JPH08239298A - 細線状シリコンの製造方法および細線状シリコン - Google Patents
細線状シリコンの製造方法および細線状シリコンInfo
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- JPH08239298A JPH08239298A JP7348560A JP34856095A JPH08239298A JP H08239298 A JPH08239298 A JP H08239298A JP 7348560 A JP7348560 A JP 7348560A JP 34856095 A JP34856095 A JP 34856095A JP H08239298 A JPH08239298 A JP H08239298A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 坩堝からの汚染を防止し、極めて高純度の細
線状シリコンを安定かつ効率よく得る。 【解決手段】 鉛直に保持したシリコン棒の先端部分を
高周波加熱によって融解したのち、種となるシリコン結
晶をこの融解したシリコンに融着させ、該種結晶と該シ
リコン棒を相対的に鉛直方向に引き離して、太さが１mm
以下の細線状シリコンを製造する方法およびこの方法に
よって作成される太さが1mm 以下の細線状シリコン。
線状シリコンを安定かつ効率よく得る。 【解決手段】 鉛直に保持したシリコン棒の先端部分を
高周波加熱によって融解したのち、種となるシリコン結
晶をこの融解したシリコンに融着させ、該種結晶と該シ
リコン棒を相対的に鉛直方向に引き離して、太さが１mm
以下の細線状シリコンを製造する方法およびこの方法に
よって作成される太さが1mm 以下の細線状シリコン。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太さが１mm以下の
細線状シリコン、特にその太さが 800μｍ以下、さらに
は 500μｍ以下のシリコンおよびその製造方法に関する
もので、この方法を用いて作られる細線状シリコンは例
えば赤外線領域の波長の光に対する導波路の他、低コス
トの太陽電池、あるいはストレインゲージ、マイクロマ
シン等の分野で新たな応用が期待される。
細線状シリコン、特にその太さが 800μｍ以下、さらに
は 500μｍ以下のシリコンおよびその製造方法に関する
もので、この方法を用いて作られる細線状シリコンは例
えば赤外線領域の波長の光に対する導波路の他、低コス
トの太陽電池、あるいはストレインゲージ、マイクロマ
シン等の分野で新たな応用が期待される。
【０００２】
【従来の技術】シリコンは半導体材料として種々のエレ
クトロニクスあるいはオプトエレクトロニクスデバイス
を中心に幅広く使用され、現在ならびに将来の情報化社
会を支える基幹材料としてますますその重要性を増しつ
つある。しかしながらこれまでのシリコン材料は高純度
に精製されたシリコン多結晶を出発材料としてＣＺ法あ
るいはＦＺ法によって高度に制御された品質の棒状単結
晶とされたのち、切断加工して得られるウエーハの形で
デバイス製造の出発材料として利用されており、最近で
はこの棒状単結晶の太さはデバイス製造工程からの要請
もあって、ますます大きくなり８インチ径のウエーハが
実用化され、さらに12インチあるいはそれ以上の直径の
ウエーハへの移行が検討されている。
クトロニクスあるいはオプトエレクトロニクスデバイス
を中心に幅広く使用され、現在ならびに将来の情報化社
会を支える基幹材料としてますますその重要性を増しつ
つある。しかしながらこれまでのシリコン材料は高純度
に精製されたシリコン多結晶を出発材料としてＣＺ法あ
るいはＦＺ法によって高度に制御された品質の棒状単結
晶とされたのち、切断加工して得られるウエーハの形で
デバイス製造の出発材料として利用されており、最近で
はこの棒状単結晶の太さはデバイス製造工程からの要請
もあって、ますます大きくなり８インチ径のウエーハが
実用化され、さらに12インチあるいはそれ以上の直径の
ウエーハへの移行が検討されている。
【０００３】しかし、このような従来の方法では棒状シ
リコン単結晶を得るのに多大なコストが必要な上、この
高価な棒状シリコン単結晶を切断加工してウエーハとす
る際に大きな切断ロスを生じる。従って、いきおいシリ
コン単結晶ウエーハの価格を上昇させ、種々のデバイス
の材料コストのネックとなっている。
リコン単結晶を得るのに多大なコストが必要な上、この
高価な棒状シリコン単結晶を切断加工してウエーハとす
る際に大きな切断ロスを生じる。従って、いきおいシリ
コン単結晶ウエーハの価格を上昇させ、種々のデバイス
の材料コストのネックとなっている。
【０００４】他方、エレクトロニクスデバイスの高性能
化、高機能化と共にますますミクロなデバイス構造が追
求され、これらの実現の手段としてシリコン材料を薄膜
状で利用することが一つの大きな材料技術の流れを形成
しつつあり、この薄膜状シリコンの形成技術の進歩は液
晶デバイスや太陽電池の製造においても大面積化の方向
で重要な応用分野を形成しつつある。しかしながらオプ
ティカルな応用を考えた場合や、前記棒状シリコン単結
晶の切断ロス等によるコストの問題を考えたとき、ファ
イバー状（細線状）のシリコンの必要性が高いと思われ
る。にも拘わらず、ファイバー状材料の作成はこれまで
酸化物やハロゲン化物に集中し、シリコンについては試
みられていない。本発明者らは細線状シリコンの物性お
よび応用の研究の重要性を考え、種々の方法を試みた結
果、安定して細線状シリコンを得ることに成功した。
化、高機能化と共にますますミクロなデバイス構造が追
求され、これらの実現の手段としてシリコン材料を薄膜
状で利用することが一つの大きな材料技術の流れを形成
しつつあり、この薄膜状シリコンの形成技術の進歩は液
晶デバイスや太陽電池の製造においても大面積化の方向
で重要な応用分野を形成しつつある。しかしながらオプ
ティカルな応用を考えた場合や、前記棒状シリコン単結
晶の切断ロス等によるコストの問題を考えたとき、ファ
イバー状（細線状）のシリコンの必要性が高いと思われ
る。にも拘わらず、ファイバー状材料の作成はこれまで
酸化物やハロゲン化物に集中し、シリコンについては試
みられていない。本発明者らは細線状シリコンの物性お
よび応用の研究の重要性を考え、種々の方法を試みた結
果、安定して細線状シリコンを得ることに成功した。
【０００５】すなわち、本発明者らは太さが１mm以下、
特に 800μｍ以下、さらには 500μｍ以下のような細線
状シリコンを育成するために底部に細孔を貫通させた坩
堝中でシリコンを融解させ、この細孔から外部に現れた
シリコン融液にシリコンの種を接触融着させたのち、こ
の種結晶を引き下げることによって細線状シリコンを育
成した（以下、ＭＰＤ法またはマイクロ引き下げ法と呼
ぶ）。この方法は高融点材料で作られた坩堝を、該坩堝
を取り巻くように設置したコイルに高周波電流を流す所
謂高周波誘導加熱によって昇温して、その中でシリコン
を融解し、坩堝底部より下方に流出し種結晶に接触し結
晶化するシリコンの固液界面を外部よりＣＣＤカメラに
よって観察しつつ、引き下げ駆動機構を用いて細線状シ
リコンを引き下げ、その際細線状シリコンの太さおよび
成長速度を加熱電力ないしは引き下げ駆動機構によって
調節することによって安定した状態で細線状シリコンが
育成される。
特に 800μｍ以下、さらには 500μｍ以下のような細線
状シリコンを育成するために底部に細孔を貫通させた坩
堝中でシリコンを融解させ、この細孔から外部に現れた
シリコン融液にシリコンの種を接触融着させたのち、こ
の種結晶を引き下げることによって細線状シリコンを育
成した（以下、ＭＰＤ法またはマイクロ引き下げ法と呼
ぶ）。この方法は高融点材料で作られた坩堝を、該坩堝
を取り巻くように設置したコイルに高周波電流を流す所
謂高周波誘導加熱によって昇温して、その中でシリコン
を融解し、坩堝底部より下方に流出し種結晶に接触し結
晶化するシリコンの固液界面を外部よりＣＣＤカメラに
よって観察しつつ、引き下げ駆動機構を用いて細線状シ
リコンを引き下げ、その際細線状シリコンの太さおよび
成長速度を加熱電力ないしは引き下げ駆動機構によって
調節することによって安定した状態で細線状シリコンが
育成される。
【０００６】しかしながら、坩堝を用いる前記ＭＰＤ法
では坩堝を構成する材料からの汚染を完全に防止するこ
とが出来ないため、極めて高純度の細線状シリコンを得
るには限界がある。例えば炭素材料から作られた坩堝を
用いる場合には、炭素のシリコン中の固溶限界にも相当
する炭素が細線状シリコン中に検出されることがある。
では坩堝を構成する材料からの汚染を完全に防止するこ
とが出来ないため、極めて高純度の細線状シリコンを得
るには限界がある。例えば炭素材料から作られた坩堝を
用いる場合には、炭素のシリコン中の固溶限界にも相当
する炭素が細線状シリコン中に検出されることがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点に鑑みなされたもので、坩堝からの汚染を防止し、
極めて高純度の細線状シリコンを安定かつ効率よく得る
ことを目的とする。
題点に鑑みなされたもので、坩堝からの汚染を防止し、
極めて高純度の細線状シリコンを安定かつ効率よく得る
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を解決すべく種々検討した結果、坩堝を用いないで細線
状シリコンを製造する方法を完成させたもので、その主
な要旨は鉛直に保持したシリコン棒の先端部分を高周波
加熱によって融解したのち、種となるシリコン結晶をこ
の融解したシリコンに融着させ、該種結晶と該シリコン
棒を相対的に鉛直方向に引き離して、太さが１mm以下の
細線状シリコンを製造する方法およびこの方法によって
作成される太さが１mm以下の細線状シリコンである。
を解決すべく種々検討した結果、坩堝を用いないで細線
状シリコンを製造する方法を完成させたもので、その主
な要旨は鉛直に保持したシリコン棒の先端部分を高周波
加熱によって融解したのち、種となるシリコン結晶をこ
の融解したシリコンに融着させ、該種結晶と該シリコン
棒を相対的に鉛直方向に引き離して、太さが１mm以下の
細線状シリコンを製造する方法およびこの方法によって
作成される太さが１mm以下の細線状シリコンである。
【０００９】以下、本発明につき更に詳述する。これま
でにも坩堝を用いないシリコンの結晶育成法としてはＦ
Ｚ法（浮遊帯域育成法）があり工業的に実用化されてい
るが、従来の方法は大直径のシリコン単結晶を育成する
ことが目的であって、この方式、装置をそのまま細線状
シリコンの製造に適用するのは不可能である。また、坩
堝を用いない育成法として主として酸化物のような高融
点結晶の育成においては、レーザー加熱によるペディス
タル法、ＦＺ法が知られており、実際に一部の結晶の育
成に使用されているが、この方法も用いる加熱用レーザ
の波長領域ではシリコンの溶解には不適当で極めて非効
率であり、細線状シリコンの安定した製造には成功して
いない。これに対し、本発明では原料シリコン棒を鉛直
に保持してその先端部分を高周波加熱によって融解した
のち、種結晶をシリコン棒の該融解部分に接触融着させ
たのち、シリコン棒と種結晶を相対的に鉛直方向に引き
離すことによって、太さが１mm以下の細線状シリコンの
育成に成功したものである。さらに、シリコン棒の太さ
および育成される細線状シリコンの太さあるいは成長速
度を精密に制御する方法、原料シリコン、雰囲気等につ
き試行錯誤の結果、坩堝を用いないで細線状シリコンを
安定して育成する条件を確立するに至ったものである。
（以下、これをＭＦＺ（Ｍｉｃｒｏ Ｆｌｏａｔｉｎｇ
Ｚｏｎｅ）法と呼ぶ。）
でにも坩堝を用いないシリコンの結晶育成法としてはＦ
Ｚ法（浮遊帯域育成法）があり工業的に実用化されてい
るが、従来の方法は大直径のシリコン単結晶を育成する
ことが目的であって、この方式、装置をそのまま細線状
シリコンの製造に適用するのは不可能である。また、坩
堝を用いない育成法として主として酸化物のような高融
点結晶の育成においては、レーザー加熱によるペディス
タル法、ＦＺ法が知られており、実際に一部の結晶の育
成に使用されているが、この方法も用いる加熱用レーザ
の波長領域ではシリコンの溶解には不適当で極めて非効
率であり、細線状シリコンの安定した製造には成功して
いない。これに対し、本発明では原料シリコン棒を鉛直
に保持してその先端部分を高周波加熱によって融解した
のち、種結晶をシリコン棒の該融解部分に接触融着させ
たのち、シリコン棒と種結晶を相対的に鉛直方向に引き
離すことによって、太さが１mm以下の細線状シリコンの
育成に成功したものである。さらに、シリコン棒の太さ
および育成される細線状シリコンの太さあるいは成長速
度を精密に制御する方法、原料シリコン、雰囲気等につ
き試行錯誤の結果、坩堝を用いないで細線状シリコンを
安定して育成する条件を確立するに至ったものである。
（以下、これをＭＦＺ（Ｍｉｃｒｏ Ｆｌｏａｔｉｎｇ
Ｚｏｎｅ）法と呼ぶ。）
【００１０】すなわち、原料シリコン棒の太さと育成す
る細線状シリコンの太さの比が１：１〜 100：１、好ま
しくは５：１〜20：１とした時に１mm以下の太さの細線
状シリコンが安定して成長することが見出された。ま
た、細線状シリコンの育成は原料シリコン棒あるいは細
線状シリコンのいずれか、あるいはその両者をその鉛直
な中心軸のまわりに回転させることも有効であることが
知られた。両者を回転させる場合、原料シリコン棒の回
転方向と細線状シリコンの回転方向は同一方向でも反対
方向でも基本的な差異は認められず、回転数はいずれも
200rpm以下、好ましくは 30rpm以下が良い。
る細線状シリコンの太さの比が１：１〜 100：１、好ま
しくは５：１〜20：１とした時に１mm以下の太さの細線
状シリコンが安定して成長することが見出された。ま
た、細線状シリコンの育成は原料シリコン棒あるいは細
線状シリコンのいずれか、あるいはその両者をその鉛直
な中心軸のまわりに回転させることも有効であることが
知られた。両者を回転させる場合、原料シリコン棒の回
転方向と細線状シリコンの回転方向は同一方向でも反対
方向でも基本的な差異は認められず、回転数はいずれも
200rpm以下、好ましくは 30rpm以下が良い。
【００１１】当然のことながら、原料シリコン棒は多結
晶でも単結晶でもいずれでも良く、その品位は細線状シ
リコンの特性と密接に関係する。細線状シリコンは大直
径シリコンに比べ表面積の体積に対する比が格段に大き
いため、細線状シリコン作成の前後を通じ揮発性の不純
物が揮発除去され易くまた点状欠陥や転位も外部に拡散
するため、極めて高純度、高品位のシリコンが得られや
すい。しかし、原料シリコン棒の中に含まれる不純物が
0.1％を越えると、このような不純物除去効果があるに
しても、得られる細線状シリコンは高純度とはならない
ので、これを 0.1％以下とするのが好ましい。また、育
成する雰囲気からの汚染も問題で、極めて高純度の細線
状シリコンを得るには減圧、例えば１Torr以下、好まし
くは10-3Torr以下とするか、あるいはＡｒあるいはＨｅ
の如き希ガスやＮ2 の如き不活性ガス雰囲気を用い、そ
の中に含まれる酸素や水素あるいはハイドロカーボンの
如き不純物を1,000ppm以下に制御することが好ましい。
雰囲気中の水分は、25℃における蒸気圧で10-3気圧以下
とすることが好ましい。さらに、細線状シリコンの電気
特性、すなわちその導電型や抵抗値は原料シリコン棒に
予めシリコンにｎ型、ないしはｐ型の導電性を与える元
素をドープすることによって、または細線状シリコンを
育成する際の雰囲気中にこれらの元素を化合物の形（た
とえばB2H6、PH3)で含有させることによって任意に制御
することが可能である。
晶でも単結晶でもいずれでも良く、その品位は細線状シ
リコンの特性と密接に関係する。細線状シリコンは大直
径シリコンに比べ表面積の体積に対する比が格段に大き
いため、細線状シリコン作成の前後を通じ揮発性の不純
物が揮発除去され易くまた点状欠陥や転位も外部に拡散
するため、極めて高純度、高品位のシリコンが得られや
すい。しかし、原料シリコン棒の中に含まれる不純物が
0.1％を越えると、このような不純物除去効果があるに
しても、得られる細線状シリコンは高純度とはならない
ので、これを 0.1％以下とするのが好ましい。また、育
成する雰囲気からの汚染も問題で、極めて高純度の細線
状シリコンを得るには減圧、例えば１Torr以下、好まし
くは10-3Torr以下とするか、あるいはＡｒあるいはＨｅ
の如き希ガスやＮ2 の如き不活性ガス雰囲気を用い、そ
の中に含まれる酸素や水素あるいはハイドロカーボンの
如き不純物を1,000ppm以下に制御することが好ましい。
雰囲気中の水分は、25℃における蒸気圧で10-3気圧以下
とすることが好ましい。さらに、細線状シリコンの電気
特性、すなわちその導電型や抵抗値は原料シリコン棒に
予めシリコンにｎ型、ないしはｐ型の導電性を与える元
素をドープすることによって、または細線状シリコンを
育成する際の雰囲気中にこれらの元素を化合物の形（た
とえばB2H6、PH3)で含有させることによって任意に制御
することが可能である。
【００１２】また、細線状シリコンの太さを精度よくコ
ントロールするにはシリコン融液から細線状シリコンが
固化形成される際の固液界面の形状、寸法を例えばＣＣ
Ｄカメラ等によって拡大して観測、又は計測し、その変
動量を高周波電力あるいは原料シリコン棒と細線状シリ
コンとの相対的移動速度にフィードバックさせるか、あ
るいはその両者にフィードバック制御させることによっ
て細線状シリコンの太さや、成長速度を極めて安定に制
御することが可能である。
ントロールするにはシリコン融液から細線状シリコンが
固化形成される際の固液界面の形状、寸法を例えばＣＣ
Ｄカメラ等によって拡大して観測、又は計測し、その変
動量を高周波電力あるいは原料シリコン棒と細線状シリ
コンとの相対的移動速度にフィードバックさせるか、あ
るいはその両者にフィードバック制御させることによっ
て細線状シリコンの太さや、成長速度を極めて安定に制
御することが可能である。
【００１３】しかして、このような方法で作成される細
線状シリコンの軸方位は種結晶軸の結晶方位と一致して
おり、従って種結晶軸の方位を例えば <111> <100> <11
0> <211> <311> <511>に一致する様に作成すれば同一結
晶方位を軸とする細線状シリコンが作成できる。また、
これらの結晶方位に対し、傾いた軸をもつ種結晶を用い
れば、得られる細線状シリコンの軸も同様に、前記結晶
方位に対し傾いたものとなり、方位の傾きが25°以内で
あれば、安定して細線状シリコンを得ることができる。
この場合、育成途中で何等かの原因で細線状シリコンの
結晶の方位が変動しても、細線状シリコンの軸がこれら
の結晶方位に対し25°以内であれば、継続して安定な育
成が可能である。
線状シリコンの軸方位は種結晶軸の結晶方位と一致して
おり、従って種結晶軸の方位を例えば <111> <100> <11
0> <211> <311> <511>に一致する様に作成すれば同一結
晶方位を軸とする細線状シリコンが作成できる。また、
これらの結晶方位に対し、傾いた軸をもつ種結晶を用い
れば、得られる細線状シリコンの軸も同様に、前記結晶
方位に対し傾いたものとなり、方位の傾きが25°以内で
あれば、安定して細線状シリコンを得ることができる。
この場合、育成途中で何等かの原因で細線状シリコンの
結晶の方位が変動しても、細線状シリコンの軸がこれら
の結晶方位に対し25°以内であれば、継続して安定な育
成が可能である。
【００１４】細線状シリコン中の純度は、ＭＰＤ法にお
いては原料シリコンの純度および坩堝等の材料からの汚
染によって左右されるが、ＭＦＺ法においては、坩堝を
用いないので、原料シリコンの純度により左右される。
従って、原料シリコンを一般に市販されている太陽電池
級ないしは半導体級の高純度多結晶シリコンとすれば、
作成される細線状シリコンの純度は良好なものとなり、
酸素および炭素の含有総量が 100ppma以下となり、金属
不純物たる銅、ニッケル、鉄の含有総量は50ppma以下と
することができる。
いては原料シリコンの純度および坩堝等の材料からの汚
染によって左右されるが、ＭＦＺ法においては、坩堝を
用いないので、原料シリコンの純度により左右される。
従って、原料シリコンを一般に市販されている太陽電池
級ないしは半導体級の高純度多結晶シリコンとすれば、
作成される細線状シリコンの純度は良好なものとなり、
酸素および炭素の含有総量が 100ppma以下となり、金属
不純物たる銅、ニッケル、鉄の含有総量は50ppma以下と
することができる。
【００１５】細線状シリコンの導電率の調整は、シリコ
ンに対しドーパントとして働くＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの
III族元素のうち少なくとも一種以上、あるいはＰ、Ａ
ｓ、Ｓｂ、ＢｉのＶ族元素のうち少なくとも一種以上を
ドープすればよい。そして、添加元素の混合する量を調
節することによって細線状シリコンの抵抗率を調整する
ことができる。例えば、細線状シリコンを太陽電池等の
電子デバイスとして使用する場合には純度の高いシリコ
ン原料を用い、Ｖ族のＰ、Ａｓ、Ｓｂのうち少なくとも
一種以上を添加すればｎ型の導電性を呈するし、 III族
のＢ、Ａｌ、Ｇａのうち少なくとも一種以上を添加すれ
ば、Ｐ型の細線状シリコンを得ることができる。とく
に、高い導電性（0.001 Ω以上）を必要とする時には、
シリコンに対する固溶度の高いＢあるいはＰを添加する
のが好ましい。
ンに対しドーパントとして働くＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの
III族元素のうち少なくとも一種以上、あるいはＰ、Ａ
ｓ、Ｓｂ、ＢｉのＶ族元素のうち少なくとも一種以上を
ドープすればよい。そして、添加元素の混合する量を調
節することによって細線状シリコンの抵抗率を調整する
ことができる。例えば、細線状シリコンを太陽電池等の
電子デバイスとして使用する場合には純度の高いシリコ
ン原料を用い、Ｖ族のＰ、Ａｓ、Ｓｂのうち少なくとも
一種以上を添加すればｎ型の導電性を呈するし、 III族
のＢ、Ａｌ、Ｇａのうち少なくとも一種以上を添加すれ
ば、Ｐ型の細線状シリコンを得ることができる。とく
に、高い導電性（0.001 Ω以上）を必要とする時には、
シリコンに対する固溶度の高いＢあるいはＰを添加する
のが好ましい。
【００１６】さらに、この細線状シリコンの機械的特性
を生かした微細な部品を作成する場合には、細線状シリ
コンの引張強さ等の機械的性質が重要であるが、１mm以
下の太さの細線状シリコンのこのような物性値は未知で
あるため実測した結果、おおむね６kg/mm2以上となっ
た。
を生かした微細な部品を作成する場合には、細線状シリ
コンの引張強さ等の機械的性質が重要であるが、１mm以
下の太さの細線状シリコンのこのような物性値は未知で
あるため実測した結果、おおむね６kg/mm2以上となっ
た。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。
例に基づいて説明する。
【実施例】以下、本発明の一態様を図面に基づいて説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 （実施例１）図１に本発明の概略の断面配置図を示し
た。不純物濃度が１ppm の多結晶シリコン棒（10mmφ×
120mm長）を鉛直に保持し、その下端を高周波加熱によ
って融解した。方位〈１１１〉の単結晶の種を下方から
この融解したシリコン部に接触させ融着した。その後、
種とシリコン融液がなじんだら、平均10mm/minの速度で
種を下降させ、細線状シリコンを成長させた。この時、
多結晶シリコンは 20rpmで回転させておいた。また、雰
囲気は 10ppmのB2H6を含有させたＡｒ（流量２ L/min）
とし、圧力は１Torrとした。細線状シリコンが成長する
固液界面は外部よりＣＣＤカメラによって観察し、種の
引き下げ速度、高周波のパワーを調整した。この結果 5
00μｍφ×400mm 長の細線状単結晶シリコン（方位〈１
１１〉）を安定して製造することができた。
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 （実施例１）図１に本発明の概略の断面配置図を示し
た。不純物濃度が１ppm の多結晶シリコン棒（10mmφ×
120mm長）を鉛直に保持し、その下端を高周波加熱によ
って融解した。方位〈１１１〉の単結晶の種を下方から
この融解したシリコン部に接触させ融着した。その後、
種とシリコン融液がなじんだら、平均10mm/minの速度で
種を下降させ、細線状シリコンを成長させた。この時、
多結晶シリコンは 20rpmで回転させておいた。また、雰
囲気は 10ppmのB2H6を含有させたＡｒ（流量２ L/min）
とし、圧力は１Torrとした。細線状シリコンが成長する
固液界面は外部よりＣＣＤカメラによって観察し、種の
引き下げ速度、高周波のパワーを調整した。この結果 5
00μｍφ×400mm 長の細線状単結晶シリコン（方位〈１
１１〉）を安定して製造することができた。
【００１８】（実施例２）図１に示した装置を用いて、
さらに細い細線状シリコン（目的径 350μｍ）を製造し
た。不純物濃度が１ppmaの多結晶シリコン棒（３mmφ×
120mm長）を鉛直に保持し、その下端を高周波加熱によ
って融解した。方位 <111> <100>等の単結晶の種を下方
からこの融解したシリコン部に接触させ融着した。その
後、種とシリコン融液がなじんだら、平均 5mm/minの速
度で種を下降させ、細線状シリコンを成長させた。雰囲
気は所望量のB2H6を含有させたＡｒ（流量２ L/min）と
し、圧力は1.05気圧とした。細線状シリコンが成長する
固液界面は外部よりＣＣＤカメラによって観察し、種の
引き下げ速度、高周波のパワーを調整した。この結果 3
50μｍφ×25cm長の種々の細線状シリコンを安定して製
造することができた。できた細線状シリコンの不純物分
析を行ったところ、表１のような結果が得られた。
さらに細い細線状シリコン（目的径 350μｍ）を製造し
た。不純物濃度が１ppmaの多結晶シリコン棒（３mmφ×
120mm長）を鉛直に保持し、その下端を高周波加熱によ
って融解した。方位 <111> <100>等の単結晶の種を下方
からこの融解したシリコン部に接触させ融着した。その
後、種とシリコン融液がなじんだら、平均 5mm/minの速
度で種を下降させ、細線状シリコンを成長させた。雰囲
気は所望量のB2H6を含有させたＡｒ（流量２ L/min）と
し、圧力は1.05気圧とした。細線状シリコンが成長する
固液界面は外部よりＣＣＤカメラによって観察し、種の
引き下げ速度、高周波のパワーを調整した。この結果 3
50μｍφ×25cm長の種々の細線状シリコンを安定して製
造することができた。できた細線状シリコンの不純物分
析を行ったところ、表１のような結果が得られた。
【００１９】
【表１】
【００２０】次に得られた種々の細線状シリコンについ
て、その引張強度の測定をした。測定には引張り試験機
を用いた。結果を表２に示す。
て、その引張強度の測定をした。測定には引張り試験機
を用いた。結果を表２に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】
【発明の効果】本発明によって１mm以下、特には 800μ
ｍ以下、さらには 500μｍ以下の太さの細線状シリコン
を高効率で安定して製造することが出来、かつ、細線状
シリコンの電気特性の制御が可能であることが明らかと
なった他、坩堝を用いない本発明ではとくに極めて高品
位の細線状シリコンを効率よく製造することが可能であ
る。この様な細線状シリコンはエレクトロニクスあるい
はオプトエレクトロニクスの分野、例えば低コストの太
陽電池あるいは赤外線領域の光に対する導波路の他種々
の応用が期待される新しい産業上有用な素材である。
ｍ以下、さらには 500μｍ以下の太さの細線状シリコン
を高効率で安定して製造することが出来、かつ、細線状
シリコンの電気特性の制御が可能であることが明らかと
なった他、坩堝を用いない本発明ではとくに極めて高品
位の細線状シリコンを効率よく製造することが可能であ
る。この様な細線状シリコンはエレクトロニクスあるい
はオプトエレクトロニクスの分野、例えば低コストの太
陽電池あるいは赤外線領域の光に対する導波路の他種々
の応用が期待される新しい産業上有用な素材である。
【図１】本発明を示す概略断面配置図である。
１…原料シリコン棒 ２…細線状シリコン ３…シリコン融液 ４…高周波コイル ５…種結晶 ６…ＣＣＤカメラ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/00 ３９６ Ｇ０２Ｂ 6/00 ３９６ // Ｈ０１Ｌ 21/208 Ｈ０１Ｌ 21/208 Ｚ (72)発明者 上岡 正嗣 神奈川県川崎市高津区坂戸３丁目２番１号 信越化学工業株式会社コーポレートリサ ーチセンター内 (72)発明者 山田 透 神奈川県川崎市高津区坂戸３丁目２番１号 信越化学工業株式会社コーポレートリサ ーチセンター内 (72)発明者 平沢 照彦 神奈川県川崎市高津区坂戸３丁目２番１号 信越化学工業株式会社コーポレートリサ ーチセンター内
Claims (18)
- 【請求項１】 鉛直に保持したシリコン棒の先端部分を
高周波加熱によって融解したのち、種となるシリコン結
晶をこの融解したシリコンに融着させ、該種結晶と該シ
リコン棒を相対的に鉛直方向に引き離して、太さが１mm
以下の細線状シリコンを製造する方法。 - 【請求項２】 シリコン棒と育成する細線状シリコンの
太さの比が１：１から 100：１の間である請求項１の方
法。 - 【請求項３】 シリコン棒および／または育成する細線
状シリコンを鉛直な軸のまわりに回転させる請求項１、
２の方法。 - 【請求項４】 シリコン棒に含まれる不純物が 0.1％以
下である請求項１〜３の方法。 - 【請求項５】 不活性ガス雰囲気中で行なう請求項１〜
４の方法。 - 【請求項６】 不活性ガスがアルゴン、ヘリウム、窒素
のうちの少なくとも一種である請求項１〜５の方法。 - 【請求項７】 雰囲気ガスの不純物が1,000ppm以下であ
る請求項１〜６の方法。 - 【請求項８】 雰囲気中の水分含有量が25℃における蒸
気圧で10-3気圧以下である請求項１〜７の方法。 - 【請求項９】 シリコン棒あるいは雰囲気ガス中ないし
はその両者にシリコンに対しｎ型あるいはｐ型の導電性
を付与する元素を含ませて細線状シリコンの導電性およ
び導電率を調整する請求項１〜８の方法。 - 【請求項１０】 減圧の下で実施する請求項１〜９の方
法。 - 【請求項１１】 真空中で実施する請求項１〜４の方
法。 - 【請求項１２】 融液から細線状シリコンが固化形成さ
れる固液界面を観測して該細線状シリコンの太さを高周
波電力もしくは成長速度、又はその両者によって制御す
る請求項１〜11の方法。 - 【請求項１３】 細線の軸に対し <111> <100> <110> <
211> <311> <511>のいずれかの結晶方位が25°以内であ
る結晶からなり、太さが１mm以下であることを特徴とす
る細線状シリコン。 - 【請求項１４】 ドーパントとしてＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎのＩＩＩ族元素のうち少なくとも一種以上、あるいは
Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、ＢｉのＶ族元素のうち少なくとも一種
以上を含むことを特徴とする請求項13の細線状シリコ
ン。 - 【請求項１５】 ドーパントとしてＢまたはＰを含み、
抵抗率が 0.001Ωcm以上であることを特徴とする請求項
13、14の細線状シリコン。 - 【請求項１６】 酸素および炭素の含有総量が 100ppma
以下であることを特徴とする請求項13、14、15の細線状
シリコン。 - 【請求項１７】 金属元素不純物たる銅、ニッケル、鉄
の含有総量が 50ppma 以下であることを特徴とする請求
項13〜16の細線状シリコン。 - 【請求項１８】 引張強度が６kg/mm2以上であることを
特徴とする請求項13〜17の細線状シリコン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7348560A JPH08239298A (ja) | 1994-12-27 | 1995-12-20 | 細線状シリコンの製造方法および細線状シリコン |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-325903 | 1994-12-27 | ||
| JP32590394 | 1994-12-27 | ||
| JP32601294 | 1994-12-27 | ||
| JP6-326012 | 1994-12-27 | ||
| JP7348560A JPH08239298A (ja) | 1994-12-27 | 1995-12-20 | 細線状シリコンの製造方法および細線状シリコン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08239298A true JPH08239298A (ja) | 1996-09-17 |
Family
ID=27340136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7348560A Pending JPH08239298A (ja) | 1994-12-27 | 1995-12-20 | 細線状シリコンの製造方法および細線状シリコン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08239298A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1213772A2 (en) | 2000-11-24 | 2002-06-12 | Clean Venture 21 Corporation | Photovoltaic apparatus and mass-producing apparatus for mass-producing spherical semiconductor particles |
| KR100749833B1 (ko) * | 2004-09-21 | 2007-08-16 | 부산대학교 산학협력단 | 단결정 와이어 및 그 제조방법 |
-
1995
- 1995-12-20 JP JP7348560A patent/JPH08239298A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1213772A2 (en) | 2000-11-24 | 2002-06-12 | Clean Venture 21 Corporation | Photovoltaic apparatus and mass-producing apparatus for mass-producing spherical semiconductor particles |
| US6706959B2 (en) | 2000-11-24 | 2004-03-16 | Clean Venture 21 Corporation | Photovoltaic apparatus and mass-producing apparatus for mass-producing spherical semiconductor particles |
| KR100749833B1 (ko) * | 2004-09-21 | 2007-08-16 | 부산대학교 산학협력단 | 단결정 와이어 및 그 제조방법 |
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