JPS6236096A - 単結晶の製造方法およびその装置 - Google Patents

単結晶の製造方法およびその装置

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JPS6236096A
JPS6236096A JP60173939A JP17393985A JPS6236096A JP S6236096 A JPS6236096 A JP S6236096A JP 60173939 A JP60173939 A JP 60173939A JP 17393985 A JP17393985 A JP 17393985A JP S6236096 A JPS6236096 A JP S6236096A
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melt
single crystal
crucible
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molten substance
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Osamu Haida
拜田 治
Matao Araya
荒谷 復夫
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/30Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
    • C30B15/305Stirring of the melt

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 、〔産業上の利用分野〕 本発明は、引上げ法によるSiやGaAsなどの半導体
あるいは無機化合物質などの単結晶の製造方法およびそ
の装置に関するものである。
〔従来の技術〕
引上げ法は、チョクラルスキー法とも言われ、大径の単
結晶インゴットが得やすいなどの利点があるためSiや
GaAsなどの単結晶の製造に実用されている。しかし
ながら、この方法では、引上げの進行につれ、PやBな
どのドーピング元素が融液中に濃縮されるため、単結晶
の下方にいくに従い、抵抗値が大幅に低下するという欠
点があった。
この欠点を解決する方法として例えば、第3図に示す方
法が知られている。  (George Fiegl;
5olid  5tate  Technolog7.
  ^ugust、   1 9 8 3)  この方
法によれば、融解用ルツボ3aから、単結晶lの引上げ
用ルツボ3に融液輸送管10を用いてSi融液4を補給
することにより、引上げ用ルツボ3内のSi融液中のド
ーピング元素の濃度が上昇するのを防1トすることがで
きる。
しかしながら、この方法では、融液輸送管10温度制御
が難かしいこと、2つのルツボ3.3aを加熱および温
度制御するコストが高いことなどの欠点があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
既に説明した従来法の欠点を解決するために、融液輸送
管10や融解用ルツボ3aを使用セず、第4図に示すよ
うに多結晶Si原料2を引七げ用ルツボ3に直接補給す
る実験を行った。その結果、第4図に示す方法では、?
i結品lのインゴツト面内のドーピング元素濃度、言い
換えると抵抗値のばらつきが非常に大きくなるという欠
点があることがわかった0本発明はこの欠点を解決し、
原料の直接補給を可1近にする方法を提供する。
〔問題点を解決するためのf段〕
本発明は、溶融物質から引りげ方法にて単結晶を製造す
る方法において、収容容器内の溶融物質に進行磁場を印
加しながら、かつ該溶融物質原料を該収容容器側壁近傍
の溶融物質に供給しながら種結晶の引上げにより結品成
長を行うことを特徴とする単結晶の製造方法とである。
また1本発明の装置は上記方法の実施に用いるものであ
って。
l)加熱装置を備え溶融物質を収容する容器、2)該容
器の側壁の外周を取り囲んで設けられ容器内の溶融物質
にF向きの進行磁場を印加する手段。
3)該溶融物質の原料を固体もしくは液体の状態で前記
収容容器側壁近傍の溶融物質に上方から供給する手段、 を設けたことを特徴とする単結晶の製造装置である。
容器内に進行磁場を印加する手段は、溶融物質収納容器
の側壁を取り囲む電磁石とこれに低周波交?i、電流を
供給する電v、(図示しない)とから成る。
〔作用〕
本発明者らは、第4図に示す方法では、単結晶インゴツ
ト面内のドーピング元素濃度のばらつきが大きい理由に
つき以丁のように推論した。
第5図に示すように、加熱されるルツボ3(溶融物質収
納容器)内の融液4には熱対流11が発生する。従来の
技術では、引七げ単結晶lを回転し、強制対流12を発
生させることにより、熱射illが固/液界面13に到
達するのを防いでいる。
しかし、熱対流11、強制対流12は乱流であり、流れ
のゆらぎがあるため、熱対流11の一部が固/液界面1
3に時々達するものと考えられる。従ってSi原料の供
給位置を通過した熱対流llが固/液界面13に達する
とそれに対応する結晶面のドーピング元素の濃度が他の
部分より著しく低くなるものと推定した。そこで、ルツ
ボ3内の融液4に進行磁場を印加し、該融液に下向きの
駆動力を与え、熱対流11を抑止した。この状態で原料
多結晶Siもしくは、液状のSiをSi融液4の表面近
くに添加する方法によれば、単結晶1面内のドーピング
元素濃度のばらつきは増大しないことを見出した。すな
わち、本発明の要点は、ルツボ3内の融液4に進行磁場
を印加することにより、ルツボ側壁近くのL昇熱対流1
1を弱めるかあるいは抑ILシたLで、あるいは熱対流
に打ちかつ下向きの力を享えてむしろf向きの流れをか
えた状態で、固体または液体の原料を添加することにあ
る。
第1図と第2図に、本発明の装置の構成図を示す、ヒー
タ5を備え、溶融物質(融液)4を収納したルツボ溶融
物質収納容器3から単結晶1を引上げる装置が設けられ
ている。これを取り囲むチェンバ外壁7の外周に、電磁
石8を設ける0円筒状の電磁石8は進行磁場を発生し、
これをルツボ内の融液4に印加し、融液4に下向きの駆
動力を4える。[料多結晶2の供給手段はその内容を問
わないが上方からルツボ3内に固体状の原料多結晶2(
第1図)、または入射窓9から例えばレーザ光などの輻
射光を照射されて液状とした原料多結晶2(第2図)を
融液4に供給する。これにより、多結晶原料は融液4内
を下降して混合され融液4中へのドーピング元素の濃縮
を抑止する。第1図に示す構成では、原料多結晶が直接
融液4に供給されており、第2図に示す構成では、原料
多結晶2を湯面上に供給し、この下端部付近に入射窓9
からレーザ光を照射して徐々に融解し、原料2を液体状
態で融液4に供給する構成が示されている。
第2に示す実施態様については、レーザ光以外に例えば
キセノンランプの光を集光した輻射光線を用いることも
できる。
〔実施例〕
実施例1 第1図に示す装置を用いてPドープn型Si単結晶の引
上げを行った(実施例1)、進行磁場の周波数は100
Hzとし、磁場の強さを20〜200ガウスに変化させ
た。
なお、比較例として磁場刃(磁場印加なし)で多結晶添
加を行わない場合(比較例1)と行う場合(比較例2)
についても引上げを行った。実施例1、比較例2では単
結晶lおよびルツボ3をそれぞれ20rpmおよび2r
pmで逆向きに回転した。一方、比較例1では、@結晶
およびルツボ3をそれぞれ20rppxおよび10rp
mで逆向きに回転した。
また、単結晶のショルダリング(肩付け)が終Yし、引
りげが定常に入った時点より、弔結晶引J―げ速度(m
 Ij:換算の速度)の局の速度で多結晶Siを添加し
た。
なお、実施例1および比較例2では、引りげ結晶の長さ
が比較例1と同じになるように、始めにルツボ内に装入
するSi多結晶の晶、を少なくした。
Si多結晶追加添加の効果を調べるため、単結晶の軸方
向の抵抗変化を調査した。
単結晶インゴットの肩部および尾部を除いた定常引抜き
期の長さに対し、抵抗値が133%の範囲内に入る部分
の長さの比率が、比較例1では、60%であるのに対し
、実施例1および比較例2では80%に増加した。すな
わち、Si多結晶を追加添加することにより軸方向の抵
抗変化を少なくすることができる。
次に単結晶インゴットを加工してSiウェハを製造し、
該ウェハ面内の抵抗値を測定した結果第6図を得た。進
行磁場を印加せずに多結晶を追加添加した比較例2では
抵抗値のばらつきが17%と非常に大きく、実用上の障
害となった。これに対し1本発明の実施例1は、多結晶
を追加しない通常の引上げ条件である比較例1と比較し
て抵抗値のばらつきが同等もしくはむしろ小さい値とな
った。
実施例2 第2図の装置を用いてSi単結晶の引上げを行った。
進行磁場の周波数は50Hz、磁場の強さを160ガウ
スとした。また、単結晶lおよびルツボ3をそれぞれ2
0rpmおよび10rpmで逆向きに回転した。また、
定常引上げ期には、実施例1の場合と同様引上げ速度の
局の速度で多結晶Siを融液表面上に供給し、その下端
近くにレーザ光を照射し、該多結晶Siを融解してSi
融液上に落とした。
この実施例2でも、抵抗値が133%の範囲に入る部分
の長さの比率は、実施例1と同様80%であった。また
、第6図に示すように、ウェハ面内の抵抗値のばらつき
も4%と低い値が得られた。
〔発明の効果〕
本発明により、単結晶面内の抵抗値の均一性を悪化する
ことなく、単結晶軸方向の抵抗値の変化量を少なくする
ことができる。
本発明はSi以外の単結晶の引1げにも適用することが
できる0例えば、GaAs単結品引上げの際にInやC
rをドープする場合がある。この場合にも、本発明を適
用することにより、Ine度やCrQ度の軸方向の変化
量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示す模式断面図、第2図は本発
明の構成を示す模式断面図、第3図、第4図はそれぞれ
原料多結晶を追加添加する従来法の1例の説明図、第5
図はルツボ内融液流動の模式図、第6図は実施例と比較
例のウェハ面内の抵抗値のばらつきを示すグラフである

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 溶融物質から引上げ方法にて単結晶を製造する方法
    において、収容容器内の溶融物質に進行磁場を印加しな
    がら、かつ該溶融物質原料を該収容容器側壁近傍の溶融
    物質に供給しながら種結晶の引上げにより結晶成長を行
    うことを特徴とする単結晶の製造方法。 2 加熱装置を備え溶融物質を収容する容器と、該容器
    の側壁の外周を取り囲んで設けられ、容器内の溶融物質
    に下向きの進行磁場を印加する手段と、該溶融物質の原
    料を固体もしくは液体の状態で前記収容容器側壁近傍の
    溶融物質に上方から供給する手段とを設けたことを特徴
    とする単結晶の製造装置。
JP60173939A 1985-08-07 1985-08-07 単結晶の製造方法およびその装置 Granted JPS6236096A (ja)

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JP60173939A JPS6236096A (ja) 1985-08-07 1985-08-07 単結晶の製造方法およびその装置
DE19873701733 DE3701733A1 (de) 1985-08-07 1987-01-22 Verfahren und vorrichtung zum zuechten von czochralski-einkristallen

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JPH0329751B2 JPH0329751B2 (ja) 1991-04-25

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