JPS5950640B2 - 帯状シリコン結晶の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は帯状シリコン結晶の製造装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

シリコン融液中から帯状シリコン結晶を引上げる方法の
ひとつとして、キャピラリ・ダイを用いるＥＦＧ法（Ｅ
ｄｇｅ −ｄｅｆｉｎｑｄ Ｆｉｌｍ−ｆｅｄ Ｇｒｏ
ｗｔｈｍｅｔｈｏｄ）がよく知られているが、このよう
なキャピラリ・ダイを用いる方法の原型は、 Ｔｓｉｖｉｎｓｋｉｉらによる以下のような方法にある
（Ｓ、Ｖ、Ｔｓｉｖｉｎｓｋｉｉ ｅｔａｌ、 、
Ｓｏｖ、Ｐｈｙｓ、 −５ｏｌｉｄＳｔａｔｅ ｖｏｌ
、８ （１９６６） ｐ４４９−４５０）。

用いられる装置は第１図ａのようなものであり、黒鉛る
つは１中に２本の円柱形タングステンロッド２を設置す
る。

それぞれのロッド２には同図の如くスリット３が切っで
ある（以下このスリットのあるロッドを指してこれもキ
ャピラリダイと称する）。

るつぼ１中にシリコン融液４ （ただしＴｓｉｖｉｎｓ
ｋｉｉらの文献の場合はゲルマニウム融液）を充填する
と、シリコン融液４は毛細管現象によりキャピラリ・ダ
イ２のスリット３に沿って上昇し、キャピラリ・ダイ２
の上端に達する。

２個のキャピラリ・ダイ２の両スリット３の間隔とほぼ
同程度の幅を有する板状種子結晶（或いはタングステン
板）５を、キャピラリ・ダイ２上のシリコン融液に種子
付けすると、両キャピラリ・ダイ間にも表面張力により
シリコン融液が山裾状に張られ、同図の如く固液界面６
が形成される。

この後種子結晶５を引上げることにより、連続的に帯状
シリコン結晶７が成長するのである。

しかし、キャピラリ・ダイ上のシリコン融液形状は、ダ
イ上端面の形状で規定されるがゆえ、得られる結晶はそ
の幅方向の中央部では帯状であるが、両端部においては
結晶幅方向の断面が円形をなし、第１図すのような断面
をした結晶となってしまう。

かがる結晶の形状は素子を形成する上で障害となる。

またこの方法では、シリコン融液上に露出したキャピラ
リ・ダイの高さが高いと、種子付けの際に両ダイ間にシ
リコン融液が張らなかったり、或いは、成長途中で寅融
液の減少に伴ない）結晶中央部で融液が結晶から離れる
、即ち、結晶が切れるという難点があり、逆にキャピラ
リ・ダイの高さが低いと結晶中央部では結晶から張られ
た融液の裾が広いために所望以上の厚い結晶が成長して
しまうという問題点がある。

厚さが一様に０．５ｍｍ程度の幅の広い帯状シリコン結
晶をこの方法で製造しようとすれば、まず２個のキャピ
ラリ・ダイ上端面の直径を０、５ｍｍ程度にすることが
考えられるが、この場合でも、キャピラリ・ダイ上で成
長する結晶の断面はダイ上端面形状により規定されるた
め、やはり、得られる結晶はその両端部では断面が円形
状で、中央部の結晶の厚さが薄いという第１図すの如き
断面を有する結晶となる。

これを防ぐために、上端面が半円形のギヤピラリダイを
対向させることで解決を図るという考えもあるが、上述
したようなキャピラリ・ダイのシリコン融液から露出し
た部分の高低による連続一様成長の困難さは避けること
はできない。

〔発明の目的〕

本発明は上記の諸問題点に鑑みてなされたものであり、
厚さの一様な帯状シリコン結晶を連続して容易に成長さ
せることが可能な帯状シリコ、ン結晶の製造装置を提供
することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成する本発明に係る帯状シリコン結晶の
製造装置は、るつぼに充填されたシリコン融液から帯状
シリコン結晶を引上げ製造する装置において、傾斜した
上端面を有し、前記上端面から下端面に向けてスリット
がきられた２個のキャピラリ・ダイか、それぞれの上端
面における傾斜の方向が同一直線上になるように対向し
てるつぼに設置され、かつ、前記２個のキャピラリ・ダ
イ上端面の傾斜は、相対向する両外側でそれぞれ高く、
側内側でそれぞれ低くされたことを特徴とし、しかも、
前記２個のキャピラリダイの上端面の形状は、前記傾斜
方向の直線と垂直な方向の厚さにおいて、上記２個のキ
ャピラリ・ダイの相対向する両外側から内側に向かって
、それぞれしだいに厚くなる形状を有することを特徴と
するものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、キャピラリ・ダイ上端面の傾斜及び厚
さの変化により、厚さの一様な帯状シリコン結晶が、シ
リコン融液量の変化にかかわらず安定して容易に製造で
きるという効果がある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第２図は、本発明の一実施例である帯状シリコンの製造
装置の主要部である。

黒鉛るつぼ１に、上端面が傾斜をもった半だ円形で、前
記半だ円形の長軸に沿ってスリット３が切られた黒鉛製
のキャピラリダイ２が２個対向して、それぞれの内側で
上端が低く外側で高くなるように設置されている。

２個のキャピラリ・ダイ２間の距離はそれぞれのスリッ
ト３の端どうしで測って１００ｍｍである。

また、スリット３の幅は０．５ｍｍ、上端高低差は１０
ｍｍである。

本装置においては、図示していないが、るつぼ１に充填
したシリコンを融解するためのヒータ、帯状シリコン結
晶を引上げるための駆動部等を有することは言うまでも
ない。

本発明に係る第２図の装置を用い、帯状シリコン結晶、
を以下のようにして引上げた。

るつは１にシリ弓ン塊を入れ、アルゴン雰囲気中にて図
示しないヒータにより温度をシリコンの融点（約１４２
０℃）以上に上げシリコンを融解する。

予め充填するシリコン塊の量は、融解時にキャピラリダ
イ上端面の低い部分がシリコン融液中にひたされるよう
にした。

融解したシリコン融液４はキャピラリダイ２のスリット
３中を毛細管現象により上昇し、ダイ上端面に達する。

この時点で幅１００ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍのシリコン
種子結晶を２個のキャピラリダイ２の上に徐々におろし
て種子付けをする。

種子結晶の先端はエツチングまたは研磨などにより薄く
しておくと種子付けが行ない易い。

種子付けによって両キャピラリダイ間にもシリコン融液
が表面張力により張られる。

この後種子結晶を引上げて帯状シリコン結晶を成長させ
た。

得られたシリコン結晶は、厚さ約０．’５ｍｍ、幅約１
００ｍｍ、長さ３ｍの一様な帯状であった。

第３図ａ、ｂはそれぞれ種子付は及び結晶成長途中の概
念を示す側面図及び上面図である。

キャピラリダイ２及びシリコン融液４の自由液面の上に
シリコン結晶７により持ち上げられたシリコン融液であ
るメニスカス８が形成されている。

固液界面６はほぼ水平であり、また、同図すのように固
液界面の巾換言すれば成長した帯状シリコン結晶７の厚
さは一様であった。

これは２個のギヤピラリダイ２の上端面が傾斜、対向し
ており、あっ５その厚さに変化を持たせていることに由
来する。

製造中に引上げたシリコン結晶の量に相当する量のシリ
コン原料をるつぼぼに連続供給すれば第３図の状態は永
続されるが、供給を行なわない場合、シリコン融液の自
由液面は徐々に下がっていき、キャピラリダイの融液か
ら露出する高さが高くなる。

第４図ａ、’ｂはそれぞれこのような状況での帯状シリ
コン結晶成長概念を表わす側面図。

上面図である。

固液界面６は水平ではなくなるが依然として得られる結
晶の厚さは一様であり、成長中に結晶が切れることはな
かった。

上述のように本発明による帯状シリコン結晶製造装置を
を用いれば、厚さの一様な帯状シリコン結晶が連続して
安定に、かつ容易に製造できる。

〔発明の他の実施例〕

上述の実施例では、２個のキャピラリ・ダイはるつは゛
に固定されていたが、適当なダイ・ホールダでダイを支
え、−シリコン融液中に吊るしたような構成にしても勿
論よい。

また、ダイ自体を測面から見たくさび形をしたものでも
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図はＴｓｉｖｉｎｓｋｉｉらによる帯状結晶製造装
置を用いた結晶成長の概念図及び得られる結晶の断面図
、第２図は本発明による帯状シリコン結晶の製造装置の
説明図、第３図は本発明による帯状シリコン結晶の製造
装置を用いた結晶成長の概念図で通常の成長状態を表わ
す図、第４図は同じく、シリコン融液が減少した場合の
成長状態を表わす図である。 １・・・るつは゛、２・・・キャピラリ・ダイ、３・・
・スリット、４・・・シリコン融液、５・・・種子結晶
、６・・・固液界面、７・・・帯状シリコン結晶、８・
・・メニスカス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ るつぼに充填されたシリコン融液から帯状シリコン
   結晶を引上げ製造する装置において、傾斜した上端面を
   有し、前記上端面から下端面に向けてスリットがきられ
   た２個のキャピラリ・ダイが、それぞれの上端面におけ
   る傾斜の方向が同一直線上になるように対向してるつぼ
   に設置され、かつ、前記２個のキャピラリ・ダイ上端面
   の傾斜は、相対向する両外側でそれぞれ高く、側内側で
   それぞれ低くされ、更に上記２個のキャピラリ・ダイの
   上端面の形状は、上記傾斜方向の直線と垂直な方向の厚
   さにおいて、上記２個のキャピラリ・ダイの相対向する
   両外側から側内側に向がってそれぞれしだいに厚くなる
   形状を有することを特徴とする帯状シリコン結晶の製造
   装置。