JPS62230696A - 半導体単結晶の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は液体封止引上法による単結晶引上げ法に関する
ものである。

（従来の技術） 従来、半導体単結晶の製造において採用されている液体
封止法は、ヒーターにより加熱されたるつぼ内に原料融
液を収容し、その液面を８２０３融液でおおい、Ｎ料融
液面に種結晶を浸漬し、なじませた後１種結晶を引上げ
て単結晶を引上げる方法である（例えば特開昭５８−９
５６９９号参照）。

この方法では、一定の直径をもった結晶を育成するため
に、融液表面は原料の融点付近の温度に保持する必要が
ある。

しかし、結晶が融液より結晶に固化する際１発熱し　融
液表面の温度が上昇する。また、結晶が成長すると結晶
表面からの放熱が生じ、融液表面の温度が下降する。

したがって、上述の発熱と放熱の熱収支を考え、融液表
面の温度“を常に融点付近に保つように。

ヒータ一温度を制御し、一定の引上速度で結晶を育成し
ていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかし上記の単結晶育成方法では ｌ）固化率６５〜７２％付近では熱のバランスはとれて
いても、結晶か成長する速度よりも引］二速度の方が速
くなるため、目標直径よりも小さくなり、この部分は製
品にすることができない、この直径落ちを防止するため
に、ヒータ一温度のみを制御することにより、直径制御
を行うと、固化率４５％から多結晶化や双晶の発生がお
こる。

２）固化率７０％付近からティル側は、多結晶化や双晶
の発生かおこり、この部分も製品にすることができない
。

という問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは上記問題点を克服するため鋭意研究を重ね
た結果、所定の固化率に達した時に、単結晶の引上速度
とヒーターの温度降下速度を相関的に制御することによ
りその目的を達成しうろことを見出し、この知見に基づ
き本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、　液体封止引上法により半導体単結
晶を育成するに当り、定められた１つあるいは２つ以上
の固化率の時点で、結晶引上速度を順次下げることによ
り、多結晶化や双晶の発生を抑えつつこの引上速度に対
応してそれぞれ定められたヒーターの温度降下速度を用
いて直径制御することにより結晶の育成を行うことを特
徴とする半導体単結晶の製造方法　を提供するものであ
る。

次に本発明を図面に従って説明する。

第１図は本発明方法に用いられる液体封止引上法による
半導体単結晶製造装置の１例の断面図であり、高圧容器
１内のヒーター２により加熱されたるつぼ６内に原料融
液９を収容し、その表面をＢ２ｏ３融液８でおおい、原
料融液９表面に種結晶ｌＯを浸漬し、なじませた後、種
結晶１０を引上げて単結晶７を引上げるようにしである
０図中３は結晶引上用シャフト（シード軸）、１２は容
器ｌどの間の高圧シール、４はるつぼ押上用シャフト（
るつぼ軸）、５はサセプター、６はＰＢＮるつぼであり
、１１は断熱材である。

次に本発明の製造方法の一実施態様を述べる。

固化率２．５％まではシート軸３のみ移動させ、５．３
ｓｍ／ｈｒで引き上げ、固化率２．５％でるつぼ軸を１
．４朧■／ｈｒで引上速度３．９■ｓ／ｈｒとする。固
化率６５％以上では結晶が不良となるため、これより小
さい固化率の時（固化率５０％）に引上速度を３．０＋
＋＋ｍ／ｈｒに落とす（２３％スピードダウン）。これ
らの操作においてヒータ一温度降下速度は従来と変わら
な、い。

固化率８８％以上では製品にならないため、結晶の引上
スピードを上げる。

ヒーターの温度降下速度は、＋１．１８〜−７．０６　
（ｘｌＯ−２℃／ｗｉｎ）とするのが好ましい。

従来は、引上速度は一定にしてヒーターの温度降下のみ
で直径制御を行っていたが、固化率が６５〜７２％付近
では結晶の引上速度が今までの融液の固化速度（ｃｍ″
／ｈ「）よりも速くなり、径か細くなっていた。

しかし本発明の方法によれば、上記のように結晶の引上
速度を下げることによって融液の固化速度を遅くして径
不足を防止することにより直径を制御することができる
。

本発明において原料融液の温度は融液表面で融点±５℃
の範囲に制御する。

本発明方法はガリウムヒ素、ガリウムリン、インジウム
リン、インジウムリン、ガリウムアンチモンのような化
合物半導体の単結晶の製造に適用するのが好ましいが、
シリコンのような元素半導体にも適用できる。

（実施例） 次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。

実施例 第１図に示すような単結晶引上装置を用いてＧ　ａ　Ａ
　ｓ単結晶を引上げた。

Ｇａ（６Ｎ）１９００ｇ、Ａｓ（７Ｎ）２１００ｇ、Ｂ
２０３（含有水分５ｏｏｐｐ■）　７ｏｏｇをＰＢＮる
つぼ６に入れ、アルゴン雰囲気下て融解し、アルゴン圧
力４０　ｋｇ／ｃｒｎ’下でシード軸回転速度６ｒｐｍ
、るつぼ軸回転速度２０ｒｐ■として（１００）方向に
引上速度（シード軸引上速度−るつぼ軸押上速度）３．
９■譜八ｒで、ヒータ一温度降下レートを結晶の重量増
にしたがって。

−１，７６ｘｌＯ〜−７．０６ｘｌＯ２℃　／ｗｉｎ、
間の降下レートて、結晶の直径制御を行いつつ、結晶の
固化率（固化重量／チャージ重量）５０％まで、結晶の
育成を行い、次に結晶の引上速度を徐々に落とし最終的
３．０１■／ｈｒとして、結晶の育成を試みた。その時
のヒータ一温度降下レートを第２図、引上速度を第３図
に示した。

結晶の成長速度Ｖｇは Ｖ　ｇ　＝　（Ｖｐ−Ｖｃ／Ｌ）／　（１−（Ｄｃ／Ｄ
ｏ）２（Ｐｃ／Ｐａ））（ただし、ｖｐ：シート軸引上
速度、 Ｖｃ／Ｌ；るつぼ押上速度、Ｄｃ：結晶径ＤＯ；るつぼ
径、Ｐｃ：結晶密度、 Ｐ■：融液密度、Ｄｃ＝Ｇｏの場合） で表わされるように、引上速度に依存し、結晶径によっ
てもかわる。したがって最終引上速度３．０飄■／ｈｒ
、に対して、直径制御のために温度降下レートを固化率
５０％以上では変えたことになる０以上により、シード
側からティル部まで３８７０ｇｒの完全な単結晶を得た
。

この場合固化率５０％以降は引上速度が小さくなること
から時間はかかるが多結晶化や双晶の発生がおこらなく
なる。また同一仕込量では従来の方法に比ベインゴツト
当りのウェハー収量が１．４倍に向上した。

（発明の効果） 本発明方法による作用効果を列挙すれば次の通りである
。

（ｉ）シード側は比較的高速引上げができることになり
、育成時間の短縮になる。

口ｉ）多結晶化や双晶の発生を防ぎ、シートからテール
まで完全な単結晶を得ることができる。

（ｉｉｉ）　Ｌ／たがつて同一仕込量では従来の方法に
比べ、インゴット当りのウェハー収量を大幅に向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は液体封止法の装置の概略断面図てあり、第２図
は結晶の固化率に対するヒータ一温度の降下速度を示す
グラフ、第３図は結晶の固化率に対する引上速度のグラ
フを示す。 第　　１　　図 ↑

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体封止引止法により半導体単結晶を育成するに
   当り、定められた１つあるいは２つ以上の固化率の時点
   で結晶引上速度を順次下げることにより、多結晶化や双
   晶の発生を抑えつつこの引上速度に対応してそれぞれ定
   められたヒーターの温度降下速度を用いて直径制御する
   ことにより結晶の育成を行うことを特徴とする半導体単
   結晶の製造方法。