JPS598695A - 結晶成長装置 - Google Patents
結晶成長装置Info
- Publication number
- JPS598695A JPS598695A JP11802482A JP11802482A JPS598695A JP S598695 A JPS598695 A JP S598695A JP 11802482 A JP11802482 A JP 11802482A JP 11802482 A JP11802482 A JP 11802482A JP S598695 A JPS598695 A JP S598695A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crucible
- crystal
- molten
- liquid
- silicon
- 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
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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
- C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
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】
（ａ） 発明の技術分野
本発明は結晶成長装置、特に引上げ法による結晶成長装
置の新規な構造に関する。
置の新規な構造に関する。
（ｂ） 技術の背景
現在、半導体産業の急速な発達は半導体単結晶の高品質
並びに大口径化に負うところが大きい。
並びに大口径化に負うところが大きい。
従来より半導体単結晶は２つの製作方法が知られており
、その１つは本発明に関係がある引き上げ法（チョクラ
ルスキー法）、他の１つは帯域溶融法（フローテングゾ
ーン法）である。
、その１つは本発明に関係がある引き上げ法（チョクラ
ルスキー法）、他の１つは帯域溶融法（フローテングゾ
ーン法）である。
ところが、帯域溶融法は大口径化に従って帯域溶融が困
難となり、現在は専ら引上げ法のみによって４〜５イン
チあるいはそれ以上の径のインゴットが作成されている
。半導体ウェハー（単結晶を切り出した薄片）の大型化
は、ウェハー当りの半導体素子（チップ）数を増加し、
■チップ当りのリソグラフィなどの処理工数を減少させ
、チップの製造コストを低下させる効果が顕著なために
当然のことと言える。したがって、今後も更に大口径化
する方向に進むであろうことは疑う余地のないことであ
る。
難となり、現在は専ら引上げ法のみによって４〜５イン
チあるいはそれ以上の径のインゴットが作成されている
。半導体ウェハー（単結晶を切り出した薄片）の大型化
は、ウェハー当りの半導体素子（チップ）数を増加し、
■チップ当りのリソグラフィなどの処理工数を減少させ
、チップの製造コストを低下させる効果が顕著なために
当然のことと言える。したがって、今後も更に大口径化
する方向に進むであろうことは疑う余地のないことであ
る。
そのため、半導体ウェハーを切り出す単結晶インゴット
はますます大口径化し、引上げ法においても勢い大きな
坩堝が用いられるようになってきたが、その坩堝の大き
さには限度があり、インゴットの直径の増大と共に、そ
れに比例してインゴットの長さが短かくなっている。通
常、引上げ法は小さな結晶種に沿って次第に大きな直径
のインゴットに成長させるが、そのネッキング部に近接
する結晶部分は結晶品位の低い有転位結晶であり高品質
の半導体装置には不適な個所である。したがって、単結
晶インゴットからの半導体ウェハー取得率はインゴット
の長さが短かくなるに伴って等比級数的に悪くなってい
る。−万、巨大な坩堝を用いる方法も不可能ではなくて
、そうすればインゴットの長さを長くすることができる
が、その加熱エネルギーや融液面を保持する動力などは
美大なものとなり、かえってコスト高につながる。
はますます大口径化し、引上げ法においても勢い大きな
坩堝が用いられるようになってきたが、その坩堝の大き
さには限度があり、インゴットの直径の増大と共に、そ
れに比例してインゴットの長さが短かくなっている。通
常、引上げ法は小さな結晶種に沿って次第に大きな直径
のインゴットに成長させるが、そのネッキング部に近接
する結晶部分は結晶品位の低い有転位結晶であり高品質
の半導体装置には不適な個所である。したがって、単結
晶インゴットからの半導体ウェハー取得率はインゴット
の長さが短かくなるに伴って等比級数的に悪くなってい
る。−万、巨大な坩堝を用いる方法も不可能ではなくて
、そうすればインゴットの長さを長くすることができる
が、その加熱エネルギーや融液面を保持する動力などは
美大なものとなり、かえってコスト高につながる。
（（１） 従来技術と問題点
これらの問題点を解決するために、発明者らは適当な容
積をもつ坩堝を２つ設けて、両坩堝間を連通し、全体を
加熱して一万の引上げ用坩堝で単結晶インゴットを引き
上げると共に、他方の原料補給用坩堝に結晶原料を供給
し、両者の平衡を保って連続的に長い単結晶インゴット
を成長するりチャージ法を提案した（特願昭５７−０５
１１８８号）。
積をもつ坩堝を２つ設けて、両坩堝間を連通し、全体を
加熱して一万の引上げ用坩堝で単結晶インゴットを引き
上げると共に、他方の原料補給用坩堝に結晶原料を供給
し、両者の平衡を保って連続的に長い単結晶インゴット
を成長するりチャージ法を提案した（特願昭５７−０５
１１８８号）。
それによれば、可能な限り長い単結晶インゴットが作成
できるが、それは引上げ用坩堝が回転できない欠点があ
る。通常、従前の引上げ法では単結晶種を回転しながら
、引上げ用坩堝をも逆回転させ、両方のバランスをとっ
て且つ融液面も一定の高さに保持しながら結晶を成長さ
せている。坩堝に回転を与えないことは結晶性が悪くな
ることが良く知られており、決して好ましいことではな
い。
できるが、それは引上げ用坩堝が回転できない欠点があ
る。通常、従前の引上げ法では単結晶種を回転しながら
、引上げ用坩堝をも逆回転させ、両方のバランスをとっ
て且つ融液面も一定の高さに保持しながら結晶を成長さ
せている。坩堝に回転を与えないことは結晶性が悪くな
ることが良く知られており、決して好ましいことではな
い。
（ｄ） 発明の目的
本発明はこのような問題点を除去して、良品質の結晶か
えられるリチャージ法の可能な結晶成長装置を提案する
ものである。
えられるリチャージ法の可能な結晶成長装置を提案する
ものである。
（ｅ）発明の構成
かような目的は、底面又は側面に融液の流入する孔を設
けた結晶用」二げ用回転坩堝と、それが収容される融液
保持用坩堝と、これと連通した原料補給用坩堝とを有す
る結晶成長装置によって達成することができる。
けた結晶用」二げ用回転坩堝と、それが収容される融液
保持用坩堝と、これと連通した原料補給用坩堝とを有す
る結晶成長装置によって達成することができる。
（ｆ） 発明の実施例
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
本発明の要点は第１図に示す斜視図のように引上げ用回
転坩堝１１を融液保持用坩堝１２内に収容し、融液保持
用坩堝１２には原料補給用坩堝１３から連通管１４を通
して、絶えず融液が供給される構造にある。引上げ用回
転坩堝１１には第２図に示す断面図のように底面に適当
な直径の孔１５を設けて、その孔を通じて融液保持用坩
堝１２から融液を送り込む。このような孔１５は底面で
なく側面でもよくて、また複数設けてもよい。したがっ
て、回転坩堝１１は結晶原料の融液中に浸漬されること
になるから、例えばシリコン溶融液からシリコン結晶を
引上げる例では、その坩堝材質を窒化シリコン又は窒化
シリコン膜をコートしたカーボンとする。その他の坩堝
および連通管は内面を石英、外側をカーボンにした二重
層として、これは従来より用いられている材料であり、
外側のカーボンは軟化した石英を支えるサセプタである
。
転坩堝１１を融液保持用坩堝１２内に収容し、融液保持
用坩堝１２には原料補給用坩堝１３から連通管１４を通
して、絶えず融液が供給される構造にある。引上げ用回
転坩堝１１には第２図に示す断面図のように底面に適当
な直径の孔１５を設けて、その孔を通じて融液保持用坩
堝１２から融液を送り込む。このような孔１５は底面で
なく側面でもよくて、また複数設けてもよい。したがっ
て、回転坩堝１１は結晶原料の融液中に浸漬されること
になるから、例えばシリコン溶融液からシリコン結晶を
引上げる例では、その坩堝材質を窒化シリコン又は窒化
シリコン膜をコートしたカーボンとする。その他の坩堝
および連通管は内面を石英、外側をカーボンにした二重
層として、これは従来より用いられている材料であり、
外側のカーボンは軟化した石英を支えるサセプタである
。
今、直径５インチのシリコン単結晶インゴットを引上げ
るとすれば回転坩堝は内径８〜ｌＯインチ、厚さ数（Ｆ
Ｎｍ）、深さも内径と同程度あり、またその他の坩堝は
内径１２〜１４インチ、深さも同程度の寸法のものが適
当である。
るとすれば回転坩堝は内径８〜ｌＯインチ、厚さ数（Ｆ
Ｎｍ）、深さも内径と同程度あり、またその他の坩堝は
内径１２〜１４インチ、深さも同程度の寸法のものが適
当である。
第８図は本発明にかかる結晶成長装置の操作を示す概要
断面図で、１４００℃に加熱したシリコン溶融液２１の
回転坩堝１１ピ旧こ結晶種２２を浸し結晶種と回転坩堝
とは逆方向にゆっくりと１分間に数回程度の回転をしな
がら結晶種２２を上方に引き上げると、それにつれてシ
リコン単結晶２３が成長する。−万、原料補給用坩堝１
８ではシリコン多結晶２４を溶融させて、溶融液が連通
管１４と回転坩堝の孔１５より回転坩堝１１内に送り込
まれ、液面が一定に保たれる。液面には液面センサー（
図示せず）を付設し、それを指標としてシリコン多結晶
２４を溶融させると、至って容易に一定液面に保持する
ことができる。
断面図で、１４００℃に加熱したシリコン溶融液２１の
回転坩堝１１ピ旧こ結晶種２２を浸し結晶種と回転坩堝
とは逆方向にゆっくりと１分間に数回程度の回転をしな
がら結晶種２２を上方に引き上げると、それにつれてシ
リコン単結晶２３が成長する。−万、原料補給用坩堝１
８ではシリコン多結晶２４を溶融させて、溶融液が連通
管１４と回転坩堝の孔１５より回転坩堝１１内に送り込
まれ、液面が一定に保たれる。液面には液面センサー（
図示せず）を付設し、それを指標としてシリコン多結晶
２４を溶融させると、至って容易に一定液面に保持する
ことができる。
加熱体（ヒーター）は図示していないが、帯状カーボン
による抵抗加熱で、両市場を周囲から加熱する方式で、
本発明にかかる結晶成長装置は上記のように液面を常に
一定にできるから、加熱効率は極めてよい。従前は結晶
成長と共に液面を一定に保つため坩堝を上方に移動して
おり、そのため加熱部も広域に亘っていたが、本発明で
は坩堝が動かないから広域加熱の必要がなく、連通才る
２つの坩堝を加熱しても、その加熱に要するエネまた、
回転坩堝の回転は、坩堝上部周囲に連結した回転リング
２５を耐熱性ベルトによって同転する。装置全体は０．
２気圧程度の減圧アルゴン気流中にあるから、熱伝導も
比較的少ない。
による抵抗加熱で、両市場を周囲から加熱する方式で、
本発明にかかる結晶成長装置は上記のように液面を常に
一定にできるから、加熱効率は極めてよい。従前は結晶
成長と共に液面を一定に保つため坩堝を上方に移動して
おり、そのため加熱部も広域に亘っていたが、本発明で
は坩堝が動かないから広域加熱の必要がなく、連通才る
２つの坩堝を加熱しても、その加熱に要するエネまた、
回転坩堝の回転は、坩堝上部周囲に連結した回転リング
２５を耐熱性ベルトによって同転する。装置全体は０．
２気圧程度の減圧アルゴン気流中にあるから、熱伝導も
比較的少ない。
（ｇ） 発明の効果
以上の説明から判るように、本発明によれば大口径で長
尺の良質結晶を連続して成長することができるため、低
コストで高品質の結晶が供給されて、半導体工業の−１
１の発展に貢献するものである。
尺の良質結晶を連続して成長することができるため、低
コストで高品質の結晶が供給されて、半導体工業の−１
１の発展に貢献するものである。
第１図は本発明にかかる結晶成長装置の坩堝の斜視図、
第２図は同じくその断面図、第８図は本発明にかかる結
晶成長装置の操作を示す概要断面図である。図中、１１
は回転坩堝、１２は融液保持用坩堝、１８は原料補給用
坩堝、１４は連通管１５は回転坩堝に設けた孔、２１は
溶融液、２２は結晶種、２８は成長したシリコン単結晶
、２４はシリコン多結晶を示す。 第１図 第２図 第 ３ 図
第２図は同じくその断面図、第８図は本発明にかかる結
晶成長装置の操作を示す概要断面図である。図中、１１
は回転坩堝、１２は融液保持用坩堝、１８は原料補給用
坩堝、１４は連通管１５は回転坩堝に設けた孔、２１は
溶融液、２２は結晶種、２８は成長したシリコン単結晶
、２４はシリコン多結晶を示す。 第１図 第２図 第 ３ 図
Claims (1)
- 底面又は側面に融液の流入する孔を設けた結晶引上げ用
回転坩堝と、該回転相場が収容される融液保持用坩堝と
、該融液保持用坩堝に連通した原料補給用坩堝とを有す
ることを特徴とする結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11802482A JPS598695A (ja) | 1982-07-06 | 1982-07-06 | 結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11802482A JPS598695A (ja) | 1982-07-06 | 1982-07-06 | 結晶成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS598695A true JPS598695A (ja) | 1984-01-17 |
Family
ID=14726175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11802482A Pending JPS598695A (ja) | 1982-07-06 | 1982-07-06 | 結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS598695A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4894206A (en) * | 1986-09-22 | 1990-01-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Crystal pulling apparatus |
| WO1992001826A1 (en) * | 1990-07-26 | 1992-02-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method and apparatus for making single crystal |
| US5098674A (en) * | 1987-12-03 | 1992-03-24 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Powder supply device and method for a single crystal pulling apparatus |
| US5145550A (en) * | 1984-02-21 | 1992-09-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process and apparatus for growing single crystals of III-V compound semiconductor |
| US7531038B2 (en) | 2001-05-01 | 2009-05-12 | Ricoh Company, Ltd. | Crystal growth method |
| CN115029776A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-09-09 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 一种液体加料装置、单晶炉及其供料方法 |
-
1982
- 1982-07-06 JP JP11802482A patent/JPS598695A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5145550A (en) * | 1984-02-21 | 1992-09-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process and apparatus for growing single crystals of III-V compound semiconductor |
| US4894206A (en) * | 1986-09-22 | 1990-01-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Crystal pulling apparatus |
| US5098674A (en) * | 1987-12-03 | 1992-03-24 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Powder supply device and method for a single crystal pulling apparatus |
| WO1992001826A1 (en) * | 1990-07-26 | 1992-02-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method and apparatus for making single crystal |
| EP0494312A1 (en) * | 1990-07-26 | 1992-07-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method and apparatus for making single crystal |
| EP0494312B1 (en) * | 1990-07-26 | 1996-10-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method and apparatus for making single crystal |
| US7531038B2 (en) | 2001-05-01 | 2009-05-12 | Ricoh Company, Ltd. | Crystal growth method |
| US8623138B2 (en) | 2001-05-01 | 2014-01-07 | Ricoh Company, Ltd. | Crystal growth apparatus |
| CN115029776A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-09-09 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 一种液体加料装置、单晶炉及其供料方法 |
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