JPS6028798B2 - ケイ素棒の引出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石英るつぼに存在するケィ素融成物から単結晶
ケイ素棒を引出す方法に関するものでる。

半導体装置の製造に使用されるケイ素榛切片は単結晶ケ
イ素棒から製造される。

半導体装置をケイ素切片から製造する場合、ケイ素内に
生じる望ましくない不純物はできるだけ少量であること
が極めて重要である。

望ましくない不純物、特に金属性不純物はケイ素切片内
の酸素沈澱物によって捕捉（内在的にゲツタリング）さ
れることが知られている。

酸素沈澱物は切片の熱処理中に形成され、この処理は半
導体装置の製造では一般的である。

このために必要な酸素は、融成物からケイ素棒を引出す
間に溶融ケイ素と石英るつぼの反応によって吸収される
。融成物に吸収された酸素は、ケィ素融成物の自由表面
を介して蒸発し、一酸化ケイ素として消えるかまたは晶
出する棒に混和される引出された棒の酸素含量は、種に
近い開始点で約１び８原子／城から、棒の尾端部で約５
×１び７原子／地まで変化し（カィザーとケックによる
赤外分光器で測定した、Ｊ．ＡＰＰ夕．ＰｈＹＳ，２８
，８８２（１９５７））、この濃度では沈澱は生じない
か、または僅かな沈澱が生じるのみである。そこで後者
の酸素濃度では、酸素沈澱によるゲッタリングはこれ以
上は殆んど起こらない。このように榛内の酸素濃度が変
化すると、種々の切片から製造される半導体装置間に重
要な品質の差異が生じる。従って、酸素沈澱物が重要な
程度に生じ始める濃度以上、即ち約７×１び７原子／城
以上、好ましくは１び８原子／桝以上の酸素含量を有す
るケイ素棒を引出すことが望ましい。多くて２×１び８
原子／地の酸素を、単結晶ケイ素に混和することができ
る。本発明の目的は、できるだけ均質な制御すことがで
きるケイ素中の酸素濃度で、単結晶ケイ素樺を引出すこ
とにある。

単結晶ケイ素捧内の酸素含量の変化は、引出方法に用い
られるるつぼが円筒形である事と関連していることが好
ましい。

この結果、引出す間のケィ素融成物とるつば壁との接触
面積は、るつぼ内のケィ素融成物のレベルが下がると小
さくなり、同時にケィ素融成物の自由表面は一定のまま
である。この結果、るつぼ壁から融成物内に熔解する酸
素量はさらに少なくなり、同時に敵成物から一酸化ケイ
素が蒸発する可能性は変わらない。この結果引出す間、
棒に混和する酸素量は常に減少する。本発明は、特に、
引出される棒の酸素含量の重要性に関して、るつぼ内の
ケィ素融成物の自由表面を減らすことによって、改善す
ることができる事実を認識したことに困る。

従って、上記の方法は、ケイ素棒を融成物上に浮かぶボ
ディ内の孔を介して引出し、この孔を、ケイ素榛の直径
に対して、榛の周りに融成物のメニスカスの形状がボデ
ィによって影響されない程度に大きいように選択した本
発明により特徴づけられる。

本発明方法によって、ケイ素榛内の酸素濃度を既知の方
法に比べてかなり増加させることができる。

棒に近い融成物のメニスカスの形状がボディによって影
響されない条件について、この条件をこの種の影響の結
果として転暦を避けるように課すことが注目される。

特に、円形でない孔から棒を引出すと円形でない榛が得
られることは、それ自体既知である。

孔の機縁と棒の間の間隔が４・さし、と、棒に近い融成
物のメニスカスは、棒が孔の形状をとることにより影響
される。この種の方法では転層形成を避けることは殆ん
ど不可能である。浮きボディは石英製であることが好ま
しい。この種のボディの利点は、融成物とボディとの間
の接触面を介しても酸素を雛成物に放出することができ
、またその結果、孔に近い融成物の酸素含量が高水準の
ままであることである。本発明方法は、特にボディが平
坦な環である場合に、容易に実施することができる。

浮きボディがるつぼの壁に被着しないようにするため、
浮きボディは、ボディの周囲を越えて延在するピンを備
え、このピンは浮きボディを石英るつぼの壁から引離す
と共にケイ素棒に対して正しい位置に保つ。

本発明の実施例を図面に基づきさらに詳細に説明する。

図面は本発明方法を実施する装置の部分を示す断面図で
ある。この例では、単結晶ケイ素棒１を石英るつぼ３に
在存するケィ素融成物２から引出す。

本発明では、ケイ素綾１を融成物２上に浮かぶボディ６
の孔５を通して引出す。

このボディは石英が好ましい。孔５を、ケイ素榛１の直
径に関して、綾１の周りの融成物２のメニスカス７の形
状が石英ボディ６によって影響されない程の大きさに選
択する。石英ボディ６は３本の石英ピン４を備えた平坦
な環である。

ピンはボディ６の周囲を越えて延在し、浮きボディ６を
石英るつぼ３の壁から引離している。ボディ６の変形を
防ぐため、前記ボディを、前記ケイ素が溶融した後にの
みケイ素と接触させる。

次いで融成物２を種晶と接触させる。例えば、直径３．
５〜４肌の棒１を、１．３風／分の速度で、直径６ので
厚さ２欄の石英ボディ６の円形の孔５を介して、内径８
．５肌の円筒形るつぼ３から引出す。

石英ボディ６はケィ素融成物２に浮かぶ外径が８伽であ
る。融成物２は、棒１とるつぼ３を対向方向に回転させ
て、絶えず完全にかきまぜる。

１気圧のアルゴン中で成長する。

孔５は、メニスカスの反射によつ制御する従釆の自動直
径制御に十分な大きさである。浮きボディが存在するの
で、本方法はボデなしで実施した類似の方法よりもエネ
ルギーの消費が少ない。

本発明により引出されたケイ素棒の酸素含量は、石英ボ
ディを用いない場合よりも３０〜４０％高く、棒の大部
分は１び８原子／塊以上である。

ケイ素棒を従来法で切片に切り、この切片から、半導体
装置、例えばダイオード、トランジスタおよび集積回路
を製造する。発生する酸素沈澱により良好な固有のゲッ
タリングがもたらされる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法を実施する装置の部分を示す断面図で
ある。 １・・・・・・単結晶ケイ素棒、２・・・・・・ケィ素
融成物、３…・・・石英るつぼ、４…・・・石英ピン、
５・・・・・・孔、６……ボデイ、７・・・…メニスカ
ス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石英るつぼに存在するケイ素融成物から単結晶ケイ
   素棒を引出すに当たり、ケイ素棒を融成物に浮かぶボデ
   イ内の孔を介して引出し、この孔を、ケイ素棒の直径に
   関して棒の周りの融成物のメニスカスの形状がボデイに
   よつて影響されない程の大きさに選択し、これによつて
   ボデイはボデイの周囲を越えて延在するピンを有し、こ
   のピンはボデイを石英るつぼの壁から引離しケイ素棒に
   対して正しい位置に保つことを特徴とするケイ素棒の引
   出方法。 ２ ボデイが石英製である特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３ ボデイが平坦な環である特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の方法。