JPS58194793A - 単結晶引き上げ方法 - Google Patents
単結晶引き上げ方法Info
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- JPS58194793A JPS58194793A JP7488182A JP7488182A JPS58194793A JP S58194793 A JPS58194793 A JP S58194793A JP 7488182 A JP7488182 A JP 7488182A JP 7488182 A JP7488182 A JP 7488182A JP S58194793 A JPS58194793 A JP S58194793A
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Classifications
-
- 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
- C30B15/30—Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
- C30B15/305—Stirring of the melt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
不説明は溶融体から単結晶を引き上げる方法に関する−
今日Ｏ半導体工業では、高密度集積回路素子ｔはじめと
する各種の半導体素子が開発−されているが、こｎらの
原動力となった啄のは、１つＫに素子製造プロセスの改
善と他の一つげ半導体単結晶材料（以後、単結晶と称丁
４）の高品質化があげられる１例えば、シリコン（８ｉ
）１１結晶について与れば１代表的な格子欠陥であると
ころの転位は勿論υこと、不純物１１ｉｆムラ、酸素析
出物等の微小欠陥【少〈する技術によって、今日では無
転位の引上結晶（ＣＺ結晶）や浮遊溶融帯結晶（ＦＺ結
晶）が容易に入手できる。その結果、８１単結晶を原材
料とする各種のトランジスタｈ ＩＣ，Ｌ８Ｉ等の電
気的特性、生産歩留り、寿命等が大幅に改善されてきて
いる。また、夏−■化合物半導体単結晶、例えば砒化ガ
ク９ム（ＧａＡｓ）や％燐化インジウム（ＩａＰ）ｔ”
ｆｉ［材料とするレーザダイオードや発光ダイオード九
ついてみても、転位の影響に１９゜発光む強贋が減少し
た９１次ｌｌ！に劣化した９することが、２（知られて
いる− こＵ ｊうな転位は、素子製作のプロセスで発生するも
むもあるが、基板となる８ｉ単結晶やＧａＡｓ単結晶に
はじめから存在している転位かもとになって増殖したり
、移動して素子領域に導入されている仁とが少くない、
基板中に存在する転位は。
する各種の半導体素子が開発−されているが、こｎらの
原動力となった啄のは、１つＫに素子製造プロセスの改
善と他の一つげ半導体単結晶材料（以後、単結晶と称丁
４）の高品質化があげられる１例えば、シリコン（８ｉ
）１１結晶について与れば１代表的な格子欠陥であると
ころの転位は勿論υこと、不純物１１ｉｆムラ、酸素析
出物等の微小欠陥【少〈する技術によって、今日では無
転位の引上結晶（ＣＺ結晶）や浮遊溶融帯結晶（ＦＺ結
晶）が容易に入手できる。その結果、８１単結晶を原材
料とする各種のトランジスタｈ ＩＣ，Ｌ８Ｉ等の電
気的特性、生産歩留り、寿命等が大幅に改善されてきて
いる。また、夏−■化合物半導体単結晶、例えば砒化ガ
ク９ム（ＧａＡｓ）や％燐化インジウム（ＩａＰ）ｔ”
ｆｉ［材料とするレーザダイオードや発光ダイオード九
ついてみても、転位の影響に１９゜発光む強贋が減少し
た９１次ｌｌ！に劣化した９することが、２（知られて
いる− こＵ ｊうな転位は、素子製作のプロセスで発生するも
むもあるが、基板となる８ｉ単結晶やＧａＡｓ単結晶に
はじめから存在している転位かもとになって増殖したり
、移動して素子領域に導入されている仁とが少くない、
基板中に存在する転位は。
単結晶ｖＩＩ造時の熱歪みにｘ讐発生するが、この熱歪
みの大きさ及び単結晶内の分布は、単結晶製造中におけ
る成長単結晶内Ｏ熱の流れ、したがって単結晶中の導温
度線υ形ＷＣＸって支配される。
みの大きさ及び単結晶内の分布は、単結晶製造中におけ
る成長単結晶内Ｏ熱の流れ、したがって単結晶中の導温
度線υ形ＷＣＸって支配される。
この導温度曲線のうち結晶の溶醸温覧でυそ几が、固液
界面であり、単結晶直径方向の固液界面の形は、溶融体
の温度分布と、固液界面より上方での単結晶表面及び１
種子結晶からの熱の放散（剪）状態で決定される・ 一般に上記の固液界面が平担でない場合ＩＬ半導体ｋＰ
型またはｎ型とするため添加する不純物（ドーパント）
の分布がウエノ・表面で同心円状または渦巻状に不均一
ξなり、このようなウェハー上に実作された素子間の電
気的特性（例えば電界効果トランジスタの臨界電圧）が
！動する結果を生む・ 不発明は、かかる電気的特性の不一致ｔもたら丁単結晶
を改善丁べぐ、平担な固液界面を有する単結晶の引き上
げ方法を提供するこｅ？目的とする・ 以下不発明の一実権例について図面【用いて詳細ｖｃ説
明する・１１１図（１）および（ｂｌは従来θ単結晶引
ヒ方法ＣＣＺ法）の概略を示す断面図で１にカーボンル
ツボ、２な石英ルツボ％ ３は単結晶％ ４は種子精品
、５は、抵抗加熱体２は高周波誘導加熱コイルによって
ＰＩ＠点以黒星加熱溶犠された甑結晶３の原材料の＠普
体、６は単結晶３と溶融体５の固液界面であ６゜第１図
（ａ）では固液泣面６が下に凸の、１烏合、ら）で１１
固液界面６が上に凸（／Ｊ場合でいずれも平担でない。
界面であり、単結晶直径方向の固液界面の形は、溶融体
の温度分布と、固液界面より上方での単結晶表面及び１
種子結晶からの熱の放散（剪）状態で決定される・ 一般に上記の固液界面が平担でない場合ＩＬ半導体ｋＰ
型またはｎ型とするため添加する不純物（ドーパント）
の分布がウエノ・表面で同心円状または渦巻状に不均一
ξなり、このようなウェハー上に実作された素子間の電
気的特性（例えば電界効果トランジスタの臨界電圧）が
！動する結果を生む・ 不発明は、かかる電気的特性の不一致ｔもたら丁単結晶
を改善丁べぐ、平担な固液界面を有する単結晶の引き上
げ方法を提供するこｅ？目的とする・ 以下不発明の一実権例について図面【用いて詳細ｖｃ説
明する・１１１図（１）および（ｂｌは従来θ単結晶引
ヒ方法ＣＣＺ法）の概略を示す断面図で１にカーボンル
ツボ、２な石英ルツボ％ ３は単結晶％ ４は種子精品
、５は、抵抗加熱体２は高周波誘導加熱コイルによって
ＰＩ＠点以黒星加熱溶犠された甑結晶３の原材料の＠普
体、６は単結晶３と溶融体５の固液界面であ６゜第１図
（ａ）では固液泣面６が下に凸の、１烏合、ら）で１１
固液界面６が上に凸（／Ｊ場合でいずれも平担でない。
固液界面の形が、こりよ５１Ｃなる原因に、先述したよ
りに、単結晶の冷却のさｎ万と各階体内の不均一温度分
布による鴨ので、特に後者の影響が多きい〜例えば第１
図（ａｔの場＆に、溶融体５の％蓑が１石英ルツボ２の
間近で高く、中心部（単結晶３の下刃）で低い場合、ま
た同図ｆｂｌ Ｕ場合はその逆の状ゆになるときであ！
７、そｎらの状態ｒｉ、溶融液６の対流（図中点線で示
す）によって形成場れる。即ち、溶融ｆｉ６の対流の如
何が、単結晶３の底部（固液界面〕の形 。
りに、単結晶の冷却のさｎ万と各階体内の不均一温度分
布による鴨ので、特に後者の影響が多きい〜例えば第１
図（ａｔの場＆に、溶融体５の％蓑が１石英ルツボ２の
間近で高く、中心部（単結晶３の下刃）で低い場合、ま
た同図ｆｂｌ Ｕ場合はその逆の状ゆになるときであ！
７、そｎらの状態ｒｉ、溶融液６の対流（図中点線で示
す）によって形成場れる。即ち、溶融ｆｉ６の対流の如
何が、単結晶３の底部（固液界面〕の形 。
状を決定している要素が強い。
第２図−）及びｌｂｌに本発明の実施例を示す断面図で
ｌ〜６は第１図に同じ、１１は溶融体の内部に浸漬され
、かつ溶融体と反応し難い０例えば石英円板またはカー
ボン円板や白金円板を石英でコートした構造の円Ｍ都〔
以後１円板と称する〕であり１そ０［径は単結晶３の直
径より天きくするこごが望ましい・１２は溶融体５の表
面の移動化伴なって１円板１１會下方に移動式ぜる支持
治具である、円板１１に溶融体５り中で、その中心が先
結晶３の中心軸ご一致し、かつ可能な限り（搬結晶３の
底部に接触しない範囲）、単結晶３の底部に近い位置に
置く、このようにすることによって以下に述べる２つり
効果に生ずる。＠ｌに、円板１１ｐ上記の位置に實ぐこ
（！ｌ−により、溶融体５の対流が制御さｆ′Ｌ１ｉ！
Ｉ！ｉｆ％の溶融液が直接かつ連続的に単結Ａ３の穴部
に簾する機会が少なくなることにより、単結晶３の底部
近傍の温度の撹乱がなくなりｆ＃融体５の温度が均一化
し易いこと、第２に。
ｌ〜６は第１図に同じ、１１は溶融体の内部に浸漬され
、かつ溶融体と反応し難い０例えば石英円板またはカー
ボン円板や白金円板を石英でコートした構造の円Ｍ都〔
以後１円板と称する〕であり１そ０［径は単結晶３の直
径より天きくするこごが望ましい・１２は溶融体５の表
面の移動化伴なって１円板１１會下方に移動式ぜる支持
治具である、円板１１に溶融体５り中で、その中心が先
結晶３の中心軸ご一致し、かつ可能な限り（搬結晶３の
底部に接触しない範囲）、単結晶３の底部に近い位置に
置く、このようにすることによって以下に述べる２つり
効果に生ずる。＠ｌに、円板１１ｐ上記の位置に實ぐこ
（！ｌ−により、溶融体５の対流が制御さｆ′Ｌ１ｉ！
Ｉ！ｉｆ％の溶融液が直接かつ連続的に単結Ａ３の穴部
に簾する機会が少なくなることにより、単結晶３の底部
近傍の温度の撹乱がなくなりｆ＃融体５の温度が均一化
し易いこと、第２に。
円板１１１体の材質に熱伝導度の良好な材料（例えば白
金）で選択するこ（！：ＩＣより、円板上部と単結晶３
の底部の間の溶融体の温ｆｔ−一層均一化させることで
ある０以上２つの効果により、；１長しつつある単結晶
３の底部近傍のＭ槌体５の傾度を均一化することが可能
とｎｒ＋％固液界面６の形状が平担化Ｔを・ 纂２図１ｂ＋は他の実施例を示すもので同図（ａｌにお
ける円板１１の形状ｖ、 ｊＩＬなΦ平板刀為ら部分的
に厚ζｖｌ！なる状態に変化さぜ心ことＶＣよ−て、ね
なる平板形状で充分均一な温紋分布か達ｇでさない場合
の欠点ｒ補うこごがでさる場合ｒ示す。この工うな効果
は、溶融体６及びカーボンルツボｌτ７１１１熱丁々Ｉ
川熱源が高周波誘導加熱の場合に肴に顕著であり、円板
１１の断面形状ｔ、股適化下ることにより前記の均−温
閉分布ｒ達氏でさゐ８この発明の効果灯、ＳｉやＧａＡ
ｓの半導体単結晶のみならず、ＬｉＮｂＯ３のような屡
化物曝結晶の場＠−に４１肩効でその場合の円板材料さ
しては白金ｔその１−使用で＠６゜
金）で選択するこ（！：ＩＣより、円板上部と単結晶３
の底部の間の溶融体の温ｆｔ−一層均一化させることで
ある０以上２つの効果により、；１長しつつある単結晶
３の底部近傍のＭ槌体５の傾度を均一化することが可能
とｎｒ＋％固液界面６の形状が平担化Ｔを・ 纂２図１ｂ＋は他の実施例を示すもので同図（ａｌにお
ける円板１１の形状ｖ、 ｊＩＬなΦ平板刀為ら部分的
に厚ζｖｌ！なる状態に変化さぜ心ことＶＣよ−て、ね
なる平板形状で充分均一な温紋分布か達ｇでさない場合
の欠点ｒ補うこごがでさる場合ｒ示す。この工うな効果
は、溶融体６及びカーボンルツボｌτ７１１１熱丁々Ｉ
川熱源が高周波誘導加熱の場合に肴に顕著であり、円板
１１の断面形状ｔ、股適化下ることにより前記の均−温
閉分布ｒ達氏でさゐ８この発明の効果灯、ＳｉやＧａＡ
ｓの半導体単結晶のみならず、ＬｉＮｂＯ３のような屡
化物曝結晶の場＠−に４１肩効でその場合の円板材料さ
しては白金ｔその１−使用で＠６゜
第１図（ａ）お２び（ｂ）σ従来の引上法の概略を示ア
断面図％＊２関（ａｔおよび（ｂｌばこの発明Ｃｈｉ引
上法の実施例υ概略を示す断面図で、図中１はカーボン
ルツｙｔ’、２ｔｊ石英ルツボ、３は雛結晶、４け種子
結晶％ ５に溶融体、６に固液界面、１１は１円板。 １２は支持治具である。 卑 １ 図 慄２ 図 ↑
断面図％＊２関（ａｔおよび（ｂｌばこの発明Ｃｈｉ引
上法の実施例υ概略を示す断面図で、図中１はカーボン
ルツｙｔ’、２ｔｊ石英ルツボ、３は雛結晶、４け種子
結晶％ ５に溶融体、６に固液界面、１１は１円板。 １２は支持治具である。 卑 １ 図 慄２ 図 ↑
Claims (1)
- 溶融体から単結晶を引き上げる際に溶融体と反応しにく
い材質からなる円板を溶融体内部に浸漬し、本結晶引き
上げに伴う溶融体表面の移動と共に該円板を移動さぜる
ことｔ−特徴とする単結晶引き上げ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7488182A JPS58194793A (ja) | 1982-05-04 | 1982-05-04 | 単結晶引き上げ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7488182A JPS58194793A (ja) | 1982-05-04 | 1982-05-04 | 単結晶引き上げ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58194793A true JPS58194793A (ja) | 1983-11-12 |
Family
ID=13560136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7488182A Pending JPS58194793A (ja) | 1982-05-04 | 1982-05-04 | 単結晶引き上げ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58194793A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0174391B1 (en) * | 1984-08-31 | 1988-12-07 | Gakei Electric Works Co., Ltd. | Baffle plate moving device |
| CN106544723A (zh) * | 2017-01-13 | 2017-03-29 | 中山大学 | 晶体生长界面扰动的原位探测方法、控制方法及控制系统 |
-
1982
- 1982-05-04 JP JP7488182A patent/JPS58194793A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0174391B1 (en) * | 1984-08-31 | 1988-12-07 | Gakei Electric Works Co., Ltd. | Baffle plate moving device |
| CN106544723A (zh) * | 2017-01-13 | 2017-03-29 | 中山大学 | 晶体生长界面扰动的原位探测方法、控制方法及控制系统 |
| CN106544723B (zh) * | 2017-01-13 | 2018-11-13 | 中山大学 | 晶体生长界面扰动的原位探测方法、控制方法及控制系统 |
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