JPH0243718B2 - - Google Patents
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- JPH0243718B2 JPH0243718B2 JP57171212A JP17121282A JPH0243718B2 JP H0243718 B2 JPH0243718 B2 JP H0243718B2 JP 57171212 A JP57171212 A JP 57171212A JP 17121282 A JP17121282 A JP 17121282A JP H0243718 B2 JPH0243718 B2 JP H0243718B2
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- JP
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- crucible
- melt
- crystal
- partition wall
- thermal convection
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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
- C30B15/30—Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
- C30B15/305—Stirring of the melt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明は融液の熱対流を抑制できる結晶成長用
坩堝の構造に関する。
坩堝の構造に関する。
(b) 技術の背景
現在の半導体集積回路はシリコン（Si）のよう
な単体半導体或はガリウム砒素（GaAs）、イン
ジウム燐（InP）などの化合物半導体単結晶より
切り出した結晶基板（ウエハ）を用いて形成され
ている。
な単体半導体或はガリウム砒素（GaAs）、イン
ジウム燐（InP）などの化合物半導体単結晶より
切り出した結晶基板（ウエハ）を用いて形成され
ている。
こゝで単結晶の成長方法には引上げ法（略称
CZ法）と浮遊帯域法（略称FZ法）の２つの方法
があるが大口径の大型結晶の成長にはCZが適し
ている。
CZ法）と浮遊帯域法（略称FZ法）の２つの方法
があるが大口径の大型結晶の成長にはCZが適し
ている。
本発明はCZ法による結晶育成に用いられる坩
堝の構造に関するものである。
堝の構造に関するものである。
(c) 従来技術と問題点
単結晶の成長に用いられる坩堝は溶融させる材
料により白金（Pt）、石英（SiO2）、窒化硼素
（BN）など各種の材料からなるものが使い分け
られている。
料により白金（Pt）、石英（SiO2）、窒化硼素
（BN）など各種の材料からなるものが使い分け
られている。
本発明は融液の対流を抑制する効果のある坩堝
の構造に関するものであり、以下現在最も大口径
の結晶の引上げを行つており、熱対流の影響が大
きいSiを例として説明する。
の構造に関するものであり、以下現在最も大口径
の結晶の引上げを行つており、熱対流の影響が大
きいSiを例として説明する。
Si単結晶育成用坩堝としては石英製のものが用
いられており、また窒化硅素（Si3N4）を更にこ
の内張りとしたものもあり、これを用いて直径４
〔インチ〕或は５〔インチ〕長さ１〔ｍ〕程度のも
のが引上げ法により製作されている。
いられており、また窒化硅素（Si3N4）を更にこ
の内張りとしたものもあり、これを用いて直径４
〔インチ〕或は５〔インチ〕長さ１〔ｍ〕程度のも
のが引上げ法により製作されている。
第１図はかゝる石英製の坩堝１を用いてSi単結
晶の引上げを行う坩堝周辺部の状態図である。上
記のように巨大な単結晶を育成させるには直径約
300〔mm〕、厚さ約５〔mm〕の坩堝の中に約20〔Kg〕
の高純度Si多結晶を充填し、アルゴン（Ar）な
どの不活性雰囲気中で坩堝１を囲んで設けられて
いるカーボンヒータ２に通電しSi多結晶を加熱溶
解して融液３とする。
晶の引上げを行う坩堝周辺部の状態図である。上
記のように巨大な単結晶を育成させるには直径約
300〔mm〕、厚さ約５〔mm〕の坩堝の中に約20〔Kg〕
の高純度Si多結晶を充填し、アルゴン（Ar）な
どの不活性雰囲気中で坩堝１を囲んで設けられて
いるカーボンヒータ２に通電しSi多結晶を加熱溶
解して融液３とする。
次に引上げ軸に固定されている種結晶４を融液
３に浸漬するが、この際種結晶４の先端が僅かに
融解する状態の温度に融液３は維持されており、
平衡状態を保ち乍ら融液３の温度を徐々に降下さ
せて必要とする直径にまで結晶５を太らせると共
に引上げ軸を徐々に引上げることにより直胴形の
単結晶５の育成が行われる。
３に浸漬するが、この際種結晶４の先端が僅かに
融解する状態の温度に融液３は維持されており、
平衡状態を保ち乍ら融液３の温度を徐々に降下さ
せて必要とする直径にまで結晶５を太らせると共
に引上げ軸を徐々に引上げることにより直胴形の
単結晶５の育成が行われる。
こゝでSiは融点が1410〔℃〕であるため坩堝底
部の融液３の温度はそれよりも数10〔℃〕高く、
また坩堝１の径および深さが大きいため坩堝１の
底部より内壁に沿つて矢印６で示す熱対流が生じ
ている。
部の融液３の温度はそれよりも数10〔℃〕高く、
また坩堝１の径および深さが大きいため坩堝１の
底部より内壁に沿つて矢印６で示す熱対流が生じ
ている。
然しこの熱対流は定常的なものでなく乱流を伴
つているために熱の揺ぎが大きく、そのため結晶
５の成長方向に沿つて不純物の濃度分布が異る成
長縞を生ずる。そこでこれを解決する方法として
引上げ軸と坩堝１をそれぞれ反対方向に低速回転
させることにより横方向の強制流を作り、これに
より熱対流を抑制する方法がとられているが大直
径Si単結晶引上げの場合は流量が多いために充分
な効果が顕われていない。
つているために熱の揺ぎが大きく、そのため結晶
５の成長方向に沿つて不純物の濃度分布が異る成
長縞を生ずる。そこでこれを解決する方法として
引上げ軸と坩堝１をそれぞれ反対方向に低速回転
させることにより横方向の強制流を作り、これに
より熱対流を抑制する方法がとられているが大直
径Si単結晶引上げの場合は流量が多いために充分
な効果が顕われていない。
(d) 発明の目的
本発明は熱対流を抑制して高品質な単結晶を得
ることが可能な坩堝の構造を提供することを目的
とする。
ることが可能な坩堝の構造を提供することを目的
とする。
(e) 発明の構成
本発明の目的は坩堝の内側に円筒状で上下の外
縁部に複数の突起部をもち、融液中で浮上する隔
壁を備えてなることを特徴とする結晶成長用坩堝
の使用により達成することができる。
縁部に複数の突起部をもち、融液中で浮上する隔
壁を備えてなることを特徴とする結晶成長用坩堝
の使用により達成することができる。
(f) 発明の実施例
第２図は熱対流を抑制するための本発明一実施
例に係る隔壁が融液の液位に応じて上下に移動可
能とした構造を有する坩堝の側面図Ａ、上面図
Ｂ、そして隔壁の斜視図Ｃである。
例に係る隔壁が融液の液位に応じて上下に移動可
能とした構造を有する坩堝の側面図Ａ、上面図
Ｂ、そして隔壁の斜視図Ｃである。
本発明は熱対流が坩堝内の融液の表面と底部と
の温度差により坩堝の側壁に沿つて生じることに
着目し側壁に沿つて隔壁を設けるものである。
の温度差により坩堝の側壁に沿つて生じることに
着目し側壁に沿つて隔壁を設けるものである。
すなわち第２図において本実施例に係る隔壁１
７は坩堝１１と同心円状をなし、その内径は結晶
成長用を行う場合に障害とならぬよう充分大きく
とつてありまた隔壁１７の深さは約30〔mm〕と坩
堝１１の深さに対し充分に浅くとつてある。こゝ
で隔壁１７は坩堝１１と同質材料のものからなり
この実施例の場合は坩堝と同じ石英（SiO2）製
である。この隔壁１７の条件は融液１３と反応し
たり侵されたりしないこと以外に比重が融液１３
より小さく浮上することが必要である。
７は坩堝１１と同心円状をなし、その内径は結晶
成長用を行う場合に障害とならぬよう充分大きく
とつてありまた隔壁１７の深さは約30〔mm〕と坩
堝１１の深さに対し充分に浅くとつてある。こゝ
で隔壁１７は坩堝１１と同質材料のものからなり
この実施例の場合は坩堝と同じ石英（SiO2）製
である。この隔壁１７の条件は融液１３と反応し
たり侵されたりしないこと以外に比重が融液１３
より小さく浮上することが必要である。
本実施例の場合、Siの比重は2.33、一方SiO2の
比重は2.20であつて、隔壁１７は常に融液１３上
に浮遊している。次にこの隔壁１７の周縁には上
下に複数個（本実施例では４個）の突起部１８，
１８′があり浮遊する隔壁１７のストツパ乃至位
置決めの役をしている。そして特に隔壁１７下部
の突起部１８′を設けることで隔壁１７が左右に
上下運動をするのを抑制することが可能となる。
比重は2.20であつて、隔壁１７は常に融液１３上
に浮遊している。次にこの隔壁１７の周縁には上
下に複数個（本実施例では４個）の突起部１８，
１８′があり浮遊する隔壁１７のストツパ乃至位
置決めの役をしている。そして特に隔壁１７下部
の突起部１８′を設けることで隔壁１７が左右に
上下運動をするのを抑制することが可能となる。
育成される結晶は４〔インチ〕或は５〔インチ〕
径で坩堝１１の中央即ち隔壁１７に囲まれた領域
の中央から引き上げられるが、この結晶育成中に
装置の覗き窓を通じて結晶が成長するメニスカス
ラインを観測する必要があり、この際隔壁１７の
存在が視野を妨げるものであつてはならない。
径で坩堝１１の中央即ち隔壁１７に囲まれた領域
の中央から引き上げられるが、この結晶育成中に
装置の覗き窓を通じて結晶が成長するメニスカス
ラインを観測する必要があり、この際隔壁１７の
存在が視野を妨げるものであつてはならない。
具体的な実施例を挙げれば径12〔インチ〕高さ
約250〔mm〕の直胴形坩堝を用いて４〔インチ〕或
５〔インチ〕のSi単結晶を引上げる場合、隔壁１
７の突起部１８，１８′の幅Ｗとして50〔mm〕以下
にとればよい。
約250〔mm〕の直胴形坩堝を用いて４〔インチ〕或
５〔インチ〕のSi単結晶を引上げる場合、隔壁１
７の突起部１８，１８′の幅Ｗとして50〔mm〕以下
にとればよい。
また隔壁１７の厚さは坩堝の厚さの半分程度で
よく本実施例の場合は約３〔mm〕である。
よく本実施例の場合は約３〔mm〕である。
かゝる隔壁１７を用いる場合、単結晶の育成が
進むに従つて液位が低下し遂には隔壁１７が坩堝
１１に着底し、熱対流阻止の効果が無くなるよう
に思われるが、液位に比例して熱対流の影響は無
くなるので着底しても支障はない。かかる本実施
例では隔壁１７が着脱可能であるため、坩堝１１
及び隔壁１７の洗浄を容易に行えるという利点が
ある。
進むに従つて液位が低下し遂には隔壁１７が坩堝
１１に着底し、熱対流阻止の効果が無くなるよう
に思われるが、液位に比例して熱対流の影響は無
くなるので着底しても支障はない。かかる本実施
例では隔壁１７が着脱可能であるため、坩堝１１
及び隔壁１７の洗浄を容易に行えるという利点が
ある。
(g) 発明の効果
本発明の実施により成長縞のない単結晶の成長
が可能となり結晶の品質を向上することができ
た。
が可能となり結晶の品質を向上することができ
た。
第１図は結晶の育成を説明する断面図、第２図
Ａ，Ｂは本発明の実施例にかかる坩堝の構造を示
す断面図及び平面図であり、また第２図Ｃは本発
明にかかる仕切板の構成を示す外観斜視図、であ
る。 図において１，１１は坩堝、２はカーボンヒー
タ、３，１３は融液、５は結晶、１７は隔壁、１
８，１８′は突起部。
Ａ，Ｂは本発明の実施例にかかる坩堝の構造を示
す断面図及び平面図であり、また第２図Ｃは本発
明にかかる仕切板の構成を示す外観斜視図、であ
る。 図において１，１１は坩堝、２はカーボンヒー
タ、３，１３は融液、５は結晶、１７は隔壁、１
８，１８′は突起部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 結晶成長用の融液を保持し、該融液に種結晶
を浸漬し、徐々に引き上げて結晶成長を行うのに
使用する坩堝が、 該坩堝の内側に円筒状で上下の外縁部に複数の
突起部をもち、融液中で浮上する融壁を備えてな
ることを特徴とする結晶成長用坩堝。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17121282A JPS5964590A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 結晶成長用坩堝 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17121282A JPS5964590A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 結晶成長用坩堝 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5964590A JPS5964590A (ja) | 1984-04-12 |
| JPH0243718B2 true JPH0243718B2 (ja) | 1990-10-01 |
Family
ID=15919110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17121282A Granted JPS5964590A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 結晶成長用坩堝 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5964590A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0925192A (ja) * | 1995-07-07 | 1997-01-28 | Nec Corp | 単結晶育成用るつぼおよび単結晶育成法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5891097A (ja) * | 1981-11-24 | 1983-05-30 | Hitachi Ltd | 単結晶製造装置 |
-
1982
- 1982-09-30 JP JP17121282A patent/JPS5964590A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5891097A (ja) * | 1981-11-24 | 1983-05-30 | Hitachi Ltd | 単結晶製造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5964590A (ja) | 1984-04-12 |
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