JPH03177389A - シリコン単結晶の引上げ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）によるシリコ
ン単結晶の製造に際して、酸化珪素および炭化珪素の付
着によるシリコン単結晶の有転位化を防止するとともに
、シリコン単結晶中の酸素誘起積層欠陥（Ｏ５Ｆ）の発
生を防止するための装置に関するものである。

［従来の技術］ 単結晶の製造法として、坩堝内の融液から結晶を成長さ
せつつ引き上げるＣＺ法が広く行なわれている。

このＣＺ法において、引上げ中のシリコン単結晶を軸と
し、下端が該シリコン単結晶及び融液に近接する逆円錐
状のカバーを設けることにより、融液および坩堝からの
輻射熱を遮断して結晶の引上げ速度を高めるとともに、
融液からの蒸発物がシリコン単結晶の上方に行くのを遮
り、該蒸発物が凝固し落下してシリコン単結晶が有転位
成長するのを防止することか、特公昭５７−４０，１１
９号公報により知られている。しかしながら、このカバ
ーは、赤外線を反射させるためにタングステン、ニオブ
、タンタル、銅、ニッケル、ゲルマニウムといった金属
で作られているので、これを設けたＣＺ法装置によりシ
リコン単結晶を引き上げると、カバーを構成する金属と
融液から発生した酸化珪素ガスとの反応生成物が落下し
てシリコン融ｌ夜中に溶は込み、シリコン単結晶が金属
汚染されるという問題か生じる。

この問題を解決するために、前記カバーの外表面側を高
温で安定なセラミックスとすることにより金属汚染を回
避し、引き上げ炉内にアルゴンを流して前記カバーで該
シリコン単結晶に集約して当てて該蒸発物の付着を防止
することか、特開昭６２−１３８，３８６号公報におい
て提唱されている。

［発明か解決しようとする課題］ 一般に使用されているシリコン単結晶でＮ型化したもの
（Ｐドープ材、無添加物、Ｐ型高抵抗材）は、引上げ中
の結晶の各部位の冷却速度が速まると、酸化誘起積層欠
陥（Ｏ８Ｆ）の発生が著しくなる。前記カバーを設けた
装置で、アルゴンの流れを用いて蒸発物のシリコン単結
晶への付着を防止するためには、前記カバーの下端を該
シリコン単結晶に接近させなければならないが、接近さ
せると、シリコン融液からの熱輻射を遮断してシリコン
単結晶の冷却速度が速くなりＯ８Ｆが発生し易くなると
いう問題が生じる。

本発明はチョクラルスキー法（ＣＺ法）によるシリコン
単結晶の製造に際して、蒸発物の付着によるシリコン単
結晶の有転位化を防止するとともに、シリコン単結晶中
の酸化誘起積層欠陥（Ｏ８Ｆ）発生を防止することを目
的とする。

［問題を解決するための手段］ 本発明のシリコン単結晶の引上げ装置は、坩堝中の融液
からシリコン単結晶を引上げる装置であって、該単結晶
の引上げ方法を軸として引上げ中の該単結晶を囲む管体
が設けられており、該管体は下端が該単結晶及び前記融
液に近接し、上部が逆円錐形状をなし、下部が円筒形状
をなしていることを特徴としている。

以下、本発明の装置を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は、本発明のシリコン単結晶引上げ装置の一実施
態様の構成を示す断面図である。

この実施態様のシリコン単結晶引上げ装置においては、
坩堝１中の融液２からシリコン単結晶３が引上げられ、
引上げ中のシリコン単結晶３と坩堝１の間には、シリコ
ン単結晶３を取り囲むように引上げ方向を軸として管体
４か設けられている。

管体４の上部は逆円錐形状部４ａからなり、管体４の下
部は円筒形状部４ｂからなる。管体４の下端がシリコン
単結晶３および融７夜２に近接するように設けられてい
る。第１図において、シリコン単結晶３は径制御用カメ
ラ５によって径制御されていて、融液２は管状のヒータ
ー６で加熱さ−れ、管状のインナーシールド７およびア
ウターシールド８で覆われている。管体４は、インナー
シールド７およびアウターシールド８の上に設けられた
支持台９に支持されている。１０は単結晶を成長させる
種結晶である。引上げ炉外壁１１内の矢印はアルゴンの
流線を示し、−点鎖線は径制御用カメラ５の視線を示す
。

この実施態様において、管体４の材料としては、黒鉛、
セラミックスなどが用いられており、少なくともその表
面が上記したような非金属材料から構成されていればよ
く、金属材料に石英やセラミックスを被覆したものであ
ってもよい。

［作用］ 本発明のシリコン単結晶の引上げ装置によると、第１図
に示すように、シリコン単結晶３と坩堝１の間に、シリ
コン単結晶３を取り囲むように管体４が位置しているが
、上部が逆円錐形状４ａであることにより、径制御用カ
メラ５の視野を確保するための非対称形状部が存在せず
、アルゴン流が乱れない。さらに、管体４の下部形状が
円筒形状４ｂであるために、乱れのない整流化されたア
ルゴン流が効率よく融液２からの蒸発物の舞い上がりを
抑制でき、さらに、蒸発物を排除できることによって、
引上げ中のシリコン単結晶３に転位が発生するのを防止
することが出来る。さらに、円筒形状部４ｂの内径を広
くすることが出来るために、融液２の表面からの輻射熱
が遮断されずに引上げ中のシリコン単結晶３に照射され
、引上げ中のシリコン単結晶３の各部位の特に高温部の
急速冷却が緩和され、Ｏ８Ｆの発生が防止される。なお
、本発明装置を用いてシリコン単結晶を製造する際、引
上げ中のシリコン単結晶３の各部位の冷却速度が５°Ｃ
／ｍｉｎよりも遅い速度となるように調整するのが、Ｏ
３Ｆの発生を防止するのに好ましい。

［実施例コ 以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

（本発明例） 第１図に示す装置において、外側から黒鉛坩堝１ｂで補
強された内側直径１６インチの石英坩堝１ａに、原料と
して４０ｋｇの多結晶シリコンを装入して溶解し、直径
１３０ｍｍのシリコン単結晶３を引上げた。黒鉛製の管
体４の円筒形状部４ｂの内径は２５０ｍｍとし、管体４
の下端と融液２の液面との間隙は約３０ｍｍに保ち、シ
リコン単結晶３と管体４の間隙にアルゴンガスを矢印の
方向に流量１５〜１００ρ／ｗｉｎで流し、装置内を内
圧５〜３５ミリバールのアルゴン雰囲気とした。

その結果、引上げ速度１．　３ｍｍ／ｗｉｎでシリコン
単結晶棒が得られ、引上げ中の転位発生が防止された。

さらに、第１表に示すようにＯ８Ｆ密度が従来例よりも
著しく減少した。なお、第１表におけるＯ５Ｆ密度は、
シリコン単結晶を温潤酸素ガス中で１１００°Ｃ８０分
加熱した後、顕微鏡観察により測定したものである。

（従来例） 第１図に示す装置において、管体４の下端まで逆円錐形
状にし、下端の内径を２００ｍｍとした以外は、上記本
発明例と同様にしてシリコン単結晶を引上げた。

その結果、引上げ速度１．３ｍｍ／ｍｉｎでシリコン単
結晶棒が得られ、引上げ中の転位発生は防止されたが、
第１表に示すようにＯ８Ｆが著しく発生した。

弔１表 ［発明の効果］ 本発明により、チョクラルスキー法（ＣＺ法）によるシ
リコン単結晶の装置に際して、引上げ中の結晶欠陥発生
が防止されて単結晶の無転位引上げ率が向上し、さらに
、シリコン単結晶中の酸化誘起積鳩欠陥（Ｏ８Ｆ）発生
が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図である。 １ａ・・・石英坩堝、１ｂ・・・黒鉛坩堝、２・・・融
を夜、３・・・シリコン単結晶、４・・・管体、４ａ・
・・逆円錐形状部、４ｂ・・・円筒形状部、５・・・径
制御用カメラ、６・・・ヒーター７・・・インナーシー
ルド、８・・・アウターシールド、９・・・支持台、１
０・・・種結晶、１１・・・炉外壁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　坩堝中の融液からシリコン単結晶を引上げる装置であ
   って、該単結晶の引上げ方向を軸として引上げ中の該単
   結晶を囲む管体が設けられており、該管体は下端が該単
   結晶及び前記融液に近接し、上部が逆円錐形状をなし、
   下部が円筒形状をなしていることを特徴とするシリコン
   単結晶の引上げ装置。