JP2003532611A - シリコン結晶成長処理に砒素不純物を供給する装置およびその方法 - Google Patents

シリコン結晶成長処理に砒素不純物を供給する装置およびその方法

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モーセン・バナン
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Abstract

(57)【要約】 シリコン結晶成長機械において、シリコン溶融面の下に沈む開放端をもつシールされた供給管を介し、砒素不純物はシリコン溶融物に導入される。生成された砒素蒸気は、シリコン溶融物上の結晶成長空間内における砒素蒸気の損失を最小限に抑えて、シリコン溶融解物に直接導入される。不純物供給管は、シードチャック駆動機構を用いて結晶成長器のシードチャックに取り付けられて、シリコン溶融物内に降ろされるアセンブリとして、またはシリコン溶融面の上にある結晶成長器チャンバ壁面のアクセスポートを介して、シリコン溶融物に対して進退可能な別のアセンブリにより構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） 本発明は、シリコン結晶の成長処理に砒素不純物を供給する装置に関するもの
である。
【０００２】 チョクラルスキー（Czochralski）法によるシリコン結晶の成長において、成
長したインゴットの特徴及び特性は、シリコンインゴットの成長前にシリコン溶
融物に少量の不純物材料を入れることで変わる。そのために使用される不純物材
料は、砒素である。シリコン溶融物に砒素不純物材料を入れる際に直面する問題
は、６１２℃の温度を有するほぼ真空状態のシリコン結晶成長器内で、砒素が６
１２℃で固相から気相に蒸発することである。シリコン溶融物の上方にある結晶
成長器のポートから溶融シリコンに砒素不純物を落下すると、砒素のほとんどは
、それがシリコン溶融物の液面に達して溶融シリコンに吸収される前に、蒸発し
て消失する。
【０００３】 （発明の要約） 本発明は、シリコン溶融面の下に沈む開放端をもつシールされた供給管を介し
、砒素不純物をシリコン溶融物に導入することにより、従来技術がもつ上述の問
題や欠点を解消するものである。生成された砒素蒸気は、シリコン溶融物上の結
晶成長空間内における砒素蒸気の損失を最小限に抑えて、シリコン溶融解物に直
接導入される。不純物供給管は、シードチャック駆動機構を用いて結晶成長器の
シードチャックに取り付けられて、シリコン溶融物内に降ろされるアセンブリと
して、またはシリコン溶融面の上にある結晶成長器チャンバ壁面のアクセスポー
トを介して、シリコン溶融物に対して進退可能な別のアセンブリにより構成され
る。
【０００４】 供給管アセンブリは、アセンブリの下開放端を上方向に向けるように、そのア
センブリを上下反転することにより、砒素不純物によって満たされる。次に、砒
素不純物は、これがアセンブリ内のシールされた部屋（チャンバ）の上半分を満
たすように、アセンブリの漏斗状に形成された開放端へ注がれる。必要量の砒素
不純物がアセンブリに入れられた後、アセンブリは注意深く反転され、漏斗状開
放端が下方向に向けたもとの方向に戻される。次に、砒素不純物は、内部の管を
取り巻くシールされた部屋の下半分に配置される。結晶成長器内のシリコンが完
全に溶融相になり全て溶解した後、結晶成長器の隔離弁が閉じられ、収容室（受
けチャンバ）内が、ポンプにより周囲の大気圧に戻される。これにより、収容室
へのアクセスドアを開くことができる。次に、不純物供給管アセンブリは、結晶
成長器のシードチャックに取り付けられ、収容室へのアクセスドアが閉じられる
。次に、収容室は、ポンプにより処理用の真空度（アルゴンパージングで１４か
ら２８パスカル）に減圧され、結晶成長器の隔離弁は開かれる。次に、シードチ
ャックと、取り付けられた不純物供給管アセンブリは、シリコン溶融面に向かっ
て降ろされる。
【０００５】 このアセンブリを、結晶成長器内のシリコン溶融物に降ろす際、不純物供給管
アセンブリの長さは、アセンブリの開放端が溶融物に接触したとき、アセンブリ
内の砒素不純物が結晶の成長する高温領域内の垂直位置に移動し、そこでちょう
ど蒸発温度６１２℃に達するように決められている。その後、不純物供給管アセ
ンブリの開放端を、一定の予め決められた距離だけ沈める。その結果、完全にシ
ールされた砒素不純物を含む部屋が結晶成長器の高温領域内に下降し、その完全
にシールされた部屋が６１２℃以上の温度となる。これにより、砒素不純物は完
全に蒸発し、そして、砒素蒸気は、その圧力が結晶成長器の真空圧以上の圧力で
あることから、供給管アセンブリ内の中央の管を下方向に進んでいく。蒸気は、
シリコン溶融物に達すると、そこでこのシリコン溶融物に吸収され、シリコン溶
融物から成長するシリコンインゴットに、所望の特性を与える。全ての砒素不純
物が蒸発して溶融シリコンに移動すると、次に、不純物供給管アセンブリはシリ
コン溶融物から引き戻され、アセンブリとシードチャックが収容室に戻る。次に
、結晶成長器の隔離弁が閉じられ、収容室は、ポンプにより大気圧まで減圧され
る。次に、収容室のドアが開かれ、不純物供給管アセンブリが取り除かれる。次
に、シリコンシードが、シードチャックに取り付けられ、収容室のドアが閉じら
れる。収容室は、ポンプにより真空（アルゴンパージングで１４から２８パスカ
ル）に戻され、結晶成長器の隔離弁が開かれ、結晶成長処理が開始される。
【０００６】 不純物供給管アセンブリの他の形態は、管の下端の近くに配置されたリング状
の構成を有する。このような構成を設けた目的は、アセンブリの上部近くにある
完全にシールされた部屋が砒素不純物を完全に蒸発させる十分に高い温度になる
ように、アセンブリの端部が一定の予め定められた距離まで沈んでいることを示
す視覚的なインジゲータを提供することにある。不純物供給管アセンブリは、リ
ング状の構成が、シリコン溶解物の液面の下にちょうど沈むまで、溶融物中に降
ろされる。
【０００７】 リング状の構成に代わる本分野における代替案は、不純物供給管アセンブリの
下端の近くに取り付けたディスクまたはシールドを含む。このアセンブリは、デ
ィスクまたはシールドがちょうどシリコン溶融面に接触するかまたはシリコン溶
融面の下に沈みこむまで、シリコン溶融物中に降ろされる。ディスクまたはシー
ルドの目的は、リング状の構成とは異なり、シリコン溶融物に注入された砒素蒸
気が、供給管アセンブリの開放端から出た後であってシリコン溶融物に完全に吸
収される前に、シリコン溶融物から「泡」となって上昇することと関連している
。ディスクまたはシールドは、供給管アセンブリを取り囲むシリコン溶融物の自
由表面を広範囲に遮いで、砒素蒸気がシリコン自由面に移動して拡散する前にこ
の蒸気を封じ込めることを目的としている。これにより、蒸気は、より長い時間
溶融したシリコンに吸収される。
【０００８】 各インゴット成長工程の間に結晶成長器のシードチャックに取り付けられまた
取り除かれる不純物供給管アセンブリを使用するのではなく、シリコンインゴッ
ト成長処理に不純物を加えることを目的とする結晶成長器のアクセスポートを介
して、類似の供給管アセンブリを、シリコン溶融面にアクセスしてもよい。この
場合、不純物供給管アセンブリを進退させるスライドアセンブリの一部として組
み込む。真空シールを維持するために、好ましくは金属ベローズを用いて、供給
管アセンブリの進退動作はシールされる。供給管スライドアセンブリの駆動は、
手動または小型モータにより行われる。結晶成長器のシリコンが溶融した後、不
純物供給管アセンブリは、アクセスポートを通過し、管の開放下端部が、シリコ
ン溶融物の液面から一定の予め決められた深さに達するまで、下方向に伸張され
る。不純物供給管アセンブリの下端をシリコン溶融物内に沈ませた後、次に、砒
素不純物は供給管内の規制部またはバッフルに到達するまで下降する。砒素不純
物が規制部またはバッフルに達したとき、そこは、結晶成長器内部の、ほぼ真空
（１４から２８パスカル）で砒素の蒸発温度を十分に超える雰囲気温度の場所で
ある。砒素不純物は、その次に、シードチャックを取り付けた本発明の一実施例
と同様に、砒素蒸気が供給管に送られ、シリコン溶融物内に直接注入される。砒
素不純物蒸気がシリコン溶融物に吸収された後、不純物供給管アセンブリは、供
給管アセンブリの下部開放端が結晶成長器内のアクセスポート開口部下の位置に
復帰するまで、シリコン溶融物から引き戻される。
【０００９】 結晶成長器の利用できるアクセスポートを介して進退可能な不純物供給管アセ
ンブリの第二の形態の利点は、結晶成長器を開けたり供給管アセンブリをシード
チャックに取り付けるためにシリコンインゴット成長処理を停止させる必要がな
く、シリコンシードを取り付けるためにシードチャックから使用後の不純物供給
管アセンブリを取り除く処理を中止できることである。この形態のもう一つの利
点は、供給管を伸ばしてシリコン溶融面に入れた後でも、結晶成長器の外側の供
給管の上端にある容器に砒素不純物を貯蔵できることである。不純物が供給管ア
センブリの下部分に落ちるまで、まったく砒素は蒸発しない。シードチャックを
引っ張るケーブル駆動部を用いてシリコン溶融物に降下されるシードチャック付
不純物供給管アセンブリの場合、供給管の下端部が十分にシリコン溶融物に入っ
て完全にシリコン溶融物に浸かる前に、砒素の蒸発が始まる。
【００１０】 不純物の損失が最小限になるように、砒素不純物をシリコン溶融物に注入する
問題の解決策として説明した供給管アセンブリの全ての形態において、供給管は
透明の溶融石英で構成するのが望ましい。透明な溶融石英は、供給管アセンブリ
をシリコン溶融物から取り出した後、シリコン溶融物に浸っていた表面部分には
シリコンがほとんど付着することなく比較的きれいな状態に保たれる傾向がある
。しかしながら、繰り返し使用されると、透明な溶融石英の表面は、特にシリコ
ンと直接接触する部分が腐食して細くなる。それゆえ、仮に、シードチャックを
取り付けたまたはスライド動作する不純物供給管アセンブリの形態を使用する場
合、シリコン溶融物と接触する実際の供給管アセンブリの寿命は限られており、
定期的に交換が必要となる。
【００１１】 （好適な実施例の詳細な説明） 砒素不純物供給管アセンブリについていくつかの実施例を示している。図２及
び図３は、本発明の最初の実施例を示している。アセンブリ１０は、その全体が
溶融した透明の石英から、石英溶接及び融着技術を利用し作られる。砒素・シリ
コン・グラファイトを汚染することなくそれと反応することもない耐火性材料を
アセンブリの製造に用いることもできるが、溶融した透明の石英が好ましい材料
である。その理由は、アセンブリ内の砒素不純物及びそれの蒸発及びシリコン溶
解物への砒素の注入を、視覚的に観察することができるからである。このアセン
ブリの主要な部材は厚い壁を有する透明な溶融石英からなる管１１であり、この
管は外径２５ｍｍ、壁厚３ｍｍ、長さ４７５ｍｍを有する。この管の下端１２は
、アセンブリに砒素不純物材料を入れる際の助けとなる漏斗状に、外側にすそ広
がりになっている。リング状に形成された隆起部１４は、すそ広がり部の端部１
２から約１２５ｍｍの管表面上に配置されている。このリング１４は、図１に符
号１６で示すシリコン溶融物の液面の下に、アセンブリの開放端１２が予め定め
られた一定の深さだけ沈められている状態を視覚的に判定するために使用される
。この管の反対側の端部１８は小さく狭めてあり、その外径は１２ｍｍ、長さは
６１ｍｍである。
【００１２】 溶接され融着された直径２５ｍｍの管の上端は、２番目に大きい直径をもち、
長さは、外径４４ｍｍ、壁厚３ｍｍ、長さ１５０ｍｍを有する溶着された透明の
石英の管２０よりは短い。この大径管の上端２２は、閉じられたチャンバ２４を
アセンブリ１０の上部に作るために、閉じられている。図２に示すように、長さ
が短く四角形の溶融した透明の石英からなるバー２６は、完成したアセンブリの
上部表面に溶接されて取りつけてある。小さいノッチまたは平坦部２８が、四角
形バー２６に付け加えられており、それによりこの突起部が種（シード）と同様
に機能し、ハムコ（Hamco）社製結晶成長器内のシードチャックに不純物供給管
アセンブリ１０を組み付けできるようになっている。さらに、突起部状の種と管
部材の閉鎖上端部との接合は、頑丈であり、８ｍｍの低応力で十分な隅肉がこの
接合部に付け加えられている。
【００１３】 この砒素不純物供給管アセンブリ１０の操作は、下記の通りである。アセンブ
リは、最初に、アセンブリのすそ広がりな開放端が上方向を指すように、図２に
示す垂直姿勢から１８０度回転される。この姿勢で、２００ｇまでの粒状固形物
である砒素不純物材料が、アセンブリ１０の開放端１２を通って、直径４４ｍｍ
の管で作られた閉鎖チャンバ２４の中に充満するまで、注入される。供給管アセ
ンブリ１０の中に砒素不純物が完全充填された後、アセンブリは、ゆっくりと注
意深く、図２のようなもとの直立姿勢に１８０度回転される。この時点で、固体
粒状砒素不純物材料は、外側の管２０の内壁と直径１２ｍｍに狭まった管部分１
８の外壁との間に収容された状態で、直径４４ｍｍ管の収容部またはチャンバの
下端部内に留まる。供給管アセンブリ１０に砒素不純物が充填されることにより
、図１に示す結晶成長器３０に取り付ける準備が完了する。結晶成長器３０は、
１５インチ型ハムコ(Hamco)社製結晶成長器（型番CG2000 RC-30）である。しか
し、供給管アセンブリ１０の大きさを適当に調整して、他の結晶成長器を使用す
ることもできる。ハムコ社は、ニューヨーク州ロチェスター市のカエックスにあ
る。
【００１４】 結晶成長器３０内にシリコン充填物の溶融が完了した後、結晶成長器３０の隔
離弁（図示せず）が閉じられ、次に収容室３２内が、周囲の大気圧状態にされ、
これにより収容室のアクセスドア３４を開けることができる。砒素不純物が充填
された供給管アセンブリ１０は、シリコン種を取りつける方法と同様の方法で、
標準的な構成物を有する結晶成長器のシードチャックアセンブリ（図示せず）に
組み付けられる。供給管アセンブリ１０は、供給管アセンブリ１０のすそ広がり
の下端１２を下に向け、シードチャックアセンブリから吊り下げられる。結晶成
長器の収容室の扉３４は、閉鎖されており、収容室は、炉のタンク内部の真空状
態（アルゴンパージングで１４から２８パスカル）に匹敵する圧力までポンプに
より減圧され、次に、隔離弁が開かれる。
【００１５】 供給管アセンブリ１０は、シードチャック供給駆動部を用いて、シリコン溶融
物の液面へ降ろされる。供給管アセンブリ１０のすそ広がりな開放端１２が溶融
物の液面１６に達すると、アセンブリ１０の上端近傍の直径４４ｍｍの収容部の
底にある砒素不純物材料が、シリコン溶融物の液面１６から約２８５ｍｍ上方に
配置される。この処理に使われる熱領域内で本発明のデザインを解析するＭＡＲ
Ｃ（当業者に周知の非線形有限要素法ソフトウェア）の熱モデルによると、チャ
ンバ２４の底にある砒素不純物材料は、温度が６１２℃以上に上昇し、蒸発し始
める。この時点で、供給管アセンブリ１０は、さらにシリコン溶融物に降ろされ
（１２５ｍｍ方向に移動され）、管１１のリング１４が溶解したシリコン溶融面
１６に接触する。この時点で、アセンブリ１０の直径４４ｍｍの管部分に完全に
取り囲まれた体積部分は結晶引き上げ装置の熱領域内の十分低い場所にあり、熱
領域の温度は砒素不純物の蒸発温度である６１２℃を超えている。砒素不純物の
蒸気はチャンバ２４に満たされ、次に、供給管アセンブリ１０内の直径２５ｍｍ
管へ下降していき、沈んだアセンブリの下端にあるシリコン溶融物に達する。砒
素蒸気はシリコン溶融物に達すると、シリコン溶融物に吸収され、それによって
、この溶融したシリコンから成長するシリコンインゴットに、必要とされる特性
と品質が与えられる。供給管アセンブリ１０内の空間は、ドーピング処理の間、
結晶成長器の内部空間から独立しているため、ほとんどの砒素不純物は溶解した
シリコンに吸収され、消失及び結晶成長器の外部に排出される砒素不純物の固形
物または蒸気は最小限となる。
【００１６】 砒素不純物が蒸発してシリコン溶融物に吸収された後、供給管アセンブリ１０
は、溶融物から引き上げられ、結晶成長器の収容室３２内に戻される。この時点
で、結晶成長器３０の隔離弁は閉じられ、次に、収容室３２は、ポンプにより周
囲の大気圧状態に戻され、それにより収容室の扉３４を開くことが可能になる。
次に、砒素不純物供給管アセンブリ１０は、シードチャックアセンブリから取り
外され、シリコン種が、シードチャックアセンブリに取り付けられる。収容室の
扉３４は閉じられ、収容室３２は、ポンプにより真空にされ、結晶成長器の隔離
弁が開放される。結晶成長器は、必要とされる砒素不純物濃度まで砒素不純物が
添加されたシリコン溶融解物を用いて、シリコンインゴットの成長処理を行う。
砒素の高い毒性の観点から、この処理の間、常に適切な安全予防策が取られる。
【００１７】 本発明の他の実施例を、図４及び図５に示す。この実施例では、不純物供給管
アセンブリ１０の下端から１２５ｍｍの位置にあるリング１４が、ディスク４０
に取り替えられる。このディスク４０は、溶融した透明の石英により作られ、供
給管に溶接または融着されている。この実施例において、このディスク４０は、
厚さ５ｍｍ、直径１５０ｍｍを有する。この実施例の操作は、図２及び図３に示
した実施例の操作とほとんど同じであり、このディスク構造は、リング構造と同
じ目的を達成する。両実施例において、供給管アセンブリの端部は溶融物の中に
沈められる。
【００１８】 図２及び図３のリング１４若しくは図４及び図５のディスク４０のどちらかが
溶融面１６に接触した状態で、供給管アセンブリの端部１２は、砒素の蒸発及び
シリコン溶融物への砒素の吸収を正確に行うため、一定の必要とされる距離だけ
沈められる。しかしながら、図４及び図５に示すディスク４０は、付加的な役目
も果たす。砒素蒸気は、供給管アセンブリ１０の沈められた端部１２からシリコ
ン溶融物に放たれると、シリコン溶融物に吸収される前に、砒素蒸気は、供給管
アセンブリ１０の周りで泡となって上昇し、シリコン溶融物に吸収される前に液
面１６に達してしまう可能性がある。仮に、砒素蒸気が吸収される前に溶融物の
液面に達した場合、その蒸気は溶融面から放出され、砒素不純物が消失すること
になる。ディスク４０を供給管アセンブリ１０に設けるとともにそのディスク４
０を溶融面１６に位置させることにより、そのディスクはシールドまたはバリア
として作用する。溶融面１６に達した砒素蒸気は、ディスク４０によりブロック
され、溶融面から逃れる前に、ディスク４０の径方向外側に向かってより長い距
離を進むことが強いられる。これにより、砒素蒸気は、シリコン溶融物の中でよ
り長い時間を費やすことを強いられ、それにより、より多くの砒素不純物がシリ
コン溶融物に吸収される。
【００１９】 本発明の他の実施例を、図６に示す。この実施例では、供給管アセンブリ５０
は、結晶成長炉３０の外側に取り付けられた機械式スライドアセンブリ５２に取
り付けられている。不純物アクセスポート５４は、ハムコ社製小径結晶成長器の
炉移動部に設けたものが、この目的に利用されている。供給管アセンブリ５０が
取り付けられた機械式スライド組物５２はアクセスポート５４に組みつけられて
おり、供給管アセンブリ５０の下端５６が、アクセスポート５４を介して炉３６
の中に伸張して、供給管アセンブリ５０の下端５６をシリコン溶融物に沈ませる
ことができるようにしてある。
【００２０】 機械式スライドアセンブリ５２は、手動により作動させてもよいし、結晶成長
器ＰＬＣ（プログラミング可能なロジックコントローラ）によって駆動制御して
もよい。機械式スライドアセンブリ５２に必要とされる真空シールは、スライド
式のＯリングシール（図示せず）を使用するか、または金属製ベローズ（図示せ
ず）を使用して行うことができる。スライド式のＯリングシールはコストがかか
らず、ベローズシールよりすばやく製作できる。しかしながら、Ｏリングシール
は、Ｏリングのスライド動作により、不純物粒子を発生させ放出する傾向がある
。それゆえ、スライド式のＯリングシールよりも金属製ベローズを使用する方が
望ましい。
【００２１】 砒素不純物を供給管アセンブリ内に入れ、結晶成長器内のシードチャックに組
み付ける上述の実施例とは異なり、砒素不純物はまず同一のハムコ社製カートリ
ッジアセンブリに入れられる。このカートリッジは、ハムコ社製小径結晶成長器
の不純物アクセスポート５４を介して不純物を加える場合に一般的に使用される
。この不純物カートリッジは、次に、機械式スライドアセンブリ５２及び供給管
アセンブリ５０に組み込まれる。この作業は、結晶成長工程が始まる前に行われ
、その間に結晶成長器に塊状のシリコン重合体が装填される。工程が始まり溶融
相が完全にできた後、供給管アセンブリ５０は、次に、アクセスポート５４を介
して伸張され、供給管アセンブリ５０の下端５６は、シリコン溶融物に沈められ
る。本実施例の不純物カートリッジアセンブリ５７は、この時点で開放されて不
純物を供給管５０に放出する弁を備えており、供給管５０に放出された不純物は
蒸発してシリコン溶融物に吸収される。この構成では、付属の装置５９を介して
アルゴンパージすることができる。この装置によれば、不純物カートリッジを介
し、次に供給管アセンブリ５０を介してアルゴンを流し、それにより、溶融物へ
のドーピング処理が完了した時点で、残留する砒素不純物の蒸気が完全にパージ
される。
【００２２】 図７及び図８は、図６に示すアセンブリに使用される供給管アセンブリ５０の
端部について、２つの実施例を示す図である。図７に示す実施例では、ろ過装置
または整流装置５８が、供給管アセンブリの端部付近に配置されている。砒素不
純物が、供給管アセンブリ５０を落下するとき、ブロックされ、ろ化装置または
整流装置５８上に残る。砒素は、それが蒸発する高温領域内の熱領域にちょうど
存在する。この領域に、成長チャンバに降下した粒状固形物の不純物を収容する
部屋（チャンバ）の少なくとも一部を構成している。したがって、砒素蒸気は、
次に、ろ過装置または整流装置５８内の小孔６０を通過することができる。しか
し、この孔は、粒状固形物である不純物粒子が通過するには小さ過ぎる。砒素蒸
気は、次に、シリコン溶融物に注入され、上述のように吸収される。図８に示す
実施例では、ろ過装置または整流装置５８は、バイパスとして使用される短い小
径管６２に代えられている。固形物である砒素が入れられると、それはバイパス
管６２の上部開端６４を通過して落下し、バイパス管入口の下に配置された棚６
６の上に留まる。この棚は、供給管アセンブリの下端６８と一直線上に並ぶ小さ
な孔の部分を除き、供給管アセンブリを閉鎖している。砒素が蒸発すると、砒素
蒸気は、供給管アセンブリ５０の中に充満し、次に、バイパス管６２を通過して
流出し、下端６８を通ってシリコン溶融物に達する。図７及び図８の実施例では
、全ての砒素蒸気をシリコン溶解物に追い込むように、アルゴンのパージガスを
送ることができる。
【００２３】 本発明又は好ましい実施例の構成を採用するにあたって、「一つ」、「その」
、「上記」といった冠詞は、一つ又はそれ以上の構成要素を意味するものである
。「〜を有する」、「〜を含む」、「〜を備えている」といった用語は、そこに
記載された構成要素以上の別の構成要素を含みうることを意味する。
【００２４】 以上のように、本発明の目的が達成される。他の利点が得られることも明らか
であろう。
【００２５】 本発明の範囲から逸脱することなく、上述の構成や方法を種々改変することが
でき、以上の説明に含まれまた添付図面に示されたすべての事項は説明のための
ものであって限定的な意味に解釈されるものでない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 結晶成長炉チャンバの部分的断面図である。
【図２】 本発明に係る不純物供給管アセンブリの第一の実施例を示したの
透視図である。
【図３】 図２の実施例の断面図である。
【図４】 本発明に係る不純物供給管アセンブリの第二の実施例を示した透
視図である。
【図５】 図４の実施例の断面図である。
【図６】 本発明に係るスライド式供給装置に取り付けられた供給管アセン
ブリ有する結晶成長炉チャンバの部分的断面図である。
【図７】 本発明に係る不純物供給管アセンブリの第三の実施例を示した断
面図である。
【図８】 本発明に係る不純物供給管アセンブリのもう一つの実施例を示し
た断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モーセン・バナン アメリカ合衆国63040ミズーリ州グローバ ー、ベイショア・コーブ・コート16406番 (72)発明者 ミリンド・クルカーニ アメリカ合衆国63108ミズーリ州セント・ ルイス、ナンバー９ジェイ、サウス・キン グズハイウェイ18番 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF10 EB01 EG27 EG30 EH05 HA12 PB05 PB07 PB09

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリコン成長装置内のシリコン溶融物に不純物を供給する供
    給管アセンブリであって、 開放上端部と開放下端部を有する細長い供給管と、 上記供給管の開放上端部の周りに配置されて該上端部を囲み、所定量の不純物
    固形材料を内部に収容するために形成された閉鎖された部屋を有し、 上記供給管を垂直位置に配置したとき、所定量の粒状固形材料からなる不純物
    が上記供給管の上端部の下に位置するために十分な距離だけ、上記供給管の開放
    上端部が上記部屋に伸びている供給管アセンブリ。
  2. 【請求項２】 上記開放上端部の近傍にある上記供給管の上端部分は、上記
    供給管の本体部分よりも小さな径を有する請求項１の供給管アセンブリ。
  3. 【請求項３】 上記開放下端部の近傍にある上記供給管の下端部分は、上記
    供給管の本体部分よりも大きな径を有する請求項１の供給管アセンブリ。
  4. 【請求項４】 上記下端部分は漏斗形状をしている請求項３の供給管アセン
    ブリ。
  5. 【請求項５】 上記不純物供給管アセンブリの長さは、上記供給管の開放下
    端部が結晶室内のシリコン溶融物の表面と接触するとき、供給管の閉鎖された部
    屋内の粒状固形砒素不純物が結晶成長室内部の所定場所に配置され、そこで砒素
    不純物が少なくとも蒸発温度に達するように決められている請求項１の供給管ア
    センブリ。
  6. 【請求項６】 上記供給管の下端部から所定距離の位置で上記供給管に同心
    的に取り付けられたリングを備えている請求項１の供給管アセンブリ。
  7. 【請求項７】 上記供給管の下端部から所定距離の位置で上記供給管に同心
    的に取り付けられたディスクを備えている請求項１の供給管。
  8. 【請求項８】 上記ディスクは、このディスクをシリコン溶融物の表面に配
    置した状態で、蒸発した砒素不純物がシリコン溶融物に吸収される前にシリコン
    溶融物から逃げるのを防止するために十分な大きさの径を有する請求項７の供給
    管。
  9. 【請求項９】 石英からなる請求項１の供給管。
  10. 【請求項１０】 結晶成長室を有するシリコン結晶成長装置内のシリコン溶
    融物に砒素不純物を供給する方法であって、 所定量の粒状固形砒素不純物を供給管に取り付けた閉鎖された部屋に入れる工
    程であって、上記供給管の開放上端部が直立位置において上記粒状固形砒素不純
    物の上に配置されるものと、 上記供給管の開放下端部をこれがシリコン溶融物の表面下に位置するようにシ
    リコン溶融物中に下降させるとともに上記粒状固形砒素不純物を有する閉鎖され
    た部屋を結晶成長室に下降させ、上記粒状固形砒素不純物を蒸発させて上記供給
    管を介してシリコン溶融物に入れる工程を備えた方法。
  11. 【請求項１１】 上記供給管はその外側に深さを示す指示部を備えており、
    上記指示部がシリコン溶融物の表面にあるとき、上記シリコン要求物内の供給管
    の深さを視覚的に確認するようにしてある請求項１０の方法。
  12. 【請求項１２】 上記指示部は上記供給管に同心的に取り付けられたディス
    クである請求項１１の方法。
  13. 【請求項１３】 上記ディスクは、蒸発した砒素不純物がシリコン溶融物に
    吸収される前に上記シリコン溶融物から逃げるのを防止するために十分な径を有
    する請求項１２の方法。
  14. 【請求項１４】 上記ディスクは直径が少なくとも約１５０ｍｍを有する請
    求項１３の方法。
  15. 【請求項１５】 上記指示部は上記供給管の外側に同心的に取り付けられた
    リングである請求項１１の方法。
  16. 【請求項１６】 上記供給管の開放下端部は漏斗形状を有する請求項１０の
    方法。
  17. 【請求項１７】 結晶成長室を有するシリコン結晶成長装置内のシリコン溶
    融物に砒素不純物を供給する方法であって、 供給管に連通する供給管アセンブリの上部チャンバであって閉鎖された上端部
    を有する上部チャンバに所定量の粒状固形砒素不純物を配置する工程と、 上記供給管の開放下端部を下降させて上記シリコン溶融物表面の下に位置させ
    ると共に上記粒状固形砒素不純物を有するチャンバの少なくとも一部を上記結晶
    成長室に下降させ、上記粒状固形砒素不純物を蒸発して上記供給管を介してシリ
    コン溶融物に入れる工程を備えた方法。
  18. 【請求項１８】 上記粒状固形砒素不純物を配置する工程は、上記供給管を
    直立状態にした状態で上記供給管の開放上端部を上記粒状固形砒素不純物の上に
    位置させ、上記供給管に取り付けた閉鎖チャンバ内に所定量の粒状固形砒素不純
    物を位置させる請求項１７の方法。
  19. 【請求項１９】 上記粒状固形砒素不純物を配置する工程は、上記供給管に
    取り付けたチャンバ内のバッフルであってこのバッフルの下側が上記供給管の下
    端に連通しているバッフルに所定量の粒状固形砒素不純物を位置させる請求項１
    ７の方法。
  20. 【請求項２０】 上記供給管はその外側に深さを示す指示部を備えており、
    上記指示部がシリコン溶融物の表面にあるとき、上記シリコン要求物内の供給管
    の深さを視覚的に確認するようにしてある請求項１７の方法。
  21. 【請求項２１】 上記指示部は上記供給管に同心的に取り付けられたディス
    クである請求項２０の方法。
  22. 【請求項２２】 上記ディスクは、蒸発した砒素不純物がシリコン溶融物に
    吸収される前に上記シリコン溶融物から逃げるのを防止するために十分な径を有
    する請求項２１の方法。
  23. 【請求項２３】 上記ディスクは直径が少なくとも約１５０ｍｍを有する請
    求項２２の方法。
  24. 【請求項２４】 上記指示部は上記供給管の外側に同心的に取り付けられた
    リングである請求項２０の方法。
  25. 【請求項２５】 上記供給管の開放下端部は漏斗形状を有する請求項１７の
    方法。
  26. 【請求項２６】 結晶成長室を有するシリコン結晶成長装置中のシリコン溶
    融物に砒素不純物を供給する方法であって、 下部開放端部と閉鎖上端部、及び内部に設けられたバッフルを有する不純物供
    給管を用意する工程と、 上記供給管の下端開放端部を下降し、上記下端開放端部をシリコン溶融物の表
    面下に位置させるとともに、上記バッフルを上記結晶成長装置の高温領域に位置
    させる工程と、 所定量の粒状固形砒素不純物を上記バッフル上に位置させ、上記粒状固形砒素
    不純物を蒸発させて上記供給管の下部開放端部からシリコン溶融物に入れる工程
    を備えた方法。
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