JPH09309789A - 半導体単結晶製造装置 - Google Patents
半導体単結晶製造装置Info
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＺ法による引き上げ単結晶の温度勾配の制
御を簡易に行い、特に、ａｓ−ｇｒｏｗｎ欠陥発生を抑
制して高品質のシリコン単結晶が得られる半導体単結晶
製造装置を提供する。 【解決手段】 引き上げ中の単結晶１２を取り囲む第１
の熱遮蔽筒８と、その内側にあって前記単結晶１２を取
り囲む第２の熱遮蔽筒１０とを設ける。第２の熱遮蔽筒
１０は、外周面に装着した支持部材１１を第１の熱遮蔽
筒８に当接させて固定する。単結晶１２は、第１の熱遮
蔽筒８により固液界面近傍が急冷されて形状の安定化が
促進される。また、第２の熱遮蔽筒１０により、単結晶
１２が１２００℃〜１０００℃の領域を通過する際の温
度勾配が小さくなり、結晶欠陥密度が低減して酸化膜耐
圧特性の優れた単結晶が得られる。支持部材１１を交換
すれば、第２の熱遮蔽筒１０の固定位置を上下方向に調
節することができ、単結晶の所望の部位が徐冷される。
御を簡易に行い、特に、ａｓ−ｇｒｏｗｎ欠陥発生を抑
制して高品質のシリコン単結晶が得られる半導体単結晶
製造装置を提供する。 【解決手段】 引き上げ中の単結晶１２を取り囲む第１
の熱遮蔽筒８と、その内側にあって前記単結晶１２を取
り囲む第２の熱遮蔽筒１０とを設ける。第２の熱遮蔽筒
１０は、外周面に装着した支持部材１１を第１の熱遮蔽
筒８に当接させて固定する。単結晶１２は、第１の熱遮
蔽筒８により固液界面近傍が急冷されて形状の安定化が
促進される。また、第２の熱遮蔽筒１０により、単結晶
１２が１２００℃〜１０００℃の領域を通過する際の温
度勾配が小さくなり、結晶欠陥密度が低減して酸化膜耐
圧特性の優れた単結晶が得られる。支持部材１１を交換
すれば、第２の熱遮蔽筒１０の固定位置を上下方向に調
節することができ、単結晶の所望の部位が徐冷される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法による半導体単結晶製造装置に関する。
法による半導体単結晶製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の基板には主として高純度の
単結晶シリコンが使用されているが、その製造方法とし
て、一般にチョクラルスキー法（以下ＣＺ法という）が
用いられている。ＣＺ法においては、図８に示すように
半導体単結晶製造装置のメインチャンバ１内に設置した
石英るつぼ４に原料である塊状の多結晶シリコンを充填
し、前記石英るつぼ４を収容する黒鉛るつぼ３の周囲に
設置した環状のヒータ６によって原料を加熱溶解して融
液５とする。そして、シードチャック２１に取り付けた
種結晶を融液５に浸漬し、シードチャック２１および黒
鉛るつぼ３を互いに同方向または逆方向に回転しつつシ
ードチャック２１を引き上げて単結晶１２を成長させ
る。
単結晶シリコンが使用されているが、その製造方法とし
て、一般にチョクラルスキー法（以下ＣＺ法という）が
用いられている。ＣＺ法においては、図８に示すように
半導体単結晶製造装置のメインチャンバ１内に設置した
石英るつぼ４に原料である塊状の多結晶シリコンを充填
し、前記石英るつぼ４を収容する黒鉛るつぼ３の周囲に
設置した環状のヒータ６によって原料を加熱溶解して融
液５とする。そして、シードチャック２１に取り付けた
種結晶を融液５に浸漬し、シードチャック２１および黒
鉛るつぼ３を互いに同方向または逆方向に回転しつつシ
ードチャック２１を引き上げて単結晶１２を成長させ
る。
【０００３】メインチャンバ１の天井部には、融液５の
近傍まで伸延する黒鉛製の熱遮蔽筒２２が設置されてい
る。この熱遮蔽筒２２は、メインチャンバ１の上方から
導入される不活性ガスの流れを制御するとともに融液
５、ヒータ６などからの輻射熱を遮断し、引き上げ中の
単結晶１２の全温度領域にわたって冷却または保温を行
っている。これにより結晶化が容易になり、半導体単結
晶の生産性が向上する。
近傍まで伸延する黒鉛製の熱遮蔽筒２２が設置されてい
る。この熱遮蔽筒２２は、メインチャンバ１の上方から
導入される不活性ガスの流れを制御するとともに融液
５、ヒータ６などからの輻射熱を遮断し、引き上げ中の
単結晶１２の全温度領域にわたって冷却または保温を行
っている。これにより結晶化が容易になり、半導体単結
晶の生産性が向上する。
【０００４】また、図９に示すように上下両端が開口す
る円錐状の熱遮蔽筒２３を設置した半導体単結晶製造装
置も使用されている。この熱遮蔽筒２３は支持部材２４
を介して保温筒７の上端に装着され、不活性ガスを単結
晶１２の周囲に誘導し、石英るつぼ４の中心部から内縁
部を経てメインチャンバ１の下方に至るガス流を形成さ
せる。これにより、融液５から発生するＳｉＯ2 や黒鉛
るつぼ３から発生する金属蒸気等、単結晶化を阻害する
ガスを排除して無転位結晶化率を向上させるとともに、
固液界面における単結晶の半径方向ならびに軸方向の温
度勾配を大きくして引き上げの安定化を図っている。
る円錐状の熱遮蔽筒２３を設置した半導体単結晶製造装
置も使用されている。この熱遮蔽筒２３は支持部材２４
を介して保温筒７の上端に装着され、不活性ガスを単結
晶１２の周囲に誘導し、石英るつぼ４の中心部から内縁
部を経てメインチャンバ１の下方に至るガス流を形成さ
せる。これにより、融液５から発生するＳｉＯ2 や黒鉛
るつぼ３から発生する金属蒸気等、単結晶化を阻害する
ガスを排除して無転位結晶化率を向上させるとともに、
固液界面における単結晶の半径方向ならびに軸方向の温
度勾配を大きくして引き上げの安定化を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ヒータをはじめとする
各ホットゾーンパーツから引き上げ中の単結晶に放射さ
れる輻射熱は、図８または図９に示した熱遮蔽筒によっ
て遮断される。従って、固液界面近傍における単結晶の
径方向、軸方向温度勾配が大きくなり、結晶化が容易に
なるため、単結晶の引き上げ速度を上げて生産性を向上
させることができる。しかしながら、これらの熱遮蔽筒
によって単結晶の軸方向の全温度領域が急冷され、温度
勾配が２０℃〜３０℃／ｃｍになるため、次の問題が発
生する。 （１）引き上げ中の単結晶が１２００℃〜１０００℃の
温度領域を通過する際、この温度領域が徐冷されないた
め、ａｓ−ｇｒｏｗｎ欠陥密度の低減が十分に行えず、
酸化膜耐圧特性が低下する原因となる。 （２）図８に示した熱遮蔽筒２２は、メインチャンバ１
の天井部に固定されていて、融液５の近傍まで伸延して
いるので、るつぼに塊状の原料多結晶を充填すると熱遮
蔽筒２２の下端と原料多結晶とが干渉する。このため、
原料溶解時はるつぼを下降させる必要があり、原料溶解
に時間がかかる。図９に示した熱遮蔽筒２３は、昇降機
構を設けて必要に応じてメインチャンバ１の天井部近傍
に上昇させれば、原料多結晶との干渉を回避することが
可能である。
各ホットゾーンパーツから引き上げ中の単結晶に放射さ
れる輻射熱は、図８または図９に示した熱遮蔽筒によっ
て遮断される。従って、固液界面近傍における単結晶の
径方向、軸方向温度勾配が大きくなり、結晶化が容易に
なるため、単結晶の引き上げ速度を上げて生産性を向上
させることができる。しかしながら、これらの熱遮蔽筒
によって単結晶の軸方向の全温度領域が急冷され、温度
勾配が２０℃〜３０℃／ｃｍになるため、次の問題が発
生する。 （１）引き上げ中の単結晶が１２００℃〜１０００℃の
温度領域を通過する際、この温度領域が徐冷されないた
め、ａｓ−ｇｒｏｗｎ欠陥密度の低減が十分に行えず、
酸化膜耐圧特性が低下する原因となる。 （２）図８に示した熱遮蔽筒２２は、メインチャンバ１
の天井部に固定されていて、融液５の近傍まで伸延して
いるので、るつぼに塊状の原料多結晶を充填すると熱遮
蔽筒２２の下端と原料多結晶とが干渉する。このため、
原料溶解時はるつぼを下降させる必要があり、原料溶解
に時間がかかる。図９に示した熱遮蔽筒２３は、昇降機
構を設けて必要に応じてメインチャンバ１の天井部近傍
に上昇させれば、原料多結晶との干渉を回避することが
可能である。
【０００６】本発明は上記従来の問題点に着目してなさ
れたもので、ＣＺ法による引き上げ単結晶の温度勾配の
制御を簡易に行い、特に、ａｓ−ｇｒｏｗｎ欠陥の発生
を抑制して酸化膜耐圧特性の優れた高品質のシリコン単
結晶が得られる半導体単結晶製造装置を提供することを
目的としている。
れたもので、ＣＺ法による引き上げ単結晶の温度勾配の
制御を簡易に行い、特に、ａｓ−ｇｒｏｗｎ欠陥の発生
を抑制して酸化膜耐圧特性の優れた高品質のシリコン単
結晶が得られる半導体単結晶製造装置を提供することを
目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体単結晶製造装置は、ＣＺ法によ
る半導体単結晶製造装置において、引き上げ中の単結晶
を取り囲む第１の熱遮蔽筒と、第１の熱遮蔽筒の内側に
位置して引き上げ中の単結晶を取り囲む第２の熱遮蔽筒
とを設ける構成とした。
め、本発明に係る半導体単結晶製造装置は、ＣＺ法によ
る半導体単結晶製造装置において、引き上げ中の単結晶
を取り囲む第１の熱遮蔽筒と、第１の熱遮蔽筒の内側に
位置して引き上げ中の単結晶を取り囲む第２の熱遮蔽筒
とを設ける構成とした。
【０００８】また、前記半導体単結晶製造装置におい
て、第２の熱遮蔽筒を第１の熱遮蔽筒によって支持する
とともに、第２の熱遮蔽筒の固定位置を上下方向に調節
可能とした。
て、第２の熱遮蔽筒を第１の熱遮蔽筒によって支持する
とともに、第２の熱遮蔽筒の固定位置を上下方向に調節
可能とした。
【０００９】
【発明の実施の形態および実施例】本発明は、２つの熱
遮蔽筒を組み合わせて設置するという簡単な構造によ
り、引き上げ単結晶の温度勾配を制御しようとするもの
である。上記構成によれば、引き上げ中の単結晶は融液
の直上に設けられた円筒状または円錐状の第１の熱遮蔽
筒によって固液界面近傍が急冷され、安定した引き上げ
を行うことができる。第１の熱遮蔽筒の内側に設けられ
た円筒状の第２の熱遮蔽筒は前記単結晶の特定部位を包
囲し、この部位を保温する。初期酸化膜耐圧特性に大き
く影響する結晶欠陥密度（ＬＳＴＤ，ＦＰＤ等）は、引
き上げ中の単結晶の熱履歴を改善することにより低減で
きることが分かっている。前記結晶欠陥密度は、高温
部、特に１１８０℃〜１０５０℃における冷却速度に大
きく依存しており、この温度領域における冷却速度を小
さくすることにより、結晶欠陥密度を低減することがで
きる。従って、引き上げ中の単結晶が１２００℃〜１０
００℃の温度領域を通過する際の温度勾配が小さくなる
ような位置に第２の熱遮蔽筒を設置すれば、ａｓ−ｇｒ
ｏｗｎ欠陥密度を低減させることができる。
遮蔽筒を組み合わせて設置するという簡単な構造によ
り、引き上げ単結晶の温度勾配を制御しようとするもの
である。上記構成によれば、引き上げ中の単結晶は融液
の直上に設けられた円筒状または円錐状の第１の熱遮蔽
筒によって固液界面近傍が急冷され、安定した引き上げ
を行うことができる。第１の熱遮蔽筒の内側に設けられ
た円筒状の第２の熱遮蔽筒は前記単結晶の特定部位を包
囲し、この部位を保温する。初期酸化膜耐圧特性に大き
く影響する結晶欠陥密度（ＬＳＴＤ，ＦＰＤ等）は、引
き上げ中の単結晶の熱履歴を改善することにより低減で
きることが分かっている。前記結晶欠陥密度は、高温
部、特に１１８０℃〜１０５０℃における冷却速度に大
きく依存しており、この温度領域における冷却速度を小
さくすることにより、結晶欠陥密度を低減することがで
きる。従って、引き上げ中の単結晶が１２００℃〜１０
００℃の温度領域を通過する際の温度勾配が小さくなる
ような位置に第２の熱遮蔽筒を設置すれば、ａｓ−ｇｒ
ｏｗｎ欠陥密度を低減させることができる。
【００１０】また、第１の熱遮蔽筒に支持された第２の
熱遮蔽筒の固定位置を上下方向に調節可能としたので、
半導体単結晶の製造に際してあらかじめ第２の熱遮蔽筒
の位置を調節しておけば、引き上げ中の単結晶の目的と
する温度領域に対してのみ温度勾配を小さくすることが
でき、所望の熱履歴をもつ半導体単結晶が得られる。
熱遮蔽筒の固定位置を上下方向に調節可能としたので、
半導体単結晶の製造に際してあらかじめ第２の熱遮蔽筒
の位置を調節しておけば、引き上げ中の単結晶の目的と
する温度領域に対してのみ温度勾配を小さくすることが
でき、所望の熱履歴をもつ半導体単結晶が得られる。
【００１１】次に、本発明に係る半導体単結晶製造装置
の実施例について図面を参照して説明する。図１は、本
発明の第１実施例における半導体単結晶製造装置の概略
構成を示す縦断面図である。メインチャンバ１の内部に
は、回転および昇降可能なるつぼ軸２の上端に黒鉛るつ
ぼ３が載置され、黒鉛るつぼ３に収容された石英るつぼ
４に多結晶シリコンの融液５が貯留されている。黒鉛る
つぼ３の周囲には環状のヒータ６と、環状の保温筒７と
が設置されている。
の実施例について図面を参照して説明する。図１は、本
発明の第１実施例における半導体単結晶製造装置の概略
構成を示す縦断面図である。メインチャンバ１の内部に
は、回転および昇降可能なるつぼ軸２の上端に黒鉛るつ
ぼ３が載置され、黒鉛るつぼ３に収容された石英るつぼ
４に多結晶シリコンの融液５が貯留されている。黒鉛る
つぼ３の周囲には環状のヒータ６と、環状の保温筒７と
が設置されている。
【００１２】第１の熱遮蔽筒８は上下両端が開口する円
錐状で、黒鉛からなり、支持部材９を介して保温筒７の
上端に装着されている。第２の熱遮蔽筒１０は黒鉛から
なる円筒で、外周面に着脱可能な支持部材１１が取着さ
れている。前記支持部材１１は、半径方向に沿って放射
状に伸びる３本ないし４本の部材で、これらの支持部材
１１の先端が第１の熱遮蔽筒８の内周面に当接すること
により、第２の熱遮蔽筒１０を第１の熱遮蔽筒８に固定
することができる。また、支持部材１１を長さの異なる
ものと交換することにより、図１に鎖線で示したよう
に、第１の熱遮蔽筒８に対する第２の熱遮蔽筒１０の高
さを調節することが可能である。なお、第１の熱遮蔽筒
８は図示しない昇降機構によりメインチャンバ１の天井
近傍まで上昇させることができ、第１の熱遮蔽筒８とと
もに第２の熱遮蔽筒１０も昇降する。第１の熱遮蔽筒８
として炭素繊維を黒鉛で被覆したものを用いてもよく、
第２の熱遮蔽筒１０にモリブデン鋼、ステンレス鋼を用
いてもよい。
錐状で、黒鉛からなり、支持部材９を介して保温筒７の
上端に装着されている。第２の熱遮蔽筒１０は黒鉛から
なる円筒で、外周面に着脱可能な支持部材１１が取着さ
れている。前記支持部材１１は、半径方向に沿って放射
状に伸びる３本ないし４本の部材で、これらの支持部材
１１の先端が第１の熱遮蔽筒８の内周面に当接すること
により、第２の熱遮蔽筒１０を第１の熱遮蔽筒８に固定
することができる。また、支持部材１１を長さの異なる
ものと交換することにより、図１に鎖線で示したよう
に、第１の熱遮蔽筒８に対する第２の熱遮蔽筒１０の高
さを調節することが可能である。なお、第１の熱遮蔽筒
８は図示しない昇降機構によりメインチャンバ１の天井
近傍まで上昇させることができ、第１の熱遮蔽筒８とと
もに第２の熱遮蔽筒１０も昇降する。第１の熱遮蔽筒８
として炭素繊維を黒鉛で被覆したものを用いてもよく、
第２の熱遮蔽筒１０にモリブデン鋼、ステンレス鋼を用
いてもよい。
【００１３】メインチャンバ１の上方から導入された不
活性ガスは、図１に矢印で示すように引き上げ中の単結
晶１２の周囲を流れ、第２の熱遮蔽筒１０と第１の熱遮
蔽筒８との隙間および第２の熱遮蔽筒１０と単結晶１２
との隙間を通り、第１の熱遮蔽筒８と融液５との隙間を
通過した後、メインチャンバ１の底部から排出される。
単結晶１２は、第１の熱遮蔽筒８によって固液界面近傍
が急冷され、所定の直径に結晶が形成されるため、引き
上げが安定する。また、第２の熱遮蔽筒１０により単結
晶１２の特定部位が保温され、１２００℃〜１０００℃
の温度領域を通過する際の温度勾配が小さくなるので、
ａｓ−ｇｒｏｗｎ欠陥密度が低減する。
活性ガスは、図１に矢印で示すように引き上げ中の単結
晶１２の周囲を流れ、第２の熱遮蔽筒１０と第１の熱遮
蔽筒８との隙間および第２の熱遮蔽筒１０と単結晶１２
との隙間を通り、第１の熱遮蔽筒８と融液５との隙間を
通過した後、メインチャンバ１の底部から排出される。
単結晶１２は、第１の熱遮蔽筒８によって固液界面近傍
が急冷され、所定の直径に結晶が形成されるため、引き
上げが安定する。また、第２の熱遮蔽筒１０により単結
晶１２の特定部位が保温され、１２００℃〜１０００℃
の温度領域を通過する際の温度勾配が小さくなるので、
ａｓ−ｇｒｏｗｎ欠陥密度が低減する。
【００１４】図２は、本発明の第２実施例における半導
体単結晶製造装置に用いる熱遮蔽筒の縦断面図である。
第１の熱遮蔽筒８は第１実施例と同一である。第２の熱
遮蔽筒１３は、円筒１３ａの下端が円錐状に拡がった形
状を有し、黒鉛からなる。円錐状の拡大部１３ｂの内面
にはモリブデン鋼板またはステンレス鋼板からなる円錐
状の反射板１４が貼着され、輻射熱の反射率を高めてい
る。第２の熱遮蔽筒１３は、拡大部１３ｂの下端が第１
の熱遮蔽筒８の内周面に当接することによって固定され
る。前記拡大部１３ｂの下端直径を変えることにより、
第１の熱遮蔽筒８に対する第２の熱遮蔽筒１３の高さを
調節することができる。
体単結晶製造装置に用いる熱遮蔽筒の縦断面図である。
第１の熱遮蔽筒８は第１実施例と同一である。第２の熱
遮蔽筒１３は、円筒１３ａの下端が円錐状に拡がった形
状を有し、黒鉛からなる。円錐状の拡大部１３ｂの内面
にはモリブデン鋼板またはステンレス鋼板からなる円錐
状の反射板１４が貼着され、輻射熱の反射率を高めてい
る。第２の熱遮蔽筒１３は、拡大部１３ｂの下端が第１
の熱遮蔽筒８の内周面に当接することによって固定され
る。前記拡大部１３ｂの下端直径を変えることにより、
第１の熱遮蔽筒８に対する第２の熱遮蔽筒１３の高さを
調節することができる。
【００１５】第２実施例の半導体単結晶製造装置を用い
た場合、融液等からの輻射熱は反射板１４で反射して単
結晶の所定の部位に放射され、前記部位の保温効果を高
める。従って、単結晶が１２００℃〜１０００℃の温度
領域を通過する際の温度勾配は、第１実施例の場合より
更に小さくなる。
た場合、融液等からの輻射熱は反射板１４で反射して単
結晶の所定の部位に放射され、前記部位の保温効果を高
める。従って、単結晶が１２００℃〜１０００℃の温度
領域を通過する際の温度勾配は、第１実施例の場合より
更に小さくなる。
【００１６】図３は、本発明の第３実施例における半導
体単結晶製造装置に用いる熱遮蔽筒の縦断面図で、第１
の熱遮蔽筒８は第１実施例と同一である。第２の熱遮蔽
筒１５は黒鉛からなる円筒で、図１に示した第１実施例
の熱遮蔽筒１０よりも肉厚を厚くして保温性を高めてい
る。第２の熱遮蔽筒１５は、第１実施例の場合と同一構
造の支持部材１６により第１の熱遮蔽筒８の内周面に固
定される。
体単結晶製造装置に用いる熱遮蔽筒の縦断面図で、第１
の熱遮蔽筒８は第１実施例と同一である。第２の熱遮蔽
筒１５は黒鉛からなる円筒で、図１に示した第１実施例
の熱遮蔽筒１０よりも肉厚を厚くして保温性を高めてい
る。第２の熱遮蔽筒１５は、第１実施例の場合と同一構
造の支持部材１６により第１の熱遮蔽筒８の内周面に固
定される。
【００１７】図４は、本発明の第４実施例における半導
体単結晶製造装置に用いる熱遮蔽筒の縦断面図で、第１
の熱遮蔽筒８は第１実施例と同一である。第２の熱遮蔽
筒１７は、黒鉛製の円筒１７ａの内周面にモリブデン鋼
またはステンレス鋼からなる円筒１７ｂを固着してな
り、第１の熱遮蔽筒８への固定方法は第１実施例の場合
と同一である。本実施例では、第２の熱遮蔽筒１７の円
筒１７ａにより単結晶の特定部位が保温されるととも
に、結晶及び炉内からの輻射熱を円筒１７ｂで単結晶に
反射することにより、引き上げ中の単結晶の任意の温度
領域における温度勾配を制御することができる。
体単結晶製造装置に用いる熱遮蔽筒の縦断面図で、第１
の熱遮蔽筒８は第１実施例と同一である。第２の熱遮蔽
筒１７は、黒鉛製の円筒１７ａの内周面にモリブデン鋼
またはステンレス鋼からなる円筒１７ｂを固着してな
り、第１の熱遮蔽筒８への固定方法は第１実施例の場合
と同一である。本実施例では、第２の熱遮蔽筒１７の円
筒１７ａにより単結晶の特定部位が保温されるととも
に、結晶及び炉内からの輻射熱を円筒１７ｂで単結晶に
反射することにより、引き上げ中の単結晶の任意の温度
領域における温度勾配を制御することができる。
【００１８】図５は、本発明の第５実施例における半導
体単結晶製造装置に用いる熱遮蔽筒の縦断面図である。
第１の熱遮蔽筒１８は上下両端が開口する円錐状で、下
端外周に断面形状がほぼ三角形のふくらみ部１８ａを備
え、第１実施例と同様に支持部材を介して保温筒の上端
に固定される。第２の熱遮蔽筒１９は黒鉛製の円筒で、
外周面に装着した着脱自在の支持部材２０により第１の
熱遮蔽筒１８に固定される。第１の熱遮蔽筒１８は炭素
繊維１８ｂを黒鉛１８ｃで被覆したもので、前記ふくら
み部１８ａにおいて輻射熱の断熱性が一段と向上する。
このため、引き上げ中の単結晶は前記ふくらみ部１８ａ
を通過するとき急冷され、単結晶の固液界面近傍の温度
勾配が大きくなって、単結晶の形状が安定しやすくな
り、引き上げ難易度が更に改善される。
体単結晶製造装置に用いる熱遮蔽筒の縦断面図である。
第１の熱遮蔽筒１８は上下両端が開口する円錐状で、下
端外周に断面形状がほぼ三角形のふくらみ部１８ａを備
え、第１実施例と同様に支持部材を介して保温筒の上端
に固定される。第２の熱遮蔽筒１９は黒鉛製の円筒で、
外周面に装着した着脱自在の支持部材２０により第１の
熱遮蔽筒１８に固定される。第１の熱遮蔽筒１８は炭素
繊維１８ｂを黒鉛１８ｃで被覆したもので、前記ふくら
み部１８ａにおいて輻射熱の断熱性が一段と向上する。
このため、引き上げ中の単結晶は前記ふくらみ部１８ａ
を通過するとき急冷され、単結晶の固液界面近傍の温度
勾配が大きくなって、単結晶の形状が安定しやすくな
り、引き上げ難易度が更に改善される。
【００１９】以上説明した第１〜第５実施例の半導体単
結晶製造装置では、いずれも第１の熱遮蔽筒により単結
晶の形状安定化を図り、第２の熱遮蔽筒により単結晶の
特定温度領域における温度勾配を制御する。第２の熱遮
蔽筒による徐冷効果の大きい順に列挙すると、 （１）第２実施例 （２）第４実施例 （３）第３実施例 （４）第１実施例 （５）第５実施例 となる。
結晶製造装置では、いずれも第１の熱遮蔽筒により単結
晶の形状安定化を図り、第２の熱遮蔽筒により単結晶の
特定温度領域における温度勾配を制御する。第２の熱遮
蔽筒による徐冷効果の大きい順に列挙すると、 （１）第２実施例 （２）第４実施例 （３）第３実施例 （４）第１実施例 （５）第５実施例 となる。
【００２０】第２の熱遮蔽筒による徐冷効果順位が第１
位の第２実施例の半導体単結晶製造装置と、徐冷効果順
位が第４位の第１実施例の半導体単結晶製造装置とを用
いてそれぞれ単結晶を引き上げ、融液面から単結晶の任
意の位置までの距離と、前記任意の位置における単結晶
温度との関係を調査した。また、これらと比較するた
め、図９に示した円錐状の熱遮蔽筒のみを設置した従来
の半導体単結晶製造装置を用いた場合についても調査し
た。これらの実験結果を図６に示す。同図で明らかなよ
うに、引き上げ中に単結晶が１２００℃〜１０００℃の
領域を通過する際の温度勾配は第２実施例が最も小さ
く、以下第１実施例、従来技術の順となり、第２の熱遮
蔽筒による徐冷効果が確認された。
位の第２実施例の半導体単結晶製造装置と、徐冷効果順
位が第４位の第１実施例の半導体単結晶製造装置とを用
いてそれぞれ単結晶を引き上げ、融液面から単結晶の任
意の位置までの距離と、前記任意の位置における単結晶
温度との関係を調査した。また、これらと比較するた
め、図９に示した円錐状の熱遮蔽筒のみを設置した従来
の半導体単結晶製造装置を用いた場合についても調査し
た。これらの実験結果を図６に示す。同図で明らかなよ
うに、引き上げ中に単結晶が１２００℃〜１０００℃の
領域を通過する際の温度勾配は第２実施例が最も小さ
く、以下第１実施例、従来技術の順となり、第２の熱遮
蔽筒による徐冷効果が確認された。
【００２１】図７は、育成中の単結晶が１２００℃〜１
０００℃の領域を通過する際の温度勾配と、単結晶の欠
陥密度平均（ＬＳＴＤ）との相関を示す図である。この
図では、さきに述べた第１実施例の熱遮蔽筒を用いた場
合（図中の●印）および第２実施例の熱遮蔽筒を用いた
場合（図中の▲印）と、従来の技術による円錐状の熱遮
蔽筒のみを用いた場合（図中の○印）とについて記載し
ている。従来の円錐状の熱遮蔽筒のみを使用して引き上
げられた単結晶の欠陥密度平均が、１．２×１０6 個／
ｃｍ3 であったのに対し、第１実施例の熱遮蔽筒を用い
て引き上げられた単結晶の欠陥密度平均は、３．１×１
０5 個／ｃｍ3 であり、又第二実施例の熱遮蔽筒を用い
て引き上げられた単結晶の欠陥密度平均は１．９×１０
５個／３cm3 であった。このように、第１、第２の熱遮
蔽筒とを組み合わせて単結晶を引き上げることにより、
結晶欠陥密度の低減ができるので、酸化膜耐圧特性の優
れた単結晶を引き上げることができる。
０００℃の領域を通過する際の温度勾配と、単結晶の欠
陥密度平均（ＬＳＴＤ）との相関を示す図である。この
図では、さきに述べた第１実施例の熱遮蔽筒を用いた場
合（図中の●印）および第２実施例の熱遮蔽筒を用いた
場合（図中の▲印）と、従来の技術による円錐状の熱遮
蔽筒のみを用いた場合（図中の○印）とについて記載し
ている。従来の円錐状の熱遮蔽筒のみを使用して引き上
げられた単結晶の欠陥密度平均が、１．２×１０6 個／
ｃｍ3 であったのに対し、第１実施例の熱遮蔽筒を用い
て引き上げられた単結晶の欠陥密度平均は、３．１×１
０5 個／ｃｍ3 であり、又第二実施例の熱遮蔽筒を用い
て引き上げられた単結晶の欠陥密度平均は１．９×１０
５個／３cm3 であった。このように、第１、第２の熱遮
蔽筒とを組み合わせて単結晶を引き上げることにより、
結晶欠陥密度の低減ができるので、酸化膜耐圧特性の優
れた単結晶を引き上げることができる。
【００２２】従来、メインチャンバ天井部からるつぼに
向かって垂設された円筒状の熱遮蔽筒は、引き上げ単結
晶の軸方向の全温度領域にわたって冷却または保温機能
を発揮するが、本発明の熱遮蔽筒を用いることにより、
引き上げ単結晶の目的とする温度領域のみについて温度
勾配を変更することができる。特に、第２の熱遮蔽筒の
材料として黒鉛を用いた場合は単結晶に対して保温作用
が働き、徐冷される。
向かって垂設された円筒状の熱遮蔽筒は、引き上げ単結
晶の軸方向の全温度領域にわたって冷却または保温機能
を発揮するが、本発明の熱遮蔽筒を用いることにより、
引き上げ単結晶の目的とする温度領域のみについて温度
勾配を変更することができる。特に、第２の熱遮蔽筒の
材料として黒鉛を用いた場合は単結晶に対して保温作用
が働き、徐冷される。
【００２３】石英るつぼに充填した塊状の原料を溶解す
る場合は、第１および第２の熱遮蔽筒を同時にメインチ
ャンバの天井近傍に上昇させれば、前記原料と熱遮蔽筒
との干渉が回避されるとともに、熱効率のよい位置で安
定した原料溶解を行うことができる。
る場合は、第１および第２の熱遮蔽筒を同時にメインチ
ャンバの天井近傍に上昇させれば、前記原料と熱遮蔽筒
との干渉が回避されるとともに、熱効率のよい位置で安
定した原料溶解を行うことができる。
【００２４】第２の熱遮蔽筒に、単結晶の育成状況を確
認する覗き窓としてスリットを設けてもよい。
認する覗き窓としてスリットを設けてもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｃ
Ｚ法による半導体単結晶製造装置において、引き上げ中
の単結晶の固液界面近傍を急冷する第１の熱遮蔽筒と、
前記単結晶が１２００〜１０００℃の温度領域を通過す
る際にこの温度領域を徐冷する第２の熱遮蔽筒とを組み
合わせて設置したので、第１の熱遮蔽筒によって単結晶
の形状が安定化するとともに、第２の熱遮蔽筒によりａ
ｓ−ｇｒｏｗｎ欠陥密度の低減を容易にする。本発明の
半導体単結晶製造装置は、簡単な構造でありながら引き
上げ単結晶に与える熱履歴を改善することができ、酸化
膜耐圧特性の優れた高品質のシリコン単結晶を得ること
ができる。
Ｚ法による半導体単結晶製造装置において、引き上げ中
の単結晶の固液界面近傍を急冷する第１の熱遮蔽筒と、
前記単結晶が１２００〜１０００℃の温度領域を通過す
る際にこの温度領域を徐冷する第２の熱遮蔽筒とを組み
合わせて設置したので、第１の熱遮蔽筒によって単結晶
の形状が安定化するとともに、第２の熱遮蔽筒によりａ
ｓ−ｇｒｏｗｎ欠陥密度の低減を容易にする。本発明の
半導体単結晶製造装置は、簡単な構造でありながら引き
上げ単結晶に与える熱履歴を改善することができ、酸化
膜耐圧特性の優れた高品質のシリコン単結晶を得ること
ができる。
【図１】本発明の第１実施例における半導体単結晶製造
装置の概略構成を示す部分縦断面図である。
装置の概略構成を示す部分縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施例における半導体単結晶製造
装置の熱遮蔽筒の縦断面図である。
装置の熱遮蔽筒の縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施例における半導体単結晶製造
装置の熱遮蔽筒の縦断面図である。
装置の熱遮蔽筒の縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施例における半導体単結晶製造
装置の熱遮蔽筒の縦断面図である。
装置の熱遮蔽筒の縦断面図である。
【図５】本発明の第５実施例における半導体単結晶製造
装置の熱遮蔽筒の縦断面図である。
装置の熱遮蔽筒の縦断面図である。
【図６】第１実施例および第２実施例の熱遮蔽筒を使用
して単結晶を引き上げた場合の、融液面から単結晶の任
意の位置までの距離と、前記任意の位置における単結晶
温度との関係を示す図である。
して単結晶を引き上げた場合の、融液面から単結晶の任
意の位置までの距離と、前記任意の位置における単結晶
温度との関係を示す図である。
【図７】育成中の単結晶が１２００℃〜１０００℃の領
域を通過する際の温度勾配と、単結晶の欠陥密度平均
（ＬＳＴＤ）との相関を示す図である。
域を通過する際の温度勾配と、単結晶の欠陥密度平均
（ＬＳＴＤ）との相関を示す図である。
【図８】従来の技術による半導体単結晶製造装置の一例
を示す部分縦断面図である。
を示す部分縦断面図である。
【図９】従来の技術による半導体単結晶製造装置の他の
例を示す部分縦断面図である。
例を示す部分縦断面図である。
１ メインチャンバ ４ 石英るつぼ ５ 融液 ６ ヒータ ７ 保温筒 ８，１８ 第１の熱遮蔽筒 ９，１１，１６，２０，２４ 支持部材 １０，１３，１５，１７，１９ 第２の熱遮蔽筒 １２ 単結晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島貫 芳行 神奈川県平塚市四之宮2612 コマツ電子金 属株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法による半導体単結晶
製造装置において、引き上げ中の単結晶を取り囲む第１
の熱遮蔽筒と、第１の熱遮蔽筒の内側に位置して引き上
げ中の単結晶を取り囲む第２の熱遮蔽筒とを設けたこと
を特徴とする半導体単結晶製造装置。 - 【請求項２】 第２の熱遮蔽筒を第１の熱遮蔽筒によっ
て支持するとともに、第２の熱遮蔽筒の固定位置を上下
方向に調節可能としたことを特徴とする請求項１記載の
半導体単結晶製造装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15028996A JP4097729B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 半導体単結晶製造装置 |
| TW085108352A TW470787B (en) | 1996-05-22 | 1996-07-10 | Apparatus for fabricating single-crystal silicon |
| US08/861,340 US6071341A (en) | 1996-05-22 | 1997-05-21 | Apparatus for fabricating single-crystal silicon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15028996A JP4097729B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 半導体単結晶製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09309789A true JPH09309789A (ja) | 1997-12-02 |
| JP4097729B2 JP4097729B2 (ja) | 2008-06-11 |
Family
ID=15493737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15028996A Expired - Lifetime JP4097729B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 半導体単結晶製造装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6071341A (ja) |
| JP (1) | JP4097729B2 (ja) |
| TW (1) | TW470787B (ja) |
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| CN108103567A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-01 | 上海骐杰碳素材料有限公司 | 一种导流筒及其制作方法和材料 |
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| US20050278037A1 (en) * | 2004-06-11 | 2005-12-15 | Analytic Biosurgical Solutions-Abiss | Implant for the treatment of cystocele and rectocele |
| CN106601180B (zh) * | 2017-03-01 | 2019-11-05 | 京东方科技集团股份有限公司 | 电压错位电路及其驱动方法、驱动装置和显示设备 |
| CN111519241B (zh) * | 2019-02-01 | 2021-12-17 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 一种半导体晶体生长装置 |
| US20240026563A1 (en) * | 2022-07-20 | 2024-01-25 | Slt Technologies, Inc. | Compound internally-heated high-pressure apparatus for solvothermal crystal growth |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH0639352B2 (ja) * | 1987-09-11 | 1994-05-25 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造装置 |
| US5260037A (en) * | 1990-03-12 | 1993-11-09 | Osaka Titanium Co., Ltd. | Apparatus for producing silicon single crystal |
| JP2852345B2 (ja) * | 1990-03-29 | 1999-02-03 | 住友シチックス株式会社 | 単結晶成長装置及び単結晶成長方法 |
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