JPS59199598A - 結晶成長装置 - Google Patents

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】 本発明は結晶成長装置に関し、結晶成長に際して高温で
の輻射熱による熱損失を防止し、且つ短円の温度分布を
改善することを目的とするものである。

本発明の詳細な説明するに当り先ず従来よシ一般に使用
されている高純度シリコン単結晶成長装置に就で説明す
る。

第１図は従来の引上法（ＣＺ法）による単結晶成長装置
を示す断面正面図である。図中（１）は結晶成長室を構
成する壁、（１−１）は上部蓋、（１−２）は胴体部、
（１−３）は下部フフンジである。（２）はカーボンル
ツボ、（３）は石英ルツボ、（４）ｉはシリコン溶融体
、（５）は種子結晶、（６）は単結晶、（７）は引」ニ
シャフト又はワイヤーで其の先端に種子結晶（５）か取
付けられ、上下動及び回転可能にＴＩ’；酸系れている
。

（８）は回転可能なルツボ受台、（９−１）はガスの導
入口、（９−２）はガスの排出ロ′９−ｉＩ′ｉ減圧の
ための排気口、αＯはヒーター電極である。α】）は内
部観測用の窓、αのは容器を冷却するための冷却水用ノ
（イブの水の出入口である。α■は発熱抵抗体（又は高
周波コイル）でヒーター電極００によって外部電源に接
続されている。（１４）は発熱抵抗体く１■の外側に設
けられた外部保温筒、００はカーボンルツボ（２）の保
持筒でめる。

次に機能に就で述べる。発熱体θ■によって加熱された
カーボンルツボ（２）内のシリコン溶融体（４）は窓α
］）を通してパイロメーターによって温度か精密に管理
てれている。この状態でシャフト（７）の先端に取付け
られた種子結晶（５）全融液（４〕面に静かに接触させ
る。種子結晶（５）からの冷却により単結晶が成長し、
シャフト（７）を引上げることにより単結晶棒（６）が
成長して来る。この時窓０υよフ観測して結晶成長の直
径、形状をコントロールする。

第２図は従来の浮遊帯溶融法（ＦＺ法）による単結晶成
長装置を示す断面正面図でるる。図中（１）乃至０２の
（−ｂ′Ｊ造部動部分１図と共通である。但し、（８）
は第１図のルツボ（２）保持と異なり、種子結晶（５）
を保持するシャツｌ−である。０６）は原料多結晶又は
単結晶でるる。θ′７）は高周波コイル、Ｑ８）は其の
電極である。以下に其の機能に就て述べる。

高周波コイル０７）によって原料結晶（１６）内に誘導
電流が発生し、其の発熱によって溶融帯（４）が生じ、
原料（１０と単結晶棒との表面張力により溶融帯（４）
が保持でれている。この状態で単結晶（６）並に原料結
晶（１０ヲ相対的に高周波コイ／ｖ（１７）に対して移
両することによ勺種子結晶（５）より単結晶（６）が成
長する。

其の時材料の移動速度及び高周波電流によって単結晶（
６）の寸法をコントロールする。

以上に述べた従来より使用遜れている引上法並に浮遊帯
溶面１法による単結晶成長装置では、発熱体並に溶融体
表面から輻射によって多くの熱が失なわれ、過剰な電力
を必要としていた。特に引上法による単結晶成長装置の
場合、初期材料多結晶をルツボ内に設置し、発ｐ一体か
らの加セ（によってルツボを加熱し、熱伝心、輸１　Ｕ
＝１によってこれを溶かしていた。其の際材料結晶の表
面（上部）は輻射によって熱を失なって浴融しに〈ｋ１
時にはルツボ内面に付着するだめ更に全体を高温に加熱
する必要があった。其のためルツボ拐からの１′θ染も
増加している。又結晶成長中も長時間にわたり表面から
の熱輻射によって夕（損失が起り、過剰な電力の消費が
発生していた。又これ等の熱輻射は装置の内面で吸収さ
れるために器壁の温度上昇となυ、其の冷却のために多
量の冷却水を必要としていた。

本発明はこれ等の欠点を改善し、更に短円の温度分布を
改善する手段を提供するもので、以下に本発明の成長装
置の構造並に作用に就て詳卸Ｉに説明する。

第３図は不発明を引上法による単結晶成長装置に適用し
た一笑施例を示す断面正面図である。図中（１，９−１
）は引上室の上部蓋（１−１）の内面に、反Ωづ率の亮
い金属例えば銀、金、アルミニウム等を張着又はメッキ
した反射層を設けたものである。

反射層は充分に水冷きれており、装置内の汚染源となる
ことはない。反射層の材料としては、銀が最適である。

シリコン半導体の場合、金は深いエネルギー準位を作り
半導体材料の特性を劣化させる傾向が６ｆｆ、アルミニ
ウムは表面が不安定で、尺応ガヌに刀して反応し易く、
シリコンに対してアクセプタ（ＰＱ）不純物であり、且
つ異常に早い拡散速度を持っているために純度が下る欠
点を持っている。これに対し、銀（はシリコン中の溶解
度が低く、充分に水冷きれた状態では殆んど其の特性並
に純度に影響を与えることがなく、其の上加工も容易で
ある等の利点を持っている。

この反射層は、シリコン熔融液面、ルツボ、発熱体から
の輻ル１熱を反則により効率良く溶融面に戻して其の保
温効果を高め、又反射面の形状を適宜選択することによ
って温度分布の調節を行ない、更に上部蓋（１−１）の
温度上昇を防いでいる。

（１９−２）は同様に本発明を胴体部（１−２）の内面
に適用したものであり、発熱体から側面への輻射熱の損
失を防いでいる。（１９−３）は下部フランジ（１−３
）の内面に本発明を適用したもので引上炉底部からの輻
射熱損失を防ぎ、保温効果を高めている。又図中の翰は
ルツボ受台（８）のルツボ（２」底部からの輻射熱によ
る加熱防止並にルツボ（２）底面の保温のために本発明
全実施した例を示す。

以上に述べたように、結晶成長装置に本発明を適用する
ことによって原料溶融時の電力が節約出来ると同時に溶
融時間が短縮てれ、更に結晶成長時に於ける電力を著る
しく低減し、省エネルギー効果を揚げることが出来る。

第４図は本発明を浮遊帯溶融法による単結晶成長装置に
適用した一芙施例を示す１新面正而図である。図４　（
１９−２）は単結晶成長室（１）の胴部内周に本発明を
適用したものであり、上述の引上法による単結晶成長装
置の場合と同様にして省エネルギー効果を揚げることが
出来、又内面の曲面形状の選択によって単結晶並に原料
多結晶の１１１１Ｍ度分布を効率的に調節することが出
来る。

以上に、シリコンをズ］象とした結晶成長装置に就て説
明したが、本発明は他種のイシ料の結晶成長装置に適用
可能であり、又常圧、減圧或は加圧の執れの状態にも適
用することが出来る。

以上に説明した拵造並に作用を有する本発明の結晶成長
装置は省エネルギー、生産口三の向上並に４’ｉ　Ｋ分
布調節による製品品質の向上管の所期の目的を完全に達
成するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来より一般に使用きれている夫々
引上法（ＣＺ法）及び浮遊帯溶融法（ＦＺ法）による単
結晶成長装置を示す断面正面図、第３図及び第４図は本
発明を夫々引上法及び浮遊帯溶融法による単結晶成長装
置に適用した一実施例を示す断面正面図である。 １：結晶成長室、１−１＝上部蓋、１−２：胴体部、１
−３＝下部フフンジ、２：カーボンルツボ、３：石英ル
ツボ、４：シリコン溶融体、５：種子結晶、６：単結晶
、７：引上シャフト、８：／Ｌ′ツボ受台、９−１　：
ガスの導入口、９−２　：ガスの排出口、１０：ヒータ
ーの電］防、１１：？Ｉ、ｌｔ１則用惹、１２：冷却用
水パイプの水出入口、１３二発熱抵抗体（又は高周波コ
イル）、１４：保湿筒、１５ニルツボ支持筒、１６：原
料多結晶、１７：高周波コイル、１８：高周波コイ／ｌ
／電極、１９−Ｌ１２−２．１９−３＝結晶成長室（１
）の夫々上蓋部（１−１，）、胴体部（１−２）。 下部フランジ（１−３）の内面に設けた反射層、２０ニ
ルツボ受台（８）上面に設けた反射層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金犀製の単結晶棒製造装置に於て、内部に設けら
   れた高温部を取巻く装置の内面に銀或は銀をメッキした
   鋼板等の反射層を設は且つこれを水冷するよう設けたこ
   とを特徴とする結晶成長装置。