JPH0688865B2 - ドーピング装置 - Google Patents
ドーピング装置Info
- Publication number
- JPH0688865B2 JPH0688865B2 JP23753789A JP23753789A JPH0688865B2 JP H0688865 B2 JPH0688865 B2 JP H0688865B2 JP 23753789 A JP23753789 A JP 23753789A JP 23753789 A JP23753789 A JP 23753789A JP H0688865 B2 JPH0688865 B2 JP H0688865B2
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- Japan
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- tube
- doping
- dope
- chamber
- melt
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- 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はCZ法による単結晶引き上げ装置に用いられ、坩
堝内の融液に不純物、特にSbをドーピングするドーピン
グ装置に関する。
堝内の融液に不純物、特にSbをドーピングするドーピン
グ装置に関する。
［従来の技術］ CZ法によりエピタキシャルウエーハ用Ｎ型単結晶を引き
上げる場合、引き上げ前に坩堝内のSi融液に、一般にド
ーパントとしてSbを投入する。従来では、例えば、Sbを
多結晶Siとともに坩堝に入れておき、低圧下で加熱溶解
する方法が行なわれた。ところが、Siの融点が1,410°
Ｃであるのに対し、Sbの融点は630°Ｃと低いので、Si
溶解前にSbが溶解し、低圧炉内でSbが蒸発飛散してドー
ピングを充分に行なうことができない。これを解決する
ために、Sb保持容器の下部にこれと連通する直径3mm程
度の細管を備えたドーピング装置を用い、この容器にSb
を入れておき、ドーピング装置を下降させて細管の下端
をSi融液に漬け、炉内の熱でSbを溶融させながらSi融液
に注ぎ入れる方法が提案されている（実公平1-7730号公
報）。
上げる場合、引き上げ前に坩堝内のSi融液に、一般にド
ーパントとしてSbを投入する。従来では、例えば、Sbを
多結晶Siとともに坩堝に入れておき、低圧下で加熱溶解
する方法が行なわれた。ところが、Siの融点が1,410°
Ｃであるのに対し、Sbの融点は630°Ｃと低いので、Si
溶解前にSbが溶解し、低圧炉内でSbが蒸発飛散してドー
ピングを充分に行なうことができない。これを解決する
ために、Sb保持容器の下部にこれと連通する直径3mm程
度の細管を備えたドーピング装置を用い、この容器にSb
を入れておき、ドーピング装置を下降させて細管の下端
をSi融液に漬け、炉内の熱でSbを溶融させながらSi融液
に注ぎ入れる方法が提案されている（実公平1-7730号公
報）。
［発明が解決しよとする課題］ しかし、このドーピング装置では、細管及びSb保持容器
の加熱が一様でないため完全にSbをSi融液中に落下させ
るのに困難があったり、Sb投入前にSbが蒸発したりし
て、定量的なドーピングができなかった。また、細管上
端での温度をSbの融点に等しくしなければならなかった
ので、ドーピング操作が容易でなかった。
の加熱が一様でないため完全にSbをSi融液中に落下させ
るのに困難があったり、Sb投入前にSbが蒸発したりし
て、定量的なドーピングができなかった。また、細管上
端での温度をSbの融点に等しくしなければならなかった
ので、ドーピング操作が容易でなかった。
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、再現性が充
分で正確なドーピングを行うことができ、しかも、ドー
ピング操作が容易なドーピング装置を提供することにあ
る。
分で正確なドーピングを行うことができ、しかも、ドー
ピング操作が容易なドーピング装置を提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明に係るドーピング装
置では、両端が開口したドープ管と、吊り下げ用ワイヤ
と、該ワイヤの下端が取り付けられ、該ドープ管の下端
開口を開閉する底蓋と、該ドープ管の上端開口部に取り
付けられ、該ワイヤ及び不活性ガスが通される孔が形成
されたキャップと、該ドープ管または該キッャプに突設
され、該ドープ管を坩堝上方の所定位置に掛止させるた
めの掛止部材と、を備えている。
置では、両端が開口したドープ管と、吊り下げ用ワイヤ
と、該ワイヤの下端が取り付けられ、該ドープ管の下端
開口を開閉する底蓋と、該ドープ管の上端開口部に取り
付けられ、該ワイヤ及び不活性ガスが通される孔が形成
されたキャップと、該ドープ管または該キッャプに突設
され、該ドープ管を坩堝上方の所定位置に掛止させるた
めの掛止部材と、を備えている。
［作用］ 引上装置のチャンバ内に不活性ガス、通常はArガスを供
給しながら、真空ポンプでチャンバ内を減圧し、坩堝内
の多結晶Siを加熱溶融する。次いでゲートバルブを閉
じ、メインチャンバ上方のサブチャンバ内を常圧にし、
ドーピング装置を吊り下げ、ドープ管内に適当量のドー
パント、例えばSbを入れる。
給しながら、真空ポンプでチャンバ内を減圧し、坩堝内
の多結晶Siを加熱溶融する。次いでゲートバルブを閉
じ、メインチャンバ上方のサブチャンバ内を常圧にし、
ドーピング装置を吊り下げ、ドープ管内に適当量のドー
パント、例えばSbを入れる。
次に、サブチャンバ内をメインチャンバ内と同程度に減
圧し、ゲートバルブを開き、サブチャンバ内にArガスを
供給しながらドーピング装置を降下させる。この不活性
ガスはその一部がキャップの孔を通ってドープ管内に入
り、ドーパントを冷却して固体状態に保持する。掛止部
材がチャンバの一部に当接して掛止されると、ドープ管
は停止する。この状態において底蓋は降下し続けてお
り、ドープ管の下端開口が周縁部から開かれ、ドーパン
トが底蓋の斜面に沿って落下し、融液内に投入される。
圧し、ゲートバルブを開き、サブチャンバ内にArガスを
供給しながらドーピング装置を降下させる。この不活性
ガスはその一部がキャップの孔を通ってドープ管内に入
り、ドーパントを冷却して固体状態に保持する。掛止部
材がチャンバの一部に当接して掛止されると、ドープ管
は停止する。この状態において底蓋は降下し続けてお
り、ドープ管の下端開口が周縁部から開かれ、ドーパン
トが底蓋の斜面に沿って落下し、融液内に投入される。
なお、チャンバ内の圧力は、不活性ガスの供給量と排出
量のいずれか一方又は両方を調節して、ドーパント落下
中にこれが飛散するのを防止できる程度にする。
量のいずれか一方又は両方を調節して、ドーパント落下
中にこれが飛散するのを防止できる程度にする。
本発明によれば、ドーパントをその融点の位置に保持す
る必要がないので、炉内温度分布によらず同一ドーピン
グ装置を使用することができ、ドーピング操作が容易で
ある。
る必要がないので、炉内温度分布によらず同一ドーピン
グ装置を使用することができ、ドーピング操作が容易で
ある。
また、ドーパントの温度を比較的低温に保持できるの
で、ドーパント投入前にドーパントが蒸発するのを防止
でき、したがってドーパントを全量Si融液中に投入する
ことができるので、再現性のある定量的なドーピングを
行うことができる。
で、ドーパント投入前にドーパントが蒸発するのを防止
でき、したがってドーパントを全量Si融液中に投入する
ことができるので、再現性のある定量的なドーピングを
行うことができる。
［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
（１）第１実施例 第１図はドーピング装置の使用状態を示す。
メインチャンバ10の上端開口にはゲートバルブ12を介し
てサブチャンバ14が接続されており、ゲートバルブ12に
よりメインチャンバ10内とサブチャンバ14内とを連通／
遮断可能となっている。
てサブチャンバ14が接続されており、ゲートバルブ12に
よりメインチャンバ10内とサブチャンバ14内とを連通／
遮断可能となっている。
メインチャンバ10内には、上下動及び回転可能な昇降回
転軸16の上端にテーブル18が固着され、このテーブル18
上にグラファイト坩堝20が載置され、グラファイト坩堝
20内に石英坩堝22が嵌合されている。グラファイト坩堝
20の周囲はヒータ24で囲繞され、ヒータ24の周囲はグラ
ファイト断熱壁26で囲繞されている。石英坩堝22内に多
結晶Siを入れ、ヒータ24に電力を供給すると、このSiが
溶解され融液28となる。
転軸16の上端にテーブル18が固着され、このテーブル18
上にグラファイト坩堝20が載置され、グラファイト坩堝
20内に石英坩堝22が嵌合されている。グラファイト坩堝
20の周囲はヒータ24で囲繞され、ヒータ24の周囲はグラ
ファイト断熱壁26で囲繞されている。石英坩堝22内に多
結晶Siを入れ、ヒータ24に電力を供給すると、このSiが
溶解され融液28となる。
サブチャンバ14の中心線に沿って上下動される引上軸30
の下端には、種ホルダ32が固着され、この種ホルダ32に
より疑似種34が保持されている。疑似種34にはタングス
テンワイヤ36の上端が接続され、このタングステンワイ
ヤ36にドーピング装置38が釣り下げられる。
の下端には、種ホルダ32が固着され、この種ホルダ32に
より疑似種34が保持されている。疑似種34にはタングス
テンワイヤ36の上端が接続され、このタングステンワイ
ヤ36にドーピング装置38が釣り下げられる。
ドーピング装置38は、第３図にも示す如く、円筒管40a
とこの下端に溶着されたテーパ管40bとからなる石英製
ドープ管40を備えている。このテーパ管40bは、上端開
口直径が円筒管40aの直径に等しく、下端方向に向かっ
て直線的に拡径している。
とこの下端に溶着されたテーパ管40bとからなる石英製
ドープ管40を備えている。このテーパ管40bは、上端開
口直径が円筒管40aの直径に等しく、下端方向に向かっ
て直線的に拡径している。
円筒管40aの上端部外周面には、石英製リングプレート4
2がその内周面において溶着されている。リングプレー
ト42の上面縁部には、第２図にも示す如く、リングプレ
ート42の中心から半径方向に突出した石英製掛止片441
〜443が等角に配置され、溶着されている。この掛止片4
41〜443は、サブチャンバ14の下端に設けられたリング
プレート14aに掛止させるためのものである。
2がその内周面において溶着されている。リングプレー
ト42の上面縁部には、第２図にも示す如く、リングプレ
ート42の中心から半径方向に突出した石英製掛止片441
〜443が等角に配置され、溶着されている。この掛止片4
41〜443は、サブチャンバ14の下端に設けられたリング
プレート14aに掛止させるためのものである。
円筒管40aの上端部はリングプレート42の上方に突出し
ており、この上端部には第１図に示す如く、テフロン
（登録商標）製キャップ46が嵌着されている。第４図に
も示す如く、キャップ46の中心には、タングステンワイ
ヤ36が通される孔46aが穿設され、孔46aの回りには、Ar
ガスをドープ管40内に通すための複数の孔46bが穿設さ
れている。
ており、この上端部には第１図に示す如く、テフロン
（登録商標）製キャップ46が嵌着されている。第４図に
も示す如く、キャップ46の中心には、タングステンワイ
ヤ36が通される孔46aが穿設され、孔46aの回りには、Ar
ガスをドープ管40内に通すための複数の孔46bが穿設さ
れている。
タングステンワイヤ36の下端には、テーパ管40bの下端
開口を開閉する石英製底蓋48が吊着されている。この底
蓋48は、第５図に示す如く、中空コーン部48aと、中空
コーン部48a内の上端部に嵌着された中実コーン部48bと
からなる。中空コーン部48aの下端部には、短い円筒部4
8cが形成されている。また、中空コーン部48aの上端及
び中実コーン部48bの中心には、タングステンワイヤ36
が通される孔が穿設されており、タングステンワイヤ36
の下端にはストッパーピン50が固着されている。
開口を開閉する石英製底蓋48が吊着されている。この底
蓋48は、第５図に示す如く、中空コーン部48aと、中空
コーン部48a内の上端部に嵌着された中実コーン部48bと
からなる。中空コーン部48aの下端部には、短い円筒部4
8cが形成されている。また、中空コーン部48aの上端及
び中実コーン部48bの中心には、タングステンワイヤ36
が通される孔が穿設されており、タングステンワイヤ36
の下端にはストッパーピン50が固着されている。
次に上記の如く構成された本実施例の動作を説明する。
真空ポンプでメインチャンバ10及びサブチャンバ14内を
25〜30mbar程度に減圧し、ヒータ24に電力を供給して石
英坩堝22内の多結晶Siを溶融する。
25〜30mbar程度に減圧し、ヒータ24に電力を供給して石
英坩堝22内の多結晶Siを溶融する。
次に、ゲートバルブ12を閉じ、サブチャンバ14内を常圧
に戻し、種ホルダ32に疑似種34を取り付け、予め適当量
のSb51を入れておいたドーピング装置38を吊り下げる。
に戻し、種ホルダ32に疑似種34を取り付け、予め適当量
のSb51を入れておいたドーピング装置38を吊り下げる。
次に、サブチャンバ14内をメインチャンバ10内と同程度
に減圧し、ゲートバルブ12を開き、サブチャンバ14内に
Arガスを供給しながら引上軸30を降下させる。このArガ
スは、その一部がキャップ46の孔46bを通ってドープ管4
0内に入り、Sb51を冷却して固体状態に保持する。掛止
片441〜443がサブチャンバ14の下端のリングプレート14
aに当接すると、ドーピング装置38はこのリングプレー
ト14aに掛止される。この状態においても引上軸30は降
下し続けており、テーパ管40bの下端開口が周縁部から
開かれ、Sb51が底蓋48の斜面に沿って落下し、融液28内
に投入される。なお、チャンバ10内の圧力は、Arガスの
供給量と排出量のいずれか一方又は両方を調節して、10
0mbar程度に保持し、Sb51落下中にこれが飛散するのを
防止する。
に減圧し、ゲートバルブ12を開き、サブチャンバ14内に
Arガスを供給しながら引上軸30を降下させる。このArガ
スは、その一部がキャップ46の孔46bを通ってドープ管4
0内に入り、Sb51を冷却して固体状態に保持する。掛止
片441〜443がサブチャンバ14の下端のリングプレート14
aに当接すると、ドーピング装置38はこのリングプレー
ト14aに掛止される。この状態においても引上軸30は降
下し続けており、テーパ管40bの下端開口が周縁部から
開かれ、Sb51が底蓋48の斜面に沿って落下し、融液28内
に投入される。なお、チャンバ10内の圧力は、Arガスの
供給量と排出量のいずれか一方又は両方を調節して、10
0mbar程度に保持し、Sb51落下中にこれが飛散するのを
防止する。
ドープ管40の下端と融液28の表面との間隔は、できるだ
け短い方が好ましいが、考えられる最悪条件下におい
て、テーパ管40bの下端開口が開かれるまでSb51が固体
状態に保持されていなければならないという制限を受け
る。このSb51を固体に保持するための条件は、ドーピン
グ装置38の降下速度、Arガスの流量及びメインチャンバ
10内の圧力にもよる。
け短い方が好ましいが、考えられる最悪条件下におい
て、テーパ管40bの下端開口が開かれるまでSb51が固体
状態に保持されていなければならないという制限を受け
る。このSb51を固体に保持するための条件は、ドーピン
グ装置38の降下速度、Arガスの流量及びメインチャンバ
10内の圧力にもよる。
（２）実験例 次に、実験例を説明する。実験条件は次の通りである。
円筒管40a ：直径60mm、長さ250mm テーパ管40b:下端直径80mm、長さ200mm テーパ管40bの下端と融液28の表面との間隔 :150mm Arガスの流量:40l/min 坩堝内22の多結晶Siチャージ量:18kg Sb51 :140g 上記条件の下で、結晶方位〈111〉、直径４インチの単
結晶Siを16.5kg引き上げた。各チャージ毎にSb51を投入
し、これを多数回繰り返して行なったところ、Sb51の落
下時の蒸発飛散は殆どなく、メインチャンバ10内の汚れ
は認められなかった。
結晶Siを16.5kg引き上げた。各チャージ毎にSb51を投入
し、これを多数回繰り返して行なったところ、Sb51の落
下時の蒸発飛散は殆どなく、メインチャンバ10内の汚れ
は認められなかった。
このドーピング装置を用いて、10回、Ｎ型単結晶Siを引
上たところ、引き上げられた単結晶Siの平均抵抗率は0.
0122Ωcmであり、抵抗率を平均値から±10％以内にする
ことができた。
上たところ、引き上げられた単結晶Siの平均抵抗率は0.
0122Ωcmであり、抵抗率を平均値から±10％以内にする
ことができた。
（２）第２実施例 この第２実施例では、第６図に示す如く、ドープ管40の
下端に石英製のフード52を取り付けている。フード52
は、コーン状肩部52aの上端開口がドープ管40の下端部
外周面に溶着され、肩部52aの下端に円筒状胴部52bの上
端が溶着されている。
下端に石英製のフード52を取り付けている。フード52
は、コーン状肩部52aの上端開口がドープ管40の下端部
外周面に溶着され、肩部52aの下端に円筒状胴部52bの上
端が溶着されている。
この第２実施例によれば、ドープ管40の下端開口が開け
られ、Sb51が底蓋48の斜面を滑って落下する場合、Sb51
がフード52の内壁にあたり、ドープ管40の中心線から遠
く離れて飛散するのを阻止することができる。また、ド
ープ管40が開かれた直後にはドープ管40内の冷却アルゴ
ンガスがフード52内に入り込むので、第１実施例の場合
よりも温度条件が良好となる。
られ、Sb51が底蓋48の斜面を滑って落下する場合、Sb51
がフード52の内壁にあたり、ドープ管40の中心線から遠
く離れて飛散するのを阻止することができる。また、ド
ープ管40が開かれた直後にはドープ管40内の冷却アルゴ
ンガスがフード52内に入り込むので、第１実施例の場合
よりも温度条件が良好となる。
［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明に係るドーピング装置によれ
ば、ドーパントをその融点の位置に保持する必要がない
ので、炉内温度分布によらず同一ドーピング装置を使用
することができ、ドーピング操作が容易となり、また、
ドーパントの温度を比較的低温に保持できるので、ドー
パント投入前にドーパントが蒸発するのを防止してドー
パントを全量Si融液中に投入することができ、再現性の
ある定量的なドーピングを行うことができるという優れ
た効果を奏し、作業性の向上及びSi単結晶の品質の一定
化に寄与するところが大きい。
ば、ドーパントをその融点の位置に保持する必要がない
ので、炉内温度分布によらず同一ドーピング装置を使用
することができ、ドーピング操作が容易となり、また、
ドーパントの温度を比較的低温に保持できるので、ドー
パント投入前にドーパントが蒸発するのを防止してドー
パントを全量Si融液中に投入することができ、再現性の
ある定量的なドーピングを行うことができるという優れ
た効果を奏し、作業性の向上及びSi単結晶の品質の一定
化に寄与するところが大きい。
第１図乃至第５図は本発明に係るドーピング装置の第１
実施例に係り、 第１図はドーピング装置の使用状態を説明する概略縦断
面図、 第２図は第１図に示すドーピング装置の平面図、 第３図はドーピング装置の中間部を省略した正面図、 第４図は第１図に示すキャップ46の平面図、 第５図は第１図に示す底蓋48の縦断面図である。 第６図は本発明に係る第２実施例のドーピング装置の下
部縦断面図である。 12はゲートバルブ 22は石英坩堝 24はヒータ 28は融液 30は引上軸 32は種ホルダ 36はタングステンワイヤ 38はドーピング装置 40はドープ管 42はリングプレート 441〜443は掛止片 48は底蓋 52はフード
実施例に係り、 第１図はドーピング装置の使用状態を説明する概略縦断
面図、 第２図は第１図に示すドーピング装置の平面図、 第３図はドーピング装置の中間部を省略した正面図、 第４図は第１図に示すキャップ46の平面図、 第５図は第１図に示す底蓋48の縦断面図である。 第６図は本発明に係る第２実施例のドーピング装置の下
部縦断面図である。 12はゲートバルブ 22は石英坩堝 24はヒータ 28は融液 30は引上軸 32は種ホルダ 36はタングステンワイヤ 38はドーピング装置 40はドープ管 42はリングプレート 441〜443は掛止片 48は底蓋 52はフード
Claims (1)
- 【請求項１】両端が開口したドープ管（40）と、 吊り下げ用ワイヤ（36）と、 該ワイヤの下端が取り付けられ、該ドープ管の下端開口
を開閉する底蓋（48）と、 該ドープ管の上端開口部に取り付けられ、該ワイヤが通
される孔（46a）及び不活性ガスが通される孔（46b）が
形成されたキャップ（46）と、 該ドープ管または該キッャプに突設され、該ドープ管を
坩堝上方の所定位置に掛止させるための掛止部材（42、
441〜443）と、 を有することを特徴とするドーピング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23753789A JPH0688865B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | ドーピング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23753789A JPH0688865B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | ドーピング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03103388A JPH03103388A (ja) | 1991-04-30 |
| JPH0688865B2 true JPH0688865B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=17016805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23753789A Expired - Lifetime JPH0688865B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | ドーピング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0688865B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102618921A (zh) * | 2012-04-11 | 2012-08-01 | 浙江金瑞泓科技股份有限公司 | 一种双排气平板式外延炉 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6019838A (en) * | 1998-01-05 | 2000-02-01 | Memc Electronic Materials, Inc. | Crystal growing apparatus with melt-doping facility |
| JP4817379B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2011-11-16 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | 原料供給装置 |
| WO2014195980A1 (en) * | 2013-06-07 | 2014-12-11 | Memc Electronic Materials S.P.A. | Dopant feeding device for dispensing dopant |
-
1989
- 1989-09-12 JP JP23753789A patent/JPH0688865B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102618921A (zh) * | 2012-04-11 | 2012-08-01 | 浙江金瑞泓科技股份有限公司 | 一种双排气平板式外延炉 |
| CN102618921B (zh) * | 2012-04-11 | 2015-06-03 | 浙江金瑞泓科技股份有限公司 | 一种双排气平板式外延炉 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03103388A (ja) | 1991-04-30 |
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