JPH10152389A - 半導体単結晶の製造装置および製造方法 - Google Patents
半導体単結晶の製造装置および製造方法Info
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- JPH10152389A JPH10152389A JP8326139A JP32613996A JPH10152389A JP H10152389 A JPH10152389 A JP H10152389A JP 8326139 A JP8326139 A JP 8326139A JP 32613996 A JP32613996 A JP 32613996A JP H10152389 A JPH10152389 A JP H10152389A
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- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
- Y10T117/1076—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state having means for producing a moving solid-liquid-solid zone
- Y10T117/1088—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state having means for producing a moving solid-liquid-solid zone including heating or cooling details
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＺ法による半導体単結晶の製造において、
ａｓ−ｇｒｏｗｎ欠陥密度が低く、酸化膜耐圧特性の優
れた半導体単結晶を得ることができるようにする。 【解決手段】 融液５に近接して設けられた逆円錐台形
状の熱遮蔽筒９の上方に、引き上げ中の単結晶１２を取
り囲む円筒状のアフタヒータ１１と、前記アフタヒータ
１１と単結晶１２との間にあって昇降可能な円筒状の保
温筒１３とを設ける。アフタヒータ１１の出力と保温筒
１３の位置とを調整することにによって、単結晶１２の
熱履歴を制御する。これにより、炉内熱環境の変化に迅
速に対応しつつ育成中の単結晶の温度勾配を制御するこ
とができる。そして、単結晶１２の全長にわたって、１
２００℃〜１０００℃の温度領域に１時間以上保持しつ
つ単結晶１２を引き上げる。
ａｓ−ｇｒｏｗｎ欠陥密度が低く、酸化膜耐圧特性の優
れた半導体単結晶を得ることができるようにする。 【解決手段】 融液５に近接して設けられた逆円錐台形
状の熱遮蔽筒９の上方に、引き上げ中の単結晶１２を取
り囲む円筒状のアフタヒータ１１と、前記アフタヒータ
１１と単結晶１２との間にあって昇降可能な円筒状の保
温筒１３とを設ける。アフタヒータ１１の出力と保温筒
１３の位置とを調整することにによって、単結晶１２の
熱履歴を制御する。これにより、炉内熱環境の変化に迅
速に対応しつつ育成中の単結晶の温度勾配を制御するこ
とができる。そして、単結晶１２の全長にわたって、１
２００℃〜１０００℃の温度領域に１時間以上保持しつ
つ単結晶１２を引き上げる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法を用いて製造する半導体単結晶のａｓ−ｇｒｏｗｎ欠
陥密度を低減するとともに、酸化膜耐圧特性を向上させ
る半導体単結晶の製造装置および製造方法に関する。
法を用いて製造する半導体単結晶のａｓ−ｇｒｏｗｎ欠
陥密度を低減するとともに、酸化膜耐圧特性を向上させ
る半導体単結晶の製造装置および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の基板には主として高純度の
単結晶シリコンが使用されているが、その製造方法とし
て、一般にチョクラルスキー法（以下ＣＺ法という）が
用いられている。ＣＺ法においては、半導体単結晶製造
装置内に設置したるつぼに塊状の多結晶シリコンを充填
し、これを前記るつぼの周囲に設けた円筒状のヒータに
よって加熱、溶解して融液とする。そして、シードチャ
ックに取り付けた種結晶を融液に浸漬し、シードチャッ
クおよびるつぼを互いに同方向または逆方向に回転しつ
つシードチャックを引き上げて、単結晶シリコンを所定
の直径および長さに成長させる。
単結晶シリコンが使用されているが、その製造方法とし
て、一般にチョクラルスキー法（以下ＣＺ法という）が
用いられている。ＣＺ法においては、半導体単結晶製造
装置内に設置したるつぼに塊状の多結晶シリコンを充填
し、これを前記るつぼの周囲に設けた円筒状のヒータに
よって加熱、溶解して融液とする。そして、シードチャ
ックに取り付けた種結晶を融液に浸漬し、シードチャッ
クおよびるつぼを互いに同方向または逆方向に回転しつ
つシードチャックを引き上げて、単結晶シリコンを所定
の直径および長さに成長させる。
【０００３】ＣＺ法によって引き上げられた単結晶シリ
コンの酸化膜耐圧特性、析出酸素量、バルク微小欠陥等
は単結晶シリコンの熱履歴に依存する品質特性であるた
め、従来から前記熱履歴の改善が行われている。たとえ
ば、特開平６−２１１５９１号公報に開示された単結晶
製造方法によると、加熱制御装置から供給される電力に
よって発熱する環状のヒータを電極を兼ねた支持部材に
よって支持し、引き上げ中の単結晶シリコンの外周面を
徐冷することによって、単結晶シリコンの酸化膜耐圧特
性を向上させるとともに、酸素析出量の均一化を図って
いる。また、前記環状のヒータの発熱量を任意に調整す
ることによって単結晶シリコンの熱履歴を積極的に調整
することができるようにしている。
コンの酸化膜耐圧特性、析出酸素量、バルク微小欠陥等
は単結晶シリコンの熱履歴に依存する品質特性であるた
め、従来から前記熱履歴の改善が行われている。たとえ
ば、特開平６−２１１５９１号公報に開示された単結晶
製造方法によると、加熱制御装置から供給される電力に
よって発熱する環状のヒータを電極を兼ねた支持部材に
よって支持し、引き上げ中の単結晶シリコンの外周面を
徐冷することによって、単結晶シリコンの酸化膜耐圧特
性を向上させるとともに、酸素析出量の均一化を図って
いる。また、前記環状のヒータの発熱量を任意に調整す
ることによって単結晶シリコンの熱履歴を積極的に調整
することができるようにしている。
【０００４】また、特開平６−２７９１８８号公報に開
示された単結晶引上方法によると、多段加熱ヒータによ
りシリコン単結晶の所定帯域に熱処理を施し、特開平６
−１４４９８７号公報に開示された単結晶成長装置によ
ると、雰囲気ガスを導入するためのガス整流管に再加熱
用ヒータを組み込んでいる。その他、特開平８−１１９
７８６号公報に開示された単結晶引上装置は、アフタヒ
ータとその上下に設けた冷却部とによって単結晶を取り
囲んで熱履歴を制御するものであり、特開平６−２８７
０９８号公報に開示された単結晶引上用装置は、炉内に
設置した輻射熱遮蔽筒にスリットを設け、引き上げ単結
晶の徐冷すべき部位に前記スリットから炉内輻射熱を導
入するものである。
示された単結晶引上方法によると、多段加熱ヒータによ
りシリコン単結晶の所定帯域に熱処理を施し、特開平６
−１４４９８７号公報に開示された単結晶成長装置によ
ると、雰囲気ガスを導入するためのガス整流管に再加熱
用ヒータを組み込んでいる。その他、特開平８−１１９
７８６号公報に開示された単結晶引上装置は、アフタヒ
ータとその上下に設けた冷却部とによって単結晶を取り
囲んで熱履歴を制御するものであり、特開平６−２８７
０９８号公報に開示された単結晶引上用装置は、炉内に
設置した輻射熱遮蔽筒にスリットを設け、引き上げ単結
晶の徐冷すべき部位に前記スリットから炉内輻射熱を導
入するものである。
【０００５】上記のように単結晶の熱履歴制御を目的と
した引上装置、引上方法とは異なるが、本発明者等は融
液の上方に上部ヒータを設けた単結晶引上装置および引
上方法について、特開平６−１８３８７６号公報で提案
している。
した引上装置、引上方法とは異なるが、本発明者等は融
液の上方に上部ヒータを設けた単結晶引上装置および引
上方法について、特開平６−１８３８７６号公報で提案
している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術によれば、アフタヒータ本体に昇降機構を取り付
けると、単結晶引上げ機内の真空状態を維持するため
に、電源の接続構造が複雑になってしまう問題点があ
る。また、アフタヒータを固定した場合には、単結晶引
上げ機内に設置する位置もしくは発熱させる位置、ある
いは炉内輻射熱を導入する位置がおのずと固定されてく
るため、下記の問題がおこってくる。 （１）融液面の位置、雰囲気ガスの導入条件等、各種引
き上げ条件の変更に伴って炉内熱環境が変化するが、こ
れらの変化に迅速に対応することができない。 （２）図６は、単結晶の部位別温度変化のグラフであ
る。このグラフは、引き上げ中の単結晶に放射される熱
を遮る目的で融液面近傍に熱遮蔽筒を設けた半導体単結
晶製造装置で引き上げられた単結晶の部位別温度変化を
示している。同図で明らかなように、単結晶の軸方向温
度勾配は引き上げる単結晶が長くなるにつれてゆるゆか
になる。従来の技術ではこのような変化に対応すること
ができない。
来技術によれば、アフタヒータ本体に昇降機構を取り付
けると、単結晶引上げ機内の真空状態を維持するため
に、電源の接続構造が複雑になってしまう問題点があ
る。また、アフタヒータを固定した場合には、単結晶引
上げ機内に設置する位置もしくは発熱させる位置、ある
いは炉内輻射熱を導入する位置がおのずと固定されてく
るため、下記の問題がおこってくる。 （１）融液面の位置、雰囲気ガスの導入条件等、各種引
き上げ条件の変更に伴って炉内熱環境が変化するが、こ
れらの変化に迅速に対応することができない。 （２）図６は、単結晶の部位別温度変化のグラフであ
る。このグラフは、引き上げ中の単結晶に放射される熱
を遮る目的で融液面近傍に熱遮蔽筒を設けた半導体単結
晶製造装置で引き上げられた単結晶の部位別温度変化を
示している。同図で明らかなように、単結晶の軸方向温
度勾配は引き上げる単結晶が長くなるにつれてゆるゆか
になる。従来の技術ではこのような変化に対応すること
ができない。
【０００７】本発明は上記従来の問題点に着目してなさ
れたもので、炉内熱環境の変化に迅速に対応しつつ単結
晶育成中の温度勾配を制御することにより、特にａｓ−
ｇｒｏｗｎ欠陥密度が低く、酸化膜耐圧特性の優れた高
品質の半導体単結晶を得ることができるような半導体単
結晶の製造装置および製造方法を提供することを目的と
している。
れたもので、炉内熱環境の変化に迅速に対応しつつ単結
晶育成中の温度勾配を制御することにより、特にａｓ−
ｇｒｏｗｎ欠陥密度が低く、酸化膜耐圧特性の優れた高
品質の半導体単結晶を得ることができるような半導体単
結晶の製造装置および製造方法を提供することを目的と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体単結晶製造装置は、ＣＺ法によ
る半導体単結晶製造装置において、引き上げ中の単結晶
を取り囲む円筒状のアフタヒータと、前記アフタヒータ
と単結晶との間にあって昇降可能な円筒状の保温筒とを
備えたことを特徴とする。上記構成によれば、半導体単
結晶製造装置に従来から使用されているアフタヒータの
内側に保温筒を設け、この保温筒を昇降可能としたの
で、引き上げ単結晶の熱履歴制御にアフタヒータの出力
と保温筒の位置という２つのパラメータを用いることが
できる。
め、本発明に係る半導体単結晶製造装置は、ＣＺ法によ
る半導体単結晶製造装置において、引き上げ中の単結晶
を取り囲む円筒状のアフタヒータと、前記アフタヒータ
と単結晶との間にあって昇降可能な円筒状の保温筒とを
備えたことを特徴とする。上記構成によれば、半導体単
結晶製造装置に従来から使用されているアフタヒータの
内側に保温筒を設け、この保温筒を昇降可能としたの
で、引き上げ単結晶の熱履歴制御にアフタヒータの出力
と保温筒の位置という２つのパラメータを用いることが
できる。
【０００９】次に、本発明に係る半導体単結晶の製造方
法は、ＣＺ法による半導体単結晶の製造において、アフ
タヒータの出力と保温筒の位置とを調整することにによ
って、引き上げ単結晶の熱履歴を制御することを特徴と
する。保温筒は引き上げ中の単結晶の任意の部位を被覆
し、その部位からの熱放散を阻止することにより単結晶
を徐冷する。アフタヒータは固定された位置から主とし
て保温筒を加熱し、徐冷効果を高める。従って、アフタ
ヒータ出力と保温筒位置とを単結晶の引き上げ長さに応
じて調整すれば、単結晶の全長にわたって特定温度領域
の温度勾配を所望の範囲に制御することができ、ａｓ−
ｇｒｏｗｎ欠陥密度が低減する。また、融液面の位置、
雰囲気ガスの導入条件等、各種引き上げ条件の変更に伴
う炉内熱環境の変化に迅速に対応することができ、アフ
タヒータのみの場合よりも広範囲、かつ、高精度に熱履
歴を制御することができる。
法は、ＣＺ法による半導体単結晶の製造において、アフ
タヒータの出力と保温筒の位置とを調整することにによ
って、引き上げ単結晶の熱履歴を制御することを特徴と
する。保温筒は引き上げ中の単結晶の任意の部位を被覆
し、その部位からの熱放散を阻止することにより単結晶
を徐冷する。アフタヒータは固定された位置から主とし
て保温筒を加熱し、徐冷効果を高める。従って、アフタ
ヒータ出力と保温筒位置とを単結晶の引き上げ長さに応
じて調整すれば、単結晶の全長にわたって特定温度領域
の温度勾配を所望の範囲に制御することができ、ａｓ−
ｇｒｏｗｎ欠陥密度が低減する。また、融液面の位置、
雰囲気ガスの導入条件等、各種引き上げ条件の変更に伴
う炉内熱環境の変化に迅速に対応することができ、アフ
タヒータのみの場合よりも広範囲、かつ、高精度に熱履
歴を制御することができる。
【００１０】また、本発明に係る半導体単結晶の製造方
法は、単結晶の全長にわたって、１２００℃〜１０００
℃の温度領域に１時間以上保持しつつ単結晶を引き上げ
ることを特徴とする。単結晶シリコンのａｓ−ｇｒｏｗ
ｎ欠陥は、格子間シリコンと空孔の数のバランスの変化
によって発生し、主として１２００℃〜１０００℃での
冷却速度で前記欠陥のサイズ、密度がほぼ決定される。
本発明では、引き上げ中の単結晶の温度が１２００℃か
ら１０００℃まで下降する部位をアフタヒータと保温筒
とによって徐冷し、前記温度領域における温度勾配をゆ
るやかにするので、ａｓ−ｇｒｏｗｎ欠陥密度を低減出
来、欠陥密度が減少すると酸化膜耐圧良品率は高くな
る。それにより、酸化膜耐圧特性に優れた高品質の単結
晶が得られる。また、単結晶の熱履歴に依存する折出酸
素量、バルク微小欠陥（ＢＭＤ）は単結晶の長手方向に
於ける均一化をはかることが出来る。
法は、単結晶の全長にわたって、１２００℃〜１０００
℃の温度領域に１時間以上保持しつつ単結晶を引き上げ
ることを特徴とする。単結晶シリコンのａｓ−ｇｒｏｗ
ｎ欠陥は、格子間シリコンと空孔の数のバランスの変化
によって発生し、主として１２００℃〜１０００℃での
冷却速度で前記欠陥のサイズ、密度がほぼ決定される。
本発明では、引き上げ中の単結晶の温度が１２００℃か
ら１０００℃まで下降する部位をアフタヒータと保温筒
とによって徐冷し、前記温度領域における温度勾配をゆ
るやかにするので、ａｓ−ｇｒｏｗｎ欠陥密度を低減出
来、欠陥密度が減少すると酸化膜耐圧良品率は高くな
る。それにより、酸化膜耐圧特性に優れた高品質の単結
晶が得られる。また、単結晶の熱履歴に依存する折出酸
素量、バルク微小欠陥（ＢＭＤ）は単結晶の長手方向に
於ける均一化をはかることが出来る。
【００１１】
【発明の実施の形態および実施例】次に、本発明に係る
半導体単結晶の製造装置および製造方法の実施例につい
て図面を参照して説明する。図１は、半導体単結晶製造
装置の概略構成を模式的に示した部分縦断面図である。
メインチャンバ１の中心部には、回転および昇降可能な
るつぼ軸２の上端に黒鉛るつぼ３が載置され、黒鉛るつ
ぼ３に収容された石英るつぼ４に多結晶シリコンの融液
５が貯留されている。黒鉛るつぼ３の周囲には円筒状の
メインヒータ６と円筒状の断熱筒７とが設置され、断熱
筒７の上端には支持部材８を介して逆円錐台形状の熱遮
蔽筒９が装着されている。
半導体単結晶の製造装置および製造方法の実施例につい
て図面を参照して説明する。図１は、半導体単結晶製造
装置の概略構成を模式的に示した部分縦断面図である。
メインチャンバ１の中心部には、回転および昇降可能な
るつぼ軸２の上端に黒鉛るつぼ３が載置され、黒鉛るつ
ぼ３に収容された石英るつぼ４に多結晶シリコンの融液
５が貯留されている。黒鉛るつぼ３の周囲には円筒状の
メインヒータ６と円筒状の断熱筒７とが設置され、断熱
筒７の上端には支持部材８を介して逆円錐台形状の熱遮
蔽筒９が装着されている。
【００１２】熱遮蔽筒９の上方の所定位置には電極を兼
ねた支持部材１０が設けられ、この支持部材１０に円筒
状のアフタヒータ１１が取着されている。そして、アフ
タヒータ１１と引き上げ中の単結晶１２との隙間に、黒
鉛またはＳｉＣ、Ｍｏ等からなる保温筒１３が昇降自在
に設けられている。前記アフタヒータ１１の内径は保温
筒１３の外径の１．１〜１．５倍とし、保温筒１３の内
径は単結晶１２の直径の１．１〜１．５倍とする。保温
筒１３の上端には３〜４本のワイヤ１４が取り付けら
れ、これらのワイヤ１４はプーリ１５、１６を経た後、
それぞれモータ付きドラム１７に巻着されている。各モ
ータ付きドラム１７はアッパチャンバ１８の外部に設け
られ、その回転速度を制御することにより、保温筒１３
を単結晶１２に沿って垂直に昇降させることができる。
また、保温筒１３には単結晶１２の温度を検出する温度
センサが取着されていて、保温筒１３はこの温度センサ
の検出値に基づいて昇降制御される。
ねた支持部材１０が設けられ、この支持部材１０に円筒
状のアフタヒータ１１が取着されている。そして、アフ
タヒータ１１と引き上げ中の単結晶１２との隙間に、黒
鉛またはＳｉＣ、Ｍｏ等からなる保温筒１３が昇降自在
に設けられている。前記アフタヒータ１１の内径は保温
筒１３の外径の１．１〜１．５倍とし、保温筒１３の内
径は単結晶１２の直径の１．１〜１．５倍とする。保温
筒１３の上端には３〜４本のワイヤ１４が取り付けら
れ、これらのワイヤ１４はプーリ１５、１６を経た後、
それぞれモータ付きドラム１７に巻着されている。各モ
ータ付きドラム１７はアッパチャンバ１８の外部に設け
られ、その回転速度を制御することにより、保温筒１３
を単結晶１２に沿って垂直に昇降させることができる。
また、保温筒１３には単結晶１２の温度を検出する温度
センサが取着されていて、保温筒１３はこの温度センサ
の検出値に基づいて昇降制御される。
【００１３】熱遮蔽筒９はａｓ−ｇｒｏｗｎ欠陥密度を
低減するためには必ずしも必要としないが、単結晶に取
り込まれる酸素の濃度を制御し、低酸素濃度の単結晶を
得るためには設置することが望ましい。
低減するためには必ずしも必要としないが、単結晶に取
り込まれる酸素の濃度を制御し、低酸素濃度の単結晶を
得るためには設置することが望ましい。
【００１４】図２は保温筒の第２実施例を示す縦断面図
である。保温筒１９の下端は円錐状に広がり、テーパ部
の内面にはモリブデン鋼板またはステンレス鋼板からな
る反射板２０が取着されている。融液面からの輻射熱は
反射板２０で反射して単結晶の所定の部位に放射され、
前記部位の保温効果を高める。従って単結晶の、保温筒
下部に取り囲まれた部位はその上方より徐冷効果が大き
くなる。
である。保温筒１９の下端は円錐状に広がり、テーパ部
の内面にはモリブデン鋼板またはステンレス鋼板からな
る反射板２０が取着されている。融液面からの輻射熱は
反射板２０で反射して単結晶の所定の部位に放射され、
前記部位の保温効果を高める。従って単結晶の、保温筒
下部に取り囲まれた部位はその上方より徐冷効果が大き
くなる。
【００１５】また、保温筒１９の上端は複数本の支持部
材２１に取り付けられ、支持部材２１に連結された昇降
軸２２の上端はアッパチャンバの外部に設けられた昇降
機構（図示せず）に接続されている。保温筒１９を支持
部材２１で支持することにより、昇降時の揺れを確実に
防止することができる。昇降軸２２を介して昇降機構に
接続された支持部材２１を、第１実施例の保温筒１３に
取着してもよい。
材２１に取り付けられ、支持部材２１に連結された昇降
軸２２の上端はアッパチャンバの外部に設けられた昇降
機構（図示せず）に接続されている。保温筒１９を支持
部材２１で支持することにより、昇降時の揺れを確実に
防止することができる。昇降軸２２を介して昇降機構に
接続された支持部材２１を、第１実施例の保温筒１３に
取着してもよい。
【００１６】このような構成の半導体単結晶製造装置を
用いる場合の半導体単結晶の製造方法は次の通りであ
る。単結晶１２の引き上げ初期において、保温筒１３は
図３に鎖線で示すようにほぼ下限位置まで下げておき、
アフタヒータ１１に所定の電力を供給する。引き上げ中
の単結晶１２は、保温筒１３とアフタヒータ１１とによ
って肩部１２ａから徐冷が開始される。そして、単結晶
１２が１２００℃〜１０００℃の温度領域を１時間以上
かけて通過するようにアフタヒータ１１の出力と保温筒
の位置も制御する。
用いる場合の半導体単結晶の製造方法は次の通りであ
る。単結晶１２の引き上げ初期において、保温筒１３は
図３に鎖線で示すようにほぼ下限位置まで下げておき、
アフタヒータ１１に所定の電力を供給する。引き上げ中
の単結晶１２は、保温筒１３とアフタヒータ１１とによ
って肩部１２ａから徐冷が開始される。そして、単結晶
１２が１２００℃〜１０００℃の温度領域を１時間以上
かけて通過するようにアフタヒータ１１の出力と保温筒
の位置も制御する。
【００１７】単結晶１２の育成が進み、引き上げ長さが
長くなるにつれて保温筒１３を徐々に所定位置まで引き
上げる。直胴部が所定の長さに達した後は、保温筒１３
を所定位置すなわち図３に実線で示した位置に保持す
る。この操作により、保温筒１３は常に単結晶１２が１
２００℃〜１０００℃の温度領域を通過する部位に保持
される。
長くなるにつれて保温筒１３を徐々に所定位置まで引き
上げる。直胴部が所定の長さに達した後は、保温筒１３
を所定位置すなわち図３に実線で示した位置に保持す
る。この操作により、保温筒１３は常に単結晶１２が１
２００℃〜１０００℃の温度領域を通過する部位に保持
される。
【００１８】アッパチャンバ１８の上方から導入された
Ａｒ等の雰囲気ガスは、アフタヒータ１１と保温筒１３
との隙間および単結晶１２と保温筒１３との隙間を通過
し、熱遮蔽筒９の下端と融液５との隙間を通った後、石
英るつぼ４の内壁に沿って上昇し、更に黒鉛るつぼ３と
メインヒータ６との隙間、メインヒータ６と断熱筒７と
の隙間を通過してメインチャンバ１から排出される。雰
囲気ガスは熱遮蔽筒９の下端と融液５との隙間を通過す
る際に流速を速め、融液５から蒸発するＳｉＯを吹き払
って排出させる。
Ａｒ等の雰囲気ガスは、アフタヒータ１１と保温筒１３
との隙間および単結晶１２と保温筒１３との隙間を通過
し、熱遮蔽筒９の下端と融液５との隙間を通った後、石
英るつぼ４の内壁に沿って上昇し、更に黒鉛るつぼ３と
メインヒータ６との隙間、メインヒータ６と断熱筒７と
の隙間を通過してメインチャンバ１から排出される。雰
囲気ガスは熱遮蔽筒９の下端と融液５との隙間を通過す
る際に流速を速め、融液５から蒸発するＳｉＯを吹き払
って排出させる。
【００１９】図４は、熱遮蔽筒のみを備えた従来の半導
体単結晶製造装置によって引き上げられた単結晶と、本
発明による半導体単結晶製造装置を用いて引き上げられ
た単結晶の部位別温度変化を比較したグラフである。本
発明による単結晶製造方法を用いた場合は、アフタヒー
タと保温筒とによる徐冷効果により結晶温度１２００℃
から１０００℃に至る範囲の温度勾配が従来の半導体単
結晶製造方法を用いた場合に比べて小さくなっている。
体単結晶製造装置によって引き上げられた単結晶と、本
発明による半導体単結晶製造装置を用いて引き上げられ
た単結晶の部位別温度変化を比較したグラフである。本
発明による単結晶製造方法を用いた場合は、アフタヒー
タと保温筒とによる徐冷効果により結晶温度１２００℃
から１０００℃に至る範囲の温度勾配が従来の半導体単
結晶製造方法を用いた場合に比べて小さくなっている。
【００２０】図５は、単結晶の軸方向部位別酸化膜耐圧
良品率を比較したグラフである。酸化膜耐圧特性の評価
は、単結晶をスライスして得られたシリコンウェーハの
面内に１００〜２００箇所の測定点を設け、個々の酸化
膜の絶縁破壊判定とシリコンウェーハの良否判定とを行
った。絶縁破壊判定は、リーク電流密度１０．０μＡ／
ｃｍ2 以上の場合に絶縁破壊と判定した。また、シリコ
ンウェーハの良否判定は、平均電界８ＭＶ／ｃｍ以下で
絶縁破壊した測定点を不良と判定し、ウェーハ面内に存
在する良品箇所の数から良品率を算出した。本発明によ
る単結晶製造方法を用いた場合は、熱遮蔽筒のみを備え
た従来の単結晶製造装置によって引き上げられた単結晶
に比べて良品率が平均１５％上昇し、かつ、良品率が結
晶の軸方向で均一化している。これは、保温筒を昇降可
能としたことによるもので、結晶軸方向の温度勾配を結
晶の全長にわたってほぼ一定に制御できるためである。
良品率を比較したグラフである。酸化膜耐圧特性の評価
は、単結晶をスライスして得られたシリコンウェーハの
面内に１００〜２００箇所の測定点を設け、個々の酸化
膜の絶縁破壊判定とシリコンウェーハの良否判定とを行
った。絶縁破壊判定は、リーク電流密度１０．０μＡ／
ｃｍ2 以上の場合に絶縁破壊と判定した。また、シリコ
ンウェーハの良否判定は、平均電界８ＭＶ／ｃｍ以下で
絶縁破壊した測定点を不良と判定し、ウェーハ面内に存
在する良品箇所の数から良品率を算出した。本発明によ
る単結晶製造方法を用いた場合は、熱遮蔽筒のみを備え
た従来の単結晶製造装置によって引き上げられた単結晶
に比べて良品率が平均１５％上昇し、かつ、良品率が結
晶の軸方向で均一化している。これは、保温筒を昇降可
能としたことによるもので、結晶軸方向の温度勾配を結
晶の全長にわたってほぼ一定に制御できるためである。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｃ
Ｚ法による半導体単結晶製造装置において、アフタヒー
タに昇降自在の保温筒を組み合わせて引き上げ単結晶の
所定部位、特に１２００℃〜１０００℃の温度領域を１
時間以上徐冷することによって熱履歴を制御するので、
これを単結晶の全長にわたって実施すれば、ａｓ−ｇｒ
ｏｗｎ欠陥密度が低く、酸化膜耐圧特性の優れた高品質
の半導体単結晶を得ることができる。また、アフタヒー
タの出力と保温筒の位置とを適宜調整すれば、各種引き
上げ条件の変更に対しても迅速に対応することが可能で
ある。更に、本発明の製造装置は構造が簡素で、多大の
設備コストを必要としない。
Ｚ法による半導体単結晶製造装置において、アフタヒー
タに昇降自在の保温筒を組み合わせて引き上げ単結晶の
所定部位、特に１２００℃〜１０００℃の温度領域を１
時間以上徐冷することによって熱履歴を制御するので、
これを単結晶の全長にわたって実施すれば、ａｓ−ｇｒ
ｏｗｎ欠陥密度が低く、酸化膜耐圧特性の優れた高品質
の半導体単結晶を得ることができる。また、アフタヒー
タの出力と保温筒の位置とを適宜調整すれば、各種引き
上げ条件の変更に対しても迅速に対応することが可能で
ある。更に、本発明の製造装置は構造が簡素で、多大の
設備コストを必要としない。
【図１】本発明による半導体単結晶製造装置の概略構成
を模式的に示す部分縦断面図である。
を模式的に示す部分縦断面図である。
【図２】保温筒の第２実施例を示す縦断面図である。
【図３】保温筒の位置調整に関する説明図である。
【図４】単結晶の部位別温度変化を比較したグラフであ
る。
る。
【図５】単結晶の部位別酸化膜耐圧良品率を比較したグ
ラフである。
ラフである。
【図６】単結晶の長さ別温度変化を比較したグラフであ
る。
る。
１ メインチャンバ ５ 融液 ６ メインヒータ ９ 熱遮蔽筒 １１ アフタヒータ １２ 単結晶 １３，１９ 保温筒 １４ ワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島貫 芳行 神奈川県平塚市四之宮2612 コマツ電子金 属株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法による半導体単結晶
製造装置において、引き上げ中の単結晶を取り囲む円筒
状のアフタヒータと、前記アフタヒータと単結晶との間
にあって昇降可能な円筒状の保温筒とを備えたことを特
徴とする半導体単結晶製造装置。 - 【請求項２】 チョクラルスキー法による半導体単結晶
の製造において、アフタヒータの出力と保温筒の位置と
を調整することにによって、引き上げ単結晶の熱履歴を
制御することを特徴とする半導体単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 単結晶の全長にわたって、１２００℃〜
１０００℃の温度領域に１時間以上保持しつつ単結晶を
引き上げることを特徴とする請求項２記載の半導体単結
晶の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8326139A JPH10152389A (ja) | 1996-11-21 | 1996-11-21 | 半導体単結晶の製造装置および製造方法 |
| US08/975,678 US5935326A (en) | 1996-11-21 | 1997-11-21 | Apparatus for manufacturing semiconductor single crystals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8326139A JPH10152389A (ja) | 1996-11-21 | 1996-11-21 | 半導体単結晶の製造装置および製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10152389A true JPH10152389A (ja) | 1998-06-09 |
Family
ID=18184494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8326139A Withdrawn JPH10152389A (ja) | 1996-11-21 | 1996-11-21 | 半導体単結晶の製造装置および製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5935326A (ja) |
| JP (1) | JPH10152389A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010064354A1 (ja) * | 2008-12-05 | 2010-06-10 | 信越半導体株式会社 | 単結晶製造用上部ヒーターおよび単結晶製造装置ならびに単結晶製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10101482A (ja) * | 1996-10-01 | 1998-04-21 | Komatsu Electron Metals Co Ltd | 単結晶シリコンの製造装置および製造方法 |
| JP3267225B2 (ja) * | 1997-12-26 | 2002-03-18 | 住友金属工業株式会社 | 単結晶引き上げ方法、及び単結晶引き上げ装置 |
| JP4567192B2 (ja) | 1998-06-26 | 2010-10-20 | 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 |
| US6309461B1 (en) * | 1999-06-07 | 2001-10-30 | Sandia Corporation | Crystal growth and annealing method and apparatus |
| DE10058329A1 (de) * | 2000-11-24 | 2002-05-29 | Georg Mueller | Verfahren und Vorrichtung zur Züchtung von Einkristallen |
| US6663709B2 (en) | 2001-06-26 | 2003-12-16 | Memc Electronic Materials, Inc. | Crystal puller and method for growing monocrystalline silicon ingots |
| DE60323663D1 (de) * | 2002-11-12 | 2008-10-30 | Memc Electronic Materials | Kristallziehvorrichtung und verfahren zur züchtung einer einkristallstange |
| JP5904079B2 (ja) * | 2012-10-03 | 2016-04-13 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶育成装置及びシリコン単結晶育成方法 |
| DE112014002133B4 (de) * | 2013-04-24 | 2017-06-22 | Sumco Techxiv Corporation | Herstellungsverfahren für einen Einkristall, Silicium-Einkristall, Verfahren zur Herstellung eines Siliciumwafers, Herstellungsverfahren für einen Silicium-Epitaxialwafer, sowie Silicium-Epitaxialwafer |
| US10358740B2 (en) * | 2014-07-25 | 2019-07-23 | Corner Star Limited | Crystal growing systems and methods including a passive heater |
| KR101680217B1 (ko) * | 2014-08-05 | 2016-11-28 | 주식회사 엘지실트론 | 실리콘 단결정 성장 장치 및 이를 이용한 실리콘 단결정 성장 방법 |
| CN106521637A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-03-22 | 嘉兴启晟碳材料有限公司 | 一种单晶生长炉用保温筒及其制造方法 |
| CN110453277A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-15 | 包头美科硅能源有限公司 | 一种直拉法单晶炉热场快速冷却装置及冷却方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4544528A (en) * | 1981-08-03 | 1985-10-01 | Mobil Solar Energy Corporation | Apparatus for growing tubular crystalline bodies |
| US4597949A (en) * | 1983-03-31 | 1986-07-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Apparatus for growing crystals |
| KR0157323B1 (ko) * | 1991-12-31 | 1999-02-18 | 황선두 | 국부 용융역 형성법을 이용한 망간-아연 페라이트 단결정의 제조방법 및 그 장치 |
| US5394825A (en) * | 1992-02-28 | 1995-03-07 | Crystal Systems, Inc. | Method and apparatus for growing shaped crystals |
| JP2785623B2 (ja) * | 1992-10-30 | 1998-08-13 | 信越半導体株式会社 | 単結晶成長装置 |
| JP2816633B2 (ja) * | 1992-12-16 | 1998-10-27 | コマツ電子金属株式会社 | 単結晶引き上げ装置および引き上げ方法 |
| JP3207573B2 (ja) * | 1993-01-05 | 2001-09-10 | ワッカー・エヌエスシーイー株式会社 | 単結晶体の製造方法及びその装置 |
| JPH06279188A (ja) * | 1993-03-26 | 1994-10-04 | Mitsubishi Materials Corp | シリコン単結晶棒およびその引上げ方法 |
| JP3203353B2 (ja) * | 1993-03-31 | 2001-08-27 | ワッカー・エヌエスシーイー株式会社 | 単結晶引上げ用装置 |
| JPH0859386A (ja) * | 1994-08-22 | 1996-03-05 | Mitsubishi Materials Corp | 半導体単結晶育成装置 |
-
1996
- 1996-11-21 JP JP8326139A patent/JPH10152389A/ja not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-11-21 US US08/975,678 patent/US5935326A/en not_active Expired - Fee Related
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| US8268077B2 (en) | 2008-12-05 | 2012-09-18 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Upper heater, single crystal production apparatus, and method for producing single crystal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5935326A (en) | 1999-08-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040203 |