JP2012126593A - 半導体単結晶製造装置及び半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
半導体単結晶製造装置及び半導体単結晶の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012126593A JP2012126593A JP2010278476A JP2010278476A JP2012126593A JP 2012126593 A JP2012126593 A JP 2012126593A JP 2010278476 A JP2010278476 A JP 2010278476A JP 2010278476 A JP2010278476 A JP 2010278476A JP 2012126593 A JP2012126593 A JP 2012126593A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- induction heating
- heating coil
- single crystal
- sub
- insulating member
- 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
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
【解決手段】 半導体棒の浮遊帯域周辺を囲繞するように配置され、コイル1巻きごとの間に溝を有する主誘導加熱コイルと、浮遊帯域を囲繞する内径空間を跨ぐように弧状部位を形成した副誘導加熱コイルとを有し、両コイルが内径空間の中心に向かって相対的に前後動することにより、浮遊帯域の内径空間が可変するように構成された半導体単結晶製造装置において、両コイルの間に絶縁部材が設けられ、該絶縁部材は板状であるかまたは2以上具備されることによって、常に全ての絶縁部材が溝の位置に同時にくることが無いように設けられたものであることを特徴とする半導体単結晶製造装置。
【選択図】図1
Description
まず、原料結晶棒101を、チャンバー112内に設置された上軸103の上部保持治具104に保持する。一方、種結晶108を、原料結晶棒101の下方に位置する下軸105の下部保持治具106に保持する。次に、図8のように主誘導加熱コイル107´と、浮遊帯域110を囲繞する主誘導加熱コイルの内径空間116を跨ぐように弧状部位115を形成した副誘導加熱コイル111を相対移動させ、見かけ上のコイルの内径を小さくした状態で原料結晶棒101を溶融して、種結晶108に融着させる(特許文献1)。
しかし、主誘導加熱コイルが単巻から複巻になったときに、副誘導加熱コイルが主誘導加熱コイルの内側コイルから外側コイルにかけて移動する際に、副誘導加熱コイルの絶縁部材113が主誘導加熱コイルの内側コイルと外側コイルの溝114に入り込み、主誘導加熱コイルと副誘導加熱コイルの絶縁が弱くなるか又は無くなり、主誘導加熱コイルと副誘導加熱コイルの間に火花放電の発生、また副誘導加熱コイルとの接触における誘導加熱コイルの電流回路の異常による誘導加熱コイルと浮遊帯域110への火花放電が発生するという問題が生じた。
また、本発明の半導体単結晶製造装置を用いた半導体単結晶の製造方法によれば、溝を有する主誘導加熱コイルと副誘導加熱コイル間の絶縁が単結晶の製造中に弱くなるか又は無くなることがないため、火花放電の発生を防止して単結晶製造における歩留まり、生産性の向上を図ることができる。
前述のように、従来、主誘導加熱コイルが単巻から複巻になったときに、副誘導加熱コイルが主誘導加熱コイルの内側コイルから外側コイルにかけて移動する際に、副誘導加熱コイルの絶縁部材が主誘導加熱コイル1巻きごとの間にある溝に入り込み、主誘導加熱コイルと副誘導加熱コイルの絶縁が弱くなるか又は無くなり、主誘導加熱コイルと副誘導加熱コイルの間に火花放電の発生、また副誘導加熱コイルとの接触における誘導加熱コイルの電流回路の異常による誘導加熱コイルと浮遊帯域への火花放電が発生するという問題があった。
図1は、本発明の半導体単結晶製造装置を模式的に示した図である。この半導体単結晶製造装置30は、チャンバー12内に設置され、原料結晶棒1を保持する上部保持治具4と、種結晶8を保持する下部保持治具6と、1巻きごとの間に溝14を有する主誘導加熱コイル7と、図2のように浮遊帯域10を囲繞する主誘導加熱コイルの内径空間16を跨ぐように弧状部位15を形成した副誘導加熱コイル11と、主誘導加熱コイル7または副誘導加熱コイル11に接着され、板状であるか2以上具備されることによって、常に全てが溝14の位置にくることが無いように設けられた絶縁部材13を有する。
また、主誘導加熱コイル7と副誘導加熱コイル11との間隔が0.2〜5mmとなるように、前記絶縁部材13を直径0.2〜5mmの球状か、厚さが0.2〜5mmの板状とすることができる。主誘導加熱コイル7と副誘導加熱コイル11の間隔が0.2mmより少ない場合は、火花放電を起こす可能性が高くなり、また、5mmを超える場合は結晶の溶融がうまくいかず単結晶の有転位化が発生し易くなるという問題があるが、このような絶縁部材であれば、上記問題を発生させずにより確実に主誘導加熱コイルと副誘導加熱コイルとを絶縁することができる。
配置された絶縁部材全てが同時に溝の位置にくることが無いように配置されていれば、上記形態に限らず、例えば絶縁部材を2つ、あるいは4つ以上配置しても良いし、3つの絶縁体が三角形の各頂点の位置に来るように配置しても良い。
このような構造の副誘導加熱コイルであれば、副誘導加熱コイルを移動させる間、主誘導加熱コイルの溝の位置に全ての絶縁部材がくることは無いため、絶縁が弱くなるか又は無くなることなく火花放電を防止することができる。
尚、上記では副誘導加熱コイルを主誘導加熱コイルの下面側に設けた例を挙げて説明したが、副誘導加熱コイルを上面側に配置しても良い。
まず、原料結晶棒1の溶融を開始する部分をコーン形状に加工し、加工歪みを除去するために表面のエッチングを行う。その後、図1に示すFZ法による単結晶製造装置30のチャンバー12内に原料結晶棒1を収容し、チャンバー12内に設置された上軸3の上部保持治具4にネジ等で固定する。一方、下軸5の下部保持治具6には種結晶8を取り付ける。
不図示の高周波発振機に、コイル1巻きごとの間に溝14を有する複巻の主誘導加熱コイル7を固定し、その直下に、弧状部位15を有する副誘導加熱コイル11を設置する。ここでは、本発明の図2〜図4に示す様に絶縁部材13を配置したコイルを使用する。
この時、単結晶育成中にある程度単結晶径が大きくなるまで主誘導加熱コイル7と副誘導加熱コイル11を、内径空間16の中心から遠ざかるように相対移動させる。
このとき、育成する際に原料結晶棒1の回転中心となる上軸3と、単結晶化の際に育成単結晶棒2の回転中心となる下軸5を偏芯させて単結晶を育成することができる。このように両中心軸をずらすことにより、単結晶化の際に溶融部を撹拌させ、製造する単結晶の品質を均一化させることができる。尚、偏芯量は単結晶の直径に応じて設定すればよい。
(実施例1)
抵抗率1000Ωcm以上の直径150mmのCZシリコン単結晶を原料結晶棒として、FZ法によりゾーニングを行い、直径205mmのシリコン単結晶を製造した。
このシリコン単結晶の製造の際には図1に示す本発明の単結晶製造装置を用いた。誘導加熱コイルは内側の第一加熱コイルの外径を160mm、外側の第二加熱コイルの外径を280mmのパラレルコイルを主誘導加熱コイルとし、図2に示すような弧状部位の両先端と弧状部位中心付近に、材料を窒化珪素とした直径1mm、抵抗率1×106Ωcmの球状の絶縁部材を3つ接着した、冷却用の水を流通させている本発明の副誘導加熱コイルを使用した。絶縁材料で隔たれている主誘導加熱コイルと副誘導加熱コイルの間隔を0.5mmとした。チャンバー内圧を0.19MPa、不活性ガスをArとして流量50L/min、成長速度を2.0mm/min、偏芯量を12mmとした。また、ドープは行わず、ノンドープシリコン単結晶の製造を行った。
以上の条件でシリコン単結晶の引上げを39回行ったときの火花放電の発生は0回であった。このときの結果を下記表1に示す。
図3に示すような、副誘導加熱コイルと相似形状であって、材料を窒化珪素とした厚さ1mm、抵抗率1×106Ωcmの板状絶縁部材を接着した副誘導加熱コイルを装着した半導体単結晶製造装置を用いて、その他は実施例1と同じ条件でノンドープシリコン単結晶の製造を行った。
以上の条件でシリコン単結晶の引上げを40回行ったときの火花放電の発生は0回であった。このときの結果を下記表1に示す。
図4に示すような、材料を窒化珪素とした幅5mmで厚さ1mm、抵抗率1×106Ωcmの板状絶縁部材を、溝の内側と外側に2枚ずつ接着した主誘導加熱コイルを装着した半導体単結晶製造装置を用いて、その他は実施例1と同じ条件でノンドープシリコン単結晶の製造を行った。
以上の条件でシリコン単結晶の引上げを40回行ったときの火花放電の発生は0回であった。このときの結果を下記表1に示す。
抵抗率1000Ωcm以上の直径150mmのCZシリコン単結晶を原料結晶棒として、FZ法によりゾーニングを行い、直径205mmのシリコン単結晶を製造した。
このシリコン単結晶の製造の際には、図5に示す従来の単結晶製造装置を用いた。誘導加熱コイルは内側の第一加熱コイルの外径を160mm、外側の第二加熱コイルの外径を280mmのパラレルコイルを主誘導加熱コイルとし、図7に示すような弧状部位の一の自由端側に、直径1.0mm、抵抗率1×106Ωcm球状の絶縁部材1つを介した状態の冷却用の水を流通させている副誘導加熱コイルを使用した。炉内圧を0.19MPa、不活性ガスをArとして流量50L/min、成長速度を2.0mm/min、偏芯量を12mmとした。また、ドープは行わず、ノンドープシリコン単結晶の製造を行った。
以上の条件でシリコン単結晶の引上げを235回行ったときの火花放電の発生は23回であった。このときの結果を下記表1に示す。
4、104…上部保持治具、 5、105…下軸、 6、106…下部保持治具、
7、107…主誘導加熱コイル(複巻)、 107´…主誘導加熱コイル(単巻)、
8、108…種結晶、 9、109…絞り部、 10、110…浮遊帯域、
11、111…副誘導加熱コイル、 12、112…チャンバー、
13、113…絶縁部材(球状)、 13´、13″…絶縁部材(板状)、
14、114…溝、 15、115…弧状部位、 16、116…内径空間、
20、120…ドープノズル、 30、130…半導体単結晶製造装置。
Claims (7)
- 半導体棒の浮遊帯域周辺を囲繞するように配置され、コイル1巻きごとの間に溝を有する2回巻き以上の主誘導加熱コイルと、該主誘導加熱コイルの上下面の少なくともいずれか一方の面に対向して配置され、前記主誘導加熱コイルの前記浮遊帯域を囲繞する内径空間を跨ぐように弧状部位を形成した副誘導加熱コイルとを有し、前記主誘導加熱コイルと前記副誘導加熱コイルが前記内径空間の中心に向かって相対的に前後動することにより、前記主誘導加熱コイルと前記副誘導加熱コイルとで囲繞する浮遊帯域の内径空間が可変するように構成された半導体単結晶製造装置において、前記主誘導加熱コイルと前記副誘導加熱コイルの間に両コイルと接触する絶縁部材が設けられ、該絶縁部材は板状であるかまたは2以上具備されることによって、常に全ての絶縁部材が前記溝の位置にくることが無いように設けられたものであることを特徴とする半導体単結晶製造装置。
- 前記絶縁部材が板状であって、前記副誘導加熱コイルと相似形状であることを特徴とする請求項1に記載の半導体単結晶製造装置。
- 前記絶縁部材が、前記主誘導加熱コイルまたは前記副誘導加熱コイルに接着されたものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体単結晶製造装置。
- 前記絶縁部材の抵抗率が1×106Ωcm以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の半導体単結晶製造装置。
- 前記絶縁部材が窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化珪素のいずれか一種の材料からなるものであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の半導体単結晶製造装置。
- 前記絶縁材料で隔たれている前記主誘導加熱コイルと前記副誘導加熱コイルの間隔が、0.2mm〜5mmであることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の半導体単結晶製造装置。
- 原料結晶棒を誘導加熱コイルで加熱溶融して浮遊帯域を形成し、該浮遊帯域を下方から上方に移動する事で単結晶棒を育成するフローティングゾーン法による半導体単結晶の製造方法であって、前記請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の半導体単結晶製造装置を用いて半導体単結晶を製造することを特徴とする半導体単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010278476A JP5365617B2 (ja) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | 半導体単結晶製造装置及び半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010278476A JP5365617B2 (ja) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | 半導体単結晶製造装置及び半導体単結晶の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012126593A true JP2012126593A (ja) | 2012-07-05 |
JP5365617B2 JP5365617B2 (ja) | 2013-12-11 |
Family
ID=46644067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010278476A Active JP5365617B2 (ja) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | 半導体単結晶製造装置及び半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5365617B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015218076A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法及び単結晶製造装置 |
JP2016141612A (ja) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 信越半導体株式会社 | 半導体単結晶製造装置及び半導体単結晶の製造方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58176195A (ja) * | 1982-04-06 | 1983-10-15 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 浮遊帯域溶融法による結晶製造方法 |
JPS63291888A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-29 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体単結晶製造装置 |
JP2006169060A (ja) * | 2004-12-17 | 2006-06-29 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶製造装置及び単結晶製造方法 |
JP2006169059A (ja) * | 2004-12-17 | 2006-06-29 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶製造装置及び単結晶製造方法 |
-
2010
- 2010-12-14 JP JP2010278476A patent/JP5365617B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58176195A (ja) * | 1982-04-06 | 1983-10-15 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 浮遊帯域溶融法による結晶製造方法 |
JPS63291888A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-29 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体単結晶製造装置 |
JP2006169060A (ja) * | 2004-12-17 | 2006-06-29 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶製造装置及び単結晶製造方法 |
JP2006169059A (ja) * | 2004-12-17 | 2006-06-29 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶製造装置及び単結晶製造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015218076A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法及び単結晶製造装置 |
JP2016141612A (ja) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 信越半導体株式会社 | 半導体単結晶製造装置及び半導体単結晶の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5365617B2 (ja) | 2013-12-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100954291B1 (ko) | 고품질의 반도체 단결정 잉곳 제조장치 및 방법 | |
JP4773340B2 (ja) | 半導体単結晶製造装置 | |
WO2015063992A1 (ja) | シリコン単結晶引上装置 | |
JP2005306653A (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
JP5365617B2 (ja) | 半導体単結晶製造装置及び半導体単結晶の製造方法 | |
JP5126267B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法およびシリコン単結晶製造装置 | |
WO2012114375A1 (ja) | N型シリコン単結晶の製造方法及びリンドープn型シリコン単結晶 | |
JP2010254487A (ja) | 単結晶成長方法 | |
JP6233182B2 (ja) | 単結晶の製造方法及び単結晶製造装置 | |
JP2022159501A (ja) | 多結晶シリコン棒、多結晶シリコンロッドおよびその製造方法 | |
JP5594257B2 (ja) | 単結晶製造方法 | |
JP5505362B2 (ja) | 複巻誘導加熱コイル及びこれを有する単結晶製造装置並びにこれを用いた単結晶製造方法 | |
JP5924181B2 (ja) | Fz単結晶シリコンの製造方法 | |
KR102265466B1 (ko) | 실리콘 단결정 제조 방법 | |
JP5505365B2 (ja) | 誘導加熱コイルにおける放電防止用絶縁部材及びこれを用いた単結晶製造装置並びに単結晶製造方法 | |
JP2008260671A (ja) | 単結晶引上装置 | |
JP4150167B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
KR20130020488A (ko) | 잉곳 제조 장치 | |
JP6601420B2 (ja) | 単結晶製造方法及び単結晶引き上げ装置 | |
JP2005104751A (ja) | 単結晶育成装置 | |
JP5888264B2 (ja) | 半導体単結晶の製造方法 | |
JP2013168345A (ja) | 誘導加熱コイル及び該コイルを使用した単結晶の製造方法 | |
JP2013082571A (ja) | シリコン単結晶ウエーハ、エピタキシャルウエーハ、及びそれらの製造方法 | |
JP2007238362A (ja) | 単結晶育成装置 | |
JP5077320B2 (ja) | N型シリコン単結晶の製造方法及びリンドープn型シリコン単結晶 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121218 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130813 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130815 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130826 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5365617 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |