(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融液を坩堝に入れ、ドーピング材をＳｉＯ２からなる容器に入れ、容器を溶融液に浸漬させるが、この場合容器が溶融液に浸漬後ドーピング材が容器中の開口部を通して溶融液の中に侵入し、溶融液から容器を引き上げる、ドーピング材で溶融液をドーピングする方法において、開口部が溶融液に向かっており、半導体ディスクで部分的に閉鎖され、容器が溶融液に浸漬する際に半導体ディスクが溶融することを特徴とする、ドーピング材で溶融液をドーピングする方法。
【請求項２】
ドーピング材を、溶融液と同じ物質の固形材料からなる層で被覆する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
容器中に砒素又はアンチモンをドーピング材として入れる、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
溶融液を、珪素の溶融によって得る、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
ドーピング材の入ったＳｉＯ２からなる容器と、該容器を溶融液の中へ沈め及び該容器を溶融液から引き上げるための該容器と接続された装置からなるドーピング材で溶融液をドーピングするための装置であり、前記容器が開口部を備えており、開口部が溶融液に向かっており、半導体ディスクで部分的に閉鎖され、半導体ディスクが溶融液と同じ材料であり、容器を溶融液に浸漬する際に半導体ディスクが溶融する、ドーピング材で溶融液をドーピングするための装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の対象は、溶融液を坩堝に入れ、ドーピング材を用いる溶融液のドーピングのための方法である。また、本発明の対象は、前記方法の実施に適する装置でもある。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は、チョクラルスキー法により溶融液から取り出され、電子部品の製造のための基礎材料として用いられる、半導体材料からなる単結晶体の製造の際に有利である。該溶融液は、通常、ドーピング材が添加されている溶融珪素からなる。該溶融液中へのドーピング材の導入の際には、溶融液材料が飛散するかまたはドーピング材がその揮発性のために制御するのが困難であるということにある問題を生じることがある。易揮発性ドーピング材、例えばアンチモンまたは砒素は、融解過程で蒸発してしまうので、例えばホウ素またはリンのように、多結晶性材料と一緒に坩堝の中で溶融させることができない。従って、前記ドーピング材の添加は、通常、溶融液からの単結晶体の取り出しの直前になって初めて行われる。
【０００３】
その上更に、多くのドーピング材の揮発性は、取り出しの際に一連の問題につながる。ドーピング材の制御不可能な蒸発は、抵抗の揺らぎ、ひいては使用不可能な単結晶体につながる。引上げ装置及びフィルター系においては、易発火性で多くの場合に毒性の薄層及び粒子が析出するが、これらは、莫大な精製費用を必要とする。引上げ工程の間に粒子が溶融液の中に落下する場合、結晶体の中に欠陥が生じることがあり、この欠陥が、製造された単結晶体を使用不可能にしてしまう。従って、最小の蒸発損失で作業するドーピング法を用いることが必要である。
【０００４】
溶融液のドーピングを扱っている既に種々の刊行物、例えば国際公開番号ＷＯ９７／３６０２４号、特開昭６２−１５３１８８号公報、特開昭６０−１７１２９１号公報及び米国特許第５４０６９０５号が存在しているが、しかし、これらのいずれも、前記の問題についての包括的な解決策を含むものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、かかる解決策を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の対象は、溶融液を坩堝に入れ、ドーピング材を用いて溶融液をドーピングするための方法であるが、この方法は、ドーピング材を容器に入れ、該容器を溶融液の中に浸漬させるが、この場合、ドーピング材が容器中の生じた開口部を通して溶融液の中に侵入することによって特徴付けられる。
【０００７】
また、本発明の対象は、ドーピング材で溶融液をドーピングするための装置でもあるが、該装置は、ドーピング材の入った容器と、該容器を溶融液の中に沈め及び該容器を溶融液から引き上げるための、該容器と接続された装置とによって特徴付けられるが、この場合、該容器は、溶融液と同じ材料であって、溶融液と接触させた場合に溶融する閉鎖部材によって閉鎖される開口部を備えている。
【０００８】
前記方法は、普及している全てのドーピング材を用いて実施することができる。しかしながら、珪素のような半導体材料と砒素またはアンチモンのような易揮発性ドーピング剤とからなる溶融液のドーピングに特に適している。この方法及び前記装置の３種の有利な実施態様を、以下に図面に基づき詳細に説明する。
【０００９】
図１は、３つの部分図ａ／ｂ／ｃに、図３による装置を用いる溶融液の本発明によるドーピングの時間的順序を示している。
【００１０】
図２には、第一の実施態様による、この方法の実施に適する装置が記載されている。
【００１１】
図３は、特に有利な第二の実施態様による装置を示している。
【００１２】
図４は、図３による実施態様の別の態様を示しているが、これは、同様に特に有利である。
【００１３】
同じ働きをする装置の特徴部には、おなじ符号をつけてある。
【００１４】
図１の第一の部分図ａによれば、容器１は、装置２を用いて、坩堝４中に存在する溶融液３の中に浸漬されている。この容器及び該容器を沈め、引き上げるための装置は、有利にＳｉＯ２からなる。該容器は、まず閉鎖された開口部５を、有利に容器の底部に、溶融液中に浸漬される少なくとも容器の一部に有している。該容器には、ドーピング材８及び場合により、溶融液材料と同じ物質である固形材料が入っている。開口部は、同様に溶融液材料と同じ物質である閉鎖部材６によって閉鎖されている。溶融液中への容器の浸漬後に、該閉鎖部材は溶解して、ドーピング材が、開口部５を通して溶融液３の中へ侵入できるようになる。前記の状況は、図１の第二の部分図ｂ中に記載されている。第三の部分図ｃ中には、容器が引き続き溶融液から引き上げられ、該容器中に侵入した溶融液分が坩堝の中に逆流する様子を示している。
【００１５】
図２中に記載されている装置の第一の実施態様によれば、容器１は、石英鐘型物として形成されており、これは、付加的な排気開口部７を備えている。該容器は、石英柱状物２と接続されており、これを用いて、溶融液の中に浸漬され、再度、再度引き上げられる。該容器の底部の開口部５は、栓６で閉鎖されているが、これは、溶融液中への容器の浸漬の際に溶解する。排気開口部７は、容器が溶融液の中に浸漬され、ドーピング材の一部が昇華し始める場合に発生するガス圧を低下させることを可能にする。
【００１６】
排気開口部を通して蒸発していくドーピング材の量を減少させるためには、容器中のドーピング材を、溶融液材料と同じ物質である固形材料からなる層で被覆することが有利である。更に、排気開口部７は、溶融液が、容器の浸漬後に迅速に容器の中に侵入し、ドーピング材と混合することを可能にする。
【００１７】
残留している溶融液分が容器の引き上げの際に凝固し、容器の破壊につながることもある機械的応力を生じる危険がある。排気開口部７は、容器を外に出す際に、溶融液分が残らず流出することも保証する。
【００１８】
図３中に記載されている装置の特に有利な第二の実施態様によれば、容器１は、閉鎖された石英鐘型物として形成されており、これは、閉鎖された開口部５のみを有している。驚異的なことに、容器は、閉鎖された構造にもかかわらず、溶融液中への浸漬に結び付いた圧力形成に耐えている。該容器には、石英柱状物２が取り付けられており、これを用いて、該容器を保持し、移動させることができる。排気開口部の代わりに、該容器は、溶融液に向かって相対的に広い開口部５を有しており、該開口部を通して侵入した溶融液分が、容器の引き上げの際に再度流出できる。該開口部５は、有利に、閉鎖部材６としての半導体ディスクで閉鎖されている。更に、ドーピング材は、前記の場合には、予め設定された鐘型物の大きさでより多くの量のドーピング材でドーピングすることができるので、固形の半導体材料で被覆されていないことが有利である。最後に説明した実施態様には、最終的に更に、ドーピング材が反応性溶融液の方向でのみ漏出することができ、蒸発による損失は特に僅かであるという利点がある。
【００１９】
図４に記載の装置にも、前記の利点はあるが、この場合、閉鎖部材６として作用する半導体ディスクと石英鐘型物１の壁面との間には空隙が設けられることになっているので、開口部５は、完全には閉鎖されていない。この空隙９は、溶融液中への容器の浸漬後に、溶融液の迅速な侵入及び溶融液とドーピング材との迅速な混合を可能にする。溶融液中へ均一にドーピング材が分布するまでには、最小の時間のみが経過する。
【００２０】
前記図面中に記載した石英鐘型物の構造によって、浸漬後に、溶融液及びドーピング材残分の完全な排出が可能になる。こうしなければ、残留溶融液残分、例えば珪素残分は、凝固の際に容器を破壊してしまうことがある。上記の構造は、ドーピング鐘型物のコストを下げる複数回の再利用を可能にする。更に、前記の石英鐘型物により、ドーピング工程の際の溶融液の飛散が阻止される。溶融液の飛散は、使用した助剤の可使時間の減少につながり、結晶体引上げ工程の間に支障もしくは使用できない結晶体につながることがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、３つの部分図ａ／ｂ／ｃに、図３による装置を用いる溶融液の本発明によるドーピングの時間的順序を示す図である。
【図２】図２は、第一の実施態様による、本発明の方法の実施に適する装置を示す図である。
【図３】図３は、特に有利な第二の実施態様による装置を示す図である。
【図４】図４は、図３による実施態様の別の態様を示す図である。
【符号の説明】
１  容器、  ２  装置、  ３  溶融液、  ４  坩堝、  ５  開口部、  ６  閉鎖部材、  ７  排気開口部、  ８  ドーピング材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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