JPS58120592A - 結晶育成装置 - Google Patents
結晶育成装置Info
- Publication number
- JPS58120592A JPS58120592A JP250382A JP250382A JPS58120592A JP S58120592 A JPS58120592 A JP S58120592A JP 250382 A JP250382 A JP 250382A JP 250382 A JP250382 A JP 250382A JP S58120592 A JPS58120592 A JP S58120592A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- melt
- crystal
- heaters
- crucible
- resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- C30B15/14—Heating 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)
- Resistance Heating (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分針
本発明は結晶育成装置に係ｐ％特にそ０抵抗加熱型と一
タの改良に関する。
タの改良に関する。
発明の技術的背景およびそ０１＆１Ｍ点高融点材料の結
晶育成方法におｉで、原料材料を１度溶解した後、種結
晶を溶融体と接触させ原料の結晶化が行なわれる。原料
の溶融に必要′＆加熱源としては、抵抗加熱型ヒータ、
高周波−導コイル、ランプ・レーｆ等による光学的加Ｓ
装置、等が一般に供されている。一定加熱能力に対して
必要な電力を経済的見地から考えると、抵抗加熱型ヒー
タが後者二方式に比べて数倍以上優れている為、特殊な
事情のない、限シ、抵抗加熱型ヒータが工業的に用いら
れる事が多く、テ璽りクルスキー法によるシリコンやガ
リ゛り＾・リン等の製造において実用化されている。
晶育成方法におｉで、原料材料を１度溶解した後、種結
晶を溶融体と接触させ原料の結晶化が行なわれる。原料
の溶融に必要′＆加熱源としては、抵抗加熱型ヒータ、
高周波−導コイル、ランプ・レーｆ等による光学的加Ｓ
装置、等が一般に供されている。一定加熱能力に対して
必要な電力を経済的見地から考えると、抵抗加熱型ヒー
タが後者二方式に比べて数倍以上優れている為、特殊な
事情のない、限シ、抵抗加熱型ヒータが工業的に用いら
れる事が多く、テ璽りクルスキー法によるシリコンやガ
リ゛り＾・リン等の製造において実用化されている。
一方、最近、電子素子の超微細化が進行し、さらに歩留
シ等生産性の向上に対するｊｊ１望から、結晶内の不純
物、欠陥等の均一性が強く求められている。結晶内の不
均一性は結晶育成条件の変動に起因するーものであり、
特に原料溶融体内Ｏ熱対流の影参が太き鱒と考えられて
いる。不均一性を抑制する為には、結晶や溶融体を回転
させる事によシ強制対流を起し、熱対流を制御する方法
、ＷＩ１１ｉ１体内にじや壕板を入れ結晶溶融体界面が
対流に直接さらされない様にする方法などが考えられ、
一部実行されているが、いずれ−結晶育成県件の制御が
困−あるい紘不均−性の改善が十分ではないのが現状で
ある。それに対して、原料溶融体がシリコン、ガリウム
・リン等の様に電気伝導匿が十分低ｉ時には、溶融体に
磁場をかける事により磁気粘性を４ｈえせ熱対流を制御
する試みがなされている。１９・・年ｔｒｔ＠ｃｈ氏ら
はインジ９ム・アンチ毫ンＯ結晶育成に対し、磁場をか
け不均一性の大幅な減少を慢て−る。（Ｈ、Ｐ、 ＵＳ
＠ｅｈ ａｎｄ Ｍ 、Ｃ，Ｆｌ＊！ａｍｉｎｇｏ。
シ等生産性の向上に対するｊｊ１望から、結晶内の不純
物、欠陥等の均一性が強く求められている。結晶内の不
均一性は結晶育成条件の変動に起因するーものであり、
特に原料溶融体内Ｏ熱対流の影参が太き鱒と考えられて
いる。不均一性を抑制する為には、結晶や溶融体を回転
させる事によシ強制対流を起し、熱対流を制御する方法
、ＷＩ１１ｉ１体内にじや壕板を入れ結晶溶融体界面が
対流に直接さらされない様にする方法などが考えられ、
一部実行されているが、いずれ−結晶育成県件の制御が
困−あるい紘不均−性の改善が十分ではないのが現状で
ある。それに対して、原料溶融体がシリコン、ガリウム
・リン等の様に電気伝導匿が十分低ｉ時には、溶融体に
磁場をかける事により磁気粘性を４ｈえせ熱対流を制御
する試みがなされている。１９・・年ｔｒｔ＠ｃｈ氏ら
はインジ９ム・アンチ毫ンＯ結晶育成に対し、磁場をか
け不均一性の大幅な減少を慢て−る。（Ｈ、Ｐ、 ＵＳ
＠ｅｈ ａｎｄ Ｍ 、Ｃ，Ｆｌ＊！ａｍｉｎｇｏ。
υ、Ｊ、Ａｐｐ１．Ｐｂ７ｇ、 ２０２１ （１９６６
）参照）。
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磁場をかける事は非常に不均一性減少に有効でＴｏｈが
、磁場を発生される磁石の価格、電気代等の見地から、
工業的に実用化される事が困難視されていた。特に、シ
リコンヤガリクム・リン等電子素子に用いられる結晶で
は大口径化が進み、大暑表結晶育成炉となっている為に
、育成炉外に磁石をおいた場合、原料溶融体位置で対流
を抑制するＯＫ必要な磁界を発生させるには非常に大型
の電磁石が必要であシ、経済上間―である。又炉内に磁
石を設置するのはヒータとＯ相対的位置によυ熱的条件
から不す１能であると考えられる。
、磁場を発生される磁石の価格、電気代等の見地から、
工業的に実用化される事が困難視されていた。特に、シ
リコンヤガリクム・リン等電子素子に用いられる結晶で
は大口径化が進み、大暑表結晶育成炉となっている為に
、育成炉外に磁石をおいた場合、原料溶融体位置で対流
を抑制するＯＫ必要な磁界を発生させるには非常に大型
の電磁石が必要であシ、経済上間―である。又炉内に磁
石を設置するのはヒータとＯ相対的位置によυ熱的条件
から不す１能であると考えられる。
とζろで、抵抗加熱ヒータに流す電流が直流の場合、轟
然その電流に起因する磁界が発生する。ＮＪＬは第１図
の如くフィル状に抵抗体１を配置し七、加熱ヒータとす
れば、融液２に磁場をかけることができる。なお、図に
おいてＪはルツボ、４は種子結晶、５は引上げ単結畠、
６はフィル状抵抗体１を保持する筒状の耐熱性絶縁材を
示している。この場合ヒータ内の中心軸近傍では磁界は
以下の大きさとなる。
然その電流に起因する磁界が発生する。ＮＪＬは第１図
の如くフィル状に抵抗体１を配置し七、加熱ヒータとす
れば、融液２に磁場をかけることができる。なお、図に
おいてＪはルツボ、４は種子結晶、５は引上げ単結畠、
６はフィル状抵抗体１を保持する筒状の耐熱性絶縁材を
示している。この場合ヒータ内の中心軸近傍では磁界は
以下の大きさとなる。
Ｋ
Ｈ冨ｓ ｏ ｎｏ弓−Ｆ （Ｏｅ）
但し、ｎｏは単位長さ当シのヒータ線の巻数（ＩＩ／ｍ
ｓ）、ｘＭ−ヒータ電流囚、Ｆは構造因子である。抵抗
体材料としてタングステン、モリブデン等の金属材料を
用いた場合にはその加工性のよさから細い線材を帰る事
は可能であるが、各線が接して溶着する事のない様に図
示の如く耐熱絶縁材６を配しなければならず、その加熱
時における強症的面からｎｏは５回７ａｈ一度が限界で
ある。又、シリコン、ガリウム・リン等の育成Ｏ際には
雰囲気が金属に対して腐食性である為、又経済的理由に
よシ、通常黒鉛側の抵抗体ヒータを用ｉるが、この様な
加工性の恐い抵抗体材料に対してｎｏＦｉ１回／ａｌ
１１度以上大大暑する事紘困難である。−万対流を抑制
する０に必要な磁気粘性を得る為には磁界は数キロエル
ステッド以上必要でｈシ、それを得るにはｎｏに対する
上記の制限から、欽千Ａ以上の電流が必要となる。
ｓ）、ｘＭ−ヒータ電流囚、Ｆは構造因子である。抵抗
体材料としてタングステン、モリブデン等の金属材料を
用いた場合にはその加工性のよさから細い線材を帰る事
は可能であるが、各線が接して溶着する事のない様に図
示の如く耐熱絶縁材６を配しなければならず、その加熱
時における強症的面からｎｏは５回７ａｈ一度が限界で
ある。又、シリコン、ガリウム・リン等の育成Ｏ際には
雰囲気が金属に対して腐食性である為、又経済的理由に
よシ、通常黒鉛側の抵抗体ヒータを用ｉるが、この様な
加工性の恐い抵抗体材料に対してｎｏＦｉ１回／ａｌ
１１度以上大大暑する事紘困難である。−万対流を抑制
する０に必要な磁気粘性を得る為には磁界は数キロエル
ステッド以上必要でｈシ、それを得るにはｎｏに対する
上記の制限から、欽千Ａ以上の電流が必要となる。
ｎｏを大暑くしたオ壇でしかもヒータ消費電力を一定に
して電流を大きくするには、第２図に示すように抵抗体
１を横方向に偏平な形状とすることが考えられるが、七
の加工性性困難で集塊が離しい。さらに、それが可能に
なった場合でも、大電流の出力を得られる電源が必要と
なる為、経済的に不利である。
して電流を大きくするには、第２図に示すように抵抗体
１を横方向に偏平な形状とすることが考えられるが、七
の加工性性困難で集塊が離しい。さらに、それが可能に
なった場合でも、大電流の出力を得られる電源が必要と
なる為、経済的に不利である。
発明の目的
本発明は抵抗加熱し−タの加工が容易でしかもこれに流
す電流によ如融猷の対流抑制に十分な大暑さの磁界を発
生して均一性の優れた結晶を帰ることを可能とし九結晶
育成装置を提供することを目的とする。
す電流によ如融猷の対流抑制に十分な大暑さの磁界を発
生して均一性の優れた結晶を帰ることを可能とし九結晶
育成装置を提供することを目的とする。
発ＩｊＩｉの概要
本発明における抵抗加熱ヒータは、径９異なる複数のフ
ィル−状抵抗体を耐熱性絶縁材により相！ｉ、Ｋｅｌ縁
し良状態でルツボのまわシに同軸的に多重に配役して構
成し九ことを特徴としている。
ィル−状抵抗体を耐熱性絶縁材により相！ｉ、Ｋｅｌ縁
し良状態でルツボのまわシに同軸的に多重に配役して構
成し九ことを特徴としている。
発ｗＡの効果
本発明によれば抵抗加熱ヒータのフィル状抵抗体Ｏ書数
中形状を力学的強度の面で無理することなく、七や一電
流、電圧を原料溶融状態の保持に必要な値に保ち、且つ
融液の対流抑制に必要な磁界を融液内に発生して、均一
性の優れた結晶を引上げることができ為。
中形状を力学的強度の面で無理することなく、七や一電
流、電圧を原料溶融状態の保持に必要な値に保ち、且つ
融液の対流抑制に必要な磁界を融液内に発生して、均一
性の優れた結晶を引上げることができ為。
発１１１０実施ガ
チ冒りツルスキー法によるシリコン単結晶育成炉に対し
て本発明の詳細な説明する。石英ルツボを使用する為シ
リコンの融液表面から８１０の蒸気が蒸発する。８１０
は高温金属に対して活性である為に黒鉛製抵抗ヒータと
して出いる。
て本発明の詳細な説明する。石英ルツボを使用する為シ
リコンの融液表面から８１０の蒸気が蒸発する。８１０
は高温金属に対して活性である為に黒鉛製抵抗ヒータと
して出いる。
本実施列の概略構成を示すと第３図のとおｐである。第
１図、第２図と対応する部分はそれらと同じ符号を付し
である。
１図、第２図と対応する部分はそれらと同じ符号を付し
である。
２ｈｌＤ原料シリ；ンを溶融状態に保持する為白り約１
５ｋＶＡＯ電力が必要である。１８３図に示される檄に
横方向においてアル建す管等の耐熱性絶縁材σ１〜６Ｉ
によって絶縁された５重構造のコイル状抵抗体１１〜１
．によ〕抵抗加熱ヒータを構成している。これによシ所
定の電力を得、しかも電流値を１００ＯＡ以下に保った
ｔｔ、ａｋｏ・以上の出湯をシリコンの融液２内に発生
せしめる事が可能であった。
５ｋＶＡＯ電力が必要である。１８３図に示される檄に
横方向においてアル建す管等の耐熱性絶縁材σ１〜６Ｉ
によって絶縁された５重構造のコイル状抵抗体１１〜１
．によ〕抵抗加熱ヒータを構成している。これによシ所
定の電力を得、しかも電流値を１００ＯＡ以下に保った
ｔｔ、ａｋｏ・以上の出湯をシリコンの融液２内に発生
せしめる事が可能であった。
このようなヒータを用いて、シリコン結晶を育成した結
果、育成中の融液表面は従来のヒータを用いた時に比べ
て振動が少なく、対眞が抑制基れている事が明らかにな
った。又、引上げぷ結晶Ｉ内の抵抗変動が１−以内と小
さく、高品質のシリコン単結晶が帰られた。
果、育成中の融液表面は従来のヒータを用いた時に比べ
て振動が少なく、対眞が抑制基れている事が明らかにな
った。又、引上げぷ結晶Ｉ内の抵抗変動が１−以内と小
さく、高品質のシリコン単結晶が帰られた。
第１図は従来の単結晶育成装置の要部構成を示す断面図
、第２図は、第１図Ｏヒータを高磁場発生用に改夷した
場合の断面図、第蔦図は本発明に基づ〈実施例の高磁場
型多重ヒータをもり装置の断面図である。 １、〜１．・・・コイル状抵抗体、２・・・融液、Ｊ−
ルツボ、４一種子結晶、５・・・引上げ単結晶、ｆ、〜
６．・・・耐熱性絶縁材。 出願人代場人 弁理士 鉤 江 武 彦第１図 １Ｍ２図 第３図
、第２図は、第１図Ｏヒータを高磁場発生用に改夷した
場合の断面図、第蔦図は本発明に基づ〈実施例の高磁場
型多重ヒータをもり装置の断面図である。 １、〜１．・・・コイル状抵抗体、２・・・融液、Ｊ−
ルツボ、４一種子結晶、５・・・引上げ単結晶、ｆ、〜
６．・・・耐熱性絶縁材。 出願人代場人 弁理士 鉤 江 武 彦第１図 １Ｍ２図 第３図
Claims (1)
- ルツ＆に収容し九緒晶原料を抵抗加熱ｇｔ −タによ多
加熱融解させ、得られ九融波Ｋｌｌ子結晶を接触名せて
結晶側１上げを行う結晶育成装置におｉて、前記抵抗加
熱型ヒータは、径０異なる複数のコイル状抵抗体を耐熱
性絶縁材にょｐ相互に絶縁し良状態で前記ルツボ０壇わ
ｐに四軸的に多重に配設して構成し九ことを特徴とする
結晶育成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP250382A JPS58120592A (ja) | 1982-01-11 | 1982-01-11 | 結晶育成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP250382A JPS58120592A (ja) | 1982-01-11 | 1982-01-11 | 結晶育成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58120592A true JPS58120592A (ja) | 1983-07-18 |
Family
ID=11531157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP250382A Pending JPS58120592A (ja) | 1982-01-11 | 1982-01-11 | 結晶育成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58120592A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61186281A (ja) * | 1985-02-14 | 1986-08-19 | Toshiba Corp | 単結晶の製造方法及び製造装置 |
| US4609530A (en) * | 1983-12-23 | 1986-09-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | GaAs single crystal with small fluctuation in impurity concentration in the plane perpendicular to the growth direction of the crystal |
| EP2325354A1 (de) * | 2009-11-18 | 2011-05-25 | Steremat Elektrowärme GmbH | Kristallisationsanlage und Kristallisationsverfahren |
-
1982
- 1982-01-11 JP JP250382A patent/JPS58120592A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4609530A (en) * | 1983-12-23 | 1986-09-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | GaAs single crystal with small fluctuation in impurity concentration in the plane perpendicular to the growth direction of the crystal |
| EP0149189B1 (en) * | 1983-12-23 | 1988-08-31 | Sumitomo Electric Industries Limited | Gaas single crystal and preparation thereof |
| JPS61186281A (ja) * | 1985-02-14 | 1986-08-19 | Toshiba Corp | 単結晶の製造方法及び製造装置 |
| EP2325354A1 (de) * | 2009-11-18 | 2011-05-25 | Steremat Elektrowärme GmbH | Kristallisationsanlage und Kristallisationsverfahren |
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