JP5302556B2 - シリコン単結晶引上装置及びシリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の第一の実施形態は、シリコン単結晶引上装置である。図1は本実施形態のシリコン単結晶引上装置の断面図を示し、図2は本実施形態のシリコン単結晶引上装置の要部斜視図を示す。
図1及び図2に示すように、本実施形態のシリコン単結晶引上装置1は、CZ法による結晶成長に用いることのできる引上炉(チャンバ)2を備えている。
試料室20は、成長させるシリコン単結晶6にドープさせる昇華性ドーパント(不純物)23を収容するものであり、引上炉2のフランジ部に後述する遮蔽機構24を介して外付けされるものである。ここで、試料室20に収容する昇華性ドーパント23としては、シリコン単結晶6にN型の電気的特性を与えるためのN型用の昇華性ドーパントである、砒素As、赤燐P、又はアンチモンSbが挙げられる。特に、砒素As及び赤燐Pは、昇華可能な昇華性ドーパントであるため、これらを昇華性ドーパント23として用いることにより、比較的低い温度で固相から気相に気化させることができる。
遮蔽機構24は、引上炉2と試料室20とを熱的に遮断するものであり、引上炉2と試料室20の間に設けられるものである。遮蔽機構24を設けることで、引上炉2内の輻射熱及び雰囲気が遮蔽機構24で熱的に遮断されるため、所望のタイミングで所望量の昇華性ドーパント23を気化することができ、例えば結晶成長中に遮蔽機構24を開放して試料室20から昇華性ドーパント23を投入することも可能になる。
供給手段は、遮蔽機構24による引上炉2と試料室20との間における熱的な遮断を解除した後に、昇華性ドーパント23を融液5に供給する手段である。この供給手段としては、例えば以下のような移送手段25と供給管22とを有するものが挙げられる。
移送手段25は、ドープ管21を後述する供給管22に接続するように移送するものであり、例えばワイヤー昇降ユニット25a、並びに昇降レール25b及び25cから構成される。
供給管22は、移送手段25により移送したドープ管21と接続し、融液5等からの輻射熱が与えられることによって気化した昇華性ドーパント23を融液5に導くものである。
本実施形態のシリコン単結晶引上装置では、必要に応じ、キャリアガス導入管(図示せず)を用いることもできる。キャリアガス導入管は、ドープ管21に連通するものであり、図示しないガス供給源から供給されるドーパント輸送用のキャリアガスをドープ管21に導入するものである。キャリアガスを導入することにより、気化した昇華性ドーパント23をドープ管21内に滞留させることなく、効率よく供給管22を経て融液5に導くことができる。キャリアガス導入管は、例えば石英から構成される。また、キャリアガスとしては、アルゴンガス等の不活性ガスが用いられる。
2 引上炉
3 坩堝
4 引上げ機構
5 融液
6 シリコン単結晶
7 アルゴンガス
8 熱遮蔽板
9 ヒータ
10 回転軸
13 保温筒
20 試料室
21 ドープ管
22 供給管
23 昇華性ドーパント
24 遮蔽機構
25 移送手段
26 ワイヤー
Claims (8)
- チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を融液から引上げるシリコン単結晶引上装置であって、
引上炉と、
前記引上炉に外付けされており昇華性ドーパントを収容する試料室と、
前記引上炉と前記試料室とを熱的に遮断する遮蔽機構と、
前記遮蔽機構の遮断を解除した後に前記昇華性ドーパントを融液に供給する供給手段と、を含み、
前記供給手段は、
前記シリコン単結晶及びるつぼの上方に設けられる引上げ機構に干渉せず、融液に浸漬しない位置に配置される供給管と、
前記試料室の内部と前記供給管との間に設けられる昇降レールと、を有し、
前記昇華性ドーパントは、前記試料室に収容されたドープ管に収納され、該ドープ管が前記昇降レールを介して前記供給管に接続されるシリコン単結晶引上装置。 - 前記供給手段は、融液に浸漬しない位置に配置されており、気化した前記昇華性ドーパントを融液に吹き付けるものであることを特徴とする請求項1記載のシリコン単結晶引上装置。
- 前記供給手段は、巻き取りドラム及びワイヤを有し、前記試料管の高さを調節するワイヤ昇降ユニットを備える請求項1又は2記載のシリコン単結晶引上装置。
- ドープされたシリコン単結晶をチョクラルスキー法により成長させるシリコン単結晶の製造方法であって、
引上炉と前記引上炉に外付けされた試料室とを遮蔽機構により熱的に遮断した後、
前記試料室に昇華性ドーパントを収納して前記試料室を密閉し、
続いて、前記遮蔽機構を開放して融液に前記昇華性ドーパントを供給する製造方法は、
前記昇華性ドーパントを前記試料室に収容する際に、前記昇華性ドーパントをドープ管に収納し、
前記試料室の内部と前記供給管との間に設けられ前記ドープ管の昇降する位置を規定する昇降レールを介して、前記ドープ管を移送し、
前記シリコン単結晶及びるつぼの上方に設けられる引上げ機構に干渉せず、融液に浸漬しない位置に配置される供給管に、前記ドープ管を接続させることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - 前記遮蔽機構を開放する前に前記シリコン単結晶の直胴部の前半部までを成長させ、
前記遮蔽機構を開放した後に前記シリコン単結晶の直胴部の前半部から後を成長させることを特徴とする請求項4記載のシリコン単結晶の製造方法。 - 前記昇華性ドーパントが砒素、赤リン及びアンチモンからなる群のうち少なくとも一種であることを特徴とする請求項4又は5記載のシリコン単結晶の製造方法。
- 前記昇華性ドーパントを高濃度に添加することを特徴とする請求項6記載のシリコン単結晶の製造方法。
- 前記試料管の位置は、巻き取りドラムを駆動することで、前記試料管をワイヤにて上下に移動させるワイヤ昇降ユニットによって調節される請求項4から7のいずれか記載のシリコン単結晶の製造方法。
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