JPH06206789A - 半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
半導体単結晶の製造方法Info
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- JPH06206789A JPH06206789A JP12527093A JP12527093A JPH06206789A JP H06206789 A JPH06206789 A JP H06206789A JP 12527093 A JP12527093 A JP 12527093A JP 12527093 A JP12527093 A JP 12527093A JP H06206789 A JPH06206789 A JP H06206789A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低酸素濃度の単結晶を製造するため、ホット
ゾーンパーツと融液との温度勾配を小さくすることがで
きるような半導体単結晶の製造方法を提供する。 【構成】 輻射スクリーン７，９を担持するサポート８
の垂直方向長さＬを、従来の単結晶製造装置のサポート
長さＬ′より短くし、輻射スクリーンで被覆されるるつ
ぼ上方空間の容積を小さくしてホットゾーンパーツの保
温性を向上させる。これにより黒鉛ヒータ５の所要電力
が小さく抑えられ、石英るつぼ３から融液４に溶け込む
酸素量が減るので、低酸素濃度の単結晶が得られる。ま
た、輻射スクリーン７の上面およびサポート８の外周に
断熱材を装着すればホットゾーンパーツと融液との温度
勾配が更に小さくなるので、より酸素濃度の低い単結晶
を得ることができる。
ゾーンパーツと融液との温度勾配を小さくすることがで
きるような半導体単結晶の製造方法を提供する。 【構成】 輻射スクリーン７，９を担持するサポート８
の垂直方向長さＬを、従来の単結晶製造装置のサポート
長さＬ′より短くし、輻射スクリーンで被覆されるるつ
ぼ上方空間の容積を小さくしてホットゾーンパーツの保
温性を向上させる。これにより黒鉛ヒータ５の所要電力
が小さく抑えられ、石英るつぼ３から融液４に溶け込む
酸素量が減るので、低酸素濃度の単結晶が得られる。ま
た、輻射スクリーン７の上面およびサポート８の外周に
断熱材を装着すればホットゾーンパーツと融液との温度
勾配が更に小さくなるので、より酸素濃度の低い単結晶
を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、引き上げ単結晶の周囲
を取り囲み、下端が融液面に近接するように配設した輻
射スクリーンを有する半導体単結晶製造装置を用いる場
合の半導体単結晶の製造方法に関する。
を取り囲み、下端が融液面に近接するように配設した輻
射スクリーンを有する半導体単結晶製造装置を用いる場
合の半導体単結晶の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の基本材料であるシリコ
ン単結晶の製造方法の一つとして、るつぼ内の原料融液
から円柱状の単結晶を引き上げるチョクラルスキー法
（以下ＣＺ法という）が用いられている。ＣＺ法におい
ては、単結晶製造装置のチャンバ内に設置したるつぼに
原料である多結晶を充填し、前記るつぼの外周に設けた
ヒータによって原料を加熱溶解した上、シードチャック
に取り付けた種子結晶を融液に浸漬し、シードチャック
およびるつぼを同方向または逆方向に回転しつつシード
チャックを引き上げて単結晶を成長させる。このような
単結晶製造装置において、単結晶の引き上げ速度を早め
るとともに不純物による汚染を防止して単結晶の無転位
化を向上させる手段として、単結晶引き上げ領域の周囲
に輻射スクリーンを配設することが知られている。前記
輻射スクリーンは単結晶引き上げ領域を取り巻く熱遮蔽
体で、一般に下端開口部の直径が上端開口部の直径より
小さい円錐状の筒である。輻射スクリーンは融液、ヒー
タ、るつぼ等から単結晶に加えられる輻射熱を遮断して
単結晶の冷却を促進し、単結晶の引き上げ速度を早める
とともに、チャンバ上方から導入される不活性ガスを引
き上げ単結晶の周囲に誘導し、るつぼ中心部から周縁部
を経てチャンバ下方に至るガス流を形成させることによ
って、融液から発生する酸化珪素や黒鉛るつぼから発生
する金属蒸気等、単結晶化を阻害するガスを排除する機
能を備えている。
ン単結晶の製造方法の一つとして、るつぼ内の原料融液
から円柱状の単結晶を引き上げるチョクラルスキー法
（以下ＣＺ法という）が用いられている。ＣＺ法におい
ては、単結晶製造装置のチャンバ内に設置したるつぼに
原料である多結晶を充填し、前記るつぼの外周に設けた
ヒータによって原料を加熱溶解した上、シードチャック
に取り付けた種子結晶を融液に浸漬し、シードチャック
およびるつぼを同方向または逆方向に回転しつつシード
チャックを引き上げて単結晶を成長させる。このような
単結晶製造装置において、単結晶の引き上げ速度を早め
るとともに不純物による汚染を防止して単結晶の無転位
化を向上させる手段として、単結晶引き上げ領域の周囲
に輻射スクリーンを配設することが知られている。前記
輻射スクリーンは単結晶引き上げ領域を取り巻く熱遮蔽
体で、一般に下端開口部の直径が上端開口部の直径より
小さい円錐状の筒である。輻射スクリーンは融液、ヒー
タ、るつぼ等から単結晶に加えられる輻射熱を遮断して
単結晶の冷却を促進し、単結晶の引き上げ速度を早める
とともに、チャンバ上方から導入される不活性ガスを引
き上げ単結晶の周囲に誘導し、るつぼ中心部から周縁部
を経てチャンバ下方に至るガス流を形成させることによ
って、融液から発生する酸化珪素や黒鉛るつぼから発生
する金属蒸気等、単結晶化を阻害するガスを排除する機
能を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】輻射スクリーンの下端
と融液面との距離の大小により、単結晶中の酸素濃度が
大きく変化することが知られている。また、単結晶中の
酸素濃度は、単結晶ボデイのトップ側とテール側とで大
きく変化し、一般にトップ側の酸素濃度が高く、テール
側に向かうに従って低下する。酸素濃度を低く抑えよう
とすると、石英るつぼから融液に溶け込む酸素量を抑制
する必要があり、そのためにはヒータの熱量を可能な限
り下げ、ホットゾーンパーツと融液との温度勾配が小さ
くなるようにしなければならない。本発明は上記従来の
問題点に着目してなされたもので、低酸素濃度の単結晶
を製造するため、ホットゾーンパーツと融液との温度勾
配を小さくすることができるような半導体単結晶の製造
方法を提供することを目的としている。
と融液面との距離の大小により、単結晶中の酸素濃度が
大きく変化することが知られている。また、単結晶中の
酸素濃度は、単結晶ボデイのトップ側とテール側とで大
きく変化し、一般にトップ側の酸素濃度が高く、テール
側に向かうに従って低下する。酸素濃度を低く抑えよう
とすると、石英るつぼから融液に溶け込む酸素量を抑制
する必要があり、そのためにはヒータの熱量を可能な限
り下げ、ホットゾーンパーツと融液との温度勾配が小さ
くなるようにしなければならない。本発明は上記従来の
問題点に着目してなされたもので、低酸素濃度の単結晶
を製造するため、ホットゾーンパーツと融液との温度勾
配を小さくすることができるような半導体単結晶の製造
方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体単結晶の製造方法は、半導体単
結晶の原料を充填するるつぼと、このるつぼの周囲にあ
ってるつぼ内の原料を溶解するヒータと、溶解した原料
に種子結晶を浸漬して単結晶を引き上げる引き上げ機構
と、単結晶の周囲を取り囲む輻射スクリーンを融液近傍
上方に配設した単結晶製造装置において、ホットゾーン
パーツと融液との温度勾配を小さくするように制御する
ことによって、低酸素濃度の単結晶を育成する構成と
し、このような構成において具体的には、ヒータを取り
巻く断熱筒の上面にあって輻射スクリーンを担持するサ
ポートの高さを低くすることによって、ヒータに対する
輻射スクリーンの位置を下げ、これに対応してるつぼの
位置を下げることにより、ホットゾーンパーツと融液と
の温度勾配を小さくするものとし、輻射スクリーンの上
端に設けられたフランジ部の上面と、前記輻射スクリー
ンを担持するサポートの外周とを断熱材で被覆すること
によって、ホットゾーンパーツと融液との温度勾配を小
さくするようにしてもよい。また、輻射スクリーンの上
端に設けられたフランジ部の上面と、前記輻射スクリー
ンを担持するサポートの外周とを被覆する断熱材を昇降
可能とし、必要に応じてチャンバ内上方に引き上げるこ
とによって、ホットゾーンパーツと融液との温度勾配を
調整するようにしてもよい。更に、輻射スクリーンを担
持するサポートの外周を断熱材で被覆することによっ
て、ホットゾーンパーツと融液との温度勾配を小さくす
るようにしてもよく、輻射スクリーンを担持するサポー
トの外周を断熱材で被覆し、前記断熱材の厚さを上下方
向で変えることにより、断熱性能にある勾配を与えるよ
うにしてもよい。また、前記断熱材の厚さを上下方向で
変えた上、輻射スクリーンの円錐角を輻射スクリーンの
上端と下端との間で変化させ、輻射スクリーン下部の円
錐角を輻射スクリーン上部の円錐角より小さくして単結
晶の保温、冷却性能に変化を与えるようにしてもよい。
め、本発明に係る半導体単結晶の製造方法は、半導体単
結晶の原料を充填するるつぼと、このるつぼの周囲にあ
ってるつぼ内の原料を溶解するヒータと、溶解した原料
に種子結晶を浸漬して単結晶を引き上げる引き上げ機構
と、単結晶の周囲を取り囲む輻射スクリーンを融液近傍
上方に配設した単結晶製造装置において、ホットゾーン
パーツと融液との温度勾配を小さくするように制御する
ことによって、低酸素濃度の単結晶を育成する構成と
し、このような構成において具体的には、ヒータを取り
巻く断熱筒の上面にあって輻射スクリーンを担持するサ
ポートの高さを低くすることによって、ヒータに対する
輻射スクリーンの位置を下げ、これに対応してるつぼの
位置を下げることにより、ホットゾーンパーツと融液と
の温度勾配を小さくするものとし、輻射スクリーンの上
端に設けられたフランジ部の上面と、前記輻射スクリー
ンを担持するサポートの外周とを断熱材で被覆すること
によって、ホットゾーンパーツと融液との温度勾配を小
さくするようにしてもよい。また、輻射スクリーンの上
端に設けられたフランジ部の上面と、前記輻射スクリー
ンを担持するサポートの外周とを被覆する断熱材を昇降
可能とし、必要に応じてチャンバ内上方に引き上げるこ
とによって、ホットゾーンパーツと融液との温度勾配を
調整するようにしてもよい。更に、輻射スクリーンを担
持するサポートの外周を断熱材で被覆することによっ
て、ホットゾーンパーツと融液との温度勾配を小さくす
るようにしてもよく、輻射スクリーンを担持するサポー
トの外周を断熱材で被覆し、前記断熱材の厚さを上下方
向で変えることにより、断熱性能にある勾配を与えるよ
うにしてもよい。また、前記断熱材の厚さを上下方向で
変えた上、輻射スクリーンの円錐角を輻射スクリーンの
上端と下端との間で変化させ、輻射スクリーン下部の円
錐角を輻射スクリーン上部の円錐角より小さくして単結
晶の保温、冷却性能に変化を与えるようにしてもよい。
【０００５】
【作用】上記構成によれば、ホットゾーンパーツと融液
との温度勾配を小さくするため、輻射スクリーンの上端
外縁を担持するサポートの高さを低くすることによって
ヒータに対する輻射スクリーンの位置を下げ、これに対
応してるつぼの位置を下げることにしたので、ヒータ上
端と、ヒータおよびるつぼ内周部分の上方を被覆してい
る輻射スクリーン上端との距離が従来よりも短くなる。
従って、輻射スクリーンに被覆されることによってるつ
ぼ内周部分の上方に形成される空間の容積は従来よりも
小さくなり、この空間の保温性が向上するので、ヒータ
の熱量を下げることができる。すなわち、ヒータ、るつ
ぼと、融液との温度勾配を小さくすることができるの
で、石英るつぼから融液に溶け込む酸素量の低減が可能
となる。
との温度勾配を小さくするため、輻射スクリーンの上端
外縁を担持するサポートの高さを低くすることによって
ヒータに対する輻射スクリーンの位置を下げ、これに対
応してるつぼの位置を下げることにしたので、ヒータ上
端と、ヒータおよびるつぼ内周部分の上方を被覆してい
る輻射スクリーン上端との距離が従来よりも短くなる。
従って、輻射スクリーンに被覆されることによってるつ
ぼ内周部分の上方に形成される空間の容積は従来よりも
小さくなり、この空間の保温性が向上するので、ヒータ
の熱量を下げることができる。すなわち、ヒータ、るつ
ぼと、融液との温度勾配を小さくすることができるの
で、石英るつぼから融液に溶け込む酸素量の低減が可能
となる。
【０００６】輻射スクリーンの上端に設けられたフラン
ジ部の上面と、前記輻射スクリーンを担持するサポート
の外周とを断熱材で被覆した場合は、ヒータとるつぼ内
周付近との上方に形成される空間部分の保温性を更に向
上させることができる。更に、上記断熱材を昇降可能と
し、必要に応じてチャンバ内上方に引き上げることにす
れば、単結晶中の酸素濃度の調整、特にテール側近傍の
酸素濃度調整が容易となる。
ジ部の上面と、前記輻射スクリーンを担持するサポート
の外周とを断熱材で被覆した場合は、ヒータとるつぼ内
周付近との上方に形成される空間部分の保温性を更に向
上させることができる。更に、上記断熱材を昇降可能と
し、必要に応じてチャンバ内上方に引き上げることにす
れば、単結晶中の酸素濃度の調整、特にテール側近傍の
酸素濃度調整が容易となる。
【０００７】輻射スクリーンを担持するサポートの外周
を断熱材で被覆した場合は、上記と同じくヒータとるつ
ぼ内周付近との上方に形成される空間部分の保温性が向
上し、サポート内壁の温度を１０００°Ｃ程度に維持す
ることができる。これにより、ヒータやるつぼと融液と
の温度勾配を小さくすることができるとともに、サポー
ト内壁へのＳｉＯ付着を防止する。また、前記断熱材の
厚さを上部が薄く下部が厚いものとすれば、サポートの
上部に近づく程断熱性能が低くなるので、単結晶の保温
ならびに冷却を適正に調節することが可能となる。更
に、前記厚さの変化する断熱材でサポート外周を被覆し
た上、輻射スクリーンの円錐角を輻射スクリーンの上部
と下部とで変化させ、下部の円錐角が上部より小さくな
るようにした場合は、単結晶の保温、冷却性能を輻射ス
クリーンによって変化させることができ、単結晶に含ま
れる酸素濃度の微調整と結晶欠陥の低減とが可能とな
る。
を断熱材で被覆した場合は、上記と同じくヒータとるつ
ぼ内周付近との上方に形成される空間部分の保温性が向
上し、サポート内壁の温度を１０００°Ｃ程度に維持す
ることができる。これにより、ヒータやるつぼと融液と
の温度勾配を小さくすることができるとともに、サポー
ト内壁へのＳｉＯ付着を防止する。また、前記断熱材の
厚さを上部が薄く下部が厚いものとすれば、サポートの
上部に近づく程断熱性能が低くなるので、単結晶の保温
ならびに冷却を適正に調節することが可能となる。更
に、前記厚さの変化する断熱材でサポート外周を被覆し
た上、輻射スクリーンの円錐角を輻射スクリーンの上部
と下部とで変化させ、下部の円錐角が上部より小さくな
るようにした場合は、単結晶の保温、冷却性能を輻射ス
クリーンによって変化させることができ、単結晶に含ま
れる酸素濃度の微調整と結晶欠陥の低減とが可能とな
る。
【０００８】
【実施例】以下に本発明に係る半導体単結晶の製造方法
の実施例について、図面を参照して説明する。図１およ
び図２は上下に２分割された輻射スクリーンを有する単
結晶製造装置の模式的断面図で、中心線の右半分に本実
施例を示し、左半分には本実施例と対比するため従来の
単結晶製造装置を示している。図１の右半分は請求項２
に基づく単結晶製造装置であり、チャンバ１内に設置さ
れた黒鉛るつぼ２に石英るつぼ３が嵌着され、この石英
るつぼ３内に融液４が貯留されている。５は黒鉛ヒー
タ、６は断熱筒で、これらはいずれも黒鉛るつぼ２を取
り巻くように配設されている。輻射スクリーンは上下に
分割され、上部スクリーン７は前記断熱筒６の上端に設
けられたサポート８に取り付けられている。下部スクリ
ーン９は図示しない昇降手段により上下動可能であり、
最大限に下降したとき上部スクリーン７に継合される。
の実施例について、図面を参照して説明する。図１およ
び図２は上下に２分割された輻射スクリーンを有する単
結晶製造装置の模式的断面図で、中心線の右半分に本実
施例を示し、左半分には本実施例と対比するため従来の
単結晶製造装置を示している。図１の右半分は請求項２
に基づく単結晶製造装置であり、チャンバ１内に設置さ
れた黒鉛るつぼ２に石英るつぼ３が嵌着され、この石英
るつぼ３内に融液４が貯留されている。５は黒鉛ヒー
タ、６は断熱筒で、これらはいずれも黒鉛るつぼ２を取
り巻くように配設されている。輻射スクリーンは上下に
分割され、上部スクリーン７は前記断熱筒６の上端に設
けられたサポート８に取り付けられている。下部スクリ
ーン９は図示しない昇降手段により上下動可能であり、
最大限に下降したとき上部スクリーン７に継合される。
【０００９】上部スクリーン７を担持するサポート８の
垂直方向長さＬは、図１の左半分に示した従来の単結晶
製造装置のサポート長さＬ′を一部切断したもので、た
とえば４０ｍｍ切断した場合、黒鉛ヒータ５の上端と上
部スクリーン７のフランジ部下面との距離は従来に比べ
て４０ｍｍ短くなる。これに伴って黒鉛るつぼ２の垂直
方向位置は４０ｍｍ下げられ、るつぼ移動ストロークを
確保している。単結晶原料の石英るつぼ３への充填およ
び単結晶原料の溶解時には、下部スクリーン９をチャン
バ１の上部内壁に近接する高さまで引き上げて、単結晶
原料と下部スクリーン９との干渉を回避する。
垂直方向長さＬは、図１の左半分に示した従来の単結晶
製造装置のサポート長さＬ′を一部切断したもので、た
とえば４０ｍｍ切断した場合、黒鉛ヒータ５の上端と上
部スクリーン７のフランジ部下面との距離は従来に比べ
て４０ｍｍ短くなる。これに伴って黒鉛るつぼ２の垂直
方向位置は４０ｍｍ下げられ、るつぼ移動ストロークを
確保している。単結晶原料の石英るつぼ３への充填およ
び単結晶原料の溶解時には、下部スクリーン９をチャン
バ１の上部内壁に近接する高さまで引き上げて、単結晶
原料と下部スクリーン９との干渉を回避する。
【００１０】黒鉛ヒータ５および石英るつぼ３の内周付
近の上方空間は、前記上部スクリーン７によって被覆さ
れているので、単結晶原料の溶解時にチャンバ１の上方
に向かって散逸する熱の一部は上部スクリーン７によっ
て遮断され、熱損失を小さくすることができる。本実施
例では上部スクリーン７の取り付け位置を下げることに
よって前記上方空間の容積が小さくなり、この部分の保
温性が一段と向上する。従って、原料溶解時の電力を小
さくすることができる。単結晶引き上げ時には上部スク
リーン７に下部スクリーン９が継合され、前記上方空間
の保温性は更に向上するので、黒鉛ヒータ５に供給する
電力を低く抑えても差し支えない。すなわち、ホットゾ
ーンパーツと融液との温度勾配を小さくすることがで
き、石英るつぼ３から融液４に溶け出す酸素量が少なく
なるので、引き上げ単結晶中の酸素濃度が下がる。な
お、本実施例では輻射スクリーンを上下に分割し、下部
スクリーンを昇降可能とした単結晶製造装置を用いた
が、これに限るものではなく、一体構成の輻射スクリー
ンを備えた単結晶製造装置を用い、単結晶原料充填時お
よび原料溶融時にはるつぼを下降させて輻射スクリーン
と原料との干渉を回避するようにしてもよい。
近の上方空間は、前記上部スクリーン７によって被覆さ
れているので、単結晶原料の溶解時にチャンバ１の上方
に向かって散逸する熱の一部は上部スクリーン７によっ
て遮断され、熱損失を小さくすることができる。本実施
例では上部スクリーン７の取り付け位置を下げることに
よって前記上方空間の容積が小さくなり、この部分の保
温性が一段と向上する。従って、原料溶解時の電力を小
さくすることができる。単結晶引き上げ時には上部スク
リーン７に下部スクリーン９が継合され、前記上方空間
の保温性は更に向上するので、黒鉛ヒータ５に供給する
電力を低く抑えても差し支えない。すなわち、ホットゾ
ーンパーツと融液との温度勾配を小さくすることがで
き、石英るつぼ３から融液４に溶け出す酸素量が少なく
なるので、引き上げ単結晶中の酸素濃度が下がる。な
お、本実施例では輻射スクリーンを上下に分割し、下部
スクリーンを昇降可能とした単結晶製造装置を用いた
が、これに限るものではなく、一体構成の輻射スクリー
ンを備えた単結晶製造装置を用い、単結晶原料充填時お
よび原料溶融時にはるつぼを下降させて輻射スクリーン
と原料との干渉を回避するようにしてもよい。
【００１１】図２の右半分は請求項３に基づく単結晶製
造装置であり、図１に示した請求項２の単結晶製造装置
に断熱材１０を付設したものである。上部スクリーン７
のフランジ部上面と、前記上部スクリーン７を担持する
サポート８の外周とが断熱材１０で被覆されるため、輻
射スクリーンによって包囲される黒鉛ヒータ５および石
英るつぼ３内周付近の上方空間の保温性は請求項２の場
合以上に向上し、ホットゾーンパーツと融液との温度勾
配は更に小さくなる。これに伴って引き上げ単結晶中の
酸素濃度も請求項２の方法以上に低下する。また、単結
晶の引き上げに際しシード回転速度を通常より高速にす
ることにより、固液界面における対流が小さくなり、石
英るつぼ３から融液４に溶け込んだ酸素の融液面からの
蒸発量が増大するので、単結晶中の酸素濃度を更に低下
させることができる。
造装置であり、図１に示した請求項２の単結晶製造装置
に断熱材１０を付設したものである。上部スクリーン７
のフランジ部上面と、前記上部スクリーン７を担持する
サポート８の外周とが断熱材１０で被覆されるため、輻
射スクリーンによって包囲される黒鉛ヒータ５および石
英るつぼ３内周付近の上方空間の保温性は請求項２の場
合以上に向上し、ホットゾーンパーツと融液との温度勾
配は更に小さくなる。これに伴って引き上げ単結晶中の
酸素濃度も請求項２の方法以上に低下する。また、単結
晶の引き上げに際しシード回転速度を通常より高速にす
ることにより、固液界面における対流が小さくなり、石
英るつぼ３から融液４に溶け込んだ酸素の融液面からの
蒸発量が増大するので、単結晶中の酸素濃度を更に低下
させることができる。
【００１２】請求項４の半導体単結晶の製造方法は、上
記断熱材１０を下部スクリーン９と同様に昇降可能とし
た単結晶製造装置を用い、必要に応じて断熱材１０をチ
ャンバ１の上部に引き上げるものである。単結晶中の酸
素濃度はテールに近づくにつれて低下するので、引き上
げ単結晶の長さがある値に達した後、前記断熱材１０を
上昇させ、あるいは必要に応じて黒鉛ヒータ５に供給す
る電力を増加することにより、単結晶中の酸素濃度を調
整する。
記断熱材１０を下部スクリーン９と同様に昇降可能とし
た単結晶製造装置を用い、必要に応じて断熱材１０をチ
ャンバ１の上部に引き上げるものである。単結晶中の酸
素濃度はテールに近づくにつれて低下するので、引き上
げ単結晶の長さがある値に達した後、前記断熱材１０を
上昇させ、あるいは必要に応じて黒鉛ヒータ５に供給す
る電力を増加することにより、単結晶中の酸素濃度を調
整する。
【００１３】図３の右半分は請求項５に基づく単結晶製
造装置の模式的断面図である。輻射スクリーンは上下に
分割され、上部スクリーン７は前記断熱筒６の上端に設
けられたサポート８に取り付けられている。前記サポー
ト８の外周は断熱材１１で被覆され、輻射スクリーンに
よって包囲される黒鉛ヒータ５および石英るつぼ３内周
付近の上方空間の保温性は従来の単結晶引き上げの場合
よりも向上するため、ホットゾーンパーツと融液との温
度勾配が小さくなる。この断熱材１１の装着によりサポ
ート内壁の温度を１０００°Ｃ程度に維持することがで
き、サポート内壁へのＳｉＯ付着を防止することができ
る。また、引き上げ単結晶中の酸素濃度も従来に比べて
低下する。
造装置の模式的断面図である。輻射スクリーンは上下に
分割され、上部スクリーン７は前記断熱筒６の上端に設
けられたサポート８に取り付けられている。前記サポー
ト８の外周は断熱材１１で被覆され、輻射スクリーンに
よって包囲される黒鉛ヒータ５および石英るつぼ３内周
付近の上方空間の保温性は従来の単結晶引き上げの場合
よりも向上するため、ホットゾーンパーツと融液との温
度勾配が小さくなる。この断熱材１１の装着によりサポ
ート内壁の温度を１０００°Ｃ程度に維持することがで
き、サポート内壁へのＳｉＯ付着を防止することができ
る。また、引き上げ単結晶中の酸素濃度も従来に比べて
低下する。
【００１４】図４の右半分は請求項６に基づく単結晶製
造装置の模式的断面図である。サポート８の外周は厚さ
の異なる２種類の断熱材１２，１３で被覆される。この
ように断熱材の厚さを変化させることにより、引き上げ
単結晶の保温、冷却性能を適正に調整することができ
る。
造装置の模式的断面図である。サポート８の外周は厚さ
の異なる２種類の断熱材１２，１３で被覆される。この
ように断熱材の厚さを変化させることにより、引き上げ
単結晶の保温、冷却性能を適正に調整することができ
る。
【００１５】図５の右半分は請求項７に基づく単結晶製
造装置の模式的断面図で、この製造装置は請求項６の場
合と同じく厚さの異なる２種類の断熱材１２，１３でサ
ポート８の外周を被覆し、更に、輻射スクリーンを構成
する上部スクリーン７と下部スクリーン９の円錐角を変
えたものである。すなわち、上部スクリーン７の円錐角
よりも下部スクリーン９の円錐角を小さくし、単結晶と
下部スクリーン９下端の開口面積を大きくしている。こ
れにより単結晶中の酸素濃度の微調整が可能となるとと
もに、輻射スクリーンの形状に起因する結晶欠陥の発生
を低減させることができる。
造装置の模式的断面図で、この製造装置は請求項６の場
合と同じく厚さの異なる２種類の断熱材１２，１３でサ
ポート８の外周を被覆し、更に、輻射スクリーンを構成
する上部スクリーン７と下部スクリーン９の円錐角を変
えたものである。すなわち、上部スクリーン７の円錐角
よりも下部スクリーン９の円錐角を小さくし、単結晶と
下部スクリーン９下端の開口面積を大きくしている。こ
れにより単結晶中の酸素濃度の微調整が可能となるとと
もに、輻射スクリーンの形状に起因する結晶欠陥の発生
を低減させることができる。
【００１６】図６は、引き上げ単結晶のボデイのトップ
からテールに至る各位置における酸素濃度の平均値の変
化をまとめたものである。この図において、Ａは輻射ス
クリーンを有する単結晶製造装置を用いた従来の方法、
Ｂは請求項２による方法、Ｃは請求項３による方法、Ｄ
は請求項３による方法を用いた上、シード回転速度を高
速とした場合、Ｌは請求項５による方法、Ｍは請求項６
による方法、Ｎは請求項７による方法を用いた場合をそ
れぞれ示す。本発明による方法では、単結晶中の酸素濃
度が従来の方法に比べていずれも低く抑えられている。
図７および図８は直径６インチの低酸素濃度単結晶にお
けるボデイのトップからテールに至る各位置の酸素濃度
を示し、図９は同じく直径６インチの単結晶における各
位置の酸素濃度の変化を酸素濃度レベル別に表したグラ
フである。図９においてＥ，Ｆ，Ｇ，ＫはＣＺ法によ
り、またＨはＭＣＺ法を用いて製造した単結晶で、Ｅは
高酸素レベル、Ｆは中酸素レベル、ＧおよびＫは低酸素
レベルの単結晶であり、Ｋは図７に示した低酸素濃度単
結晶である。このように本発明による単結晶製造方法を
用いることにより、従来よりも酸素濃度の低い単結晶を
安定して容易に製造することができる。
からテールに至る各位置における酸素濃度の平均値の変
化をまとめたものである。この図において、Ａは輻射ス
クリーンを有する単結晶製造装置を用いた従来の方法、
Ｂは請求項２による方法、Ｃは請求項３による方法、Ｄ
は請求項３による方法を用いた上、シード回転速度を高
速とした場合、Ｌは請求項５による方法、Ｍは請求項６
による方法、Ｎは請求項７による方法を用いた場合をそ
れぞれ示す。本発明による方法では、単結晶中の酸素濃
度が従来の方法に比べていずれも低く抑えられている。
図７および図８は直径６インチの低酸素濃度単結晶にお
けるボデイのトップからテールに至る各位置の酸素濃度
を示し、図９は同じく直径６インチの単結晶における各
位置の酸素濃度の変化を酸素濃度レベル別に表したグラ
フである。図９においてＥ，Ｆ，Ｇ，ＫはＣＺ法によ
り、またＨはＭＣＺ法を用いて製造した単結晶で、Ｅは
高酸素レベル、Ｆは中酸素レベル、ＧおよびＫは低酸素
レベルの単結晶であり、Ｋは図７に示した低酸素濃度単
結晶である。このように本発明による単結晶製造方法を
用いることにより、従来よりも酸素濃度の低い単結晶を
安定して容易に製造することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、低
酸素濃度の半導体単結晶を得る手段としてホットゾーン
パーツと融液との温度勾配を小さくすることとし、具体
的にはヒータに対する輻射スクリーンの位置を下げ、輻
射スクリーンによって被覆されるヒータおよびるつぼ内
周部分の上方の空間容積を従来よりも小さくし、あるい
は前記空間容積を小さくした上輻射スクリーンの上部に
断熱材を取り付けることとしたので、ホットゾーンパー
ツの熱効率が著しく向上する。これによりヒータの熱量
を低減させることができ、ホットゾーンパーツと融液と
の温度勾配が小さくなり、石英るつぼから融液に溶け込
む酸素量が低減して酸素濃度の低い単結晶を得ることが
できる。また、引き上げ単結晶を高速回転させることに
より、更に低酸素濃度の単結晶の製造が可能となり、前
記断熱材を必要に応じてチャンバ内上方に引き上げるこ
とにすれば、単結晶中の酸素濃度の調整、特にテール側
近傍の酸素濃度の調整が容易にできるようになる。
酸素濃度の半導体単結晶を得る手段としてホットゾーン
パーツと融液との温度勾配を小さくすることとし、具体
的にはヒータに対する輻射スクリーンの位置を下げ、輻
射スクリーンによって被覆されるヒータおよびるつぼ内
周部分の上方の空間容積を従来よりも小さくし、あるい
は前記空間容積を小さくした上輻射スクリーンの上部に
断熱材を取り付けることとしたので、ホットゾーンパー
ツの熱効率が著しく向上する。これによりヒータの熱量
を低減させることができ、ホットゾーンパーツと融液と
の温度勾配が小さくなり、石英るつぼから融液に溶け込
む酸素量が低減して酸素濃度の低い単結晶を得ることが
できる。また、引き上げ単結晶を高速回転させることに
より、更に低酸素濃度の単結晶の製造が可能となり、前
記断熱材を必要に応じてチャンバ内上方に引き上げるこ
とにすれば、単結晶中の酸素濃度の調整、特にテール側
近傍の酸素濃度の調整が容易にできるようになる。
【００１８】更に、輻射スクリーンを担持するサポート
の外周を断熱材で被覆し、または前記断熱材の厚さを上
下方向で変えた場合、あるいはこれに輻射スクリーンの
上部と下部とで円錐角の異なるものを使用することによ
り、結晶欠陥の発生を低減させ、適正な酸素濃度の単結
晶を得ることができる。
の外周を断熱材で被覆し、または前記断熱材の厚さを上
下方向で変えた場合、あるいはこれに輻射スクリーンの
上部と下部とで円錐角の異なるものを使用することによ
り、結晶欠陥の発生を低減させ、適正な酸素濃度の単結
晶を得ることができる。
【図１】輻射スクリーンを備えた単結晶製造装置の模式
的断面図で、中心線の右半分に請求項２の実施例を示
し、左半分に従来の単結晶製造装置を示す。
的断面図で、中心線の右半分に請求項２の実施例を示
し、左半分に従来の単結晶製造装置を示す。
【図２】輻射スクリーンを備えた単結晶製造装置の模式
的断面図で、中心線の右半分に請求項３の実施例を示
し、左半分に従来の単結晶製造装置を示す。
的断面図で、中心線の右半分に請求項３の実施例を示
し、左半分に従来の単結晶製造装置を示す。
【図３】輻射スクリーンを備えた単結晶製造装置の模式
的断面図で、中心線の右半分に請求項５の実施例を示
し、左半分に従来の単結晶製造装置を示す。
的断面図で、中心線の右半分に請求項５の実施例を示
し、左半分に従来の単結晶製造装置を示す。
【図４】輻射スクリーンを備えた単結晶製造装置の模式
的断面図で、中心線の右半分に請求項６の実施例を示
し、左半分に従来の単結晶製造装置を示す。
的断面図で、中心線の右半分に請求項６の実施例を示
し、左半分に従来の単結晶製造装置を示す。
【図５】輻射スクリーンを備えた単結晶製造装置の模式
的断面図で、中心線の右半分に請求項７の実施例を示
し、左半分に従来の単結晶製造装置を示す。
的断面図で、中心線の右半分に請求項７の実施例を示
し、左半分に従来の単結晶製造装置を示す。
【図６】引き上げ単結晶のボデイのトップからテールに
至る各位置における酸素濃度の平均値の変化をまとめた
図である。
至る各位置における酸素濃度の平均値の変化をまとめた
図である。
【図７】低酸素濃度の単結晶の各位置における酸素濃度
の平均値の変化の一例を示す図である。
の平均値の変化の一例を示す図である。
【図８】低酸素濃度の単結晶の各位置における酸素濃度
の平均値の変化の他の例を示す図である。
の平均値の変化の他の例を示す図である。
【図９】各酸素濃度レベルの単結晶について、各位置に
おける酸素濃度の平均値の変化をまとめた図である。
おける酸素濃度の平均値の変化をまとめた図である。
１ チャンバ ２ 黒鉛るつぼ ３ 石英るつぼ ４ 融液 ５ 黒鉛ヒータ ６ 断熱筒 ７ 上部スクリーン ８ サポート ９ 下部スクリーン １０，１１，１２，１３ 断熱材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 利通 神奈川県平塚市四之宮2612 コマツ電子金 属株式会社内 (72)発明者 田中 英樹 神奈川県平塚市四之宮2612 コマツ電子金 属株式会社内 (72)発明者 古市 登 長崎県大村市雄ケ原町1324番地２ コマツ 電子金属株式会社長崎工場内
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体単結晶の原料を充填するるつぼ
と、このるつぼの周囲にあってるつぼ内の原料を溶解す
るヒータと、溶解した原料に種子結晶を浸漬して単結晶
を引き上げる引き上げ機構と、単結晶の周囲を取り囲む
輻射スクリーンを融液近傍上方に配設した単結晶製造装
置において、ホットゾーンパーツと融液との温度勾配を
小さくするように制御することによって、低酸素濃度の
単結晶を育成することを特徴とする半導体単結晶の製造
方法。 - 【請求項２】 ヒータを取り巻く断熱筒の上面にあって
輻射スクリーンを担持するサポートの高さを低くするこ
とによって、ヒータに対する輻射スクリーンの位置を下
げ、これに対応してるつぼの位置を下げることにより、
ホットゾーンパーツと融液との温度勾配を小さくするこ
とを特徴とする請求項１の半導体単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 輻射スクリーンの上端に設けられたフラ
ンジ部の上面と、前記輻射スクリーンを担持するサポー
トの外周とを断熱材で被覆することによって、ホットゾ
ーンパーツと融液との温度勾配を小さくすることを特徴
とする請求項２の半導体単結晶の製造方法。 - 【請求項４】 輻射スクリーンの上端に設けられたフラ
ンジ部の上面と、前記輻射スクリーンを担持するサポー
トの外周とを被覆する断熱材を昇降可能とし、必要に応
じてチャンバ内上方に引き上げることによって、ホット
ゾーンパーツと融液との温度勾配を調整することを特徴
とする請求項３の半導体単結晶の製造方法。 - 【請求項５】 輻射スクリーンを担持するサポートの外
周を断熱材で被覆することによって、ホットゾーンパー
ツと融液との温度勾配を小さくすることを特徴とする請
求項１の半導体単結晶の製造方法。 - 【請求項６】 輻射スクリーンを担持するサポートの外
周を断熱材で被覆し、前記断熱材の厚さを上下方向で変
えることにより、断熱性能にある勾配を与えることを特
徴とする請求項１の半導体単結晶の製造方法。 - 【請求項７】 輻射スクリーンの円錐角を輻射スクリー
ンの上端と下端との間で変化させ、輻射スクリーン下部
の円錐角を輻射スクリーン上部の円錐角より小さくして
単結晶の保温、冷却性能に変化を与えることを特徴とす
る請求項６の半導体単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12527093A JP2939603B2 (ja) | 1992-11-18 | 1993-04-28 | 半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33236292 | 1992-11-18 | ||
| JP4-332362 | 1992-11-18 | ||
| JP12527093A JP2939603B2 (ja) | 1992-11-18 | 1993-04-28 | 半導体単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06206789A true JPH06206789A (ja) | 1994-07-26 |
| JP2939603B2 JP2939603B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=26461745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12527093A Expired - Lifetime JP2939603B2 (ja) | 1992-11-18 | 1993-04-28 | 半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2939603B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101022909B1 (ko) * | 2003-12-08 | 2011-03-16 | 주식회사 엘지실트론 | 실리콘 단결정 잉곳 성장장치 |
-
1993
- 1993-04-28 JP JP12527093A patent/JP2939603B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101022909B1 (ko) * | 2003-12-08 | 2011-03-16 | 주식회사 엘지실트론 | 실리콘 단결정 잉곳 성장장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2939603B2 (ja) | 1999-08-25 |
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