JP2850561B2 - 単結晶引上装置 - Google Patents
単結晶引上装置Info
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- JP2850561B2 JP2850561B2 JP8970991A JP8970991A JP2850561B2 JP 2850561 B2 JP2850561 B2 JP 2850561B2 JP 8970991 A JP8970991 A JP 8970991A JP 8970991 A JP8970991 A JP 8970991A JP 2850561 B2 JP2850561 B2 JP 2850561B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、大径の半導体単結晶
の成長に用いて好適な単結晶引上装置に関するものであ
る。
の成長に用いて好適な単結晶引上装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン（Ｓi）やガリウムヒ素
（ＧaＡs）等の半導体単結晶を育成する方法の一つにチ
ョクラルスキー法（ＣＺ法）がある。この方法は、育成
される単結晶がルツボ材に非接触であるためにルツボに
より汚染される危険性が比較的少なく均質性の極めて高
い単結晶が得られること、外部から観測できるために成
長を制御し易いこと、任意の引き上げ方位が選択できる
こと、無転位結晶のように格子欠陥の極めて少ない単結
晶が育成できること等の特徴を有するために、様々な半
導体単結晶の育成に用いられている。
（ＧaＡs）等の半導体単結晶を育成する方法の一つにチ
ョクラルスキー法（ＣＺ法）がある。この方法は、育成
される単結晶がルツボ材に非接触であるためにルツボに
より汚染される危険性が比較的少なく均質性の極めて高
い単結晶が得られること、外部から観測できるために成
長を制御し易いこと、任意の引き上げ方位が選択できる
こと、無転位結晶のように格子欠陥の極めて少ない単結
晶が育成できること等の特徴を有するために、様々な半
導体単結晶の育成に用いられている。
【０００３】最近では、単結晶の大径化、高純度化、均
一化に対する要求が益々高まりつつあり、このＣＺ法も
様々に改良されてきており、このＣＺ法に用いられる単
結晶引上装置も様々に改良されている。
一化に対する要求が益々高まりつつあり、このＣＺ法も
様々に改良されてきており、このＣＺ法に用いられる単
結晶引上装置も様々に改良されている。
【０００４】図７は、改良されたＳｉの単結晶引上装置
の一例を示す図である。この単結晶引上装置１は、Ａｒ
ガス等の不活性ガスが低圧で充填された気密容器内に立
設され、軸線を中心として水平面上で所定の角速度で回
転するシャフト２と、該シャフト２上に固定された略半
球状のグラファイト製のサセプタ３と、該サセプタ３に
密着して固定された略半球状の石英（ＳｉＯ2）製のル
ツボ４とから概略構成されている。そして、該ルツボ４
にはＳｉ融液（半導体融液：加熱融解されたＳｉ単結晶
の原料）５が所定量貯留され、このＳｉ融液５は中央よ
り下方の部分が比較的に低温になるために固化（固体Ｓ
ｉ５ａ）してルツボ４の底部４ａに固着している。
の一例を示す図である。この単結晶引上装置１は、Ａｒ
ガス等の不活性ガスが低圧で充填された気密容器内に立
設され、軸線を中心として水平面上で所定の角速度で回
転するシャフト２と、該シャフト２上に固定された略半
球状のグラファイト製のサセプタ３と、該サセプタ３に
密着して固定された略半球状の石英（ＳｉＯ2）製のル
ツボ４とから概略構成されている。そして、該ルツボ４
にはＳｉ融液（半導体融液：加熱融解されたＳｉ単結晶
の原料）５が所定量貯留され、このＳｉ融液５は中央よ
り下方の部分が比較的に低温になるために固化（固体Ｓ
ｉ５ａ）してルツボ４の底部４ａに固着している。
【０００５】この単結晶引上装置１では、ルツボ４内に
Ｓｉ原料を所定量投入し、このＳｉ原料を抵抗加熱炉等
により加熱溶融しＳｉ融液５とする。次に、Ｓｉ融液５
の液面６の中央付近を所定のＳｉ単結晶成長温度に保
ち、引上軸７に吊り下げられたＳｉ種結晶８をＳｉ融液
５になじませた後、このＳｉ種結晶８を垂直方向の軸線
を中心として所定の角速度で回転させながら所定の速度
で垂直上方に引き上げ、Ｓｉ単結晶を成長させる。十分
無転位の結晶になった後にこの単結晶の径を徐々に大径
化し所定の径のＳｉ単結晶９とする。
Ｓｉ原料を所定量投入し、このＳｉ原料を抵抗加熱炉等
により加熱溶融しＳｉ融液５とする。次に、Ｓｉ融液５
の液面６の中央付近を所定のＳｉ単結晶成長温度に保
ち、引上軸７に吊り下げられたＳｉ種結晶８をＳｉ融液
５になじませた後、このＳｉ種結晶８を垂直方向の軸線
を中心として所定の角速度で回転させながら所定の速度
で垂直上方に引き上げ、Ｓｉ単結晶を成長させる。十分
無転位の結晶になった後にこの単結晶の径を徐々に大径
化し所定の径のＳｉ単結晶９とする。
【０００６】図８は、改良された単結晶引上装置の他の
一例を示す図である。なお、図８において図７に示す構
成要素と同一の要素には同一符号を付してあり、説明を
省略する。
一例を示す図である。なお、図８において図７に示す構
成要素と同一の要素には同一符号を付してあり、説明を
省略する。
【０００７】この単結晶引上装置１１は、Ａｒガス等の
不活性ガスが低圧で充填された気密容器内に立設された
シャフト２と、該シャフト２上に固定されたグラファイ
ト製の大径かつ底浅のサセプタ１２と、該サセプタ１２
に密着して固定された大径かつ底浅の石英（ＳｉＯ2）
製のルツボ１３とから概略構成されている。そして、該
ルツボ１３内には所定量のＳｉ融液５が貯留され、この
ルツボ１３内の一方の内壁側にＳｉ融液５の液面１４の
一部を区画する板状の石英スペーサ１５が配置され、区
画された液面１４ａ上にはＳｉ原料１６を連続的に定量
供給することができる原料供給装置１７が配置されてい
る。
不活性ガスが低圧で充填された気密容器内に立設された
シャフト２と、該シャフト２上に固定されたグラファイ
ト製の大径かつ底浅のサセプタ１２と、該サセプタ１２
に密着して固定された大径かつ底浅の石英（ＳｉＯ2）
製のルツボ１３とから概略構成されている。そして、該
ルツボ１３内には所定量のＳｉ融液５が貯留され、この
ルツボ１３内の一方の内壁側にＳｉ融液５の液面１４の
一部を区画する板状の石英スペーサ１５が配置され、区
画された液面１４ａ上にはＳｉ原料１６を連続的に定量
供給することができる原料供給装置１７が配置されてい
る。
【０００８】この単結晶引上装置１１では、Ｓｉ融液５
の液面１４の中央付近を所定のＳｉ単結晶成長温度に保
ち、引上軸７に吊り下げられたＳｉ種結晶８をＳｉ融液
５になじませた後、このＳｉ種結晶８を垂直方向の軸線
を中心として所定の角速度で回転させながら所定の速度
で垂直上方に引き上げ、Ｓｉ単結晶９を成長させる。
の液面１４の中央付近を所定のＳｉ単結晶成長温度に保
ち、引上軸７に吊り下げられたＳｉ種結晶８をＳｉ融液
５になじませた後、このＳｉ種結晶８を垂直方向の軸線
を中心として所定の角速度で回転させながら所定の速度
で垂直上方に引き上げ、Ｓｉ単結晶９を成長させる。
【０００９】この結晶成長過程においては、Ｓｉ単結晶
９の結晶成長量に応じて所定量のＳｉ原料１６が石英ス
ペーサ１５により区画された液面１４ａ付近に連続的に
投入され、この投入されたＳｉ原料１６はこの液面１４
ａ付近で速やかに融解し、Ｓｉ融液５に連続的に供給さ
れる。
９の結晶成長量に応じて所定量のＳｉ原料１６が石英ス
ペーサ１５により区画された液面１４ａ付近に連続的に
投入され、この投入されたＳｉ原料１６はこの液面１４
ａ付近で速やかに融解し、Ｓｉ融液５に連続的に供給さ
れる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の単結
晶引上装置１では、Ｓｉ融液５の下方の部分が固体Ｓｉ
５ａに変化しているために、Ｓｉ単結晶９の成長中にこ
の固体Ｓｉ５ａがルツボ４の底部４ａから剥離する恐れ
がある。固体Ｓｉ５ａの比重（２.３３）はＳｉ融液５
の比重（２.５３）より小さいことから、固体Ｓｉ５ａ
が底部４ａから剥離してしまった場合、この固体Ｓｉ５
ａは底部４ａから浮き上がりＳｉ融液５中を浮遊しＳｉ
単結晶９の引き上げ作業が中断されるという問題が発生
することとなり、工程上の大きな欠点となっている。
晶引上装置１では、Ｓｉ融液５の下方の部分が固体Ｓｉ
５ａに変化しているために、Ｓｉ単結晶９の成長中にこ
の固体Ｓｉ５ａがルツボ４の底部４ａから剥離する恐れ
がある。固体Ｓｉ５ａの比重（２.３３）はＳｉ融液５
の比重（２.５３）より小さいことから、固体Ｓｉ５ａ
が底部４ａから剥離してしまった場合、この固体Ｓｉ５
ａは底部４ａから浮き上がりＳｉ融液５中を浮遊しＳｉ
単結晶９の引き上げ作業が中断されるという問題が発生
することとなり、工程上の大きな欠点となっている。
【００１１】また、原料を連続供給しようとする場合に
は大型のルツボが必要となるが、略半球状の石英製の大
型のルツボは作成が極めて困難であるという問題もあっ
た。
は大型のルツボが必要となるが、略半球状の石英製の大
型のルツボは作成が極めて困難であるという問題もあっ
た。
【００１２】また、上記の単結晶引上装置１１では、大
型で有底のルツボ１３を作成すること自体が極めて困難
である。また、ルツボ１３の底部１３ａ表面近傍ではバ
ブルの破裂等により該ルツボ１３の主成分である石英が
微細化して該ルツボ１３の底部１３ａ表面から剥離し、
Ｓｉ融液５中を浮遊するという問題もあった。これらの
微細石英は凝集したり場合によっては単結晶化したりす
ることとなり、特にルツボ１３の底部１３ａ中央付近に
おいてこれらの微細石英が発生するとＳｉ単結晶９の結
晶性が低下して格子欠陥等が多数発生することとなり、
結晶成長に悪影響を及ぼす。
型で有底のルツボ１３を作成すること自体が極めて困難
である。また、ルツボ１３の底部１３ａ表面近傍ではバ
ブルの破裂等により該ルツボ１３の主成分である石英が
微細化して該ルツボ１３の底部１３ａ表面から剥離し、
Ｓｉ融液５中を浮遊するという問題もあった。これらの
微細石英は凝集したり場合によっては単結晶化したりす
ることとなり、特にルツボ１３の底部１３ａ中央付近に
おいてこれらの微細石英が発生するとＳｉ単結晶９の結
晶性が低下して格子欠陥等が多数発生することとなり、
結晶成長に悪影響を及ぼす。
【００１３】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、以上の問題点や欠点を有効に解決することがで
き、大径の半導体単結晶を良好に成長させることができ
る単結晶引上装置を提供することにある。
もので、以上の問題点や欠点を有効に解決することがで
き、大径の半導体単結晶を良好に成長させることができ
る単結晶引上装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は次の様な単結晶引上装置を採用した。す
なわち、請求項１記載の単結晶引上装置としては、気密
容器の内部に設けられたルツボに半導体融液を貯留し、
該半導体融液より半導体単結晶を引き上げる単結晶引上
装置において、前記ルツボは、グラファイト、無機炭化
物から選択された少なくとも１種を主成分とする底部
と、石英を主成分とする環状の側壁部とを具備してなる
ことを特徴としている。
に、この発明は次の様な単結晶引上装置を採用した。す
なわち、請求項１記載の単結晶引上装置としては、気密
容器の内部に設けられたルツボに半導体融液を貯留し、
該半導体融液より半導体単結晶を引き上げる単結晶引上
装置において、前記ルツボは、グラファイト、無機炭化
物から選択された少なくとも１種を主成分とする底部
と、石英を主成分とする環状の側壁部とを具備してなる
ことを特徴としている。
【００１５】また、請求項２記載の単結晶引上装置とし
ては、請求項１記載の単結晶引上装置において、前記グ
ラファイト、無機炭化物の各々の比重は２.５４以上で
あることを特徴としている。
ては、請求項１記載の単結晶引上装置において、前記グ
ラファイト、無機炭化物の各々の比重は２.５４以上で
あることを特徴としている。
【００１６】また、請求項３記載の単結晶引上装置とし
ては、請求項１または２記載の単結晶引上装置におい
て、前記底部に冷却管を形成してなることを特徴として
いる。
ては、請求項１または２記載の単結晶引上装置におい
て、前記底部に冷却管を形成してなることを特徴として
いる。
【００１７】また、請求項４記載の単結晶引上装置とし
ては、請求項１または２記載の単結晶引上装置におい
て、前記底部に金属を主成分とする冷却管を設け、該冷
却管の外周に前記金属と異なる金属層を形成してなるこ
とを特徴としている。
ては、請求項１または２記載の単結晶引上装置におい
て、前記底部に金属を主成分とする冷却管を設け、該冷
却管の外周に前記金属と異なる金属層を形成してなるこ
とを特徴としている。
【００１８】また、請求項５記載の単結晶引上装置とし
ては、請求項１，２，３または４記載の単結晶引上装置
において、前記底部に、前記半導体単結晶と同一の材質
からなる半導体結晶板を載置してなることを特徴として
いる。
ては、請求項１，２，３または４記載の単結晶引上装置
において、前記底部に、前記半導体単結晶と同一の材質
からなる半導体結晶板を載置してなることを特徴として
いる。
【００１９】また、請求項６記載の単結晶引上装置とし
ては、請求項１，２，３，４または５記載の単結晶引上
装置において、前記底部に前記半導体結晶板を載置し、
該半導体結晶板に前記側壁部を載置してなることを特徴
としている。
ては、請求項１，２，３，４または５記載の単結晶引上
装置において、前記底部に前記半導体結晶板を載置し、
該半導体結晶板に前記側壁部を載置してなることを特徴
としている。
【００２０】
【作用】この発明の請求項１記載の単結晶引上方法で
は、前記ルツボは、グラファイト、無機炭化物から選択
された少なくとも１種を主成分とする底部と、石英を主
成分とする環状の側壁部とを具備したことにより、耐熱
性を有する大型で有底のルツボの作成が容易となる。
は、前記ルツボは、グラファイト、無機炭化物から選択
された少なくとも１種を主成分とする底部と、石英を主
成分とする環状の側壁部とを具備したことにより、耐熱
性を有する大型で有底のルツボの作成が容易となる。
【００２１】また、請求項２記載の単結晶引上装置で
は、前記底部の主成分であるグラファイト、無機炭化物
の各々の比重を２.５４以上とすることにより、前記底
部からこれらのグラファイトや無機炭化物が剥離した場
合であっても、該グラファイトや無機炭化物は前記底部
付近に沈澱し、前記ルツボに貯留された半導体融液を汚
染することがなく、半導体単結晶の結晶成長に影響を及
ぼさない。
は、前記底部の主成分であるグラファイト、無機炭化物
の各々の比重を２.５４以上とすることにより、前記底
部からこれらのグラファイトや無機炭化物が剥離した場
合であっても、該グラファイトや無機炭化物は前記底部
付近に沈澱し、前記ルツボに貯留された半導体融液を汚
染することがなく、半導体単結晶の結晶成長に影響を及
ぼさない。
【００２２】また、請求項３記載の単結晶引上装置で
は、前記底部に冷却管を形成することにより、前記底部
を効果的に冷却する。
は、前記底部に冷却管を形成することにより、前記底部
を効果的に冷却する。
【００２３】また、請求項４記載の単結晶引上装置で
は、前記底部に金属を主成分とする冷却管を設け、該冷
却管の外周に前記金属と異なる金属層を形成することに
より、前記底部を更に効果的に冷却する。
は、前記底部に金属を主成分とする冷却管を設け、該冷
却管の外周に前記金属と異なる金属層を形成することに
より、前記底部を更に効果的に冷却する。
【００２４】また、請求項５記載の単結晶引上装置で
は、前記底部に、前記半導体単結晶と同一の材質からな
る半導体結晶板を載置したことにより、半導体融液はこ
の半導体結晶板上に貯留されることとなる。したがっ
て、半導体融液は同一材質の半導体結晶板に触れるのみ
となり、前記底部と前記半導体融液との直接接触を防止
する。
は、前記底部に、前記半導体単結晶と同一の材質からな
る半導体結晶板を載置したことにより、半導体融液はこ
の半導体結晶板上に貯留されることとなる。したがっ
て、半導体融液は同一材質の半導体結晶板に触れるのみ
となり、前記底部と前記半導体融液との直接接触を防止
する。
【００２５】また、請求項６記載の単結晶引上装置で
は、前記底部に前記半導体結晶板を載置し、該半導体結
晶板に前記側壁部を載置したことにより、半導体結晶板
は底部に密着し、半導体融液は半導体結晶板上に貯留さ
れることとなる。したがって、半導体融液は同一材質の
半導体結晶板に触れるのみとなり、半導体融液と底部の
直接接触を防止する。また、側壁部が半導体結晶板を上
方から押圧することにより、半導体結晶板が底部より離
間し半導体融液中を浮遊するのを防止する。
は、前記底部に前記半導体結晶板を載置し、該半導体結
晶板に前記側壁部を載置したことにより、半導体結晶板
は底部に密着し、半導体融液は半導体結晶板上に貯留さ
れることとなる。したがって、半導体融液は同一材質の
半導体結晶板に触れるのみとなり、半導体融液と底部の
直接接触を防止する。また、側壁部が半導体結晶板を上
方から押圧することにより、半導体結晶板が底部より離
間し半導体融液中を浮遊するのを防止する。
【００２６】
【実施例】以下、この発明の一実施例である単結晶引上
装置について図１を参照して説明する。図において、符
号２１はこの発明に係る単結晶引上装置である。この単
結晶引上装置２１は従来例で説明した単結晶引上装置
１，１１を改良したものであり、図１において図７及び
図８に示す構成要素と同一の要素には同一符号を付して
あり、この同一の要素については説明を省略する。
装置について図１を参照して説明する。図において、符
号２１はこの発明に係る単結晶引上装置である。この単
結晶引上装置２１は従来例で説明した単結晶引上装置
１，１１を改良したものであり、図１において図７及び
図８に示す構成要素と同一の要素には同一符号を付して
あり、この同一の要素については説明を省略する。
【００２７】この単結晶引上装置２１は、Ａｒガス等の
不活性ガスが低圧で充填された気密容器内に立設された
シャフト２と、該シャフト２上に固定された大径のルツ
ボ２２と、該ルツボ２２に所定量の半導体原料３１を連
続的に供給する原料供給装置１７とから概略構成されて
いる。
不活性ガスが低圧で充填された気密容器内に立設された
シャフト２と、該シャフト２上に固定された大径のルツ
ボ２２と、該ルツボ２２に所定量の半導体原料３１を連
続的に供給する原料供給装置１７とから概略構成されて
いる。
【００２８】ルツボ２２は、大径かつ底浅のもので比重
が２.５４以上のグラファイト製の底部２３と、該底部
２３の環状の外周部２３ａに載置された石英、アルミ
ナ、ムライト等の酸化物製の薄厚の環状の断熱材２４
と、該断熱材２４に載置されたグラファイト製の環状の
サセプタ２５と、前記底部２３の外周部２３ａ、断熱材
２４、サセプタ２５各々の内周面に密着された石英製の
環状の側壁部２６とから概略構成されている。
が２.５４以上のグラファイト製の底部２３と、該底部
２３の環状の外周部２３ａに載置された石英、アルミ
ナ、ムライト等の酸化物製の薄厚の環状の断熱材２４
と、該断熱材２４に載置されたグラファイト製の環状の
サセプタ２５と、前記底部２３の外周部２３ａ、断熱材
２４、サセプタ２５各々の内周面に密着された石英製の
環状の側壁部２６とから概略構成されている。
【００２９】該ルツボ２２内には所定量の半導体融液３
２が貯留され、この半導体融液３２は中央より下方の部
分が比較的低温になるために丘状に固化（固体Ｓｉ３２
ａ）している。固体Ｓｉ３２ａが浮き上がって来るのは
スペーサ１５で押さえる。
２が貯留され、この半導体融液３２は中央より下方の部
分が比較的低温になるために丘状に固化（固体Ｓｉ３２
ａ）している。固体Ｓｉ３２ａが浮き上がって来るのは
スペーサ１５で押さえる。
【００３０】また、このルツボ２２内の一方の側壁２２
ａ側には、半導体融液３２の液面３３の一部を区画する
ための石英スペーサ１５が配置され、区画された液面３
３ａ上には半導体原料３１を連続的に所定量供給するた
めの原料供給装置１７が配置されている。
ａ側には、半導体融液３２の液面３３の一部を区画する
ための石英スペーサ１５が配置され、区画された液面３
３ａ上には半導体原料３１を連続的に所定量供給するた
めの原料供給装置１７が配置されている。
【００３１】上記の半導体原料３１としては、例えば、
多結晶シリコンのインゴットを破砕機等で破砕してフレ
ーク状にしたもの、あるいは、気体原料から熱分解法に
より粒状に析出させた多結晶シリコンの顆粒が好適に用
いられ、必要に応じてドーパントと呼ばれる添加元素の
ホウ素（Ｂ）（ｐ型シリコン単結晶を作る場合）やリン
（Ｐ）（ｎ型シリコン単結晶を作る場合）が添加され
る。
多結晶シリコンのインゴットを破砕機等で破砕してフレ
ーク状にしたもの、あるいは、気体原料から熱分解法に
より粒状に析出させた多結晶シリコンの顆粒が好適に用
いられ、必要に応じてドーパントと呼ばれる添加元素の
ホウ素（Ｂ）（ｐ型シリコン単結晶を作る場合）やリン
（Ｐ）（ｎ型シリコン単結晶を作る場合）が添加され
る。
【００３２】また、ガリウムヒ素（ＧaＡs）の場合も同
様で、この場合、添加元素としては亜鉛（Ｚn）もしく
はマグネシウム（Ｍg）等が好適に用いられる。
様で、この場合、添加元素としては亜鉛（Ｚn）もしく
はマグネシウム（Ｍg）等が好適に用いられる。
【００３３】次に、上記の単結晶引上装置２１を用いて
Ｓｉ等の半導体単結晶３５を作製する方法について説明
する。
Ｓｉ等の半導体単結晶３５を作製する方法について説明
する。
【００３４】まず、所定量の半導体原料３１をルツボ２
２内に投入し、気密容器内を真空ポンプ等で排気し真空
状態とする。
２内に投入し、気密容器内を真空ポンプ等で排気し真空
状態とする。
【００３５】次に、該気密容器内にＡr等の不活性ガス
を導入し、シャフト２を軸線を中心として所定の角速度
で水平面上で回転させることで前記ルツボ２２を所定の
角速度で回転させながら、該半導体原料３１を単結晶成
長温度以上の温度まで加熱し、この半導体原料３１を完
全に融解する。この融解した半導体原料３１は半導体融
液３２と呼ばれる。
を導入し、シャフト２を軸線を中心として所定の角速度
で水平面上で回転させることで前記ルツボ２２を所定の
角速度で回転させながら、該半導体原料３１を単結晶成
長温度以上の温度まで加熱し、この半導体原料３１を完
全に融解する。この融解した半導体原料３１は半導体融
液３２と呼ばれる。
【００３６】半導体原料３１が完全に融解した後、半導
体融液３２の液面３３の中央付近を単結晶成長温度に保
ち、引上軸７により吊り下げられた半導体種結晶３４を
半導体融液３２になじませた後、この半導体種結晶３４
を垂直方向の軸線を中心として所定の角速度で回転させ
ながら所定の速度で垂直上方に引き上げ、この半導体種
結晶３４を核として半導体単結晶を成長させる。ここで
は、十分無転位の結晶になった後にこの単結晶の径を徐
々に大径化し所定の径の半導体単結晶３５とする。
体融液３２の液面３３の中央付近を単結晶成長温度に保
ち、引上軸７により吊り下げられた半導体種結晶３４を
半導体融液３２になじませた後、この半導体種結晶３４
を垂直方向の軸線を中心として所定の角速度で回転させ
ながら所定の速度で垂直上方に引き上げ、この半導体種
結晶３４を核として半導体単結晶を成長させる。ここで
は、十分無転位の結晶になった後にこの単結晶の径を徐
々に大径化し所定の径の半導体単結晶３５とする。
【００３７】この半導体単結晶３５の結晶成長過程にお
いては、半導体単結晶３５の結晶成長量（引上量）に応
じて所定量の半導体原料３１が石英スペーサ１５により
区画された液面３３ａ付近に連続的に投入され、この半
導体原料３１は液面３３ａ付近で速やかに融解し、半導
体融液３２に連続的に供給される。
いては、半導体単結晶３５の結晶成長量（引上量）に応
じて所定量の半導体原料３１が石英スペーサ１５により
区画された液面３３ａ付近に連続的に投入され、この半
導体原料３１は液面３３ａ付近で速やかに融解し、半導
体融液３２に連続的に供給される。
【００３８】以上説明した様に、この発明に係る単結晶
引上装置２１によれば、ルツボ２２は、大径かつ底浅の
もので比重が２.５４以上のグラファイト製の底部２３
と、該底部２３の環状の外周部２３ａに載置された石
英、アルミナ、ムライト等の酸化物製の薄厚の環状の断
熱材２４と、該断熱材２４に載置されたグラファイト製
の環状のサセプタ２５と、前記底部２３の外周部２３
ａ、断熱材２４、サセプタ２５各々の内周面に密着され
た石英製の環状の側壁部２６とから概略構成したので、
耐熱性を有する大型で有底のルツボを容易に得ることが
でき、従来問題とされた大型で有底のルツボを作成する
ことの困難が解決される。
引上装置２１によれば、ルツボ２２は、大径かつ底浅の
もので比重が２.５４以上のグラファイト製の底部２３
と、該底部２３の環状の外周部２３ａに載置された石
英、アルミナ、ムライト等の酸化物製の薄厚の環状の断
熱材２４と、該断熱材２４に載置されたグラファイト製
の環状のサセプタ２５と、前記底部２３の外周部２３
ａ、断熱材２４、サセプタ２５各々の内周面に密着され
た石英製の環状の側壁部２６とから概略構成したので、
耐熱性を有する大型で有底のルツボを容易に得ることが
でき、従来問題とされた大型で有底のルツボを作成する
ことの困難が解決される。
【００３９】また、底部２３からグラファイトが剥離し
た場合であっても（固体Ｓｉ３２ａの剥離はスペーサ１
５で押さえる。）、該グラファイトの比重を２.５４以
上とすることにより、該グラファイトは例えばＳｉ融液
５等の半導体融液３２の比重より高いこととなり底部２
３上に沈澱する。したがって、ルツボ２２に貯留された
半導体融液３２中に拡散しこの中を浮遊することがなく
なり、したがって、ルツボ２２に貯留された半導体融液
３２を汚染することがなく、半導体単結晶３５の結晶成
長に影響を及ぼすことがない。また、このグラファイト
が半導体融液３２中を浮遊して半導体単結晶３５の引き
上げ作業が中断されるという問題も解消され、工程上の
大きな欠点を解決することができる。
た場合であっても（固体Ｓｉ３２ａの剥離はスペーサ１
５で押さえる。）、該グラファイトの比重を２.５４以
上とすることにより、該グラファイトは例えばＳｉ融液
５等の半導体融液３２の比重より高いこととなり底部２
３上に沈澱する。したがって、ルツボ２２に貯留された
半導体融液３２中に拡散しこの中を浮遊することがなく
なり、したがって、ルツボ２２に貯留された半導体融液
３２を汚染することがなく、半導体単結晶３５の結晶成
長に影響を及ぼすことがない。また、このグラファイト
が半導体融液３２中を浮遊して半導体単結晶３５の引き
上げ作業が中断されるという問題も解消され、工程上の
大きな欠点を解決することができる。
【００４０】図２は、単結晶引上装置２１に形成された
冷却管の一実施例を示す概略図で、ルツボ２２の底部２
３とシャフト２とを一体化して形成したルツボ部材４１
のシャフト部４２に、上下方向に延在する逆Ｕ字型の冷
却管４３を形成したものである。この冷却管４３に冷水
を循環させることにより底部４４を効果的に冷却するこ
とができる。
冷却管の一実施例を示す概略図で、ルツボ２２の底部２
３とシャフト２とを一体化して形成したルツボ部材４１
のシャフト部４２に、上下方向に延在する逆Ｕ字型の冷
却管４３を形成したものである。この冷却管４３に冷水
を循環させることにより底部４４を効果的に冷却するこ
とができる。
【００４１】図３は、単結晶引上装置２１に形成された
冷却管の他の実施例を示すもので、ルツボ２２の底部２
３とシャフト２とを一体化して形成したルツボ部材４５
のシャフト部４６を二重円筒からなる冷却管４７とし、
外筒４８の側壁に複数個の排水口４９，４９を形成し、
内筒５０の下部に給水口５１を形成したものである。こ
の冷却管４５に冷水を循環させることにより底部５２を
効果的に冷却することができる。
冷却管の他の実施例を示すもので、ルツボ２２の底部２
３とシャフト２とを一体化して形成したルツボ部材４５
のシャフト部４６を二重円筒からなる冷却管４７とし、
外筒４８の側壁に複数個の排水口４９，４９を形成し、
内筒５０の下部に給水口５１を形成したものである。こ
の冷却管４５に冷水を循環させることにより底部５２を
効果的に冷却することができる。
【００４２】図４は、単結晶引上装置２１に設けられた
冷却管の一実施例を示すもので、底部２３に上下方向に
延在する逆Ｕ字型の金属製の冷却管５５が設けられ、該
冷却管５５の外周に前記金属と異なる金属層５６が形成
されたものである。上記冷却管５５を構成する金属とし
ては、銅、アルミニウム等の金属またはステンレス等の
合金が好適に用いられる。また、金属層５６としては、
ニッケル、銅等の金属またはステンレス、インコネル等
の合金が好適に用いられる。この冷却管５５に冷水を循
環させることにより底部２３を効果的に冷却することが
できる。
冷却管の一実施例を示すもので、底部２３に上下方向に
延在する逆Ｕ字型の金属製の冷却管５５が設けられ、該
冷却管５５の外周に前記金属と異なる金属層５６が形成
されたものである。上記冷却管５５を構成する金属とし
ては、銅、アルミニウム等の金属またはステンレス等の
合金が好適に用いられる。また、金属層５６としては、
ニッケル、銅等の金属またはステンレス、インコネル等
の合金が好適に用いられる。この冷却管５５に冷水を循
環させることにより底部２３を効果的に冷却することが
できる。
【００４３】図５は、ルツボ２２の他の一実施例を示す
もので、このルツボ６１は、底部２３に載置された側壁
部２６の内側に、底部２３に密着するように半導体単結
晶３５と同一の材質からなる厚みのある円板状の半導体
結晶板６２を載置したものである。半導体結晶板６２は
底部２３に密着しているので、半導体融液３２はこの半
導体結晶板６２上に貯留されることとなる。したがっ
て、半導体融液３２は同一材質の半導体結晶板６２に触
れるのみで底部２３に直接接触することがなくなり、半
導体融液３２と底部２３の直接接触を防止することがで
きる。
もので、このルツボ６１は、底部２３に載置された側壁
部２６の内側に、底部２３に密着するように半導体単結
晶３５と同一の材質からなる厚みのある円板状の半導体
結晶板６２を載置したものである。半導体結晶板６２は
底部２３に密着しているので、半導体融液３２はこの半
導体結晶板６２上に貯留されることとなる。したがっ
て、半導体融液３２は同一材質の半導体結晶板６２に触
れるのみで底部２３に直接接触することがなくなり、半
導体融液３２と底部２３の直接接触を防止することがで
きる。
【００４４】図６は、ルツボ２２の他の一実施例を示す
もので、このルツボ６５の底部２３に、下端部に外周外
方に突出した突部６６が環状に形成された円板状の半導
体結晶板６７を載置し、該半導体結晶板６７の突部６６
に同一径の側壁部２６を載置したものである。半導体結
晶板６７は底部２３に密着しているので、半導体融液３
２はこの半導体結晶板６７上に貯留されることとなる。
したがって、半導体融液３２は同一材質の半導体結晶板
６７に触れるのみで底部２３に直接接触することがなく
なり、半導体融液３２と底部２３の直接接触を防止する
ことができる。また、側壁部２６が半導体結晶板６７の
突部６６を上方から押圧することにより、半導体結晶板
６７が底部２３より離間し半導体融液３２中を浮遊する
のを防止することができる。
もので、このルツボ６５の底部２３に、下端部に外周外
方に突出した突部６６が環状に形成された円板状の半導
体結晶板６７を載置し、該半導体結晶板６７の突部６６
に同一径の側壁部２６を載置したものである。半導体結
晶板６７は底部２３に密着しているので、半導体融液３
２はこの半導体結晶板６７上に貯留されることとなる。
したがって、半導体融液３２は同一材質の半導体結晶板
６７に触れるのみで底部２３に直接接触することがなく
なり、半導体融液３２と底部２３の直接接触を防止する
ことができる。また、側壁部２６が半導体結晶板６７の
突部６６を上方から押圧することにより、半導体結晶板
６７が底部２３より離間し半導体融液３２中を浮遊する
のを防止することができる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明した様に、この発明の請求項１
記載の単結晶引上装置によれば、気密容器の内部に設け
られたルツボに半導体融液を貯留し、該半導体融液より
半導体単結晶を引き上げる単結晶引上装置において、前
記ルツボは、グラファイト、無機炭化物から選択された
少なくとも１種を主成分とする底部と、石英を主成分と
する環状の側壁部とを具備したので、耐熱性を有する大
型で有底のルツボを容易に得ることができ、従来問題と
された大型で有底のルツボを作成することの困難が解決
される。
記載の単結晶引上装置によれば、気密容器の内部に設け
られたルツボに半導体融液を貯留し、該半導体融液より
半導体単結晶を引き上げる単結晶引上装置において、前
記ルツボは、グラファイト、無機炭化物から選択された
少なくとも１種を主成分とする底部と、石英を主成分と
する環状の側壁部とを具備したので、耐熱性を有する大
型で有底のルツボを容易に得ることができ、従来問題と
された大型で有底のルツボを作成することの困難が解決
される。
【００４６】また、請求項２記載の単結晶引上装置によ
れば、請求項１記載の単結晶引上装置において、前記グ
ラファイト、無機炭化物の各々の比重は２.５４以上と
したので、これらのグラファイトや無機炭化物等は、例
えばＳｉ融液等の半導体融液の比重より高いこととなり
ルツボの底部上に沈澱する。したがって、ルツボに貯留
された半導体融液に拡散し浮遊することがなくなり、こ
の半導体融液を汚染することもなく、半導体単結晶の結
晶成長に影響を及ぼすこともなくなる。また、これらの
グラファイトや無機炭化物等が半導体融液中を浮遊して
半導体単結晶の引き上げ作業が中断されるという問題も
解消され、工程上の大きな欠点を解決することができ
る。
れば、請求項１記載の単結晶引上装置において、前記グ
ラファイト、無機炭化物の各々の比重は２.５４以上と
したので、これらのグラファイトや無機炭化物等は、例
えばＳｉ融液等の半導体融液の比重より高いこととなり
ルツボの底部上に沈澱する。したがって、ルツボに貯留
された半導体融液に拡散し浮遊することがなくなり、こ
の半導体融液を汚染することもなく、半導体単結晶の結
晶成長に影響を及ぼすこともなくなる。また、これらの
グラファイトや無機炭化物等が半導体融液中を浮遊して
半導体単結晶の引き上げ作業が中断されるという問題も
解消され、工程上の大きな欠点を解決することができ
る。
【００４７】また、請求項３記載の単結晶引上装置によ
れば、請求項１または２記載の単結晶引上装置におい
て、前記底部に冷却管を形成したので、前記底部を効果
的に冷却することができる。
れば、請求項１または２記載の単結晶引上装置におい
て、前記底部に冷却管を形成したので、前記底部を効果
的に冷却することができる。
【００４８】また、請求項４記載の単結晶引上装置によ
れば、請求項１または２記載の単結晶引上装置におい
て、前記底部に金属を主成分とする冷却管を設け、該冷
却管の外周に前記金属と異なる金属層を形成したので、
前記底部を更に効果的に冷却することができる。
れば、請求項１または２記載の単結晶引上装置におい
て、前記底部に金属を主成分とする冷却管を設け、該冷
却管の外周に前記金属と異なる金属層を形成したので、
前記底部を更に効果的に冷却することができる。
【００４９】また、請求項５記載の単結晶引上装置によ
れば、請求項１，２，３または４記載の単結晶引上装置
において、前記底部に、前記半導体単結晶と同一の材質
からなる半導体結晶板を載置したので、該半導体結晶板
は底部に密着し、半導体融液はこの半導体結晶板上に貯
留されることとなり、したがって、半導体融液は同一材
質の半導体結晶板に触れるのみで底部に直接接触するこ
とがなくなり、半導体融液と底部の直接接触を防止する
ことができる。
れば、請求項１，２，３または４記載の単結晶引上装置
において、前記底部に、前記半導体単結晶と同一の材質
からなる半導体結晶板を載置したので、該半導体結晶板
は底部に密着し、半導体融液はこの半導体結晶板上に貯
留されることとなり、したがって、半導体融液は同一材
質の半導体結晶板に触れるのみで底部に直接接触するこ
とがなくなり、半導体融液と底部の直接接触を防止する
ことができる。
【００５０】また、請求項６記載の単結晶引上装置によ
れば、請求項１，２，３，４または５記載の単結晶引上
装置において、前記底部に前記半導体結晶板を載置し、
該半導体結晶板に前記側壁部を載置したので、半導体結
晶板は底部に密着することとなり、半導体融液はこの半
導体結晶板上に貯留されることとなり、したがって、半
導体融液は同一材質の半導体結晶板に触れるのみで底部
に直接接触することがなくなり、半導体融液と底部の直
接接触を防止することができる。また、側壁部が半導体
結晶板を上方から押圧することにより、半導体結晶板が
底部より離間し半導体融液中を浮遊するのを防止するこ
とができる。
れば、請求項１，２，３，４または５記載の単結晶引上
装置において、前記底部に前記半導体結晶板を載置し、
該半導体結晶板に前記側壁部を載置したので、半導体結
晶板は底部に密着することとなり、半導体融液はこの半
導体結晶板上に貯留されることとなり、したがって、半
導体融液は同一材質の半導体結晶板に触れるのみで底部
に直接接触することがなくなり、半導体融液と底部の直
接接触を防止することができる。また、側壁部が半導体
結晶板を上方から押圧することにより、半導体結晶板が
底部より離間し半導体融液中を浮遊するのを防止するこ
とができる。
【００５１】以上により、大径の半導体単結晶を成長さ
せることができる単結晶引上装置を提供することができ
る。
せることができる単結晶引上装置を提供することができ
る。
【図１】本発明の単結晶引上装置を示す断面図である。
【図２】本発明の冷却管の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の冷却管の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の冷却管の一例を示す断面図である。
【図５】本発明のルツボの構造の一例を示す断面図であ
る。
る。
【図６】本発明のルツボの構造の一例を示す概略図であ
る。
る。
【図７】従来の単結晶引上装置を示す断面図である。
【図８】従来の単結晶引上装置を示す断面図である。
２１ 単結晶引上装置 ２ シャフト ７ 引上軸 １５ 石英スペーサ １７ 原料供給装置 ２２ ルツボ ２３ 底部 ２３ａ 外周部 ２４ 断熱材 ２５ サセプタ ２６ 側壁部 ３１ 半導体原料 ３２ 半導体融液 ３２ａ 固体Ｓｉ ３３ 液面 ３４ 半導体種結晶 ３５ 半導体単結晶 ４１ ルツボ部材 ４２ シャフト部 ４３ 冷却管 ４４ 底部 ４５ ルツボ部材 ４６ シャフト部 ４７ 冷却管 ４８ 外筒 ４９ 排水口 ５０ 内筒 ５１ 給水口 ５２ 底部 ５５ 冷却管 ５６ 金属層 ６１ ルツボ ６２ 半導体結晶板 ６５ ルツボ ６６ 突部 ６７ 半導体結晶板
フロントページの続き (72)発明者 佐平 健彰 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三 菱マテリアル株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−170892（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00
Claims (6)
- 【請求項１】気密容器の内部に設けられたルツボに半導
体融液を貯留し、該半導体融液より半導体単結晶を引き
上げる単結晶引上装置において、前記ルツボは、グラフ
ァイト、無機炭化物から選択された少なくとも１種を主
成分とする底部と、石英を主成分とする環状の側壁部と
を具備してなることを特徴とする単結晶引上装置。 - 【請求項２】前記グラファイト、無機炭化物の各々の比
重は２.５４以上であることを特徴とする請求項１記載
の単結晶引上装置。 - 【請求項３】 前記底部に冷却管を形成してなることを
特徴とする請求項１または２記載の単結晶引上装置。 - 【請求項４】 前記底部に金属を主成分とする冷却管を
設け、該冷却管の外周に前記金属と異なる金属層を形成
してなることを特徴とする請求項１または２記載の単結
晶引上装置。 - 【請求項５】 前記底部に、前記半導体単結晶と同一の
材質からなる半導体結晶板を載置してなることを特徴と
する請求項１，２，３または４記載の単結晶引上装置。 - 【請求項６】 前記底部に前記半導体結晶板を載置し、
該半導体結晶板に前記側壁部を載置してなることを特徴
とする請求項１，２，３，４または５記載の単結晶引上
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8970991A JP2850561B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 単結晶引上装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8970991A JP2850561B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 単結晶引上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04300282A JPH04300282A (ja) | 1992-10-23 |
| JP2850561B2 true JP2850561B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=13978301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8970991A Expired - Fee Related JP2850561B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 単結晶引上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2850561B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102747415B (zh) * | 2012-07-02 | 2014-09-17 | 浙江宏业新能源有限公司 | 多晶铸锭炉干式炉壳 |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP8970991A patent/JP2850561B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04300282A (ja) | 1992-10-23 |
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