TW531571B - Single crystal pulling apparatus - Google Patents

Description

531571 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明所鼷之抟術領城 本發明係關於一種以連續進料型磁場施加C Z法（以下， 簡稱為C M C Z法）製造S i或砷化鎵G a A S等之半導體單結晶所 用的單結晶提拉裝置，尤其是，關於一種減少迫加因原料 之投入所引起之影響的單結晶提拉裝置。 以汴之持術 依CZ法之單結晶提拉裝置係具有：作為氣密容器的容 器室（chamber),及設於該容器室之内部且儲存半導體融 液的坩堝，及用以加熱半導體融液的加熱器，及用以提拉 半導體單結晶的提拉機構。該裝置像用以在坩堝内之半導 體融液浸漬半導體單結晶之種子結晶，而將該種子結晶慢 慢提拉，使其成長成與種子結晶同方位之大口徑的半導體 單結晶。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 近年來，作為該C Z方法之一種，已開發出一種一面將 原料連續地供應於坩堝一面實行提拉的C M C Z法，該方法偽 對於將下端部彼此互相連通之外坩堝與内坩堝所成之雙重 坩堝的外坩堝與内坩堝間之半導體融液，一面從石英製之 原料供應管追加投入原料一面從内坩墒提拉半導體單結晶 者。原料供應管偽從容器室上部垂下，而其下端開口偽接 近於外坩堝之半導體融液的液面。在該方法中，從原料供 應管所投入之原料像慢慢地融解於半導體融液中，最後經 外坩堝與内坩堝之下端連通部分而流進内坩堝内，成為作 為半導體單結晶而被提拉。 發朋.....之—要— 3 8 3 5 2 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 531571 A7 B7 五、發明説明（2 ) 然而，據調査已知在半導體單結晶内所産生之空洞（ v 〇 i d )的原因，偽在原料投入側之領域，産生空洞之物質（ 在此簡稱為「空洞産生源」）廣泛地擴散在半導體融液中， 為阻礙半導體單結晶之健全成長的一項原因。尤其是，當 追加投入之原料掉落之氣勢過大，或原料成為一塊掉落時 ,則因原料侵入至半導體融液中之深度變大，因此，空洞 産生源之擴散所引起之影響更為顯著出現。 本發明像鑑於上述情事，其目的像在於提供一種可儘 量減少被認為成為阻礙半導體單結晶之健全成長之一主要 原因的原料投入所引起的空洞産生源之擴散影響的單結晶 提拉裝置。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 申請專利範圍第1項之發明，偽具備氣密容器，及在 氣密容器内儲存半導體融液而將彼此之下端部互相連通之 外坩堝與内坩堝而成的雙重坩堝，及向在外坩場與内坩堝 之間的半導體融液之液面投入原料之原料供應手段的單結 晶提拉裝置，其特徵為：在外坩堝與内坩堝之間的半導體 融液之液中，配設限制該半導體融液之流動的流動限制構 件者。 申請專利範圍第2項之發明，其特徽為：該流動限制 構件偽限制外坩堝與内坩堝之間的半導體融液之對流的對 流限制構件者。 申請專利範圍第3項之發明，其特徽為：流動限制構 件偽配設成將從原料投入點至外坩堝與内坩堝之下端連通 部分之路徑增長者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4 3 8 3 5 2 531571 A7 B7 五、發明説明（4 ) 原料供應管5傺用以將半導體融液2 1的粒狀原料連鑛 地供應於外坩堝11與内坩堝12之間的半導體21a之液面上 者。作為從原料供應管5所投入之原料，偽例如以粉碎機 等破碎多結晶矽之鑄錠成為小片狀（f 1 a k e )者，或是從氣 體原料藉熱分解法析出成粒狀的多結晶矽之顆粒等，視需 要再添加如硼（B)(製作p型矽單結晶時），或磷（P)(製作η 型矽單結晶時）等一般稱為摻雜物（d ο p a n t )的添加元素。 半導體原料砷化鎵（G a A s )時也同樣，添加摻雜物，此時， 添加元素為鋅（Ζ η )或矽（S i )。 在空氣室2之上部，設有提拉機構（未予圖示）及將氬（ A r )氣等惰性氣體導入於容器室2的導入口等。提拉機構之 一部分的提拉金屬線24,偽在雙重坩堝3之上方設成一面 旋轉一面上下移動之狀態。在該提拉金屬線之前端，經由 夾頭安裝有半導體單結晶之種子結晶。又，將該種子結晶 浸漬在内坩堝1 2内之半導體融液2 1之後，使之上昇，以種 子結晶作為起始點而將依序成長的半導體單結晶在氬氣（ A r )等惰性氣體氣氛中提拉。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 原料供應管5像用以從上端投入原料，而從下端開口 5 a排出原料者，上端側被支撑而垂下，下端開口 5 a位於靠 近外坩堝1 1之周壁的位置。該原料供應管5為防止污染及 加工上之考慮，以矩形剖面之石英管所構成。又，因將粒 狀高純度半導體原料以適當之掉落速度供應於半導體融液 2 1中，因此，在原料供應管5之内部，互相錯開地配設有 未予圖示之梯狀斜板。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 6 3 8 3 5 2 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 531571 Α7 Β7 五、發明説明（5 ) 又，在外坩堝1 1與内坩堝1 2之間的半導體融液2 1 a之 液中，配設有用以限制同半導體融液2 1 a之流動的流動限 制構件（在第4圖中省略圖示）。該流動限制構件像主要限 制半導體融液2 1 a之對流（達成對流限制構件之功能），抑 制對上述之空隙産生源之廣泛範圍之擴散，由此，從原料 投入點至外坩堝1 1與内坩堝1 2之下端連通部1 2 8之間，確 保安定之濃度斜度者。 以下，説明個別之實施形態。 第1圖表示第1實施形態。在本例子，位於外坩堝1 1與 内坩堝1 2之間的半導體融液2 1 a之液中的從液面適當之位 置，將水平之承受板3 1配設成作為流動限制構件或對流限 制構件之用。在該圖示例，承受板3 1偽形成與外坩堝1 1及 内坩堝場1 2同中心之環狀，在承受板3 1之内周與内坩堝 1 2間s承受板3 1之外周與外坩堝]1間t確保連通承受板3 1 之上下間的連通間隙3 1 a。承受板3 1 ,偽由内坩堝2 1支撑 亦可，從原料供應管5支撑亦可。承受板3 1未沿整値圓周 連續設置亦可，至少設於原料供應管5下側的一定範圍即 可；此時，從原料供應管5支撑為宜。 依照該構造，因配設有承受板3 1 ,因此在投入原料時 5減少給與半導體融液2 1 a之衝擊，由於投入原料所引起 的空調産生源偽從承受板3 1之内外側慢慢擴散至半導體融 液2 1 a中。此時，圖中以箭號（a )所示的半導體融液2 1 a之 對流影響被承受板3 1所阻檔，因不會波及於承受板3 1之上 部，因此，與投入原料時之衝擊緩和之效果相輔相乘s將 -----------------------------------------------------.... ......... --------------------------------------------------------------------------—--------------------------------------_j 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2ί〇Χ297公釐） 7 38352 ----------W 裝 I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 531571 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 空洞産生源之擴散，抑制到最低限度，從半導體融液2 1 a 之液面，至外坩堝1 1與内坩堝1 2之下端連通部1 2 a之間確 保安定之濃度坡度。 第2圔像表示第2實施形態。在本例子，偽將水平之承 受板3 2 ,上下方向設成複數段（在圖示例為兩段）。又，將 各段之承受板3 2向内外周方向交互地錯開，可將承受板3 2 之上下間的連通間隙3 2 a交互地配置於承受板3 2之内外之 圓周部。由此，從半導體融液2 1 a之液面的原料投入點至 外坩堝1 1與内坩堝1 2之下端連通部1 2 a為止的路徑長度設 成較大。 在該構造，因承受板3 2設成多數段，因此更抑制半導 體融液2 ] a之對流，而更限制空洞産生源之擴散。又，因 半導體融液2 1 a之液面的原料投入點至外坩堝1 1與内坩堝 1 2之下端連通部1 2 a的路徑長度較大，因此，原料投入點 之影響不容易波及於内坩堝1 2側，確保更安定之濃度坡度

C 又，不將承受板3 2上下方向値別配設而作成為連續之 螺旋狀而配設亦可。 第3圖傺表示第3實施形態。在本例子，藉將配設於内 周側與外周側之兩件垂直之隔間壁3 4 ,上下方向偏移而交 互地配置，在外周側之隔間壁34b之下端，與内周側之隔 間壁34c之上端；確保分別將隔間壁34向内外方向連通的 連通部分3 4 a。由此，構成從半導體融液2 U之液面的原料 投入點（原料供應管5之下端開口 5 a正下方之液面）至外坩 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21GX 297公釐） 〇 ^ q 9 ς 〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —^m HI m .Hi ϋϋ —ϋ. ϋ— ίϋ n I mu Mm--^—- - -- -- ........ - _ - _ - -- sis 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 531571 A7 B7 五、發明説明（？） 堝1 1與内坩堝1 2之下端連通部1 2 a之路徑會變長。 在該構造，由於雙重配置之垂直隔間板34 b、34c之存 在，抑制半導體融液2 1 a之大對流，能抑制因對流之影響 使空洞産生源擴散至廣泛範圍。又因從原料投入點至外坩 堝1 1與内坩堝1 2之下端連通部1 2 a之路徑長度較大，因此， 確保安定之濃度坡度。 又，流動限制構件之配設方式，並不被限定於上述之 實施形態者s具有半導體融液2 1 a之對流的抑制效果；可 限制整體之流勳之形態，則可配設成任意之形態。 如上所述，因申請專利範圍第1項之發明，偽在融解 投入追加原料之原料的領域的外坩堝與内坩堝間的半導體 融液中5配設流動限制構件，因此5可限制同一領域之整 體性流動，可抑制隨著投入原料所引起的空洞産生源之擴 散。故，可儘量排除阻礙半導體單結晶之健全之成長的主 要原圖。 又，因申請專利範圍第2項之發明，偽藉由流勳限制 構件，主要抑制外坩堝與内坩堝間的半導體融液之對流s 因此可抑制因對流所産生的空洞産生源之擴散促進作用， 能保證半導體單結晶的健全之成長。 又，如申請專利範圍第3項之發明，因從原料投入點 至内坩堝内流動半導體融液之部分之路徑增長時5因在同 路徑可製作安定之濃度分布，因此可更防止對於半導體單 結晶之空洞的産生。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α_4規格（210Χ 297公釐） 3 8 3 5 2 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) m_i ! I —11 ίϋ— 杯

Claims (1)

1. 531571 修正 年月日 χν止太 Η3 第85 1 15857號專利申請案 申請專利範圍修正本 (91年8月30日） 1· 一種單結晶提拉裝置，係具備氣密容器，及在氣密容 器內儲存半導體融液而將彼此之下端部互相連通之外 坩堝與內坩堝而成的雙重坩堝，及向在外坩堝與內坩 堝之間的半導體融液之液面投入原料的原料供應手段 的單結晶提拉裝置，其特徵爲： 在上述外坩堝與內坩堝之間的半導體融液之液 中，配設而當作限制該半導體融液之流動的流動限制 構件者； 將形成與外坩堝及內坩堝同中心之環狀的承受 板，對於半導體融液之液面水平地設置者。 2. 如申請專利範圍第1項之單結晶提拉裝置，其中，上述 流動限制構件包括限制上述外坩堝與內坩堝之間的半 導體融液之對流的對流限制構件者。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項之單結晶提拉裝置，其 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 中，上述流動限制構件係配設設成將從原料投入點至 外坩堝與內坩堝之下端連通部分的路徑增長者。 4. 如申請專利範圍第1項之單結晶提拉裝置，其中，上述 承受板設於原料供應手段下側之一部分的範圍，從原 料供應手段支撐者α 38352 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210 X 297公釐）