JPS6163595A - 元素シリコンの融解方法 - Google Patents
元素シリコンの融解方法Info
- Publication number
- JPS6163595A JPS6163595A JP60123462A JP12346285A JPS6163595A JP S6163595 A JPS6163595 A JP S6163595A JP 60123462 A JP60123462 A JP 60123462A JP 12346285 A JP12346285 A JP 12346285A JP S6163595 A JPS6163595 A JP S6163595A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- melt
- population
- crucible
- particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
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
- C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
-
- 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
- C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10S117/90—Apparatus characterized by composition or treatment thereof, e.g. surface finish, surface coating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
- Y10T117/1032—Seed pulling
- Y10T117/1068—Seed pulling including heating or cooling details [e.g., shield configuration]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Silicon Compounds (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は元素シリコンの融解、高純度元素シリコン融液
の生成及びたとえば半導体、集積回路等の製造に供する
ためのシリコン・ウェハーを切断により得ることが可能
な単結晶シリコン棒の引上げに関する。
の生成及びたとえば半導体、集積回路等の製造に供する
ためのシリコン・ウェハーを切断により得ることが可能
な単結晶シリコン棒の引上げに関する。
るつぼ中にシリコン粒子の集団を充填し、生成される融
液の周囲のシリコン粒子の集団が融液をるつぼから隔離
し、これによってるつぼによる融液の汚染及び融解のた
めの熱によるるつぼの軟化を防止するように上述のシリ
コン粒子の集団の一部分を電気的に融解することにより
、高純度シリコン棒を製造することができる。融解のた
めの電流はシリコン粒子及び／又は電極の加熱によって
増大し、また融液からシリコン棒を引き上げることがで
きるようにこの融液中に種結晶を下降させることができ
る。このようにして引き上げられたシリコン棒を切断す
ることにより、半導体製造に用いられるシリコン・ウェ
ハーを得ることができる。
液の周囲のシリコン粒子の集団が融液をるつぼから隔離
し、これによってるつぼによる融液の汚染及び融解のた
めの熱によるるつぼの軟化を防止するように上述のシリ
コン粒子の集団の一部分を電気的に融解することにより
、高純度シリコン棒を製造することができる。融解のた
めの電流はシリコン粒子及び／又は電極の加熱によって
増大し、また融液からシリコン棒を引き上げることがで
きるようにこの融液中に種結晶を下降させることができ
る。このようにして引き上げられたシリコン棒を切断す
ることにより、半導体製造に用いられるシリコン・ウェ
ハーを得ることができる。
単結晶シリコン・ウェハーは、現在及び将来の高度技術
用の半導体回路素子の製造において非常に重要な意味を
持つ。そのようなシリコン・ウェハーを製造するために
は、石英るつぼ又は容器に収容された元素シリコン融液
中に高純度の単結晶シリコン種結晶を下降させることが
一般的には必要とされ、その石英るつぼ又は容器は、融
液が保たれなければならない温度に対し敏感なため、一
般的にはグラファイト又はカーボンから成る外側の容器
内に支持されなければならない。通常、るつぼ及び単結
晶シリコン種結晶は、後者が引上げられる時に相対的に
回転される。そしてシリコン融液から引上げられ、ある
いはシリコン種結晶に成長したシリコン棒が単結晶構造
を持つように制御して冷却が行われる。その後、シリコ
ン棒は、所望の厚さのウェハーに輪切りにされる。これ
らの一連の工程は、シリコン棒、シリコン融液及びシリ
コン・ウェハーの汚染を最小限度にするため、調節され
た雰囲気又は真空中で行われる。
用の半導体回路素子の製造において非常に重要な意味を
持つ。そのようなシリコン・ウェハーを製造するために
は、石英るつぼ又は容器に収容された元素シリコン融液
中に高純度の単結晶シリコン種結晶を下降させることが
一般的には必要とされ、その石英るつぼ又は容器は、融
液が保たれなければならない温度に対し敏感なため、一
般的にはグラファイト又はカーボンから成る外側の容器
内に支持されなければならない。通常、るつぼ及び単結
晶シリコン種結晶は、後者が引上げられる時に相対的に
回転される。そしてシリコン融液から引上げられ、ある
いはシリコン種結晶に成長したシリコン棒が単結晶構造
を持つように制御して冷却が行われる。その後、シリコ
ン棒は、所望の厚さのウェハーに輪切りにされる。これ
らの一連の工程は、シリコン棒、シリコン融液及びシリ
コン・ウェハーの汚染を最小限度にするため、調節され
た雰囲気又は真空中で行われる。
一般的には、石英るつぼの中の融液は、この石英るつぼ
の外側に設けられかつこの石英るつぼを支持するカーボ
ン容器を取り巻いている高周波誘導加熱コイルによる高
周波誘導加熱により、シリコン棒を引き上げるために必
要とされる温度、たとえば１４００℃〜１４５０°Ｃに
保たれる。熱は外部から内部に向かって加えられるため
、石英るつぼの壁面及び融液のより外側の部分はシリコ
ン融液又はシリコン融液内部の点より若干温度が高くな
っていると考えられる。融液の軟化点に近いこれらの高
温では、るつぼから物質が融液中に拡散しようとし、ま
たるつぼは、高温において生ずる機械的応力により及び
これらの高温はシリコン捧の引上げ工程の間中維持され
なければならないという事実のために軟化する傾向を示
す。そのような時間は数１０時間に及ぶことがあり得る
。
の外側に設けられかつこの石英るつぼを支持するカーボ
ン容器を取り巻いている高周波誘導加熱コイルによる高
周波誘導加熱により、シリコン棒を引き上げるために必
要とされる温度、たとえば１４００℃〜１４５０°Ｃに
保たれる。熱は外部から内部に向かって加えられるため
、石英るつぼの壁面及び融液のより外側の部分はシリコ
ン融液又はシリコン融液内部の点より若干温度が高くな
っていると考えられる。融液の軟化点に近いこれらの高
温では、るつぼから物質が融液中に拡散しようとし、ま
たるつぼは、高温において生ずる機械的応力により及び
これらの高温はシリコン捧の引上げ工程の間中維持され
なければならないという事実のために軟化する傾向を示
す。そのような時間は数１０時間に及ぶことがあり得る
。
その結果、るつぼの変形及び劣化が重要な問題であるが
、その問題の一つは、１９８４年５月２５日出願米国特
許願隘６１４４３４ （１９８５年３月１９日登録米国
特許隘４５４５９４８）〔発明の名称は「セラミックス
及び石英るつぼを電気的に気相に変えられた物質でコー
ティングする方法（ＭＥＴ）１０００Ｆ Ｃ０ＡＴＩＮ
Ｇ ＣＥＲＡＭｒＣ５ＡＮＤ ＱＵＡＲＴＺＣＩ？ＵＣ
ＩＢＬＥＳ ＩＩＩＩＴＩ（ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＥＬＥ
ＣＴＲＩＣＡＬＬＹ ＴＩ？ＡＮＳＦＯＲＭＥＤＩＮＴ
ＯＡ ＶＡＰＯＲＰＨＡＳＥ） Ｊの中で述べられてい
る方法により克服することができる。このシステムでは
、炭化ケイ素及び窒化ケイ素のようなその場で生成され
たケイ素化合物を石英るつぼの内壁に保護被覆として付
着させることができる。そのような被覆はるつぼから融
液への不純物の移動を大いに減少するが、軟化効果が除
去されていないため、もちろんその効果は限定されたも
のでしかない。
、その問題の一つは、１９８４年５月２５日出願米国特
許願隘６１４４３４ （１９８５年３月１９日登録米国
特許隘４５４５９４８）〔発明の名称は「セラミックス
及び石英るつぼを電気的に気相に変えられた物質でコー
ティングする方法（ＭＥＴ）１０００Ｆ Ｃ０ＡＴＩＮ
Ｇ ＣＥＲＡＭｒＣ５ＡＮＤ ＱＵＡＲＴＺＣＩ？ＵＣ
ＩＢＬＥＳ ＩＩＩＩＴＩ（ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＥＬＥ
ＣＴＲＩＣＡＬＬＹ ＴＩ？ＡＮＳＦＯＲＭＥＤＩＮＴ
ＯＡ ＶＡＰＯＲＰＨＡＳＥ） Ｊの中で述べられてい
る方法により克服することができる。このシステムでは
、炭化ケイ素及び窒化ケイ素のようなその場で生成され
たケイ素化合物を石英るつぼの内壁に保護被覆として付
着させることができる。そのような被覆はるつぼから融
液への不純物の移動を大いに減少するが、軟化効果が除
去されていないため、もちろんその効果は限定されたも
のでしかない。
本発明の主な目的は、前述の欠点を除去し、特に容器で
あるるつぼによる融液及びシリコンの汚染の危険を軽減
した、高純度シリコンの融解方法を提供することである
。
あるるつぼによる融液及びシリコンの汚染の危険を軽減
した、高純度シリコンの融解方法を提供することである
。
本発明のもう一つの目的は、るつぼの劣化を伴うことな
く、高純度融液を長時間にわたり結晶引上げ温度に保つ
方法を提供することである。
く、高純度融液を長時間にわたり結晶引上げ温度に保つ
方法を提供することである。
本発明のさらにもう一つの目的は、従来このようなシリ
コン棒を製造した時に生じた問題点の少なくともいくつ
かが除去された改良型シリコン棒引上げ法を提供するこ
とである。
コン棒を製造した時に生じた問題点の少なくともいくつ
かが除去された改良型シリコン棒引上げ法を提供するこ
とである。
またこの改良法を効率良〈実施するための装置を提供す
ることも本発明の目的である。
ることも本発明の目的である。
本発明によれば、これらの目的及び後に明らかになる目
的が達成される。すなわち本発明は、高純度シリコン融
液を生成し維持し及びそのような融液から単結晶シリコ
ン棒を引き上げる方法を提供するものである。この方法
は、少なくとも工程の本質的な部分にわたって、元素シ
リコンを収容しているるつぼの壁面から融液を効果的に
隔離し、その結果るつぼの劣化及びるつぼから融液へ不
純物が移動することを防ぐことができるという本発明者
の発見に基づいている。
的が達成される。すなわち本発明は、高純度シリコン融
液を生成し維持し及びそのような融液から単結晶シリコ
ン棒を引き上げる方法を提供するものである。この方法
は、少なくとも工程の本質的な部分にわたって、元素シ
リコンを収容しているるつぼの壁面から融液を効果的に
隔離し、その結果るつぼの劣化及びるつぼから融液へ不
純物が移動することを防ぐことができるという本発明者
の発見に基づいている。
一般的に言って、元素シリコンは熱の不良導体であると
考えられ、標準温度では同様に電気の不良導体である。
考えられ、標準温度では同様に電気の不良導体である。
しかし、粒状又は微粒子状のシリコンを石英るつぼに充
填してその中の２つの電極の間を満たすようにし、これ
らの２つの電極の間の領域で元素シリコン粒子を加熱す
ると、これらのシリコン粒子は電極間の物体を電流が通
過することにより一層加熱され、融解されるほど十分な
導電性を持つようになることを本発明者は発見した。
填してその中の２つの電極の間を満たすようにし、これ
らの２つの電極の間の領域で元素シリコン粒子を加熱す
ると、これらのシリコン粒子は電極間の物体を電流が通
過することにより一層加熱され、融解されるほど十分な
導電性を持つようになることを本発明者は発見した。
融液は粒状シリコン全体の力の均衡によりるつぼ壁面か
ら隔離されるため、るつぼへの熱の伝導は少なく、るつ
ぼはシリコンの融点より相当低い温度で保たれる。その
ため、軟化及び変形は起こらず、実際の所るつぼをカー
ボン構造体で支持する必要がない。
ら隔離されるため、るつぼへの熱の伝導は少なく、るつ
ぼはシリコンの融点より相当低い温度で保たれる。その
ため、軟化及び変形は起こらず、実際の所るつぼをカー
ボン構造体で支持する必要がない。
さらに言えば、元素シリコン粒子の層が、融解及び結晶
成長操作を行っている時間の大部分にわたり融液と容器
の壁との間に残っているので、これが生成した融液中に
容器の壁がら不純物が移動することを防ぐ障壁となり得
る。
成長操作を行っている時間の大部分にわたり融液と容器
の壁との間に残っているので、これが生成した融液中に
容器の壁がら不純物が移動することを防ぐ障壁となり得
る。
従ってシリコンの融解に本発明を適用する場合は、一対
の電極を備えた石英るつぼに粒状の固体元素シリコンの
集団、たとえば元素シリコン粒子が満たされ、これらの
電極の間にこのシリコン粒子を通って電流が流される。
の電極を備えた石英るつぼに粒状の固体元素シリコンの
集団、たとえば元素シリコン粒子が満たされ、これらの
電極の間にこのシリコン粒子を通って電流が流される。
このシリコン粒子の集団は、たとえば前述の電極又は他
の手段により初めに加熱され、初期の電導度に達した後
、融解電流が流され、融液が生成し続ける間その電流が
維持される。融解は電極間においてシリコン粒子全体の
中のごく限られた部分で行われるため、融液をるつぼの
壁面及び底から隔離するようなシリコン粒子の層が少な
くとも一層存在する。シリコン粒子を融液に加えるか、
あるいはたとえば電極が引っ込むにつれて、るつぼの中
の粒子の集団から融液が自己補給を行うことが可能であ
り、単結晶種結晶を融液中に下降させ、単結晶シリコン
棒を融液から引き上げることができる。
の手段により初めに加熱され、初期の電導度に達した後
、融解電流が流され、融液が生成し続ける間その電流が
維持される。融解は電極間においてシリコン粒子全体の
中のごく限られた部分で行われるため、融液をるつぼの
壁面及び底から隔離するようなシリコン粒子の層が少な
くとも一層存在する。シリコン粒子を融液に加えるか、
あるいはたとえば電極が引っ込むにつれて、るつぼの中
の粒子の集団から融液が自己補給を行うことが可能であ
り、単結晶種結晶を融液中に下降させ、単結晶シリコン
棒を融液から引き上げることができる。
また少なくとも初期加熱については、疎に積み上げられ
たシリコン粒子の集団に電圧が加えられた場合、シリコ
ン粒子のわずかな導電性が粒子間の局部的電気抵抗に重
ね合わされ、そのためこの接触抵抗Ｒを流れるある与え
られた電流に対し積１２Ｒは、粒子を加熱し、導電性を
さらに高め、接触面積を増大し、十分な電流の供給を仮
定した場合粒子の融解を可能にするほど十分に大きいと
いう本発明者の発見も役立てることができる。
たシリコン粒子の集団に電圧が加えられた場合、シリコ
ン粒子のわずかな導電性が粒子間の局部的電気抵抗に重
ね合わされ、そのためこの接触抵抗Ｒを流れるある与え
られた電流に対し積１２Ｒは、粒子を加熱し、導電性を
さらに高め、接触面積を増大し、十分な電流の供給を仮
定した場合粒子の融解を可能にするほど十分に大きいと
いう本発明者の発見も役立てることができる。
すなわち本発明による元素シリコンの融解方法は、元素
シリコン粒子の集団をるつぼに充填する工程と・、生成
する融液と前記るつぼの壁との間に少なくとも一層の前
記粒子層を残しながら前記集団の一部分を融解するのに
十分な強さの電流を前記集団の前記部分に流し、前記粒
子層によって前記るつぼの前記壁を前記融液から隔離す
ると共に、前記るつぼから前記融液への汚染物質の移動
を阻止する障壁を形成する工程とをそれぞれ具備してい
る。
シリコン粒子の集団をるつぼに充填する工程と・、生成
する融液と前記るつぼの壁との間に少なくとも一層の前
記粒子層を残しながら前記集団の一部分を融解するのに
十分な強さの電流を前記集団の前記部分に流し、前記粒
子層によって前記るつぼの前記壁を前記融液から隔離す
ると共に、前記るつぼから前記融液への汚染物質の移動
を阻止する障壁を形成する工程とをそれぞれ具備してい
る。
また本発明による単結晶シリコン捧の引上げ方法は、
（ａ）るつぼに元素シリコン粒子の集団を充填する工程
と、 （ｂ）一対の電極をこれらの電極間に前記集団の一部分
が収容されるように前記集団に挿入する工程と、 （ｃ）前記電極間に存在する前記集団の前記部分を融解
して少なくとも一層の融解していないシリコン粒子層に
より包囲されるシリコン融液浴を生成するために十分な
強さの電流を前記集団の前記部分に流し、前記粒子層に
よって前記融液浴を前記るつぼから隔離する工程と、 （ｄ）前記融液浴からシリコン結晶棒を引き上げる間、
前記融液浴に連続的に電流を流すことにより前記融液浴
を融解状態に保つ工程とをそれぞれ具備している。
と、 （ｂ）一対の電極をこれらの電極間に前記集団の一部分
が収容されるように前記集団に挿入する工程と、 （ｃ）前記電極間に存在する前記集団の前記部分を融解
して少なくとも一層の融解していないシリコン粒子層に
より包囲されるシリコン融液浴を生成するために十分な
強さの電流を前記集団の前記部分に流し、前記粒子層に
よって前記融液浴を前記るつぼから隔離する工程と、 （ｄ）前記融液浴からシリコン結晶棒を引き上げる間、
前記融液浴に連続的に電流を流すことにより前記融液浴
を融解状態に保つ工程とをそれぞれ具備している。
また本発明による単結晶シリコン棒の引上げ装置は、元
素シリコン粒子の集団を収容する石英るつぼと、前記集
団の中に延びる一対の電極と、少なくとも一層の前記粒
子層により包囲されるシリコン融液浴を前記るつぼ中に
生成する目的で前記集団の一部分に電流を流すために前
記電極に接続され、前記粒子層は前記融液浴を支持しか
つ前記融液浴を前記るつぼから隔離する隔離障壁を形成
するものである手段と、前記融液中に単結晶シリコン種
結晶を導入するための手段と、前記融液浴の中に電流を
流すことによりこの融液浴が継続的に加熱されている間
に、前記種結晶及び前記融液から生成されたシリコン棒
を前記融液浴から引き上げる手段とをそれぞれ具備して
いる。
素シリコン粒子の集団を収容する石英るつぼと、前記集
団の中に延びる一対の電極と、少なくとも一層の前記粒
子層により包囲されるシリコン融液浴を前記るつぼ中に
生成する目的で前記集団の一部分に電流を流すために前
記電極に接続され、前記粒子層は前記融液浴を支持しか
つ前記融液浴を前記るつぼから隔離する隔離障壁を形成
するものである手段と、前記融液中に単結晶シリコン種
結晶を導入するための手段と、前記融液浴の中に電流を
流すことによりこの融液浴が継続的に加熱されている間
に、前記種結晶及び前記融液から生成されたシリコン棒
を前記融液浴から引き上げる手段とをそれぞれ具備して
いる。
本発明の前述の及び他の目的、特徴及び利点は、添付図
面を参照しながら以下の説明を読むことにより容易に明
らかにされるであろう。
面を参照しながら以下の説明を読むことにより容易に明
らかにされるであろう。
第１図に概略的に示されている装置は、補強も支持もさ
れず従って従来元素シリコンの融解に使用されてきた、
グラファイトで包囲及び支持されたるつぼとは異なる石
英るつぼ１０を有する。回転盤１２上に取付けられ電動
機２９により回転することが可能な上記るつぼに元素シ
リコン粒子が充填される。
れず従って従来元素シリコンの融解に使用されてきた、
グラファイトで包囲及び支持されたるつぼとは異なる石
英るつぼ１０を有する。回転盤１２上に取付けられ電動
機２９により回転することが可能な上記るつぼに元素シ
リコン粒子が充填される。
るつぼ１０の壁には一対のシリコン電極１３゜１４がは
め込まれ、これらの電極１３．１４は電流がこれらの電
極間のシリコン粒子を流れることができるほど電導度を
高くするためにこれらの電極温度を高める用途に使用さ
れるヒーター１５゜１６を備えている。初期には、これ
らの電極は一点鎖線１７に示されるように接触させるこ
とが可能であり、接点の存在は、初期の電流の通過によ
りこれらの電極を分離又は融解し隣接する粒子の融解を
引き起こす。今や融液中を自由に流れる電流をさらに続
けて流すことにより、熱が付加的に発生され、これがシ
リコン粒子の付加的な量を融解し、融液と石英るつぼと
の間に位置する隔離層を構成するシリコン粒子の集団又
は層１９により囲まれた円筒状融液１８を生成する。融
解電流は、回転軸３１上の及び電動機１３のブラシ２０
により電極１３．１４に流される。このブラシ２０は大
電流電源２１に接続されている。
め込まれ、これらの電極１３．１４は電流がこれらの電
極間のシリコン粒子を流れることができるほど電導度を
高くするためにこれらの電極温度を高める用途に使用さ
れるヒーター１５゜１６を備えている。初期には、これ
らの電極は一点鎖線１７に示されるように接触させるこ
とが可能であり、接点の存在は、初期の電流の通過によ
りこれらの電極を分離又は融解し隣接する粒子の融解を
引き起こす。今や融液中を自由に流れる電流をさらに続
けて流すことにより、熱が付加的に発生され、これがシ
リコン粒子の付加的な量を融解し、融液と石英るつぼと
の間に位置する隔離層を構成するシリコン粒子の集団又
は層１９により囲まれた円筒状融液１８を生成する。融
解電流は、回転軸３１上の及び電動機１３のブラシ２０
により電極１３．１４に流される。このブラシ２０は大
電流電源２１に接続されている。
軸２３上の単結晶シリコン種結晶２２は融液１日中に下
降させることができ、次いでこの軸２３は電動機２９が
るつぼを回転するのと並行して引き上げられる。この軸
２３はまた、手段２４に示されているように調節冷却が
行われる単結晶シリコン棒を引き上げるために回転され
る。引上げが最大に達した所でシリコン棒は切り離され
、通常の方法で切断されてウェハーとされる。
降させることができ、次いでこの軸２３は電動機２９が
るつぼを回転するのと並行して引き上げられる。この軸
２３はまた、手段２４に示されているように調節冷却が
行われる単結晶シリコン棒を引き上げるために回転され
る。引上げが最大に達した所でシリコン棒は切り離され
、通常の方法で切断されてウェハーとされる。
第２図では初期融解法の別の原理が説明されている。こ
こでは、電極１１３，１１４はシリコン粒子の集団によ
って橋渡しされていることが示されている。電流が供給
された場合、電流は電流通過点１３０に集中する。粒子
間には電流に対する抵抗がある。この配置では比較的大
きな抵抗があり、オームの法則による加熱が起こる。オ
ームの法則による加熱は粒子の導電性を増大し、従って
付加的な電流が流れることが可能となり、融解状態が初
めて現れるまで全体として加熱効果を増大させる結果を
生じる。このような融解状態では、当然ながら、融解シ
リコンの方が粒状のシリコンに比べてはるかに導電性が
大きいため導電性は一層増大し、先に述べたような方法
で融液が生成される。このシステムを用いる場合は、融
解していない粒状シリコンの層が常にるつぼの壁と入口
との間に存在するようにする。
こでは、電極１１３，１１４はシリコン粒子の集団によ
って橋渡しされていることが示されている。電流が供給
された場合、電流は電流通過点１３０に集中する。粒子
間には電流に対する抵抗がある。この配置では比較的大
きな抵抗があり、オームの法則による加熱が起こる。オ
ームの法則による加熱は粒子の導電性を増大し、従って
付加的な電流が流れることが可能となり、融解状態が初
めて現れるまで全体として加熱効果を増大させる結果を
生じる。このような融解状態では、当然ながら、融解シ
リコンの方が粒状のシリコンに比べてはるかに導電性が
大きいため導電性は一層増大し、先に述べたような方法
で融液が生成される。このシステムを用いる場合は、融
解していない粒状シリコンの層が常にるつぼの壁と入口
との間に存在するようにする。
第３図及び第４図に本発明による方法を実施するための
別のるつぼを示す。ここでは、るつぼ２１０は矢印２２
９に示されているようにやはり回転され、一対の弓形の
電極２１３，２１４を有する。このような回転を容易に
するため、弓形の電極２１３．２１４は、融解接触源に
接続した環状接触レール２３３．２３４にそれぞれはま
る棒２３１．２３２を有する。この場合、電極間の粒子
は、たとえばトーチランプ又は放射による加熱手段によ
り前もって加熱して導電性を高めておいてよく、あるい
は第２図に示された原理を利用して粒子の集団の中に電
流を流すことにより加熱することもできる。その例とし
て本発明者は、直径が４インチから１６インチまでの石
英るつぼの中で、予熱したシリコン粒子の集団に初期段
階として８０ボルトから１００ボルトあるいはそれ以上
の電圧を加え、８０アンペアから１００アンペアの電流
を供給し、それに引き続き、７０ボルトから８０ボルト
で、あるいは融液から単結晶シリコン棒を引き上げる間
、融液を維持するためには４０ボルトから５０ボルトで
３０アンペアから４０アンペアの電流を流すことにより
シリコン粒子の融解が可能となることを発見した。シリ
コン粒子は、その寸法は１１ｍからおおよそ１０ｍｍま
で取り得るが、この範囲より大きくても小さくても使用
可能であり、またシリコン粒子の外形は不規則でも規則
的でも構わない。
別のるつぼを示す。ここでは、るつぼ２１０は矢印２２
９に示されているようにやはり回転され、一対の弓形の
電極２１３，２１４を有する。このような回転を容易に
するため、弓形の電極２１３．２１４は、融解接触源に
接続した環状接触レール２３３．２３４にそれぞれはま
る棒２３１．２３２を有する。この場合、電極間の粒子
は、たとえばトーチランプ又は放射による加熱手段によ
り前もって加熱して導電性を高めておいてよく、あるい
は第２図に示された原理を利用して粒子の集団の中に電
流を流すことにより加熱することもできる。その例とし
て本発明者は、直径が４インチから１６インチまでの石
英るつぼの中で、予熱したシリコン粒子の集団に初期段
階として８０ボルトから１００ボルトあるいはそれ以上
の電圧を加え、８０アンペアから１００アンペアの電流
を供給し、それに引き続き、７０ボルトから８０ボルト
で、あるいは融液から単結晶シリコン棒を引き上げる間
、融液を維持するためには４０ボルトから５０ボルトで
３０アンペアから４０アンペアの電流を流すことにより
シリコン粒子の融解が可能となることを発見した。シリ
コン粒子は、その寸法は１１ｍからおおよそ１０ｍｍま
で取り得るが、この範囲より大きくても小さくても使用
可能であり、またシリコン粒子の外形は不規則でも規則
的でも構わない。
本発明による元素シリコンの融解方法によれば、るつぼ
によるシリコン融液の汚染を効果的に防止することがで
きると共に、るつぼの劣化を伴うことなくシリコン融液
を長時間にわたり所望の温度に保つことができる。
によるシリコン融液の汚染を効果的に防止することがで
きると共に、るつぼの劣化を伴うことなくシリコン融液
を長時間にわたり所望の温度に保つことができる。
また本発明による単結晶シリコン棒の引上げ方法によれ
ば、るつぼの劣化を伴うことなく高純度の単結晶シリコ
ン棒を引き上げることができる。
ば、るつぼの劣化を伴うことなく高純度の単結晶シリコ
ン棒を引き上げることができる。
また本発明による単結晶シリコン棒の引上げ装置によれ
ば、簡単な構成でしかもるつぼの劣化を伴うことなく高
純度の単結晶シリコン俸を効率良く引き上げることがで
きる。
ば、簡単な構成でしかもるつぼの劣化を伴うことなく高
純度の単結晶シリコン俸を効率良く引き上げることがで
きる。
第１図は本発明による方法を実施するための装置の断面
図、第２図はシリコン粒子の修正初期加熱法に関する原
理を示す図、第３図は本発明による方法を実施するため
の別のるつぼの断面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線
に沿った部分断面図である。 なお図面に用いた符号において、 ｔ ｏ −−−−−−−−−−−−−−−−−−一石英
るつぼ１１−・・・−・・・・−一−−−・−シリコン
粒子１３．１４−−−・−シリコン電極 １５．１６−・−−−−ヒーター １８・−・・−一−−−・・−・シリコン融液２１・−
・・−・−・・・・−・一定電流電源２２・・・−一−
−−−−−−−−−・−単結晶シリコン種結晶である。
図、第２図はシリコン粒子の修正初期加熱法に関する原
理を示す図、第３図は本発明による方法を実施するため
の別のるつぼの断面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線
に沿った部分断面図である。 なお図面に用いた符号において、 ｔ ｏ −−−−−−−−−−−−−−−−−−一石英
るつぼ１１−・・・−・・・・−一−−−・−シリコン
粒子１３．１４−−−・−シリコン電極 １５．１６−・−−−−ヒーター １８・−・・−一−−−・・−・シリコン融液２１・−
・・−・−・・・・−・一定電流電源２２・・・−一−
−−−−−−−−−・−単結晶シリコン種結晶である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、元素シリコン粒子の集団をるつぼに充填する工程と
、 生成する融液と前記るつぼの壁との間に少なくとも一層
の前記粒子層を残しながら前記集団の一部分を融解する
のに十分な強さの電流を前記集団の前記部分に流し、前
記粒子層によって前記るつぼの前記壁を前記融液から隔
離すると共に、前記るつぼから前記融液への汚染物質の
移動を阻止する障壁を形成する工程とをそれぞれ具備す
る元素シリコンの融解方法。 ２、その中に電流を流す前に前記集団の前記部分を予熱
するようにした特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３、前記集団の前記部分の粒子間の接触点で抵抗加熱が
起こるように前記集団の前記部分に電流を流すことによ
り前記集団の前記部分を融解する前に、この部分の少な
くとも一部分を加熱するようにした特許請求の範囲第１
項に記載の方法。 ４、（ａ）るつぼに元素シリコン粒子の集団を充填する
工程と、 （ｂ）一対の電極をこれらの電極間に前記集団の一部分
が収容されるように前記集団に挿入する工程と、 （ｃ）前記電極間に存在する前記集団の前記部分を融解
して少なくとも一層の融解していないシリコン粒子層に
より包囲されるシリコン融液浴を生成するために十分な
強さの電流を前記集団の前記部分に流し、前記粒子層に
よって前記融液浴を前記るつぼから隔離する工程と、 （ｄ）前記融液浴からシリコン結晶棒を引き上げる間、
前記融液浴に連続的に電流を流すことにより前記融液浴
を融解状態に保つ工程とをそれぞれ具備する単結晶シリ
コン棒の引上げ方法。 ５、前記集団の前記部分に電流を流す前に前記集団の前
記部分の導電性を増大させるために前記集団の前記部分
を予熱するようにした特許請求の範囲第４項に記載の方
法。 ６、前記電極がシリコンから成り、前記電極の導電性を
増大させるために前記電極を加熱する工程を有する特許
請求の範囲第４項に記載の方法。 ７、前記るつぼが石英から成る特許請求の範囲第４項に
記載の方法。 ８、前記融液から前記シリコン棒を引き上げる時にこの
シリコン棒と前記るつぼとを相対的に回転させる工程を
有する特許請求の範囲第４項に記載の方法。 ９、前記融液中に単結晶シリコン種結晶を下降させ、前
記種結晶をこの種結晶に成長した前記シリコン棒と共に
前記融液から引き上げることにより前記シリコン棒を前
記融液から引き上げるようにした特許請求の範囲第４項
に記載の方法。 １０、元素シリコン粒子の集団を収容する石英るつぼと
、 前記集団の中に延びる一対の電極と、 少なくとも一層の前記粒子層により包囲されるシリコン
融液浴を前記るつぼ中に生成する目的で前記集団の一部
分に電流を流すために前記電極に接続され、前記粒子層
は前記融液浴を支持しかつ前記融液浴を前記るつぼから
隔離する隔離障壁を形成するものである手段と、 前記融液中に単結晶シリコン種結晶を導入するための手
段と、 前記融液浴の中に電流を流すことによりこの融液浴が継
続的に加熱されている間に、前記種結晶及び前記融液か
ら生成されたシリコン棒を前記融液浴から引き上げる手
段とをそれぞれ具備する単結晶シリコン棒の引上げ装置
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/618,192 US4575401A (en) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | Method of and apparatus for the drawing of bars of monocrystalline silicon |
| US618192 | 1990-11-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6163595A true JPS6163595A (ja) | 1986-04-01 |
| JPH0114169B2 JPH0114169B2 (ja) | 1989-03-09 |
Family
ID=24476701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60123462A Granted JPS6163595A (ja) | 1984-06-07 | 1985-06-06 | 元素シリコンの融解方法 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4575401A (ja) |
| JP (1) | JPS6163595A (ja) |
| CA (1) | CA1241257A (ja) |
| CH (1) | CH670456A5 (ja) |
| DE (1) | DE3519632A1 (ja) |
| FR (1) | FR2565604A1 (ja) |
| GB (1) | GB2159728B (ja) |
| IL (1) | IL75150A (ja) |
| IT (1) | IT1184580B (ja) |
| SE (1) | SE8502375L (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007532464A (ja) * | 2004-04-15 | 2007-11-15 | ファクルダデ デ シエンシアス ダ ユニベルシダデ デ リスボア | 半導体リボンを成長させるための方法 |
| US8920270B2 (en) | 2012-06-30 | 2014-12-30 | Easton Technical Products, Inc. | Arrow vane apparatus and method |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0412083A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-16 | Osaka Titanium Co Ltd | シリコン単結晶製造方法 |
| DE19638563C2 (de) * | 1996-09-20 | 1999-07-08 | Karlsruhe Forschzent | Verfahren zum Ziehen von Einkristallen |
| JP2885240B1 (ja) * | 1998-03-16 | 1999-04-19 | 日本電気株式会社 | 半導体結晶育成装置および育成方法 |
| DE102007041803A1 (de) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Pv Silicon Forschungs Und Produktions Gmbh | Verfahren zur Herstellung von polykristallinen Siliziumstäben und polykristalliner Siliziumstab |
| EP2504470B1 (de) | 2009-11-24 | 2013-11-27 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von einkristallen aus halbleitermaterial |
| CN112301426B (zh) * | 2019-08-02 | 2022-08-12 | 宁夏隆基硅材料有限公司 | 一种单晶硅棒的制造方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB899287A (en) * | 1958-06-12 | 1962-06-20 | Standard Telephones Cables Ltd | Method and apparatus for heat treating fusible material |
| US3160497A (en) * | 1962-11-15 | 1964-12-08 | Loung Pai Yen | Method of melting refractory metals using a double heating process |
| DE1243641B (de) * | 1962-12-12 | 1967-07-06 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterstaeben durch Ziehen aus der Schmelze |
| US4165361A (en) * | 1975-11-28 | 1979-08-21 | Milstein Joseph B | Process and apparatus for preparation of single crystals and textured polycrystals |
| US4116642A (en) * | 1976-12-15 | 1978-09-26 | Western Electric Company, Inc. | Method and apparatus for avoiding undesirable deposits in crystal growing operations |
| US4133969A (en) * | 1978-01-03 | 1979-01-09 | Zumbrunnen Allen D | High frequency resistance melting furnace |
-
1984
- 1984-06-07 US US06/618,192 patent/US4575401A/en not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-05-09 IL IL75150A patent/IL75150A/xx unknown
- 1985-05-14 SE SE8502375A patent/SE8502375L/xx not_active Application Discontinuation
- 1985-05-16 GB GB08512471A patent/GB2159728B/en not_active Expired
- 1985-05-22 CA CA000482045A patent/CA1241257A/en not_active Expired
- 1985-05-31 DE DE19853519632 patent/DE3519632A1/de not_active Withdrawn
- 1985-06-05 CH CH2379/85A patent/CH670456A5/de not_active IP Right Cessation
- 1985-06-06 FR FR8508927A patent/FR2565604A1/fr active Pending
- 1985-06-06 JP JP60123462A patent/JPS6163595A/ja active Granted
- 1985-06-06 IT IT21054/85A patent/IT1184580B/it active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007532464A (ja) * | 2004-04-15 | 2007-11-15 | ファクルダデ デ シエンシアス ダ ユニベルシダデ デ リスボア | 半導体リボンを成長させるための方法 |
| US8920270B2 (en) | 2012-06-30 | 2014-12-30 | Easton Technical Products, Inc. | Arrow vane apparatus and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0114169B2 (ja) | 1989-03-09 |
| SE8502375L (sv) | 1985-12-08 |
| SE8502375D0 (sv) | 1985-05-14 |
| CA1241257A (en) | 1988-08-30 |
| IT8521054A0 (it) | 1985-06-06 |
| GB2159728A (en) | 1985-12-11 |
| CH670456A5 (ja) | 1989-06-15 |
| IL75150A (en) | 1988-07-31 |
| GB2159728B (en) | 1987-09-16 |
| FR2565604A1 (fr) | 1985-12-13 |
| US4575401A (en) | 1986-03-11 |
| GB8512471D0 (en) | 1985-06-19 |
| IT1184580B (it) | 1987-10-28 |
| IL75150A0 (en) | 1985-09-29 |
| DE3519632A1 (de) | 1986-01-02 |
| IT8521054A1 (it) | 1986-12-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6285011B1 (en) | Electrical resistance heater for crystal growing apparatus | |
| WO1999063133A1 (en) | Electrical resistance heater for crystal growing apparatus | |
| JPS6163595A (ja) | 元素シリコンの融解方法 | |
| EP0798404B1 (en) | Apparatus for manufacturing single crystal of silicon | |
| JPH0412083A (ja) | シリコン単結晶製造方法 | |
| JPS6163513A (ja) | シリコンの融解方法及びその装置 | |
| JPH0357072B2 (ja) | ||
| JPS59121183A (ja) | 結晶成長方法 | |
| JPS6027684A (ja) | 単結晶製造装置 | |
| EP1201795B1 (en) | Semiconductor single crystal pulling apparatus | |
| US3929556A (en) | Nucleating growth of lead-tin-telluride single crystal with an oriented barium fluoride substrate | |
| JPS6317291A (ja) | 結晶成長方法及びその装置 | |
| JPH03193694A (ja) | 結晶成長装置 | |
| JPS598695A (ja) | 結晶成長装置 | |
| US4125425A (en) | Method of manufacturing flat tapes of crystalline silicon from a silicon melt by drawing a seed crystal of silicon from the melt flowing down the faces of a knife shaped heated element | |
| US3046164A (en) | Metal purification procedures | |
| JPS6395196A (ja) | 単結晶の育成方法 | |
| KR20010017991A (ko) | 개선된 단결정성장로 | |
| JP2665778B2 (ja) | 半導体単結晶引上げ装置 | |
| JPH11255589A (ja) | 単結晶原料補助溶解装置及び単結晶原料補助溶解装置における単結晶原料溶解方法 | |
| JPH07277881A (ja) | 液相エピタキシャル成長装置 | |
| JPH0742194B2 (ja) | 単結晶の製造装置 | |
| JPH11255592A (ja) | 単結晶原料補助溶解装置及び単結晶原料溶解方法 | |
| JPH05208891A (ja) | 単結晶成長装置 | |
| JPH04317488A (ja) | 単結晶の育成方法 |