JPS6033295A

JPS6033295A - 単結晶半導体引上装置

Info

Publication number: JPS6033295A
Application number: JP13925683A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Asano; 浅野　雅文; Masaharu Watanabe; 正晴渡辺; Hidekazu Taji; 田路　英一; Mitsuhiro Yamato; 充博大和
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1983-07-29
Filing date: 1983-07-29
Publication date: 1985-02-20

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。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は単結晶＃−導体引上装置の改良に関する。

半導体装置の製造に用いられる単結晶学導体は主にチョ
クラルスキー法（Ｃ２法）によって製造されている。従
来、このＣＺ法には第１図に示すような単結晶半導体引
上装置が用いられている。

すなわち、図中１は上部と下部が開口したチャンバーで
ある。このチャンバー１の下部開口からは回転自在な支
持棒２が挿入されており、この支持棒２上には黒鉛製保
護体３が支持され、石英ルツボ４を保護している。前記
保護体３の外周には円筒状のヒータ５及び保温筒６が順
次配設されている。また、前記チャ／パー１の上部開口
からは例えばチェーン７が吊下されておシ、種結晶８を
保持している。

上記引上装置を用いたＣＺ法は、単結晶シリコンを製造
する場合を例にとれば、ルツボ４内にシリコン原料を入
れ、ヒータ５によりシリコン原料を溶融させ、この溶融
シリコン９に種結晶８を浸し、ルツボ４と種結晶８とを
逆方向に回転させながらチェーン１を引上げることによ
シ単結晶シリコンＩＯを引上げるものである。

上記引上装置を用いて製造された単結晶シリコン１０に
は引上げ時の溶融シリコン９中の熱対流によシ成長方向
、径方向ともに不純物濃度むら（ストリエーション）が
生じる。また、通常の石英ルツボを用いた場合、ルッ日
？４から酸素あるいはその他の不純物が溶融シリコン９
中にとシ込まれるため、製造される単２結晶シリコン１
０は高抵抗のものが得られないという欠点がある。

一方、単結晶シリコンを製造するにはフローティング・
ゾーン法（ＦＺ法）も用すられている。この方法は、シ
リコン原料を垂直に立ててその途中を加熱溶融し、この
ゾーンを移動させて単結晶化を行なうものである。この
ＦＺ法では溶融シリコンが容器に触れないので、高抵抗
の単結晶シリコンが得られる。しかし、成長速度がＣ２
法の２〜３倍速いことや、成長炉内の熱的均一性が悪い
ので、ストリエーションの発生はｃ’ｚ法よシも著しい
。

そこで、ＦＺ法で予めドー／（ントを含まない単結晶シ
リコンを製造しておき、中性子を照射することにょシ、
シリコンの同位元素　３０　ｓｔを３（Ｐに変換した中
性子照射ドープによる結晶（ＦＺ　−ＮＴＤ結晶）が製
造されておシ、理想的に均一な抵抗率分布が得られてい
る。

しかし、ＦＺ−ＮＴＤ結晶は単結晶シリコンの導電型が
Ｎ型に限られるという欠点がちる。また、ＦＺ法は単結
晶シリコンの大口径化やコストの面ではＣＺ法と比較し
て不利である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高抵抗
でしかもストリエーションの極めて少ない単結晶牛導体
を製造し得る単結黒牛導体引上装置を提供しようとする
ものである。

すなわち、本発明の単結晶牛導体引上装置は、ルツばの
少なくとも内表面を窒化珪素とするとともに、このルツ
が内の溶融牛導体原料に磁場を印加する手段を設けたこ
とを％徴とするものである。

このようにルツボの少なくとも内表面の全部又は一部を
窒化珪素にすれば、ルツボから酸素やその他の不純物が
溶融手導体原料中にとり込まれることはないので、単結
晶牛導体を高抵抗化し、低酸素濃度とすることができる
。また、ルツ？内の溶融牛導体原料に磁場を印加してい
るので、対流を抑制することができ、ストリエーション
の発生を極めて少なくすることができる。

以下、本発明の実施例を第２図を参照して説明する。な
お、第１図に示した従来の引上装置と同一の部材には同
一番号を付して説明を省略する。

図中１１は石英製のルツボ本体１１ａの表面にＣＶＤ法
により窒化珪素膜１１ｂをコーティングしたルツボであ
る。また、チャンバー１の外周にはリング状の超電導コ
イル１２が配設されている。この超電導コイル１２には
図示しない液体ヘリウム冷凍器から液体ヘリウムが供給
される。

上記引上装置を用いた単結晶シリコン１θの引上げは、
超電導コイル１２によシ溶融シリコン９の鉛直方向の磁
場を印加することと、ヒータ５にほぼ直流の電流を通電
する以外は、従来の装置とほぼ同様に行なわれる。

しかして、上記引上装置によれば、ルツ？１１の内表面
に窒化珪素膜ｚｚｂが被覆されているので、溶融シリコ
ン９に酸素やその他の不純物がとシ込まれることがない
。したがって、製造される単結晶シリコンＩＯを高抵抗
かつ低酸素濃度とすることができる。また、超電導コイ
ル１２によシ溶融シリコン９に鉛直方向の磁場を印加し
、主に対流の水平方向の成分を抑制しているので、結晶
成長界面近傍における溶融シリコン９の不純物濃度分布
等を均一化することができ、製造される単結晶シリコン
１０におけるストリエーションの発生を極めて少なくす
ることができる。

事実、下記表に示す従来のＣＺ結晶と上記実施例の引上
装置によって得られた単結晶シリコンの成長方向の物性
の比較及び第３図（、）〜（ｄ）に示すＦＺ結晶（同図
（ａ））、ＣＺ結晶（同図（ｂ））、ＦＺ　−ＮＴＤ結
晶（同図（ｃ）　）　、上記実施例の引上装置によって
得られた単結晶シリコン（同図（ｄ））の径方向の微小
比抵抗分布から上記効果が確められた。

すなわち、上記表から明らかなように実施例の単結晶シ
リコンは従来のＣＺ結晶に比べて高抵抗かつ低酸素濃度
となシ、キャリアのライフタイムも著しく向上している
。これはルツボ１１の表面を屋化珪素膜１１ａで被υし
たためであると考えられる。また、溶融シリコン９に磁
場を印加しているので、結晶成長界面近傍における温度
変化が小さくなシ、微小比抵抗の変化率、すなわちスト
リエーションの発生が少なくなっている。

また、第３図（、）〜（ｄ）から明らかなように径方向
の微小比抵抗分布の変化率については、実施例の単結晶
シリコン（同図（ｄ））は±５チで６ｊ）、ＣＺ結晶（
同図（ａ））の±２０％おるいはＦＺ結晶（同図（ｂ）
）の±１０チよシ小さく　、ＦＺ　−ＮＴＤ結晶（同図
（Ｃ））の±５％と同程度の変化率であシ、ストリエー
ションの発生が少なくなっている。

なお、上記実施例ではルツ？として石英製のルツボ本体
表面に窒化珪素膜をコーティングしたものを用いたが、
これに限らすルツボ全体を窒化珪素で形成してもよい。

また、上記実施例では超電導コイルを用いて溶融シリコ
ンに鉛直方向の磁場を印加したが、これに限らず溶融シ
リコンに水平方向あるいは所望の方向の磁場を印加して
もよい。

更に、以上の説明では単結晶シリコンを製造する場合に
ついて述べたが、これに限らず例えばＧａＡｓ等の単結
晶を製造する場合にも同様に適用できることは勿論でお
る。

以上詳述した如く本発明の単結黒牛導体引上装置によれ
ば、高抵抗かつ低酸素濃度でしかもストリエーションの
少ない高品質の単結黒牛導体を製造し得る等顕著な効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の単結晶牛導体引上装置の断面図、第２図
は本発明の実施例における単結黒牛導体引上装置の断面
図、第３図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれｃｚ結晶、ＦＺ結
晶、Ｆｚ−ＮＴＤ結晶及び本発明の実施例の牛導体引上
装置によって得られた単結晶シリコンの径方向の微小比
抵抗分布を示す特性図である。Ｉ・・・チャンバー、２・・・支持棒、３・・・保筒体
、５・・・ヒータ、６・・・保温筒、７・・・チェーン
、８・・・種結晶、９・・・溶融シリコン、ｌｏ・・・
単結晶シリコン、１１・・・ルッｙＮ、ＺＺａ・・・ル
ッコ本体、１１ｂ・・・・窒化珪素膜、１２・・・超電
導コイル。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

チャンバー内にルツがを回転自在に支持し、該ルソざ内
の溶融仝Ｐ導体原料にルツボ上方から回転自在に吊下さ
れた種結晶を浸して核種結晶を引上げることにより単結
黒牛導体を造る装置において、前記ルッぎの少なくとも
内表面の全部、又は一部を窒化珪素とするとともに、該
ルツ？内のａ融ヰ導体原料に磁場を印加する手段を設け
たこと金特許とする単結晶？に導体引上装置０