JPH0825834B2 - 単結晶引上げ装置 - Google Patents
単結晶引上げ装置Info
- Publication number
- JPH0825834B2 JPH0825834B2 JP14369188A JP14369188A JPH0825834B2 JP H0825834 B2 JPH0825834 B2 JP H0825834B2 JP 14369188 A JP14369188 A JP 14369188A JP 14369188 A JP14369188 A JP 14369188A JP H0825834 B2 JPH0825834 B2 JP H0825834B2
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- Japan
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- crucible
- single crystal
- magnetic field
- silicon
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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、シリコン単結晶やゲルマニウム単結晶など
を製造する単結晶引上げ装置に関するものである。
を製造する単結晶引上げ装置に関するものである。
従来の技術 二重ルツボ法は、内ルツボと外ルツボから成る二重構
造のルツボを用いて単結晶の引上げを行う方法である。
内ルツボにドーパントを添加し、偏折係数に従って濃く
なるドーパントを外ルツボからの融液でうすめて結晶を
引上げる。内ルツボ内のドーパント濃度が一定に保たれ
るので、抵抗率が均一な結晶を得ることができる。た
だ、通常のCZ（引上）法に二重ルツボ法を適用すると、
酸素濃度が20×1017（ASTM F121−79以下同様）/cm3以
上になってしまい、通常用いられる酸素濃度（５〜18×
1017/cm3）を越えてしまうため問題となっていた。第３
図を参照。ただし第３図で、Ａ領域はCZ法に二重ルツボ
法を適用した場合の酸素濃度の制御範囲、Ｂ領域はMCZ
法に二重ルツボ法を適用した場合の酸素濃度の制御範囲
を示している。
造のルツボを用いて単結晶の引上げを行う方法である。
内ルツボにドーパントを添加し、偏折係数に従って濃く
なるドーパントを外ルツボからの融液でうすめて結晶を
引上げる。内ルツボ内のドーパント濃度が一定に保たれ
るので、抵抗率が均一な結晶を得ることができる。た
だ、通常のCZ（引上）法に二重ルツボ法を適用すると、
酸素濃度が20×1017（ASTM F121−79以下同様）/cm3以
上になってしまい、通常用いられる酸素濃度（５〜18×
1017/cm3）を越えてしまうため問題となっていた。第３
図を参照。ただし第３図で、Ａ領域はCZ法に二重ルツボ
法を適用した場合の酸素濃度の制御範囲、Ｂ領域はMCZ
法に二重ルツボ法を適用した場合の酸素濃度の制御範囲
を示している。
また、二重ルツボ法においては、内ルツボと外ルツボ
の上縁の高さは内ルツボが低いのが常であった。
の上縁の高さは内ルツボが低いのが常であった。
MCZ法はMagnetic Field Applied Czochralsky Me
thodの略である。MCZ法では、CZ（引上）法による単結
晶引上げの際、融液（例えばシリコン融液）に強力な静
磁場を加える。この静磁場によって熱対流によるシリコ
ン融液の攪拌を抑制し、熱的および化学的に安定した状
態で結晶成長を行う。このMCZ法には、横磁場をかける
方式と縦磁場をかける方式がある。MCZ法によれば、酸
素濃度制御が容易であり、通常のCZ法では製造困難な１
〜10×1017atoms/cm3と酸素濃度が小さい結晶の育成が
可能である。
thodの略である。MCZ法では、CZ（引上）法による単結
晶引上げの際、融液（例えばシリコン融液）に強力な静
磁場を加える。この静磁場によって熱対流によるシリコ
ン融液の攪拌を抑制し、熱的および化学的に安定した状
態で結晶成長を行う。このMCZ法には、横磁場をかける
方式と縦磁場をかける方式がある。MCZ法によれば、酸
素濃度制御が容易であり、通常のCZ法では製造困難な１
〜10×1017atoms/cm3と酸素濃度が小さい結晶の育成が
可能である。
二重ルツボ法とMCZ法を組合せることにより、２つの
方法の長所を生かし、酸素濃度が低くしかも抵抗率が均
一である単結晶を製造する方法が提案されている。
方法の長所を生かし、酸素濃度が低くしかも抵抗率が均
一である単結晶を製造する方法が提案されている。
発明が解決しようとする問題点 MCZ法（横磁界）においては、例えばシリコン融液の
（垂直方向）対流が抑制される。このためシリコン溶液
の熱交換は主に水平方向で行われ、通常のCZ法に比べル
ツボの径方向の温度差が小さくなる。
（垂直方向）対流が抑制される。このためシリコン溶液
の熱交換は主に水平方向で行われ、通常のCZ法に比べル
ツボの径方向の温度差が小さくなる。
MCZ法と二重ルツボを組み合せて行う場合には、この
径方向の温度差の問題を無視することができなくなる。
すなわち、内ルツボで熱が遮蔽され、MCZ法単独の場合
よりもさらに温度差が小さくなる（熱応答も悪くな
る）。このため結晶引上げに際し内ルツボから多結晶が
析出し易くなり、得られる単結晶の品質に問題があっ
た。また、引上げ速度を大きくすると、いっそう多結晶
が析出し易くなるので引上げ速度を小さく押えなければ
ならず、単結晶の生産能率を上げることができなかっ
た。
径方向の温度差の問題を無視することができなくなる。
すなわち、内ルツボで熱が遮蔽され、MCZ法単独の場合
よりもさらに温度差が小さくなる（熱応答も悪くな
る）。このため結晶引上げに際し内ルツボから多結晶が
析出し易くなり、得られる単結晶の品質に問題があっ
た。また、引上げ速度を大きくすると、いっそう多結晶
が析出し易くなるので引上げ速度を小さく押えなければ
ならず、単結晶の生産能率を上げることができなかっ
た。
発明の目的 前述の問題点に鑑み、本発明は酸素濃度が低くしかも
抵抗率が均一である単結晶を効率よく得ることができる
単結晶引上げ装置を提供することを目的としている。
抵抗率が均一である単結晶を効率よく得ることができる
単結晶引上げ装置を提供することを目的としている。
発明の要旨 前述の目的を達成するために、この発明は請求項に記
載の単結晶引上げ装置を要旨としている。
載の単結晶引上げ装置を要旨としている。
問題点を解決するための手段 本発明の単結晶引上げ装置は、内ルツボと外ルツボか
らなる２重ルツボを備えた単結晶引上げ装置において、
２重ルツボの外側に磁石を設け、この磁石が形成する静
磁場内で単結晶の引上げを行う構成にし、さらに内ルツ
ボの上縁を外ルツボの上縁よりも高く構成することを特
徴とする。
らなる２重ルツボを備えた単結晶引上げ装置において、
２重ルツボの外側に磁石を設け、この磁石が形成する静
磁場内で単結晶の引上げを行う構成にし、さらに内ルツ
ボの上縁を外ルツボの上縁よりも高く構成することを特
徴とする。
静磁場を発生するための磁石として、超伝導マグネッ
トを用いてもよい。また、静磁場は横磁場と縦磁場のい
ずれでもよい。
トを用いてもよい。また、静磁場は横磁場と縦磁場のい
ずれでもよい。
作用 例として、単結晶シリコンを製造する場合について説
明する。内ルツボ22の上部がヒータ24からの熱を受けて
熱せられ、この熱が内ルツボ22の下部に伝わり、内ルツ
ボ近傍の溶融シリコン23を加熱する。従って、ルツボ内
の溶融シリコン23は内ルツボの内径方向に適当な温度差
を持つことになる。このため、引上げ速度を大きくして
も多結晶が析出しずらくなる。
明する。内ルツボ22の上部がヒータ24からの熱を受けて
熱せられ、この熱が内ルツボ22の下部に伝わり、内ルツ
ボ近傍の溶融シリコン23を加熱する。従って、ルツボ内
の溶融シリコン23は内ルツボの内径方向に適当な温度差
を持つことになる。このため、引上げ速度を大きくして
も多結晶が析出しずらくなる。
実施例 以下図面を参照して本発明による単結晶引上げ装置の
実施例についても説明する。
実施例についても説明する。
単結晶引上げ装置10は磁石11を有している。磁石11は
静磁場を形成し、その静磁場の中でシリコン等の半導体
の単結晶を引上げる構成になっている。磁石11として
は、超電導マグネットを用いることも可能である。磁場
の方向は横磁場、縦磁場のいずれでもよいが、通常は横
磁場の中で引上げを行う。
静磁場を形成し、その静磁場の中でシリコン等の半導体
の単結晶を引上げる構成になっている。磁石11として
は、超電導マグネットを用いることも可能である。磁場
の方向は横磁場、縦磁場のいずれでもよいが、通常は横
磁場の中で引上げを行う。
磁石11の内側には減圧容器27を設けてある。減圧容器
27には、容器室内28を所定雰囲気に設定するためのポン
プ系が接続しているが、図面では省略している。
27には、容器室内28を所定雰囲気に設定するためのポン
プ系が接続しているが、図面では省略している。
減圧容器27の中央部には、内ルツボ22と外ルツボ21か
らなる２重ルツボが設けてある。
らなる２重ルツボが設けてある。
ルツボの回りには、半導体材料（例えばシリコン23）
を加熱するためのヒータ24が設けてある。
を加熱するためのヒータ24が設けてある。
ヒータ24の外側には断熱材29が設置してある。
内ルツボ22の上縁は外ルツボ21の上縁よりも高く（例
えば30〜70mm程度）形成してある。従って、内ルツボの
上部はヒータ24からの熱を直接受ける。この熱は内ルツ
ボの上部から下部へ伝わり、内ルツボの近傍の溶融シリ
コン23を加熱する。従って、ルツボ内の溶融シリコン23
は内ルツボの内径方向に適当な温度差を持つことにな
る。ただし、引上げを行う際、直胴部が終る直前までル
ツボの先端はヒータの高さをこえてはいけない。
えば30〜70mm程度）形成してある。従って、内ルツボの
上部はヒータ24からの熱を直接受ける。この熱は内ルツ
ボの上部から下部へ伝わり、内ルツボの近傍の溶融シリ
コン23を加熱する。従って、ルツボ内の溶融シリコン23
は内ルツボの内径方向に適当な温度差を持つことにな
る。ただし、引上げを行う際、直胴部が終る直前までル
ツボの先端はヒータの高さをこえてはいけない。
内ルツボ22と外ルツボ21は石英ガラスやカーボン等の
材料で構成することができる。また、内ルツボの下部に
は、例えば直径6mm、長さ150mmの管を設置し、内ルツボ
と外ルツボを連絡する。しかし、図面では簡単のために
図示していない。
材料で構成することができる。また、内ルツボの下部に
は、例えば直径6mm、長さ150mmの管を設置し、内ルツボ
と外ルツボを連絡する。しかし、図面では簡単のために
図示していない。
なお、内ルツボ22の上縁の高さと外ルツボ21の上縁の
高さを調整することにより、溶融シリコン23の温度分布
を所望の分布にすることができる。また、内ルツボ上部
に熱伝導のよいもの（例えばカーボンなど）をかぶせ、
ヒータからの輻射を吸収し易くしてもよい。
高さを調整することにより、溶融シリコン23の温度分布
を所望の分布にすることができる。また、内ルツボ上部
に熱伝導のよいもの（例えばカーボンなど）をかぶせ、
ヒータからの輻射を吸収し易くしてもよい。
２重ルツボの上方には単結晶つり上げ装置25が設けて
ある。また、２重ルツボの下方にはルツボ回転支持装置
26が設置されている。
ある。また、２重ルツボの下方にはルツボ回転支持装置
26が設置されている。
第１図は例として、単結晶シリコン23′が単結晶つり
上げ装置25によってつり上げられている状態を模式的に
示している。
上げ装置25によってつり上げられている状態を模式的に
示している。
次に、本発明の単結晶引上げ装置を用いて単結晶シリ
コンを製造した実験例について述べる。
コンを製造した実験例について述べる。
第１図に示した単結晶引上げ装置の内ルツボ及び外ル
ツボに20kg polyシリコンをチャージし、ドーパントと
してリン（Ｐ）を添加した。横磁界の静磁場0.3T（テス
ラ）かけ、方位（111）で５インチの結晶を引上げた。
ツボに20kg polyシリコンをチャージし、ドーパントと
してリン（Ｐ）を添加した。横磁界の静磁場0.3T（テス
ラ）かけ、方位（111）で５インチの結晶を引上げた。
シリコン単結晶の引上げは、平均引上げ速度1.08mm/m
inで行った。これは、通常のMCZ法による２重ルツボ引
上げ速度約0.8mm/minに比べ35％大きい速度である。
inで行った。これは、通常のMCZ法による２重ルツボ引
上げ速度約0.8mm/minに比べ35％大きい速度である。
また、引上げ結晶の抵抗率分布は第２図のようになり
ほぼ一定となり良好であった。
ほぼ一定となり良好であった。
本発明は前述の実施例に限定されない。例えば、本発
明の２重ルツボの構成は通常の２重ルツボ法（CZ法）に
よる単結晶引上げ装置に適用することもできる。
明の２重ルツボの構成は通常の２重ルツボ法（CZ法）に
よる単結晶引上げ装置に適用することもできる。
発明の効果 本発明の単結晶引上げ装置によれば、酸素濃度が低く
しかも抵抗率が均一である単結晶を効率よく得ることが
できる。また、引上げ速度を大幅に向上することができ
る。
しかも抵抗率が均一である単結晶を効率よく得ることが
できる。また、引上げ速度を大幅に向上することができ
る。
第１図は本発明による単結晶引上げ装置の実施例を示す
概念図，第２図は第１図に示した単結晶引上げ装置及び
通常の単結晶引上げ装置によって製造した単結晶シリコ
ンの抵抗率を示すグラフ、第３図はCZ法に二重ルツボ法
を適用した場合の酸素濃度の制御範囲（領域Ａ）とMCZ
法に二重ルツボ法を適用した場合の酸素濃度の制御範囲
（領域Ｂ）を示すグラフである。 10……単結晶引上げ装置 29……断熱材 21……外ルツボ 22……内ルツボ 23……溶融シリコン 23′……単結晶シリコン 24……ヒータ 25……単結晶つり上げ装置 26……ルツボ回転支持装置 27……減圧容器 28……容器室内
概念図，第２図は第１図に示した単結晶引上げ装置及び
通常の単結晶引上げ装置によって製造した単結晶シリコ
ンの抵抗率を示すグラフ、第３図はCZ法に二重ルツボ法
を適用した場合の酸素濃度の制御範囲（領域Ａ）とMCZ
法に二重ルツボ法を適用した場合の酸素濃度の制御範囲
（領域Ｂ）を示すグラフである。 10……単結晶引上げ装置 29……断熱材 21……外ルツボ 22……内ルツボ 23……溶融シリコン 23′……単結晶シリコン 24……ヒータ 25……単結晶つり上げ装置 26……ルツボ回転支持装置 27……減圧容器 28……容器室内
Claims (1)
- 【請求項１】内ルツボと外ルツボからなる２重ルツボを
備えたMCZ法の単結晶引上げ装置において、内ルツボの
上縁を外ルツボの上縁よりも高く構成することを特徴と
する単結晶引上げ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14369188A JPH0825834B2 (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 単結晶引上げ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14369188A JPH0825834B2 (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 単結晶引上げ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH026381A JPH026381A (ja) | 1990-01-10 |
| JPH0825834B2 true JPH0825834B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=15344716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14369188A Expired - Fee Related JPH0825834B2 (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 単結晶引上げ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0825834B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2595693B2 (ja) * | 1988-11-02 | 1997-04-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 半導体単結晶育成装置 |
| JP2696423B2 (ja) * | 1990-08-07 | 1998-01-14 | 株式会社ケットアンドケット | 金属ガスケット |
-
1988
- 1988-06-13 JP JP14369188A patent/JPH0825834B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH026381A (ja) | 1990-01-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |