JPH0688869B2 - 単結晶引上装置 - Google Patents
単結晶引上装置Info
- Publication number
- JPH0688869B2 JPH0688869B2 JP64000142A JP14289A JPH0688869B2 JP H0688869 B2 JPH0688869 B2 JP H0688869B2 JP 64000142 A JP64000142 A JP 64000142A JP 14289 A JP14289 A JP 14289A JP H0688869 B2 JPH0688869 B2 JP H0688869B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- melt
- cylinder
- container
- raw material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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によりSiやGaAsなどの半
導体あるいは無機化合物などの単結晶を引上げる装置に
関し、更に詳しくは、溶融物質を供給しながら溶融物質
から単結晶を引上げる引上装置に関する。
導体あるいは無機化合物などの単結晶を引上げる装置に
関し、更に詳しくは、溶融物質を供給しながら溶融物質
から単結晶を引上げる引上装置に関する。
チョクラルスキー法による結晶成長において、例えばＰ
ドープのSi単結晶を成長させた場合、Ｐが溶融物質（メ
ルト）中へ濃縮されるため、単結晶のトップ部に比べて
ボトム部のＰ濃度が濃くなる。このような単結晶の長さ
方向のドーパント濃度分布を均一にするため、従来より
結晶の成長と並行して原料を追加供給する方法が行われ
ている。
ドープのSi単結晶を成長させた場合、Ｐが溶融物質（メ
ルト）中へ濃縮されるため、単結晶のトップ部に比べて
ボトム部のＰ濃度が濃くなる。このような単結晶の長さ
方向のドーパント濃度分布を均一にするため、従来より
結晶の成長と並行して原料を追加供給する方法が行われ
ている。
原料の追加供給は次のような方法で行う。
結晶成長開始時のメルトの重量をＷ、メルト中のドーパ
ント濃度をCO、ドーパントの偏析係数をｋとすると、重
量ΔＷだけ結晶成長させた後のメルト中のドーパント濃
度Ｃは次で与えられる。
ント濃度をCO、ドーパントの偏析係数をｋとすると、重
量ΔＷだけ結晶成長させた後のメルト中のドーパント濃
度Ｃは次で与えられる。
（１）式より、Ｃ＝COに保つためにはｋ・COの濃度を有
する原料をΔＷだけ加えればよい。ｋ・CO、ΔＷとも既
知であるからｋ・COのドーパント濃度の原料を予め準備
しておき、結晶の引上重量ΔＷと同じ重量だけ連続的に
供給すればよい。この場合、メルトの量は常に一定量Ｗ
に保たれる。あるいは、ドーパントを含まない原料を重
量Ａだけ供給してメルト中のドーパント濃度をCO一定に
保つとすると、（１）式より、 ∴Ａ＝（１−ｋ）ΔＷ となる。
する原料をΔＷだけ加えればよい。ｋ・CO、ΔＷとも既
知であるからｋ・COのドーパント濃度の原料を予め準備
しておき、結晶の引上重量ΔＷと同じ重量だけ連続的に
供給すればよい。この場合、メルトの量は常に一定量Ｗ
に保たれる。あるいは、ドーパントを含まない原料を重
量Ａだけ供給してメルト中のドーパント濃度をCO一定に
保つとすると、（１）式より、 ∴Ａ＝（１−ｋ）ΔＷ となる。
従って、ドーパントを含まない原料を（１−ｋ）ΔＷず
つ、連続的に供給してもよい。通常ｋ＜１であるから、
この場合には、供給量は結晶引上重量より少ない。従っ
て、メルトの量は徐々に減少する。
つ、連続的に供給してもよい。通常ｋ＜１であるから、
この場合には、供給量は結晶引上重量より少ない。従っ
て、メルトの量は徐々に減少する。
この時、原料の追加供給時に発生するメルトの振動によ
り成長中の結晶の結晶構造が乱されないよう円筒形の仕
切りを用いることがある。このような方法としては特開
昭62-278188のように、一部縦断面説明図を第４図に示
した切欠14を有する２重るつぼを用いて、仕切円筒１の
外側の原料を供給する部分と、仕切円筒１の内側の結晶
を成長させる部分とを分離してしまう方法が知られてい
る。しかし、この従来法においては、切欠14の形、数に
より、仕切円筒１の外側と内側とのメルトの撹拌を制御
している。
り成長中の結晶の結晶構造が乱されないよう円筒形の仕
切りを用いることがある。このような方法としては特開
昭62-278188のように、一部縦断面説明図を第４図に示
した切欠14を有する２重るつぼを用いて、仕切円筒１の
外側の原料を供給する部分と、仕切円筒１の内側の結晶
を成長させる部分とを分離してしまう方法が知られてい
る。しかし、この従来法においては、切欠14の形、数に
より、仕切円筒１の外側と内側とのメルトの撹拌を制御
している。
切欠を有した仕切円筒を用いるような方法では、原料を
追加供給する部分と結晶を成長させる部分とが、切欠を
通じてつながっているだけである。従って、原料が追加
供給された部分と結晶成長させている部分とのメルトが
十分に撹拌されず、ドーパントの濃度分布が生じる問題
があった。
追加供給する部分と結晶を成長させる部分とが、切欠を
通じてつながっているだけである。従って、原料が追加
供給された部分と結晶成長させている部分とのメルトが
十分に撹拌されず、ドーパントの濃度分布が生じる問題
があった。
また、切欠の形、数により、仕切円筒の外側と内側との
メルトの撹拌が変化するため最適な撹拌状況を得るには
試行錯誤で切欠の形、数を決定せねばならない問題もあ
った。更に、るつぼ形状が複雑なためるつぼの製造コス
トが高い、メルトの量が変化するとメルト表面から切欠
までの深さも変化し撹拌が変わる等の問題もあった。
メルトの撹拌が変化するため最適な撹拌状況を得るには
試行錯誤で切欠の形、数を決定せねばならない問題もあ
った。更に、るつぼ形状が複雑なためるつぼの製造コス
トが高い、メルトの量が変化するとメルト表面から切欠
までの深さも変化し撹拌が変わる等の問題もあった。
本発明は、原料を追加供給する部分と結晶を成長させる
部分とを安価な手段で仕切り、しかも、常に同じメルト
の撹拌状態を作り、メルトの濃度を均一化するものであ
る。
部分とを安価な手段で仕切り、しかも、常に同じメルト
の撹拌状態を作り、メルトの濃度を均一化するものであ
る。
本発明は上記課題を解決するために、容器に溶融物質を
追加供給しながら該溶融物質から単結晶を引上げる装置
において、該容器の溶融物質供給部と該単結晶の成長部
との間に、該容器の鉛直軸と同軸に該溶融物質に浮遊す
ると共に上端が該溶融物質表面から上方に突出する立設
仕切円筒を設け、該円筒の外周に該容器の鉛直軸と該円
筒の鉛直軸をほぼ同軸に維持すると共に単結晶および容
器の回転により誘起される該溶融物質の流動により該円
筒を回転させる複数の旋回羽根状突起を備えたことを特
徴とする単結晶引上装置である。
追加供給しながら該溶融物質から単結晶を引上げる装置
において、該容器の溶融物質供給部と該単結晶の成長部
との間に、該容器の鉛直軸と同軸に該溶融物質に浮遊す
ると共に上端が該溶融物質表面から上方に突出する立設
仕切円筒を設け、該円筒の外周に該容器の鉛直軸と該円
筒の鉛直軸をほぼ同軸に維持すると共に単結晶および容
器の回転により誘起される該溶融物質の流動により該円
筒を回転させる複数の旋回羽根状突起を備えたことを特
徴とする単結晶引上装置である。
本発明を図面を用いて説明する。第１図は本発明の実施
例の縦断面概要図で、るつぼ２にはメルト３が収容さ
れ、メルト３には立設仕切円筒１がその上端をメルト３
の表面から上方に突出してメルトに浮遊しており、るつ
ぼ２の鉛直軸と仕切円筒１の鉛直軸がずれないように、
仕切円筒１の外周に複数の突起４が取付けられている。
突起４を例えば第２図に斜視図を示した同形の複数の旋
回羽根状突起等とすると、単結晶13の回転及びるつぼ支
持シャフト12（単結晶13の回転方向とは反対方向の回
転）の回転によって誘起されたメルト３の流動により、
仕切円筒１が回転し、メルト３の撹拌が向上する。
例の縦断面概要図で、るつぼ２にはメルト３が収容さ
れ、メルト３には立設仕切円筒１がその上端をメルト３
の表面から上方に突出してメルトに浮遊しており、るつ
ぼ２の鉛直軸と仕切円筒１の鉛直軸がずれないように、
仕切円筒１の外周に複数の突起４が取付けられている。
突起４を例えば第２図に斜視図を示した同形の複数の旋
回羽根状突起等とすると、単結晶13の回転及びるつぼ支
持シャフト12（単結晶13の回転方向とは反対方向の回
転）の回転によって誘起されたメルト３の流動により、
仕切円筒１が回転し、メルト３の撹拌が向上する。
原料６はるつぼ２と仕切円筒１との間隙に原料供給用パ
イプ５を用いて供給される。
イプ５を用いて供給される。
仕切円筒１をるつぼ２に固定せずにメルト３に浮遊させ
ているので、メルト３の深さが変わった場合でも、仕切
円筒１とメルト３の上面との相対位置を一定に保つこと
ができる。
ているので、メルト３の深さが変わった場合でも、仕切
円筒１とメルト３の上面との相対位置を一定に保つこと
ができる。
第１図に縦断面概要図を示した装置を用い、SiにＰをド
ーパントとして加えて単結晶を成長させた。単結晶13の
直径は約155mmで、仕切円筒１は内径400mm、厚さ5mmの
ものを使用した。るつぼ２の内径は450mmである。仕切
円筒１およびるつぼ２とも材質は石英ガラスを使用し
た。使用した石英ガラスの比重は2.2で、溶融したSiの
メルト３の比重は約2.5であるから、仕切円筒１はメル
ト３に浮遊しており、突起４によりるつぼ２の鉛直軸と
仕切円筒１の鉛直軸が大きくずれることがない。仕切円
筒１の長さは100mmとし、メルト３の表面より上へ出る
部分が約10mmになるようにした。
ーパントとして加えて単結晶を成長させた。単結晶13の
直径は約155mmで、仕切円筒１は内径400mm、厚さ5mmの
ものを使用した。るつぼ２の内径は450mmである。仕切
円筒１およびるつぼ２とも材質は石英ガラスを使用し
た。使用した石英ガラスの比重は2.2で、溶融したSiの
メルト３の比重は約2.5であるから、仕切円筒１はメル
ト３に浮遊しており、突起４によりるつぼ２の鉛直軸と
仕切円筒１の鉛直軸が大きくずれることがない。仕切円
筒１の長さは100mmとし、メルト３の表面より上へ出る
部分が約10mmになるようにした。
原料６は仕切円筒１とるつぼ２との間の20mmの隙間へ原
料供給用パイプ５を用いて追加供給した。
料供給用パイプ５を用いて追加供給した。
本実施例では、連続して２本の単結晶を引上げた。１本
目の結晶引上げは、ドーパント濃度1.5×1015atom/cm3
の原料を結晶引上重量と同量ずつ連続供給しながら実施
した。この間メルト３の重量は一定であった。引続いて
２本目の結晶引上には、ドーパントを含まない原料を0.
65ΔＷ（ΔＷは単位時間当りの結晶引上重量）ずつ、連
続供給しながら行った。
目の結晶引上げは、ドーパント濃度1.5×1015atom/cm3
の原料を結晶引上重量と同量ずつ連続供給しながら実施
した。この間メルト３の重量は一定であった。引続いて
２本目の結晶引上には、ドーパントを含まない原料を0.
65ΔＷ（ΔＷは単位時間当りの結晶引上重量）ずつ、連
続供給しながら行った。
得られた単結晶インゴットの長さとＰ濃度の関係を第３
図に示した。図中ａは上記１本目のもので、ｂは上記２
本目のものである。
図に示した。図中ａは上記１本目のもので、ｂは上記２
本目のものである。
なお、ｃおよびｄは、第４図に一部縦断面説明図を示し
たるつぼを使用して単結晶の引上げを行ったもので、ｃ
は原料の追加なしに、ｄは原料を追加した比較例であ
る。
たるつぼを使用して単結晶の引上げを行ったもので、ｃ
は原料の追加なしに、ｄは原料を追加した比較例であ
る。
従来の装置に比し、本発明の装置を用いることにより、
Ｐ濃度はインゴットの全長にわたり均一で目標範囲内と
することができた。
Ｐ濃度はインゴットの全長にわたり均一で目標範囲内と
することができた。
本発明の装置は、構造が簡単で安価なるつぼを用いなが
ら、インゴットの全長にわたってドーパント濃度が目標
範囲内で均一な単結晶を引上げることができ、経済的効
果が高い。
ら、インゴットの全長にわたってドーパント濃度が目標
範囲内で均一な単結晶を引上げることができ、経済的効
果が高い。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明装置の実施例の縦断面概要図、第２図は
旋回羽根状突起を備えた立設仕切円筒の斜視図、第３図
はインゴット長手方向距離とＰ濃度との関係を示す図、
第４図は従来装置のるつぼの一部縦断面説明図である。 １……立設仕切円筒 ２……石英るつぼ ３……メルト ４……突起 4a……旋回羽根状突起 ５……原料供給用パイプ ６……原料 ７……原料供給装置 ８……グラファイトるつぼ ９……ヒータ 10……断熱材 11……ケーシング 12……るつぼ保持シャフト 13……単結晶 14……切欠
旋回羽根状突起を備えた立設仕切円筒の斜視図、第３図
はインゴット長手方向距離とＰ濃度との関係を示す図、
第４図は従来装置のるつぼの一部縦断面説明図である。 １……立設仕切円筒 ２……石英るつぼ ３……メルト ４……突起 4a……旋回羽根状突起 ５……原料供給用パイプ ６……原料 ７……原料供給装置 ８……グラファイトるつぼ ９……ヒータ 10……断熱材 11……ケーシング 12……るつぼ保持シャフト 13……単結晶 14……切欠
Claims (1)
- 【請求項１】容器に溶融物質を追加供給しながら該溶融
物質から単結晶を引上げる装置において、該容器の溶融
物質供給部と該単結晶の成長部との間に、該容器の鉛直
軸と同軸に該溶融物質に浮遊すると共に上端が該溶融物
質表面から上方に突出する立設仕切円筒を設け、該円筒
の外周に該容器の鉛直軸と該円筒の鉛直軸をほぼ同軸に
維持すると共に単結晶および容器の回転により誘起され
る該溶融物質の流動により該円筒を回転させる複数の旋
回羽根状突起を備えたことを特徴とする単結晶引上装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP64000142A JPH0688869B2 (ja) | 1989-01-05 | 1989-01-05 | 単結晶引上装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP64000142A JPH0688869B2 (ja) | 1989-01-05 | 1989-01-05 | 単結晶引上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02180791A JPH02180791A (ja) | 1990-07-13 |
| JPH0688869B2 true JPH0688869B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=11465774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP64000142A Expired - Lifetime JPH0688869B2 (ja) | 1989-01-05 | 1989-01-05 | 単結晶引上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0688869B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3769800B2 (ja) * | 1996-01-12 | 2006-04-26 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 単結晶引上装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61158896A (ja) * | 1984-12-29 | 1986-07-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法と装置 |
-
1989
- 1989-01-05 JP JP64000142A patent/JPH0688869B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02180791A (ja) | 1990-07-13 |
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