JP2504875B2 - 単結晶製造装置 - Google Patents
単結晶製造装置Info
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- JP2504875B2 JP2504875B2 JP3146294A JP14629491A JP2504875B2 JP 2504875 B2 JP2504875 B2 JP 2504875B2 JP 3146294 A JP3146294 A JP 3146294A JP 14629491 A JP14629491 A JP 14629491A JP 2504875 B2 JP2504875 B2 JP 2504875B2
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
に係り、特に高純度の均質な半導体単結晶を製造する半
導体単結晶製造技術に関する。
料融液から円柱状の結晶を育成するCZ(チョクラルス
キー引上げ)法が用いられている。育成される単結晶に
は極めて高純度のものが要求されるが、引上げ中に凝縮
した一酸化ケイ素凝縮物からなる塊状物がるつぼ内融液
中に落下し、引上げ単結晶中に不純物として取り込まれ
たり、また単結晶化が阻害されたりするという問題があ
った。
るつぼの縁から内側に平たい環状リムを突出させるとと
もに、この環状リムに、円筒形状または円錐状に先細り
となるようにカバーを取り付け、さらに反応炉内に不活
性ガスを流速および圧力を適当に調節することによっ
て、引上げ中に凝縮した凝縮物または塊状物が融液中に
落ち込むのを防止するという方法が提案されている(特
公昭57−40119号または特公昭58−108
0)。
の外側すなわち低温部側には、引上げ中に凝縮した一酸
化ケイ素凝縮物または塊状物が付着し、これが融液中に
落下する。そして融液中に落下した凝縮物は成長するケ
イ素単結晶中に結晶欠陥を生ずる原因となっていた。
このように引上げ単結晶中に不純物として取り込まれ、
多結晶化の原因になる物質として、一酸化ケイ素凝縮物
以外にも、金属、金属酸化物等があることを発見した。
では、カバーの外側すなわち低温部側には、引上げ中に
凝縮した一酸化ケイ素凝縮物または塊状物あるいは金
属、金属酸化物等が付着し、これが融液中に落下し、成
長するケイ素単結晶中に結晶欠陥を発生させる原因とな
っていた。
で、不純物が成長するケイ素単結晶中に取り込まれるの
を防止し、結晶欠陥が少なく信頼性の高い半導体単結晶
を得ることのできる半導体単結晶製造装置を提供するこ
とを目的とする。
融液を充填したるつぼと、前記るつぼの周囲に配設さ
れ、るつぼ内の原料を溶融し原料融液を形成する加熱ヒ
―タと、前記るつぼ内の溶融原料に種結晶を浸漬して単
結晶を引上げる引上機構とを具備した単結晶製造装置に
おいて、前記引上げ単結晶のまわりに長さ方向全体に渡
って同一間隔を隔てて配設された円筒と、前記るつぼの
原料融液を覆うように前記円筒の下端部に連設された逆
円錐状の整流管と、前記整流管外壁から起立せしめら
れ、放射状に所定の間隔で原料融液側に向かって伸長す
る複数の羽板とからなる整流機構とを具備し、前記円筒
と単結晶との間に、上方から不活性ガスを流入して層流
を形成し、前記下端部から前記羽板に沿って、この層流
を排出せしめるようにしたことを特徴とする。望ましく
は、前記円筒の下端部と原料融液の液面との間隔が、前
記引上げ単結晶と円筒との間隔とほぼ同程度となるよう
に配設され、前記円筒と単結晶との間に、上方から、不
活性ガスを流入し、層流を形成し、前記下端部から前記
羽板に沿って配設された円錐状の前記整流機構を介して
排出せしめるようにしたことを特徴とする。
は、20mmとしている。
活性ガスを流入して層流を形成し、逆円錐状の整流管
と、この整流管の外壁から起立せしめられた複数の羽板
とによって、乱流を防止しこの層流を維持し高速で流出
せしめるように構成されている。従って上記構成によ
り、逆円錐状の整流管の外壁から所定の間隔で原料融液
側に伸長する羽板の存在により、円周方向でのガスの滞
留を防止し、層流を高速で流出せしめることができるた
め、融液上の滞在時間を短縮することができ、1酸化ケ
イ素凝縮物の成長が抑制される。また、羽板は融液に近
接しているため、融液の温度によって羽板に接触する層
流は暖められることになり、このことによっても1酸化
ケイ素凝縮物の成長が抑制される。従って、融液上に落
下する1酸化ケイ素凝縮物の数と大きさが減少し、これ
らの結果として単結晶の引上げ率および結晶欠陥が大幅
に減少する。さらにまた、前記引上げ単結晶のまわりに
長さ方向全体に渡って同一間隔を隔てて配設された円筒
を具備しているため、高温領域での単結晶の熱履歴を変
え、欠陥核の形成されない温度に維持することにより、
生成される単結晶の結晶欠陥を大幅に低減することが可
能となる。また、望ましくは、前記円筒の下端部と原料
融液の液面との間隔が、前記引上げ単結晶と円筒との間
隔とほぼ同程度となるように配設され、前記円筒と単結
晶との間に、上方から、不活性ガスを流入し、層流を形
成し、前記下端部から前記羽板に沿って配設された円錐
状の前記整流機構を介して排出せしめるようにしたこと
により、層流がさらに良好に維持され、より高速で装置
外にガスを排出し得る。
状不純物が単結晶表面に付着しないように、不活性ガス
で単結晶を包む役割を果たす。
から引き上げられたばかりの高温の単結晶から輻射熱が
効率よく除去されるのに必要であり、この隙間の下限値
として20mm程度は必要である。
ど)からのガス状不純物の単結晶への付着は、ガスの流
れが一方向化されているため、大幅に低減される。
つつ詳細に説明する。
図2に示すように(図1は断面図、図2は整流管の斜視
図、側断面図、下面図である)、単結晶製造装置本体1
00と、この内部に設けられた原料融液部200と、引
上げ部300とから構成されている。そして、引上げ部
300のまわりを囲み、引上げ単結晶1との隙間が20
mm程度である円筒2と、円筒2の下端に気密的に連設さ
れ、石英るつぼ3の上面に蓋をするように形成されかつ
下面に羽板4を有する円錐状の整流管5とを具備したこ
とを特徴とするものである。そしてこの整流管5は外筒
6によって支持されている。
ータ7が配設され石英るつぼの温度を所定の値に保持す
るようになっている。
げ部と融液部とを含む単結晶製造装置本体100の上方
には供給口(図示せず)が配設されており、この供給口
から供給されるアルゴンガスは、下方に設けられた排気
口(図示せず)によって真空排気され、独立に排気され
るようになっている。
に、ペディスタル(るつぼ支持台)8に装着されたるつ
ぼ受け9に、黒鉛るつぼ10と石英るつぼ3との2重構
造のるつぼが装着されて構成されており、この石英るつ
ぼ3内部でシリコン原料を溶融せしめ原料融液として保
持するようになっている。
に種結晶を浸漬し所定の速度で引き上げることにより単
結晶1を育成するようになっている。
の供給口から、アルゴンガスが供給されると、円筒2と
引上げ単結晶1との間をとおって流れ、整流管5に設け
られた羽板4によって層流を形成し、流速が高められ
て、原料融液からの蒸発物(酸化ケイ素,金属酸化物)
とともに、側方から流出し、下方に設けられた排気口か
ら排気される。
してくる不活性ガスは、円筒の下端部からるつぼの原料
融液を覆うように形成された羽板によって層流をなすた
め、乱流が防止され、そのために融液上の滞在時間が短
くなるので1酸化ケイ素凝縮物の成長が抑制される。従
って、融液上に落下する1酸化ケイ素凝縮物の数と大き
さが減少し、結果として単結晶の引上げ率は向上し、結
晶欠陥は減少する。
発生するガス状不純物が単結晶表面に付着しないよう
に、単結晶は不活性ガスで包まれる。
から引き上げられたばかりの高温の単結晶から輻射熱が
効率よく除去されるのに必要であり、この隙間の下限値
として20mm程度は必要である。
結晶への付着は、ガスの流れが一方向化されているた
め、大幅に低減される。
置を用いてシリコン単結晶の育成を行う方法について説
明する。
00を減圧状態にする。
ヒータ7をオンし、原料融液を得ると共に、この原料融
液内に種結晶を浸漬し、引上げ部300によって所定の
速度で引き上げることにより単結晶1を育成する。
径16インチ、石英るつぼ3内の融液量15kg、育成単
結晶1の直径4インチ、抵抗率(リンド―プ)15Ω・
cm、引上げ速度1mm/min.である。
のに対して、本発明を用いて育成した単結晶では不純物
の混入が大幅に低減される。
部品の材質としては石英、カ―ボンが望ましい。
ことなく、種々の応用例、例えば、シリコン以外の単結
晶の育成、磁場の印加や粒状原料の使用等においても適
用可能である。
ば、引上げ中の単結晶のまわりに所定の間隔を隔て、円
筒を設置すると共に、この円筒の下端部からるつぼの原
料融液を覆うように羽板を有する円錐状の整流管を設置
し、引上げ方向から原料融液方向にむけて、この円筒と
単結晶との間に不活性ガスを流し、羽板によって層流を
なすように構成しているため、乱流が防止され、品質の
良好な半導体単結晶を得ることが可能となる。
図。
Claims (2)
- 【請求項1】 原料融液を充填したるつぼと、 前記るつぼの周囲に配設され、るつぼ内の原料を溶融し
原料融液を形成する加熱ヒ―タと、 前記るつぼ内の溶融原料に種結晶を浸漬して単結晶を引
上げる引上機構とを具備した単結晶製造装置において、 前記引上げ単結晶のまわりに長さ方向全体に渡って同一
間隔を隔てて配設された円筒と、 前記るつぼの原料融液を覆うように前記円筒の下端部に
連設された逆円錐状の整流管と、前記整流管外壁から起
立せしめられ、放射状に所定の間隔で原料融液側に向か
って伸長する複数の羽板とからなる整流機構とを具備
し、前記円筒と単結晶との間に、上方から不活性ガスを
流入して層流を形成し、前記下端部から前記羽板に沿っ
て、この層流を排出せしめるようにしたことを特徴とす
る単結晶製造装置。 - 【請求項2】前記円筒の下端部と原料融液の液面との間
隔が、前記引上げ単結晶と円筒との間隔とほぼ同程度と
なるように配設され、前記円筒と単結晶との間に、上方
から、不活性ガスを流入し、層流を形成し、前記下端部
から前記羽板に沿って配設された円錐状の前記整流機構
を介して排出せしめるようにしたことを特徴とする請求
項1に記載の単結晶製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3146294A JP2504875B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 単結晶製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3146294A JP2504875B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 単結晶製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05884A JPH05884A (ja) | 1993-01-08 |
JP2504875B2 true JP2504875B2 (ja) | 1996-06-05 |
Family
ID=15404430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3146294A Expired - Lifetime JP2504875B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 単結晶製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2504875B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7077905B2 (en) | 2002-09-13 | 2006-07-18 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Apparatus for pulling a single crystal |
CN115074829B (zh) * | 2022-07-13 | 2024-01-26 | 西安奕斯伟材料科技股份有限公司 | 拉晶炉 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62138386A (ja) * | 1985-12-11 | 1987-06-22 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の引上装置 |
JPH0639351B2 (ja) * | 1987-09-05 | 1994-05-25 | 信越半導体株式会社 | 単結晶棒の製造装置及び方法 |
JPH0335279A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-15 | Nec Corp | 電子写真記録装置 |
-
1991
- 1991-06-18 JP JP3146294A patent/JP2504875B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05884A (ja) | 1993-01-08 |
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