JPS5930792A - 単結晶育成装置 - Google Patents
単結晶育成装置Info
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- JPS5930792A JPS5930792A JP13804082A JP13804082A JPS5930792A JP S5930792 A JPS5930792 A JP S5930792A JP 13804082 A JP13804082 A JP 13804082A JP 13804082 A JP13804082 A JP 13804082A JP S5930792 A JPS5930792 A JP S5930792A
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- JP
- Japan
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- heater
- heat insulating
- chamber
- crucible
- gap
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- Pending
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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
- C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、チョクラルスキー法による単結晶育成装置に
係り、特に育成時の雰囲気の流れを改良した装置に関す
る。
係り、特に育成時の雰囲気の流れを改良した装置に関す
る。
周知の様にチョクラルスキー法では、原料シリコンをル
ツボ内で加熱溶融し、この融液に種子結晶を接触させ、
ゆっくりと回転させながら結晶を連続的に引上げる。融
液シリコンは化学的に非常に活性である為、ルツボ材質
として安定な石英が用いられる例が多い。しかし、石英
を用いた場合でも、ルツボの一部は融液シリコン中に溶
は出す。
ツボ内で加熱溶融し、この融液に種子結晶を接触させ、
ゆっくりと回転させながら結晶を連続的に引上げる。融
液シリコンは化学的に非常に活性である為、ルツボ材質
として安定な石英が用いられる例が多い。しかし、石英
を用いた場合でも、ルツボの一部は融液シリコン中に溶
は出す。
この様にして融液シリコンに混入した酸素の一部は育成
結晶中にとシ込まれるが、大部分は融液表面から一酸化
硅素（ＳｉＯ）として蒸発する。ＳｌＯ蒸気は凝集し、
Ｓ１０粉として雰囲気分を漂い、あるいは温度の低い部
分に附着する。これらのＳｉＯ粉が落下し育成中の結晶
−融液界面に附着した場合、結晶内に転位が導入され、
時には多結晶になってしまう。この有害な、ｓｉｏ蒸気
およびＳｉＯ粉を炉外に排出する為、通常はアルゴンな
どのガスを流しながら結晶育成を行なう。近年、シリコ
ン結晶の需要の高まりに応じて、育成炉が大型化し、大
口径のルツボが用いられてきている。ルツボの大口径化
により、融液表面からのＳｔＯ蒸発量が増大し、Ｓ１０
粉の落下による単結晶化率の歩留シの低下が問題となっ
てきている。歩留りの向上にはいかに効率よくＳ１０粉
又は蒸気を液面上から排除するかが問題となる。
結晶中にとシ込まれるが、大部分は融液表面から一酸化
硅素（ＳｉＯ）として蒸発する。ＳｌＯ蒸気は凝集し、
Ｓ１０粉として雰囲気分を漂い、あるいは温度の低い部
分に附着する。これらのＳｉＯ粉が落下し育成中の結晶
−融液界面に附着した場合、結晶内に転位が導入され、
時には多結晶になってしまう。この有害な、ｓｉｏ蒸気
およびＳｉＯ粉を炉外に排出する為、通常はアルゴンな
どのガスを流しながら結晶育成を行なう。近年、シリコ
ン結晶の需要の高まりに応じて、育成炉が大型化し、大
口径のルツボが用いられてきている。ルツボの大口径化
により、融液表面からのＳｔＯ蒸発量が増大し、Ｓ１０
粉の落下による単結晶化率の歩留シの低下が問題となっ
てきている。歩留りの向上にはいかに効率よくＳ１０粉
又は蒸気を液面上から排除するかが問題となる。
従来のホットゾーン形状および雰囲気流線について説明
する。雰囲気が常圧の場合には第１図に示される形状が
用いられることが多い。チャンバー上部（５２）より導
入されたガスは、パージチューブ（７）を通じて、結晶
の側面に沿って液面に達し、上部保温筒（６）の上方及
び下方の二つの径路に分れ、ヒータ（３）外側に設置さ
れた保温筒（４）と下部チャンバー（５１）の間を通っ
て炉外に排気される。常圧雰囲気では気体の速度が遅い
為、ＳｉＯに対する運搬能力が低く、必要ガス量が太き
い。これはアルゴン等高価な希ガスを用いる場合、経済
的に問題となっていた。ルツボの大口径化に伴い、ガス
量を増大させなければならないことから、近年では真空
ポンプを用いて、雰囲気を強制的に炉外に排出する減圧
方式が主流となってきている。
する。雰囲気が常圧の場合には第１図に示される形状が
用いられることが多い。チャンバー上部（５２）より導
入されたガスは、パージチューブ（７）を通じて、結晶
の側面に沿って液面に達し、上部保温筒（６）の上方及
び下方の二つの径路に分れ、ヒータ（３）外側に設置さ
れた保温筒（４）と下部チャンバー（５１）の間を通っ
て炉外に排気される。常圧雰囲気では気体の速度が遅い
為、ＳｉＯに対する運搬能力が低く、必要ガス量が太き
い。これはアルゴン等高価な希ガスを用いる場合、経済
的に問題となっていた。ルツボの大口径化に伴い、ガス
量を増大させなければならないことから、近年では真空
ポンプを用いて、雰囲気を強制的に炉外に排出する減圧
方式が主流となってきている。
減圧方式の場合には第２図で示される形状が用いられる
ことが多い。チャンバー上部（５２）より導入されたガ
スは、保温筒（４）とルツボα０）の間のヒータ（３）
の外側及び内側のそれぞれの径路を通じて真空ポンプ８
により炉外に排出される。この形状は半経験的に決定さ
れたものであるが、減圧方式の利点をある程度生かした
ものであると考えられる。すなわち、ポンプ８で排気し
ている為、気体の流速が速くなって常圧の場合に比べて
、物体に沿って流れやすくなっている。したがって、パ
ージチューブ（６）の様なものを設置して、わざわざガ
ス流を導く必要がない。又、上部保温筒（６）金大きく
してチャンバー内面に接続することにより、チャンバー
上部からの流れが直接チャンバー下部内面に沿って流れ
ることを防ぎ、ルツボ直上の空間の排気能力を増大せし
めている。実際、この様なホットゾーン形状を用いるこ
とにより、工業的にはガス量を、常圧の場合に比べ１／
３以下に減ぜしめている。この様なホットゾーン形状に
は以下の欠点がある。８ｉ０蒸気又は粉は、ヒータ（３
）及び保温筒（４）全構成している炭素の高温状態に対
して、非常に活性である。その為、５ｉｏ−ｔ−ｚｃ
−ｓｔｃ＋ｃ。
ことが多い。チャンバー上部（５２）より導入されたガ
スは、保温筒（４）とルツボα０）の間のヒータ（３）
の外側及び内側のそれぞれの径路を通じて真空ポンプ８
により炉外に排出される。この形状は半経験的に決定さ
れたものであるが、減圧方式の利点をある程度生かした
ものであると考えられる。すなわち、ポンプ８で排気し
ている為、気体の流速が速くなって常圧の場合に比べて
、物体に沿って流れやすくなっている。したがって、パ
ージチューブ（６）の様なものを設置して、わざわざガ
ス流を導く必要がない。又、上部保温筒（６）金大きく
してチャンバー内面に接続することにより、チャンバー
上部からの流れが直接チャンバー下部内面に沿って流れ
ることを防ぎ、ルツボ直上の空間の排気能力を増大せし
めている。実際、この様なホットゾーン形状を用いるこ
とにより、工業的にはガス量を、常圧の場合に比べ１／
３以下に減ぜしめている。この様なホットゾーン形状に
は以下の欠点がある。８ｉ０蒸気又は粉は、ヒータ（３
）及び保温筒（４）全構成している炭素の高温状態に対
して、非常に活性である。その為、５ｉｏ−ｔ−ｚｃ
−ｓｔｃ＋ｃ。
等の反応などにより、炭素が劣化し、ヒータ（３）や保
温筒（４）の寿命が短かくなり、経済的に問題となる。
温筒（４）の寿命が短かくなり、経済的に問題となる。
又、この様にしてできた炭素を含むガスが一部シリコン
融液に溶は込み、育成結晶中に混入する。従来のホット
ゾーン形状を用いた減圧方式で育成したシリコン単結晶
は、通常１０ ｃｍ 以上程度の炭素を含んでいる
。シリコン結晶中の炭素は素子製造工程中の熱処理によ
り、様々な挙動を示し、最終的にはリーク電流の増大等
素子特性の悪化をもたらす。最近、ＬＳＩ等素子の微細
化に伴い、炭素のより少ないシリコン単結晶が求められ
ている。
融液に溶は込み、育成結晶中に混入する。従来のホット
ゾーン形状を用いた減圧方式で育成したシリコン単結晶
は、通常１０ ｃｍ 以上程度の炭素を含んでいる
。シリコン結晶中の炭素は素子製造工程中の熱処理によ
り、様々な挙動を示し、最終的にはリーク電流の増大等
素子特性の悪化をもたらす。最近、ＬＳＩ等素子の微細
化に伴い、炭素のより少ないシリコン単結晶が求められ
ている。
この発明は、減圧方式の単結晶育成装置において、ヒー
タ、保温筒の寿命を延ばし、かつＳｉＯ粉による成長結
晶の単結晶化率の低下を防ぎ、かつ炭素濃度の低い結晶
の育成が可能なホットゾーン形状を有する装置を提供す
るものである。
タ、保温筒の寿命を延ばし、かつＳｉＯ粉による成長結
晶の単結晶化率の低下を防ぎ、かつ炭素濃度の低い結晶
の育成が可能なホットゾーン形状を有する装置を提供す
るものである。
この発明は、減圧方式のチョクラルスキー法による単結
晶育成装置において、チャンバー内でヒーターの外側に
設置された保温筒本体と上部保温筒の間隙に前記チャン
バー内を通過する雰囲気の４０チ以上が通過するように
設定したことを特徴とする。
晶育成装置において、チャンバー内でヒーターの外側に
設置された保温筒本体と上部保温筒の間隙に前記チャン
バー内を通過する雰囲気の４０チ以上が通過するように
設定したことを特徴とする。
この発明によって、ｓｉｏ蒸気又は粉を含んだ雰囲気が
、高温の炭素部品に接することが少なくなシ、これによ
って従来の減圧方式ホットゾーンを使用した時に比較し
て、ヒータ、保温筒の寿命は延びた。又、Ｓ１０粉の落
下による引上げ単結晶の単結晶化率低下に対しては、歩
留りが向上した。
、高温の炭素部品に接することが少なくなシ、これによ
って従来の減圧方式ホットゾーンを使用した時に比較し
て、ヒータ、保温筒の寿命は延びた。又、Ｓ１０粉の落
下による引上げ単結晶の単結晶化率低下に対しては、歩
留りが向上した。
又、育成結晶中の炭素濃度は、従来の方式による結晶に
比べて大巾に減少した。
比べて大巾に減少した。
この発明に基〈実施例を第３図を参照して説明する。
第３図に於いて第１図及び第２図と同一部分には同一符
号で示しである。
号で示しである。
チャンバー５２はやや細径の上部５２と結晶を育成する
下部５１から構成されている。チャンバー５２の下部５
１空間には結晶を育成する為のルツボ１０が配設されて
いる。ルツボｌＯの周囲には円筒形の炭素製ヒーター３
がルツボ１０と間隔をおいて配置されている。このヒー
ター３を通電することにより、ルツボ１０内の原料シリ
コン２が加熱溶融される。この溶融液に種子シリコン結
晶を接触させて、ワイヤ９によシゆつく９と、回転させ
て結晶を引き上げることによｐシリコン結晶１が育成さ
れる。 − ヒーター３の周囲には、炭素製の保温筒４，６が設けら
れている。一方の保温筒４は主保温体であり、ヒーター
４とチャンバーの下部５１壁間に空間をおいて配設され
ている。他方の保温筒６は上部保温部材であシ、その内
側部はルツボ１０上端部に近い高さとなるようにチャン
バーの下部５１壁に固定されている。
下部５１から構成されている。チャンバー５２の下部５
１空間には結晶を育成する為のルツボ１０が配設されて
いる。ルツボｌＯの周囲には円筒形の炭素製ヒーター３
がルツボ１０と間隔をおいて配置されている。このヒー
ター３を通電することにより、ルツボ１０内の原料シリ
コン２が加熱溶融される。この溶融液に種子シリコン結
晶を接触させて、ワイヤ９によシゆつく９と、回転させ
て結晶を引き上げることによｐシリコン結晶１が育成さ
れる。 − ヒーター３の周囲には、炭素製の保温筒４，６が設けら
れている。一方の保温筒４は主保温体であり、ヒーター
４とチャンバーの下部５１壁間に空間をおいて配設され
ている。他方の保温筒６は上部保温部材であシ、その内
側部はルツボ１０上端部に近い高さとなるようにチャン
バーの下部５１壁に固定されている。
保温筒４，６間には、間隙１３が存在している。
この間隙１３の存在により、チャンバーの上部５２から
導入されたキャリアガスであるアルゴンガスはヒーター
３の内・外側部以外に保温筒４とチャンバーの下部５２
壁間も流路として排気管１２を通じて真空ポンプ８によ
り炉外に排気される。この場合間隙１３の断面積を変え
ることにより、全体の雰囲気量に対しての間隙部通過量
の比を変えることが可能である。表１に示す様に、その
比が０．４以上になるとヒーター寿命及び結晶中の炭素
濃度が大きく改善される。しかし、あまシ間隙１３を大
きくすると、保温効果の減少、結晶からの熱輻射による
冷却不十分となり、温度分布が適切でない為の転位発生
が起ることに注意する必要がある。
導入されたキャリアガスであるアルゴンガスはヒーター
３の内・外側部以外に保温筒４とチャンバーの下部５２
壁間も流路として排気管１２を通じて真空ポンプ８によ
り炉外に排気される。この場合間隙１３の断面積を変え
ることにより、全体の雰囲気量に対しての間隙部通過量
の比を変えることが可能である。表１に示す様に、その
比が０．４以上になるとヒーター寿命及び結晶中の炭素
濃度が大きく改善される。しかし、あまシ間隙１３を大
きくすると、保温効果の減少、結晶からの熱輻射による
冷却不十分となり、温度分布が適切でない為の転位発生
が起ることに注意する必要がある。
表 １
尚、上述し之実施例では、シリコンの引き上げについて
述べたが、その他ガリウムヒ素等の引き上げについても
本発明は適用され得る。
述べたが、その他ガリウムヒ素等の引き上げについても
本発明は適用され得る。
第１図は従来の常圧方式による単結晶シリコン引上げ装
置の断面図、第２図は従来の減圧方式による単結晶シリ
コン引上装置の断面図、第３図は本発明による単結晶シ
リコン引上装置の断面図である。 １・・・シリコン結晶 ２・・・シリコン融液３・
・・ヒーター ４．６・・・保温筒１３・・・
間隙 ８・・・真空ポンプ（７３１７）
代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）第１
図
置の断面図、第２図は従来の減圧方式による単結晶シリ
コン引上装置の断面図、第３図は本発明による単結晶シ
リコン引上装置の断面図である。 １・・・シリコン結晶 ２・・・シリコン融液３・
・・ヒーター ４．６・・・保温筒１３・・・
間隙 ８・・・真空ポンプ（７３１７）
代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）第１
図
Claims (1)
- チャンバー内に、結晶原料を入れるルツボを収納すると
ともに、前記ルツボの周囲にヒーターを設は更にその外
側に保温体本体、この保温体上方に上部保温部材をそれ
ぞれ前記チャンバー内に配設し、前記ルツボ内の結晶原
料を前記ヒーターで加熱溶融し単結晶を引き上げ育成す
る装置に於いて、前記チャンバー上部から流入し真空引
きされ前記チャンバー外に排出されるキャリアガスの４
０−以上が前記保温体本体と上部保温部材の間隙を通過
することを特徴とする減圧雰囲気下の単結晶育成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13804082A JPS5930792A (ja) | 1982-08-10 | 1982-08-10 | 単結晶育成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13804082A JPS5930792A (ja) | 1982-08-10 | 1982-08-10 | 単結晶育成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5930792A true JPS5930792A (ja) | 1984-02-18 |
Family
ID=15212614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13804082A Pending JPS5930792A (ja) | 1982-08-10 | 1982-08-10 | 単結晶育成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5930792A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62216990A (ja) * | 1986-03-18 | 1987-09-24 | Sakaguchi Dennetsu Kk | 単結晶成長装置 |
| JPS63166795A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-09 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコン単結晶引上装置 |
| JPS63166792A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-09 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコン単結晶引上装置 |
| JPS6437492A (en) * | 1987-08-04 | 1989-02-08 | Osaka Titanium | Single crystal growing apparatus |
| JPH01282183A (ja) * | 1988-05-06 | 1989-11-14 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコン単結晶引上装置 |
| JPH02157180A (ja) * | 1988-12-12 | 1990-06-15 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶棒の引上げ装置 |
| JPH02172884A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-04 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶棒の引上げ装置 |
| US5129986A (en) * | 1989-11-16 | 1992-07-14 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for controlling specific resistance of single crystal and an apparatus therefor |
| US5131974A (en) * | 1989-11-16 | 1992-07-21 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of controlling oxygen concentration in single crystal and an apparatus therefor |
| JP2017039629A (ja) * | 2015-08-21 | 2017-02-23 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
-
1982
- 1982-08-10 JP JP13804082A patent/JPS5930792A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH0535119B2 (ja) * | 1986-03-18 | 1993-05-25 | Sakaguchi Electric Heaters | |
| JPH0751475B2 (ja) * | 1986-12-26 | 1995-06-05 | 東芝セラミツクス株式会社 | シリコン単結晶引上装置 |
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| WO2017033583A1 (ja) * | 2015-08-21 | 2017-03-02 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
| CN107709634A (zh) * | 2015-08-21 | 2018-02-16 | 胜高股份有限公司 | 单晶硅的制造方法 |
| US10494734B2 (en) | 2015-08-21 | 2019-12-03 | Sumco Corporation | Method for producing silicon single crystals |
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