JPS58104096A - 単結晶シリコン引上装置 - Google Patents

単結晶シリコン引上装置

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JPS58104096A
JPS58104096A JP16969981A JP16969981A JPS58104096A JP S58104096 A JPS58104096 A JP S58104096A JP 16969981 A JP16969981 A JP 16969981A JP 16969981 A JP16969981 A JP 16969981A JP S58104096 A JPS58104096 A JP S58104096A
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JP
Japan
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silicon
single crystal
sintered body
heat
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP16969981A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Nagashima
長島 秀夫
Hideyasu Matsuo
松尾 秀逸
Takeshi Hoshina
健 保科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Coorstek KK
Original Assignee
Toshiba Ceramics Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Ceramics Co Ltd filed Critical Toshiba Ceramics Co Ltd
Priority to JP16969981A priority Critical patent/JPS58104096A/ja
Publication of JPS58104096A publication Critical patent/JPS58104096A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/14Heating of the melt or the crystallised materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は単結晶シリコン引上装置の改良に関する。
半導体素子又は集積回路用単結晶シリコンは主にチ、:
Iツルスキー法(C2法)Kよって製造されている。こ
の方法は第1図に示す単結晶シリコン引上装置を用いて
行われるものである。
以下、単結晶引上装置を第1図を参照して説明する。
図中1は上部と下部が開口したチャンバーである。この
チャンバーJ内には石英ガラス製ルツ12が載置され、
かつ峡ルッM2の外周面は黒鉛製保躾体3によって包囲
されている。この保映体3の底面には前記チキンパー1
の下部開口から挿入され九回転自在な支持棒4が連結さ
れている。また、前記保嚢体3の外周にFi神声状7ヒ
ーター5及び筒状の保温f@i 、 yが一次配設され
ている。さらに、チャンバー1の上部開口からは下端に
拗結晶#を保持し友引上軸9が回転可能に吊下されてい
る。
上述した単結1シリコン引上装置を用い九チ習コラルス
キー法による単結晶シリコンの引上げは、ルツが2にシ
リコン原料を入れ、ヒーター5によりシリコン原料を溶
融させ、保温筒6゜1で保温しながら溶融シリコン10
に引上軸9下端の種結晶1t−浸し、引上軸#を引上け
ることにより行う。
ところで、従来の引上装置に用いられる保温筒はカーが
ンで形成されている。しかしながら、保温t#Jヲカー
ーンで形成し九場合、以下の如き欠点があった。
中 単結晶シリコン引上装置内では、溶融シリコンと石
英ガラス製ルツIが下記(1)式のように反応して81
0ガスが発生し、この810ガスとカーがン製保温筒が
下記(2)式のように反応してCOガスが生成する。
si+ sto  → 2810         ・
・・(1)sto+zc  −+ stc十co’  
    ・・・(2)生成し九COガスは溶融シーJ′
、、i?Nンに取シ込まれ、単結晶シリコン中の炭素濃
度及び酸素濃度を高くする。シリコン中の炭素及び酸素
社電気的に活性であるため、単結晶シリコン中の炭素濃
度及び酸素濃度が高いと製造される半導体装置の特性を
悪化させる。
(ii)−カーーンは一般に雰囲気ガスを自由に吸脱着
できる開気孔、自由に@、脱着できない閉気孔及び両者
の中間的な気孔を有するが、空気中に放置することKよ
シ閉気孔及び開気孔と閉気孔の中間的な気孔にも空気岬
が充満するe開気孔中のガスは装置の昇温初期に放出さ
れるが、開気孔と閉気孔の中間的な気孔中のガスは昇温
とと4に徐々に放出され、単結晶シリコン引上は操作中
にも放出される。仁0WIA放出されるガスは空気と高
温のカー?ンとの反応によル生成したCOガスが主であ
る。このCOガスにより上記(1)でも述べ九如く、製
造される半導体装置0%性が悪化する。  ・ 本発明は上記長点を解消するためになされ九□ ものてあり、保温筒を珪素化合物で形成することによシ
、単結晶シリコン中の炭素濃度及び酸素濃度を低下し得
る単結晶シリコン引上装置を提供しようとする本のであ
る。
以下、本発明の一実施例を図を参照して説明する。
既述した第1図図示の単結晶シリコン引上装置と同様の
構造を有し、保温筒6,1が一化珪素焼結体で形成され
ている。
上述した構造の単結晶シリコン引上装置を用いて単結晶
シリコンを製造するには石英ガラス製ルツゴ2にシリコ
ン原料を入れ、ヒーター5に工り加熱してシリコン原料
を溶融させ、窒化珪素焼結体で形成された保温筒6,1
で保温しながら、溶融シリコン10に引上軸#1端の種
結晶8t−浸し、引上軸#を引上げて行う。
しかして上記構成によれは、保温筒を窒化珪素焼結体で
形成したことによシ、溶融シリコンと石英ガラスIi!
羨ツがとの反応によシ発生した810ガスと保温筒とが
反応しない丸めCOガスが生成しない、壕九、窒化珪素
焼結体はカーlンと異なり開気孔と閉気孔の中間的な気
孔會は゛とんど含まず、単結晶シリコン原料げ操作中に
COガスが放出されることはほとんどないφこのため、
単結晶シリコン中の縦索濃度及び酸素濃度が低下した。
なお、保温筒は上記実施例の如く窒化珪素焼結体で形成
した屯のに限らず、窒化珪素焼結体の少なくとも表面の
一部に緻密質の窒化珪素膜を被覆したもの、炭化珪素焼
結体、又は炭化珪素焼結体の少なくとも表面の一部に緻
密質の炭化珪素*を横機した屯ので形成して吃よい・窒
化珪素焼結体の少なくとも表面の一部に緻密質の窒化珪
素膜を被覆したものあるいは炭化珪素焼結体の少なくと
も表面の一部に緻密質の炭化珪素膜を機種したもので形
成した保温筒を用いれば、焼結体の表面に存−在する。
雰囲気ガス管自由に吸脱着できる開気孔がほとんどなく
なる丸め、雰囲鼻ガスの吸脱着が少なくな夛、単結晶シ
リコンの特性にとってより望ましい。
事実、以下の実験例によりても単結晶シリコン中の炭素
111度及び酸素濃度が低下し、さらに消費電力本低減
することが確められ丸。
実験例! 325φ以下に粉砕した99.995’j以下−ノシリ
コン粉末に3参4リビニルアルコール水溶液を5%添加
して混練し、造粒し、乾燥した後う゛パープレス法によ
)円筒状に成型し、窒化処理を行い窒化珪素焼結体製保
温筒を造った。窒化処理は、1400℃までは毎時20
0℃の率で昇温し、1400℃に3時間保持することK
より有った。窒化珪素焼結体の特性は、見掛は比*2.
43g/c♂、気孔率18−1曲げ強度1000kg/
CIL2、熱伝導率2.3kcal/m、hr、℃テあ
っり、得られた保温筒を開いて単結晶シリコン引上げt
打い、引上けられた単結晶シリコンの特性を下記表に示
す、      ′ 実験例2        ′・ 実験例1と同様にして樽)た円筒状窪化珪素焼・山 給体’11350℃のCVD反応装置内に載置し、35
 Torrの減圧下で81CL4t−毎分0.6 ee
、アンモニアガスを毎分80 ec SH2ガスを毎分
1500ec導入し、表面に90μmの緻密質の窒化珪
素膜を被覆して保温筒を造った。得られた保温”筒を用
いて単結晶シリコン引上げを行い、引上げられた単結晶
シリコンの特性を下記表に示す。
実験例3             ・ 。
180φ8IC粉40部、320φstc粉40部、2
00σφ8IC粉20部の混合体に、200す以下に微
粉砕した炭化珪素粉末(−10部添加し、充分混合し、
アルコールで希釈した7!ノールレジン粘結剤をフェノ
ールジンとして7部添加し、混練し、造粒し死後ラバー
プレス法によシ円筒状に成形した。次に810.とCの
混合粉末を1950℃に加熱した雰囲気下で3時間熱処
理を行い、炭化珪素□焼結体製保温筒を造りた。炭化珪
素焼結体の一特□性は、見掛は比重2.3011/x”
気孔率211’曲げ強度800にシー2、熱伝導率12
、5 kcal/m、bt、℃であった。得られた保温
筒を用いて単結晶シミコン引上げを行い、引上げられた
単結晶シリコンの特性を下記表に示す。
実験例4 実験例3と同様にして得九円筒状脚化珪累焼鮎体t−1
350℃のCVD反応装置内に載置し、30 Torr
の減圧下でcu、5icz、 y毎分0.6Ces82
、ガスを毎分1500 eaO率で260分間導入し、
g!面に80μmの緻密質の炭化珪素膜を被傍して保温
筒を造った。得られ九保温筒を用いて単結晶シリコン引
上げを行い、引上げられた単結晶シリコンの特性全下記
表に示す。
なお、比較のためにカーメン製保温筒を用いて単結晶シ
リコン引上げを行い、引上げられた単結晶シリコンの特
性を下記表に示す、この保温筒を形成するカーlンの特
性は、見掛は比重1、65 ji/clL5、気孔率2
5嗟、曲げ強度250kg/m”、熱伝導率150 k
@al/m、hr、cでありた。
また、下記表にはカーlン製保温簡を用いた場合の消費
電力量t−1,00として、各実験例の消費電力比を同
時に示す。
−1← 上記表から明らかなように1実験例1〜4の珪素化合物
製保温筒を用いて単結晶シリ;ン引上げを行った場合、
従来のカーがン製保温筒を用いた場合と比較していずれ
の場合も単結晶シリコン中の炭素濃度及び酸素濃度が低
下することがわかる。これはカー−7裂保温筒には開気
孔と閉気孔の中間的な気孔が多く含まれ、単結晶シリコ
ン引上げ中にこのような気孔からCOガスか放出される
のに対し、窒化珪素焼結体及び炭化珪素焼結体には開気
孔と閉気孔の中間的な気孔#i#tとんど含まれず、単
結晶シリコン引上げ中にCOガスが放出されることはほ
とんどないためであると考えられる。◆実、以下の実験
例5によってこのことが確められた。
また、上記表から明らかなように実験例1〜4の珪素化
合物製保温筒を用−た場合、従来のカーダン製保温筒を
用いた場合と比較していずれの場合も消費電力が低減し
た。
実験例5 Q、 l Torrの減圧下の密閉容器内にカーがン、
窒化珪焼結体及び炭化珪素焼結体の各試片を載置し、夫
々80℃から1400℃まで昇温し、各温度での吸着ガ
スの放出・膨張に伴う装置内の圧力上昇tl#ぺ第2図
に示す、ここで、第2図中ムはカーーンの特性線、Bは
窒化珪素焼結体及び炭化珪素焼結体の特性線である。
第2図から明らかなように1カーメン(特性線A)は昇
温とともに徐々に吸着ガスを放出し、単結晶シリコン引
上げ温度の1400℃付近でもガスを放出するのに対し
、窒化珪素焼結体及び炭化珪素焼結体(411性1[B
)は350 tl:付近でほとんどの吸着ガスを放出し
、為温側ではガスの放出紘はとんどないことがわかる。
この仁とは、カーがンには開気孔と閉気孔の中間的な気
孔が多く含まれるのに対し、窒化珪素焼結体及び炭化珪
素焼結[、体にはこれらの気孔がtlとんどないことを
示す。\ なお、本発明の単結晶シリコン引上装置祉、板状の単華
晶シリコンを引上げるIFG法(−d@fined f
ilm f@@dgrowth法)Kも同様に適用でき
る。また、GaP等の発光素子の単結晶引上げにも同様
に適用できる。
以上絆述した如く本発明によれは、消費電力を低減でき
るとともに、単結晶シリコン中の炭素#度及び酸素濃度
を低下し得る単結晶シリコン引上装置を提供できるもの
である。
4区1[1]1の簡単な駅間 5JJ1図は単結晶シリコン引上装置を示す断面図、第
2図は温度変化に対するカーーン、窒化珪素ThM体及
び炭化珪素焼結体から放出されるガスの圧力変化を示す
特性図でめる・ 1・・・チャンバー、2・i・ルツボ、3・・パ保M体
、4・・・回転軸、5−・・・ヒータ、6.7・・・保
゛温筒、8・・・−結晶、9・・・引上軸、10・・・
溶融クリコン、A・・・カーボンの特性線、B・・・窒
化珪素焼結体及び炭化珪素焼結体の特性線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1チヤンバー内に石英ガラス製ルツカヲ載置し、該ルツ
    l内にシリコン原料を入れ、周囲のヒーターから加熱し
    てシリコン原料を溶融させ、保温筒で保温しながら該溶
    融シリコンを種結晶ケ用いて引上けて単結晶シリコンを
    造る装置において、前記保温筒管珪素化合物で形成し木
    ことを%黴とする単結晶シリコン引上装置。 2 保温筒が窒化珪素焼結体、窒化珪素焼結体の少なく
    とも表面の一部に緻密質の窒化珪素族を被後し走もの、
    炭化珪素焼結体又は炭化珪素焼結体の少なくとも表面の
    一部に緻密質の戻化珪素腺を植機したものからなること
    tl−特徴とする特許請求の範曲第1項記載の単結晶シ
    、シコン引上装置。
JP16969981A 1981-10-23 1981-10-23 単結晶シリコン引上装置 Pending JPS58104096A (ja)

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