JPH1095689A - 単結晶成長方法 - Google Patents
単結晶成長方法Info
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- JPH1095689A JPH1095689A JP26675696A JP26675696A JPH1095689A JP H1095689 A JPH1095689 A JP H1095689A JP 26675696 A JP26675696 A JP 26675696A JP 26675696 A JP26675696 A JP 26675696A JP H1095689 A JPH1095689 A JP H1095689A
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 単結晶成長速度の変動をなくし、さらには融
液表面位置を一定にすることにより、固液界面形状や結
晶径の変動を小さくして、尾部８ｂの有転位化を防止す
ることができる単結晶成長方法を提供すること。 【解決手段】 坩堝２内に充填した半導体結晶用原料を
溶解させ、溶融液９から単結晶８を引き上げて成長させ
る単結晶成長方法において、溶融液９から結晶を切り離
すために、結晶径を徐々に減じて尾部８ｂを形成する
際、単結晶成長速度が一定となるように、坩堝上昇速度
及び引き上げ速度を設定する。
液表面位置を一定にすることにより、固液界面形状や結
晶径の変動を小さくして、尾部８ｂの有転位化を防止す
ることができる単結晶成長方法を提供すること。 【解決手段】 坩堝２内に充填した半導体結晶用原料を
溶解させ、溶融液９から単結晶８を引き上げて成長させ
る単結晶成長方法において、溶融液９から結晶を切り離
すために、結晶径を徐々に減じて尾部８ｂを形成する
際、単結晶成長速度が一定となるように、坩堝上昇速度
及び引き上げ速度を設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は単結晶成長方法に関
し、より詳細にはシリコンなどの半導体単結晶を成長さ
せる方法に関する。
し、より詳細にはシリコンなどの半導体単結晶を成長さ
せる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板に用いられるシリコン単結晶
製造方法には種々の方法があるが、回転引き上げ法であ
るＣＺ法（チョクラルスキー法）が広く用いられてい
る。図８は該ＣＺ法の実施態様を示した模式的断面図で
あり、図中１は坩堝を示している。坩堝１は有底円筒状
をなす石英製の内層保持容器１ａと内層保持容器１ａの
外側を保持すべく嵌合された同じく有底円筒状の黒鉛製
の外層保持容器１ｂにて構成されており、回転並びに昇
降可能な支持軸４の上端部に固定されている。坩堝１の
外側には抵抗加熱式ヒーター２が同心円状に配設されて
おり、坩堝１内には所定重量の原料をヒーター２により
溶融させた溶融液９が充填されている。坩堝１の中心軸
上には、支持軸４と同一軸心で逆方向あるいは同方向に
所定の速度で回転する引き上げ棒あるいはワイヤー等か
らなる引き上げ軸３が配設されており、引き上げ軸３に
は保持具３ａを介して種結晶１０が吊り下げられてい
る。
製造方法には種々の方法があるが、回転引き上げ法であ
るＣＺ法（チョクラルスキー法）が広く用いられてい
る。図８は該ＣＺ法の実施態様を示した模式的断面図で
あり、図中１は坩堝を示している。坩堝１は有底円筒状
をなす石英製の内層保持容器１ａと内層保持容器１ａの
外側を保持すべく嵌合された同じく有底円筒状の黒鉛製
の外層保持容器１ｂにて構成されており、回転並びに昇
降可能な支持軸４の上端部に固定されている。坩堝１の
外側には抵抗加熱式ヒーター２が同心円状に配設されて
おり、坩堝１内には所定重量の原料をヒーター２により
溶融させた溶融液９が充填されている。坩堝１の中心軸
上には、支持軸４と同一軸心で逆方向あるいは同方向に
所定の速度で回転する引き上げ棒あるいはワイヤー等か
らなる引き上げ軸３が配設されており、引き上げ軸３に
は保持具３ａを介して種結晶１０が吊り下げられてい
る。
【０００３】上記ＣＺ法によれば、坩堝１内に結晶用原
料を投入し、減圧下、不活性ガス雰囲気中で結晶用原料
を坩堝１の周囲に配設したヒーター２にて溶融した後、
その溶融液９に引き上げ軸３に吊り下げられた種結晶１
０を浸漬し、坩堝１及び引き上げ軸３を回転させつつ、
引き上げ軸３を上方に引き上げて種結晶１０の下端に結
晶８を成長させる。
料を投入し、減圧下、不活性ガス雰囲気中で結晶用原料
を坩堝１の周囲に配設したヒーター２にて溶融した後、
その溶融液９に引き上げ軸３に吊り下げられた種結晶１
０を浸漬し、坩堝１及び引き上げ軸３を回転させつつ、
引き上げ軸３を上方に引き上げて種結晶１０の下端に結
晶８を成長させる。
【０００４】結晶成長工程においては、一般に結晶径の
制御は光学式のセンサーにより固液界面におけるメニス
カス部分の反射光を計測して行なう方法が主に採用され
ている。そして得られた結晶径位置から、融液表面位置
が一定となるように坩堝上昇速度を制御している。
制御は光学式のセンサーにより固液界面におけるメニス
カス部分の反射光を計測して行なう方法が主に採用され
ている。そして得られた結晶径位置から、融液表面位置
が一定となるように坩堝上昇速度を制御している。
【０００５】ところで、前記ＣＺ法で成長させた半導体
単結晶を溶融液９から切り離す際には、熱ショックによ
る転位の発生及び製品部となる結晶直胴部８ａへの伝播
を防止するため、結晶径を徐々に減じて逆円錐形の結晶
尾部８ｂを形成し、有転位化を生じて転位が発生しても
製品部に伝播しないほど径が十分小さくなった時点で溶
融液９から切り離す方法が採用されている。
単結晶を溶融液９から切り離す際には、熱ショックによ
る転位の発生及び製品部となる結晶直胴部８ａへの伝播
を防止するため、結晶径を徐々に減じて逆円錐形の結晶
尾部８ｂを形成し、有転位化を生じて転位が発生しても
製品部に伝播しないほど径が十分小さくなった時点で溶
融液９から切り離す方法が採用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】半導体デバイス製造工
程で用いられるウエハ径（結晶径）はデバイス生産の効
率化・低コスト化を図るために年々増大してきており、
現在では１５０〜２００ｍｍの結晶径のものが主に用い
られている。そして、今後は３００ｍｍの大口径結晶が
主流になると考えられる。このような大口径結晶におい
ては、結晶径が減少した場合、メニスカスが直胴部８ａ
に隠れるために結晶径を計測することが困難となる。そ
のために、尾部８ｂの形成時には引き上げ速度や坩堝上
昇速度及びヒーター温度を経験的に定めておき、結晶径
の測定・制御を行なわずにその形成を行なう手段がとら
れている。
程で用いられるウエハ径（結晶径）はデバイス生産の効
率化・低コスト化を図るために年々増大してきており、
現在では１５０〜２００ｍｍの結晶径のものが主に用い
られている。そして、今後は３００ｍｍの大口径結晶が
主流になると考えられる。このような大口径結晶におい
ては、結晶径が減少した場合、メニスカスが直胴部８ａ
に隠れるために結晶径を計測することが困難となる。そ
のために、尾部８ｂの形成時には引き上げ速度や坩堝上
昇速度及びヒーター温度を経験的に定めておき、結晶径
の測定・制御を行なわずにその形成を行なう手段がとら
れている。
【０００７】ところが、このような従来の方法では、坩
堝上昇速度が融液表面位置を一定にする速度とならない
ために、単結晶成長速度が引き上げ速度に一致しないう
えに、結晶径の減少に伴い変化する。このように単結晶
成長速度が変化するために、固液界面形状や結晶径の変
動を招き、そのために有転位化が生じるという課題があ
った。さらに、融液表面位置が変化するため、ヒーター
からの受熱の状態が変化することからも、有転位化が生
じ易くなるという課題があった。
堝上昇速度が融液表面位置を一定にする速度とならない
ために、単結晶成長速度が引き上げ速度に一致しないう
えに、結晶径の減少に伴い変化する。このように単結晶
成長速度が変化するために、固液界面形状や結晶径の変
動を招き、そのために有転位化が生じるという課題があ
った。さらに、融液表面位置が変化するため、ヒーター
からの受熱の状態が変化することからも、有転位化が生
じ易くなるという課題があった。
【０００８】特に、特公昭５７−４０１１９号公報に開
示された溶融物から高純度半導体棒を引き上げる装置お
よびその方法では、熱遮蔽体の役目を果たすカバー装置
を用いており、融液表面位置が変化すると、熱遮蔽体下
端と融液表面との距離が変化する。融液表面位置が上昇
すると熱遮蔽体と接触して引き上げ不能に陥る。また、
融液表面位置が下降すると熱遮蔽の効果が小さくなり、
有転位化が生じ易くなるという課題があった。
示された溶融物から高純度半導体棒を引き上げる装置お
よびその方法では、熱遮蔽体の役目を果たすカバー装置
を用いており、融液表面位置が変化すると、熱遮蔽体下
端と融液表面との距離が変化する。融液表面位置が上昇
すると熱遮蔽体と接触して引き上げ不能に陥る。また、
融液表面位置が下降すると熱遮蔽の効果が小さくなり、
有転位化が生じ易くなるという課題があった。
【０００９】そして、大口径結晶においては結晶径が大
きいため、尾部の有転位化であっても転位が製品部へ伝
播し、歩留り（＝製品部重量／原料重量）が大きく低下
するという課題があった。
きいため、尾部の有転位化であっても転位が製品部へ伝
播し、歩留り（＝製品部重量／原料重量）が大きく低下
するという課題があった。
【００１０】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
って、単結晶成長速度の変動をなくし、さらには融液表
面位置を一定にすることにより、固液界面形状や結晶径
の変動を小さくして、尾部の有転位化を防止することが
できる単結晶成長方法を提供することを目的としてい
る。
って、単結晶成長速度の変動をなくし、さらには融液表
面位置を一定にすることにより、固液界面形状や結晶径
の変動を小さくして、尾部の有転位化を防止することが
できる単結晶成長方法を提供することを目的としてい
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するために本発明に係る単結晶成長方法（１）は、
坩堝内に充填した半導体結晶用原料を溶解させ、溶融液
から単結晶を引き上げて成長させる単結晶成長方法にお
いて、前記溶融液から結晶を切り離すために、結晶径を
徐々に減じて尾部を形成する際、単結晶成長速度が一定
となるように、坩堝上昇速度及び引き上げ速度を設定す
ることを特徴としている。
達成するために本発明に係る単結晶成長方法（１）は、
坩堝内に充填した半導体結晶用原料を溶解させ、溶融液
から単結晶を引き上げて成長させる単結晶成長方法にお
いて、前記溶融液から結晶を切り離すために、結晶径を
徐々に減じて尾部を形成する際、単結晶成長速度が一定
となるように、坩堝上昇速度及び引き上げ速度を設定す
ることを特徴としている。
【００１２】上記した単結晶成長方法（１）によれば、
尾部の形成時に、単結晶成長速度が一定となるので、固
液界面形状や結晶径の変動を小さくして、前記尾部の有
転位化を防止することができる。
尾部の形成時に、単結晶成長速度が一定となるので、固
液界面形状や結晶径の変動を小さくして、前記尾部の有
転位化を防止することができる。
【００１３】また本発明に係る単結晶成長方法（２）
は、坩堝内に充填した半導体結晶用原料を溶解させ、溶
融液から単結晶を引き上げて成長させる単結晶成長方法
において、前記溶融液から結晶を切り離すために、結晶
径を徐々に減じて尾部を形成する際、単結晶成長速度が
一定となると共に、融液表面位置が一定となるように、
坩堝上昇速度及び引き上げ速度を設定することを特徴と
している。
は、坩堝内に充填した半導体結晶用原料を溶解させ、溶
融液から単結晶を引き上げて成長させる単結晶成長方法
において、前記溶融液から結晶を切り離すために、結晶
径を徐々に減じて尾部を形成する際、単結晶成長速度が
一定となると共に、融液表面位置が一定となるように、
坩堝上昇速度及び引き上げ速度を設定することを特徴と
している。
【００１４】上記した単結晶成長方法（２）によれば、
尾部の形成時に、単結晶成長速度が一定となると共に、
融液表面位置が一定となるので、ヒーターからの受熱の
状態の変化をなくし、固液界面形状や結晶径の変動をよ
り小さくして、前記尾部の有転位化をさらに防止し、製
品歩留りを向上させることができる。
尾部の形成時に、単結晶成長速度が一定となると共に、
融液表面位置が一定となるので、ヒーターからの受熱の
状態の変化をなくし、固液界面形状や結晶径の変動をよ
り小さくして、前記尾部の有転位化をさらに防止し、製
品歩留りを向上させることができる。
【００１５】また本発明に係る単結晶成長方法（３）
は、上記単結晶成長方法（１）または（２）において、
前記尾部の長さが結晶径の０．７〜１．２倍の円錐とな
るように、坩堝上昇速度及び引き上げ速度を設定するこ
とを特徴としている。
は、上記単結晶成長方法（１）または（２）において、
前記尾部の長さが結晶径の０．７〜１．２倍の円錐とな
るように、坩堝上昇速度及び引き上げ速度を設定するこ
とを特徴としている。
【００１６】上記した単結晶成長方法（３）によれば、
設定した長さと実際の長さが異なったとしても、単結晶
成長速度に大きな差が生じるの防ぐことができる。また
１．２倍を超えると尾部の形成時間が長くなり生産性が
低下し、０．７倍未満の場合は、実際に形成することが
困難である。
設定した長さと実際の長さが異なったとしても、単結晶
成長速度に大きな差が生じるの防ぐことができる。また
１．２倍を超えると尾部の形成時間が長くなり生産性が
低下し、０．７倍未満の場合は、実際に形成することが
困難である。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明に係る単結晶成長方法は、
尾部の長さが結晶径の０．７〜１．２倍の円錐として、
単結晶成長速度が一定となるように坩堝上昇速度及び引
き上げ速度を設定することを特徴としている。さらに
は、融液表面位置が一定となるように坩堝上昇速度と引
き上げ速度を設定することを特徴としている。
尾部の長さが結晶径の０．７〜１．２倍の円錐として、
単結晶成長速度が一定となるように坩堝上昇速度及び引
き上げ速度を設定することを特徴としている。さらに
は、融液表面位置が一定となるように坩堝上昇速度と引
き上げ速度を設定することを特徴としている。
【００１８】以下に単結晶成長速度と引き上げ速度及び
坩堝上昇速度の関係を詳述する。
坩堝上昇速度の関係を詳述する。
【００１９】まず、図１に示した結晶直胴部解析モデル
について説明する。但し、簡単のために融液と結晶の密
度は等しいと仮定する。
について説明する。但し、簡単のために融液と結晶の密
度は等しいと仮定する。
【００２０】ｔ時間で結晶を長さＸs 引き上げると、引
き上げ速度がＶs であるから融液表面位置はＸm だけ変
化する。
き上げ速度がＶs であるから融液表面位置はＸm だけ変
化する。
【００２１】このとき、数１式〜数３式が成立する。
【００２２】
【数１】Ｘs ＝Ｖs ・ｔ
【００２３】
【数２】Ｓ＝πｒ2 （Ｘs −Ｘm ）
【００２４】
【数３】Ｘm ＝Ｖc ・ｔ−Ｓ／πＲ2 数１式〜数３式を整理すると、数４式となる。
【００２５】
【数４】 Ｘm ＝（Ｒ2 Ｖc −ｒ2 Ｖs ）・ｔ／（Ｒ2 −ｒ2 ） 従って、単結晶成長速度Ｖg は数５式となる。
【００２６】
【数５】 Ｖg ＝Ｖs −ｄＸm ／ｄｔ ＝（Ｖs −Ｖc ）Ｒ2 ／（Ｒ2 −ｒ2 ） 数４式において、Ｘm ＝０のときが融液表面位置が一定
の場合であるから、このときの坩堝上昇速度Ｖc * は数
６式になり、このときＶg ＝Ｖs となる。
の場合であるから、このときの坩堝上昇速度Ｖc * は数
６式になり、このときＶg ＝Ｖs となる。
【００２７】
【数６】Ｖc * ＝Ｖs ｒ2 ／Ｒ2 一般に直胴部においては数６式を用いて融液表面位置が
一定となるように、坩堝上昇速度を制御している。この
場合、引き上げ速度が単結晶成長速度に一致する。
一定となるように、坩堝上昇速度を制御している。この
場合、引き上げ速度が単結晶成長速度に一致する。
【００２８】次に、図２に示した結晶尾部解析モデルに
ついて説明する。
ついて説明する。
【００２９】微小時間ｄｔの間に引き上げられた微小体
積ｄＳは数７式で表わされる。
積ｄＳは数７式で表わされる。
【００３０】
【数７】ｄＳ＝πｒ2 （１−ｈ／Ｈ）2 ｄｈ 従って、時間ｔの間に引き上げられる体積は数８式とな
る。
る。
【００３１】
【数８】
【００３２】簡単のために、ｄｈを十分小さくとって、 Ｓ＝πｒ2 （１−ｈ／Ｈ）2 （Ｘs −Ｘm ）と近似する
と数９式となる。
と数９式となる。
【００３３】
【数９】
【００３４】従って、単結晶成長速度Ｖg は数１０式と
なる。
なる。
【００３５】
【数１０】Ｖg ＝Ｒ2 （Ｖs −Ｖc ）／｛Ｒ2 −ｒ2
（１−ｈ／Ｈ）2 ｝ 以下、本発明に係る単結晶成長方法の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
（１−ｈ／Ｈ）2 ｝ 以下、本発明に係る単結晶成長方法の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【００３６】図３は、本発明に係る単結晶成長方法を実
施するための結晶成長装置の模式的断面図である。図中
１は坩堝を示しており、坩堝１は有底円筒状をなす石英
製の内層保持容器１ａと内層保持容器１ａの外側を保持
すべく嵌合された同じく有底円筒状の黒鉛製の外層保持
容器１ｂにて構成されており、回転並びに昇降可能な支
持軸４の上端部に固定されている。坩堝１の外側には抵
抗加熱式ヒーター２が同心円状に配設されており、ヒー
ター２の外側には保温筒６ａが同心円状に配設され、底
部には保温板６ｂが配設されている。
施するための結晶成長装置の模式的断面図である。図中
１は坩堝を示しており、坩堝１は有底円筒状をなす石英
製の内層保持容器１ａと内層保持容器１ａの外側を保持
すべく嵌合された同じく有底円筒状の黒鉛製の外層保持
容器１ｂにて構成されており、回転並びに昇降可能な支
持軸４の上端部に固定されている。坩堝１の外側には抵
抗加熱式ヒーター２が同心円状に配設されており、ヒー
ター２の外側には保温筒６ａが同心円状に配設され、底
部には保温板６ｂが配設されている。
【００３７】坩堝１内には所定重量の原料をヒーター２
により溶融させた溶融液９が充填されている。坩堝１の
中心軸上には、支持軸４と同一軸心で逆方向あるいは同
方向に所定の速度で回転する引き上げ棒あるいはワイヤ
ー等からなる引き上げ軸３が配設されており、引き上げ
軸３には保持具３ａを介して種結晶１０が吊り下げられ
ている。引き上げ軸３を引き上げることにより、種結晶
１０の下端から結晶８を成長させるようになっており、
結晶８は結晶直胴部８ａ、結晶尾部８ｂを有している。
中空円筒状のチャンバ５は円筒状をなすメインチャンバ
５ａとメインチャンバ５ａに連接固定された円筒状のプ
ルチャンバ５ｂから構成されている。また、図中７はＣ
ＣＤカメラを示している。
により溶融させた溶融液９が充填されている。坩堝１の
中心軸上には、支持軸４と同一軸心で逆方向あるいは同
方向に所定の速度で回転する引き上げ棒あるいはワイヤ
ー等からなる引き上げ軸３が配設されており、引き上げ
軸３には保持具３ａを介して種結晶１０が吊り下げられ
ている。引き上げ軸３を引き上げることにより、種結晶
１０の下端から結晶８を成長させるようになっており、
結晶８は結晶直胴部８ａ、結晶尾部８ｂを有している。
中空円筒状のチャンバ５は円筒状をなすメインチャンバ
５ａとメインチャンバ５ａに連接固定された円筒状のプ
ルチャンバ５ｂから構成されている。また、図中７はＣ
ＣＤカメラを示している。
【００３８】次に、実施の形態（１）に係る単結晶成長
方法について説明する。
方法について説明する。
【００３９】尾部８ｂの形成時に坩堝上昇を停止した状
態で、単結晶成長速度が一定となるように引き上げ速度
を設定する。これは数１０式において、単結晶成長速度
Ｖgが一定、坩堝上昇速度Ｖc ＝０の場合であるから、
引き上げ速度Ｖs * は数１１式で表わされる。
態で、単結晶成長速度が一定となるように引き上げ速度
を設定する。これは数１０式において、単結晶成長速度
Ｖgが一定、坩堝上昇速度Ｖc ＝０の場合であるから、
引き上げ速度Ｖs * は数１１式で表わされる。
【００４０】
【数１１】Ｖs * ＝［｛Ｒ2 −ｒ2 （１−ｈ／Ｈ）2 ｝
／Ｒ2 ］Ｖg 上記実施の形態（１）に係る単結晶成長方法によれば、
単結晶成長速度が一定、また坩堝１の上昇を停止させて
いるために、固液界面形状や結晶径の変動を小さくし
て、尾部８ｂの有転位化を防止することができる。
／Ｒ2 ］Ｖg 上記実施の形態（１）に係る単結晶成長方法によれば、
単結晶成長速度が一定、また坩堝１の上昇を停止させて
いるために、固液界面形状や結晶径の変動を小さくし
て、尾部８ｂの有転位化を防止することができる。
【００４１】次に、実施の形態（２）に係る単結晶成長
方法について説明する。
方法について説明する。
【００４２】尾部８ｂの形成時に単結晶成長速度と融液
表面位置が一定となるように、坩堝上昇速度及び引き上
げ速度を設定する。これは数９式において、融液表面移
動量Ｘm ＝０の場合であるから、坩堝上昇速度Ｖc は数
１２式で表わされる。このとき、引き上げ速度Ｖs ＝単
結晶成長速度Ｖg となる。
表面位置が一定となるように、坩堝上昇速度及び引き上
げ速度を設定する。これは数９式において、融液表面移
動量Ｘm ＝０の場合であるから、坩堝上昇速度Ｖc は数
１２式で表わされる。このとき、引き上げ速度Ｖs ＝単
結晶成長速度Ｖg となる。
【００４３】
【数１２】 Ｖc ＝（ｒ2 ／Ｒ2 ）（１−ｈ／Ｈ）2 Ｖs 上記実施の形態（２）に係る単結晶成長方法によれば、
単結晶上昇速度と融液表面位置が一定となるために、固
液界面形状や結晶径の変動を小さくして、尾部８ｂの有
転位化をさらに防止することができる。
単結晶上昇速度と融液表面位置が一定となるために、固
液界面形状や結晶径の変動を小さくして、尾部８ｂの有
転位化をさらに防止することができる。
【００４４】次に、実施の形態（３）に係る単結晶成長
方法では、尾部８ｂの長さが結晶径の０．７〜１．２倍
の円錐となるようする。
方法では、尾部８ｂの長さが結晶径の０．７〜１．２倍
の円錐となるようする。
【００４５】上記実施の形態（３）に係る単結晶成長方
法によれば、設定した長さと実際の長さが異なったとし
ても、単結晶成長速度に大きな差が生じるのを防ぐこと
ができる。また１．２倍を超えると尾部８ｂの形成時間
が長くなり生産性が低下し、０．７倍未満の場合、実際
に形成することが困難である。
法によれば、設定した長さと実際の長さが異なったとし
ても、単結晶成長速度に大きな差が生じるのを防ぐこと
ができる。また１．２倍を超えると尾部８ｂの形成時間
が長くなり生産性が低下し、０．７倍未満の場合、実際
に形成することが困難である。
【００４６】
【実施例】以下に、単結晶成長方法の実施例について説
明する。
明する。
【００４７】 引き上げ結晶 ：直径３００ｍｍのシリコン単結晶 原料仕込み量 ：高純度多結晶シリコン １５０ｋｇ 溶解方法 ：抵抗加熱式 炉内雰囲気 ：１０Ｔｏｒｒ Ａｒ（アルゴン）５０リットル／ｍｉｎ 石英坩堝のサイズ ：直径 ６５０ｍｍ、高さ ４００ｍｍ ヒーターのサイズ ：内径 ７００ｍｍ、外径 ７４０ｍｍ 高さ ５００ｍｍ 保温筒のサイズ ：内径 ８００ｍｍ、外径 ９５０ｍｍ メインチャンバ５ａの寸法 ：直径 １０００ｍｍ、高さ １２００ｍｍ 引き上げ軸３の回転数 ：１０ｒｐｍ 坩堝１の回転数 ：８ｒｐｍ 結晶直胴部８ａの長さ ：６５０ｍｍ このようにして実施するが、尾部８ｂの形成時に、単結
晶成長速度が一定となる場合と、単結晶成長速度と融液
表面位置が一定となる場合の引き上げ速度及び坩堝上昇
速度を示す。
晶成長速度が一定となる場合と、単結晶成長速度と融液
表面位置が一定となる場合の引き上げ速度及び坩堝上昇
速度を示す。
【００４８】単結晶上昇速度が一定となる場合におい
て（実施例１）、 結晶尾部８ｂの長さＨ ：２８０ｍｍ 坩堝１の上昇速度Ｖc ：０ｍｍ／ｍｉｎ 単結晶成長速度Ｖg ：０．４１ｍｍ／ｍｉｎ 引き上げ速度Ｖs ：数１１式を用いる このようにして実施した場合の単結晶成長速度、引き上
げ速度、尾部８ｂの長さ及び融液表面位置の変化を図４
に示す。
て（実施例１）、 結晶尾部８ｂの長さＨ ：２８０ｍｍ 坩堝１の上昇速度Ｖc ：０ｍｍ／ｍｉｎ 単結晶成長速度Ｖg ：０．４１ｍｍ／ｍｉｎ 引き上げ速度Ｖs ：数１１式を用いる このようにして実施した場合の単結晶成長速度、引き上
げ速度、尾部８ｂの長さ及び融液表面位置の変化を図４
に示す。
【００４９】この図から明らかなように、結晶径の変動
の少ない滑らかな形状の尾部８ｂを有する結晶８を全域
無転位で得ることができた。
の少ない滑らかな形状の尾部８ｂを有する結晶８を全域
無転位で得ることができた。
【００５０】単結晶成長速度と融液表面位置が一定と
なる場合において（実施例２）、 結晶尾部８ｂの長さＨ ：２８０ｍｍ 坩堝１の上昇速度Ｖc ：数１２式を用いる 単結晶成長速度Ｖg ：０．４ｍｍ／ｍｉｎ 引き上げ速度Ｖs ：０．４ｍｍ／ｍｉｎ このようにして実施した場合の単結晶成長速度、引き上
げ速度、坩堝上昇速度、尾部８ｂの長さ及び融液表面位
置の変化を図５に示す。
なる場合において（実施例２）、 結晶尾部８ｂの長さＨ ：２８０ｍｍ 坩堝１の上昇速度Ｖc ：数１２式を用いる 単結晶成長速度Ｖg ：０．４ｍｍ／ｍｉｎ 引き上げ速度Ｖs ：０．４ｍｍ／ｍｉｎ このようにして実施した場合の単結晶成長速度、引き上
げ速度、坩堝上昇速度、尾部８ｂの長さ及び融液表面位
置の変化を図５に示す。
【００５１】この図から明らかなように、結晶径の変動
の少ない滑らかな形状の尾部８ｂを有する結晶８を全域
無転位で得ることができた。
の少ない滑らかな形状の尾部８ｂを有する結晶８を全域
無転位で得ることができた。
【００５２】図６には、尾部８ｂの形成時に坩堝上昇を
停止させた状態で、引き上げ速度を一定にした場合の単
結晶成長速度、引き上げ速度、尾部８ｂの長さ及び融液
表面位置の変化を示す（従来法１）。
停止させた状態で、引き上げ速度を一定にした場合の単
結晶成長速度、引き上げ速度、尾部８ｂの長さ及び融液
表面位置の変化を示す（従来法１）。
【００５３】図７には、尾部８ｂの形成初期時には坩堝
上昇速度を一定にし、途中から一定の割合で減じるよう
に設定した場合の単結晶成長速度、引き上げ速度、坩堝
上昇速度、尾部８ｂの長さ及び融液表面位置の変化を示
す（従来法２）。
上昇速度を一定にし、途中から一定の割合で減じるよう
に設定した場合の単結晶成長速度、引き上げ速度、坩堝
上昇速度、尾部８ｂの長さ及び融液表面位置の変化を示
す（従来法２）。
【００５４】表１は、従来の方法と本発明の実施例にお
いて、製品歩留り（＝製品部重量／原料重量）を比較し
たものである。従来の方法では、直径が大きいために尾
部における有転位化でも直胴部への転位の伝播が大き
く、歩留りを大きく下げたが、実施例では、有転位化を
防止し、製品歩留りを大幅に向上させることができた。
いて、製品歩留り（＝製品部重量／原料重量）を比較し
たものである。従来の方法では、直径が大きいために尾
部における有転位化でも直胴部への転位の伝播が大き
く、歩留りを大きく下げたが、実施例では、有転位化を
防止し、製品歩留りを大幅に向上させることができた。
【００５５】
【表１】
【図１】結晶直胴部における引き上げ速度、坩堝上昇速
度及び単結晶成長速度の関係を説明するためのモデル図
である。
度及び単結晶成長速度の関係を説明するためのモデル図
である。
【図２】結晶尾部における引き上げ速度、坩堝上昇速度
及び単結晶成長速度の関係を説明するためのモデル図で
ある。
及び単結晶成長速度の関係を説明するためのモデル図で
ある。
【図３】本発明に係る単結晶成長方法を実施するための
結晶成長装置の模式的断面図である。
結晶成長装置の模式的断面図である。
【図４】結晶尾部の形成時に、単結晶成長速度が一定と
なるように設定した場合の単結晶上昇速度、引き上げ速
度、尾部の長さ及び融液表面位置の変化を示した図であ
る。
なるように設定した場合の単結晶上昇速度、引き上げ速
度、尾部の長さ及び融液表面位置の変化を示した図であ
る。
【図５】結晶尾部の形成時に、単結晶成長速度と融液表
面位置が一定となるように設定した場合の単結晶成長速
度、引き上げ速度、尾部の長さ及び融液表面位置の変化
を示した図である。
面位置が一定となるように設定した場合の単結晶成長速
度、引き上げ速度、尾部の長さ及び融液表面位置の変化
を示した図である。
【図６】結晶尾部の形成時に、坩堝上昇を停止した状態
で、引き上げ速度を一定にした従来法１の場合の単結晶
成長速度、引き上げ速度、尾部の長さ及び融液表面位置
の変化を示した図である。
で、引き上げ速度を一定にした従来法１の場合の単結晶
成長速度、引き上げ速度、尾部の長さ及び融液表面位置
の変化を示した図である。
【図７】結晶尾部の形成初期時には坩堝上昇速度を一定
にし、途中から一定の割合で減じるように設定した従来
法２の場合の単結晶成長速度、引き上げ速度、尾部の長
さ及び融液表面位置の変化を示した図である。
にし、途中から一定の割合で減じるように設定した従来
法２の場合の単結晶成長速度、引き上げ速度、尾部の長
さ及び融液表面位置の変化を示した図である。
【図８】従来のＣＺ法の実施態様を示した模式的断面図
である。
である。
１ 坩堝 １ａ 石英製の内層保持容器 １ｂ 黒鉛製の外層保持容器 ２ 抵抗加熱式ヒーター ３ 引き上げ軸 ３ａ 保持具 ４ 支持軸 ５ チャンバ ５ａ メインチャンバ ５ｂ プルチャンバ ６ａ 保温筒 ６ｂ 保温板 ７ ＣＣＤカメラ ８ 単結晶 ８ａ 結晶直胴部 ８ｂ 結晶尾部 ９ 溶融液 １０ 種結晶
Claims (3)
- 【請求項１】 坩堝内に充填した半導体結晶用原料を溶
解させ、溶融液から単結晶を引き上げて成長させる単結
晶成長方法において、 前記溶融液から結晶を切り離すために、結晶径を徐々に
減じて尾部を形成する際、単結晶成長速度が一定となる
ように、坩堝上昇速度及び引き上げ速度を設定すること
を特徴とする単結晶成長方法。 - 【請求項２】 坩堝内に充填した半導体結晶用原料を溶
解させ、溶融液から単結晶を引き上げて成長させる単結
晶成長方法において、 前記溶融液から結晶を切り離すために、結晶径を徐々に
減じて尾部を形成する際、単結晶成長速度が一定となる
と共に、融液表面位置が一定となるように、坩堝上昇速
度及び引き上げ速度を設定することを特徴とする単結晶
成長方法。 - 【請求項３】 前記尾部の長さが結晶径の０．７〜１．
２倍の円錐となるように、坩堝上昇速度及び引き上げ速
度を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２記
載の単結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8266756A JP2990661B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 単結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8266756A JP2990661B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 単結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1095689A true JPH1095689A (ja) | 1998-04-14 |
| JP2990661B2 JP2990661B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=17435278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8266756A Expired - Lifetime JP2990661B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 単結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2990661B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007176761A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Siltronic Japan Corp | シリコン単結晶の製造方法および製造装置 |
| JP2012001408A (ja) * | 2010-06-18 | 2012-01-05 | Sumco Corp | シリコン単結晶の育成方法 |
| DE102016201778A1 (de) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | Siltronic Ag | Verfahren zum Ermitteln und Regeln eines Durchmessers eines Einkristalls beim Ziehen des Einkristalls |
-
1996
- 1996-09-17 JP JP8266756A patent/JP2990661B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007176761A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Siltronic Japan Corp | シリコン単結晶の製造方法および製造装置 |
| JP2012001408A (ja) * | 2010-06-18 | 2012-01-05 | Sumco Corp | シリコン単結晶の育成方法 |
| DE102016201778A1 (de) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | Siltronic Ag | Verfahren zum Ermitteln und Regeln eines Durchmessers eines Einkristalls beim Ziehen des Einkristalls |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2990661B2 (ja) | 1999-12-13 |
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