JPH03199189A - 半導体単結晶の製造方法 - 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） 本発明は高純度半導体単結晶のチョクラルスキー法によ
る製造方法、特にるつぼ内に積み上げた半導体材料の原
料多結晶塊を融解した後、融液から種結晶を引上げて高
純度の半導体単結晶を製造する方法に関するものである
。

（従来の技術） チョクラルスキー法による半導体単結晶引上げ装置の運
転においては、るつぼ内に収容した半導体原料多結晶塊
を融解させるとき、るつぼを徐々に降下させていき、る
つぼ内に積み上げた原料多結晶塊を下からゆっくり溶か
して行くようにしているが、その際にるつぼの内壁面に
原料多結晶の一部が付着する場合がある。このようにる
つぼの壁面に原料多結晶が付着していると、単結晶の育
成中に壁面に付着した原料多結晶が融液に落ちることが
ある。また、壁面に付着した原料多結晶に融液等からの
蒸発物が凝固固化して付着し、この付着物が種結晶の引
上げ中に融液に落ちることもある。このように、種結晶
の引上げ中に、るつぼの壁面に付着した物質が融液中に
落下すると、単結晶育成中の融液表面を乱し、単結晶の
育成安定性を崩してしまうことになり、良好な特性を有
する単結晶を生成することができなくなる欠点がある。

また、るつぼ内に積み上げた原料多結晶塊を下から融解
するため、未だ融解されていない上部の原料多結晶塊が
崩れ落ち、その際高温の融液が周囲に飛散することによ
り単結晶引上げ機に損傷を与える欠点もあった。

上述したような欠点を解消するために、従来は原料多結
晶塊をるつぼ内に積み上げる際に、積み方を工夫したり
、原料多結晶塊を融解する際にるつぼの壁面または融液
に振動を与える方法等が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、るつぼの壁面に原料多結晶を付着させ
ないように原料多結晶塊を積み上げる方法においては、
その積み上げ方に極めて精巧な技術と熟練を要するとと
もに多大な労力を要する欠点があるとともにどのような
積み方をしても多結晶のるつぼ壁面への付着を完全に除
去することはできない。また、るつぼ壁面または融液に
振動を与える方法においては、１４００″Ｃ以上という
高温になる部分に振動を与えなければならないとともに
結晶成長条件を制御するために必要なるつぼの回転機構
および上下機構も設けなければならないので、その構成
はきわめて複雑で大掛かりなものとなり、製造装置がき
わめて高価となる欠点がある。さらに、シリコン単結晶
を製造する場合には融解すると体積が減少するので、シ
リコン原料多結晶塊の積み上げ高さは、どのような積み
方をしても融解完了時の液面よりも高くしなければなら
ない。したがって、上記のような対策を施しても融解中
に原料多結晶が融液中に落ち込むためるつぼ上部の壁面
に原料多結晶の一部が付着することを完全に防止するこ
とは困難である。

本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、半導体
材料の原料多結晶塊の融解中に、るつぼ壁面に原料多結
晶が付着することがなく、したがって種結晶の引上げ中
に安定した単結晶育成状態を保つことができ、良好な特
性を有する単結晶を得ることができるとともに多結晶塊
の融解中にるつぼの上部にある原料多結晶塊が融液に落
下して融液が飛散し、これによって単結晶引上げ機を損
傷することがないようにした方法を提供しようとするも
のである。

（課題を解決するための手段および作用）本発明の半導
体単結晶の製造方法は、るつぼ内に収容した半導体材料
の原料多結晶塊を融解し、種結晶を引き上げて半導体単
結晶を製造するに当たり、前記原料多結晶塊を融解する
際、前記半導体材料と同じ原料多結晶を追加供給しつつ
融解することを特徴とするものである。

本発明者は、るつぼ内壁に原料多結晶が付着する最大の
原因は融液内に原料多結晶塊が崩れ落ちるためであるが
、これは融解が進むにつれて融液と多結晶塊との間に隙
間ができて熱の伝導が悪くなり、その部分が溶は残るこ
とが原因であることを確かめた。本発明においては、こ
のような隙間が原料多結晶塊と融液との間にできないよ
うに、上述したように半導体材料の原料多結晶塊の融解
中に同じ半導体材料の多結晶を追加供給して融液と原料
多結晶との間の隙間を埋め、常に両者を接触させるよう
２こしてむ゛る・この場合・迫力■（共給す、る多結晶
は、原料多結晶塊の間を通って融液と原料多結晶塊との
間の隙間を埋めるようにするために、粒状とするのが好
適である。

（実施例） 図面は、本発明による半導体単結晶の製造方法を実施す
るための製造装置の一例を示すものである。るつぼ１は
グラファイト製のサセプタ２に装填する。このサセプタ
２は、図示しない駆動機構によって、例えば１分間に１
回転といったようなゆっくりとした速度で回転させると
ともに上下方向に駆動されるようになっている。サセプ
タ２の外周にはヒータ３を配置し、これに通電すること
によりるつぼ１を加熱するようにする。このような装置
は単結晶引上げ中に原料多結晶を連続的に供給する装置
とほぼ同じものであるので、その詳細な構造は示してい
ない。融解を開始する前に、るつぼ１内に所望の半導体
材料の原料多結晶塊４を融液の意図する液面高さに見合
った高さまで積み上げる。次に、ヒータ３に通電し、る
つぼ１を加熱し、原料多結晶塊４を融解する。このとき
は、サセプタ２は最上部位置に位置させておく。例えば
、サセプタ２を３段階に亘って高さを変えて多結晶塊４
を、その下部の方から融解し始めるが、やがて多結晶塊
４と融液５との間に隙間ができるようになる。このよう
な状態になったら、原料多結晶塊４の半導体材料と同じ
半導体材料の原料多結晶粒６をホッパ７からバルブ８お
よびノズル９を経てるつぼ１に供給する。この原料多結
晶粒６の供給は多結晶塊４と融液５との間の隙間が十分
に埋まるまで行う。このような原料多結晶粒６の供給を
原料多結晶塊４が完全に融解するまで繰り返し行う。こ
のような本発明の方法によれば、原料多結晶塊４が融液
５内に崩れ落ちることがなくなるので、るつぼ１の壁面
に多結晶が付着するのを有効に防止することができると
ともに融液が飛散して単結晶引上げ機を損傷するのも阻
止できる。

次に、上述した製造装置を用いて、シリコン単結晶を引
上げる本発明の半導体単結晶の製造方法の実施例を説明
する。内径が１６インチ（４０，６４ＣｎＩ）のるつぼ
の中に３５Ｋｇの多結晶シリコン塊を入れ、るつぼをｌ
ｒｐｍの速度で回転させ、ヒータに対するるつぼの高さ
を３段階に変えながら融解した。るつぼを第３段階の高
さに下ろした時点からシリコン粒の投入を開始し、全部
で１０ｋｇのシリコン粒を投入した。比較例として、従
来の方法で多結晶シリコンの融解を行った。この場合に
は内径が１６インチのるつぼに始めから４５ｋｇの多結
晶シリコン塊を入れ、上述したところと同じようにるつ
ぼをｌｒｐｍの速度で回転させるとともにヒータに対す
る高さも３段階に亘って変化させた。

表は、総融解回数に対するるつぼ壁面に原料多結晶が付
着した回数を百分率Ｐで示したものである。この表から
明らかなように、本発明を適用した場合には、従来の方
法では多発していたるつぼ壁面への多結晶の付着が全く
認められなかった。

、表。

（発明の効果） 上述した本発明の方法によれば、半導体材料の原料多結
晶塊を融解させる際に、原料多結晶がるつぼ壁面に付着
するのをほぼ完全に防止することができ、したがって半
導体単結晶の育成中に融液の液面を乱すことがなくなり
、単結晶の育成を安定に行うことができる。また、原料
多結晶塊の融解時に、上部の原料多結晶塊が融液中に崩
れ落ちることがないので、融液の飛散によって単結晶引
上げ機が損傷するのも有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の半導体単結晶の製造方法を実施する装置
の構成を示す線図的断面図である。 １−ｍ−るつぼ ２−ｍ−サセプタ ３−一一ヒータ ４−ｍ−原料多結晶塊 ５−ｍ−融液 ６−−一原料多結晶粒 ７−一一ホツバ ６原！４参鰭轟灯

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、るつぼ内に収容した半導体材料の原料多結晶塊を融
   解し、種結晶を引上げて半導体単結晶を製造するに当た
   り、前記原料多結晶塊を融解する際、前記原料多結晶を
   るつぼに追加供給しつつ融解することを特徴とする半導
   体単結晶の製造方法。