全長１０
００mm）中の平均酸素濃度を示したグラフであり、黒丸
印が実施例１、白丸印が実施例２の場合を示している。
図３より明らかなように、平均酸素濃度はギャップを狭
くするにしたがって上昇し、またスカート部３２ｃが形
成された熱遮蔽治具３２を用いた場合の方がスカート部
３２ｃが形成されていない熱遮蔽治具３１を用いた場合
に比べて増加している。
内で変更させたとき、引き上げられた単結晶（全長１０
００mm）中の平均酸素濃度を示したグラフであり、黒丸
印が実施例１、白丸印が実施例２の場合を示している。
図３より明らかなように、平均酸素濃度はギャップを狭
くするにしたがって上昇し、またスカート部３２ｃが形
成された熱遮蔽治具３２を用いた場合の方がスカート部
３２ｃが形成されていない熱遮蔽治具３１を用いた場合
に比べて増加している。
【００２７】また、図４（ａ）は図３中Ａ点、及び図４
（ｂ）は図３中Ｂ点における単結晶引き上げ軸方向の酸
素濃度分布を示したグラフである。図４より明らかなよ
うに、スカート部３２ｃが形成された熱遮蔽治具３２を
用いた場合、約１５mm及び約２０mmのギャップで成長さ
せた単結晶中の酸素濃度はいずれも１０００mm全長にわ
たって略均一となっている。
（ｂ）は図３中Ｂ点における単結晶引き上げ軸方向の酸
素濃度分布を示したグラフである。図４より明らかなよ
うに、スカート部３２ｃが形成された熱遮蔽治具３２を
用いた場合、約１５mm及び約２０mmのギャップで成長さ
せた単結晶中の酸素濃度はいずれも１０００mm全長にわ
たって略均一となっている。
【００２８】さらに、図５は図３中Ａ点における単結晶
引き上げ軸方向の抵抗率分布を示したグラフである。当
初はギャップを変更することにより溶融液１２中の温度
分布が変化して固体層１３の量が変化し、単結晶軸方向
の抵抗率分布に悪影響を及ぼすことが懸念されたが、図
５より明らかなように１０００mm全長にわたり１：１．
３の範囲に入り問題の無いことが分かった。
引き上げ軸方向の抵抗率分布を示したグラフである。当
初はギャップを変更することにより溶融液１２中の温度
分布が変化して固体層１３の量が変化し、単結晶軸方向
の抵抗率分布に悪影響を及ぼすことが懸念されたが、図
５より明らかなように１０００mm全長にわたり１：１．
３の範囲に入り問題の無いことが分かった。
【００２９】また、図７は実施例３の装置の要部を示し
た模式的拡大断面図であり、単結晶１４の周囲には円筒
形状のカーボン製の熱遮蔽治具３３が配設されている。
実施例１と同様、下端部３３ｂの内径Ｄ1 は１９０mm程
度に形成され、下端部３３ｂは坩堝１１内の溶融液１２
面の上方近傍に位置し、また下端部３３ｂと溶融液１２
面とのギャップ（Ｚ）は支持軸１６を昇降させることに
より変更可能となっている。
た模式的拡大断面図であり、単結晶１４の周囲には円筒
形状のカーボン製の熱遮蔽治具３３が配設されている。
実施例１と同様、下端部３３ｂの内径Ｄ1 は１９０mm程
度に形成され、下端部３３ｂは坩堝１１内の溶融液１２
面の上方近傍に位置し、また下端部３３ｂと溶融液１２
面とのギャップ（Ｚ）は支持軸１６を昇降させることに
より変更可能となっている。
【００３０】上記した装置を用いてＭＬ法により上記の
表１の条件で、それぞれ直径６インチのＳｉ単結晶の引
き上げを行ったところ、平均酸素濃度は実施例１の場合
と略同様の結果が得られた。また、熱遮蔽治具３３は簡
単に歩留り良く成形加工を行うことができた。
表１の条件で、それぞれ直径６インチのＳｉ単結晶の引
き上げを行ったところ、平均酸素濃度は実施例１の場合
と略同様の結果が得られた。また、熱遮蔽治具３３は簡
単に歩留り良く成形加工を行うことができた。
【００３１】また図８、９は実施例４、５の装置の要部
を示した模式的拡大断面図であり、単結晶１４の周囲に
は円筒形状のカーボン製の熱遮蔽治具３４、３５が配設
されており、その本体部３４ａ、３５ａの下部には溶融
液１２面と平行に位置するスカート部３４ｃ、３５ｃが
形成されている。実施例１と同様、下端部３４ｂ、３５
ｂの内径Ｄ1 は１９０mm程度に形成され、下端部３４
ｂ、３５ｂは坩堝１１内の溶融液１２面の上方近傍に位
置し、また下端部３４ｂ、３５ｂと溶融液１２面とのギ
ャップ（Ｚ）は支持軸１６を昇降させることにより変更
可能となっている。
を示した模式的拡大断面図であり、単結晶１４の周囲に
は円筒形状のカーボン製の熱遮蔽治具３４、３５が配設
されており、その本体部３４ａ、３５ａの下部には溶融
液１２面と平行に位置するスカート部３４ｃ、３５ｃが
形成されている。実施例１と同様、下端部３４ｂ、３５
ｂの内径Ｄ1 は１９０mm程度に形成され、下端部３４
ｂ、３５ｂは坩堝１１内の溶融液１２面の上方近傍に位
置し、また下端部３４ｂ、３５ｂと溶融液１２面とのギ
ャップ（Ｚ）は支持軸１６を昇降させることにより変更
可能となっている。
【００３２】また、上記熱遮蔽時治具３１、３２、３
３、３４、３５の材質は、カーボン以外であっても耐熱
性を有し、放射熱を反射し、かつ装置を汚染しない材料
であればよく、例えばセラミックス等を使用することが
できる。
３、３４、３５の材質は、カーボン以外であっても耐熱
性を有し、放射熱を反射し、かつ装置を汚染しない材料
であればよく、例えばセラミックス等を使用することが
できる。
【００３３】また、上記実施例はＭＬ法に適用した場合
のみを示しているが、ＣＺ法にも適用することができ
る。
のみを示しているが、ＣＺ法にも適用することができ
る。
【００３４】以上の結果から明らかなように、実施例に
係る単結晶酸素濃度の制御方法及び該方法に使用する結
晶成長装置では、熱遮蔽治具３１、３２、３３、３４、
３５の下端部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ
と溶融液１２面とのギャップを変更することによって、
溶融液１２面の受熱量及びＡｒによる冷却温度、冷却面
積を抑制し、溶融液１２中にある酸素の蒸発量を制御す
ることができる。したがって、引き上げた単結晶１４中
に所望の酸素を結晶成長方向に均一に含有させることが
でき、また結晶軸方向の抵抗率分布に関しても問題を生
じさせず、また結晶欠陥の少ない単結晶を得ることがで
きる。
係る単結晶酸素濃度の制御方法及び該方法に使用する結
晶成長装置では、熱遮蔽治具３１、３２、３３、３４、
３５の下端部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ
と溶融液１２面とのギャップを変更することによって、
溶融液１２面の受熱量及びＡｒによる冷却温度、冷却面
積を抑制し、溶融液１２中にある酸素の蒸発量を制御す
ることができる。したがって、引き上げた単結晶１４中
に所望の酸素を結晶成長方向に均一に含有させることが
でき、また結晶軸方向の抵抗率分布に関しても問題を生
じさせず、また結晶欠陥の少ない単結晶を得ることがで
きる。
【００３５】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る単結晶
引き上げ時における単結晶酸素濃度の制御方法にあって
は、単結晶を取り囲むように配設された逆円錐台形状あ
るいは円筒形状の熱遮蔽治具の下端部と溶融液面とのギ
ャップを変更させるので、熱遮蔽治具の上方から溶融液
面に供給された不活性ガスによる溶融液面の冷却及び坩
堝から溶融液面に放射される熱の遮蔽程度を正確に制御
することができ、その結果溶融液中にある酸素の拡散蒸
発が抑制され、単結晶への酸素供給量を制御することが
できる。
引き上げ時における単結晶酸素濃度の制御方法にあって
は、単結晶を取り囲むように配設された逆円錐台形状あ
るいは円筒形状の熱遮蔽治具の下端部と溶融液面とのギ
ャップを変更させるので、熱遮蔽治具の上方から溶融液
面に供給された不活性ガスによる溶融液面の冷却及び坩
堝から溶融液面に放射される熱の遮蔽程度を正確に制御
することができ、その結果溶融液中にある酸素の拡散蒸
発が抑制され、単結晶への酸素供給量を制御することが
できる。
【００３６】また、本発明に係る単結晶引き上げ時にお
ける単結晶酸素濃度の制御方法に使用する結晶成長装置
にあっては、単結晶を取り囲むように配設された円筒形
状の熱遮蔽治具本体部の下部に溶融液面と平行に位置す
るスカート部が形成されているので、熱遮蔽治具の上方
から溶融液面に供給された不活性ガスによる溶融液面の
冷却面積及び坩堝から溶融液面に放射される熱の遮蔽程
度を増加させることができ、その結果溶融液中にある酸
素の拡散蒸発が一層抑制され、単結晶への酸素供給量を
より一層増加させることができる。
ける単結晶酸素濃度の制御方法に使用する結晶成長装置
にあっては、単結晶を取り囲むように配設された円筒形
状の熱遮蔽治具本体部の下部に溶融液面と平行に位置す
るスカート部が形成されているので、熱遮蔽治具の上方
から溶融液面に供給された不活性ガスによる溶融液面の
冷却面積及び坩堝から溶融液面に放射される熱の遮蔽程
度を増加させることができ、その結果溶融液中にある酸
素の拡散蒸発が一層抑制され、単結晶への酸素供給量を
より一層増加させることができる。
【００３７】したがって、結晶の成長軸方向に均一で、
かつ使用目的に応じて単結晶中の酸素濃度を容易に調整
することができる。
かつ使用目的に応じて単結晶中の酸素濃度を容易に調整
することができる。
【図１】本発明に係る単結晶引き上げ時における単結晶
酸素濃度の制御方法に使用する実施例１の装置を示す断
面図である。
酸素濃度の制御方法に使用する実施例１の装置を示す断
面図である。
【図２】実施例１に係る装置の要部を示す模式的拡大断
面図である。
面図である。
【図３】ギャップを略１５〜２０mmの範囲内で変更させ
たとき、引き上げられた単結晶中の平均酸素濃度を示す
グラフである。
たとき、引き上げられた単結晶中の平均酸素濃度を示す
グラフである。
【図４】図３中Ａ点およびＢ点における単結晶引き上げ
軸方向の酸素濃度を示すグラフである。
軸方向の酸素濃度を示すグラフである。
【図５】図３中Ａ点における単結晶引き上げ軸方向の抵
抗率分布を示すグラフである。
抗率分布を示すグラフである。
【図６】実施例２に係る装置の要部を示す模式的拡大断
面図である。
面図である。
【図７】実施例３に係る装置の要部を示す模式的拡大断
面図である。
面図である。
【図８】実施例４に係る装置の要部を示す模式的拡大断
面図である。
面図である。
【図９】実施例５に係る装置の要部を示す模式的拡大断
面図である。
面図である。
【図１０】従来のＣＺ法に用いられる成長炉を示す部分
断面正面図である。
断面正面図である。
【図１１】従来のＣＺ法に用いられる装置の要部を示す
模式的拡大断面図である。
模式的拡大断面図である。
【図１２】従来のＭＬ法に用いられる装置の要部を示す
模式的拡大断面図である。
模式的拡大断面図である。
１ 坩堝 １２ 溶融液 １４ 単結晶 １５ ヒータ ３１、３２、３３、３４、３５ 熱遮蔽治具 ３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ 本体部 ３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ 下端部
フロントページの続き (72)発明者 久保 高行 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 藤原 秀樹 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 溶融液が充填された坩堝及び該坩堝の周
囲に配設されたヒータ等を備え、前記坩堝と引き上げら
れた単結晶との間に、該単結晶を取り囲むように逆円錐
台形状あるいは円筒形状の本体部が位置し、前記坩堝内
の溶融液面の上方近傍にその下端部が位置する熱遮蔽治
具が配設された結晶成長装置を用いて単結晶を成長させ
る際、前記熱遮蔽治具の下端部と溶融液面とのギャップ
を１０〜４０mmの間で変更させることを特徴とする単結
晶引き上げ時における単結晶酸素濃度の制御方法。 - 【請求項２】 溶融液が充填された坩堝及び該坩堝の周
囲に配設されたヒータ等を備え、前記坩堝と引き上げら
れた単結晶との間に、該単結晶を取り囲むように円筒形
状の本体部が位置し、前記坩堝内の溶融液面の上方近傍
にその下端部が位置する熱遮蔽治具が配設された結晶成
長装置において、前記円筒形状の本体部の下部に溶融液
面と平行に位置するスカート部が形成されていることを
特徴とする結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4096386A JP2606046B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 単結晶引き上げ時における単結晶酸素濃度の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4096386A JP2606046B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 単結晶引き上げ時における単結晶酸素濃度の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0656571A true JPH0656571A (ja) | 1994-03-01 |
| JP2606046B2 JP2606046B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=14163527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4096386A Expired - Lifetime JP2606046B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 単結晶引き上げ時における単結晶酸素濃度の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2606046B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101022909B1 (ko) * | 2003-12-08 | 2011-03-16 | 주식회사 엘지실트론 | 실리콘 단결정 잉곳 성장장치 |
| CN102758258A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-31 | 合肥景坤新能源有限公司 | 单晶炉用伸展式热屏蔽器 |
| JP2021066652A (ja) * | 2019-10-17 | 2021-04-30 | 上海新昇半導體科技有限公司 | 半導体結晶成長装置 |
| DE112020005532T5 (de) | 2019-11-11 | 2022-09-01 | Globalwafers Japan Co., Ltd. | Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61205691A (ja) * | 1985-03-06 | 1986-09-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 結晶成長方法 |
| JPS61150862U (ja) * | 1985-03-06 | 1986-09-18 | ||
| JPS63315589A (ja) * | 1987-06-16 | 1988-12-23 | Osaka Titanium Seizo Kk | 単結晶製造装置 |
| JPS6465086A (en) * | 1987-09-05 | 1989-03-10 | Shinetsu Handotai Kk | Apparatus and process for producing single crystal rod |
| JPS6472984A (en) * | 1987-09-11 | 1989-03-17 | Shinetsu Handotai Kk | Apparatus for producing single crystal |
| JPH01160892A (ja) * | 1987-12-16 | 1989-06-23 | Mitsubishi Metal Corp | シリコン単結晶中の酸素濃度制御方法 |
-
1992
- 1992-04-16 JP JP4096386A patent/JP2606046B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61205691A (ja) * | 1985-03-06 | 1986-09-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 結晶成長方法 |
| JPS61150862U (ja) * | 1985-03-06 | 1986-09-18 | ||
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| JPS6465086A (en) * | 1987-09-05 | 1989-03-10 | Shinetsu Handotai Kk | Apparatus and process for producing single crystal rod |
| JPS6472984A (en) * | 1987-09-11 | 1989-03-17 | Shinetsu Handotai Kk | Apparatus for producing single crystal |
| JPH01160892A (ja) * | 1987-12-16 | 1989-06-23 | Mitsubishi Metal Corp | シリコン単結晶中の酸素濃度制御方法 |
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|---|---|---|---|---|
| KR101022909B1 (ko) * | 2003-12-08 | 2011-03-16 | 주식회사 엘지실트론 | 실리콘 단결정 잉곳 성장장치 |
| CN102758258A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-31 | 合肥景坤新能源有限公司 | 单晶炉用伸展式热屏蔽器 |
| JP2021066652A (ja) * | 2019-10-17 | 2021-04-30 | 上海新昇半導體科技有限公司 | 半導体結晶成長装置 |
| DE112020005532T5 (de) | 2019-11-11 | 2022-09-01 | Globalwafers Japan Co., Ltd. | Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2606046B2 (ja) | 1997-04-30 |
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