JPH09194289A - 単結晶引上装置 - Google Patents

単結晶引上装置

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JPH09194289A
JPH09194289A JP8004409A JP440996A JPH09194289A JP H09194289 A JPH09194289 A JP H09194289A JP 8004409 A JP8004409 A JP 8004409A JP 440996 A JP440996 A JP 440996A JP H09194289 A JPH09194289 A JP H09194289A
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JP
Japan
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crucible
semiconductor
single crystal
magnetic field
semiconductor melt
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JP8004409A
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Takashi Atami
貴 熱海
Hisashi Furuya
久 降屋
Michio Kida
道夫 喜田
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Mitsubishi Materials Silicon Corp
Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Silicon Corp
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
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    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/30—Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
    • C30B15/305—Stirring of the melt
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10—Apparatus
    • Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
    • Y10T117/1032—Seed pulling
    • Y10T117/1056—Seed pulling including details of precursor replenishment

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連通部を流れる半導体融液の流速を低減し、
もって半導体単結晶の品質を安定させる。 【解決手段】 気密容器２の内部に設けられた外ルツボ
１３ａに半導体融液を貯留し、この外ルツボ内に筒状の
仕切り体である内ルツボ１３ｂを載置して二重ルツボ１
３を形成し、前記内ルツボの内側領域内の半導体融液よ
り半導体単結晶を引き上げる単結晶引上装置であって、
前記内ルツボには内ルツボの外側領域と内側領域とを連
通する連通部１３ｃが形成され、前記気密容器の外側に
はカスプ磁界印加手段１６ａ、１６ｂが配置され、前記
カスプ磁界印加手段により印加される磁界がほぼ水平方
向となる位置が前記半導体融液面よりも下に位置してい
るとともに、印加される磁界がほぼ垂直になる部分に前
記内ルツボの連通部が位置している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二重構造のルツボ
を用いて貯留された半導体融液より半導体単結晶を引き
上げる単結晶引上装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン（Ｓｉ）やガリウムヒ素
（ＧａＡｓ）等の半導体単結晶を成長する方法の一つと
してＣＺ法が知られている。このＣＺ法は、大口径、高
純度の単結晶が無転位あるいは格子欠陥の極めて少ない
状態で容易に得られる等の特徴を有することから様々な
半導体結晶の成長に用いられる方法である。
【０００３】近年、単結晶の大口径化、高純度化、酸素
濃度及び不純物濃度等の均一化の要求に伴いこのＣＺ法
も様々に改良され実用に供されている。上記ＣＺ法の改
良型の一つに磁界印加ＣＺ法が提案されている。この方
法は、外部からルツボ内の半導体融液に磁界を印加する
ことにより前記半導体融液内の対流を抑制し極めて酸素
濃度の制御性が良く単結晶化率が良い単結晶を成長させ
ることができる優れた方法の一つである。
【０００４】一方、改良されたＣＺ法の一つとして、ル
ツボ内に筒状の仕切り体を設け、この仕切り体に仕切り
体の内外領域を連通する連通部を設け、仕切り体の外側
に原料を供給しつつ、仕切り体の内側領域において半導
体を引き上げるようにしたものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ルツボ内に
設けた仕切り体の連通部から半導体融液を仕切り体の内
側領域に供給するようにした改良されたＣＺ法では、連
通部を流れる半導体融液の流速が大きいと、原料を投入
される領域で発生したボイド発生源（ボイド（格子欠
陥）を発生させる物質）が連通部を通って内ルツボの内
側領域に拡散し、半導体単結晶の健全な成長を阻害する
おそれがある。
【０００６】したがって、前記連通部をゆっくり半導体
融液が流れるようにすることが、半導体単結晶の品質を
安定させる等の意味で重要である。
【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、連通部を流れる半導体融液の流速を低減することが
でき、もって半導体単結晶の品質を安定させることがで
きる単結晶引上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】本発明の単結晶引上装置
は、気密容器の内部に設けられた外ルツボに半導体融液
を貯留し、この外ルツボ内に筒状の仕切り体である内ル
ツボを載置して二重ルツボを形成し、前記内ルツボの内
側領域内の半導体融液より半導体単結晶を引き上げる単
結晶引上装置であって、前記内ルツボには内ルツボの外
側領域と内側領域とを連通する連通部が形成され、前記
気密容器の外側にはカスプ磁界印加手段が配置され、前
記カスプ磁界印加手段により印加される磁界がほぼ水平
方向となる位置が前記半導体融液面よりも下に位置して
いるとともに、印加される磁界がほぼ垂直になる部分に
前記内ルツボの連通部が位置していることを特徴とす
る。
【０００９】
【作用】前記手段を採用したので、前記連通部では磁界
が垂直方向に印加され、これにより連通部の半導体融液
の流れと磁界とがほぼ直交する。これにより、連通部に
おける半導体融液の流れが抑制される。また、半導体融
液面下では磁界が水平方向に印加され、半導体融液の鉛
直方向の対流が抑制される。この結果、半導体単結晶の
品質の向上、特にボイド発生の抑制を図ることができ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の一実施の形態の単結晶引上装置について説明する。
【００１１】本単結晶引上装置１０は、気密容器である
チャンバ１２と、チャンバ１２内に設けられたルツボ１
３と、ルツボ１３内の半導体融液１７を加熱するヒータ
ー１４と、前記チャンバ１２の外側に設けられた２個の
コイル１６ａ、１６ｂを有するカスプ磁界印加手段とを
備える。前記ルツボ１３は、略半球状の石英（Ｓｉ
Ｏ2）製の外ルツボ１３ａと、この外ルツボ１３ａの内
側領域に設けられた円筒状の仕切り体である石英（Ｓｉ
Ｏ2）製の内ルツボ１３ｂとから形成されている。ルツ
ボ１３は、チャンバ２の中央下部に垂直に立設されたシ
ャフト２０上のサセプタ２１に載置されている。前記内
ルツボ１３ｂの底部には、内ルツボの外側領域と内側領
域とを連通する連通部１３ｃが形成されている。この連
通部１３ｃは、内ルツボ１３ｂの底面の一部を切り欠い
て形成された切り欠き部で構成されている。
【００１２】前記コイル１６ａ、１６ｂには、互いに逆
方向の電流が流されるようになっており、これにより、
図１中で点線で示すような磁界が形成されるようになっ
ている。すなわち、印加される磁界は、鉛直方向から漸
次水平方向に向かうように方向が変更される。
【００１３】前記チャンバ１２内には、内ルツボ１３ｂ
の外側領域に原料を供給する原料供給管１５が設けられ
ている。供給する原料としては、例えば多結晶シリコン
のインゴットを粉砕機等で粉砕してフレーク状にしたも
の、あるいは気体材料から熱分解法により粒状に析出さ
せた多結晶シリコンの顆粒が用いられ、必要に応じてホ
ウ素（Ｂ）やリン（Ｐ）等のドーパントがさらに添加さ
れる。また、ガリウムヒ素の場合には、添加元素として
亜鉛（Ｚｎ）もしくはシリコン（Ｓｉ）等がさらに添加
される。
【００１４】ここで、前記コイル１６ａ、１６ｂにより
形成される磁界がほぼ垂直方向となる部分が、前記内ル
ツボ１３ｂの連通部１３ｃの位置と一致するように制御
され、印加される磁界が水平方向となる位置が半導体融
液面よりも下に位置するように制御されている。たとえ
ば、この制御は、前記コイル１６ａ、１６ｂに流す電流
値を調整する又は一方のコイルを移動させることにより
行われる。
【００１５】これにより、前記連通部１３ｃでは連通部
１３の半導体融液にその流れとほぼ直交する方向に磁界
が作用することになり、当該部分における半導体融液の
流れが抑制される。これにより、連通部１３ｃを流れる
半導体融液の流れがゆっくりとしたものとなる。また、
半導体融液面の下側では磁界は水平方向に作用すること
になり、液面下での半導体融液の鉛直方向の対流が抑制
される。この結果、ボイド発生源の半導体融液内の拡散
が抑制され、半導体単結晶の品質の向上、特にボイド発
生の抑制を図ることができる。
【００１６】なお、ルツボ１３の上昇や下降を行うとき
は、それに応じてコイル１６ａ、１６ｂを流れる電流値
を調整するか、コイルを１６ａ，１６ｂ移動させて磁界
の水平方向が半導体液面下に、かつ、磁界の垂直部分が
連通部１３ｃに一致するように制御する。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の単結晶引
上装置は、気密容器の内部に設けられた外ルツボに半導
体融液を貯留し、この外ルツボ内に筒状の仕切り体であ
る内ルツボを載置して二重ルツボを形成し、前記内ルツ
ボの内側領域内の半導体融液より半導体単結晶を引き上
げる単結晶引上装置であって、前記内ルツボには内ルツ
ボの外側領域と内側領域とを連通する連通部が形成さ
れ、前記気密容器の外側にはカスプ磁界印加手段が配置
され、前記カスプ磁界印加手段により印加される磁界が
ほぼ水平方向となる位置が前記半導体融液面よりも下に
位置しているとともに、印加される磁界がほぼ垂直にな
る部分に前記内ルツボの連通部が位置しているので、連
通部を流れる半導体融液の流速を低減すること及び対流
を防止することができ、もって半導体単結晶の品質を安
定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の単結晶引上装置を示す
図である。
【符号の説明】
１２ チャンバ（気密容器） １３ ルツボ １３ａ 外ルツボ １３ｂ 内ルツボ １３ｃ 連通部 １５ 原料供給管 １６ａ、１６ｂ コイル（カスプ磁界印加手段）
フロントページの続き (72)発明者 喜田 道夫 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 気密容器の内部に設けられた外ルツボに
    半導体融液を貯留し、この外ルツボ内に筒状の仕切り体
    である内ルツボを載置して二重ルツボを形成し、前記内
    ルツボの内側領域内の半導体融液より半導体単結晶を引
    き上げる単結晶引上装置であって、 前記内ルツボには内ルツボの外側領域と内側領域とを連
    通する連通部が形成され、前記気密容器の外側にはカス
    プ磁界印加手段が配置され、 前記カスプ磁界印加手段により印加される磁界がほぼ水
    平方向となる位置が前記半導体融液面よりも下に位置し
    ているとともに、印加される磁界がほぼ垂直になる部分
    に前記内ルツボの連通部が位置していることを特徴とす
    る単結晶引上装置。
JP8004409A 1996-01-12 1996-01-12 単結晶引上装置 Pending JPH09194289A (ja)

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