JPH09194284A - 単結晶引上方法 - Google Patents
単結晶引上方法Info
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- JPH09194284A JPH09194284A JP8004406A JP440696A JPH09194284A JP H09194284 A JPH09194284 A JP H09194284A JP 8004406 A JP8004406 A JP 8004406A JP 440696 A JP440696 A JP 440696A JP H09194284 A JPH09194284 A JP H09194284A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
- C30B15/12—Double crucible methods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
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- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 連続チャージ型ＣＺ法においては、半導体単
結晶の引上終了時において、相対的に量の残融液が残る
ことになり、結果的に半導体原料の利用率が低くなって
しまうという問題点があった。 【解決手段】 ＣＺ法により半導体単結晶を引き上げる
方法であって、半導体融液量を一定とするよう原料を連
続的に供給しながら半導体単結晶を引き上げる工程（０
＜ｔ＜ｔ1） と、原料の供給を停止して前記工程におけ
る残融液をもととして半導体単結晶を引き上げる工程
（ｔ2＜ｔ＜ｔ3）とを有する。
結晶の引上終了時において、相対的に量の残融液が残る
ことになり、結果的に半導体原料の利用率が低くなって
しまうという問題点があった。 【解決手段】 ＣＺ法により半導体単結晶を引き上げる
方法であって、半導体融液量を一定とするよう原料を連
続的に供給しながら半導体単結晶を引き上げる工程（０
＜ｔ＜ｔ1） と、原料の供給を停止して前記工程におけ
る残融液をもととして半導体単結晶を引き上げる工程
（ｔ2＜ｔ＜ｔ3）とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体融液より半
導体単結晶を引き上げる単結晶引上方法に関する。
導体単結晶を引き上げる単結晶引上方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン（Ｓｉ）やガリウムヒ素
（ＧａＡｓ）等の半導体単結晶を成長させる方法の一つ
として、ＣＺ法が知られている。
（ＧａＡｓ）等の半導体単結晶を成長させる方法の一つ
として、ＣＺ法が知られている。
【０００３】このＣＺ法（以下、便宜的に「通常ＣＺ
法」と称す。）は、石英製のルツボ中において半導体原
料を溶解させて半導体融液とし、この半導体融液から種
結晶に導かせて半導体単結晶を成長させ半導体単結晶を
引き上げる方法である。このような通常ＣＺ法は、大口
径、高純度の単結晶が無転位あるいは格子欠陥の極めて
少ない状態で容易に得られること等の特徴を有すること
から、様々な半導体単結晶の成長に用いられている方法
である。
法」と称す。）は、石英製のルツボ中において半導体原
料を溶解させて半導体融液とし、この半導体融液から種
結晶に導かせて半導体単結晶を成長させ半導体単結晶を
引き上げる方法である。このような通常ＣＺ法は、大口
径、高純度の単結晶が無転位あるいは格子欠陥の極めて
少ない状態で容易に得られること等の特徴を有すること
から、様々な半導体単結晶の成長に用いられている方法
である。
【０００４】しかしながら、通常ＣＺ法においては、半
導体単結晶を引き上げるにつれて半導体融液の量が減少
するため、不純物の偏析現象により、引上軸方向におい
て不純物濃度が変化してしまうという欠点があった。
導体単結晶を引き上げるにつれて半導体融液の量が減少
するため、不純物の偏析現象により、引上軸方向におい
て不純物濃度が変化してしまうという欠点があった。
【０００５】上記欠点を避ける技術として、ＣＣＺ法が
提案されている。このＣＣＺ法は、初期半導体融液に対
して原料を連続的に供給することにより、同時に所定量
のドーパントを連続的または間欠的に供給することによ
り半導体融液の量を一定とする条件のもとで、半導体単
結晶の引上を行う方法であって、引上軸方向における不
純物濃度を一定として一層高品質な半導体単結晶を成長
させ得る方法である。
提案されている。このＣＣＺ法は、初期半導体融液に対
して原料を連続的に供給することにより、同時に所定量
のドーパントを連続的または間欠的に供給することによ
り半導体融液の量を一定とする条件のもとで、半導体単
結晶の引上を行う方法であって、引上軸方向における不
純物濃度を一定として一層高品質な半導体単結晶を成長
させ得る方法である。
【０００６】上記ＣＣＺ法の改良型の一つにいわゆる二
重ルツボを用いた連続チャージ型磁界印加ＣＺ法（以
下、「ＣＭＣＺ法」と称す。）が提案されている。この
方法は、ＣＣＺ法において、外部からルツボ内の半導体
融液に磁界を印加することにより半導体融液内の対流を
抑制し得るものであり、極めて酸素濃度の制御性が良く
単結晶化率が高い単結晶を成長させることができる方法
であると言われている。
重ルツボを用いた連続チャージ型磁界印加ＣＺ法（以
下、「ＣＭＣＺ法」と称す。）が提案されている。この
方法は、ＣＣＺ法において、外部からルツボ内の半導体
融液に磁界を印加することにより半導体融液内の対流を
抑制し得るものであり、極めて酸素濃度の制御性が良く
単結晶化率が高い単結晶を成長させることができる方法
であると言われている。
【０００７】図２は、上記ＣＭＣＺ法を用いたシリコン
の単結晶引上装置の一例を示すものであり、特開平４−
３０５０９１号公報記載の図である。この単結晶引上装
置１は、中空の気密容器であるチャンバ２内に、二重ル
ツボ３、ヒーター４、原料供給装置５がそれぞれ配置さ
れ、該チャンバ２の外部にマグネット６が配置されてい
る。
の単結晶引上装置の一例を示すものであり、特開平４−
３０５０９１号公報記載の図である。この単結晶引上装
置１は、中空の気密容器であるチャンバ２内に、二重ル
ツボ３、ヒーター４、原料供給装置５がそれぞれ配置さ
れ、該チャンバ２の外部にマグネット６が配置されてい
る。
【０００８】二重ルツボ３は、略半球状の石英（ＳｉＯ
2 ）製の外ルツボ１１と、該ルツボ１１内に設けられた
円筒状の仕切り体である石英（ＳｉＯ2 ）製の内ルツボ
１２とから形成され、該内ルツボ１２の側壁には、内ル
ツボ１２と外ルツボ１１との間（原料融解領域）と内ル
ツボ１２の内側（結晶成長領域）とを連通する連通孔１
３が複数個形成されている。
2 ）製の外ルツボ１１と、該ルツボ１１内に設けられた
円筒状の仕切り体である石英（ＳｉＯ2 ）製の内ルツボ
１２とから形成され、該内ルツボ１２の側壁には、内ル
ツボ１２と外ルツボ１１との間（原料融解領域）と内ル
ツボ１２の内側（結晶成長領域）とを連通する連通孔１
３が複数個形成されている。
【０００９】この二重ルツボ３は、チャンバ２の中央下
部に垂直に立設されたシャフト１４上のサセプタ１５に
載置されており、前記シャフト１４の軸線を中心として
水平面上で所定の角速度で回転する構成になっている。
そして、この二重ルツボ３内には半導体融液（加熱融解
された半導体単結晶の原料）２１が貯留されている。
部に垂直に立設されたシャフト１４上のサセプタ１５に
載置されており、前記シャフト１４の軸線を中心として
水平面上で所定の角速度で回転する構成になっている。
そして、この二重ルツボ３内には半導体融液（加熱融解
された半導体単結晶の原料）２１が貯留されている。
【００１０】ヒーター４は、半導体の原料をルツボ内で
加熱・融解するとともに、生じた半導体融液２１を保温
するもので、通常、抵抗加熱が用いられる。原料供給装
置５は、所定量の半導体の原料２２を外ルツボ１１と内
ルツボ１２との間の半導体融液２１面上に連続的に投入
するものである。
加熱・融解するとともに、生じた半導体融液２１を保温
するもので、通常、抵抗加熱が用いられる。原料供給装
置５は、所定量の半導体の原料２２を外ルツボ１１と内
ルツボ１２との間の半導体融液２１面上に連続的に投入
するものである。
【００１１】マグネット６は、二重ルツボ３の外方から
二重ルツボ３内の半導体融液２１に磁界を印加すること
で、半導体融液２１内で発生するローレンツ力により該
半導体融液２１の対流の制御および酸素濃度の制御、液
面振動の抑制等を行うものである。
二重ルツボ３内の半導体融液２１に磁界を印加すること
で、半導体融液２１内で発生するローレンツ力により該
半導体融液２１の対流の制御および酸素濃度の制御、液
面振動の抑制等を行うものである。
【００１２】上記原料供給装置５から供給される原料２
２としては、例えば、多結晶シリコンのインゴットを破
砕機等で破砕してフレーク状にしたもの、あるいは、気
体原料から熱分解法により粒状に析出させた多結晶シリ
コンの顆粒が好適に用いられ、必要に応じてホウ素
（Ｂ）（ｐ型シリコン単結晶を作る場合）やリン（Ｐ）
（ｎ型シリコン単結晶を作る場合）等のドーパントと呼
ばれる添加元素がさらに供給される。また、ガリウムヒ
素（ＧａＡｓ）の場合も同様で、この場合、添加元素は
亜鉛（Ｚｎ）もしくはシリコン（Ｓｉ）等となる。
２としては、例えば、多結晶シリコンのインゴットを破
砕機等で破砕してフレーク状にしたもの、あるいは、気
体原料から熱分解法により粒状に析出させた多結晶シリ
コンの顆粒が好適に用いられ、必要に応じてホウ素
（Ｂ）（ｐ型シリコン単結晶を作る場合）やリン（Ｐ）
（ｎ型シリコン単結晶を作る場合）等のドーパントと呼
ばれる添加元素がさらに供給される。また、ガリウムヒ
素（ＧａＡｓ）の場合も同様で、この場合、添加元素は
亜鉛（Ｚｎ）もしくはシリコン（Ｓｉ）等となる。
【００１３】上記の単結晶引上装置１により、内ルツボ
１２の上方かつ軸線上に配された引上軸２４に種結晶２
５を吊り下げ、半導体融液２１上部において種結晶２５
を核として半導体単結晶２６を成長させる。
１２の上方かつ軸線上に配された引上軸２４に種結晶２
５を吊り下げ、半導体融液２１上部において種結晶２５
を核として半導体単結晶２６を成長させる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｃ
ＭＣＺ法においては、半導体単結晶の引上終了時におい
て、通常ＣＺ法と比較して多量の残融液が残ることにな
り、結果的に半導体原料の利用率が低くなってしまうと
いう問題点があった。
ＭＣＺ法においては、半導体単結晶の引上終了時におい
て、通常ＣＺ法と比較して多量の残融液が残ることにな
り、結果的に半導体原料の利用率が低くなってしまうと
いう問題点があった。
【００１５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、半導体原料の利用率を向上し得る単結晶引上方法を
提供することを目的としている。
で、半導体原料の利用率を向上し得る単結晶引上方法を
提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の単結晶引
上方法においては、ＣＺ法により半導体の単結晶を引き
上げる方法であって、半導体融液量を一定とするよう原
料を連続的に供給しながら半導体単結晶を引き上げる工
程と、原料の供給を停止して前記工程における残融液を
もととして半導体単結晶を引き上げる工程とを有する。
この方法であると、まず、原料を連続的に供給するＣＣ
Ｚ法により半導体単結晶を引き上げる。そして、この際
の残融液を原料融液として通常ＣＺ法により半導体単結
晶を引き上げる。すなわち、残融液量の多いＣＣＺ法で
操作を終了せずに、残融液量の少ない通常ＣＺ法で操作
を終了するので、引上終了時における残融液の量が少な
い。
上方法においては、ＣＺ法により半導体の単結晶を引き
上げる方法であって、半導体融液量を一定とするよう原
料を連続的に供給しながら半導体単結晶を引き上げる工
程と、原料の供給を停止して前記工程における残融液を
もととして半導体単結晶を引き上げる工程とを有する。
この方法であると、まず、原料を連続的に供給するＣＣ
Ｚ法により半導体単結晶を引き上げる。そして、この際
の残融液を原料融液として通常ＣＺ法により半導体単結
晶を引き上げる。すなわち、残融液量の多いＣＣＺ法で
操作を終了せずに、残融液量の少ない通常ＣＺ法で操作
を終了するので、引上終了時における残融液の量が少な
い。
【００１７】請求項２記載の単結晶引上方法において
は、ＣＺ法により半導体の単結晶を引き上げる方法であ
って、半導体融液量を一定とするよう原料を連続的に供
給しながら半導体単結晶を引き上げる工程と、該工程に
引き続いて半導体単結晶の定径部の引上終了時点まで原
料の供給量を徐々に減少させつつ半導体単結晶を引き上
げる工程とを有する。この方法であると、まず、原料を
連続的に供給するＣＣＺ法により半導体単結晶を引き上
げる。引き続いて、原料の供給量を徐々に減少させつつ
ＣＣＺ法により半導体単結晶を引き上げる。この場合、
原料の供給量を徐々に減少させることにより、引上終了
時点における残融液量が低減されることに加えて、ドー
パント量を原料の供給量の減少量に対応させて減少させ
つつ供給することにより、偏析等による不純物濃度の変
動を補償して、不純物濃度が一定に維持され品質が安定
する。
は、ＣＺ法により半導体の単結晶を引き上げる方法であ
って、半導体融液量を一定とするよう原料を連続的に供
給しながら半導体単結晶を引き上げる工程と、該工程に
引き続いて半導体単結晶の定径部の引上終了時点まで原
料の供給量を徐々に減少させつつ半導体単結晶を引き上
げる工程とを有する。この方法であると、まず、原料を
連続的に供給するＣＣＺ法により半導体単結晶を引き上
げる。引き続いて、原料の供給量を徐々に減少させつつ
ＣＣＺ法により半導体単結晶を引き上げる。この場合、
原料の供給量を徐々に減少させることにより、引上終了
時点における残融液量が低減されることに加えて、ドー
パント量を原料の供給量の減少量に対応させて減少させ
つつ供給することにより、偏析等による不純物濃度の変
動を補償して、不純物濃度が一定に維持され品質が安定
する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１９】〔第１実施形態〕図１（ａ）は、本発明の
単結晶引上方法の第１実施形態における原料供給パター
ンを、縦軸を単位時間あたりの原料供給量（原料供給率
と同義）、横軸を時間として示している。本発明の単結
晶引上方法の第１実施形態は、例えば、図２に示す単結
晶引上装置を利用してなされ、その際、図３に示すよう
な半導体単結晶３０が得られる。この半導体単結晶３０
は、ＣＣＺ法の一種であるＣＭＣＺ法による部分Ａと、
通常ＣＺ法による部分Ｂと、両端部Ｃ、Ｃとから形成さ
れている。
単結晶引上方法の第１実施形態における原料供給パター
ンを、縦軸を単位時間あたりの原料供給量（原料供給率
と同義）、横軸を時間として示している。本発明の単結
晶引上方法の第１実施形態は、例えば、図２に示す単結
晶引上装置を利用してなされ、その際、図３に示すよう
な半導体単結晶３０が得られる。この半導体単結晶３０
は、ＣＣＺ法の一種であるＣＭＣＺ法による部分Ａと、
通常ＣＺ法による部分Ｂと、両端部Ｃ、Ｃとから形成さ
れている。
【００２０】次に、１例として、本実施形態の単結晶引
上方法を使用したシリコンの半導体単結晶成長方法につ
いて、図２を参照して説明する。
上方法を使用したシリコンの半導体単結晶成長方法につ
いて、図２を参照して説明する。
【００２１】〔初期原料融解工程〕まず、多結晶シリコ
ン塊等の多結晶原料を所定量だけ外ルツボ１１内に入
れ、チャンバ２内を真空ポンプ等で排気し真空状態とす
る。また、チャンバ２内に、雰囲気ガスであるアルゴン
（Ａｒ）等の不活性ガスを導入し、シャフト１４を軸線
の中心として所定の角速度で水平面上で回転させること
で外ルツボ１１を所定の角速度で回転させながら、ヒー
ター４に通電し外ルツボ１１内の多結晶原料を単結晶成
長温度以上の温度まで加熱し、この原料を完全に融解し
て、初期半導体融液（図示せず）とする。
ン塊等の多結晶原料を所定量だけ外ルツボ１１内に入
れ、チャンバ２内を真空ポンプ等で排気し真空状態とす
る。また、チャンバ２内に、雰囲気ガスであるアルゴン
（Ａｒ）等の不活性ガスを導入し、シャフト１４を軸線
の中心として所定の角速度で水平面上で回転させること
で外ルツボ１１を所定の角速度で回転させながら、ヒー
ター４に通電し外ルツボ１１内の多結晶原料を単結晶成
長温度以上の温度まで加熱し、この原料を完全に融解し
て、初期半導体融液（図示せず）とする。
【００２２】〔二重ルツボ形成工程〕原料が完全に融解
した後、ヒーター４による加熱を若干弱めるとともに、
外ルツボ１１の上方に軸線を同じくして配される内ルツ
ボ１２を半導体融液２１内に載置し、二重ルツボ３を形
成する。
した後、ヒーター４による加熱を若干弱めるとともに、
外ルツボ１１の上方に軸線を同じくして配される内ルツ
ボ１２を半導体融液２１内に載置し、二重ルツボ３を形
成する。
【００２３】〔単結晶成長の第１工程（ＣＭＣＺ法）〕
（０＜ｔ＜ｔ1） 二重ルツボ３を形成した後、マグネット６に通電して所
定の磁界を印加し、ヒーター４の電力を調整して半導体
融液２１の中央液面２３付近を単結晶成長温度に保ち、
引上軸２４により吊り下げられた種結晶２５を半導体融
液２１になじませた後、この種結晶２５を核として半導
体単結晶を成長させる。この場合、種結晶を無転位化し
た後にこの単結晶の径を徐々に大口径化し定径の半導体
単結晶２６とする。
（０＜ｔ＜ｔ1） 二重ルツボ３を形成した後、マグネット６に通電して所
定の磁界を印加し、ヒーター４の電力を調整して半導体
融液２１の中央液面２３付近を単結晶成長温度に保ち、
引上軸２４により吊り下げられた種結晶２５を半導体融
液２１になじませた後、この種結晶２５を核として半導
体単結晶を成長させる。この場合、種結晶を無転位化し
た後にこの単結晶の径を徐々に大口径化し定径の半導体
単結晶２６とする。
【００２４】この結晶成長過程においては、半導体単結
晶２６の成長量（引上量）に応じてシリコンの粒状の原
料２２を図１（ａ）に示すように一定の供給率にて連続
的に投入するとともに、必要に応じてドーパントを連続
的または間欠的に投入する。この投入された原料２２お
よびドーパントは、外ルツボ１１と内ルツボ１２との間
の領域（原料融解領域）で融解し、連通孔１３を通って
内ルツボ１２内に連続的に供給される。
晶２６の成長量（引上量）に応じてシリコンの粒状の原
料２２を図１（ａ）に示すように一定の供給率にて連続
的に投入するとともに、必要に応じてドーパントを連続
的または間欠的に投入する。この投入された原料２２お
よびドーパントは、外ルツボ１１と内ルツボ１２との間
の領域（原料融解領域）で融解し、連通孔１３を通って
内ルツボ１２内に連続的に供給される。
【００２５】〔単結晶成長の第２工程（ＣＭＣＺ法）〕
（ｔ1＜ｔ＜ｔ2） 所定長の半導体単結晶２６が得られた後に、図１（ａ）
に示すように、原料２２の供給量を短時間（ｔ1 ＜ｔ＜
ｔ2 ）の間に減少させて、供給を停止する。このとき、
原料２２の供給量の減少率に対応させて半導体融液２１
の液面２３高さを一定に維持するように、二重ルツボ３
を上昇させる。
（ｔ1＜ｔ＜ｔ2） 所定長の半導体単結晶２６が得られた後に、図１（ａ）
に示すように、原料２２の供給量を短時間（ｔ1 ＜ｔ＜
ｔ2 ）の間に減少させて、供給を停止する。このとき、
原料２２の供給量の減少率に対応させて半導体融液２１
の液面２３高さを一定に維持するように、二重ルツボ３
を上昇させる。
【００２６】〔単結晶成長の第３工程（通常ＣＺ法）〕
（ｔ2＜ｔ＜ｔ3） 次に、図１（ａ）に示すように、原料２２の供給を停止
させた状態で、第２工程における残融液をもととして半
導体単結晶２６を引き上げる工程を行う。このとき、半
導体融液２１の液面２３高さを一定に維持するように、
二重ルツボ３を上昇させる。以上のようにして、半導体
単結晶３０（図３に図示）を成長させることができる。
（ｔ2＜ｔ＜ｔ3） 次に、図１（ａ）に示すように、原料２２の供給を停止
させた状態で、第２工程における残融液をもととして半
導体単結晶２６を引き上げる工程を行う。このとき、半
導体融液２１の液面２３高さを一定に維持するように、
二重ルツボ３を上昇させる。以上のようにして、半導体
単結晶３０（図３に図示）を成長させることができる。
【００２７】上記単結晶引上方法においては、残融液量
の多いＣＣＺ法で操作を終了せずに、残融液量の少ない
通常ＣＺ法で操作を終了するので、引上終了時における
残融液の量を少なくすることができ、半導体原料２２の
利用率を向上して生産性を高めることができる。
の多いＣＣＺ法で操作を終了せずに、残融液量の少ない
通常ＣＺ法で操作を終了するので、引上終了時における
残融液の量を少なくすることができ、半導体原料２２の
利用率を向上して生産性を高めることができる。
【００２８】〔第２実施形態〕本実施形態が、上記第１
実施形態と相違するのは、原料供給パターンのみであ
り、他は同様である。本実施形態においては、原料２２
の供給は、図１（ｂ）に示す原料供給パターンでなされ
る。
実施形態と相違するのは、原料供給パターンのみであ
り、他は同様である。本実施形態においては、原料２２
の供給は、図１（ｂ）に示す原料供給パターンでなされ
る。
【００２９】次に、本実施形態の単結晶引上方法につい
て説明するが、ここで、〔初期原料融解工程〕、〔二重
ルツボ形成工程〕、〔単結晶成長の第１工程（ＣＭＣＺ
法）〕（０＜ｔ＜ｔ1）については、同様であるので、
説明を省略する。
て説明するが、ここで、〔初期原料融解工程〕、〔二重
ルツボ形成工程〕、〔単結晶成長の第１工程（ＣＭＣＺ
法）〕（０＜ｔ＜ｔ1）については、同様であるので、
説明を省略する。
【００３０】〔単結晶成長の第２工程（ＣＭＣＺ法）〕
（ｔ1＜ｔ＜ｔ3） 所定長の半導体単結晶２６が得られた後に、原料２２の
供給量を徐々に、本実施形態の場合、図１（ｂ）に示す
ように、定径部の引上終了時点で供給量が零となるよう
に時間に比例させて減少させる。このとき、投入するド
ーパントの量については、原料の供給量の減少量に対応
させて減少させるわけであるが、半導体融液量の減少に
基づく偏析量の変化を考慮して、不純物濃度の変動を補
償し得るように行う。以上のようにして、半導体単結晶
を成長させることができる。
（ｔ1＜ｔ＜ｔ3） 所定長の半導体単結晶２６が得られた後に、原料２２の
供給量を徐々に、本実施形態の場合、図１（ｂ）に示す
ように、定径部の引上終了時点で供給量が零となるよう
に時間に比例させて減少させる。このとき、投入するド
ーパントの量については、原料の供給量の減少量に対応
させて減少させるわけであるが、半導体融液量の減少に
基づく偏析量の変化を考慮して、不純物濃度の変動を補
償し得るように行う。以上のようにして、半導体単結晶
を成長させることができる。
【００３１】本実施形態においては、原料２２の供給量
を徐々に減少させつつＣＣＺ法により半導体単結晶を引
き上げることにより、引上終了時点における残融液量を
低減し得ることに加えて、ドーパント量を原料２２の供
給量の減少量に対応させて減少させることにより、偏析
等による不純物濃度の変動を補償して、不純物濃度を一
定に維持することができ、半導体単結晶の品質を安定さ
せることができる。
を徐々に減少させつつＣＣＺ法により半導体単結晶を引
き上げることにより、引上終了時点における残融液量を
低減し得ることに加えて、ドーパント量を原料２２の供
給量の減少量に対応させて減少させることにより、偏析
等による不純物濃度の変動を補償して、不純物濃度を一
定に維持することができ、半導体単結晶の品質を安定さ
せることができる。
【００３２】
〔第１実施形態に基づく実験例〕上記第１実施形態に基
づく単結晶引上方法を実施して、図３に示すような半導
体単結晶３０を得た。このとき、各部の重量は、以下の
通りである。 「原料の総量Ｗt」 初期融液の量 ：６５ｋｇ 第１工程における原料供給装置５からの供給量：６５ｋｇ ∴Ｗt＝１３０ｋｇ 「有効製品量Ｗ1」 ＣＭＣＺ法による部分Ａ：６５ｋｇ 通常ＣＺ法による部分Ｂ：３５ｋｇ ∴Ｗ1＝１００ｋｇ 「無効量Ｗ2」 端部Ｃ ：上端部および下端部ともに各５ｋｇ、計１０ｋｇ 残融液３１（図３に図示）：２０ｋｇ ∴Ｗ2＝３０ｋｇ したがって、半導体原料の利用率は、Ｗ1÷Ｗt＝約７７
％であり、約８割である。
づく単結晶引上方法を実施して、図３に示すような半導
体単結晶３０を得た。このとき、各部の重量は、以下の
通りである。 「原料の総量Ｗt」 初期融液の量 ：６５ｋｇ 第１工程における原料供給装置５からの供給量：６５ｋｇ ∴Ｗt＝１３０ｋｇ 「有効製品量Ｗ1」 ＣＭＣＺ法による部分Ａ：６５ｋｇ 通常ＣＺ法による部分Ｂ：３５ｋｇ ∴Ｗ1＝１００ｋｇ 「無効量Ｗ2」 端部Ｃ ：上端部および下端部ともに各５ｋｇ、計１０ｋｇ 残融液３１（図３に図示）：２０ｋｇ ∴Ｗ2＝３０ｋｇ したがって、半導体原料の利用率は、Ｗ1÷Ｗt＝約７７
％であり、約８割である。
【００３３】〔比較例１〕上記単結晶引上方法とは異な
り、ＣＭＣＺ法のみにて単結晶の引上を行い、図４に示
すような半導体単結晶４０を得た。このとき、各部の重
量は、以下の通りである。 「原料の総量Ｗt」 初期融液の量 ： ６５ｋｇ 第１工程における原料供給装置５からの供給量：１００ｋｇ ∴Ｗt＝１６５ｋｇ 「有効製品量Ｗ1」 ＣＭＣＺ法による部分Ａ’：１００ｋｇ ∴Ｗ1＝１００ｋｇ 「無効量Ｗ2」 端部Ｃ’ ：上端部および下端部ともに各５ｋｇ、計１０ｋｇ 残融液４１（図４に図示）：５５ｋｇ ∴Ｗ2＝６５ｋｇ したがって、半導体原料の利用率は、Ｗ1÷Ｗt＝約６１
％であり、約６割である。すなわち、上記実験例と比較
して、残融液４１の量が多いとともに、半導体原料の利
用率も低いことは明らかである。
り、ＣＭＣＺ法のみにて単結晶の引上を行い、図４に示
すような半導体単結晶４０を得た。このとき、各部の重
量は、以下の通りである。 「原料の総量Ｗt」 初期融液の量 ： ６５ｋｇ 第１工程における原料供給装置５からの供給量：１００ｋｇ ∴Ｗt＝１６５ｋｇ 「有効製品量Ｗ1」 ＣＭＣＺ法による部分Ａ’：１００ｋｇ ∴Ｗ1＝１００ｋｇ 「無効量Ｗ2」 端部Ｃ’ ：上端部および下端部ともに各５ｋｇ、計１０ｋｇ 残融液４１（図４に図示）：５５ｋｇ ∴Ｗ2＝６５ｋｇ したがって、半導体原料の利用率は、Ｗ1÷Ｗt＝約６１
％であり、約６割である。すなわち、上記実験例と比較
して、残融液４１の量が多いとともに、半導体原料の利
用率も低いことは明らかである。
【００３４】〔比較例２〕上記いずれの単結晶引上方法
とも異なり、通常ＣＺ法のみにて単結晶の引上を行い、
図５に示すような半導体単結晶５０を得た。このとき、
各部の重量は、以下の通りである。 「原料の総量Ｗt」 初期融液の量 ： ６５ｋｇ ∴Ｗt＝６５ｋｇ 「有効製品量Ｗ1」 通常ＣＺ法による部分Ｂ’：３５ｋｇ ∴Ｗ1＝３５ｋｇ 「無効量Ｗ2」 端部Ｃ’ ：上端部および下端部ともに各５ｋｇ、計１０ｋｇ 残融液５１（図５に図示）：２０ｋｇ ∴Ｗ2＝３０ｋｇ したがって、半導体原料の利用率は、Ｗ1÷Ｗt＝約５４
％である。すなわち、上記実験例と比較して、半導体原
料の利用率が低いことは明らかである。この比較例２の
場合、初期融液の量を１３０ｋｇにすれば、この実験例
と同じ半導体原料の利用率となるが、そのためには大口
径で深さの大きい石英ルツボを使用する必要があり、成
長用部材のコストの上昇や引上軸方向における酸素濃
度、不純物濃度の大きな変化等の問題が生じる。
とも異なり、通常ＣＺ法のみにて単結晶の引上を行い、
図５に示すような半導体単結晶５０を得た。このとき、
各部の重量は、以下の通りである。 「原料の総量Ｗt」 初期融液の量 ： ６５ｋｇ ∴Ｗt＝６５ｋｇ 「有効製品量Ｗ1」 通常ＣＺ法による部分Ｂ’：３５ｋｇ ∴Ｗ1＝３５ｋｇ 「無効量Ｗ2」 端部Ｃ’ ：上端部および下端部ともに各５ｋｇ、計１０ｋｇ 残融液５１（図５に図示）：２０ｋｇ ∴Ｗ2＝３０ｋｇ したがって、半導体原料の利用率は、Ｗ1÷Ｗt＝約５４
％である。すなわち、上記実験例と比較して、半導体原
料の利用率が低いことは明らかである。この比較例２の
場合、初期融液の量を１３０ｋｇにすれば、この実験例
と同じ半導体原料の利用率となるが、そのためには大口
径で深さの大きい石英ルツボを使用する必要があり、成
長用部材のコストの上昇や引上軸方向における酸素濃
度、不純物濃度の大きな変化等の問題が生じる。
【００３５】
【発明の効果】本発明の単結晶引上方法によれば、以下
の効果を奏する。請求項１記載の単結晶引上方法によれ
ば、残融液量の多いＣＣＺ法で操作を終了せずに、残融
液量の少ない通常ＣＺ法で操作を終了するので、引上終
了時における残融液の量を少なくすることができ、半導
体原料の利用率を向上して生産性を高めることができ
る。請求項２記載の単結晶引上方法によれば、原料の供
給量を徐々に減少させつつＣＣＺ法により半導体単結晶
を引き上げることにより、引上終了時点における残融液
量を低減し得ることに加えて、ドーパント量を原料の供
給量の減少量に対応させて減少させることにより、偏析
等による不純物濃度の変動を補償して、不純物濃度を一
定に維持することができ、半導体単結晶の品質を安定さ
せることができる。
の効果を奏する。請求項１記載の単結晶引上方法によれ
ば、残融液量の多いＣＣＺ法で操作を終了せずに、残融
液量の少ない通常ＣＺ法で操作を終了するので、引上終
了時における残融液の量を少なくすることができ、半導
体原料の利用率を向上して生産性を高めることができ
る。請求項２記載の単結晶引上方法によれば、原料の供
給量を徐々に減少させつつＣＣＺ法により半導体単結晶
を引き上げることにより、引上終了時点における残融液
量を低減し得ることに加えて、ドーパント量を原料の供
給量の減少量に対応させて減少させることにより、偏析
等による不純物濃度の変動を補償して、不純物濃度を一
定に維持することができ、半導体単結晶の品質を安定さ
せることができる。
【図１】本発明の単結晶引上方法における原料供給パタ
ーンを時間経過に沿って示すグラフであり、（ａ）は第
１実施形態に基づく原料供給パターンを示しており、
（ｂ）は第２実施形態に基づく原料供給パターンを示し
ている。
ーンを時間経過に沿って示すグラフであり、（ａ）は第
１実施形態に基づく原料供給パターンを示しており、
（ｂ）は第２実施形態に基づく原料供給パターンを示し
ている。
【図２】単結晶引上装置の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の単結晶引上方法の第１実施形態に基づ
く実験例により成長させた半導体単結晶を概略的に示す
図である。
く実験例により成長させた半導体単結晶を概略的に示す
図である。
【図４】従来の単結晶引上方法により成長させた半導体
単結晶を概略的に示す図である。
単結晶を概略的に示す図である。
【図５】従来の他の単結晶引上方法により成長させた半
導体単結晶を概略的に示す図である。
導体単結晶を概略的に示す図である。
２２ 原料 ４０ 半導体単結晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 降屋 久 東京都千代田区大手町一丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者 喜田 道夫 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 ＣＺ法により半導体の単結晶を引き上げ
る方法であって、 半導体融液量を一定とするよう原料を連続的に供給しな
がら半導体単結晶を引き上げる工程と、原料の供給を停
止して前記工程における残融液をもととして半導体単結
晶を引き上げる工程とを有することを特徴とする単結晶
引上方法。 - 【請求項２】 ＣＺ法により半導体の単結晶を引き上げ
る方法であって、 半導体融液量を一定とするよう原料を連続的に供給しな
がら半導体単結晶を引き上げる工程と、該工程に引き続
いて半導体単結晶の定径部の引上終了時点まで原料の供
給量を徐々に減少させつつ半導体単結晶を引き上げる工
程とを有することを特徴とする単結晶引上方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00440696A JP3840683B2 (ja) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | 単結晶引上方法 |
| TW085113559A TW399108B (en) | 1996-01-12 | 1996-11-06 | Method for pulling-up a single crystal |
| DE19700517A DE19700517B4 (de) | 1996-01-12 | 1997-01-09 | Einkristallwachstumsverfahren |
| US08/781,818 US5840115A (en) | 1996-01-12 | 1997-01-10 | Single crystal growth method |
| CNB971010196A CN1134559C (zh) | 1996-01-12 | 1997-01-10 | 单晶生长方法 |
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| JP4252300B2 (ja) * | 2002-12-18 | 2009-04-08 | 日鉱金属株式会社 | 化合物半導体単結晶の製造方法および結晶成長装置 |
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| US20180347071A1 (en) * | 2015-07-27 | 2018-12-06 | Corner Star Limited | Systems and methods for low-oxygen crystal growth using a double-layer continuous czochralski process |
| KR20230028564A (ko) * | 2021-12-29 | 2023-02-28 | 시안 이에스윈 머티리얼즈 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 | 단결정 성장용 열장 조절 장치 및 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4249988A (en) * | 1978-03-15 | 1981-02-10 | Western Electric Company, Inc. | Growing crystals from a melt by controlling additions of material thereto |
| DE2821481C2 (de) * | 1978-05-17 | 1985-12-05 | Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen | Vorrichtung zum Ziehen von hochreinen Halbleiterstäben aus der Schmelze |
| JPS5933560B2 (ja) * | 1981-01-23 | 1984-08-16 | 日立化成工業株式会社 | Ｂｉ↓４Ｇｅ↓３Ｏ↓１↓２単結晶の製造方法 |
| DE3701811A1 (de) * | 1987-01-22 | 1988-08-04 | Kawasaki Steel Co | Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines einkristalls |
| JP2729243B2 (ja) * | 1989-07-20 | 1998-03-18 | 住友シチックス株式会社 | 単結晶製造方法 |
| JPH04305091A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-28 | Mitsubishi Materials Corp | 単結晶引上方法及びその装置 |
| DE4301072B4 (de) * | 1993-01-16 | 2006-08-24 | Crystal Growing Systems Gmbh | Verfahren zum Ziehen von Einkristallen aus einer Schmelze |
| US5488924A (en) * | 1993-12-06 | 1996-02-06 | Memc Electronic Materials | Hopper for use in charging semiconductor source material |
| DE4343296C2 (de) * | 1993-12-17 | 1996-09-12 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung einer Siliziumhalbleiterscheibe mit drei gegeneinander verkippten kreissektorförmigen monokristallinen Bereichen und seine Verwendung |
| JPH07300389A (ja) * | 1994-05-02 | 1995-11-14 | Komatsu Electron Metals Co Ltd | 半導体単結晶製造方法 |
| US5690723A (en) * | 1995-01-18 | 1997-11-25 | Seiko Epson Corporation | Ink composition suitable for ink jet recording |
-
1996
- 1996-01-12 JP JP00440696A patent/JP3840683B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-11-06 TW TW085113559A patent/TW399108B/zh not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-01-09 DE DE19700517A patent/DE19700517B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-01-10 CN CNB971010196A patent/CN1134559C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1997-01-10 US US08/781,818 patent/US5840115A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-01-11 KR KR1019970000592A patent/KR100490276B1/ko not_active Expired - Fee Related
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| KR970059322A (ko) | 1997-08-12 |
| TW399108B (en) | 2000-07-21 |
| DE19700517B4 (de) | 2010-07-15 |
| KR100490276B1 (ko) | 2005-08-18 |
| DE19700517A1 (de) | 1997-07-17 |
| US5840115A (en) | 1998-11-24 |
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