JP5415052B2 - 極低欠陥半導体単結晶製造方法及びその製造装置 - Google Patents
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Description
前記メルトギャップは、25mm以下の範囲内で調節することが望ましい。
前記単結晶の引上げ速度Vは、V=a+b×L+c×(ΔGap)(a,b,c:定数、L:単結晶の長さ、ΔGap:メルトギャップの変化量)の関係式を満足するように設定することが望ましい。
本発明においては、前記単結晶の外周面から離隔して配置される熱シールド構造物と前記単結晶の外周面との間隔を単結晶の長さごとに異ならせて前記熱空間を増加あるいは減少させることもできる。
本発明の他の側面によれば、石英るつぼに収容された半導体メルトにシードを浸した後、前記シードを回転させながら上部に徐々に引き上げ固液界面を通じて半導体単結晶を成長させるチョクラルスキー法を行うための半導体単結晶製造装置において、単結晶の成長による単結晶の長さ変化に対応して半導体メルト表面上部の熱空間を増加あるいは減少させ無欠陷マージンを制御する熱空間制御部を備えたことを特徴とする極低欠陥半導体単結晶製造装置が提供される。
また、本発明によれば、単結晶の長さごとの全体G値が増大するので引上げ速度が向上して生産性を高めることができ、熱シールド構造物の設計を変更しなくてもよいので設備費用が節減できて経済的である。
上述のような本発明は、特に12インチの無欠陷シリコン単結晶の成長に有用に適用できる。すなわち、300kg以上または400kg以上の大容量チャージから製造される12インチのシリコン単結晶の場合には、シリコンメルトを入れるるつぼとこれを取り囲む熱シールド構造物のサイズ増加によって熱シールド構造物内部の熱蓄積量が大きく増加し、工程中に印加される2000Gまたは3000G以上の強磁場によってシリコンメルトの対流が抑制されることで熱発散が抑制されて単結晶エッジ部のG値が下落することになるが、本発明によれば、熱蓄積空間を減少させることでこのような問題が解決できる。
本発明においては、石英るつぼに収容されたシリコンメルトにシードを浸した後、シードを回転させながら上部に徐々に引き上げ固液界面を通じてシリコン単結晶100を成長させるチョクラルスキー工程を行い、結晶成長の進行中にシリコンメルト表面上部の熱空間(斜線部分)または熱空間の効率を調節して無欠陷マージンを制御する。
[数1]
V=a+b×L+c×(ΔGap)(a,b,c:定数、L:単結晶の長さ、ΔGap:メルトギャップの変化量)
図9を参照すれば、半導体単結晶製造装置は、多結晶シリコンが高温で溶融されたシリコンメルト(SM)が収容される石英るつぼ10;石英るつぼ10の外周面を取り囲み、高温環境で石英るつぼ10を一定の形態に支持するるつぼ支持台20;るつぼ支持台20の下端に設けられ、るつぼ支持台20とともに石英るつぼ10を回転させ、これと同時に固液界面の高さを一定に維持するために石英るつぼ10を徐々に上昇させる石英るつぼ回転手段30;るつぼ支持台20の側壁から所定距離離隔して石英るつぼ10を加熱する加熱手段40;加熱手段40の外郭に設けられ、加熱手段40から発生する熱が外部に流出されることを防止する断熱手段50;一定の方向に回転するシード結晶を用いて石英るつぼ10に収容されたシリコンメルトからシリコン単結晶100を引き上げる単結晶引上げ手段60;単結晶引上げ手段60によって引き上げられるシリコン単結晶100の外周面から所定距離離隔してシリコン単結晶100から放出される熱を遮蔽する熱シールド構造物101;シリコン単結晶100の外周面に沿ってシリコンメルトの上部表面に不活性ガス(例えば、Arガス)を供給する不活性ガス供給手段(図示せず);及びシリコンメルト上部の熱空間を制御するための熱空間制御部200を含む。
Claims (7)
- 石英るつぼに収容された半導体メルト(Melt)にシード(Seed)を浸した後、前記シードを回転させながら上部に徐々に引き上げ固液界面を通じて半導体単結晶を成長させるチョクラルスキー(Cz)法を用いた半導体単結晶製造方法において、
単結晶の成長による単結晶の長さ変化に対応して半導体メルト表面上部の熱空間を増加あるいは減少させ無欠陷マージンを制御し、
前記単結晶の外周面から離隔して配置される熱シールド構造物と前記単結晶の外周面との間隔を単結晶の長さごとに異ならせて前記熱空間を調節することを特徴とする極低欠陥半導体単結晶製造方法。 - 前記単結晶の外周面から離隔して配置される熱シールド構造物の下端と前記半導体メルト表面との間のメルトギャップを単結晶の長さごとに異ならせて前記熱空間を調節することを特徴とする請求項1に記載の極低欠陥半導体単結晶製造方法。
- 前記メルトギャップを25mm以下の範囲内で調節することを特徴とする請求項2に記載の極低欠陥半導体単結晶製造方法。
- V=a+b×L+c×(ΔGap)(a,b,c:定数、L:単結晶の長さ、ΔGap:メルトギャップの変化量)
の関係式を満足するように前記単結晶の引上げ速度Vを変化させることを特徴とする請求項2に記載の極低欠陥半導体単結晶製造方法。 - 石英るつぼに収容された半導体メルトにシードを浸した後、前記シードを回転させながら上部に徐々に引き上げ固液界面を通じて半導体単結晶を成長させるチョクラルスキー法を行うための半導体単結晶製造装置において、
単結晶の成長による単結晶の長さ変化に対応して半導体メルト表面上部の熱空間を増加あるいは減少させ無欠陷マージンを制御する熱空間制御部;を備え、
前記熱空間制御部は、前記単結晶の外周面から離隔して配置される熱シールド構造物と前記単結晶の外周面との間隔を単結晶の長さごとに異ならせて前記熱空間を調節することを特徴とする極低欠陥半導体単結晶製造装置。 - 前記熱空間制御部は、前記単結晶の外周面から離隔して配置される熱シールド構造物の下端と前記半導体メルト表面との間のメルトギャップを単結晶の長さごとに異ならせて前記熱空間を調節することを特徴とする請求項5に記載の極低欠陥半導体単結晶製造装置。
- 前記熱空間制御部は、前記メルトギャップを25mm以下の範囲内で調節することを特徴とする請求項6に記載の極低欠陥半導体単結晶製造装置。
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