JPH11228285A - 単結晶の製造方法及び装置 - Google Patents

単結晶の製造方法及び装置

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JPH11228285A
JPH11228285A JP10331219A JP33121998A JPH11228285A JP H11228285 A JPH11228285 A JP H11228285A JP 10331219 A JP10331219 A JP 10331219A JP 33121998 A JP33121998 A JP 33121998A JP H11228285 A JPH11228285 A JP H11228285A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 実質的にＬ欠陥のない円筒状単結晶を容易に
入手可能な単結晶の製造方法及び該製造方法を実施する
ための装置を提供する。 【解決手段】 るつぼに入れられており且つるつぼを包
囲しているサイドヒータにより加熱されている融解物か
ら単結晶を引き上げることにより半導体材料の単結晶を
製造する方法であって、前記融解物が、単結晶周囲の環
状領域において、単結晶を包囲し且つ前記融解物よりも
上方に配置した環状加熱装置によりさらに加熱されるこ
とを特徴とする、製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、るつぼに入れられ
ており且つるつぼを包囲しているサイドヒータにより加
熱されている融解物から単結晶を引き上げることにより
半導体材料の単結晶を製造する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】単結晶を製造するこの方法は、チョクラ
ルスキー法として称されており、常に研究の対象とされ
ている主題である。成長する単結晶における特定の種類
の欠陥の発生は、引き上げ速度Ｖと、単結晶と融解物と
の間の相境界での軸方向温度勾配Ｇに依存することは既
に知られている。もし単結晶の引き上げ中の条件が、Ｖ
／Ｇ ＜Ｃｃｒｉｔ（但し、Ｃｃｒｉｔは定数である）
を満足すると、大きなピットとして知られている多数の
侵入型欠陥が形成される（Ｅ．Ｄｏｒｎｂｅｒｇｅｒ，
Ｗ．ｖ．Ａｍｍｏｎ，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｓｏｃｉｅｔｙ，第１４３巻、第５号（１９９
６））。この種の欠陥（以下、「Ｌ欠陥」と称する）
は、単結晶をさらに処理することにより生成される機能
性電子部品の歩留まりを大きく低下させる。上記の条件
から、Ｌ欠陥を回避するには、引き上げ速度をできるだ
け大きく保たなければならないことが明らかである。
【０００３】しかしながら、単結晶を引き上げるとき、
単結晶が成長する方法を許容できない程度に変更するこ
となしには、引き上げ速度は、ある程度しか増加できな
いことが判明した。具体的には、成長速度が過剰である
と、単結晶は所望の円筒状成長を失い始め、完全には丸
くない形状で成長し始める。即ち、円筒状水平方向面の
代わりに、その結晶配向に相当する平面結晶面を形成す
る。さらに、完全には円形でない成長により、引き上げ
た材料に結晶格子欠陥が生成する恐れがあり、引き上げ
た材料が使用できなくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
到達されたよりも高成長速度まで、円筒状成長から完全
には円形でない成長への遷移を遅らせる方法を提供する
ことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、るつぼ
に入れられており且つるつぼを包囲しているサイドヒー
タにより加熱されている融解物から単結晶を引き上げる
ことにより半導体材料の単結晶を製造する方法であっ
て、前記融解物が、単結晶周囲の環状領域において、単
結晶を包囲し且つ前記融解物よりも上方に配置した環状
加熱装置によりさらに加熱されることを特徴とする、製
造方法が提供される。
【０００６】本発明の方法によれば、実質的にＬ欠陥の
ない円筒状単結晶の入手がし易くなる。本発明の方法
は、大直径、例えば、直径が２００ｍｍ、３００ｍｍ又
は４００ｍｍであるシリコン単結晶の製造に使用するの
が特に有利である。
【０００７】さらに、上記方法を実施するために、本発
明によれば、単結晶を包囲している環状加熱装置が、前
記融解物よりも上方に配置され且つ前記単結晶の周囲の
環状領域において前記融解物を加熱する輻射線を放出す
ることを特徴とする、装置が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】環状加熱装置は、単結晶と加熱装
置との間の距離が、加熱装置とるつぼの壁との間の距離
よりも小さいように融解物よりも上方に配置するのが有
利である。加熱装置と単結晶との間の距離ができるだけ
小さい、例えば３ｃｍしかない、のが特に好ましい。前
記加熱装置が、サイドヒータからの熱線から単結晶を保
護する断熱熱シールドの下端に固定されているのがさら
に好ましい。加熱装置が融解物のみを加熱して、単結晶
を加熱しないように注意を払わなければならない。した
がって、必要に応じて、断熱材、例えば、熱シールド
を、単結晶と加熱装置との間に設けなければならない。
環状加熱装置と融解物の表面との間の距離は、１０〜２
０ｍｍが好ましい。
【０００９】環状加熱装置は、単結晶周囲の近表面領域
で融解物を加熱する。したがって、単結晶とるつぼとの
間の融解物に急峻な軸方向温度勾配が生じて、単結晶の
円筒状成長が促進される。
【００１０】さらに、環状加熱装置は、融解物を生成す
るのに必要なエネルギーの一部を放出するのに使用した
り、半導体材料を融解するのに必要な時間を短縮するの
に使用してもよい。また、融解物を、環状加熱装置によ
りさらに加熱するときには、サイドヒータ及び必要に応
じてボトムヒータ（るつぼの下に配置されている）の加
熱力を減少するのが好ましい。このように、るつぼ材料
（通常、石英ガラスからなり且つ熱融解物により侵食さ
れる）の早期腐食を防止できる。るつぼの腐食速度の減
少は、単結晶半導体材料の歩留まりに好影響を及ぼす。
【００１１】さらに、その低熱慣性ゆえに、環状加熱装
置を、直径成長及び引き上げ速度に影響する加熱力を迅
速に制御するにも好ましく使用できる。したがって、こ
れにより、直径と引き上げ速度の変動を、かなり減少で
きる。
【００１２】さらに、環状加熱装置は加熱力を変化する
ことにより、融解物中、したがって結晶中の酸素濃度の
制御にも使用される。環状加熱装置の加熱力を高める
と、融解物表面からＳｉＯの揮発が多くなり、他方サイ
ドヒータの加熱力、必要によりボトムヒータの加熱力を
低下すると、石英ガラスの浸食を抑えることができる。
したがって、融解物中の酸素濃度を低下させ、結晶中の
酸素をより低くする。
【００１３】以下、本発明を、図面を参照してより詳細
に説明する。図１は、本発明の第一の実施態様を示す概
略図である。図２は、本発明の第二の好ましい実施態様
を示す概略図である。
【００１４】図１に示す本発明の実施態様によれば、環
状加熱装置を、リフレクター１として設計している。こ
のリフレクターは、融解物２の上方で、断熱材３の下端
に固定され、融解物の方向に熱線を反射する。このリフ
レクターは、単結晶の周囲に、単結晶４から短距離のと
ころに配置する。反射熱線より、単結晶の周囲の環状領
域において融解物が加熱される。
【００１５】また、環状加熱装置は、図２に示すよう
に、活性ヒータ５として設計してもよい。これは、例え
ば、黒鉛又はモリブデン製抵抗ヒータであっても、高周
波交流電流を用いて動作する誘導ヒータであってもよ
い。後者は、好ましくは、高温で安定であり且つ高電気
伝導性を有する材料、例えば、モリブデン、タングステ
ン又はタンタル、からなるか、水冷銅管又は銀管として
設計される。
【００１６】以下に本発明の好ましい実施形態を列記す
る。 （１）るつぼに入れられており且つるつぼを包囲してい
るサイドヒータにより加熱されている融解物から単結晶
を引き上げることにより半導体材料の単結晶を製造する
方法であって、前記融解物が、単結晶周囲の環状領域に
おいて、単結晶を包囲し且つ前記融解物よりも上方に配
置した環状加熱装置によりさらに加熱されることを特徴
とする、製造方法。 （２）前記融解物を環状加熱装置によりさらに加熱する
時、サイドヒータ及び必要に応じてボトムヒータの加熱
力を減少させる、上記（１）に記載の製造方法。 （３）前記単結晶を引き上げる前に前記融解物を生成
し、これに必要な熱の一部を前記環状加熱装置により提
供する、上記（１）に記載の製造方法。 （４）前記環状加熱装置を、前記加熱力を迅速に制御す
るのに使用する、上記（１）〜（３）のいずれか１項に
記載の製造方法。 （５）るつぼに入れられており且つるつぼを包囲してい
るサイドヒータにより加熱されている融解物から単結晶
を引き上げるための装置であって、前記単結晶を包囲し
ている環状加熱装置が、前記融解物よりも上方に配置さ
れ且つ前記単結晶の周囲の環状領域において前記融解物
を加熱する輻射線を放出することを特徴とする、装置。 （６）前記環状加熱装置は、前記融解物に向けて熱線を
反射するリフレクターである、上記（５）に記載の装
置。 （７） 前記環状加熱装置は、前記融解物に向けて熱線
を放出する抵抗ヒータである、上記（５）に記載の装
置。 （８）前記環状加熱装置は、前記単結晶の周囲の環状領
域において前記融解物を誘導的に加熱する誘導ヒータで
ある、上記（５）に記載の装置。 （９）前記環状加熱装置が、前記単結晶を熱遮蔽する熱
シールドの下端に固定されている、上記（５）〜（８）
のいずれか１項に記載の装置。 （１０）前記単結晶と前記環状加熱装置との間が断熱さ
れている、上記（５）〜（９）に記載の装置。 （１１） 成長中の結晶の酸素濃度を、環状加熱装置の
加熱力をサイドヒータおよび必要によりボトムヒータの
加熱力とを調整することにより変化させることを特徴と
する、上記（１）に記載の工程。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の製造方法及び装置によれば、実質的にＬ欠陥のない円
筒状単結晶が入手し易くなる。したがって、単結晶をさ
らに処理することにより得られる機能性電子部品の歩留
まりを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施態様を示す概略図である。
【図２】本発明の第二の実施態様を示す概略図である。
【符号の説明】
１ リフレクター ２ 融解物 ３ 断熱材 ４ 単結晶 ５ 活性ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴィルフリート・フォン・アモン オーストリア共和国 ホーホブルク／アッ ハ，ヴァンクハウゼン 111 (72)発明者 エーリッヒ・トムツィーク ドイツ連邦共和国 ブルクキルヒェン，ホ ーホフェルンシュトラーセ ４ (72)発明者 ヤニス・フィルブリス ドイツ連邦共和国 ブルクハウゼン，リン ダヒャーシュトラーセ 69・ベー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 るつぼに入れられており且つるつぼを包
    囲しているサイドヒータにより加熱されている融解物か
    ら単結晶を引き上げることにより半導体材料の単結晶を
    製造する方法であって、前記融解物が、単結晶周囲の環
    状領域において、単結晶を包囲し且つ前記融解物よりも
    上方に配置した環状加熱装置によりさらに加熱されるこ
    とを特徴とする、製造方法。
  2. 【請求項２】 るつぼに入れられており且つるつぼを包
    囲しているサイドヒータにより加熱されている融解物か
    ら単結晶を引き上げるための装置であって、前記単結晶
    を包囲している環状加熱装置が、前記融解物よりも上方
    に配置され且つ前記単結晶の周囲の環状領域において前
    記融解物を加熱する輻射線を放出することを特徴とす
    る、装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の方法に従う工程であっ
    て、成長中の結晶の酸素濃度を、環状加熱装置の加熱力
    をサイドヒータおよび必要によりボトムヒータの加熱力
    とを調整することにより変化させることを特徴とする、
    工程。
JP10331219A 1997-12-18 1998-11-20 単結晶の製造方法及び装置 Expired - Lifetime JP3066742B2 (ja)

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