JPH0825835B2 - 単結晶引上げ装置 - Google Patents
単結晶引上げ装置Info
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- JPH0825835B2 JPH0825835B2 JP63233588A JP23358888A JPH0825835B2 JP H0825835 B2 JPH0825835 B2 JP H0825835B2 JP 63233588 A JP63233588 A JP 63233588A JP 23358888 A JP23358888 A JP 23358888A JP H0825835 B2 JPH0825835 B2 JP H0825835B2
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- 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 この発明は、二重ルツボを用いる半導体単結晶引上げ
装置の改良に関する。
装置の改良に関する。
従来の技術 二重ルツボを用いた従来の半導体単結晶引上げ装置で
は、内側ルツボは不透明石英ガラスで構成してある。ま
た、外側ルツボも通常の引上げルツボ（一重ルツボ）と
同じ材質（純度）の石英を用いている。
は、内側ルツボは不透明石英ガラスで構成してある。ま
た、外側ルツボも通常の引上げルツボ（一重ルツボ）と
同じ材質（純度）の石英を用いている。
発明が解決しようとする問題点 二重ルツボを用いた従来の単結晶引上げ装置の問題点
とし以下の事項がある。
とし以下の事項がある。
１） 内側ルツボの径方向の温度勾配が小さくなるた
め、単結晶が成長しずらくなる。
め、単結晶が成長しずらくなる。
２） 外ルツボ内の融液温度が通常引上げ（一重ルツ
ボ）の場合より高くなるため、外ルツボからの不純物の
溶解量が通常引上げの場合より多く、得られる半導体単
結晶の抵抗にバラツキが生じてしまう。
ボ）の場合より高くなるため、外ルツボからの不純物の
溶解量が通常引上げの場合より多く、得られる半導体単
結晶の抵抗にバラツキが生じてしまう。
発明の目的 前述した従来技術の問題点に鑑み、より高品質の半導
体単結晶を効率よく引上げることができる半導体単結晶
引上げ装置を提供することが本発明の目的である。
体単結晶を効率よく引上げることができる半導体単結晶
引上げ装置を提供することが本発明の目的である。
発明の要旨 前述の目的を達成するために、この発明は請求項１に
記載の半導体単結晶引上げ装置を要旨としている。
記載の半導体単結晶引上げ装置を要旨としている。
問題点を解決するための手段 本発明の単結晶引上げ装置は、内ルツボと外ルツボか
らなる２重ルツボを備え、MCZ法により半導体単結晶の
引上げを行う単結晶引上げ装置において、内ルツボ、外
ルツボを以下のように構成することを特徴とする。
らなる２重ルツボを備え、MCZ法により半導体単結晶の
引上げを行う単結晶引上げ装置において、内ルツボ、外
ルツボを以下のように構成することを特徴とする。
内ルツボの構成について述べる。
内ルツボは泡体積が２×10-3cm3/cm3以下の透明な石
英ガラスで構成する。泡体積が２×10-3cm3/cm3を超え
る場合には熱の伝達効率が悪くなる。また、泡（空気）
があると泡の膨張のために内ルツボ自体がふくれてしま
う。この場合、液面の位置が安定せず引上げ中の単結晶
に悪影響を与える。また最悪の場合にはルツボが割れる
こともあり、石英片が融液中に入り、石英片が単結晶成
長界面に付着して、それが種となり、多結晶となってし
まう。
英ガラスで構成する。泡体積が２×10-3cm3/cm3を超え
る場合には熱の伝達効率が悪くなる。また、泡（空気）
があると泡の膨張のために内ルツボ自体がふくれてしま
う。この場合、液面の位置が安定せず引上げ中の単結晶
に悪影響を与える。また最悪の場合にはルツボが割れる
こともあり、石英片が融液中に入り、石英片が単結晶成
長界面に付着して、それが種となり、多結晶となってし
まう。
次に外ルツボの構成について述べる。
外ルツボは、Na,K,Liのアルカリ金属含有量がそれぞ
れ0.2ppm以下、Cuの含有量が0.02ppm以下、またAlの含
有量が1ppm以下であり、かつ1450℃における粘性が1010
ポイズ以上、1200℃における電気抵抗が1.4×107Ω・ｍ
以上である石英ガラスで構成する。
れ0.2ppm以下、Cuの含有量が0.02ppm以下、またAlの含
有量が1ppm以下であり、かつ1450℃における粘性が1010
ポイズ以上、1200℃における電気抵抗が1.4×107Ω・ｍ
以上である石英ガラスで構成する。
外ルツボを構成する石英ガラスルツボにおいて、Na,L
i,K,Cu及びAlの含有量を上記数値以下に限定したのは、
これらの数値を越えると、引上げられるシリコン単結晶
中のアルカリ金属及び銅の含有量が多くなり、ライフタ
イムの低下などの問題が生じ、超LSIの製造に使用され
る高品質のシリコン単結晶を製造できなくなるためであ
る。
i,K,Cu及びAlの含有量を上記数値以下に限定したのは、
これらの数値を越えると、引上げられるシリコン単結晶
中のアルカリ金属及び銅の含有量が多くなり、ライフタ
イムの低下などの問題が生じ、超LSIの製造に使用され
る高品質のシリコン単結晶を製造できなくなるためであ
る。
また、高抵抗の結晶を得るためにAlの含有量は1ppm以
下にする。それ以上Alが混入すると、結晶の抵抗率を低
下させ、高抵抗率を得ることができない問題が生じる。
下にする。それ以上Alが混入すると、結晶の抵抗率を低
下させ、高抵抗率を得ることができない問題が生じる。
また、1450℃における粘性を上記数値以上に限定した
のは、この数値未満では引上げ時に変形し易くなるうえ
に石英ガラスルツボの浸蝕量も多くなり、やはり高品質
のシリコン単結晶を製造できなくなるためである。
のは、この数値未満では引上げ時に変形し易くなるうえ
に石英ガラスルツボの浸蝕量も多くなり、やはり高品質
のシリコン単結晶を製造できなくなるためである。
更に、1200℃における電気抵抗を上記数値以上に限定
したのは、上記数値未満では溶融シリコンに磁場を印加
して引上げを行う場合（いわゆるMCZ法）において、ア
ルカリ金属等の移動を起こしたり、溶融シリコンの対流
を起こし易くするためである。
したのは、上記数値未満では溶融シリコンに磁場を印加
して引上げを行う場合（いわゆるMCZ法）において、ア
ルカリ金属等の移動を起こしたり、溶融シリコンの対流
を起こし易くするためである。
本発明の単結晶引上げ装置は内ルツボ、外ルツボの一
方又は両方を前述の構成にすることにより、高抵抗、低
［Oi）品の結晶育成を行うのに適する。
方又は両方を前述の構成にすることにより、高抵抗、低
［Oi）品の結晶育成を行うのに適する。
また超LSI用の結晶育成にも最適である。
なお、低［Oi］品とは結晶中の酸素濃度［Oi］＝12×
1017cm-3（換算係数はASTMF121−79を使用）以下のもの
である。
1017cm-3（換算係数はASTMF121−79を使用）以下のもの
である。
実施例 以下図面を参照して本発明による単結晶引上げ装置の
実施例について説明する。
実施例について説明する。
単結晶引上げ装置10は磁石11を有している。磁石11は
静磁場を形成する。その静磁場の中で、シリコン等の半
導体の単結晶を引上げる。磁石11としては、超電導マグ
ネットを用いることも可能である。磁場の方向は横磁
場、縦磁場のいずれでもよい。
静磁場を形成する。その静磁場の中で、シリコン等の半
導体の単結晶を引上げる。磁石11としては、超電導マグ
ネットを用いることも可能である。磁場の方向は横磁
場、縦磁場のいずれでもよい。
磁石11の内側には減圧容器27が設けてある。減圧容器
27には、容器室内28を所定雰囲気に設定するためのポン
プ系が接続してあるが、図面では省略している。
27には、容器室内28を所定雰囲気に設定するためのポン
プ系が接続してあるが、図面では省略している。
減圧容器27の中央部には、内ルツボ22と外ルツボ21か
らなる２重ルツボが設けてある。
らなる２重ルツボが設けてある。
ルツボの回りには、半導体材料（例えばシリコン23）
を加熱するためのヒータ24が設けてある。
を加熱するためのヒータ24が設けてある。
ヒータ24の外側には断熱材29が設置してある。
内ルツボと外ルツボからなる二重ルツボについて詳し
く述べる。
く述べる。
初めに、外ルツボについて述べる。
まず、天然水晶を粉砕して50〜80＃に調整して、浮遊
選鉱法により精製した。この精製粉をアーク回転溶融で
成形し、石英ガラス製の外ルツボを製造した。次に、13
00℃の炉内でこのルツボの上下に10KVの直流を通電し、
５分間以上電解し、アルカリ金属及び銅を移動させた。
このルツボの化学分析値は、Na＝0.1ppm,K＝0.2ppm,Li
＝0,05ppm,Cu＝0.02ppm,Al＝0.8ppmであった。粘性は14
50℃において1.2×1011ポイズであった。また電気抵抗
は1200℃において1.4×107Ω・cmであった。
選鉱法により精製した。この精製粉をアーク回転溶融で
成形し、石英ガラス製の外ルツボを製造した。次に、13
00℃の炉内でこのルツボの上下に10KVの直流を通電し、
５分間以上電解し、アルカリ金属及び銅を移動させた。
このルツボの化学分析値は、Na＝0.1ppm,K＝0.2ppm,Li
＝0,05ppm,Cu＝0.02ppm,Al＝0.8ppmであった。粘性は14
50℃において1.2×1011ポイズであった。また電気抵抗
は1200℃において1.4×107Ω・cmであった。
次に内ルツボについて述べる。
内ルツボとして透明な石英ガラスを用いた。
これは真空溶融品である。
この石英ガラスの泡体積は２×10-3cm3/cm3であっ
た。さらに、高温での泡の膨れについては、1torr,1600
℃で５時間加熱後に膨れ率が５％以下であった。また、
この石英ガラスSiO2は極めて高純度で、分析の結果、Al
を0.5ppm以下,Feを0.5ppm以下,Naを0.05ppm以下,Kを0.0
4ppm以下,Cuを0.01ppm以下,Bを0.03ppm以下それぞれ含
んでいた。
た。さらに、高温での泡の膨れについては、1torr,1600
℃で５時間加熱後に膨れ率が５％以下であった。また、
この石英ガラスSiO2は極めて高純度で、分析の結果、Al
を0.5ppm以下,Feを0.5ppm以下,Naを0.05ppm以下,Kを0.0
4ppm以下,Cuを0.01ppm以下,Bを0.03ppm以下それぞれ含
んでいた。
内ルツボの下部には、例えば直径6mm、長さ150mmの管
を設置し、内ルツボと外ルツボを連絡する。しかし、図
面では簡単のために図示していない。
を設置し、内ルツボと外ルツボを連絡する。しかし、図
面では簡単のために図示していない。
２重ルツボの上方には単結晶つり上げ装置25が設けて
ある。また、２重ルツボの下方にはルツボ回転支持装置
26が設置されている。
ある。また、２重ルツボの下方にはルツボ回転支持装置
26が設置されている。
第１図は例として、単結晶シリコン23′が単結晶つり
上げ装置25によってつり上げられている状態を模式的に
示している。
上げ装置25によってつり上げられている状態を模式的に
示している。
次に、本発明の単結晶引上げ装置を用いて単結晶シリ
コンを製造した実験例について述べる。
コンを製造した実験例について述べる。
第１図に示した単結晶引上げ装置の内ルツボ及び外ル
ツボに20kg〜25kgのpolyシリコンをチャージし、横磁界
の静磁場をかけ、方位（111）で５インチの結晶を引上
げた。なお、ルツボの回転は0.1〜0.5rpm以下とし、抵
抗率はリンドープの100Ωcmを狙った。
ツボに20kg〜25kgのpolyシリコンをチャージし、横磁界
の静磁場をかけ、方位（111）で５インチの結晶を引上
げた。なお、ルツボの回転は0.1〜0.5rpm以下とし、抵
抗率はリンドープの100Ωcmを狙った。
第２図に示した熱電対A,Bの位置においてシリコン単
結晶引上げ時の外ルツボ内の温度と内ルツボ内壁付近の
温度を測定した。融液の温度はシードづけの温度に固定
した。
結晶引上げ時の外ルツボ内の温度と内ルツボ内壁付近の
温度を測定した。融液の温度はシードづけの温度に固定
した。
比較例として、従来の二重ルツボを用いて、前述の実
験例と同じ条件でシリコン単結晶を引上げた。
験例と同じ条件でシリコン単結晶を引上げた。
実験例と比較例の単結晶引上げ装置におけるルツボ内
の温度測定の結果を第１表に示す。また、実験例と比較
例の単結晶引上げ装置により引上げたシリコン単結晶の
特性を第２表に示す。
の温度測定の結果を第１表に示す。また、実験例と比較
例の単結晶引上げ装置により引上げたシリコン単結晶の
特性を第２表に示す。
第１表より、従来の二重ルツボでは、ルツボ中心部の
温度1410℃対して内ルツボ内壁の温度が1411℃であり、
両方の温度差がほとんどなく、結晶の成長が困難であっ
た。これに対し、本発明による実験例では内ルツボ内壁
の温度が1418℃であり結晶成長が良好に行われた。
温度1410℃対して内ルツボ内壁の温度が1411℃であり、
両方の温度差がほとんどなく、結晶の成長が困難であっ
た。これに対し、本発明による実験例では内ルツボ内壁
の温度が1418℃であり結晶成長が良好に行われた。
第２表によれば、本発明の実験例では比較例にくらべ
て、DF率が大きく、引上速度も大きい。また、酸素濃度
［Oi］が小さい。さらに、抵抗収率が大きいことがわか
る。なお、DF率とはチャージ量に対し、良品（無転位）
重量の比率である（Dislocation Free）。
て、DF率が大きく、引上速度も大きい。また、酸素濃度
［Oi］が小さい。さらに、抵抗収率が大きいことがわか
る。なお、DF率とはチャージ量に対し、良品（無転位）
重量の比率である（Dislocation Free）。
二重ルツボ法において、結晶成長が１回で成功すれ
ば、抵抗収率は向上する。また、半導体単結晶の高品質
化のためには引上速度を大きくすることが必要である。
以上の点からも本発明による単結晶引上げ装置は、高品
質、高歩留の半導体（Siなど）結晶の成長に有効である
ことがわかる。
ば、抵抗収率は向上する。また、半導体単結晶の高品質
化のためには引上速度を大きくすることが必要である。
以上の点からも本発明による単結晶引上げ装置は、高品
質、高歩留の半導体（Siなど）結晶の成長に有効である
ことがわかる。
本発明による単結晶引上げ装置に、リチャージ技術を
適用することにより、チャージ量の増加、コスト低減、
サイクルアップの向上のために有効な技術となる。
適用することにより、チャージ量の増加、コスト低減、
サイクルアップの向上のために有効な技術となる。
発明の効果 本発明の単結晶引上げ装置によれば、内ルツボのルツ
ボ壁が透明であり、ヒータからの熱が内ルツボ内面に達
し易く、内ルツボ内面が過冷却になることを防止でき
る。このため、単結晶引上げを効率よく行える。
ボ壁が透明であり、ヒータからの熱が内ルツボ内面に達
し易く、内ルツボ内面が過冷却になることを防止でき
る。このため、単結晶引上げを効率よく行える。
また本発明の単結晶引上げ装置によれば、外ルツボか
らの不純物の混入が少なくなるため、高抵抗のウエーハ
の抵抗のバラツキを少なくでき、再現性を高めることが
できる。
らの不純物の混入が少なくなるため、高抵抗のウエーハ
の抵抗のバラツキを少なくでき、再現性を高めることが
できる。
第１図は本発明による単結晶引上げ装置の実施例を示す
概念図、第２図は第１図の装置にのルツボにおいて熱電
対をセットする位置を示した図である。 10……単結晶引上げ装置 29……断熱材 21……外ルツボ 22……内ルツボ 23……溶融シリコン 23′……単結晶シリコン 24……ヒータ 25……単結晶つり上げ装置 26……ルツボ回転支持装置 27……減圧容器 28……容器室内
概念図、第２図は第１図の装置にのルツボにおいて熱電
対をセットする位置を示した図である。 10……単結晶引上げ装置 29……断熱材 21……外ルツボ 22……内ルツボ 23……溶融シリコン 23′……単結晶シリコン 24……ヒータ 25……単結晶つり上げ装置 26……ルツボ回転支持装置 27……減圧容器 28……容器室内
Claims (1)
- 【請求項１】内ルツボと外ルツボからなる２重ルツボを
備え、MCZ法により半導体単結晶の引上げを行う単結晶
引上げ装置装置において、内ルツボを泡体積が２×10-3
cm3/cm3以下の透明な石英ガラスで構成し、外ルツボをN
a,K,Liのアルカリ金属含有量がそれぞれ0.2ppm以下、Cu
の含有量が0.02ppm以下、Alの含有量が1ppm以下であ
り、かつ1450℃における粘性が1010ポイズ以上、1200℃
における電気抵抗が1.4×107Ω・ｍ以上である石英ガラ
スで構成することを特徴とする単結晶引上げ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63233588A JPH0825835B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 単結晶引上げ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63233588A JPH0825835B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 単結晶引上げ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0283295A JPH0283295A (ja) | 1990-03-23 |
| JPH0825835B2 true JPH0825835B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=16957424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63233588A Expired - Fee Related JPH0825835B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 単結晶引上げ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0825835B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2709644B2 (ja) * | 1990-04-25 | 1998-02-04 | 東芝セラミックス 株式会社 | シリコン単結晶製造用石英るつぼの製造方法 |
| JPH0585879A (ja) * | 1991-09-04 | 1993-04-06 | Mitsubishi Materials Corp | 単結晶引上装置 |
| JP6452098B2 (ja) * | 2017-03-13 | 2019-01-16 | Ｆｔｂ研究所株式会社 | 大口径ｃｚ単結晶の成長装置およびその成長方法 |
| CN109850905B (zh) * | 2019-04-16 | 2020-11-06 | 大连理工大学 | 一种电子束熔炼过程中提高挥发性杂质除杂量的方法及装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6033294A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-20 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶半導体引上装置 |
| JPS60137892A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-22 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 石英ガラスルツボ |
| JPS63222091A (ja) * | 1987-03-10 | 1988-09-14 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコン単結晶引上げ用ルツボ |
-
1988
- 1988-09-20 JP JP63233588A patent/JPH0825835B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6033294A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-20 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶半導体引上装置 |
| JPS60137892A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-22 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 石英ガラスルツボ |
| JPS63222091A (ja) * | 1987-03-10 | 1988-09-14 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコン単結晶引上げ用ルツボ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0283295A (ja) | 1990-03-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |