JP3470479B2 - 単結晶引上装置 - Google Patents
単結晶引上装置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する。
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する。
【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法と略称する）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良く単結晶化
率が良い単結晶を成長することができ、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
優れた方法の一つである。
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法と略称する）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良く単結晶化
率が良い単結晶を成長することができ、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
優れた方法の一つである。
【０００４】図８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、原料供給装置５がそれぞれ配置され、該チ
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、原料供給装置５がそれぞれ配置され、該チ
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、図９に示すように、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（Ｓ
ｉＯ2）製の内ルツボ１２とから形成され、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１３が複数個形成されている。
2）製の外ルツボ１１と、図９に示すように、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（Ｓ
ｉＯ2）製の内ルツボ１２とから形成され、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１３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。原料供給装置
５は、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。原料供給装置
５は、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】上記原料供給装置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に種結晶２
５を吊り下げ、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。
１２の上方かつ軸線上に配された引上軸２４に種結晶２
５を吊り下げ、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。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、内ルツボ１
２に形成された連通孔１３は、原料供給時に半導体融液
２１を内ルツボ１２の外側から内ルツボ１２の内側にの
み流入させるように一定の開口径以下に設定されてい
る。すなわち、この理由は連通孔１３の開口面積が大き
すぎると、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、連通孔１３の開口面積を小さくする必要があ
る。
２に形成された連通孔１３は、原料供給時に半導体融液
２１を内ルツボ１２の外側から内ルツボ１２の内側にの
み流入させるように一定の開口径以下に設定されてい
る。すなわち、この理由は連通孔１３の開口面積が大き
すぎると、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、連通孔１３の開口面積を小さくする必要があ
る。
【００１２】しかしながら、連通孔１３の開口面積が小
さくなると、内ルツボ１２の外側から内ルツボ１２の内
側へ半導体融液２１が流入し難くなり、単結晶の成長に
対する内ルツボ１２内への半導体融液２１の流入が不足
し、図１０に示すように、内ルツボ１２の外側と内ルツ
ボ１２の内側における半導体融液２１の液位に差が生じ
易くなるとともに、この差を相殺させようとする力で液
面が揺れてしまい単結晶成長に悪影響を及ぼしてしまう
不都合がある。すなわち、連通孔は、上記半導体融液の
流入性低下により半導体融液の液位差が生じない開口面
積以上に制限されてしまうため、半導体融液の逆流現象
を有効に抑制することが困難であった。
さくなると、内ルツボ１２の外側から内ルツボ１２の内
側へ半導体融液２１が流入し難くなり、単結晶の成長に
対する内ルツボ１２内への半導体融液２１の流入が不足
し、図１０に示すように、内ルツボ１２の外側と内ルツ
ボ１２の内側における半導体融液２１の液位に差が生じ
易くなるとともに、この差を相殺させようとする力で液
面が揺れてしまい単結晶成長に悪影響を及ぼしてしまう
不都合がある。すなわち、連通孔は、上記半導体融液の
流入性低下により半導体融液の液位差が生じない開口面
積以上に制限されてしまうため、半導体融液の逆流現象
を有効に抑制することが困難であった。
【００１３】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、連通孔における半導体融液の流入性を向上させ、
長尺大口径の単結晶を安定して引き上げる装置を提供す
ることを目的とする。
ので、連通孔における半導体融液の流入性を向上させ、
長尺大口径の単結晶を安定して引き上げる装置を提供す
ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明
の単結晶引上装置では、気密容器の内部に設けられた外
ルツボと該外ルツボ内に設けられた筒状仕切り体である
内ルツボとからなる二重ルツボに半導体融液を貯留し、
前記内ルツボ内の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、前記二重ルツボは、内ル
ツボの内外を連通させ半導体融液を内ルツボ内部に流入
させる連通孔を有し、該連通孔の内ルツボ外側の開口部
周辺には、内ルツボと外ルツボとの間に貯留された半導
体融液の下降流の一部を連通孔へ誘導するガイド面が形
成されている。
決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明
の単結晶引上装置では、気密容器の内部に設けられた外
ルツボと該外ルツボ内に設けられた筒状仕切り体である
内ルツボとからなる二重ルツボに半導体融液を貯留し、
前記内ルツボ内の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、前記二重ルツボは、内ル
ツボの内外を連通させ半導体融液を内ルツボ内部に流入
させる連通孔を有し、該連通孔の内ルツボ外側の開口部
周辺には、内ルツボと外ルツボとの間に貯留された半導
体融液の下降流の一部を連通孔へ誘導するガイド面が形
成されている。
【００１５】この単結晶引上装置では、連通孔の内ルツ
ボ外側の開口部周辺にガイド面が形成されているので、
内ルツボと外ルツボとの間に貯留された半導体融液に生
じる熱対流のうち内ルツボ外面に沿って下降する下降流
の一部が、ガイド面により強制的に連通孔に誘導される
ことから、該連通孔において、半導体融液が外ルツボ側
から内ルツボ内部へ流入しやすくなる。
ボ外側の開口部周辺にガイド面が形成されているので、
内ルツボと外ルツボとの間に貯留された半導体融液に生
じる熱対流のうち内ルツボ外面に沿って下降する下降流
の一部が、ガイド面により強制的に連通孔に誘導される
ことから、該連通孔において、半導体融液が外ルツボ側
から内ルツボ内部へ流入しやすくなる。
【００１６】本発明の単結晶引上装置では、上記の単結
晶引上装置において、前記連通孔は、内ルツボの下端部
分に形成されるとともに内ルツボ外側の開口部の下縁が
外ルツボの内面で構成され、該外ルツボの内面を、前記
ガイド面とする。
晶引上装置において、前記連通孔は、内ルツボの下端部
分に形成されるとともに内ルツボ外側の開口部の下縁が
外ルツボの内面で構成され、該外ルツボの内面を、前記
ガイド面とする。
【００１７】この単結晶引上装置では、内ルツボ外面に
沿って下降する半導体融液の下降流の一部が、ガイド面
とされた外ルツボの内面によりその方向が変えられ、内
ルツボ下端部分の連通孔に強制的に誘導されることか
ら、該連通孔において、半導体融液が内ルツボの外側か
ら内ルツボ内部へ流入しやすくなる。
沿って下降する半導体融液の下降流の一部が、ガイド面
とされた外ルツボの内面によりその方向が変えられ、内
ルツボ下端部分の連通孔に強制的に誘導されることか
ら、該連通孔において、半導体融液が内ルツボの外側か
ら内ルツボ内部へ流入しやすくなる。
【００１８】本発明の単結晶引上装置では、上記の単結
晶引上装置において、前記連通孔は、内ルツボの側壁に
形成されるとともに、連通孔の内ルツボ外側の開口部に
は、その下縁部に内ルツボ外方に突出する突起部が設け
られ、該突起部の上面を前記ガイド面とする。
晶引上装置において、前記連通孔は、内ルツボの側壁に
形成されるとともに、連通孔の内ルツボ外側の開口部に
は、その下縁部に内ルツボ外方に突出する突起部が設け
られ、該突起部の上面を前記ガイド面とする。
【００１９】この単結晶引上装置では、内ルツボ外面に
沿って下降する半導体融液の下降流の一部が、ガイド面
とされた突起部上面によりその方向が変えられ、連通孔
に強制的に誘導されることから、該連通孔において、半
導体融液が内ルツボの外側から内ルツボの内部へ流入し
やすくなる。また、連通孔の高さ位置、突起部の突出量
および突出角度等を任意に設定することにより、連通孔
における半導体融液の流入量を調整することが可能とな
る。本発明の単結晶引上装置では、気密容器の内部に設
けられた外ルツボと該外ルツボ内に設けられた筒状仕切
り体である内ルツボとからなる二重ルツボに半導体融液
を貯留し、前記内ルツボ内の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、前記二重ルツ
ボは、内ルツボの内外を連通させ半導体融液を内ルツボ
内部に流入させる連通孔を有し、該連通孔の内ルツボ外
側の開口部周辺には、内ルツボと外ルツボとの間に貯留
された半導体融液の下降流の一部を連通孔へ誘導するガ
イド面が形成され、上記の単結晶引上装置において、前
記外ルツボの内面に直接、軸線を中心とした放射状に溝
部を設け、これら溝部上に前記内ルツボを載置すること
により連通孔を形成する。
沿って下降する半導体融液の下降流の一部が、ガイド面
とされた突起部上面によりその方向が変えられ、連通孔
に強制的に誘導されることから、該連通孔において、半
導体融液が内ルツボの外側から内ルツボの内部へ流入し
やすくなる。また、連通孔の高さ位置、突起部の突出量
および突出角度等を任意に設定することにより、連通孔
における半導体融液の流入量を調整することが可能とな
る。本発明の単結晶引上装置では、気密容器の内部に設
けられた外ルツボと該外ルツボ内に設けられた筒状仕切
り体である内ルツボとからなる二重ルツボに半導体融液
を貯留し、前記内ルツボ内の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、前記二重ルツ
ボは、内ルツボの内外を連通させ半導体融液を内ルツボ
内部に流入させる連通孔を有し、該連通孔の内ルツボ外
側の開口部周辺には、内ルツボと外ルツボとの間に貯留
された半導体融液の下降流の一部を連通孔へ誘導するガ
イド面が形成され、上記の単結晶引上装置において、前
記外ルツボの内面に直接、軸線を中心とした放射状に溝
部を設け、これら溝部上に前記内ルツボを載置すること
により連通孔を形成する。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の第１形態を
図１から図３を参照しながら説明する。これらの図にあ
って、符号３１はシリコンの単結晶引上装置、３２は連
通孔、３３は内ルツボを示している。
図１から図３を参照しながら説明する。これらの図にあ
って、符号３１はシリコンの単結晶引上装置、３２は連
通孔、３３は内ルツボを示している。
【００２１】第１形態の単結晶引上装置３１は、図１に
示すように、従来例で説明した単結晶引上装置１におい
て連通孔１３が側壁に形成された内ルツボ１２の代わり
に、連通孔３２が下端部分に形成された内ルツボ３３を
用いたものであり、図１において図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、この同一要素に
ついては説明を省略する。
示すように、従来例で説明した単結晶引上装置１におい
て連通孔１３が側壁に形成された内ルツボ１２の代わり
に、連通孔３２が下端部分に形成された内ルツボ３３を
用いたものであり、図１において図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、この同一要素に
ついては説明を省略する。
【００２２】単結晶引上装置３１は、図２に示すよう
に、円筒状の仕切り体である石英製の内ルツボ３３を半
導体融液２１が貯留された外ルツボ１１内に載置した二
重ルツボ構造を有するものである。前記内ルツボ３３
は、その下端の２カ所に互いに軸線に対して対称な位置
に断面矩形状の切欠部３２ａが形成されている。これら
の切欠部３２ａは、図１および図３に示すように、二重
ルツボを形成した状態で半導体融液２１を内部に流入さ
せる連通孔３２を形成するものである。すなわち、該連
通孔３２は、その内ルツボ３３外側の開口部下縁が外ル
ツボ１１の内面１１ａで構成されている。
に、円筒状の仕切り体である石英製の内ルツボ３３を半
導体融液２１が貯留された外ルツボ１１内に載置した二
重ルツボ構造を有するものである。前記内ルツボ３３
は、その下端の２カ所に互いに軸線に対して対称な位置
に断面矩形状の切欠部３２ａが形成されている。これら
の切欠部３２ａは、図１および図３に示すように、二重
ルツボを形成した状態で半導体融液２１を内部に流入さ
せる連通孔３２を形成するものである。すなわち、該連
通孔３２は、その内ルツボ３３外側の開口部下縁が外ル
ツボ１１の内面１１ａで構成されている。
【００２３】次に、本発明に係る単結晶引上装置の一形
態におけるシリコンの半導体単結晶を成長させる方法に
ついて説明する。
態におけるシリコンの半導体単結晶を成長させる方法に
ついて説明する。
【００２４】〔初期原料融解工程〕まず、多結晶シリコ
ン塊の多結晶原料を所定量だけ外ルツボ１１内に入れ、
チャンバ２内を真空ポンプ等で排気し真空状態とする。
また、該チャンバ２内にアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガ
スを導入し、シャフト１４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外ルツボ１１を所定
の角速度で回転させながら、ヒーター４に通電し外ルツ
ボ１１内の多結晶原料を単結晶成長温度以上の温度まで
加熱し、この原料を完全に融解する。
ン塊の多結晶原料を所定量だけ外ルツボ１１内に入れ、
チャンバ２内を真空ポンプ等で排気し真空状態とする。
また、該チャンバ２内にアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガ
スを導入し、シャフト１４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外ルツボ１１を所定
の角速度で回転させながら、ヒーター４に通電し外ルツ
ボ１１内の多結晶原料を単結晶成長温度以上の温度まで
加熱し、この原料を完全に融解する。
【００２５】〔二重ルツボ形成工程〕原料が完全に融解
した後、ヒーター４による加熱を若干弱めるとともに、
外ルツボ１１の上方に軸線を同じくして配される内ルツ
ボ３３を半導体融液２１内に載置し、形成する。したが
って、内ルツボ３３が外ルツボ１１内に載置されて二重
ルツボを形成した状態では、前記切欠部３２ａは、半導
体融液２１を内部に流入させる連通孔３２となる。
した後、ヒーター４による加熱を若干弱めるとともに、
外ルツボ１１の上方に軸線を同じくして配される内ルツ
ボ３３を半導体融液２１内に載置し、形成する。したが
って、内ルツボ３３が外ルツボ１１内に載置されて二重
ルツボを形成した状態では、前記切欠部３２ａは、半導
体融液２１を内部に流入させる連通孔３２となる。
【００２６】〔単結晶成長工程〕二重ルツボ３を形成し
た後、マグネット６に通電し所定の磁界を印加し、ヒー
ター４の電力を調整して半導体融液２１の中央液面２３
付近を単結晶成長温度に保ち、引上軸２４により吊り下
げられた種結晶２５を半導体融液２１になじませた後、
この種結晶２５を核として半導体単結晶２６を成長させ
る。ここでは、種結晶を無転位化した後にこの単結晶の
径を徐々に大口径化し所定の径の半導体単結晶２６とす
る。
た後、マグネット６に通電し所定の磁界を印加し、ヒー
ター４の電力を調整して半導体融液２１の中央液面２３
付近を単結晶成長温度に保ち、引上軸２４により吊り下
げられた種結晶２５を半導体融液２１になじませた後、
この種結晶２５を核として半導体単結晶２６を成長させ
る。ここでは、種結晶を無転位化した後にこの単結晶の
径を徐々に大口径化し所定の径の半導体単結晶２６とす
る。
【００２７】この結晶成長過程においては、半導体単結
晶２６の成長量（引上量）に応じてシリコンの粒状の原
料２２が連続的に投入され（必要に応じてドーパントを
入れる。）、この投入された原料２２は外ルツボ１１内
で融解し、連通孔３２を通って内ルツボ３３内に連続的
に供給される。以上により、半導体単結晶２６を成長す
ることができる。
晶２６の成長量（引上量）に応じてシリコンの粒状の原
料２２が連続的に投入され（必要に応じてドーパントを
入れる。）、この投入された原料２２は外ルツボ１１内
で融解し、連通孔３２を通って内ルツボ３３内に連続的
に供給される。以上により、半導体単結晶２６を成長す
ることができる。
【００２８】上記単結晶成長工程において、内ルツボ３
３と外ルツボ１１との間の半導体融液２１は、磁場印加
により熱対流が抑制されているが、完全に対流を止める
ことは困難であり、一定の対流が生じている。該対流
は、高温状態の外ルツボ内面周辺では、上昇流となり、
逆に、内ルツボ３３の外面周辺では、下降流となって循
環している。
３と外ルツボ１１との間の半導体融液２１は、磁場印加
により熱対流が抑制されているが、完全に対流を止める
ことは困難であり、一定の対流が生じている。該対流
は、高温状態の外ルツボ内面周辺では、上昇流となり、
逆に、内ルツボ３３の外面周辺では、下降流となって循
環している。
【００２９】この内ルツボ３３の外面周辺を流れる下降
流（図３中の矢印Ａ）の一部は、外ルツボ１１底部の内
面１１ａによりその方向が変えられ、強制的に連通孔３
２に誘導されることから、連通孔３２において、半導体
融液２１が内ルツボ３３の外側から内ルツボ３３の内部
へ流入しやすくなる。すなわち、外ルツボ１１の内面１
１ａが、半導体融液２１の下降流のガイド面として作用
する。したがって、半導体融液２１の逆流現象を抑制す
るため、連通孔３２の開口面積を小さく設定しても高い
流入性が得られるので、内ルツボ３３内外の半導体融液
２１の液位差が生じ難くなる。
流（図３中の矢印Ａ）の一部は、外ルツボ１１底部の内
面１１ａによりその方向が変えられ、強制的に連通孔３
２に誘導されることから、連通孔３２において、半導体
融液２１が内ルツボ３３の外側から内ルツボ３３の内部
へ流入しやすくなる。すなわち、外ルツボ１１の内面１
１ａが、半導体融液２１の下降流のガイド面として作用
する。したがって、半導体融液２１の逆流現象を抑制す
るため、連通孔３２の開口面積を小さく設定しても高い
流入性が得られるので、内ルツボ３３内外の半導体融液
２１の液位差が生じ難くなる。
【００３０】次に、本発明の実施の第２形態を図４およ
び図５を参照しながら説明する。これらの図にあって、
符号４１は内ルツボ、４２は連通孔を示している。
び図５を参照しながら説明する。これらの図にあって、
符号４１は内ルツボ、４２は連通孔を示している。
【００３１】第２形態と第１形態との異なる点は、第２
形態における内ルツボ４１は切欠部ではなく連通孔４２
が側壁に形成されているとともに、該連通孔４２の内ル
ツボ４１外側の開口部には、図４に示すように、その下
縁部に内ルツボ４１外方に突出する突起部４２ａが設け
られている点である。該突起部４２ａは、図５に示すよ
うに、断面円形状の連通孔４２の下縁部に沿って水平方
向に突出した半円筒状のものであり、その上面４２ｂ
は、連通孔４２の内周面と面一に形成されている。
形態における内ルツボ４１は切欠部ではなく連通孔４２
が側壁に形成されているとともに、該連通孔４２の内ル
ツボ４１外側の開口部には、図４に示すように、その下
縁部に内ルツボ４１外方に突出する突起部４２ａが設け
られている点である。該突起部４２ａは、図５に示すよ
うに、断面円形状の連通孔４２の下縁部に沿って水平方
向に突出した半円筒状のものであり、その上面４２ｂ
は、連通孔４２の内周面と面一に形成されている。
【００３２】すなわち、単結晶成長時において、内ルツ
ボ４１外面に沿って下降する半導体融液２１の下降流
（図４中の矢印Ｂ）の一部は、突起部４２ａの上面４２
ｂによりその方向が変えられ、連通孔４２に強制的に誘
導されることから、連通孔４２において、半導体融液２
１が内ルツボ４１の外側から内ルツボ４１の内部へ流入
しやすくなる。したがって、突起部４２ａの上面４２ｂ
が、半導体融液２１の下降流のガイド面として作用す
る。
ボ４１外面に沿って下降する半導体融液２１の下降流
（図４中の矢印Ｂ）の一部は、突起部４２ａの上面４２
ｂによりその方向が変えられ、連通孔４２に強制的に誘
導されることから、連通孔４２において、半導体融液２
１が内ルツボ４１の外側から内ルツボ４１の内部へ流入
しやすくなる。したがって、突起部４２ａの上面４２ｂ
が、半導体融液２１の下降流のガイド面として作用す
る。
【００３３】次に、本発明の実施の第３形態を図６およ
び図７を参照しながら説明する。これらの図にあって、
符号５１は内ルツボ、５２は外ルツボ、５３は台部を示
している。
び図７を参照しながら説明する。これらの図にあって、
符号５１は内ルツボ、５２は外ルツボ、５３は台部を示
している。
【００３４】第３形態と第１形態との異なる点は、第３
形態における内ルツボ５１はその下端部分に切欠部が形
成されていない単純な円筒形状であるとともに、外ルツ
ボ５２は内ルツボ５１を載置する部分に、２つの溝部５
３ａを有する台部５３が形成されている点である。該台
部５３は、外ルツボ５２の軸線を中心とした円形状に形
成され、外ルツボ５２の内面から内方に向かって隆起し
たものであり、その上面は水平面とされている。
形態における内ルツボ５１はその下端部分に切欠部が形
成されていない単純な円筒形状であるとともに、外ルツ
ボ５２は内ルツボ５１を載置する部分に、２つの溝部５
３ａを有する台部５３が形成されている点である。該台
部５３は、外ルツボ５２の軸線を中心とした円形状に形
成され、外ルツボ５２の内面から内方に向かって隆起し
たものであり、その上面は水平面とされている。
【００３５】また、台部５３は、互いに前記軸線に対し
て対称な位置に溝部５３ａが形成され、これら溝部５３
ａは、内ルツボ５１を載置した際に該内ルツボ５１の下
端部分と接触せず、半導体融液２１を流通させる連通孔
５４を形成するものである。なお、溝部５３ａの底面５
３ｂは、溝部５３ａ周辺の外ルツボ５２の内面５２ａに
沿って連続して形成されている。
て対称な位置に溝部５３ａが形成され、これら溝部５３
ａは、内ルツボ５１を載置した際に該内ルツボ５１の下
端部分と接触せず、半導体融液２１を流通させる連通孔
５４を形成するものである。なお、溝部５３ａの底面５
３ｂは、溝部５３ａ周辺の外ルツボ５２の内面５２ａに
沿って連続して形成されている。
【００３６】すなわち、単結晶成長時において、図７に
示すように、内ルツボ５１外面に沿って下降する半導体
融液２１の下降流（図７中の矢印Ｃ）の一部が、前記外
ルツボ５２の内面５２ａおよび溝部５３ａの底面５３ｂ
によりその方向が変えられ、溝部５３ａと内ルツボ５１
の下端部分とによって形成された連通孔５４に強制的に
誘導されることから、連通孔５４において、半導体融液
２１が内ルツボ５１の外側から内ルツボ５１の内部へ流
入しやすくなる。したがって、前記外ルツボ５２の前記
内面５２ａおよび溝部５３ａの底面５３ｂが、半導体融
液２１の下降流のガイド面として作用する。
示すように、内ルツボ５１外面に沿って下降する半導体
融液２１の下降流（図７中の矢印Ｃ）の一部が、前記外
ルツボ５２の内面５２ａおよび溝部５３ａの底面５３ｂ
によりその方向が変えられ、溝部５３ａと内ルツボ５１
の下端部分とによって形成された連通孔５４に強制的に
誘導されることから、連通孔５４において、半導体融液
２１が内ルツボ５１の外側から内ルツボ５１の内部へ流
入しやすくなる。したがって、前記外ルツボ５２の前記
内面５２ａおよび溝部５３ａの底面５３ｂが、半導体融
液２１の下降流のガイド面として作用する。
【００３７】なお、本発明は、次のような実施形態をも
含むものである。 （１）内ルツボ３３、４１、５１をそれぞれ外ルツボ１
１、５２に載置して二重ルツボを形成したが、内ルツボ
と外ルツボを予め一体として二重ルツボを形成したもの
を適用しても構わない。
含むものである。 （１）内ルツボ３３、４１、５１をそれぞれ外ルツボ１
１、５２に載置して二重ルツボを形成したが、内ルツボ
と外ルツボを予め一体として二重ルツボを形成したもの
を適用しても構わない。
【００３８】（２）第２形態では、連通孔４２を液位の
中間程度の高さ位置に形成し、突起部４２ａを水平方向
に突出させたが、連通孔の高さ位置、突起部の突出量お
よび突出角度等を任意に設定することにより、連通孔に
おける半導体融液の流入量を調整することが可能とな
る。
中間程度の高さ位置に形成し、突起部４２ａを水平方向
に突出させたが、連通孔の高さ位置、突起部の突出量お
よび突出角度等を任意に設定することにより、連通孔に
おける半導体融液の流入量を調整することが可能とな
る。
【００３９】（３）内ルツボ３３、４１、５１は円筒状
に形成された仕切り体であるが、筒状、かつ二重ルツボ
形成時に連通孔を有する形状であれば他の形状でも構わ
ない。例えば、連通孔を有する有底円筒状の仕切り体と
してもよい。
に形成された仕切り体であるが、筒状、かつ二重ルツボ
形成時に連通孔を有する形状であれば他の形状でも構わ
ない。例えば、連通孔を有する有底円筒状の仕切り体と
してもよい。
【００４０】（４）内ルツボ３３、４１、５１に切欠部
３２ａ、連通孔４２、連通孔５４をそれぞれ２個設けた
が、単数または３ヶ以上設けても構わない。特に、成長
する単結晶の大口径化にともなってルツボを大口径化す
る場合は、内ルツボの周方向に多数箇所設けることが望
ましい。
３２ａ、連通孔４２、連通孔５４をそれぞれ２個設けた
が、単数または３ヶ以上設けても構わない。特に、成長
する単結晶の大口径化にともなってルツボを大口径化す
る場合は、内ルツボの周方向に多数箇所設けることが望
ましい。
【００４１】（５）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。この場合、半導体融液の熱対流が抑制されず、内ル
ツボ外面周辺に半導体融液の強い下降流が生じることか
ら、連通孔における流入性がさらに向上する。
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。この場合、半導体融液の熱対流が抑制されず、内ル
ツボ外面周辺に半導体融液の強い下降流が生じることか
ら、連通孔における流入性がさらに向上する。
【００４２】（６）第３形態において外ルツボ５２に溝
部５３ａを有する台部５３を形成したが、内ルツボを載
置した際に、連通孔が形成される溝部を有するならば他
の形態による外ルツボでも構わない。例えば、外ルツボ
の内面に直接、軸線を中心とした放射状に溝部を設け、
これら溝部上に内ルツボを載置することにより連通孔を
形成するものでも構わない。
部５３ａを有する台部５３を形成したが、内ルツボを載
置した際に、連通孔が形成される溝部を有するならば他
の形態による外ルツボでも構わない。例えば、外ルツボ
の内面に直接、軸線を中心とした放射状に溝部を設け、
これら溝部上に内ルツボを載置することにより連通孔を
形成するものでも構わない。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。
（１）請求項１記載の単結晶引上装置によれば、連通孔
の内ルツボ外側の開口部周辺にガイド面が形成されてい
るので、内ルツボ外面に沿って下降する半導体融液の下
降流の一部を、ガイド面により強制的に連通孔に誘導す
ることにより、該連通孔における半導体融液の流入性を
向上させることができる。したがって、半導体融液の逆
流現象を抑制するため、連通孔の開口面積を小さく設定
しても高い流入性が得られるので、内ルツボ内外の半導
体融液の液位が同レベルに維持されて、良好な単結晶成
長を行うことができる。
の内ルツボ外側の開口部周辺にガイド面が形成されてい
るので、内ルツボ外面に沿って下降する半導体融液の下
降流の一部を、ガイド面により強制的に連通孔に誘導す
ることにより、該連通孔における半導体融液の流入性を
向上させることができる。したがって、半導体融液の逆
流現象を抑制するため、連通孔の開口面積を小さく設定
しても高い流入性が得られるので、内ルツボ内外の半導
体融液の液位が同レベルに維持されて、良好な単結晶成
長を行うことができる。
【００４４】（２）請求項２記載の単結晶引上装置によ
れば、内ルツボ外面に沿って下降する半導体融液の下降
流の一部を、ガイド面とされた外ルツボの内面自体で内
ルツボ下端部分の連通孔に強制的に誘導することによ
り、連通孔における半導体融液の流入性を、簡便な構成
で容易に向上させることができる。
れば、内ルツボ外面に沿って下降する半導体融液の下降
流の一部を、ガイド面とされた外ルツボの内面自体で内
ルツボ下端部分の連通孔に強制的に誘導することによ
り、連通孔における半導体融液の流入性を、簡便な構成
で容易に向上させることができる。
【００４５】（３）請求項３記載の単結晶引上装置によ
れば、内ルツボ外面に沿って下降する半導体融液の下降
流の一部を、突起部上面で連通孔に強制的に誘導するこ
とにより、該連通孔における半導体融液の流入性を向上
させることができる。また、同一開口面積の連通孔であ
っても、該連通孔の高さ位置および突起部の突出量およ
び突出角度等を任意に設定することにより、半導体融液
の連通孔への流入量を調整し、単結晶成長の制御性をさ
らに高めることができる。
れば、内ルツボ外面に沿って下降する半導体融液の下降
流の一部を、突起部上面で連通孔に強制的に誘導するこ
とにより、該連通孔における半導体融液の流入性を向上
させることができる。また、同一開口面積の連通孔であ
っても、該連通孔の高さ位置および突起部の突出量およ
び突出角度等を任意に設定することにより、半導体融液
の連通孔への流入量を調整し、単結晶成長の制御性をさ
らに高めることができる。
【図１】本発明に係る単結晶引上装置の第１形態を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明に係る単結晶引上装置の第１形態におけ
る内ルツボを示す斜視図である。
る内ルツボを示す斜視図である。
【図３】本発明に係る単結晶引上装置の第１形態におけ
る二重ルツボを示す断面図である。
る二重ルツボを示す断面図である。
【図４】本発明に係る単結晶引上装置の第２形態におけ
る二重ルツボを示す断面図である。
る二重ルツボを示す断面図である。
【図５】本発明に係る単結晶引上装置の第２形態におけ
る内ルツボを示す要部を拡大した斜視図である。
る内ルツボを示す要部を拡大した斜視図である。
【図６】本発明に係る単結晶引上装置の第３形態におけ
る外ルツボを示す平面図である。
る外ルツボを示す平面図である。
【図７】内ルツボを載置した状態における図６のＸ−Ｘ
線矢視断面図である。
線矢視断面図である。
【図８】本発明に係る単結晶引上装置の従来例を示す断
面図である。
面図である。
【図９】本発明に係る単結晶引上装置の従来例における
内ルツボを示す斜視図である。
内ルツボを示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る単結晶引上装置の従来例におけ
る二重ルツボを示す断面図である。
る二重ルツボを示す断面図である。
１１、５２ 外ルツボ
１１ａ、５２ａ 外ルツボの内面
２２ 原料
３１ 単結晶引上装置
３２、４２、５４ 連通孔
３２ａ 切欠部
３３、４１、５１ 内ルツボ
４２ａ 突起部
４２ｂ 突起部の上面
５３ 台部
５３ａ 溝部
５３ｂ 溝部の底面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−305091（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−183392（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−5393（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−45796（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−72987（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−305090（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−175884（ＪＰ，Ａ)
実開 平６−12477（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭57−150560（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C30B 1/00 - 35/00
Claims (2)
- 【請求項１】 気密容器の内部に設けられた外ルツボと
該外ルツボ内に設けられた筒状仕切り体である内ルツボ
とからなる二重ルツボに半導体融液を貯留し、前記内ル
ツボ内の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、 前記二重ルツボは、内ルツボの内外を連通させ半導体融
液を内ルツボ内部に流入させる連通孔を有し、 該連通孔の内ルツボ外側の開口部周辺には、内ルツボと
外ルツボとの間に貯留された半導体融液の下降流の一部
を連通孔へ誘導するガイド面が形成され、 前記連通孔は、内ルツボの側壁に形成されるとともに、
連通孔の内ルツボ外側の開口部には、その下縁部に内ル
ツボ外方に突出する突起部が設けられ、該突起部の上面
を前記ガイド面とされ ていることを特徴とする単結晶引
上装置。 - 【請求項２】 気密容器の内部に設けられた外ルツボと
該外ルツボ内に設けられた筒状仕切り体である内ルツボ
とからなる二重ルツボに半導体融液を貯留し、前記内ル
ツボ内の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、前記二重ルツボは、内ルツボの内
外を連通させ半導体融液を内ルツボ内部に流入させる連
通孔を有し、該連通孔の内ルツボ外側の開口部周辺に
は、内ルツボと外ルツボとの間に貯留された半導体融液
の下降流の一部を連通孔へ誘導するガイド面が形成さ
れ、 前記外ルツボの内面に直接、軸線を中心とした放射状に
溝部を設け、これら溝部上に前記内ルツボを載置するこ
とにより連通孔を形成する ことを特徴とする単結晶引上
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34170295A JP3470479B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 単結晶引上装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34170295A JP3470479B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 単結晶引上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09175886A JPH09175886A (ja) | 1997-07-08 |
| JP3470479B2 true JP3470479B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=18348122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34170295A Expired - Fee Related JP3470479B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 単結晶引上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3470479B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7497907B2 (en) | 2004-07-23 | 2009-03-03 | Memc Electronic Materials, Inc. | Partially devitrified crucible |
-
1995
- 1995-12-27 JP JP34170295A patent/JP3470479B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09175886A (ja) | 1997-07-08 |
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