JPH0692780A - 半導体単結晶製造装置 - Google Patents
半導体単結晶製造装置Info
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- JPH0692780A JPH0692780A JP24475692A JP24475692A JPH0692780A JP H0692780 A JPH0692780 A JP H0692780A JP 24475692 A JP24475692 A JP 24475692A JP 24475692 A JP24475692 A JP 24475692A JP H0692780 A JPH0692780 A JP H0692780A
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 微小欠陥（ＢＭＤ）密度の小さい単結晶を育
成する。 【構成】 気密容器と、前記気密容器内に、半導体単結
晶の原料を収容しこれを溶融するるつぼ、前記るつぼを
取囲む結晶原料溶融用ヒータ、および前記るつぼ内の半
導体融液から単結晶体の引上を施す引上機構を具備して
前記気密容器の一部を占める単結晶製造部と、前記気密
容器内の前記単結晶製造部の上部にあって引上げ形成さ
れた単結晶体にその長さ方向に均熱保温を施す保温ヒー
タを備えた単結晶体均熱保温部とを具備したことを特徴
とする半導体単結晶製造装置。
成する。 【構成】 気密容器と、前記気密容器内に、半導体単結
晶の原料を収容しこれを溶融するるつぼ、前記るつぼを
取囲む結晶原料溶融用ヒータ、および前記るつぼ内の半
導体融液から単結晶体の引上を施す引上機構を具備して
前記気密容器の一部を占める単結晶製造部と、前記気密
容器内の前記単結晶製造部の上部にあって引上げ形成さ
れた単結晶体にその長さ方向に均熱保温を施す保温ヒー
タを備えた単結晶体均熱保温部とを具備したことを特徴
とする半導体単結晶製造装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体単結晶の製造装置
に係り、特に半導体融液から直接半導体単結晶体を引上
げ製造する半導体単結晶製造装置に関する。
に係り、特に半導体融液から直接半導体単結晶体を引上
げ製造する半導体単結晶製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の一例のチョクラルスキー法による
半導体単結晶製造装置につき図６を参照して説明する。
図６はシリコン単結晶引上製造装置の概要を断面図で示
すものである。気密容器１０１の一部を占める単結晶製
造部１１１にるつぼ１０３がるつぼ支持軸１０８に支持
されている。原料となるシリコン多結晶およびドーパン
トとくなる不純物がるつぼ１０３に収められ、このるつ
ぼを囲繞し加熱するヒータ１０７が配設されている。上
記ヒータ１０７によってるつぼの上記内装物はシリコン
の融点以上に加熱されて溶融状態のシリコン融液１０４
になる。また、上記るつぼ１０３の直上方にはシードホ
ルダ１０５が気密容器１０１の上面を貫通して設けら
れ、下端にシリコン単結晶でなるシード１０６が取付け
られている。このシード１０６はシードホルダ１０５の
下降によって前記シリコン融液１０４の表面に接触した
のち、微速にて上昇することによってシリコンの単結晶
体１０９が引上形成される。この単結晶体１０９は、所
望の大きさに達したとき前記シリコン融液１０４から切
り離され、結晶冷却部１２１にて冷却後取り出される。
次に叙上の如くして得られた単結晶体の各部、すなわち
頂部、中間部、底部の夫々の温度履歴を図７に示す。同
図に示されるように、単結晶体１０９の各部が所望とす
る温度範囲４００〜５００℃の領域における体験時間が
５時間未満である上、それぞれの位置で体験時間が異っ
ている。
半導体単結晶製造装置につき図６を参照して説明する。
図６はシリコン単結晶引上製造装置の概要を断面図で示
すものである。気密容器１０１の一部を占める単結晶製
造部１１１にるつぼ１０３がるつぼ支持軸１０８に支持
されている。原料となるシリコン多結晶およびドーパン
トとくなる不純物がるつぼ１０３に収められ、このるつ
ぼを囲繞し加熱するヒータ１０７が配設されている。上
記ヒータ１０７によってるつぼの上記内装物はシリコン
の融点以上に加熱されて溶融状態のシリコン融液１０４
になる。また、上記るつぼ１０３の直上方にはシードホ
ルダ１０５が気密容器１０１の上面を貫通して設けら
れ、下端にシリコン単結晶でなるシード１０６が取付け
られている。このシード１０６はシードホルダ１０５の
下降によって前記シリコン融液１０４の表面に接触した
のち、微速にて上昇することによってシリコンの単結晶
体１０９が引上形成される。この単結晶体１０９は、所
望の大きさに達したとき前記シリコン融液１０４から切
り離され、結晶冷却部１２１にて冷却後取り出される。
次に叙上の如くして得られた単結晶体の各部、すなわち
頂部、中間部、底部の夫々の温度履歴を図７に示す。同
図に示されるように、単結晶体１０９の各部が所望とす
る温度範囲４００〜５００℃の領域における体験時間が
５時間未満である上、それぞれの位置で体験時間が異っ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】シリコン単結晶におけ
る微小欠陥（Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｆｅｃｔ：以
下ＢＭＤと略記する）密度の低減は、該単結晶体を温度
範囲４００〜５００℃に保持しての体験時間によって大
きく左右されることが知られている。このＢＭＤは、結
晶の冷却後におけるバルクのアニーリングやウェーハの
アニーリングなどでは解消できない欠陥であり、高品質
のバルク結晶を製造するためには冷却前における単結晶
体の温度制御が重要である。
る微小欠陥（Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｆｅｃｔ：以
下ＢＭＤと略記する）密度の低減は、該単結晶体を温度
範囲４００〜５００℃に保持しての体験時間によって大
きく左右されることが知られている。このＢＭＤは、結
晶の冷却後におけるバルクのアニーリングやウェーハの
アニーリングなどでは解消できない欠陥であり、高品質
のバルク結晶を製造するためには冷却前における単結晶
体の温度制御が重要である。
【０００４】図８にシリコン融液１０４からの切り離し
時における結晶内の温度分布を等温度線図で示す。図か
ら明らかなように、結晶体１０９の下側部の大半の部分
は上記温度範囲よりもかなり高い。そしてこの結晶体１
０９は切り離し後、気密容器１０１上部の結晶冷却部１
２１に引き上げられ、降温後取り出される。
時における結晶内の温度分布を等温度線図で示す。図か
ら明らかなように、結晶体１０９の下側部の大半の部分
は上記温度範囲よりもかなり高い。そしてこの結晶体１
０９は切り離し後、気密容器１０１上部の結晶冷却部１
２１に引き上げられ、降温後取り出される。
【０００５】上記において結晶冷却部１２１の壁面は室
温程度に冷却されているので、結晶体の温度は急速に低
下する。従って、切離し時に高温である結晶体下部は上
記４００〜５００℃の温度範囲を急速に通過するからそ
の経過時間を充分持つことができず、結晶品質の低下を
もたらす。これを防ぐために切離し後、結晶体を融液
（るつぼ）上に保持、または極低速で引き上げ、かつヒ
ータ７の発熱を続けて冷却速度を制御する手段が知られ
ている。
温程度に冷却されているので、結晶体の温度は急速に低
下する。従って、切離し時に高温である結晶体下部は上
記４００〜５００℃の温度範囲を急速に通過するからそ
の経過時間を充分持つことができず、結晶品質の低下を
もたらす。これを防ぐために切離し後、結晶体を融液
（るつぼ）上に保持、または極低速で引き上げ、かつヒ
ータ７の発熱を続けて冷却速度を制御する手段が知られ
ている。
【０００６】上記手段によると、ヒータ７の使用時間が
長くなり、もともと寿命の短いヒータの耐用回数を大き
く減少させる。また、ヒータ７はるつぼ３の加熱に適す
るように設計されているので、長尺の結晶体の温度制御
には適さず、困難であるなどの問題がある。
長くなり、もともと寿命の短いヒータの耐用回数を大き
く減少させる。また、ヒータ７はるつぼ３の加熱に適す
るように設計されているので、長尺の結晶体の温度制御
には適さず、困難であるなどの問題がある。
【０００７】本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、半導体単結晶体を高品質に製造するための装
置を提供することを目的とする。
たもので、半導体単結晶体を高品質に製造するための装
置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体単結
晶製造装置は、気密容器と、前記気密容器内に、半導体
単結晶の原料を収容しこれを溶融するるつぼ、前記るつ
ぼを取囲む結晶原料溶融用ヒータ、および前記るつぼ内
の半導体融液から単結晶体の引上を施す引上機構を具備
して前記気密容器の一部を占める単結晶製造部と、前記
気密容器内の前記単結晶製造部の上部にあって引上げ形
成された単結晶体にその長さ方向に均熱保温を施す保温
ヒータを備えた単結晶体均熱保温部とを具備したことを
特徴とする。
晶製造装置は、気密容器と、前記気密容器内に、半導体
単結晶の原料を収容しこれを溶融するるつぼ、前記るつ
ぼを取囲む結晶原料溶融用ヒータ、および前記るつぼ内
の半導体融液から単結晶体の引上を施す引上機構を具備
して前記気密容器の一部を占める単結晶製造部と、前記
気密容器内の前記単結晶製造部の上部にあって引上げ形
成された単結晶体にその長さ方向に均熱保温を施す保温
ヒータを備えた単結晶体均熱保温部とを具備したことを
特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明に係る半導体単結晶製造装置は切離し後
の結晶体の４００〜５００℃の温度範囲における体験時
間を所望に施すことができ、ＢＭＤの少い結晶体が得ら
れる。
の結晶体の４００〜５００℃の温度範囲における体験時
間を所望に施すことができ、ＢＭＤの少い結晶体が得ら
れる。
【００１０】
（実施例１）以下、本発明の実施例につき図１を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１１】図１に示す実施例の半導体単結晶製造装置
は従来の引上装置における結晶冷却部１２１の構造と、
該部における結晶体の操作のみ異なり、他は変わらない
ので図面に従来と同じ符号を付けて示し説明を省略す
る。
は従来の引上装置における結晶冷却部１２１の構造と、
該部における結晶体の操作のみ異なり、他は変わらない
ので図面に従来と同じ符号を付けて示し説明を省略す
る。
【００１２】図１に示すように、気密容器１内の下部の
単結晶製造部１１１から引上げされた単結晶体１９に対
し、その長さ方向に均熱保温を施すように同軸に保温ヒ
ータ２が配置された単結晶体保温部１１に構成されてい
る。すなわち、気密容器１は下部が単結晶製造部１１
１、その上部が単結晶体保温部１１である。上記保温ヒ
ータ２は一例のシース・ヒータで、その径は単結晶体に
対する熱効率を良好にするために可成単結晶体の径に近
く設け、かつその長さは単結晶体の全長よりも長く、少
なくとも２０％以上長く設ける。また、上記保温ヒータ
２の配置は単結晶体均熱保温部１１内にて単結晶体１９
の全長の約１／２のスペースを保温ヒータ２の上方と下
方に設ける。
単結晶製造部１１１から引上げされた単結晶体１９に対
し、その長さ方向に均熱保温を施すように同軸に保温ヒ
ータ２が配置された単結晶体保温部１１に構成されてい
る。すなわち、気密容器１は下部が単結晶製造部１１
１、その上部が単結晶体保温部１１である。上記保温ヒ
ータ２は一例のシース・ヒータで、その径は単結晶体に
対する熱効率を良好にするために可成単結晶体の径に近
く設け、かつその長さは単結晶体の全長よりも長く、少
なくとも２０％以上長く設ける。また、上記保温ヒータ
２の配置は単結晶体均熱保温部１１内にて単結晶体１９
の全長の約１／２のスペースを保温ヒータ２の上方と下
方に設ける。
【００１３】叙上の構成にて、単結晶体１９はシリコン
融液１０４から切離し後速やかに均熱保温部１１内に引
き上げられる。そして、まず単結晶体１９の上部が保温
ヒータ２の下部に入り４００〜５００℃程度に設定され
た温度に保持される（図２（ａ））。次に、単結晶体１
９はその全体の温度が４００〜５００℃に近づく頃、保
温ヒータ２の長さ方向の中心部に移動（引上げ）される
（図２（ｂ））。さらに保持時間が経過し単結晶体１９
は上部が必要な体験時間を過ぎると順次上方に移動（引
上げ）され（図２（ｃ））、単結晶体１９の上部から保
温ヒータ２を離れ、冷却に移る。単結晶１９の下部が必
要な体験時間を過ぎると保温ヒータ２の入力が切られ、
全体の冷却が進行する次に上記実施例による単結晶体の
各部、すなわち頂部、中間部、底部の夫々の温度履歴を
図３に示す。同図に示されるように、単結晶体切離し後
の単結晶体の各部とも所望の温度範囲４００〜５００℃
の領域における体験時間をいずれも１０時間に得られて
いる。
融液１０４から切離し後速やかに均熱保温部１１内に引
き上げられる。そして、まず単結晶体１９の上部が保温
ヒータ２の下部に入り４００〜５００℃程度に設定され
た温度に保持される（図２（ａ））。次に、単結晶体１
９はその全体の温度が４００〜５００℃に近づく頃、保
温ヒータ２の長さ方向の中心部に移動（引上げ）される
（図２（ｂ））。さらに保持時間が経過し単結晶体１９
は上部が必要な体験時間を過ぎると順次上方に移動（引
上げ）され（図２（ｃ））、単結晶体１９の上部から保
温ヒータ２を離れ、冷却に移る。単結晶１９の下部が必
要な体験時間を過ぎると保温ヒータ２の入力が切られ、
全体の冷却が進行する次に上記実施例による単結晶体の
各部、すなわち頂部、中間部、底部の夫々の温度履歴を
図３に示す。同図に示されるように、単結晶体切離し後
の単結晶体の各部とも所望の温度範囲４００〜５００℃
の領域における体験時間をいずれも１０時間に得られて
いる。
【００１４】叙上の実施例に説明したように４００〜５
００℃の領域における体験時間を充分に長くとることが
できて、結晶内のＢＭＤ密度を単結晶体の全長にわたっ
てほぼ均一に低減させることができた。
００℃の領域における体験時間を充分に長くとることが
できて、結晶内のＢＭＤ密度を単結晶体の全長にわたっ
てほぼ均一に低減させることができた。
【００１５】（実施例２）本実施例に係る半導体単結晶
製造装置の要部を断面図で図４に示す。同図に示される
ように、保温ヒータ１２は長さ方向に三分割され、個々
に温度制限される分割保温ヒータ１２ａ、１２ｂ、１２
ｃで構成されている。そして、上記分割保温ヒータの温
度制御は、気密容器１の外側に気密容器の透明窓２０を
介して配置された赤外線温度計１０により計測される単
結晶表面温度に基づいて施される。
製造装置の要部を断面図で図４に示す。同図に示される
ように、保温ヒータ１２は長さ方向に三分割され、個々
に温度制限される分割保温ヒータ１２ａ、１２ｂ、１２
ｃで構成されている。そして、上記分割保温ヒータの温
度制御は、気密容器１の外側に気密容器の透明窓２０を
介して配置された赤外線温度計１０により計測される単
結晶表面温度に基づいて施される。
【００１６】次に上記実施例による単結晶体の各部、す
なわち頂部、中間部、底部の夫々の温度履歴を図５に示
す。同図に示されるように、単結晶体切離し後の単結晶
体の各部とも所望の温度範囲４００〜５００℃の領域に
おける体験時間をいずれも１０時間に得られる上に、よ
り精密に制御することが可能である。
なわち頂部、中間部、底部の夫々の温度履歴を図５に示
す。同図に示されるように、単結晶体切離し後の単結晶
体の各部とも所望の温度範囲４００〜５００℃の領域に
おける体験時間をいずれも１０時間に得られる上に、よ
り精密に制御することが可能である。
【００１７】
【発明の効果】本発明は単結晶体を融液からの引離し後
において４００〜５００℃の温度領域の体験時間を充分
長く保持できるので、単結晶体内のＢＭＤ密度を単結晶
体の全長にわたってほぼ均一に低減させることができ
る。これにより単結晶体の収率が従来の５０％から８０
％に向上をみる顕著な効果がある。また、保温ヒータを
その長さ方向に分割し、個々に単結晶体の温度に基づい
て制御することにより、より精密に温度制御できる。
において４００〜５００℃の温度領域の体験時間を充分
長く保持できるので、単結晶体内のＢＭＤ密度を単結晶
体の全長にわたってほぼ均一に低減させることができ
る。これにより単結晶体の収率が従来の５０％から８０
％に向上をみる顕著な効果がある。また、保温ヒータを
その長さ方向に分割し、個々に単結晶体の温度に基づい
て制御することにより、より精密に温度制御できる。
【００１８】さらに、この発明の装置は液体封止引上げ
（ＬＥＣ：Ｌｉｑｕｉｄ ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ
Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法による装置に適用できるこ
とはいうまでもない。
（ＬＥＣ：Ｌｉｑｕｉｄ ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ
Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法による装置に適用できるこ
とはいうまでもない。
【図１】本発明に係る実施例１の半導体単結晶製造装置
の概要を示す断面図。
の概要を示す断面図。
【図２】実施例１における均熱保温部内の単結晶体の変
位（ａ）〜（ｃ）を示す断面図。
位（ａ）〜（ｃ）を示す断面図。
【図３】実施例１における単結晶体の各部の温度分布を
示す線図。
示す線図。
【図４】本発明に係る実施例２の半導体単結晶製造装置
の概要を示す断面図。
の概要を示す断面図。
【図５】実施例２における単結晶体の各部の温度分布を
示す線図。
示す線図。
【図６】従来例の半導体単結晶製造装置の概要を示す断
面図。
面図。
【図７】従来例における単結晶体の各部の温度分布を示
す線図。
す線図。
【図８】融液から切離し直後における単結晶体内温度分
布を示す図。
布を示す図。
１、１０１…気密容器 ２、１２…保温ヒータ ７…ヒータ １０…赤外線温度計 １１…（気密容器の）均熱保温部 １２ａ、１２ｂ、１２ｃ…分割保温ヒータ １９、１０９…単結晶体 １０３…るつぼ １０４…シリコン融液 １０５…シードホルダ １０６…シード １１１…（気密容器の）単結晶製造部 １２１…結晶冷却部
Claims (1)
- 【請求項１】 気密容器と、前記気密容器内に、半導体
単結晶の原料を収容しこれを溶融するるつぼ、前記るつ
ぼを取囲む結晶原料溶融用ヒータ、および前記るつぼ内
の半導体融液から単結晶体の引上を施す引上機構を具備
して前記気密容器の一部を占める単結晶製造部と、前記
気密容器内の前記単結晶製造部の上部にあって引上げ形
成された単結晶体にその長さ方向に均熱保温を施す保温
ヒータを備えた単結晶体均熱保温部とを具備したことを
特徴とする半導体単結晶製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24475692A JPH0692780A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 半導体単結晶製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24475692A JPH0692780A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 半導体単結晶製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0692780A true JPH0692780A (ja) | 1994-04-05 |
Family
ID=17123436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24475692A Pending JPH0692780A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 半導体単結晶製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0692780A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000000675A1 (en) * | 1998-06-26 | 2000-01-06 | Memc Electronic Materials, Inc. | Crystal puller for growing low defect density, self-interstitial dominated silicon |
| WO2000000676A1 (en) * | 1998-06-26 | 2000-01-06 | Memc Electronic Materials, Inc. | Electrical resistance heater for crystal growing apparatus and its method of use |
| US6554898B2 (en) | 2001-06-26 | 2003-04-29 | Memc Electronic Materials, Inc. | Crystal puller for growing monocrystalline silicon ingots |
-
1992
- 1992-09-14 JP JP24475692A patent/JPH0692780A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000000675A1 (en) * | 1998-06-26 | 2000-01-06 | Memc Electronic Materials, Inc. | Crystal puller for growing low defect density, self-interstitial dominated silicon |
| WO2000000676A1 (en) * | 1998-06-26 | 2000-01-06 | Memc Electronic Materials, Inc. | Electrical resistance heater for crystal growing apparatus and its method of use |
| US6503322B1 (en) | 1998-06-26 | 2003-01-07 | Memc Electronic Materials, Inc. | Electrical resistance heater and method for crystal growing apparatus |
| JP2003522086A (ja) * | 1998-06-26 | 2003-07-22 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | 結晶成長装置用電気抵抗ヒータ及びその使用方法 |
| US6554898B2 (en) | 2001-06-26 | 2003-04-29 | Memc Electronic Materials, Inc. | Crystal puller for growing monocrystalline silicon ingots |
| US6663709B2 (en) | 2001-06-26 | 2003-12-16 | Memc Electronic Materials, Inc. | Crystal puller and method for growing monocrystalline silicon ingots |
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