JPS63303894A - シリコン単結晶育成方法 - Google Patents
シリコン単結晶育成方法Info
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- JPS63303894A JPS63303894A JP13798587A JP13798587A JPS63303894A JP S63303894 A JPS63303894 A JP S63303894A JP 13798587 A JP13798587 A JP 13798587A JP 13798587 A JP13798587 A JP 13798587A JP S63303894 A JPS63303894 A JP S63303894A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、多重構造の石英ルツボを用いて、半導体素子
及び太陽電池用等のシリコン単結晶を引上げ育成すると
同時に、原料シリコンを石英ルツボ内に連続的に供給す
るシリコン単結晶育成方法に関する。
及び太陽電池用等のシリコン単結晶を引上げ育成すると
同時に、原料シリコンを石英ルツボ内に連続的に供給す
るシリコン単結晶育成方法に関する。
従来、バッチ式のシリコン単結晶育成方法にあっては、
石英ルツボ内のシリコン融液量が単結晶育成とともに減
少し、この結果として1本の単結晶中の品質(M素濃度
、結晶成長界面、ドーパント濃度)が結晶の長手方向で
変化するという問題がある。すなわち、酸素濃度は、石
英ルツボからシリコン融液内に溶出する酸素量に依存す
るため、石英ルツボ内のシリコン融液が変化するのに伴
って変化する。また、シリコン融液量が変化するのに゛
伴って炉内の熱分布と対流とが変化するため、結晶成長
界面が変化する。さらに、一般に、シリコン単結晶の電
気伝導度を制御するために、リン、ホウ素、アンチモン
等のドーパントを添加するが、これらの不純物原子の偏
析係数が1ではないため、結晶育成にしたがって結晶中
のドーパント濃度が異なる。
石英ルツボ内のシリコン融液量が単結晶育成とともに減
少し、この結果として1本の単結晶中の品質(M素濃度
、結晶成長界面、ドーパント濃度)が結晶の長手方向で
変化するという問題がある。すなわち、酸素濃度は、石
英ルツボからシリコン融液内に溶出する酸素量に依存す
るため、石英ルツボ内のシリコン融液が変化するのに伴
って変化する。また、シリコン融液量が変化するのに゛
伴って炉内の熱分布と対流とが変化するため、結晶成長
界面が変化する。さらに、一般に、シリコン単結晶の電
気伝導度を制御するために、リン、ホウ素、アンチモン
等のドーパントを添加するが、これらの不純物原子の偏
析係数が1ではないため、結晶育成にしたがって結晶中
のドーパント濃度が異なる。
このように、1本の単結晶中の品質がその長手方向で変
化するために、1本の単結晶のうち一部分しか所望の品
質にならないという問題があった。
化するために、1本の単結晶のうち一部分しか所望の品
質にならないという問題があった。
また、バッチ式においては、生産性が低いという問題が
あった。
あった。
これらの問題点を解決するものとして、原料を石英ルツ
ボに供給しながら同時に単結晶を育成する連続単結晶引
き上げ育成方法が従来から提案されてきている。このう
ち、最も構造の簡単なものとして、多重構造の石英ルツ
ボと粉末、塊状、または顆粒状の原料の連続投入とを組
み合わせた引上げ育成方法が知られている(例えば、u
sp−2892739号、特開昭57−183392号
、特開昭58−130195号公報参照)。
ボに供給しながら同時に単結晶を育成する連続単結晶引
き上げ育成方法が従来から提案されてきている。このう
ち、最も構造の簡単なものとして、多重構造の石英ルツ
ボと粉末、塊状、または顆粒状の原料の連続投入とを組
み合わせた引上げ育成方法が知られている(例えば、u
sp−2892739号、特開昭57−183392号
、特開昭58−130195号公報参照)。
しかしながら、上記従来の方法によってシリコン単結晶
を育成する場合には次のような問題点があった。すなわ
ち、シリコンの融液温度は1420℃以上であるのに対
して、ルツボとして使用する石英は温度1100℃以上
で軟化し高温になればなるほど軟化する。この結果、グ
ラファイトサセプタによって支えられた外側の石英ルツ
ボは大きく変化することがなく、単結晶育成に困難はな
いが、支持機構の充分ではない内側のルツボは変形が激
しく単結晶育成が困難になる。
を育成する場合には次のような問題点があった。すなわ
ち、シリコンの融液温度は1420℃以上であるのに対
して、ルツボとして使用する石英は温度1100℃以上
で軟化し高温になればなるほど軟化する。この結果、グ
ラファイトサセプタによって支えられた外側の石英ルツ
ボは大きく変化することがなく、単結晶育成に困難はな
いが、支持機構の充分ではない内側のルツボは変形が激
しく単結晶育成が困難になる。
そして、このルツボの変形は、単結晶の育成時よりも、
引上サイクルの初期において充填した原料シリコンを溶
解する際に大量の熱罎を必要とし、炉内温度が最も高く
なるため、最大となる。この状態を示したのが、第6図
ないし第9図であり、これらの図において符号1.1′
は円筒状及び有底円筒状の内ルツボ、2は外ルツボ、3
はグラファイトサセプタ、4はヒーター、5は初期投入
原料、6はシリコン融液を示している。
引上サイクルの初期において充填した原料シリコンを溶
解する際に大量の熱罎を必要とし、炉内温度が最も高く
なるため、最大となる。この状態を示したのが、第6図
ないし第9図であり、これらの図において符号1.1′
は円筒状及び有底円筒状の内ルツボ、2は外ルツボ、3
はグラファイトサセプタ、4はヒーター、5は初期投入
原料、6はシリコン融液を示している。
また、石英は断熱効果が高く、内ルツボ1.1′の内側
の温度は、その外側の温度に比べて低い。
の温度は、その外側の温度に比べて低い。
このことは、結晶育成時には、内ルツボ1,1′と外ル
ツボ2との間に供給された原料シリコンを効率良く溶解
できるので都合が良いが、初期充填された原料シリコン
を溶解する際には、内ルツボ1.1′に遮断されて抵抗
加熱ヒーター4からの熱が内部に充分に伝えられないた
め、溶解の効率が低い。そして、溶解時間を短縮しよう
として、大量の熱を供給すると、上述した内ルツボ1.
1′の変形の問題が大きくなる。
ツボ2との間に供給された原料シリコンを効率良く溶解
できるので都合が良いが、初期充填された原料シリコン
を溶解する際には、内ルツボ1.1′に遮断されて抵抗
加熱ヒーター4からの熱が内部に充分に伝えられないた
め、溶解の効率が低い。そして、溶解時間を短縮しよう
として、大量の熱を供給すると、上述した内ルツボ1.
1′の変形の問題が大きくなる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、引上げサイクルにおいて最も炉内温度
が高くなる初期投入原料溶解時に、未然に内側収容体の
熱変形を防止でき、しかも溶解効率が極めて高いシリコ
ン単結晶育成方法を提供することにある。
とするところは、引上げサイクルにおいて最も炉内温度
が高くなる初期投入原料溶解時に、未然に内側収容体の
熱変形を防止でき、しかも溶解効率が極めて高いシリコ
ン単結晶育成方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、内側収容体を取
り除いた状態の外側収容体内に初期原料シリコンを充填
して溶解した後に、前記内側収容体を前記外側収容体内
に収納して一体化し多重構造の石英ルツボとした時点で
、単結晶の引上げ育成を開始するものである。
り除いた状態の外側収容体内に初期原料シリコンを充填
して溶解した後に、前記内側収容体を前記外側収容体内
に収納して一体化し多重構造の石英ルツボとした時点で
、単結晶の引上げ育成を開始するものである。
なお、内側収容体としては、有底円筒状(深皿状)のも
の、あるいは円筒状のものが好ましい。
の、あるいは円筒状のものが好ましい。
また、三重以上のルツボ構造にあっては、最も外側の収
容体を除く他の内側収容体について同じ効果が期待でき
る。
容体を除く他の内側収容体について同じ効果が期待でき
る。
本発明のシリコン単結晶育成方法にあっては、最も炉内
温度が高くなる初期原料充填溶解時に外側収容体だけに
よって原料を溶解し、内側収容体の熱変形を防止し、次
いで原料が溶解した後に、外側収容体内に内側収容体を
収納して一体化して多重構造の石英ルツボとし、単結晶
の引上げ一育成を行なう。
温度が高くなる初期原料充填溶解時に外側収容体だけに
よって原料を溶解し、内側収容体の熱変形を防止し、次
いで原料が溶解した後に、外側収容体内に内側収容体を
収納して一体化して多重構造の石英ルツボとし、単結晶
の引上げ一育成を行なう。
(実施例〕
以下、第1図ないし第5図に基づいて本発明の詳細な説
明する。
明する。
まず、有底円筒状(深皿状)の内側収容体10をチャッ
ク機構11と接続し、ヒーター12及び外側収容体13
、グラファイトサセプタ14に対して上方に配置すると
共に、外側収容体13内に初期原料15を充填する(第
1図参照)。次いで、引上炉内の空気をアルゴンガスで
充分排除した後に、抵抗加熱ヒーター12に電流を流し
炉内を昇温する。そして、初期充填原料15が完全に溶
解した後、ヒーター12の発熱けを落として、シリコン
融液16の温度を単結晶育成に適した温度まで下げる。
ク機構11と接続し、ヒーター12及び外側収容体13
、グラファイトサセプタ14に対して上方に配置すると
共に、外側収容体13内に初期原料15を充填する(第
1図参照)。次いで、引上炉内の空気をアルゴンガスで
充分排除した後に、抵抗加熱ヒーター12に電流を流し
炉内を昇温する。そして、初期充填原料15が完全に溶
解した後、ヒーター12の発熱けを落として、シリコン
融液16の温度を単結晶育成に適した温度まで下げる。
この状態において、上方に待機中の内側収容体10を下
降させ、その支持部10aを外側収容体13を保持する
グラフフィトサセプタ14に接触させる(またはグラフ
ァイトサセプタ14を上昇させて内側収容体10に接触
させる)。
降させ、その支持部10aを外側収容体13を保持する
グラフフィトサセプタ14に接触させる(またはグラフ
ァイトサセプタ14を上昇させて内側収容体10に接触
させる)。
内側収容体10をグラファイトサセプタ14に接触支持
させた後に、チャック機構11と内側収容体10とを切
り離し、チャック機構11を上方に移動させる(または
グラファイトサセプタ14を下方に移動させる)。この
とき、シリコン融液16内に内側収容体10が入ると融
液温度が下がるが、その分ヒーター12を昇温させる。
させた後に、チャック機構11と内側収容体10とを切
り離し、チャック機構11を上方に移動させる(または
グラファイトサセプタ14を下方に移動させる)。この
とき、シリコン融液16内に内側収容体10が入ると融
液温度が下がるが、その分ヒーター12を昇温させる。
続いて、一体化した内側収容体10と外側収容体13を
回転させて、上方より種結晶17を下降させシリコン融
液16に付着させる(第2図と第3図参照)。さらに、
従来公知の方法で種結晶17を回転させながら引上げる
ことにより、単結晶18のネック部18aと肩部18b
を形成した後に直胴部18cの育成を開始する。この直
胴部18Cの引上中は、フィーダ1つより原料供給管2
0を介して粉末、塊状あるいは顆粒状の原料21を単結
晶18の育成量と同種供給し、石英ルツボ22内のシリ
コン融液16の阻を一定としたまま単結晶を育成する。
回転させて、上方より種結晶17を下降させシリコン融
液16に付着させる(第2図と第3図参照)。さらに、
従来公知の方法で種結晶17を回転させながら引上げる
ことにより、単結晶18のネック部18aと肩部18b
を形成した後に直胴部18cの育成を開始する。この直
胴部18Cの引上中は、フィーダ1つより原料供給管2
0を介して粉末、塊状あるいは顆粒状の原料21を単結
晶18の育成量と同種供給し、石英ルツボ22内のシリ
コン融液16の阻を一定としたまま単結晶を育成する。
なお、上記実施例においては、内側収容体10として有
底円筒状(深皿状)のものを用いて説明したが、これに
限らず、第5図に示すように円筒状の内側収容体30を
用いてもよい。
底円筒状(深皿状)のものを用いて説明したが、これに
限らず、第5図に示すように円筒状の内側収容体30を
用いてもよい。
以上説明したように、本発明は、内側収容体を取り除い
た状態の外側収容体内に初期原料シリコンを充填して溶
解した後に、前記内側収容体を前記外側収容体内に収容
して一体化し多重構造の石英ルツボとした時点で、単結
晶の引上げ育成を開始するもので°あるから、内側収容
体の変形が少なく、単結晶の育成に問題を生じることが
ない。また、初期充填原料を溶解する時間はそのたびに
異なるため、従来の方法においては、石英ルツボの変形
量、が異なっていたが、本発明においては、初期充填原
料の溶解時間が変化しても、内側収容体の変形量が一定
しており、単結晶の育成に何ら影響を与えることなく、
円滑に育成することができる。さらに、初期充填原料を
溶解する際に、熱伝導率が低い内側収容体がないので、
前記原料の溶解時間を短縮でき、生産性の向上を図るこ
とができる。
た状態の外側収容体内に初期原料シリコンを充填して溶
解した後に、前記内側収容体を前記外側収容体内に収容
して一体化し多重構造の石英ルツボとした時点で、単結
晶の引上げ育成を開始するもので°あるから、内側収容
体の変形が少なく、単結晶の育成に問題を生じることが
ない。また、初期充填原料を溶解する時間はそのたびに
異なるため、従来の方法においては、石英ルツボの変形
量、が異なっていたが、本発明においては、初期充填原
料の溶解時間が変化しても、内側収容体の変形量が一定
しており、単結晶の育成に何ら影響を与えることなく、
円滑に育成することができる。さらに、初期充填原料を
溶解する際に、熱伝導率が低い内側収容体がないので、
前記原料の溶解時間を短縮でき、生産性の向上を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は本発明の一実施例を示すもので、
第1図は初期原料充填時の説明図、第2図は初期原料溶
解時の説明図、第3図は平面図、第4図は単結晶育成時
の説明図、第5図は本発明の別の一例を示す説明図、第
6図と第7図は従来の単結晶育成方法の一例を示すもの
で、第6図は初期原料充填時の説明図、第7図は原料溶
解時の説明図、第8図と第9図は従来の単結晶育成方法
の他の一例を示すもので、第8図は初期原料充填時の説
明図、第9図は原料溶解時の説明図である。 10・・・・・・内側収容体、 13・・・・・・外側収容体、 15・・・・・・初期原料、 18・・・・・・単結晶、 21・・・・・・原料、 22・・・・・・石英ルツボ、 30・・・・・・内側収容体。
第1図は初期原料充填時の説明図、第2図は初期原料溶
解時の説明図、第3図は平面図、第4図は単結晶育成時
の説明図、第5図は本発明の別の一例を示す説明図、第
6図と第7図は従来の単結晶育成方法の一例を示すもの
で、第6図は初期原料充填時の説明図、第7図は原料溶
解時の説明図、第8図と第9図は従来の単結晶育成方法
の他の一例を示すもので、第8図は初期原料充填時の説
明図、第9図は原料溶解時の説明図である。 10・・・・・・内側収容体、 13・・・・・・外側収容体、 15・・・・・・初期原料、 18・・・・・・単結晶、 21・・・・・・原料、 22・・・・・・石英ルツボ、 30・・・・・・内側収容体。
Claims (1)
- 多重構造の石英ルツボを用いて、単結晶を引上げ育成す
ると同時に、原料シリコンを石英ルツボ内に連続的に供
給するシリコン単結晶育成方法において、単結晶の引上
げ育成に先立って、引上げサイクルの初期に充填した原
料シリコンを溶解する際に、内側収容体を取り除いた状
態の外側収容体内に初期原料シリコンを充填して溶解し
た後に、前記内側収容体を前記外側収容体内に収納して
一体化し多重構造の石英ルツボとした時点で、単結晶の
引上げ育成を開始することを特徴とするシリコン単結晶
育成方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13798587A JPS63303894A (ja) | 1987-06-01 | 1987-06-01 | シリコン単結晶育成方法 |
CA000568083A CA1305909C (en) | 1987-06-01 | 1988-05-30 | Apparatus and process for growing crystals of semiconductor materials |
US07/201,018 US4936949A (en) | 1987-06-01 | 1988-06-01 | Czochraski process for growing crystals using double wall crucible |
EP88108790A EP0293865B1 (en) | 1987-06-01 | 1988-06-01 | Apparatus and process for growing crystals of semiconductor materials |
DE8888108790T DE3878990T2 (de) | 1987-06-01 | 1988-06-01 | Vorrichtung und verfahren zur zuechtung von kristallen aus halbleitermaterialien. |
US07/527,887 US5009862A (en) | 1987-06-01 | 1990-05-23 | Apparatus and process for growing crystals of semiconductor materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13798587A JPS63303894A (ja) | 1987-06-01 | 1987-06-01 | シリコン単結晶育成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63303894A true JPS63303894A (ja) | 1988-12-12 |
JPH0453839B2 JPH0453839B2 (ja) | 1992-08-27 |
Family
ID=15211362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13798587A Granted JPS63303894A (ja) | 1987-06-01 | 1987-06-01 | シリコン単結晶育成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63303894A (ja) |
Cited By (8)
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---|---|---|---|---|
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US5843228A (en) * | 1996-04-09 | 1998-12-01 | Mitsubishi Materials Silicon Corporation | Apparatus for preventing heater electrode meltdown in single crystal pulling apparatus |
US5858087A (en) * | 1995-12-28 | 1999-01-12 | Mitsubishi Materials Silicon Corp. | Single crystal pulling apparatus |
US5873938A (en) * | 1995-12-27 | 1999-02-23 | Mitsubishi Materials Silicon Corporation | Single crystal pulling apparatus |
US5895527A (en) * | 1996-02-06 | 1999-04-20 | Mitsubishi Materials Silicon Corporation | Single crystal pulling apparatus |
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 |
JP2015527295A (ja) * | 2012-09-10 | 2015-09-17 | ジーティーエイティー アイピー ホールディング エルエルシーGtat Ip Holding Llc | 連続チョクラルスキー法及び装置 |
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