JP3449096B2 - 単結晶引上装置における原料投入方法 - Google Patents
単結晶引上装置における原料投入方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二重構造のルツボ
を用いて貯留された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関し、特に、前記二重ルツボ内
への原料の投入方法に関するものである。
を用いて貯留された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関し、特に、前記二重ルツボ内
への原料の投入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン（Ｓｉ）やガリウムひ素
（ＧａＡｓ）等の半導体単結晶を成長する方法の一つと
して、ＣＺ法が知られている。このＣＺ法は、大口径、
高純度の単結晶が無転位あるいは格子欠陥の極めて少な
い状態で容易に得られること等の特徴を有することか
ら、様々な半導体結晶の成長に用いられている方法であ
る。
（ＧａＡｓ）等の半導体単結晶を成長する方法の一つと
して、ＣＺ法が知られている。このＣＺ法は、大口径、
高純度の単結晶が無転位あるいは格子欠陥の極めて少な
い状態で容易に得られること等の特徴を有することか
ら、様々な半導体結晶の成長に用いられている方法であ
る。
【０００３】近年、単結晶の大口径化、高純度化、酸素
濃度および不純物濃度等の均一化の要求に伴いこのＣＺ
法も様々に改良され実用に供されている。上記ＣＺ法の
改良型の一つにいわゆる二重ルツボを用いた連続チャー
ジ型磁界印加ＣＺ法（以下、ＣＭＣＺ法と省略する）が
提案されている。この方法は、外部からルツボ内の半導
体融液に磁界を印加することにより、前記半導体融液内
の対流を抑制し極めて酸素濃度の制御性がよく単結晶化
率がよい単結晶を成長させることができ、外側のルツボ
と内側のルツボとの間に原料を連続供給し長尺の半導体
単結晶を容易に得ることができる等の特徴を有する。し
たがって、大口径かつ長尺の半導体単結晶を得るには最
も優れた方法の一つと言われている。
濃度および不純物濃度等の均一化の要求に伴いこのＣＺ
法も様々に改良され実用に供されている。上記ＣＺ法の
改良型の一つにいわゆる二重ルツボを用いた連続チャー
ジ型磁界印加ＣＺ法（以下、ＣＭＣＺ法と省略する）が
提案されている。この方法は、外部からルツボ内の半導
体融液に磁界を印加することにより、前記半導体融液内
の対流を抑制し極めて酸素濃度の制御性がよく単結晶化
率がよい単結晶を成長させることができ、外側のルツボ
と内側のルツボとの間に原料を連続供給し長尺の半導体
単結晶を容易に得ることができる等の特徴を有する。し
たがって、大口径かつ長尺の半導体単結晶を得るには最
も優れた方法の一つと言われている。
【０００４】図３は、特開平４−３０５０９１号公報に
記載されている、上記のＣＭＣＺ法を用いたシリコンの
単結晶引上装置の一例である。この単結晶引上装置１
は、中空の気密容器であるチャンバ２内に二重ルツボ
３、ヒーター４、原料供給管５がそれぞれ配置され、前
記チャンバ２の外部にマグネット６が配置されている。
記載されている、上記のＣＭＣＺ法を用いたシリコンの
単結晶引上装置の一例である。この単結晶引上装置１
は、中空の気密容器であるチャンバ２内に二重ルツボ
３、ヒーター４、原料供給管５がそれぞれ配置され、前
記チャンバ２の外部にマグネット６が配置されている。
【０００５】二重ルツボ３は、略半球状の石英（ＳｉＯ
2）製の外ルツボ１１と、該外ルツボ１１内に設けられ
た円筒状の仕切り体である石英（ＳｉＯ2）製の内ルツ
ボ１２とから構成され、該内ルツボ１２の側壁には、内
ルツボ１２と外ルツボ１１との間（原料融解領域）と内
ルツボ１２の内側（結晶成長領域）とを連通する連通孔
１２ａが複数個形成されている。
2）製の外ルツボ１１と、該外ルツボ１１内に設けられ
た円筒状の仕切り体である石英（ＳｉＯ2）製の内ルツ
ボ１２とから構成され、該内ルツボ１２の側壁には、内
ルツボ１２と外ルツボ１１との間（原料融解領域）と内
ルツボ１２の内側（結晶成長領域）とを連通する連通孔
１２ａが複数個形成されている。
【０００６】この二重ルツボ３は、チャンバ２の中央下
部に垂直に立設されたシャフト１４上のサセプタ１５に
載置されており、前記シャフト１４の軸線を中心として
水平面上で所定の角速度で回転する構成になっている。
そして、この二重ルツボ３内には半導体融液（加熱融解
された半導体単結晶の原料）２１が貯留されている。
部に垂直に立設されたシャフト１４上のサセプタ１５に
載置されており、前記シャフト１４の軸線を中心として
水平面上で所定の角速度で回転する構成になっている。
そして、この二重ルツボ３内には半導体融液（加熱融解
された半導体単結晶の原料）２１が貯留されている。
【０００７】ヒーター４は、半導体の原料をルツボ内で
加熱・融解するとともに生じた半導体融液２１を保温す
るもので、通常、抵抗加熱が用いられる。原料供給管５
は、その下端開口５ａより、所定量の半導体の原料２２
を外ルツボ１１と内ルツボ１２との間の半導体融液２１
面上に連続的に投入するものである。
加熱・融解するとともに生じた半導体融液２１を保温す
るもので、通常、抵抗加熱が用いられる。原料供給管５
は、その下端開口５ａより、所定量の半導体の原料２２
を外ルツボ１１と内ルツボ１２との間の半導体融液２１
面上に連続的に投入するものである。
【０００８】マグネット６は、二重ルツボ３の外方から
二重ルツボ３内の半導体融液２１に磁界を印加すること
で、半導体融液２１内で発生するローレンツ力により該
半導体融液２１の対流の制御および酸素濃度の制御、液
面振動の抑制等を行うものである。
二重ルツボ３内の半導体融液２１に磁界を印加すること
で、半導体融液２１内で発生するローレンツ力により該
半導体融液２１の対流の制御および酸素濃度の制御、液
面振動の抑制等を行うものである。
【０００９】上記の原料供給管５から供給される原料２
２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）等のドーパントと呼
ばれる添加元素がさらに供給される。また、ガリウムヒ
素（ＧａＡｓ）の場合も同様で、この場合、添加元素は
亜鉛（Ｚｎ）もしくはシリコン（Ｓｉ）等となる。
２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）等のドーパントと呼
ばれる添加元素がさらに供給される。また、ガリウムヒ
素（ＧａＡｓ）の場合も同様で、この場合、添加元素は
亜鉛（Ｚｎ）もしくはシリコン（Ｓｉ）等となる。
【００１０】上記の単結晶引上装置１により、内ルツボ
１２の上方かつ軸線上に配された引上軸２４にチャック
（不図示）を介して種結晶２５を吊下げ、引上軸２４を
その軸線回りに回転させつつ引上げるとともに、二重ル
ツボ３を上昇させて、半導体融液２１上部において種結
晶２５を核として半導体単結晶２６を成長させる。な
お、符号２３は半導体融液２１の液面を示している。
１２の上方かつ軸線上に配された引上軸２４にチャック
（不図示）を介して種結晶２５を吊下げ、引上軸２４を
その軸線回りに回転させつつ引上げるとともに、二重ル
ツボ３を上昇させて、半導体融液２１上部において種結
晶２５を核として半導体単結晶２６を成長させる。な
お、符号２３は半導体融液２１の液面を示している。
【００１１】ところで、上記の単結晶引上装置では、特
開昭６３ー３０３８９４号公報に記載されているよう
に、単結晶を成長する前工程において、外ルツボ１１に
予め多結晶シリコン塊等の多結晶原料を融解させて半導
体融液２１を貯留し、外ルツボ１１の上方に配された内
ルツボ１２を、外ルツボ１１内に載置して、二重ルツボ
３を形成している。
開昭６３ー３０３８９４号公報に記載されているよう
に、単結晶を成長する前工程において、外ルツボ１１に
予め多結晶シリコン塊等の多結晶原料を融解させて半導
体融液２１を貯留し、外ルツボ１１の上方に配された内
ルツボ１２を、外ルツボ１１内に載置して、二重ルツボ
３を形成している。
【００１２】このように多結晶原料を融解後に二重ルツ
ボ３を形成するのは、多結晶原料を完全に融解して半導
体融液２１を得るために、ヒーター４によって外ルツボ
１１内の原料を単結晶成長温度以上の温度まで高温加熱
する必要があり、この際に、予め内ルツボ１２を外ルツ
ボ１１内に形成させていると、内ルツボ１２に大きな熱
変形が生じてしまうからである。
ボ３を形成するのは、多結晶原料を完全に融解して半導
体融液２１を得るために、ヒーター４によって外ルツボ
１１内の原料を単結晶成長温度以上の温度まで高温加熱
する必要があり、この際に、予め内ルツボ１２を外ルツ
ボ１１内に形成させていると、内ルツボ１２に大きな熱
変形が生じてしまうからである。
【００１３】したがって、原料を完全に融解した後、ヒ
ーター４による加熱をある程度弱めてから内ルツボ１２
を外ルツボ１１に形成させることによって、初期原料融
解保持時の高温加熱を避け、内ルツボ１２の変形を抑制
している。
ーター４による加熱をある程度弱めてから内ルツボ１２
を外ルツボ１１に形成させることによって、初期原料融
解保持時の高温加熱を避け、内ルツボ１２の変形を抑制
している。
【００１４】また、内ルツボ１２に形成された連通孔１
２ａは、原料供給時に、半導体融液２１を外ルツボ１１
側から内ルツボ１２内にのみ流入させるように一定の開
口面積以下に設定されている。この理由は、結晶成長領
域から半導体融液２１が対流により原料融解領域に戻る
現象が生じると単結晶成長における不純物濃度および融
液温度等の制御が困難になってしまうためである。
２ａは、原料供給時に、半導体融液２１を外ルツボ１１
側から内ルツボ１２内にのみ流入させるように一定の開
口面積以下に設定されている。この理由は、結晶成長領
域から半導体融液２１が対流により原料融解領域に戻る
現象が生じると単結晶成長における不純物濃度および融
液温度等の制御が困難になってしまうためである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば連続
チャージ型ＣＺ法が持つ重要な問題の一つとして、半導
体単結晶の径制御の難易度が高いことであり、この問題
の原因は、相反する２つの制御系が存在するからであ
る。一つは、径制御に対し最も制御性が高く応答が速い
要素は引上げ速度であり、設定径より径が増大した場合
には速度を上げ、これと逆の場合には速度を下げること
が行われている。また、温度による制御も同時に行われ
ているが、応答がかなり遅い要素である。もう一つは、
引上げ速度から決定される追加原料の量である。この場
合、液面位置を一定にするために、引上げ速度の増加お
よび減少に対し、原料の供給量の増加、減少で対応す
る。すなわち、径が増大した場合には、供給量を増加さ
せ、逆の場合には供給量を減少させることになる。
チャージ型ＣＺ法が持つ重要な問題の一つとして、半導
体単結晶の径制御の難易度が高いことであり、この問題
の原因は、相反する２つの制御系が存在するからであ
る。一つは、径制御に対し最も制御性が高く応答が速い
要素は引上げ速度であり、設定径より径が増大した場合
には速度を上げ、これと逆の場合には速度を下げること
が行われている。また、温度による制御も同時に行われ
ているが、応答がかなり遅い要素である。もう一つは、
引上げ速度から決定される追加原料の量である。この場
合、液面位置を一定にするために、引上げ速度の増加お
よび減少に対し、原料の供給量の増加、減少で対応す
る。すなわち、径が増大した場合には、供給量を増加さ
せ、逆の場合には供給量を減少させることになる。
【００１６】しかしながら、供給量がある値から増加す
ると、その融解熱のため融液温度が相対的に低下し結晶
径が増大する傾向になる。この効果の大きさ、応答の速
さは引上速度と同程度であり結晶径に関しては全く逆の
制御を行っていることになる。例えば連続チャージ型Ｃ
Ｚ法においては、特に設定径に対し偏差が大きい場合そ
れを収束させるためにかなりの時間を要するか、あるい
は収束しないことが考えられる。各成長部の中で偏差が
大きくなる可能性が高いのは肩部から定径成長部へおよ
び定径成長部からボトム部へ遷移する際であり、その部
分での原料投入方法に工夫をすることが強く望まれてい
た。
ると、その融解熱のため融液温度が相対的に低下し結晶
径が増大する傾向になる。この効果の大きさ、応答の速
さは引上速度と同程度であり結晶径に関しては全く逆の
制御を行っていることになる。例えば連続チャージ型Ｃ
Ｚ法においては、特に設定径に対し偏差が大きい場合そ
れを収束させるためにかなりの時間を要するか、あるい
は収束しないことが考えられる。各成長部の中で偏差が
大きくなる可能性が高いのは肩部から定径成長部へおよ
び定径成長部からボトム部へ遷移する際であり、その部
分での原料投入方法に工夫をすることが強く望まれてい
た。
【００１７】以上のように、従来、半導体融液の急激な
温度変化が起こるとともに、半導体融液の液面の上下位
置の変動が大きくなって、格子欠陥等が発生しやすく、
結果的に、均一で高品質な半導体単結晶を得ることがで
きないという問題点がある。なお、半導体単結晶の定径
部成長工程に入った時点から、半導体単結晶が２０ｍｍ
程度の長さだけ成長した後に、原料の供給を開始するこ
とが行われているが、径の安定化を見極めることが困難
な上に、二重ルツボの上昇速度を何等変化させるもので
はないので、上記と同様に、半導体融液の液面の上下位
置の変動が大きくなって、格子欠陥等が発生しやすい。
温度変化が起こるとともに、半導体融液の液面の上下位
置の変動が大きくなって、格子欠陥等が発生しやすく、
結果的に、均一で高品質な半導体単結晶を得ることがで
きないという問題点がある。なお、半導体単結晶の定径
部成長工程に入った時点から、半導体単結晶が２０ｍｍ
程度の長さだけ成長した後に、原料の供給を開始するこ
とが行われているが、径の安定化を見極めることが困難
な上に、二重ルツボの上昇速度を何等変化させるもので
はないので、上記と同様に、半導体融液の液面の上下位
置の変動が大きくなって、格子欠陥等が発生しやすい。
【００１８】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、定径成長部の正常な状態を
確認し、また、定径成長部の遷移が終了した後に、原料
を徐々に投入することにより、半導体融液の液面位置を
一定にして、格子欠陥等の発生が低減する、単結晶引上
装置における原料投入方法を提供することを目的として
いる。
鑑みてなされたものであり、定径成長部の正常な状態を
確認し、また、定径成長部の遷移が終了した後に、原料
を徐々に投入することにより、半導体融液の液面位置を
一定にして、格子欠陥等の発生が低減する、単結晶引上
装置における原料投入方法を提供することを目的として
いる。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の原料投入方法は、気密容器と、前記気密容器
内で半導体融液を貯留する、互いに連通する外ルツボお
よび内ルツボからなる二重ルツボと、前記気密容器の上
部から垂下され、その下端開口から前記外ルツボと前記
内ルツボとの間の半導体融液中に粒状の原料を連続的に
投入可能に配設された原料供給管とを備えた単結晶引上
装置において、半導体単結晶の定径部成長工程で径変動
率が所定の値以下になった時点から半導体単結晶の所定
の引上量引上げ後、前記粒状の原料の供給を開始し、こ
の供給量を直線的に設定供給量まで増加させるととも
に、これに連動して、前記二重ルツボの上昇速度を直線
的に零まで減少させることを特徴とするものである。
の本発明の原料投入方法は、気密容器と、前記気密容器
内で半導体融液を貯留する、互いに連通する外ルツボお
よび内ルツボからなる二重ルツボと、前記気密容器の上
部から垂下され、その下端開口から前記外ルツボと前記
内ルツボとの間の半導体融液中に粒状の原料を連続的に
投入可能に配設された原料供給管とを備えた単結晶引上
装置において、半導体単結晶の定径部成長工程で径変動
率が所定の値以下になった時点から半導体単結晶の所定
の引上量引上げ後、前記粒状の原料の供給を開始し、こ
の供給量を直線的に設定供給量まで増加させるととも
に、これに連動して、前記二重ルツボの上昇速度を直線
的に零まで減少させることを特徴とするものである。
【００２０】また、半導体単結晶の定径部成長終了後、
前記供給量を直線的に零まで減少させるとともに、これ
に連動して、前記二重ルツボの上昇速度を直線的に増加
させる。
前記供給量を直線的に零まで減少させるとともに、これ
に連動して、前記二重ルツボの上昇速度を直線的に増加
させる。
【００２１】上記構成の本発明の作用としては、半導体
単結晶の径の偏差が大きい肩部から定径成長部へ遷移す
る際に、径変動率が所定の値以下になってから原料の投
入を開始することにより、定径成長部の正常な状態を確
実に確認した後に、原料を投入することになる。そし
て、所定の引上量で定径成長部に遷移が終了したことを
確認できる。原料を徐々に投入することにより、半導体
融液の急激な温度変化が低減し、また、供給量と設定供
給量の差分を二重ルツボの上昇速度に回帰させる、すな
わち、原料の供給量と連動して二重ルツボを上昇させる
ことにより、半導体融液の液面の上下位置の変動が小さ
くなる。本発明では、原料の供給量を徐々に増大させた
ために、半導体融液の温度が下がって結晶化率が増加す
ることを阻止するために、二重ルツボの上昇速度を直線
的に減少させたものである。これにより、定径部成長工
程において結晶化率が変動しない。
単結晶の径の偏差が大きい肩部から定径成長部へ遷移す
る際に、径変動率が所定の値以下になってから原料の投
入を開始することにより、定径成長部の正常な状態を確
実に確認した後に、原料を投入することになる。そし
て、所定の引上量で定径成長部に遷移が終了したことを
確認できる。原料を徐々に投入することにより、半導体
融液の急激な温度変化が低減し、また、供給量と設定供
給量の差分を二重ルツボの上昇速度に回帰させる、すな
わち、原料の供給量と連動して二重ルツボを上昇させる
ことにより、半導体融液の液面の上下位置の変動が小さ
くなる。本発明では、原料の供給量を徐々に増大させた
ために、半導体融液の温度が下がって結晶化率が増加す
ることを阻止するために、二重ルツボの上昇速度を直線
的に減少させたものである。これにより、定径部成長工
程において結晶化率が変動しない。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態例につ
いて図面を参照して説明する。図１は本発明の原料投入
方法に係わる、シリコンの単結晶引上装置の二重ルツボ
および半導体単結晶の拡大図、図２は本発明に係わる原
料投入方法を説明するための、縦軸に時間をとり、横軸
に原料の供給量および二重ルツボの上昇速度をとったグ
ラフである。
いて図面を参照して説明する。図１は本発明の原料投入
方法に係わる、シリコンの単結晶引上装置の二重ルツボ
および半導体単結晶の拡大図、図２は本発明に係わる原
料投入方法を説明するための、縦軸に時間をとり、横軸
に原料の供給量および二重ルツボの上昇速度をとったグ
ラフである。
【００２３】先ず、図１に示すように、本例のシリコン
の単結晶引上装置においては、チャンバに、半導体単結
晶２６の成長部Ｓを観察するための透明窓部（不図示）
が形成され、この透明窓部を通してテレビカメラ等で半
導体単結晶２６の半径Ｒや長さＬを測定することができ
る。そして、径変動率｜ｄＲ／ｄＬ｜を連続的に算出す
る。また、図１において、符号２７は種結晶２５を支持
するチャックを示し、また、符号２８、２９および３０
はそれぞれ、半導体単結晶２６の円錐状の肩部、円柱状
の定径成長部および円錐状のボトム部を示している。
の単結晶引上装置においては、チャンバに、半導体単結
晶２６の成長部Ｓを観察するための透明窓部（不図示）
が形成され、この透明窓部を通してテレビカメラ等で半
導体単結晶２６の半径Ｒや長さＬを測定することができ
る。そして、径変動率｜ｄＲ／ｄＬ｜を連続的に算出す
る。また、図１において、符号２７は種結晶２５を支持
するチャックを示し、また、符号２８、２９および３０
はそれぞれ、半導体単結晶２６の円錐状の肩部、円柱状
の定径成長部および円錐状のボトム部を示している。
【００２４】上記の単結晶引上装置により、内ルツボ１
２の上方かつ軸線上に配された引上軸２４にチャック２
７を介して種結晶２５を吊下げ、引上軸２４をその軸線
回りに回転させつつ引上げるとともに、二重ルツボ３を
上昇させて、半導体融液２１上部において種結晶２５を
核として半導体単結晶２６を成長させる。
２の上方かつ軸線上に配された引上軸２４にチャック２
７を介して種結晶２５を吊下げ、引上軸２４をその軸線
回りに回転させつつ引上げるとともに、二重ルツボ３を
上昇させて、半導体融液２１上部において種結晶２５を
核として半導体単結晶２６を成長させる。
【００２５】本例では、図１および図２に示すように、
引上げ開始（時間ｔが零の時点）より肩部２８の成長工
程後、定径部成長工程で径変動率が所定の値（本例では
０．１）以下になった時点（図２中、時刻ｔ1）から所
定の引上げ量Ａ（本例では１０ｍｍ）の引上げを終了し
たら、すなわち、時刻ｔ1で式｜ｄＲ／ｄＬ｜≦０．１
を満足した後の時刻ｔ2の時点で、粒状の原料の供給を
開始し、この供給量（重量／時間）を直線的に設定供給
量Ｇまで増加させる。これに連動して、前記二重ルツボ
３の上昇速度を設定速度Ｈから直線的に零まで減少させ
る。この後、定径部成長終了後（時刻ｔ3参照）、供給
量を直線的に零まで減少させるとともに（時刻ｔ4参
照）、これに連動して、前記二重ルツボ３の上昇速度を
設定速度Ｈまで直線的に上昇させる。時刻ｔ4以降は半
導体単結晶２６のボトム部３０の形成工程になる。
引上げ開始（時間ｔが零の時点）より肩部２８の成長工
程後、定径部成長工程で径変動率が所定の値（本例では
０．１）以下になった時点（図２中、時刻ｔ1）から所
定の引上げ量Ａ（本例では１０ｍｍ）の引上げを終了し
たら、すなわち、時刻ｔ1で式｜ｄＲ／ｄＬ｜≦０．１
を満足した後の時刻ｔ2の時点で、粒状の原料の供給を
開始し、この供給量（重量／時間）を直線的に設定供給
量Ｇまで増加させる。これに連動して、前記二重ルツボ
３の上昇速度を設定速度Ｈから直線的に零まで減少させ
る。この後、定径部成長終了後（時刻ｔ3参照）、供給
量を直線的に零まで減少させるとともに（時刻ｔ4参
照）、これに連動して、前記二重ルツボ３の上昇速度を
設定速度Ｈまで直線的に上昇させる。時刻ｔ4以降は半
導体単結晶２６のボトム部３０の形成工程になる。
【００２６】上述のように、本例では、半導体単結晶２
６の径の偏差が大きい肩部２８から定径成長部２９へ遷
移する際に、｜ｄＲ／ｄＬ｜が所定の値以下になってか
ら原料の投入を開始することにより、定径成長部２９の
正常な状態を確実に確認した後に、原料を投入する。ま
た、原料を徐々に投入することにより、半導体融液２１
の急激な温度変化が低減し、また、供給量と設定供給量
の差分を二重ルツボ３の上昇速度に回帰させる、すなわ
ち原料の供給量と連動して二重ルツボ３を上昇させるこ
とにより、半導体融液２１の液面２３の上下位置の変動
が小さくなる。結果的に、格子欠陥等の少ない半導体単
結晶２６を得ることができる。
６の径の偏差が大きい肩部２８から定径成長部２９へ遷
移する際に、｜ｄＲ／ｄＬ｜が所定の値以下になってか
ら原料の投入を開始することにより、定径成長部２９の
正常な状態を確実に確認した後に、原料を投入する。ま
た、原料を徐々に投入することにより、半導体融液２１
の急激な温度変化が低減し、また、供給量と設定供給量
の差分を二重ルツボ３の上昇速度に回帰させる、すなわ
ち原料の供給量と連動して二重ルツボ３を上昇させるこ
とにより、半導体融液２１の液面２３の上下位置の変動
が小さくなる。結果的に、格子欠陥等の少ない半導体単
結晶２６を得ることができる。
【００２７】そして、径変動率が所定の値（本例では
０．１）以下になったときから所定の引上げ量Ａ（本例
では１０ｍｍ）の引上げを終了してから原料の投入を開
始した理由は、先ず、｜ｄＲ／ｄＬ｜≦０．１を満たす
ことが定径成長部２９における正常な状態と考えられ、
所定の引上量Ａにより定径成長部２９に遷移が終了した
ことを確認することができるからである。
０．１）以下になったときから所定の引上げ量Ａ（本例
では１０ｍｍ）の引上げを終了してから原料の投入を開
始した理由は、先ず、｜ｄＲ／ｄＬ｜≦０．１を満たす
ことが定径成長部２９における正常な状態と考えられ、
所定の引上量Ａにより定径成長部２９に遷移が終了した
ことを確認することができるからである。
【００２８】単結晶引上装置としてＣＭＣＺ法を採用し
たが、二重ルツボ構造であるなら、他の単結晶製造方法
を適用しても構わない。例えば、磁場印加を行わない連
続チャージ型ＣＺ法（ＣＣＺ法）を採用してもよい。
たが、二重ルツボ構造であるなら、他の単結晶製造方法
を適用しても構わない。例えば、磁場印加を行わない連
続チャージ型ＣＺ法（ＣＣＺ法）を採用してもよい。
【００２９】
【発明の効果】本発明は、径変動率を連続的に算出して
原料の投入のタイミングを取るので、単に半導体単結晶
の長さを測定して原料の投入を開始するものと比較し
て、径の安定化を確実に見極めてから原料を投入でき
る。また、原料を徐々に投入することにより、半導体融
液の急激な温度変化が低減し、また、原料の供給量と連
動して二重ルツボを上昇させることにより、半導体融液
の液面の上下位置の変動が小さくなる。結果的に、格子
欠陥等の少ない高品質な半導体単結晶を製造できて、歩
留まりが向上する。また、半導体単結晶の定径部成長終
了後、原料の供給量を直線的に零まで減少させるととも
に、これに連動して、前記二重ルツボの上昇速度を直線
的に増加させることにより、上記効果の他、ボトム部の
形状不良や切断等の不具合を阻止できるという利点があ
る。
原料の投入のタイミングを取るので、単に半導体単結晶
の長さを測定して原料の投入を開始するものと比較し
て、径の安定化を確実に見極めてから原料を投入でき
る。また、原料を徐々に投入することにより、半導体融
液の急激な温度変化が低減し、また、原料の供給量と連
動して二重ルツボを上昇させることにより、半導体融液
の液面の上下位置の変動が小さくなる。結果的に、格子
欠陥等の少ない高品質な半導体単結晶を製造できて、歩
留まりが向上する。また、半導体単結晶の定径部成長終
了後、原料の供給量を直線的に零まで減少させるととも
に、これに連動して、前記二重ルツボの上昇速度を直線
的に増加させることにより、上記効果の他、ボトム部の
形状不良や切断等の不具合を阻止できるという利点があ
る。
【図１】本発明の原料投入方法に係わる、単結晶引上装
置の二重ルツボおよび半導体単結晶の拡大図である。
置の二重ルツボおよび半導体単結晶の拡大図である。
【図２】本発明に係わる原料投入方法を説明するため
の、縦軸に時間をとり、横軸に原料の供給量（重量／時
間）速度および二重ルツボの上昇速度をとったグラフで
ある。
の、縦軸に時間をとり、横軸に原料の供給量（重量／時
間）速度および二重ルツボの上昇速度をとったグラフで
ある。
【図３】半導体単結晶引上装置の一例の構成図である。
１ 半導体単結晶引上装置
２ チャンバ
３ 二重ルツボ
４ ヒーター
５ 原料供給管
５ａ 下端開口
６ マグネット
１１ 外ルツボ
１２ 内ルツボ
１２ａ 連通孔
１４ 回転軸
１５ サセプタ
２１ 半導体融液
２２ 原料
２３ 半導体融液の液面
２４ 引上軸
２５ 種結晶
２６ 半導体単結晶
２７ チャック
２８ 肩部
２９ 定径成長部
３０ ボトム部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 喜田 道夫
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 総合研究所内
(56)参考文献 特開 昭63−303894（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−305091（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−300389（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C30B 1/00 - 35/00
Claims (2)
- 【請求項１】 気密容器と、前記気密容器内で半導体融
液を貯留する、互いに連通する外ルツボおよび内ルツボ
からなる二重ルツボと、前記気密容器の上部から垂下さ
れ、その下端開口から前記外ルツボと前記内ルツボとの
間の半導体融液中に粒状の原料を連続的に投入可能に配
設された原料供給管とを備えた単結晶引上装置におい
て、 半導体単結晶の定径部成長工程で径変動率が所定の値以
下になった時点から半導体単結晶の所定の引上量引上げ
後、前記粒状の原料の供給を開始し、この供給量を直線
的に設定供給量まで増加させるとともに、これに連動し
て、前記二重ルツボの上昇速度を直線的に零まで減少さ
せることを特徴とする単結晶引上装置における原料投入
方法。 - 【請求項２】 半導体単結晶の定径部成長終了後、前記
供給量を直線的に零まで減少させるとともに、これに連
動して、前記二重ルツボの上昇速度を直線的に増加させ
る、請求項１に記載の単結晶引上装置における原料投入
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02025896A JP3449096B2 (ja) | 1996-02-06 | 1996-02-06 | 単結晶引上装置における原料投入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02025896A JP3449096B2 (ja) | 1996-02-06 | 1996-02-06 | 単結晶引上装置における原料投入方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09208366A JPH09208366A (ja) | 1997-08-12 |
| JP3449096B2 true JP3449096B2 (ja) | 2003-09-22 |
Family
ID=12022180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02025896A Expired - Fee Related JP3449096B2 (ja) | 1996-02-06 | 1996-02-06 | 単結晶引上装置における原料投入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3449096B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018177568A (ja) * | 2017-04-07 | 2018-11-15 | 株式会社福田結晶技術研究所 | 高性能・高均な大型Ｆｅ−Ｇａ基合金単結晶の製造方法及び製造装置 |
| CN111101195A (zh) * | 2018-10-29 | 2020-05-05 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 一种单晶硅晶棒的长晶方法 |
| CN115323478B (zh) * | 2022-07-20 | 2023-11-21 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种可实现晶体连续生长的方法 |
-
1996
- 1996-02-06 JP JP02025896A patent/JP3449096B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09208366A (ja) | 1997-08-12 |
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