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磁界印加シリコン結晶育成方法および装置

国内特許コード P09A015337
整理番号 NI0800002
掲載日 2010年3月19日
出願番号 特願2008-099262
公開番号 特開2009-249232
登録番号 特許第5240905号
出願日 平成20年4月7日(2008.4.7)
公開日 平成21年10月29日(2009.10.29)
登録日 平成25年4月12日(2013.4.12)
発明者
  • 干川 圭吾
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 磁界印加シリコン結晶育成方法および装置
発明の概要

【課題】磁界印加シリコン単結晶育成において、磁界の発生手段として、希土類系永久磁石を用いることによって、装置価格(イニシャルコスト)および運用経費(ランニングコスト)が安価で操作も容易な磁界印加シリコン結晶育成方法および装置を提供する。
【解決手段】シリコン融液6に磁界を印加してシリコン結晶9を育成する磁界印加シリコン結晶育成装置において、磁界を発生させる磁界発生手段として永久磁石3,3’を備える。シリコン融液6をるつぼ5に収納し、永久磁石3,3’の発生する磁界をるつぼ5に印加する。永久磁石3,3’には、希土類系永久磁石を用いる。
【選択図】図2

従来技術、競合技術の概要


近年LSI基板用Si単結晶育成においては、直径300mm以上の大直径無転位結晶を特に酸素濃度分布の均一性を確保しながら高歩留まりで育成するためにはるつぼ内融液に直流磁界を印加する技術が必須となっている。



また太陽電池基板用Si単結晶育成においても、直径200mm程度以上の大直径無転位単結晶を、特に低酸素濃度で育成するためには上記同様に磁界印加は必須技術になりつつある。



Si等の半導体単結晶育成時に磁界を印加する技術の歴史は古く、1980年代の初めに遡り、第1図に模式的に示すように、水平磁界印加(HM-CZ)方式(図1(a))、垂直磁界(VM-CZ)方式(図1(b))、カスプ磁界(CM-CZ)方式(図1(c))などが提案され検討された。



その後、回転軸対象のるつぼ中の融液に対して非軸対称性磁界分布を特徴とするHM-CZ方式と軸対称性磁界分布を代表するCM-CZ方式が実用技術として、特に近年の大形・高品質Si単結晶育成には必須技術となり、多用されるようになっている。



例えば、特許文献1にコイルに電流を流して磁界を印加するシリコン単結晶の製造方法が開示され、特許文献2に超電導磁石を用いて磁界を印加する超電導磁石装置が開示されている。




【特許文献1】特開2002-249397号公報

【特許文献2】特開2004-165538号公報

産業上の利用分野


本発明は、主として半導体シリコン(Si)結晶育成技術分野に関わる。特に石英るつぼ内に融解した導電性Si融液から回転引き上げ法(Czchoralski:CZ法)により、大形(大直径・長尺)、高品質Si単結晶の育成技術に関わる。本発明はSiのみでなく、GaAs、InPなど化合物半導体結晶育成の技術分野にも関わる。本発明は上記Si等の単結晶育成時に磁界を印加する技術に関わる。

特許請求の範囲 【請求項1】
シリコン融液に磁界を印加してシリコン結晶を育成する磁界印加シリコン結晶育成装置において、
前記シリコン融液を収納する軸対称形状のるつぼに対して軸対称性の磁界を印加するための磁気回路の一部に永久磁石が配置された磁気発生手段を備え、
前記磁気回路は、前記るつぼの周囲を水平に取り巻くリング状の継鉄の内壁に、一対の永久磁石を該内壁の上部と下部とに磁極を反対向きに対向させて配置させた組を、該内壁に沿って等間隔に、かつ各々の組の一対の永久磁石の極配置を同一として、複数配置するとともに、
前記永久磁石を固定した継鉄を、周方向に複数に分離して設けたことを特徴とする磁界印加シリコン結晶育成装置。

【請求項2】
前記永久磁石が希土類系磁石であることを特徴とする請求項1に記載の磁界印加シリコン結晶育成装置。

【請求項3】
シリコン融液を収納する軸対称形状のるつぼに対して軸対称性の磁界を印加するための磁気回路の一部に永久磁石が配置された磁気発生手段を備え、前記磁気回路は、前記るつぼの周囲を水平に取り巻くリング状の継鉄の内壁に、一対の永久磁石を該内壁の上部と下部とに磁極を反対向きに対向させて配置させた組を、該内壁に沿って等間隔に、かつ各々の組の一対の永久磁石の極配置を同一として、複数配置するとともに、前記永久磁石を固定した継鉄を、周方向に複数に分離して設けた磁界印加シリコン結晶育成装置を用いる磁界印加シリコン結晶育成方法であって、
軸対称形状の前記るつぼにシリコン融液を収納し、該磁気回路で該るつぼに対して軸対称性の磁界を印加して前記シリコン結晶を育成することを特徴とする磁界印加シリコン結晶育成方法。

【請求項4】
前記シリコン融液と該磁気回路の相対位置を変化させ、シリコン融液に印加する磁界の強さおよび分布を変化させてシリコン結晶を育成することを特徴とする請求項3に記載の磁界印加シリコン結晶育成方法。
産業区分
  • 無機化合物
  • 処理操作
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008099262thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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