JPH0497980A - 単結晶の製造方法 - Google Patents

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］ この発明は、チョクラルスキ法により、半導体単結晶を
製造するための単結晶製造方法に関する。

［従来の技術］ チョクラルスキ法により結晶育成を行なう場合、種結晶
から単結晶を引上げる初期段階では、連続的に単結晶の
直径を増大させていき、なだらかな肩部形状を得ること
が好ましい。このようになだらかな肩部を形成した後、
安定して単結晶を製造する方法として、第２図に示すよ
うな装置を一例として用いる方法を挙げることができる
。

この装置は、チョクラルスキ法で単結晶を引上げていく
ための通常の機構を備えるものであるが、図に示すよう
に、回転昇降可能な上軸１の下端に略円錐形の肩部形成
部材２が設けられている。この肩部形成部材２において
、その中心には種結晶３が露出するよう設けられ、種結
晶３の脇には、該部材内に原料融液を導くためエア抜の
役割を果たす、小孔４が形成されている。

この装置を用いて単結晶を引上げていくには、下軸５で
支持されたるつぼ６内に収容された原料融液７に、上軸
１を下降して肩部形成部材２を浸漬し、その種結晶３を
原料融液７と十分馴染ませた後、原料融液７をヒータ（
図示せず）で育成温度に調整し、次いで肩部形成部材２
の内壁に沿って単結晶が成長するようにゆっくりと上軸
１を上昇させる。このようにして、まず単結晶の肩部が
形成され、引続き上軸１の上昇に従い所定の直径の直胴
部が形成される。

［発明が解決しようとする課題］ このような装置を用いる単結晶の製造方法では、結晶が
種結晶から引上げられる際、径方向に急成長することが
食止められ、単結晶の肩部をなだらかに成長させていく
ことができる。したがって、引上げるときの多結晶化、
双結晶化および転移等の欠陥の発生が抑えられる。

しかしながら、このような従来の方法は、第３図の矢印
で示すように、単結晶の肩部形成時、肩部形成部材２の
外周部から中心に向かう放熱が発生する。この放熱の結
果、肩部形成部材２の外周部よりも中心部が高温となり
、単結晶の固液界面がｃｏｎｃａｖｅ化（上に凸化）す
るようになる。

このような固液界面形状で単結晶を育成すると、多結晶
または双結晶が発生しやすくなり、一方で該部材を用い
ることによりこれらの発生を抑制している効果が損なわ
れてしまうことになる。

この発明の目的は、上述した点を解消し、単結晶の固液
界面をｃｏｎｃａｖｅ化（上に凸化）させることなく、
なだらかな肩部を形成して、より再現性が高い単結晶化
を実現できる単結晶の製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は、中心に種結晶が露出するよう設けられた略
円錐形の肩部形成部材を用いて、るつぼ内に収容された
原料融液から単結晶を引上げていく単結晶の製造方法に
おいて、肩部形成部材の外周部と中心部との間に、断熱
部材を介在させ、外周部から中心部への熱の移動を抑制
して単結晶を引上げてい（単結晶の製造方法である。

この発明に従う断熱部材の材質は、熱伝導率が低く、高
温において安定で原料融液と反応せず、しかも育成する
単結晶を汚染することのないものであれば、その種類を
問わない。これに該当する材質として具体的には、石英
などを挙げることができる。

［発明の作用効果］ この発明に従う単結晶の製造方法では、単結晶を引上げ
る際、種結晶に続く肩部を形成するために用いる略円錐
形の肩部形成部材の外周部と中心部との間に断熱部材を
介在させ、外周部から中心部への熱の移動を抑制してい
る。このように断熱部材を介在させることにより、従来
の肩部形成部材を用いた方法で問題となった外周部から
中心部への放熱が断熱部材で阻止され、中心部が外周部
より高温になる事態を防いでいる。その結果、中心部よ
りも外周部の方が加熱されるため、中心部の方が早く固
化し、固液界面の形状がｃｏｎｖｅＸ（下に凸）の方向
に傾く。このような形状は、単結晶の育成に好ましく、
多結晶化または双結晶化等の発生が抑えられる。

したがって、この発明に従えば、固液界面をｃｏｎｃａ
ｖｅ化（上に凸化）させることなく、肩部形成部材によ
ってなだらかな肩部を形成して、より再現性が高い単結
晶化を実現することができる。

［実施例］ 第１図は、この発明に従う肩部形成部材の一例を示す断
面図である。第１図を参照して、上軸１の下端に取付け
られた肩部形成部材２は、図に示すように、３つの部材
から構成されてい□る。まず、上軸１の下端にはＰＢＮ
からなる略円錐形の中心部材２ａが設けられている。こ
の中心部材２ａにおいて、その中心は種結晶３が設けら
れ、種結晶３の脇にはエア抜のための小孔４が形成され
ている。また、中心部材２ａの下端には、石英製でリン
グ状の断熱部材２ｂおよびＰＢＮ製でリング状の外周部
材２ｅが、図に示すように固定部材２ｃおよび２ｄによ
り、ねじ止めされている。なお、これらの部材の内壁は
、滑らかにつながっており、単結晶の肩部のための空間
を形成している。これらの部材および肩部形成部材２の
寸法は、中心部材２ａの底面開孔の直径が１０ｍｍ、外
周部材２Ｃの底面開孔の直径が５０ｍｍ、肩部形成部材
２の深さが１０ｍｍ、断熱部材２ｂが占める深さが５ｍ
ｍ、中心部材２ａの略円錐形に広がる部分の厚みおよび
他の部材の厚みが５ｍｍであった。

以上のように構成された肩部形成部材を備え、他は第２
図で示したと同様で通常の構造を有するＧａＡｓ単結晶
の製造装置を用いて、以下のとおり単結晶の育成を行な
った。直径４インチのＰＢＮ製るつぼには、ＧａＡｓ多
結晶を１ｋｇと液体封止剤Ｂ２Ｏ３を１００ｇチャージ
した。装置内を３３ａｔｍのＡｒガスで加圧し、ヒータ
で原料のＧａＡｓ多結晶を加熱溶融し、上軸を下降させ
て肩部形成部材を原料融液に浸漬した。該部材の中心に
設けられた種結晶を原料融液に十分なじませた後、原料
融液を育成温度に調整し、上軸の弓上げ速度を６ｍｍ／
ｈｒ、上軸の回転速度を５ｒ１）　ｍ　ｓるつぼを支持
する下軸の回転速度を１Ｏｒｐｍとして、単結晶を育成
させた。単結晶の育成は、同条件で１０回繰返した。

得られたＧａＡｓ結晶の寸法は、すべてが５０ｍｍφＸ
１００ｍｍ前後であった。従来の方法による単結晶の育
成も同条件で１０回繰返し、上記実施例と比較した結果
、従来法では単結晶化率が２０％、この発明に従う方法
では単結晶化率が８０％であった。したがって、この発
明は明らかに単結晶化率を向上させ、より再現性が高い
単結晶化を実現するものであった。

なお、この発明に従って、肩部形成部材に設けられる断
熱部材の形状および寸法等は、上記実施例に限定される
ものではなく、種々の取付形状および適当な寸法とする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に用いる肩部形成部材の一例を示す
断面図である。 第２図は、従来の方法に用いる単結晶製造装置の一例を
示す断面図である。 第３図は、肩部形成部材内の放熱を示す模式図である。 図において、１は上軸、２は肩部形成部材、２ａは中心
部材、２ｂは断熱部材、２ｅは外周部材、３は種結晶、
４は小孔、５は下軸、６はるつぼ、７は原料融液を示す
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 中心に種結晶が露出するよう設けられた略円錐形の肩部
   形成部材を用いて、るつぼ内に収容された原料融液から
   単結晶を引上げていく単結晶の製造方法において、 前記肩部形成部材の外周部と中心部との間に、断熱部材
   を介在させ、前記外周部から前記中心部への熱の移動を
   抑制して単結晶を引上げていく単結晶の製造方法。