JPS6385087A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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- JPS6385087A JPS6385087A JP61227027A JP22702786A JPS6385087A JP S6385087 A JPS6385087 A JP S6385087A JP 61227027 A JP61227027 A JP 61227027A JP 22702786 A JP22702786 A JP 22702786A JP S6385087 A JPS6385087 A JP S6385087A
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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
- C30B15/20—Controlling or regulating
- C30B15/22—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- 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
-
- 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
- Y10S117/917—Magnetic
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はＳｔ、 ＧａＡｓ等の半導体単結晶を育成する
結晶成長方法、特に磁場印加のもとて結晶育成を行う結
晶成長方法に関わる。
結晶成長方法、特に磁場印加のもとて結晶育成を行う結
晶成長方法に関わる。
本発明は磁場印加のもとに原料融液から結晶を育成する
結晶成長方法において、その磁場印加のための電磁石に
脈動率が５％以下の直流Ｍｌ流を供給するようにして結
晶性に優れた結晶を成長することができるようにする。
結晶成長方法において、その磁場印加のための電磁石に
脈動率が５％以下の直流Ｍｌ流を供給するようにして結
晶性に優れた結晶を成長することができるようにする。
磁場印加の下で結晶成長を行う方法は、Ｓｉ、 ＧａＡ
ｓ結晶等を得る場合に適用して高品質の結晶育成を行う
ことができるために工業的に重要な技術として重要視さ
れている。
ｓ結晶等を得る場合に適用して高品質の結晶育成を行う
ことができるために工業的に重要な技術として重要視さ
れている。
この種の結晶成長方法は、例えば特公昭５８−５０９５
１号公報に開示されている。この結晶成長方法を第１図
を参照して説明する。図中、（１）はこの結晶成長方法
に通用する単結晶成長装置を全体として示す。（２）は
原料融液、例えばシリコン融液で、（３）はその収容容
器、例えば石英るつぼを示す。この容器（３）の外周に
は加熱手段（４）が配置される。この加熱手段（４）は
通電ヒータ（５）が例えばジグザグパターンに容器（３
）の外周面に沿う円筒面状をなすように配置される。こ
の加熱手段（４）の外側には水冷等によって冷却される
ジャケット（６）が配置され、その外側に磁場発生手段
（７）すなわち直流磁場を発生する電磁石例えば鉄芯を
有する雷電導電磁石あるいは常電導ソレノイドコイルに
よる電磁石が配置される。（８）は単結晶シードで、（
９）はその引き上げチャックである。
１号公報に開示されている。この結晶成長方法を第１図
を参照して説明する。図中、（１）はこの結晶成長方法
に通用する単結晶成長装置を全体として示す。（２）は
原料融液、例えばシリコン融液で、（３）はその収容容
器、例えば石英るつぼを示す。この容器（３）の外周に
は加熱手段（４）が配置される。この加熱手段（４）は
通電ヒータ（５）が例えばジグザグパターンに容器（３
）の外周面に沿う円筒面状をなすように配置される。こ
の加熱手段（４）の外側には水冷等によって冷却される
ジャケット（６）が配置され、その外側に磁場発生手段
（７）すなわち直流磁場を発生する電磁石例えば鉄芯を
有する雷電導電磁石あるいは常電導ソレノイドコイルに
よる電磁石が配置される。（８）は単結晶シードで、（
９）はその引き上げチャックである。
この装置によって単結晶の引き上げを行うには、磁場発
生手段（７）によって原料融液（２）に所定方向の直流
磁場を印加させた状態で、単結晶シード（８）を回転軸
とるつぼ（３）とを相対的に回転しつつ引き一ヒげるこ
とによって単結晶シード（８）から単結晶（１ｏ）を成
長育成するものである。
生手段（７）によって原料融液（２）に所定方向の直流
磁場を印加させた状態で、単結晶シード（８）を回転軸
とるつぼ（３）とを相対的に回転しつつ引き一ヒげるこ
とによって単結晶シード（８）から単結晶（１ｏ）を成
長育成するものである。
このように、磁場発生手段（７）による直流磁場を導電
性を有する原料融液（２）に印加しつつその結晶育成を
行う場合、導電性を有する融液に磁場が与えられること
によって磁気流体効果による見かけ上の粘性が高められ
て、その表面張力が高められるとともに融液の対流が減
少することによって融液（２）の融液面の温度の変動や
振動が抑制され、これによって結晶性に優れた単結晶（
１０）を育成することができるとか、るつぼずなわぢ容
器（３）の構成材料の取り込み量を減少させることがで
きるとか、あるいはさらに印加磁場の強さを選定するこ
とによってその容器（３）の構成材料、例えば酸素の取
り込み量を制御できるなどの種々の利点がある。
性を有する原料融液（２）に印加しつつその結晶育成を
行う場合、導電性を有する融液に磁場が与えられること
によって磁気流体効果による見かけ上の粘性が高められ
て、その表面張力が高められるとともに融液の対流が減
少することによって融液（２）の融液面の温度の変動や
振動が抑制され、これによって結晶性に優れた単結晶（
１０）を育成することができるとか、るつぼずなわぢ容
器（３）の構成材料の取り込み量を減少させることがで
きるとか、あるいはさらに印加磁場の強さを選定するこ
とによってその容器（３）の構成材料、例えば酸素の取
り込み量を制御できるなどの種々の利点がある。
そして、上記公報に開示された発明においては、さらに
その加熱手段（４）の通電ヒータ（５）に対するリップ
ルを４％以下に抑えることが良質の結晶を育成する上で
重要なことであることの開示がなされている。
その加熱手段（４）の通電ヒータ（５）に対するリップ
ルを４％以下に抑えることが良質の結晶を育成する上で
重要なことであることの開示がなされている。
しかしながら、このような方法によっても成長された単
結晶中に積層欠陥等の結晶欠陥が比較的高密度に発生す
る場合がある。
結晶中に積層欠陥等の結晶欠陥が比較的高密度に発生す
る場合がある。
本発明は、上述した磁場印加の下に結晶成長を行う結晶
成長方法における結晶中の結晶欠陥の発生の問題点の解
消を図る。
成長方法における結晶中の結晶欠陥の発生の問題点の解
消を図る。
すなわち、本発明においては、結晶欠陥の発生が磁場発
生手段を構成する電磁石への通電電流のリップルすなわ
ち脈動に依存すること、そしてこの振動は磁場発生手段
の電磁石への通電電流のリップルが大きい場合、磁場強
度が時間的に変化しこれによって結晶成長装置に誘導電
流が生じ、融液面に振動が生じることによることを究明
し、これに基いて上述の問題点の解決をはかる。
生手段を構成する電磁石への通電電流のリップルすなわ
ち脈動に依存すること、そしてこの振動は磁場発生手段
の電磁石への通電電流のリップルが大きい場合、磁場強
度が時間的に変化しこれによって結晶成長装置に誘導電
流が生じ、融液面に振動が生じることによることを究明
し、これに基いて上述の問題点の解決をはかる。
向、このような磁場発生手段における通電直流電流のリ
ップルに基づく磁場変動が発生しないようにするには、
その電磁石に対する電源として最も電流変動の小さい磁
場を得るには電源として電池を用いればよいが数キロワ
ラトル数十キロワット、あるいは百キロワットを越すよ
うな磁場電源として電池は不適当である。そこでこのよ
うな磁場発生手段としての直流電源には整流器を用いる
ことになる。この整流器として例えばシリコン整流器を
用いた場合、三相全波、六相半波、相間リアクトル付二
重星形等があり、それらの脈動率すなわちリップルは理
論的には４．２％にとどめることができる。しかしなが
ら、実際上この脈動率は直流電源の最大出力付近で用い
た場合の値であり、これより低いところで用いた場合出
力波形の歪みが大きくなり、実質上その脈動率は大とな
っている。
ップルに基づく磁場変動が発生しないようにするには、
その電磁石に対する電源として最も電流変動の小さい磁
場を得るには電源として電池を用いればよいが数キロワ
ラトル数十キロワット、あるいは百キロワットを越すよ
うな磁場電源として電池は不適当である。そこでこのよ
うな磁場発生手段としての直流電源には整流器を用いる
ことになる。この整流器として例えばシリコン整流器を
用いた場合、三相全波、六相半波、相間リアクトル付二
重星形等があり、それらの脈動率すなわちリップルは理
論的には４．２％にとどめることができる。しかしなが
ら、実際上この脈動率は直流電源の最大出力付近で用い
た場合の値であり、これより低いところで用いた場合出
力波形の歪みが大きくなり、実質上その脈動率は大とな
っている。
本発明においては、第１図で示したように結晶成長原料
融液（２）を収容する容器（３）と、この容器（３）の
周囲に配された加熱手段（４）と、融液（２）に所定方
向の磁場を印加する電磁石による磁場発生手段（７）と
融液（２）から結晶を成長させる手段、例えば単結晶シ
ード（８）を有する引き上げチャック（９）を具備し、
融液（２）の融液面に対して相対的に上下指動及び回転
が可能になされた手段を設け、その磁場発生手段（７）
に特に脈動率が５％以ｔの直流電流を供給して、融液（
２）に所定方向の磁場を印加した状態で単結晶シード（
８）を融液（２）に補強させこれより単結晶（１０）の
成長を行う。
融液（２）を収容する容器（３）と、この容器（３）の
周囲に配された加熱手段（４）と、融液（２）に所定方
向の磁場を印加する電磁石による磁場発生手段（７）と
融液（２）から結晶を成長させる手段、例えば単結晶シ
ード（８）を有する引き上げチャック（９）を具備し、
融液（２）の融液面に対して相対的に上下指動及び回転
が可能になされた手段を設け、その磁場発生手段（７）
に特に脈動率が５％以ｔの直流電流を供給して、融液（
２）に所定方向の磁場を印加した状態で単結晶シード（
８）を融液（２）に補強させこれより単結晶（１０）の
成長を行う。
本発明方法では、磁場発生手段に対する供給電流をその
脈動率が５％以−下にとどめるものであるが、このとき
、育成された結晶中における結晶欠陥密度を激減できた
。これは、磁場発生手段（７）からの磁場強度が時間的
に変化することが抑制されたことによって結晶成長装置
に生ずる誘導電流の発生が回避され、これによる液面振
動が抑制されたごとによると思われる。
脈動率が５％以−下にとどめるものであるが、このとき
、育成された結晶中における結晶欠陥密度を激減できた
。これは、磁場発生手段（７）からの磁場強度が時間的
に変化することが抑制されたことによって結晶成長装置
に生ずる誘導電流の発生が回避され、これによる液面振
動が抑制されたごとによると思われる。
第３図は第１図に説明した装置によってシリコン結晶を
成長させた場合において、その磁場発生手段の電磁石に
印加する直流電流の脈動率に対する結晶欠陥密度の測定
結果を示すもので、これによればその脈動率を５％以下
とした本発明方法によればその結晶欠陥密度が激減され
ていることが明確に示されている。
成長させた場合において、その磁場発生手段の電磁石に
印加する直流電流の脈動率に対する結晶欠陥密度の測定
結果を示すもので、これによればその脈動率を５％以下
とした本発明方法によればその結晶欠陥密度が激減され
ていることが明確に示されている。
第１図で説明した結晶成長装置において、その磁場発生
手段（７）の電磁石への通電電流の電源部を、例えば第
２図に示すように交流電源Ｓからの交流電流を整流回路
（１１）及びインダクタイスＬとコンデンサＣのＬＣｌ
路からなるフィルター回（洛（１２）を通じて磁場発生
手段（７）の電磁石のコイル（１３）に１ｉｌｌ電する
。この場合、ＬＣ回路によるフィルター回路（１２）に
よってその脈動率を０．５〜５％にとどめることができ
た。尚、第２図に示したフィルター回路（１２）におい
ては１段のＬＣ回路構成とした場合であるが、２段構成
とすれば０．０１〜０．５％のリップル分に抑えること
ができ、多段構成とすることによって脈動率のより低下
が図られる。
手段（７）の電磁石への通電電流の電源部を、例えば第
２図に示すように交流電源Ｓからの交流電流を整流回路
（１１）及びインダクタイスＬとコンデンサＣのＬＣｌ
路からなるフィルター回（洛（１２）を通じて磁場発生
手段（７）の電磁石のコイル（１３）に１ｉｌｌ電する
。この場合、ＬＣ回路によるフィルター回路（１２）に
よってその脈動率を０．５〜５％にとどめることができ
た。尚、第２図に示したフィルター回路（１２）におい
ては１段のＬＣ回路構成とした場合であるが、２段構成
とすれば０．０１〜０．５％のリップル分に抑えること
ができ、多段構成とすることによって脈動率のより低下
が図られる。
上述したように本発明においては、従来注目されていな
かった磁場発生手段における磁場の変動と結晶欠陥との
因果関係を究明し、これに基づいて磁場発生手段への直
流通電電流の脈動率を５％以下にとどめることによって
、育成された結晶中の欠陥密度を激減することができた
ものであり、このようにしたことによって例えば各種半
導体装置を半導体単結晶から製造する場合において特性
の優れた半導体装置を高い収率をもって製造できるので
コストの低廉化を図ることができ、その工業的利益は大
なるものである。
かった磁場発生手段における磁場の変動と結晶欠陥との
因果関係を究明し、これに基づいて磁場発生手段への直
流通電電流の脈動率を５％以下にとどめることによって
、育成された結晶中の欠陥密度を激減することができた
ものであり、このようにしたことによって例えば各種半
導体装置を半導体単結晶から製造する場合において特性
の優れた半導体装置を高い収率をもって製造できるので
コストの低廉化を図ることができ、その工業的利益は大
なるものである。
第１図は本発明方法の説明に供する結晶成長装置の構成
図、第２図は本発明方法を実施する磁場発生手段の電源
部の一例のブロック図、第３図は電流脈動率に対する結
晶欠陥密度の測定曲線図である。 （１）は単結晶成長装置、（２）は結晶成長原料融液、
（３）はその収容容器、（４）は加熱手段、（７）は磁
場発生手段、（１２）はフィルター回路である。
図、第２図は本発明方法を実施する磁場発生手段の電源
部の一例のブロック図、第３図は電流脈動率に対する結
晶欠陥密度の測定曲線図である。 （１）は単結晶成長装置、（２）は結晶成長原料融液、
（３）はその収容容器、（４）は加熱手段、（７）は磁
場発生手段、（１２）はフィルター回路である。
Claims (1)
- 結晶成長原料融液を収容する容器と、この容器の周囲に
配された加熱手段と、上記融液に所定方向の磁場を印加
する電磁石による磁場発生手段と、上記融液から結晶を
成長させる手段とを設け、上記磁場発生手段に脈動率が
５％以下の直流電流を供給して所定方向磁場を印加させ
つつ上記融液から結晶成長を行うことを特徴とする結晶
成長方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227027A JPS6385087A (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 結晶成長方法 |
| KR1019870010392A KR970007427B1 (ko) | 1986-09-25 | 1987-09-19 | 결정성장방법 |
| IT8748412A IT1211796B (it) | 1986-09-25 | 1987-09-23 | Procedimento per l'accrescimento di cristalli |
| DE3732250A DE3732250C2 (de) | 1986-09-25 | 1987-09-24 | Verfahren zum Ziehen von Einkristallen |
| US07/100,969 US4849065A (en) | 1986-09-25 | 1987-09-25 | Crystal growing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227027A JPS6385087A (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6385087A true JPS6385087A (ja) | 1988-04-15 |
| JPH0559875B2 JPH0559875B2 (ja) | 1993-09-01 |
Family
ID=16854367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61227027A Granted JPS6385087A (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 結晶成長方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4849065A (ja) |
| JP (1) | JPS6385087A (ja) |
| KR (1) | KR970007427B1 (ja) |
| DE (1) | DE3732250C2 (ja) |
| IT (1) | IT1211796B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0543377A (ja) * | 1991-03-22 | 1993-02-23 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶棒の成長方法 |
| JPH05208887A (ja) * | 1992-01-30 | 1993-08-20 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Ｆｚ法シリコン単結晶棒の成長方法及び装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5196085A (en) * | 1990-12-28 | 1993-03-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Active magnetic flow control in Czochralski systems |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60180990A (ja) * | 1984-02-24 | 1985-09-14 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 結晶成長方法 |
Family Cites Families (12)
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| US3550030A (en) * | 1968-11-29 | 1970-12-22 | Abex Corp | Transient regulation of direct current electrical power supplies |
| US3551780A (en) * | 1968-12-05 | 1970-12-29 | Lambda Electronics Corp | Electronic ripple filter |
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