JPH0570282A - 単結晶引き上げ装置 - Google Patents

単結晶引き上げ装置

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JPH0570282A
JPH0570282A JP23029491A JP23029491A JPH0570282A JP H0570282 A JPH0570282 A JP H0570282A JP 23029491 A JP23029491 A JP 23029491A JP 23029491 A JP23029491 A JP 23029491A JP H0570282 A JPH0570282 A JP H0570282A
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JP
Japan
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single crystal
crucible
pulling
central part
melt
Prior art date
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Pending
Application number
JP23029491A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Sueoka
浩治 末岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication of JPH0570282A publication Critical patent/JPH0570282A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 単結晶原料を溶融させるるつぼ11と、該る
つぼ11に周設された加熱手段13と、前記るつぼ11
を所定の速度で回転させる回転軸28と、前記るつぼ1
1内の溶融液16から単結晶21を成長させながら引き
上げる引き上げ具15とを備えた単結晶引き上げ装置1
0において、前記るつぼ11の底面中央部がるつぼ11
の開口部に向かって突出した凸形状11aとなっている
単結晶引き上げ装置。 【効果】 石英るつぼ11中央部がヒータ13から離れ
ることとなり、単結晶21引き上げ時に単結晶21中央
部の冷却を従来のものより早めることができる。従っ
て、問題となっていた単結晶21中央部と周辺部との温
度差をなくすことができ、半径方向についての結晶性を
均質にすることができるとともに、ウェハ面内での酸素
析出量がほぼ一定となるため、電気的特性の安定したデ
バイスを作製することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は単結晶引き上げ装置、よ
り詳しくはLSI等の回路素子の基板として用いられる
シリコン単結晶を成長させる単結晶引き上げ装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】現在、
LSI等の回路素子用基板として用いられている単結晶
シリコン基板の大部分は石英るつぼ内のシリコン溶融液
から回転させながら引上げるチョクラルスキー法(CZ
法)と呼ばれる引き上げ方法によって形成されている。
【0003】図5は従来のCZ法で使用される単結晶引
き上げ装置30の概略を示した模式的断面図であり、図
中22は成長炉を示している。成長炉22はメインチャ
ンバー23とプルチャンバー24とを備え、メインチャ
ンバー23とプルチャンバー24との間にはシャッタ2
5が介装されている。メインチャンバー23内には有底
円筒状の石英製の内層容器である石英るつぼ31が配設
されており、この石英るつぼ31の外側には同じく有底
円筒状の黒鉛製の外層容器であるグラファイトるつぼ1
2が配設され、回転軸28を中心にして回転させられる
ように構成されている。また、グラファイトるつぼ12
の外側にはヒータ13が同心円筒状に配設されており、
石英るつぼ31、グラファイトるつぼ12及びヒータ1
3は熱シールド14で覆われている。また、石英るつぼ
31内にはこのヒータ13により溶融された原料となる
溶融液16が充填されており、プルチャンバー24の上
方からは石英るつぼ31の中心軸上に引き上げ具15が
吊設され、この引き上げ具15の先端には種ホルダ20
が配設されて種結晶(図示せず)が取り付けられてい
る。さらにプルチャンバー24の上部にはアルゴンガス
等を供給するためのガス供給管26が接続されており、
またプルチャンバー24の下方真空配管17が接続され
ている。さらにメインチャンバー23の底面にはガス排
出口27が形成され、また、メインチャンバー23の上
部には覗き窓19が形成されており、さらに覗き窓19
の上方には溶融液16表面の温度を測定するための光温
計18が配設されている。
【0004】単結晶41を成長させる際には、種結晶を
溶融液16の表面に接触させて引き上げ具15を引き上
げていく。
【0005】単結晶41をこの単結晶引き上げ装置30
を用いて成長させる場合、石英るつぼ31自身がシリコ
ン溶融液16に溶解して酸素を溶出する。この酸素は固
液界面からシリコンインゴット中に約2×1018ato
ms/cm3 の密度を持って取り込まれる。
【0006】一方、シリコン中の酸素の固溶度は例えば
1000℃の時、約3×1017atoms/cm3 であ
り、それより低温では更に小さな値となる。そのため、
シリコンインゴット内に含有される酸素は常に過飽和と
なっており、インゴット引き上げ中に酸素はSiOX
いう組成で析出することとなる。
【0007】図5の単結晶引上げ装置30を用いて単結
晶41を成長させて得られるシリコンインゴットは、図
6に示したように、インゴットの中心部と周辺部とでは
異なる冷却曲線を有し、半径方向について異なる冷却過
程を経ることがわかる。特にインゴット中心部は周辺部
より数十度温度が高い。このため、このインゴットを横
割りにして得られたシリコンウェハは半径方向について
結晶性が異なることになる。この引き上げ直後の状態で
のウェハの半径方向についての結晶性の差はその後のL
SI製造工程における熱処理での酸素析出に影響を及ぼ
すため、ウェハ半径方向について、酸化膜耐圧の不良等
が分布を有して出現する。つまり、ウェハ面内での結晶
性が不均質であることに起因してデバイス等が不良品と
なるという課題があった。
【0008】本発明はこのような課題に鑑み発明された
ものであって、半径方向にについて均質な結晶性を有す
るシリコン単結晶を成長させることができるような単結
晶引き上げ装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係わる単結晶引き上げ装置は、単結晶原料を
溶融させるるつぼと、該るつぼの周囲に配設された加熱
手段と、前記るつぼを所定の速度で回転させる回転手段
と、前記るつぼ内の溶融液から単結晶を成長させながら
引き上げる引き上げ手段とを備えた単結晶引き上げ装置
において、前記るつぼの底面中央部が前記るつぼの開口
部に伺って突出した凸形状となっていることを特徴とし
ている。
【0010】
【作用】上記した構成によれば、前記るつぼの底面中央
部が前記るつぼの開口部に向かって突出した凸形状とな
っているので、前記るつぼの底面中央部は前記加熱手段
から離れることとなるため、単結晶引き上げ時に通常は
前記単結晶の周辺部より温度の高い中央部の冷却を従来
のものより早めることとなる。従って、問題となってい
た前記単結晶の中央部と周辺部との温度差がなくなり、
半径方向についての結晶性が均質となる。
【0011】
【実施例】以下、本発明に係る単結晶引き上げ装置の実
施例を図面に基づいて説明する。なお、従来例と同一機
能を有する構成部品には同一符号を付すこととする。図
1はCZ法で使用される単結晶引き上げ装置10の概略
を示した模式的断面図であり、図中22は成長炉を示し
ている。成長炉22はメインチャンバー23とプルチャ
ンバー24とを備え、メインチャンバー23とプルチャ
ンバー24との間にはシャッタ25が介装されている。
メインチャンバー23内には有底円筒状の石英製の内層
容器である石英るつぼ11が配設されており、この石英
るつぼ11の底面中央部は開口部に向かって突出した凸
形状11aとなっている。また、この石英るつぼ11の
外側には同じく有底円筒状の黒鉛製の外層容器であるグ
ラファイトるつぼ12が配設され、これら石英るつぼ1
1及びグラファイトるつぼ12は回転軸28を中心にし
回転させられるように構成されている。また、グラファ
イトるつぼ12の外側にはヒータ13が同心円筒状に配
設されており、石英るつぼ11、グラファイトるつぼ1
2及びヒータ13は熱シールド14で覆われている。ま
た、石英るつぼ11内にはこのヒータ13により溶融さ
れた原料となる溶融液16が充填されており、プルチャ
ンバー24の上方からは石英るつぼ11の中心軸上に引
き上げ具15が吊設され、この引き上げ具15の先端に
は種ホルダ20が配設されて種結晶(図示せず)が取り
付けられている。さらにプルチャンバー24の上部には
アルゴンガス等を供給するためのガス供給管26が接続
されており、またプルチャンバー24の下方には真空配
管17が接続されている。さらにメインチャンバー23
の底面にはガス排出口27が形成され、また、メインチ
ャンバー23の上部には覗き窓19が形成されており、
さらに覗き窓19の下方には溶融液16表面の温度を測
定するための光温計18が配設されている。
【0012】単結晶21を成長させる際には、種結晶を
溶融液16の表面に接触させて引き上げ具15を引き上
げていく。
【0013】上記した単結晶引き上げ装置10を用いて
単結晶21を成長させて得られたシリコンインゴットの
中心部及び周辺部における冷却曲線を図2に示す。図中
A及びBはそれぞれインゴットの中心部及び周辺部を示
している。
【0014】図2より明らかなように、上記した単結晶
引き上げ装置10を用いた場合、インゴットの中心部及
び周辺部の冷却曲線はほぼ一致している。つまり、イン
ゴット中央部の冷却が従来のものより早められているこ
とが分かる。
【0015】また、上記した単結晶引き上げ装置10を
用いた場合の単結晶21引き上げ直後の格子間酸素濃度
In[Oi ]と700℃で4時間熱処理した後にさらに
1000℃で16時間熱処理した後の格子間酸素濃度
[Oi ]のウェハ面内分布を図3に示す。なお、図3に
おいて、In[Oi ]の値から[Oi ]の値を差し引い
た量が酸素析出量に対応することとなる。比較例として
従来の標準的な石英るつぼを用いることによって作製し
たシリコンウェハの単結晶41引き上げ直後の格子間酸
素濃度In[Oi ]と700℃で4時間熱処理した後に
さらに1000℃で16時間熱処理した後の格子間酸素
濃度[Oi ]のウェハ面内分布を図4に示す。図3及び
図4より明らかなように、凸形状11aが形成された石
英るつぼ11を用いて作製したシリコンウェハは、ウェ
ハ面内で酸素析出量がほぼ均一であり、このことはウェ
ハの結晶性が半径方向で均質であることを示している。
一方、従来の石英るつぼ31を用いて作製したシリコン
ウェハは、ウェハ中心部と周辺部とで酸素析出量が大き
く異なっており、ウェハの結晶性が半径方向で不均質で
あることが分かる。
【0016】このように上記実施例に係る単結晶引き上
げ装置10においては、石英るつぼ11底面中央部に凸
形状11aを有することにより、石英るつぼ11中央部
がヒータ13から離れることとなり、引き上げ時にイン
ゴット中央部の冷却を早めることができ、そのため、イ
ンゴット中央部と周辺部の温度差をほとんどなくすこと
ができる。従って、このインゴットから得られたシリコ
ンウェハは、ウェハ面内全面での酸素析出量がほぼ一定
であり、半径方向に均質な結晶を得ることができ、デバ
イスの電気的特性を安定的なものとすることができる。
【0017】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る単結晶
引き上げ装置にあっては、るつぼの底面中央部が前記る
つぼの開口部に向かって突出した凸形状となっているの
で、前記るつぼ中央部は加熱手段から離れることとな
り、単結晶引き上げ時に通常は前記単結晶の周辺部より
温度の高い中央部の冷却を従来のものより早めることが
できる。従って、問題となっていた前記単結晶の中央部
と周辺部との温度差をなくすことができ、半径方向につ
いての結晶性を均質にすることができるとともに、ウェ
ハ面内での酸素析出量がほぼ一定となるため、電気的特
性の安定したデバイスを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る単結晶引き上げ装置の実施例を示
した概略断面図である。
【図2】インゴット中心部及び周辺部における冷却曲線
を示したグラフである。
【図3】シリコンウェハの熱処理前後における格子間酸
素濃度のウェハ面内分布を示すグラフである。
【図4】従来の単結晶引き上げ装置を用いて作製したシ
リコンウェハの熱処理前後における格子間酸素濃度のウ
ェハ面内分布を示すグラフである。
【図5】従来の単結晶引き上げ装置を示した概略断面図
である。
【図6】インゴット中心部及び周辺部における冷却曲線
を示したグラフである。
【符号の説明】
10 単結晶引き上げ装置 11 石英るつぼ 11a 凸形状 12 グラファイトるつぼ 13 ヒータ(加熱手段) 15 引き上げ具(引き上げ手段) 16 溶融液 21 単結晶 28 回転軸(回転手段)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単結晶原料を溶融させるるつぼと、該る
    つぼの周囲に配設された加熱手段と、前記るつぼを所定
    の速度で回転させる回転手段と、前記るつぼ内の溶融液
    から単結晶を成長させながら引き上げる引き上げ手段と
    を備えた単結晶引き上げ装置において、前記るつぼの底
    面中央部が前記るつぼの開口部に向かって突出した凸形
    状となっていることを特徴とする単結晶引き上げ装置。
JP23029491A 1991-09-10 1991-09-10 単結晶引き上げ装置 Pending JPH0570282A (ja)

Priority Applications (1)

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JP23029491A JPH0570282A (ja) 1991-09-10 1991-09-10 単結晶引き上げ装置

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JP23029491A JPH0570282A (ja) 1991-09-10 1991-09-10 単結晶引き上げ装置

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JPH0570282A true JPH0570282A (ja) 1993-03-23

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ID=16905569

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JP23029491A Pending JPH0570282A (ja) 1991-09-10 1991-09-10 単結晶引き上げ装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005206448A (ja) * 2003-12-26 2005-08-04 Siltronic Japan Corp シリコン結晶育成用るつぼ及びシリコン結晶の育成方法
JP2013147407A (ja) * 2012-01-23 2013-08-01 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコン単結晶ウエーハ、その酸素析出量の面内均一性評価方法、シリコン単結晶の製造方法

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