JPH01192789A - 結晶引上げ装置及び結晶引上げ方法 - Google Patents
結晶引上げ装置及び結晶引上げ方法Info
- Publication number
- JPH01192789A JPH01192789A JP63016047A JP1604788A JPH01192789A JP H01192789 A JPH01192789 A JP H01192789A JP 63016047 A JP63016047 A JP 63016047A JP 1604788 A JP1604788 A JP 1604788A JP H01192789 A JPH01192789 A JP H01192789A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chamber
- crucible
- inner chamber
- melt
- small
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 47
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 23
- 238000005204 segregation Methods 0.000 claims description 6
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 abstract description 7
- 239000010453 quartz Substances 0.000 abstract description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 abstract 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 13
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 5
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
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
- C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
- C30B15/12—Double crucible methods
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10S117/90—Apparatus characterized by composition or treatment thereof, e.g. surface finish, surface coating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
- Y10T117/1032—Seed pulling
- Y10T117/1052—Seed pulling including a sectioned crucible [e.g., double crucible, baffle]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、融液を収容したルツボから棒状の半導体単結
晶を成長させる結晶引上げ装置と、該装置を用いて不純
物濃度が段階的に異なる半導体単結晶を成長させる結晶
引上げ方法に関するものである。
晶を成長させる結晶引上げ装置と、該装置を用いて不純
物濃度が段階的に異なる半導体単結晶を成長させる結晶
引上げ方法に関するものである。
(従来技術)
従来、チョクラルスキー法(CZ法)によりルツボ内の
融液から棒状の半導体単結晶(インゴットとも呼ぶ)を
成長させた場合には、よく知られているように、成長し
た単結晶の長さ方向における不純物濃度分布Cは C=kCo (I G) k−1 (但し、kはドーパントの偏析係数、C0は融液の初期
の不純物濃度、Gは固化率)で表される。
融液から棒状の半導体単結晶(インゴットとも呼ぶ)を
成長させた場合には、よく知られているように、成長し
た単結晶の長さ方向における不純物濃度分布Cは C=kCo (I G) k−1 (但し、kはドーパントの偏析係数、C0は融液の初期
の不純物濃度、Gは固化率)で表される。
従って、成長した単結晶の長さ方向における不純物濃度
分布は、ドーパントの種類と初期のドープ量によりほぼ
一律に決まってしまう。
分布は、ドーパントの種類と初期のドープ量によりほぼ
一律に決まってしまう。
そのなめC2法では、かなり隔たった不純物濃度を有す
る2種類以上の単結晶ウェハがそれぞれ、 ある程度
の量要求されるとき、不純物濃度の必要な種類と同数あ
るいはそれ以上の数の単結晶インゴットの引き上げ育成
をしなければならず、非常に単結晶生産の効率が悪くな
る。 また、所望の不純物濃度の単結晶ウェハの必要量
がインゴット量に対して少ない場合には、大量の不必要
部分が生じ、材料歩留りが悪くなる。 そしてまた、所
望の不純物濃度が非常に狭く、そのウェーハの必要量が
多いときも、その必要量を確保するために何本ものイン
ゴットを育成し、大量の不必要部分が生じて材料歩留り
が悪くなる。
る2種類以上の単結晶ウェハがそれぞれ、 ある程度
の量要求されるとき、不純物濃度の必要な種類と同数あ
るいはそれ以上の数の単結晶インゴットの引き上げ育成
をしなければならず、非常に単結晶生産の効率が悪くな
る。 また、所望の不純物濃度の単結晶ウェハの必要量
がインゴット量に対して少ない場合には、大量の不必要
部分が生じ、材料歩留りが悪くなる。 そしてまた、所
望の不純物濃度が非常に狭く、そのウェーハの必要量が
多いときも、その必要量を確保するために何本ものイン
ゴットを育成し、大量の不必要部分が生じて材料歩留り
が悪くなる。
また、単結晶育成の他の方法としてフローティングゾー
ン法(FZ法)という方法があるが、この方法によれば
1本の単結晶インゴットの長さ方向において任意の部分
に任意の不純物濃度を有する結晶の育成は可能であり、
単結晶生産の非効率及び材料歩留りの低下を招くことな
く上記の要求を満たすこととができる。 しかしながら
、FZ法法帖結晶一般にドーパント不純物の結晶断面内
の分布がCZ法箪結晶に比べると非常に悪いことがわか
っている。 例を(too) S i単結晶にとると、
リン(P)ドープ品の比抵抗ρの面内分布が、CZ法で
Δρ4〜10%であるのに対してFZ法ではΔρ20〜
50%にも達する(但し、FZ法では(111)結晶)
、 ここで、Δρ=(ρ関−ρ、aり)72Mである。
ン法(FZ法)という方法があるが、この方法によれば
1本の単結晶インゴットの長さ方向において任意の部分
に任意の不純物濃度を有する結晶の育成は可能であり、
単結晶生産の非効率及び材料歩留りの低下を招くことな
く上記の要求を満たすこととができる。 しかしながら
、FZ法法帖結晶一般にドーパント不純物の結晶断面内
の分布がCZ法箪結晶に比べると非常に悪いことがわか
っている。 例を(too) S i単結晶にとると、
リン(P)ドープ品の比抵抗ρの面内分布が、CZ法で
Δρ4〜10%であるのに対してFZ法ではΔρ20〜
50%にも達する(但し、FZ法では(111)結晶)
、 ここで、Δρ=(ρ関−ρ、aり)72Mである。
(発明が解決しようとする課H)
本発明の目的は、長さ方向の不純物濃度が段階的に異な
る棒状単結晶を、CZ法と同様に引き上げ育成するもの
であって、従来C2法のような著しい単結晶生産の非効
率及び材料歩留りの低下を招くことなく、また従来FZ
法のような不純物の面内分布の著しい不均一を招くこと
なく、新規に単結晶の不純物濃度に関する少量多品種生
産に対応することのできる結晶引上げ装置及び結晶引上
げ方法を提供することにある。
る棒状単結晶を、CZ法と同様に引き上げ育成するもの
であって、従来C2法のような著しい単結晶生産の非効
率及び材料歩留りの低下を招くことなく、また従来FZ
法のような不純物の面内分布の著しい不均一を招くこと
なく、新規に単結晶の不純物濃度に関する少量多品種生
産に対応することのできる結晶引上げ装置及び結晶引上
げ方法を提供することにある。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明の結晶引上げ装置は、゛引上げ結晶の長さ方向に
おける不純物濃度が理論上一定にできるという既出願の
二重構造ルツボをもつ装!を、不純物濃度に関する少量
多品種生産に対応するように構成したものである。 二
重構造ルツボの引上げ装!は、ルツボ本体内がルツボ本
体と同心筒状の隔離壁部によって内室と外室とに仕切ら
れることにより内室と外室とが一体となっており、該ル
ツボの外室内融液を結晶が引き上げられる内室に供給す
る融液供給路は前記隔離壁部に設けられた小貫通孔であ
るかあるいは前記小貫通孔とそれにつらなって延在する
パイプ状通路によるもので、この二重構造ルツボの前記
内室の径は前記外室の径に対し、ドーパント不純物の偏
析係数にかかる特定の関係、つまりドーパント不純物の
偏析係数をkとしたとき前記内室の径を前記外室の径の
α倍としたものである(特願昭61−221896参照
)。
おける不純物濃度が理論上一定にできるという既出願の
二重構造ルツボをもつ装!を、不純物濃度に関する少量
多品種生産に対応するように構成したものである。 二
重構造ルツボの引上げ装!は、ルツボ本体内がルツボ本
体と同心筒状の隔離壁部によって内室と外室とに仕切ら
れることにより内室と外室とが一体となっており、該ル
ツボの外室内融液を結晶が引き上げられる内室に供給す
る融液供給路は前記隔離壁部に設けられた小貫通孔であ
るかあるいは前記小貫通孔とそれにつらなって延在する
パイプ状通路によるもので、この二重構造ルツボの前記
内室の径は前記外室の径に対し、ドーパント不純物の偏
析係数にかかる特定の関係、つまりドーパント不純物の
偏析係数をkとしたとき前記内室の径を前記外室の径の
α倍としたものである(特願昭61−221896参照
)。
本発明の結晶引上げ装置は、上記二重構造ルツボの装置
において、ルツボの隔離壁部の一部側面に内室側または
外室側に張り出すとともに内室に連通するドープ剤投入
用の小室を設けたことを特徴とする。
において、ルツボの隔離壁部の一部側面に内室側または
外室側に張り出すとともに内室に連通するドープ剤投入
用の小室を設けたことを特徴とする。
本発明の結晶引上げ方法は、前記本発明装置における二
重構造ルツボの内室にドープした融液を収容する一方、
その外室にアンドープ融液を収容し、隔離壁部に設けら
れた前記融液供給路を通じて外室のアンドープ融液を内
室内に供給しつつ引き上げるに際し、引上げ中にこの小
室にドープ剤を必要量投入することを特徴とするもので
あり、そのドープ剤投入により前記内室融液中の不純物
濃度は初期の値と異なる別の所定の値となって引上げ単
結晶中の不純物濃度を2段階とすることができる。 必
要であればこのような操作を繰り返すことにより、同一
種類の不純物が長さ方向下方にゆくほど段階的に濃くな
った、換言すれば複数の不純物濃度領域を有する1本の
引上げ結晶を育成することができる結晶引上げ方法であ
る。
重構造ルツボの内室にドープした融液を収容する一方、
その外室にアンドープ融液を収容し、隔離壁部に設けら
れた前記融液供給路を通じて外室のアンドープ融液を内
室内に供給しつつ引き上げるに際し、引上げ中にこの小
室にドープ剤を必要量投入することを特徴とするもので
あり、そのドープ剤投入により前記内室融液中の不純物
濃度は初期の値と異なる別の所定の値となって引上げ単
結晶中の不純物濃度を2段階とすることができる。 必
要であればこのような操作を繰り返すことにより、同一
種類の不純物が長さ方向下方にゆくほど段階的に濃くな
った、換言すれば複数の不純物濃度領域を有する1本の
引上げ結晶を育成することができる結晶引上げ方法であ
る。
(作用)
まず、本発明で用いるルツボの融液供給路である小貫通
孔につらなったパイプ状通路は、特にメルトやネックダ
ウンのときのように外室から内室への融液の移動がほと
んどない場合においても、拡散や対流・渦流によって不
純物が内室から外室へ流失することを防ぐ機構である。
孔につらなったパイプ状通路は、特にメルトやネックダ
ウンのときのように外室から内室への融液の移動がほと
んどない場合においても、拡散や対流・渦流によって不
純物が内室から外室へ流失することを防ぐ機構である。
また、本発明の特徴であるところのルツボ隔離壁部に小
室を設けたのは、この小室内でドープ剤の投入と溶融が
なされて、ドープ剤投入時の育成結晶への熱ショックを
和らげたり、あるいは投入したビー1剤微粒子が結晶育
成界面に付着して育成単結晶に転位が導入されることを
防ぐための機構である。
室を設けたのは、この小室内でドープ剤の投入と溶融が
なされて、ドープ剤投入時の育成結晶への熱ショックを
和らげたり、あるいは投入したビー1剤微粒子が結晶育
成界面に付着して育成単結晶に転位が導入されることを
防ぐための機構である。
そしてまた、二重構造ルツボの装置で単結晶長さ方向の
不純物濃度が一定となるのは次のような原理による。
外室と内室とが一体となった二重構造ルツボの横断面が
同心円状であるとき、外室の半径をR1内室の半径をr
、不純物の偏析係数をkとすると、引き上げられる融液
の液面高さにおいては r=α・R の関係を溝なしている。 そこで、外室内融液をアンド
ープとし、内室内融液を不純物濃度(CL )でドープ
して、外室からアンドープ融液を供給しつつ内室から不
純物濃度(kcr >の結晶が引上↓デられて液面高さ
が微少量ΔH減少したとき、この間に結晶にとりこまれ
た全不純物量はπR2ΔHXkCL であり、またΔト■なる高さ幅の内室融液中にもともと
存在した不純物量は、前記「=α・Rの関係があるので π「2ΔHXCL =πR2Δl(x (r 2/R’ ) Ct=πR2
ΔHXkCL で表され、結晶に取り込まれた全不純物量と一致する。
不純物濃度が一定となるのは次のような原理による。
外室と内室とが一体となった二重構造ルツボの横断面が
同心円状であるとき、外室の半径をR1内室の半径をr
、不純物の偏析係数をkとすると、引き上げられる融液
の液面高さにおいては r=α・R の関係を溝なしている。 そこで、外室内融液をアンド
ープとし、内室内融液を不純物濃度(CL )でドープ
して、外室からアンドープ融液を供給しつつ内室から不
純物濃度(kcr >の結晶が引上↓デられて液面高さ
が微少量ΔH減少したとき、この間に結晶にとりこまれ
た全不純物量はπR2ΔHXkCL であり、またΔト■なる高さ幅の内室融液中にもともと
存在した不純物量は、前記「=α・Rの関係があるので π「2ΔHXCL =πR2Δl(x (r 2/R’ ) Ct=πR2
ΔHXkCL で表され、結晶に取り込まれた全不純物量と一致する。
すなわち、ΔHなる高さ幅の内室融液中に存在していた
不純物はすべて育成される結晶中に取り込まれることに
なって、内室内融液中の不純物濃度は常に一定値kCL
となるのである。
不純物はすべて育成される結晶中に取り込まれることに
なって、内室内融液中の不純物濃度は常に一定値kCL
となるのである。
ちなみに、リン(P)、ボロン(B)、アンチモン(s
b )のαはそれぞれ0.59.0,89.0614で
ある。 それらの数値から本発明の適用はリン、ボロン
の場合について有効であり、特にリンの場合に最も有効
かつ有利であると言える。
b )のαはそれぞれ0.59.0,89.0614で
ある。 それらの数値から本発明の適用はリン、ボロン
の場合について有効であり、特にリンの場合に最も有効
かつ有利であると言える。
また、内室と外室をつなぐ融液供給路が隔離壁部に設け
られた小貫通孔のみの場合と、貫通孔とそれにつらなる
パイプ状通路である場合では、第1回目のドープをいつ
するかが興なる。 融液供給路が隔離壁部に設けられた
小貫通孔のみの場合では、第1回目のドープは内室及び
外室に積んだ原料ポリシリコンがメルト完了し、ネック
ダウンも終了し、肩広げに入った以後に行うことが望ま
しい、 なぜならば、メルトやネッダウン中は外室から
内室への融液の量的な移動がほとんどないので、内室か
ら外室へドーパント不純物の流出が生じ、引上げ結晶の
長さ方向の抵抗均一条件が崩れてしまうからである。
融液供給路がパイプ状通路を伴う場合には、外室、内室
間の融液の量的な移動がないか、はとんどない場合でも
内室から外室へのドーパント不純物の流出はほとんど抑
えられるので、第1回目のドープは、メルトが進行し、
内室、外室の液面高さがほとんど同一になった時以後に
行えばよい。
られた小貫通孔のみの場合と、貫通孔とそれにつらなる
パイプ状通路である場合では、第1回目のドープをいつ
するかが興なる。 融液供給路が隔離壁部に設けられた
小貫通孔のみの場合では、第1回目のドープは内室及び
外室に積んだ原料ポリシリコンがメルト完了し、ネック
ダウンも終了し、肩広げに入った以後に行うことが望ま
しい、 なぜならば、メルトやネッダウン中は外室から
内室への融液の量的な移動がほとんどないので、内室か
ら外室へドーパント不純物の流出が生じ、引上げ結晶の
長さ方向の抵抗均一条件が崩れてしまうからである。
融液供給路がパイプ状通路を伴う場合には、外室、内室
間の融液の量的な移動がないか、はとんどない場合でも
内室から外室へのドーパント不純物の流出はほとんど抑
えられるので、第1回目のドープは、メルトが進行し、
内室、外室の液面高さがほとんど同一になった時以後に
行えばよい。
従って、パイプ状通路は本発明の目的においては、あっ
てもなくてもかまわない存在であるかも知れない、 し
かしながら、例えばSi単結晶の引上げ育成についてみ
ると、結晶育成初期に転位が結晶に導入されやすく、メ
ルトバックし引上げ直すという事態が往往にして生じる
。 こめとき内室から外室への不純物流出量は、パイプ
状通路有りの場合はメルトバック量にみあう分だけであ
るが、パイプ状通路なしの場合は、メルトバックに要す
る時間中に内室から外室へ不純物はどんどん流出してし
まい、内室融液中の不純物と外室融液中の不純物の濃度
はほぼ等しくなり、引上げ結晶の長さ方向抵抗均一化条
件は完全に崩れてしまう、 従って、パイプ状通路有り
の場合は、転位の入りやすい結晶育成初期での引上げ失
敗にもある程度対応できる長所がある。
てもなくてもかまわない存在であるかも知れない、 し
かしながら、例えばSi単結晶の引上げ育成についてみ
ると、結晶育成初期に転位が結晶に導入されやすく、メ
ルトバックし引上げ直すという事態が往往にして生じる
。 こめとき内室から外室への不純物流出量は、パイプ
状通路有りの場合はメルトバック量にみあう分だけであ
るが、パイプ状通路なしの場合は、メルトバックに要す
る時間中に内室から外室へ不純物はどんどん流出してし
まい、内室融液中の不純物と外室融液中の不純物の濃度
はほぼ等しくなり、引上げ結晶の長さ方向抵抗均一化条
件は完全に崩れてしまう、 従って、パイプ状通路有り
の場合は、転位の入りやすい結晶育成初期での引上げ失
敗にもある程度対応できる長所がある。
(実施例)
本発明をシリコン単結晶育成に適用した実施例を第1〜
4図を参照して説明する。
4図を参照して説明する。
まず、実施例装置の全体構成を第1図(概念図)につき
説明する。 図を簡単にするために、ホットゾーンを収
容する容器、保温筒、ヒーターなどを省いている。 ま
た、第2図には、第1図装置における二重構造ルツボの
平面図を示した。
説明する。 図を簡単にするために、ホットゾーンを収
容する容器、保温筒、ヒーターなどを省いている。 ま
た、第2図には、第1図装置における二重構造ルツボの
平面図を示した。
第1図において、2は上下動及び回転可能なルツボ軸3
上に固定されたグラファイトルツボ、1”はグラファイ
トルツボ2の内面に密着して配置された石英製円筒容器
状の外側ルツボで、この外側ルツボ1はグラファイトル
ツボ2によって補強(保持)されている、 外側ルツボ
1内には、図示のごとく隔離壁貫通孔5とそれにつらな
る石英製パイプ状通路6を有する石英製円筒状の隔離壁
部4が配置されている。 円筒状の隔離壁部4は外側ル
ツボ1の内底面に融着加工されており、従って隔離壁部
4の内部はドープした融液10を収容する内室を、また
隔離壁部4と外側ルツボ1の側壁との間はアンドープ融
液11を収容する外室を構成している。 またバイブロ
は融液の供給が円滑に行われる太さ61I11で、不純
物拡散が完全に制約される長さ150nl(実験で確認
して決めた)とし、第2図に示すように、円筒状の壁部
4の外面に巻き付けて融着加工した。 また、7は隔離
壁部4の一部分に設けられた、下方の78の部分におい
て内室と連通しているドープ用小室で、本実施例におい
ては第2図に示されるような、隔離壁部よりその外方に
張り出した、縦長の半円筒状の形状とした。 また、こ
の小室の連通孔7aの直径はドープした小室の融液が内
室内の融液と数分以内で混ざりあうように30111と
した(混合効果は実験で確認ずみ)。
上に固定されたグラファイトルツボ、1”はグラファイ
トルツボ2の内面に密着して配置された石英製円筒容器
状の外側ルツボで、この外側ルツボ1はグラファイトル
ツボ2によって補強(保持)されている、 外側ルツボ
1内には、図示のごとく隔離壁貫通孔5とそれにつらな
る石英製パイプ状通路6を有する石英製円筒状の隔離壁
部4が配置されている。 円筒状の隔離壁部4は外側ル
ツボ1の内底面に融着加工されており、従って隔離壁部
4の内部はドープした融液10を収容する内室を、また
隔離壁部4と外側ルツボ1の側壁との間はアンドープ融
液11を収容する外室を構成している。 またバイブロ
は融液の供給が円滑に行われる太さ61I11で、不純
物拡散が完全に制約される長さ150nl(実験で確認
して決めた)とし、第2図に示すように、円筒状の壁部
4の外面に巻き付けて融着加工した。 また、7は隔離
壁部4の一部分に設けられた、下方の78の部分におい
て内室と連通しているドープ用小室で、本実施例におい
ては第2図に示されるような、隔離壁部よりその外方に
張り出した、縦長の半円筒状の形状とした。 また、こ
の小室の連通孔7aの直径はドープした小室の融液が内
室内の融液と数分以内で混ざりあうように30111と
した(混合効果は実験で確認ずみ)。
また、外側ルツボ1と隔離壁部4の形状は、第1図に示
した円筒容器状と円筒状壁部との組合せに限らず、第3
図に示すような、2つのルツボ1゜34を底面において
接合したものでもよい、 要するに、外室の径と内室の
径が、引上げに利用されない底部での融着部分を除いて
、r = JN Rなる関係式を満たす形状であればよ
い、 但し、R:液面高さ×における外側ルツボ1の内
径(半径) 「:液面高さ×における隔離壁部(内室)34の内径(
半径) とした(第3図参照)、 外室の径に対する内室の径の
関係が上記であれば、内室内から引き上げられる単結晶
12内の長さ方向の不純物濃度は新たなドーピングがな
い限り一定値になるのである。
した円筒容器状と円筒状壁部との組合せに限らず、第3
図に示すような、2つのルツボ1゜34を底面において
接合したものでもよい、 要するに、外室の径と内室の
径が、引上げに利用されない底部での融着部分を除いて
、r = JN Rなる関係式を満たす形状であればよ
い、 但し、R:液面高さ×における外側ルツボ1の内
径(半径) 「:液面高さ×における隔離壁部(内室)34の内径(
半径) とした(第3図参照)、 外室の径に対する内室の径の
関係が上記であれば、内室内から引き上げられる単結晶
12内の長さ方向の不純物濃度は新たなドーピングがな
い限り一定値になるのである。
次に、第1図装置により育成された結晶中の長さ方向の
不純物濃度分布がドーピングの回数に応じて複数の濃度
一定領域のつらなりとなることを、第4図のグラフ(横
軸は固化率、縦軸は比抵抗)を参照して説明する。 試
料の製造条件は、外側ルツボの内径を約390nn
< 16″φ)、内側ルツボの内径を約230■φ、r
/Rを0.59、シリコン投入量30kaとし、ドーピ
ング不純物としてリンを用い、5#φ(10G)単結晶
の引上げ育成を行った。
不純物濃度分布がドーピングの回数に応じて複数の濃度
一定領域のつらなりとなることを、第4図のグラフ(横
軸は固化率、縦軸は比抵抗)を参照して説明する。 試
料の製造条件は、外側ルツボの内径を約390nn
< 16″φ)、内側ルツボの内径を約230■φ、r
/Rを0.59、シリコン投入量30kaとし、ドーピ
ング不純物としてリンを用い、5#φ(10G)単結晶
の引上げ育成を行った。
但し、ドープ剤の投入方法は、5回の投入のうち、第1
回目のドープは、原料ポリシリコンがメルト完了し、内
室、外室内の融液面がほぼ一定となった後、第1図に示
したドープ管8を経由してドープ剤9を小室7に落下さ
せることにより行った。
回目のドープは、原料ポリシリコンがメルト完了し、内
室、外室内の融液面がほぼ一定となった後、第1図に示
したドープ管8を経由してドープ剤9を小室7に落下さ
せることにより行った。
第2回目以後のドープは育成結晶が直胴に達した後、結
晶育成中にドープ管8を経由してドープ剤9を小室7に
落下させて行った。
晶育成中にドープ管8を経由してドープ剤9を小室7に
落下させて行った。
第4図は、引上げ単結晶が直胴部に入ってから、引上げ
重量的5 kQごとにドーピングを行い、長さ方向に〜
10Ω・C1l、〜1Ω・CIM、〜0.1Ω・CI、
〜0.01Ω・cm、 NO,001Ω・C1の5段の
抵抗均一領域を有する単結晶育成を狙った実施例におけ
る結晶長さ方向の比抵抗分布を表している。 これより
、はぼ狙い目通りに長さ方向に多段に抵抗均一領域を有
する単結晶育成ができることがわかる。
重量的5 kQごとにドーピングを行い、長さ方向に〜
10Ω・C1l、〜1Ω・CIM、〜0.1Ω・CI、
〜0.01Ω・cm、 NO,001Ω・C1の5段の
抵抗均一領域を有する単結晶育成を狙った実施例におけ
る結晶長さ方向の比抵抗分布を表している。 これより
、はぼ狙い目通りに長さ方向に多段に抵抗均一領域を有
する単結晶育成ができることがわかる。
また、引上げ単結晶より得られたSiウェーへの抵抗の
面内分布は655〜9%であり、通常C25iウエーハ
と同等であることも確認された。
面内分布は655〜9%であり、通常C25iウエーハ
と同等であることも確認された。
本発明の装置及び方法によれば、単結晶におけるドーパ
ント不純物の面内分布が比較的均一であるというC2法
の長所を生かしながら、r/Rがαである二重構造ルツ
ボを使用するとともに、内室融液に対して小室から段階
的にドーピングするから、結晶の長さ方向に何段にもわ
たって、それぞれ望みの不純物濃度を有する不純物濃度
均一領域を有する単結晶を育成することができる。
ント不純物の面内分布が比較的均一であるというC2法
の長所を生かしながら、r/Rがαである二重構造ルツ
ボを使用するとともに、内室融液に対して小室から段階
的にドーピングするから、結晶の長さ方向に何段にもわ
たって、それぞれ望みの不純物濃度を有する不純物濃度
均一領域を有する単結晶を育成することができる。
その結果、本発明は単結晶中の不純物濃度に関しての少
量多品種生産に対応することができ、その工業的効果は
非常に大である。
量多品種生産に対応することができ、その工業的効果は
非常に大である。
第1図は本発明の実施例装置の要部断面図、第2図は第
1図装置の中の二重構造ルツボの平面図、第3図は別の
実施例における二重構造ルツボの断面図、第4図は本発
明方法の効果を説明するグラフである。 1・・・外側ルツボ、 2・・・グラファイトルツボ、
4.34・・・隔wIit部、 5・・・小貫通孔、
6・・・パイプ状通路、 7・・・小室、 8・・・ド
ープ剤投入管、9・・・ドープ剤、 10・・・内室内
融液、 11・・・外室内融液、 12・・・単結晶。 第1図 第3図 0 0.1 0.2 G、3 0.4 0.5 0
.6 0.7 0.8 0.9 t。 固イ牌 第4図
1図装置の中の二重構造ルツボの平面図、第3図は別の
実施例における二重構造ルツボの断面図、第4図は本発
明方法の効果を説明するグラフである。 1・・・外側ルツボ、 2・・・グラファイトルツボ、
4.34・・・隔wIit部、 5・・・小貫通孔、
6・・・パイプ状通路、 7・・・小室、 8・・・ド
ープ剤投入管、9・・・ドープ剤、 10・・・内室内
融液、 11・・・外室内融液、 12・・・単結晶。 第1図 第3図 0 0.1 0.2 G、3 0.4 0.5 0
.6 0.7 0.8 0.9 t。 固イ牌 第4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ルツボ本体と、ルツボ本体内を内室と外室とに仕切
るとともに、ドーパントの偏析係数をkとするとき、ル
ツボ本体の径の√k倍の径を有する同心筒状の隔離壁部
と、隔離壁部に設けられた小貫通孔あるいは小貫通孔と
それに連なるパイプ状通路よりなる融液供給路と、前記
隔離壁部の一部側面に内室側あるいは外室側に張り出す
とともに前記内室に下方において連通する小室とを具備
したルツボを有する結晶引上げ装置。 2 ドーパントの偏析係数をkとするとき、ルツボ本体
の径の√k倍の径を有する同心筒状の隔離壁部によって
仕切られたルツボの内室にドープした融液を収容し、前
記隔離壁部によって仕切られたルツボの外室にアンドー
プ融液を収容し、前記隔離壁部に設けられた小貫通孔あ
るいは小貫通孔とそれに連なるパイプ状通路の融液供給
路を通じて外室のアンドープ融液を内室内に連続的に供
給する一方、内室に連通する小室からドープ剤を内室に
段階的に供給して、不純物濃度が段階的に異なる単結晶
を内室から引上げることを特徴とする結晶引上げ方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63016047A JPH01192789A (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 結晶引上げ装置及び結晶引上げ方法 |
US07/449,405 US5034200A (en) | 1988-01-27 | 1989-12-19 | Crystal pulling apparatus and crystal pulling method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63016047A JPH01192789A (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 結晶引上げ装置及び結晶引上げ方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01192789A true JPH01192789A (ja) | 1989-08-02 |
JPH0511075B2 JPH0511075B2 (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=11905662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63016047A Granted JPH01192789A (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 結晶引上げ装置及び結晶引上げ方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5034200A (ja) |
JP (1) | JPH01192789A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH046198A (ja) * | 1990-04-25 | 1992-01-10 | Nkk Corp | シリコン単結晶製造用のるつぼと、るつぼ内の仕切りの製造方法 |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5288366A (en) * | 1992-04-24 | 1994-02-22 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method for growing multiple single crystals and apparatus for use therein |
US5488924A (en) * | 1993-12-06 | 1996-02-06 | Memc Electronic Materials | Hopper for use in charging semiconductor source material |
JP3015656B2 (ja) * | 1994-03-23 | 2000-03-06 | 株式会社東芝 | 半絶縁性GaAs単結晶の製造方法および製造装置 |
JP3484870B2 (ja) * | 1996-03-27 | 2004-01-06 | 信越半導体株式会社 | 連続チャージ法によるシリコン単結晶の製造方法およびドーパント供給装置 |
US6019838A (en) * | 1998-01-05 | 2000-02-01 | Memc Electronic Materials, Inc. | Crystal growing apparatus with melt-doping facility |
US6984263B2 (en) * | 2001-11-01 | 2006-01-10 | Midwest Research Institute | Shallow melt apparatus for semicontinuous czochralski crystal growth |
DE10204178B4 (de) * | 2002-02-01 | 2008-01-03 | Siltronic Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Einkristalls aus Halbleitermaterial |
KR100889758B1 (ko) * | 2002-09-03 | 2009-03-20 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | 유기박막 형성장치의 가열용기 |
US7635414B2 (en) * | 2003-11-03 | 2009-12-22 | Solaicx, Inc. | System for continuous growing of monocrystalline silicon |
US7691199B2 (en) * | 2004-06-18 | 2010-04-06 | Memc Electronic Materials, Inc. | Melter assembly and method for charging a crystal forming apparatus with molten source material |
US7344594B2 (en) * | 2004-06-18 | 2008-03-18 | Memc Electronic Materials, Inc. | Melter assembly and method for charging a crystal forming apparatus with molten source material |
US7465351B2 (en) * | 2004-06-18 | 2008-12-16 | Memc Electronic Materials, Inc. | Melter assembly and method for charging a crystal forming apparatus with molten source material |
JP5302556B2 (ja) * | 2008-03-11 | 2013-10-02 | Sumco Techxiv株式会社 | シリコン単結晶引上装置及びシリコン単結晶の製造方法 |
KR101841032B1 (ko) | 2010-09-03 | 2018-03-22 | 지티에이티 아이피 홀딩 엘엘씨 | 갈륨, 인듐 또는 알루미늄으로 도핑된 실리콘 단결정 |
US9863063B2 (en) * | 2012-12-18 | 2018-01-09 | Corner Star Limited | Weir for inhibiting melt flow in a crucible |
US20180087179A1 (en) * | 2016-09-28 | 2018-03-29 | Corner Star Limited | Single crystal silicon ingots having doped axial regions with different resistivity and methods for producing such ingots |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2809136A (en) * | 1954-03-10 | 1957-10-08 | Sylvania Electric Prod | Apparatus and method of preparing crystals of silicon germanium group |
NL244873A (ja) * | 1958-11-17 | |||
NL6917398A (ja) * | 1969-03-18 | 1970-09-22 | ||
US4036595A (en) * | 1975-11-06 | 1977-07-19 | Siltec Corporation | Continuous crystal growing furnace |
US4190631A (en) * | 1978-09-21 | 1980-02-26 | Western Electric Company, Incorporated | Double crucible crystal growing apparatus |
US4353875A (en) * | 1978-11-06 | 1982-10-12 | Allied Corporation | Apparatus for growing crystalline materials |
US4456499A (en) * | 1979-05-25 | 1984-06-26 | At&T Technologies, Inc. | Double crucible Czochralski crystal growth method |
US4246064A (en) * | 1979-07-02 | 1981-01-20 | Western Electric Company, Inc. | Double crucible crystal growing process |
GB2084046B (en) * | 1980-08-27 | 1984-07-25 | Secr Defence | Method and apparatus for crystal growth |
US4659421A (en) * | 1981-10-02 | 1987-04-21 | Energy Materials Corporation | System for growth of single crystal materials with extreme uniformity in their structural and electrical properties |
DE3316547C2 (de) * | 1983-05-06 | 1985-05-30 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Kalter Tiegel für das Erschmelzen nichtmetallischer anorganischer Verbindungen |
JPS6379790A (ja) * | 1986-09-22 | 1988-04-09 | Toshiba Corp | 結晶引上げ装置 |
-
1988
- 1988-01-27 JP JP63016047A patent/JPH01192789A/ja active Granted
-
1989
- 1989-12-19 US US07/449,405 patent/US5034200A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH046198A (ja) * | 1990-04-25 | 1992-01-10 | Nkk Corp | シリコン単結晶製造用のるつぼと、るつぼ内の仕切りの製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0511075B2 (ja) | 1993-02-12 |
US5034200A (en) | 1991-07-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2705178B1 (en) | Growth of a uniformly doped silicon ingot by doping only the initial charge | |
JPH01192789A (ja) | 結晶引上げ装置及び結晶引上げ方法 | |
US4894206A (en) | Crystal pulling apparatus | |
US5021225A (en) | Crystal pulling apparatus and crystal pulling method using the same | |
US5087429A (en) | Method and apparatus for manufacturing silicon single crystals | |
EP0220174A1 (en) | Continuously pulled single crystal silicon ingots | |
JP2024501567A (ja) | 単結晶シリコンインゴットの成長中における緩衝部材の使用 | |
EP0205422A1 (en) | Continuously pulled single crystal silicon ingots | |
JP5262346B2 (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
JPH0259494A (ja) | シリコン単結晶の製造方法及び装置 | |
JPH01286994A (ja) | シリコン単結晶の製造方法及び装置 | |
JPH07110798B2 (ja) | 単結晶製造装置 | |
JPH0316989A (ja) | シリコン単結晶の製造装置 | |
KR20240100412A (ko) | 단결정 실리콘 잉곳 제조 동안의 석영 입자 어레이의 사용 | |
DE112022004379T5 (de) | Kristallziehsysteme mit composit-zuführungsrohren für polykristallines silizium, verfahren zur herstellung solcher rohre und verfahren zur bildung eines einkristall-silizium-ingots | |
TW202248470A (zh) | 石英板於單晶矽錠生長期間之用途 | |
JPH01294588A (ja) | シリコン単結晶の製造方法およびその装置 | |
JPH03242397A (ja) | シリコン単結晶引上げ方法 | |
JPH01294600A (ja) | シリコン単結晶製造装置 | |
JPH03131592A (ja) | 結晶成長装置 | |
JPH01301578A (ja) | シリコン単結晶の製造方法及び装置 | |
JPH02233580A (ja) | 結晶成長方法及びその装置 | |
JPH01301579A (ja) | シリコン単結晶の製造方法及び装置 | |
JPH02160688A (ja) | シリコン単結晶の製造方法及び装置 | |
JPH0380182A (ja) | シリコン単結晶の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |