JPS62105992A - 半導体単結晶製造装置 - Google Patents
半導体単結晶製造装置Info
- Publication number
- JPS62105992A JPS62105992A JP24411585A JP24411585A JPS62105992A JP S62105992 A JPS62105992 A JP S62105992A JP 24411585 A JP24411585 A JP 24411585A JP 24411585 A JP24411585 A JP 24411585A JP S62105992 A JPS62105992 A JP S62105992A
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- JP
- Japan
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- semiconductor
- single crystal
- raw material
- semiconductor single
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- 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。
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、半導体単結晶体を製造する装置、特に均質性
に優れた高品位の半導体単結晶体を連続的に製造する装
置に関するものである。
に優れた高品位の半導体単結晶体を連続的に製造する装
置に関するものである。
近年、シリコン等の半導体単結晶体の需要の高まりと、
ディバイスメーカーに於ける生産性の向上のため、半導
体単結晶製造装置が大型化し、引き上げられて製造され
る半導体単結晶体も急激に大径化してきている傾向にあ
る。
ディバイスメーカーに於ける生産性の向上のため、半導
体単結晶製造装置が大型化し、引き上げられて製造され
る半導体単結晶体も急激に大径化してきている傾向にあ
る。
しかしながら、バッチ型の半導体単結晶製造装置に於て
は、その装置の特性から、半導体単結晶体が引き上げら
れて成長するに従って半導体の溶湯池の溶湯量が減少し
、溶湯池中のドープ材の濃度が増加し、引き上げられて
成長する半導体単結晶体中に偏析するドープ材が長手方
向に次第に増加し、このため、製造された半導体単結晶
体の品質が長手方向に沿って悪くなるという欠点を有し
ている。
は、その装置の特性から、半導体単結晶体が引き上げら
れて成長するに従って半導体の溶湯池の溶湯量が減少し
、溶湯池中のドープ材の濃度が増加し、引き上げられて
成長する半導体単結晶体中に偏析するドープ材が長手方
向に次第に増加し、このため、製造された半導体単結晶
体の品質が長手方向に沿って悪くなるという欠点を有し
ている。
即ち、上記ドープ材の（ｅ折のため、半導体単結晶の電
気抵抗率は、凝固が後になるに従って次第に低下し、例
えば、最も仕様の厳しいｃ −Ｍ ＯＳの場合、ぞの仕
様に耐え得ろウェハー歩留ば、育成された半導体単結晶
体の長さの約４０％以下である。
気抵抗率は、凝固が後になるに従って次第に低下し、例
えば、最も仕様の厳しいｃ −Ｍ ＯＳの場合、ぞの仕
様に耐え得ろウェハー歩留ば、育成された半導体単結晶
体の長さの約４０％以下である。
このような状況下で、例えば、特開昭５２−５８０８０
、特開昭５６−１６４０９７、特開昭５６−８４３９７
及び特開昭５９−７９０００に示されているように、多
結晶半導体からなる原料棒を溶湯池に連続的に供給して
、半導体単結晶体の成長に伴うその品質低下を抑制する
方法が提案されている。
、特開昭５６−１６４０９７、特開昭５６−８４３９７
及び特開昭５９−７９０００に示されているように、多
結晶半導体からなる原料棒を溶湯池に連続的に供給して
、半導体単結晶体の成長に伴うその品質低下を抑制する
方法が提案されている。
しかしながら、前２者の方法は、原料溶解用ルツボと、
引上用ルツボとを必要とし、構造的に極めて複雑となる
し、また、微少流量の溶湯の供給制御性が悪いという問
題点がある。また、後２者の方法は、軸対象性がないた
め、ルツボの回転が不可能で、均質な半導体単結晶体を
得ることが困難であるという問題点がある。また、最後
の１者は、原料が直接溶湯池に浸漬されているため、ル
ツボの回転によって、複雑な溶湯流れが発生し、結晶断
面内の品質の均一性を大きく害するという問題点がある
。更に、原料の融解のための熱源として、ルツボ加熱ヒ
ーターのみであるため、バッチ法での加熱’ｔＫｊｒ度
に比例して、相対的に高温まで加熱しなければならず、
ルツボ内の半径方向の温度勾配が大きくなり、結晶成長
界面の等温度曲線が、１反面に対する平行直線から大き
くずれて、半径方向の結晶成長速度に不均一性を生じ、
このため、半径方向の品質の均一性を保つことが困難に
なるという問題点がある。
引上用ルツボとを必要とし、構造的に極めて複雑となる
し、また、微少流量の溶湯の供給制御性が悪いという問
題点がある。また、後２者の方法は、軸対象性がないた
め、ルツボの回転が不可能で、均質な半導体単結晶体を
得ることが困難であるという問題点がある。また、最後
の１者は、原料が直接溶湯池に浸漬されているため、ル
ツボの回転によって、複雑な溶湯流れが発生し、結晶断
面内の品質の均一性を大きく害するという問題点がある
。更に、原料の融解のための熱源として、ルツボ加熱ヒ
ーターのみであるため、バッチ法での加熱’ｔＫｊｒ度
に比例して、相対的に高温まで加熱しなければならず、
ルツボ内の半径方向の温度勾配が大きくなり、結晶成長
界面の等温度曲線が、１反面に対する平行直線から大き
くずれて、半径方向の結晶成長速度に不均一性を生じ、
このため、半径方向の品質の均一性を保つことが困難に
なるという問題点がある。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、半径方向及び長さ方向に共に高くて均一な電気抵
抗率を有する半導体単結晶体を連続的に製造することが
できる装置を得ろことを目的とする。
ので、半径方向及び長さ方向に共に高くて均一な電気抵
抗率を有する半導体単結晶体を連続的に製造することが
できる装置を得ろことを目的とする。
この発明に係る半導体単結晶製造装置は、溶融半導体の
溶湯池から該溶融半導体を少しずつ引き上げて柱状に凝
固成長させ、これにより半導体単結晶体を得る半導体単
結晶製造装置において、少なくとも１ａ！以上の原料半
導体装填室と、該原料半導体装填室を密閉隔離するゲー
トパルプと、該原料半導体装填室に装填された多結晶半
導体からなる原料棒と、該原料棒を予熱する高周波誘導
予熱コイルと、該溶湯池を該原料棒の下方の原料棒融解
部と該半導体半導体単結晶体の下方の半導体単結晶育成
部とに区画する断熱円筒とを備えたものである。
溶湯池から該溶融半導体を少しずつ引き上げて柱状に凝
固成長させ、これにより半導体単結晶体を得る半導体単
結晶製造装置において、少なくとも１ａ！以上の原料半
導体装填室と、該原料半導体装填室を密閉隔離するゲー
トパルプと、該原料半導体装填室に装填された多結晶半
導体からなる原料棒と、該原料棒を予熱する高周波誘導
予熱コイルと、該溶湯池を該原料棒の下方の原料棒融解
部と該半導体半導体単結晶体の下方の半導体単結晶育成
部とに区画する断熱円筒とを備えたものである。
この発明においては、溶湯池を原料棒の下方の原料棒融
解部と半導体単結晶体の下方の半導体単結晶育成部とに
区画する断熱円筒を設けたので、該半導体単結晶育成部
に及ぼす、該原料棒融解部の温度変動及び溶湯流動の乱
れの影響が回避される。
解部と半導体単結晶体の下方の半導体単結晶育成部とに
区画する断熱円筒を設けたので、該半導体単結晶育成部
に及ぼす、該原料棒融解部の温度変動及び溶湯流動の乱
れの影響が回避される。
第１図は本発明の一実施例を示した説明図、第２ｔ！ｌ
ｔ第１図の■−■矢視図であり、図において、（１）は
カーボンルツボ、（２）はこのカーボンルツボを取り囲
むヒーター、（３）はこのヒーターを取り囲む断熱材、
（４）はカーボンルツボ（１１の内側を被覆する石英ル
ツボ、（５）はこの石英ルツボ内に保持された半導体溶
湯池、（６）はこの半導体溶湯池の上に設けられた半導
体単結晶育成炉、（７）はこの半導体単結晶育成炉の下
部において半導体溶湯池（５）から少量ずつ除々に引き
上げられ凝固させられた柱状の半導体単結晶体、（８）
は半導体単結晶育成炉（６）に隣接して設けられた一対
の原料半導体供給炉、（９）、（９）はこの原料半導体
供給炉内に吊下された多結晶半導体からなる原料棒、（
国、（１０）はこの原料棒を予熱する高周波誘導予熱コ
イル、（Ｉｌｌは溶湯池（５）の原料棒（９）、（９）
の下方部である原料溶解部、ｆ１２）は半導体単結晶（
７）の下方部に位置する半導体単結晶育成部、（１３）
は原料溶解部ｆｉ１１と半導体単結晶育成部（ｌ乃とを
所定深さまで区画する断熱円筒、（１４）、（１４）は
原料半導体供給炉（８）を他から密閉隔離するゲートパ
ルプである。断熱円筒（１３１は原料溶解部（１１）の
温度変動及び溶湯流動の乱れが半導体単結晶育成部（１
乃に影響を及ぼすのを防止する目的で設置されている。
ｔ第１図の■−■矢視図であり、図において、（１）は
カーボンルツボ、（２）はこのカーボンルツボを取り囲
むヒーター、（３）はこのヒーターを取り囲む断熱材、
（４）はカーボンルツボ（１１の内側を被覆する石英ル
ツボ、（５）はこの石英ルツボ内に保持された半導体溶
湯池、（６）はこの半導体溶湯池の上に設けられた半導
体単結晶育成炉、（７）はこの半導体単結晶育成炉の下
部において半導体溶湯池（５）から少量ずつ除々に引き
上げられ凝固させられた柱状の半導体単結晶体、（８）
は半導体単結晶育成炉（６）に隣接して設けられた一対
の原料半導体供給炉、（９）、（９）はこの原料半導体
供給炉内に吊下された多結晶半導体からなる原料棒、（
国、（１０）はこの原料棒を予熱する高周波誘導予熱コ
イル、（Ｉｌｌは溶湯池（５）の原料棒（９）、（９）
の下方部である原料溶解部、ｆ１２）は半導体単結晶（
７）の下方部に位置する半導体単結晶育成部、（１３）
は原料溶解部ｆｉ１１と半導体単結晶育成部（ｌ乃とを
所定深さまで区画する断熱円筒、（１４）、（１４）は
原料半導体供給炉（８）を他から密閉隔離するゲートパ
ルプである。断熱円筒（１３１は原料溶解部（１１）の
温度変動及び溶湯流動の乱れが半導体単結晶育成部（１
乃に影響を及ぼすのを防止する目的で設置されている。
断熱円筒（１３１は内部に断熱材を充填した石英の２重
円筒構造となっており、チャンバー上部に固定されてい
る（固定冶具は図示せず）。
円筒構造となっており、チャンバー上部に固定されてい
る（固定冶具は図示せず）。
第３図に断熱円筒ｆｌ：１１を用いた場合の効果を示す
。
。
断熱円筒＋＋３）を用いた場合、溶湯池（５）内の温度
分布Ａは、断熱円筒（１勇を用いていない場合Ｂと比較
して、原料溶解部（１１）では、原料棒（９）を溶解す
るに十分な温度が確保され、更に、半導体単結晶育成部
（１乃では、液面に近い等温曲線が得られ、半導体単結
晶育成上、極めて良好な環境が作られている。
分布Ａは、断熱円筒（１勇を用いていない場合Ｂと比較
して、原料溶解部（１１）では、原料棒（９）を溶解す
るに十分な温度が確保され、更に、半導体単結晶育成部
（１乃では、液面に近い等温曲線が得られ、半導体単結
晶育成上、極めて良好な環境が作られている。
なお、断熱円筒（１３１の構造は、内部をモリブデン板
等の高融点金属で補強した石英２重円筒とし、その内部
を真空にした構造としてもよい。
等の高融点金属で補強した石英２重円筒とし、その内部
を真空にした構造としてもよい。
高周波誘導予熱コイル（１…、（国は、原料棒（９）、
（９）を１１００℃〜１４００℃の範囲で予熱して、溶
湯池（５）の液面位■が深さ２〜７ ｃｍの範囲で常に
一定となるように、供給電流を制御する制御手段を備え
ている。更に、高周波誘導予熱コイルｆ１１１１、（ｌ
Ｏ）は５００ＫＨｚ、５０ＫＷの電源（図示せず）に切
り替えＦｊＴ ｈＱに接続されている。
（９）を１１００℃〜１４００℃の範囲で予熱して、溶
湯池（５）の液面位■が深さ２〜７ ｃｍの範囲で常に
一定となるように、供給電流を制御する制御手段を備え
ている。更に、高周波誘導予熱コイルｆ１１１１、（ｌ
Ｏ）は５００ＫＨｚ、５０ＫＷの電源（図示せず）に切
り替えＦｊＴ ｈＱに接続されている。
実験例
直径２５インチのルツボ内にシリコン溶湯（５）を保持
させ、このシリコン溶湯内に、内径１２インチ、外径１
３インチ、長さ５ ｃｍの断熱円筒（＋＋ｌを３ｃｍ浸
漬し、ノリコン溶１身内（５）にドープ材を含んｔ！４
インチ直径の原料棒（９）を融解し、ノリコン溶湯（５
）内に供給しながら、直径６インチ、長さ２ｍのシリコ
ンの半導体単結晶体（７）を育成した。その手順は、ド
ープ材を含んだシリコン溶湯（５）約３０ｋｇ（深さ５
ｃｍ）を所定温度に保ち、その状態で原料棒（９）、（
９）の先端付近を溶湯池（５）の輻射熱で８５０℃程度
まで加熱するとともに、高周波電源より高周波誘導予熱
コイルｆ１０１に電流を投入し、原料棒（９）、（９）
の先端部を約１３００℃まで予熱した。なお、供給され
る原料棒（９）は均一に融解させる目的で５ｒｐｍで回
転させた。溶湯池（５）の深さは、大きな熱対流を防止
するために浅い方が望ましいが、温度の均一性およびド
ープ材の均一性から、今回の実験例では５ ｃｍ深さと
した。
させ、このシリコン溶湯内に、内径１２インチ、外径１
３インチ、長さ５ ｃｍの断熱円筒（＋＋ｌを３ｃｍ浸
漬し、ノリコン溶１身内（５）にドープ材を含んｔ！４
インチ直径の原料棒（９）を融解し、ノリコン溶湯（５
）内に供給しながら、直径６インチ、長さ２ｍのシリコ
ンの半導体単結晶体（７）を育成した。その手順は、ド
ープ材を含んだシリコン溶湯（５）約３０ｋｇ（深さ５
ｃｍ）を所定温度に保ち、その状態で原料棒（９）、（
９）の先端付近を溶湯池（５）の輻射熱で８５０℃程度
まで加熱するとともに、高周波電源より高周波誘導予熱
コイルｆ１０１に電流を投入し、原料棒（９）、（９）
の先端部を約１３００℃まで予熱した。なお、供給され
る原料棒（９）は均一に融解させる目的で５ｒｐｍで回
転させた。溶湯池（５）の深さは、大きな熱対流を防止
するために浅い方が望ましいが、温度の均一性およびド
ープ材の均一性から、今回の実験例では５ ｃｍ深さと
した。
種結晶を浸漬し、ネッキング操作を行っている間に、予
熱が完了している原料棒（９）を溶湯池（５）へ浸漬し
て融解させ、以後は常に液面位置が定位置になるように
予熱温度及び原料の供給量を制御した。その結果、従来
のバッチ式における半導体単結晶の育成と同様に、ディ
スロケーションの存在しない均質性のすぐれた高品位の
半導体単結晶を引き上げることができた。
熱が完了している原料棒（９）を溶湯池（５）へ浸漬し
て融解させ、以後は常に液面位置が定位置になるように
予熱温度及び原料の供給量を制御した。その結果、従来
のバッチ式における半導体単結晶の育成と同様に、ディ
スロケーションの存在しない均質性のすぐれた高品位の
半導体単結晶を引き上げることができた。
なお、一方の原料棒（９）が所定量まで消耗すると、あ
らかじめ、装填してあった他方の原料棒（９）を供給し
、その間、ゲートパルプｆ１４１、（団を閉じて消耗し
た原料棒（９）を新しい原料棒（９）と交換する、この
操作を繰り返せば、半導体単結晶を連続的に育成し、長
尺の半導体単結晶を連続的に製造することが可能となる
。
らかじめ、装填してあった他方の原料棒（９）を供給し
、その間、ゲートパルプｆ１４１、（団を閉じて消耗し
た原料棒（９）を新しい原料棒（９）と交換する、この
操作を繰り返せば、半導体単結晶を連続的に育成し、長
尺の半導体単結晶を連続的に製造することが可能となる
。
その他の結晶育成条件は、半導体単結晶体（力の回転速
度が１５ｒｐｍで、ルツボ回転速度は、その反対方向に
３ｒｐｍであり、半導体単結晶体（７）の引き上げ速度
は定径部において、３．０ｍｍ／分である。
度が１５ｒｐｍで、ルツボ回転速度は、その反対方向に
３ｒｐｍであり、半導体単結晶体（７）の引き上げ速度
は定径部において、３．０ｍｍ／分である。
また、今回の実験例では、液面位置は、原料棒（９）供
給速度で制剤したため、ルツボの上昇は不用であったが
、ｌ易面の微調整のためにルツボの上、上移動を行って
もよい。しかしながら、この場合は、溶湯内のドープ材
の濃度が定常状態から微変動するおそ１がある。
給速度で制剤したため、ルツボの上昇は不用であったが
、ｌ易面の微調整のためにルツボの上、上移動を行って
もよい。しかしながら、この場合は、溶湯内のドープ材
の濃度が定常状態から微変動するおそ１がある。
次に、今回の実験例で得られた半導体単結晶体の抵抗率
分布を第４図に示す。この図かられかるように、結晶長
さく凝固分率に対応）方向の抵抗率分布は、従来のパッ
チ式での分布（１５１と・比較して、本発明による連続
的な原料供給法による抵抗率分布（１ωば、結晶の全長
にわたって、はぼ１％以内の変動率であり、Ｃ−ＭＯ３
用ウェハを考えた場合、従来の４０％程度の歩留から、
−気に、１００％近い歩留が得られる。
分布を第４図に示す。この図かられかるように、結晶長
さく凝固分率に対応）方向の抵抗率分布は、従来のパッ
チ式での分布（１５１と・比較して、本発明による連続
的な原料供給法による抵抗率分布（１ωば、結晶の全長
にわたって、はぼ１％以内の変動率であり、Ｃ−ＭＯ３
用ウェハを考えた場合、従来の４０％程度の歩留から、
−気に、１００％近い歩留が得られる。
なお、半導体単結晶の育成性及び品質性から、シリコン
融液の流動を防止する目的で磁場を印加ずろ設備を本発
明の構成に付加しても良いことは言うまでもない。
融液の流動を防止する目的で磁場を印加ずろ設備を本発
明の構成に付加しても良いことは言うまでもない。
この発明は以上説明したように、原料溶解部の温度変動
及び溶湯流動の乱れを半導体単結晶育成部に及ぼさせな
いようにしたので、半径方向及び長さ方向に共に均質て
ｔＳ電気抵抗率を有する半導停車結晶体を連続的に製造
することができるという効果がある。
及び溶湯流動の乱れを半導体単結晶育成部に及ぼさせな
いようにしたので、半径方向及び長さ方向に共に均質て
ｔＳ電気抵抗率を有する半導停車結晶体を連続的に製造
することができるという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す説明図、第２図は第
１図の■−■矢視図、第３図はルツボ内における温度分
布を示すグラフ、第４図は凝固分率と電気抵抗率との関
係を示すグラフである。 図において、（１１はカーボンルツボ、（２）はヒータ
ー、（３）は断熱材、（４）は石英ルツボ、（５）は半
導体溶湯池、（６）は半導体単結晶育成炉、（７）は半
導体単結晶、（８）は原料半導体供給炉、（９）は原料
棒、ＤＩは高周波予熱コイル、（１１）は原料棒融解部
、（１４は単結晶育成部、（＋３１は断熱円筒、（１４
１はゲートパルプである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
１図の■−■矢視図、第３図はルツボ内における温度分
布を示すグラフ、第４図は凝固分率と電気抵抗率との関
係を示すグラフである。 図において、（１１はカーボンルツボ、（２）はヒータ
ー、（３）は断熱材、（４）は石英ルツボ、（５）は半
導体溶湯池、（６）は半導体単結晶育成炉、（７）は半
導体単結晶、（８）は原料半導体供給炉、（９）は原料
棒、ＤＩは高周波予熱コイル、（１１）は原料棒融解部
、（１４は単結晶育成部、（＋３１は断熱円筒、（１４
１はゲートパルプである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 溶融半導体の溶湯池から該溶融半導体を少しずつ引き上
げて柱状に凝固成長させ、これにより半導体単結晶体を
得る半導体単結晶製造装置において、少なくとも１個以
上の原料半導体装填室と、該原料半導体装填室を密閉隔
離するゲートパルプと、該原料半導体装填室に装填され
た多結晶半導体からなる原料棒と、該原料棒を予熱する
高周波誘導予熱コイルと、該溶湯池を該原料棒の下方の
原料棒融解部と該半導体単結晶体の下方の単結晶育成部
とに区画する断熱円筒とを備えたことを特徴とする半導
体単結晶製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24411585A JPS62105992A (ja) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | 半導体単結晶製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24411585A JPS62105992A (ja) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | 半導体単結晶製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62105992A true JPS62105992A (ja) | 1987-05-16 |
Family
ID=17113981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24411585A Pending JPS62105992A (ja) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | 半導体単結晶製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62105992A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH059096A (ja) * | 1991-06-28 | 1993-01-19 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の製造方法 |
| JPH05238874A (ja) * | 1992-02-28 | 1993-09-17 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の製造装置 |
| CN110195256A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-09-03 | 苏州亚傲鑫企业管理咨询有限公司 | 单晶硅多次加料连续生长的装置和工艺 |
-
1985
- 1985-11-01 JP JP24411585A patent/JPS62105992A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH059096A (ja) * | 1991-06-28 | 1993-01-19 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の製造方法 |
| JPH05238874A (ja) * | 1992-02-28 | 1993-09-17 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の製造装置 |
| CN110195256A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-09-03 | 苏州亚傲鑫企业管理咨询有限公司 | 单晶硅多次加料连续生长的装置和工艺 |
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