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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Einkristalls.
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Stand der Technik
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Aus
dem Stand der Technik ist eine Anordnung bekannt, mit der die Sauerstoffkonzentration
eines Einkristalls gesteuert werden kann (siehe die Patentdokumente
1 und 2).
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Wenn
gemäß dem Patentdokument 1 eine Siliciumstange
unter Verwendung einer Kristall-Hochziehvorrichtung hergestellt
wird, wird bei einer größeren Länge der
Siliciumstange der Gasdruck der Atmosphäre über
dem Siliciumschmelzmaterial erhöht, um eine Verdampfung
eines Siliciumoxidmaterials zu begrenzen und dadurch eine Verminderung
des in dem Schmelzmaterial enthaltenen Sauerstoffs zu kompensieren.
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Wenn
gemäß dem Patentdokument 2 ein Siliciumeinkristall
unter Verwendung einer Siliciumeinkristall-Hochziehvorrichtung hergestellt
wird, wird die Flussrate eines Gases, das zwischen einer Gasführung
und einer Siliciumschmelze strömt, derart eingestellt,
dass die Flussrate allmählich von dem Beginn des Hochziehens
bis zu dem Ende des Hochziehens beschleunigt wird.
- Patentdokument: JP-A-10-182289
- Patentdokument: JP-A-5-70279
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Beschreibung der Erfindung
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Problemstellung der Erfindung
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Gemäß dem
Patentdokument 1 kann nur die Sauerstoffkonzentration des Einkristalls
erhöht werden, wobei aber kein Einkristall mit einer gewünschten
Sauerstoffkonzentration hergestellt werden kann.
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Auch
gemäß dem Patentdokument 2 wird der während
des Hochziehens verminderte Sauerstoff erhöht, wobei diese
Technik jedoch nutzlos ist, wenn die Sauerstoffkonzentration des
Kristalls in der frühen Phase des Hochziehens erhöht
werden soll. Dementsprechend kann das Sauerstoffkonzentrationsprofil
entlang einer Längsrichtung des Kristalls nicht ausgeglichen
werden.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines
Einkristalls anzugeben, das eine Sauerstoffkonzentration des Einkristalls
entsprechend steuern kann.
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Problemlösung
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Ein
Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls gemäß einem
Aspekt der Erfindung umfasst: Verwenden einer Hochzieh-Vorrichtung,
die umfasst: eine Kammer, die an einem oberen Teil einen Einlass
aufweist, durch den ein inaktives Gas eingeführt wird;
einen Schmelztiegel, der in der Kammer angeordnet ist und ausgebildet
ist, um eine Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel aufzunehmen,
die erzeugt wird, indem ein flüchtiges Dotierungsmittel
zu einer Halbleiterschmelze hinzugefügt wird; und einen
Hochziehteil, der einen Keimkristall hochzieht, nachdem der Keimkristall
mit der Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel in Kontakt
gebracht wurde, um den Einkristall herzustellen; und Steuern der
Sauerstoffkonzentration des Einkristalls an einer vorbestimmten
Position in einer Hochziehrichtung auf der Basis einer Beziehung,
in der die Sauerstoffkonzentration des Einkristalls vermindert wird,
wenn die Flussrate des inaktiven Gases direkt über einer freien
Oberfläche der Schmelze mit dem zugesetzten Dotierungsmittel
in dem Schmelztiegel erhöht wird, wenn der Einkristall
mit einem Flussvolumen des in die Kammer eingeführten inaktiven
Gases im Bereich von 40 l/m bis 400 l/m und mit einem Druck in der
Kammer im Bereich von 5332 Pa bis 79980 Pa hergestellt wird.
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Ein
anderes Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung umfasst: Verwenden einer Hochziehvorrichtung,
die umfasst: eine Kammer, die an einem oberen Teil einen Einlass
aufweist, durch den ein inaktives Gas eingeführt wird;
einen Schmelztiegel, der in der Kammer angeordnet ist und ausgebildet
ist, um eine Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel aufzunehmen,
die erzeugt wird, indem ein flüchtiges Dotierungsmittel
zu einer Halbleiterschmelze hinzugefügt wird; ein Flussregelungsglied,
das die Form eines Zylinders oder eines umgekehrten Stumpfkegels
mit Öffnungen an den oberen und unteren Enden aufweist
und an einer oberen Seite des Schmelztiegels angeordnet ist; und
einen Hochziehteil, der für die Herstellung des Einkristalls
einen Keimkristall hochzieht, sodass der Keimkristall durch das
Innere des Flussregelungsglieds hindurchgeht, nachdem der Keimkristall
mit der Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel in Kontakt
gebracht wurde; und Steuern der Sauerstoffkonzentration des Einkristalls
an einer vorbestimmten Position in einer Hochziehrichtung auf der
Basis einer Beziehung, in der die Sauerstoffkonzentration des Einkristalls
vermindert wird, wenn die Flussrate des inaktiven Gases direkt über
einer freien Oberfläche der Schmelze mit einem zugesetzten
Dotierungsmittel in dem Schmelztiegel vergrößert
wird, wenn der Einkristall mit einem Flussvolumen des in die Kammer
eingeführten inaktiven Gases im Bereich von 40 l/m bis
400 l/m und einem Druck in der Kammer im Bereich von 5332 Pa bis
79980 Pa hergestellt wird.
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Gemäß verschiedenen
Aspekten der Erfindung wird in einem Verfahren zum Herstellen eines
Einkristalls unter Verwendung einer Hochzieh-Vorrichtung mit einem
Flussregelungsglied oder einer Hochzieh-Vorrichtung ohne Flussregelungsglied
durch das Hochziehen eines Keimkristalls, nachdem der Keimkristall
mit einer Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel in Kontakt
gebracht wurde, die Sauerstoffkonzentration des Einkristalls an
einer vorbestimmten Position in einer Hochziehrichtung auf der Basis
einer Beziehung gesteuert, in der die Sauerstoffkonzentration des
Einkristalls vermindert wird, wenn die Flussrate des inaktiven Gases
direkt über einer freien Oberfläche der Schmelze
mit einem zugesetzten Dotierungsmittel in dem Schmelztiegel (nachfolgend
einfach als Position über der freien Oberfläche
bezeichnet) erhöht wird, wenn der Einkristall mit einem
Flussvolumen des in die Kammer eingeführten inaktiven Gases
im Bereich von 40 l/m bis 400 l/m und einem Druck in der Kammer
im Bereich von 5332 Pa bis 79980 Pa hergestellt wird.
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Im
Verlauf einer dedizierten Studie haben die Erfinder die folgenden
Ergebnisse gefunden.
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Wenn
ein Einkristall hergestellt wird, indem ein Einkristall mit einer
Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel in Kontakt gebracht
wird, die erzeugt wird, indem ein flüchtiges Dotierungsmittel
zu einer Halbleiterschmelze zugesetzt wird, weisen unter einer Bedingung,
in der das Flussvolumen des in die Kammer eingeführten
inaktiven Gases (nachfolgend als Gasflussvolumen bezeichnet) in
einem Bereich zwischen 40 l/m und 400 l/m gesetzt ist und der Druck
in der Kammer während des Hochziehens aus der Schmelze
mit einem zugesetzten Dotierungsmittel (nachfolgend als Innendruck
bezeichnet) in einem Beriech zwischen 5332 Pa und 79980 Pa gesetzt
ist, d. h. unter einer Bedingung, in der die Flussrate des inaktiven
Gases an einer Position direkt über der Oberfläche
der Schmelze gleich 1 m/s oder niedriger ist, die Sauerstoffkonzentration und
die Flussrate des inaktiven Gases an einer Position direkt über
der Schmelzoberfläche eine derartige Beziehung auf, dass
sich die Sauerstoffkonzentration vermindert, wenn sich die Flussrate
des inaktiven Gases erhöht. Wenn die Gasflussrate gleich
oder niedriger als 1 m/s ist, wird die Verdampfung der Halbleitersauerstoffteils
(SixOy) aus der
Schmelze in Übereinstimmung mit einem Anstieg der Gasflussrate
erhöht, wodurch der in dem Kristall absorbierte Sauerstoff
vermindert wird. Wenn die Gasflussrate dagegen gleich oder höher als
1 m/s ist, beeinflusst der Gasfluss die Konvektion der Schmelze
in Nachbarschaft zu der freien Fläche, sodass sich die
Menge des in dem Kristall absorbierten Sauerstoffs erhöht.
Wenn das flüchtige Dotierungsmittel zu dem Einkristall
zugesetzt wird und der Einkristall gezogen wird, erhöht
eine übermäßig hohe Flussrate die Verdampfung,
sodass die Widerstandsrate schlechter gesteuert werden kann. Deshalb
wird der Sauerstoff unter einer Bedingung mit einer niedrigen Flussrate
von 1 m/s oder weniger gesteuert.
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Insbesondere
wurde ein Einkristall hergestellt, für den das Gasflussvolumen
und der Innendruck innerhalb des oben genannten Bereichs geändert
wurden, wobei die Sauerstoffkonzentrationen von mehreren Teilen
in der Hochziehrichtung des Einkristalls gemessen wurden. Außerdem
wurde für jede vorbestimmte Hochziehposition, die eine
vorbestimmte Position in der Hochziehrichtung des Einkristalls ist,
die Beziehung zwischen der Flussrate des inaktiven Gases, die durch
die folgende Formel (1) (nachfolgend als Gasflussraten-Berechnungsformel
(1) bezeichnet) auf der Basis des Gasflussvolumens und des Innendrucks
berechnet wird, und der Sauerstoffkonzentration untersucht. Dabei
ergab sich, dass sich wie in 1 und 2 gezeigt die
Sauerstoffkonzentration des Einkristalls vermindert, wenn sich die
Flussrate des inaktiven Gases an der Position direkt über
der Oberfläche des Fluids erhöht.
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In
der Gasflussraten-Berechnungsformel (1) gibt R die Flussrate (m/s)
des inaktiven Gases an einer Position direkt über der Oberfläche
der Schmelze wieder, gibt V das Gasflussvolumen (l/m) wieder, gibt
D den Innendurchmesser (m) des Flussregelungsglieds wieder, gibt
G die Distanz (m) zwischen einem unteren Ende des Flussregelungsglieds
und einer Oberfläche der Schmelze mit dem zugesetzten Dotierungsmittel
wieder und gibt P den Innendruck (Pa) wieder.
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1 zeigt
die Beziehung zwischen der Flussrate des inaktiven Gases und der
Sauerstoffkonzentration an einer Position, die 200 mm von dem Ende
in der Hochziehrichtung des geraden Körpers des Einkristalls entfernt
ist.
2 zeigt die Beziehung zwischen der Flussrate des
inaktiven Gases und der Sauerstoffkonzentration an einer Position,
die 500 mm von dem Ende in der Hochziehrichtung des geraden Zylinderteils
des Einkristalls entfernt ist. (Formel
1)
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Indem
also die Sauerstoffkonzentration auf der Basis der oben genannten
Beziehung gesteuert wird, kann die Erhöhung der Sauerstoffkonzentration
des Monokristalls in geeigneter Weise gesteuert werden, sodass ein
Einkristall mit einer gewünschten Konzentration hergestellt
werden kann.
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Und
weil die Sauerstoffkonzentration auf der Basis der oben genannten
Beziehung unter der Bedingung gesteuert wird, dass die Gasflussrate
niedrig, d. h. gleich oder niedriger als 1 m/s ist, kann die Differenz zwischen
einem gewünschten Sauerstoffkonzentrationsprofil beispielsweise
eines hochkonzentrierten N-Einkristalls, der mit einer langsamen
Gasflussrate von 1 m/s oder weniger hergestellt wurde, und dem tatsächlichen
Sauerstoffkonzentrationsprofil im Vergleich zu einer herkömmlichen
Anordnung reduziert werden.
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In
den oben genannten Anordnungen gilt vorzugsweise Folgendes. Die
Steuerung der Sauerstoffkonzentration des Einkristalls an der vorbestimmten
Position in der Hochziehrichtung umfasst: das Steuern des Drucks
P und/oder des Flussvolumens V derart, dass eine erste Sauerstoffkonzentrations-Verminderungsgröße
JSP, die in Übereinstimmung mit
dem Druck in der Kammer einer Verdampfungsmenge eines Halbleiter-Sauerstoffverdampfungsteils
entspricht, der erzeugt wird, wenn ein Element der Halbleiterschmelze
an der vorbestimmten Position eines nicht dotierten Einkristalls
mit Sauerstoff gebondet wird, wobei die Größe
JSP auf der Basis der folgenden Formel (1)
berechnet wird, einen vorbestimmten Wert annimmt, dass eine zweite
Sauserstoffkonzentrations-Verminderungsgröße JDP, die in Übereinstimmung mit dem
Druck in der Kammer einer Verdampfungsmenge eines Dotierungsmittel-Sauerstoffverdampfungsteils
entspricht, der erzeugt wird, wenn das flüchtige Dotierungsmittel
der Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel an der vorbestimmten Position
des Einkristalls mit Sauerstoff gebondet wird, wobei die Größe
JDP auf der Basis der folgenden Formel (2)
berechnet wird, einen vorbestimmten Wert annimmt, und dass eine
dritte Sauerstoffkonzentrationsgröße JDF, die in Übereinstimmung mit dem
Flussvolumen des inaktiven Gases einer Verdampfungsmenge des Dotierungsmittel-Sauerstoffverdampfungsteils
entspricht an der vorbestimmten Position des Einkristalls entspricht,
wobei die Größe JDF auf
der Basis der folgenden Formel (3) berechnet wird, einen vorbestimmten
Wert annimmt, wobei S1 eine erste Schmelztiegelfunktion angibt,
für die die Kontaktfläche der Schmelze mit einem zugesetzten
Dotierungsmittel in dem Schmelztiegel mit dem Schmelztiegel durch
die freie Oberfläche der Schmelze mit einem zugesetzten
Dotierungsmittel dividiert wird, S2 eine zweite Schmelztiegelfunktion
angibt, für die die Kontaktfläche der Schmelze
mit einem zugesetzten Dotierungsmittel in dem Schmelztiegel mit
dem Schmelztiegel mit der freien Oberfläche der Schmelze
mit einem zugesetzten Dotierungsmittel multipliziert wird, P den
Druck in der Kammer wiedergibt, OiREF die
Sauerstoffkonzentration an der vorbestimmten Position des nicht
dotierten Einkristalls wiedergibt, der unter Standardbedingungen
hergestellt wird, in denen die Halbleiterschmelze in dem Schmelztiegel
enthalten ist und das Flussvolumen des inaktiven Gases und der Druck in
der Kammer jeweils auf vorbestimmte Standardwerte gesetzt sind,
N die Konzentration des flüchtigen Dotierungsmittels in
der Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel wiedergibt,
V das Flussvolumen des inaktiven Gases wiedergibt, das in die Kammer
eingeführt wird, wenn der Einkristall von der Schmelze
mit einem zugesetzten Dotierungsmittel gezogen wird, und α, β und γ Koeffizienten
sind. Es ist zu beachten, dass die Standardbedingungen als Standards
für die Berechnung der ersten, zweiten und dritten Sauerstoffverminderungsgrößen
JSP, JDP und JDF verwendet wurden, für die die
Testbedingung 5 in der unten genannten Tabelle 2 verwendet wurde.
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(Formel 2)
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JSP = α × S1 × P × OiREF (2)
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(Formel 3)
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(Formel 4)
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Bei
dieser Anordnung umfasst die Steuerung der Sauerstoffkonzentration
des Einkristalls das Steuern des Innendrucks P und der Gasflussrate
V, damit die erste Sauerstoffkonzentrations-Verminderungsgröße
JSP, die zweite Sauerstoffkonzentrations-Verminderungsgröße
JDP und die dritte Sauerstoffkonzentrations-Verminderungsgröße
JDF, die jeweils auf der Basis der oben
genannten Formeln (2), (3) und (4) berechnet werden, vorbestimmte
Werte annehmen.
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Nach
einer dedizierten Studie haben die Erfinder die oben genannten Formeln
(2), (3) uns (4) als erste, zweite und dritte Verminderungsgrößen-Berechnungsformeln
zum Berechnen der ersten, zweiten und dritten Verminderungsgrößen
JSP, JDP und JDF (nachfolgend als erste, zweite und dritte
Verminderungsgrößen-Berechnungsformeln (2), (3)
und (4) bezeichnet, wie folgt hergeleitet.
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Zu
Beginn wurde ein Argon(Ar)-Gas als inaktives Gas verwendet, wurde
Silicium als Element für die Halbleiterschmelze verwendet,
wurde Arsen (As) als flüchtiges Dotierungsmittel verwendet
und wurden eine Sauerstoffverdampfung aus der Hableiterschmelze
und eine Sauerstoffverdampfung aus einer Schmelze mit einem zugesetzten
Dotierungsmittel, die durch das Zusetze von Arsen (flüchtiges
Dotierungsmittel) zu der Halbleiterschmelze erzeugt wurde, modelliert.
Dabei wurde festgestellt, dass die Sauerstoffverdampfung aus der
Halbleiterschmelze als Verdampfung des mit dem Silicium der Halbleiterschmelze
gebondeten Halbleiter-Sauerstoffverdampfungsteils (SixOy) modelliert werden kann. Außerdem
hat sich herausgestellt, dass die Verdampfung des Sauerstoffs aus
der Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel als eine Verdampfung
des Halbleiter-Sauerstoffverdampfungsteils und des mit dem Arsen
der Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel gebondeten Dotierungsmittel-Sauerstoffverdampfungsteils
(AsO) modelliert werden kann.
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Dann
wurden wie in Tabelle 1 gezeigt Einkristalle unter den Testbedingungen
1 bis 3 hergesellt, wobei der Innendruck fix war und das Gasflussvolumen
geändert wurde. Dann wurden die nur von dem Halbleiter-Sauerstoffverdampfungsteil
abhängigen Sauerstoffkonzentrationsprofile verglichen. (Tabelle 1)
| Testbedingungen | 1 | 2 | 3 |
| Gasflussvolumen
(l/m) | 50 | 150 | 200 |
| Innendruck
(Pa) | 59985 | 59985 | 59985 |
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Dabei
hat sich herausgestellt, dass die Sauerstoffkonzentrationsprofile
unter den Testbedingungen 1 bis 3 im wesentlichen identisch waren
und dass die Verdampfungsmenge des Halbleiter-Sauerstoffverdampfungsteils
nicht von dem Argon-Gasflussvolumen abhängig war.
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Weiterhin
wurden wie in Tabelle 2 gezeigt nicht dotierte Einkristalle unter
den Testbedingungen 4 und 5 hergestellt, wobei das Gasflussvolumen
fix war und der Innendruck geändert wurde, um die Sauerstoffkonzentrationsprofile
zu vergleichen. (Tabelle 2)
| Testbedingungen | 4 | 5 |
| Gasflussvolumen
(l/m) | 50 | 50 |
| Innendruck
(Pa) | 9997 | 59985 |
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Es
hat sich herausgestellt, dass die Sauerstoffkonzentration unter
den Testbedingungen 5 größer war als unter den
Testbedingungen 4 und dass die Verdampfungsmenge des Halbleiter-Sauerstoffteils
von dem Innendruck abhängig war.
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Als
außerdem die Verminderungen der Sauerstoffkonzentration
in Entsprechung zu der Verdampfungsmenge des Halbleiter-Sauerstoffteils über
mehrere vorbestimmte Hochziehpositionen (z. B. alle 100 mm) der
nicht dotierten Einkristalle unter den Testbedingungen 4 und 5 beobachtet
wurden, hat sich herausgestellt, dass sich die Verminderung der
Sauerstoffkonzentration allmählich zu einer Seite (nachfolgend
als die entfernte Endseite bezeichnet) hin gegenüber dem
Keimkristall des nicht dotierten Einkristalls reduziert hat. Es
hat sich also herausgestellt, dass die Konzentration des in dem
Einkristall absorbierten Sauerstoffs in Abhängigkeit von
den vorbestimmten Hochziehpositionen des nicht dotierten Einkristalls
variiert. Es ist davon auszugehen, dass eine derartige Änderung
durch eine Änderung der Sauerstoffzufuhr und der Sauerstoffverdampfung
bedingt wird.
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Auf
der Basis dieser Erkenntnis wurde die Korrelation zwischen der Kontaktfläche
des Schmelztiegels zu der Halbleiterschmelze, wobei die Kontaktfläche
von der Sauerstoffzufuhr abhängig ist, und der Oberfläche (nachfolgend
als freie Oberfläche bezeichnet) des nicht in Kontakt mit
dem Schmelztiegel befindlichen Teils der Halbleiterschmelze, wobei
die freie Oberfläche von der Sauerstoffverdampfung abhängig
ist, analysiert.
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Insbesondere
wurde eine Analyse mit mehreren Varianten durchgeführt,
wobei die Verminderung der Sauerstoffkonzentration, der Innendruck,
die Kontaktfläche und die freie Oberfläche als
unabhängige Variablen gesetzt wurden. Dann wurde die oben
genannte erste Verminderungsgrößen-Berechnungsformel
(2) zum Berechnen der ersten Sauerstoffkonzentrations-Verminderungsgröße
JSP in Entsprechung zu der Verdampfungsmenge
des Halbleiter-Sauerstoffverdampfungsteils in Übereinstimmung
mit dem Innendruck an der vorbestimmten Hochziehposition erhalten.
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Es
ist zu beachten, dass die erste Verminderungsgrößen-Berechnungsformel
(2) OiREF eine Sauerstoffkonzentration der
Testbedingung 5 angibt, wobei S1 eine erste Schmelztiegelfunktion
ist, die durch das Dividieren der Kontaktfläche durch die
freie Oberfläche erhalten wird, und wobei S2 eine zweite
Schmelztiegelfunktion ist, die durch das Multiplizieren der Kontaktfläche
mit der freien Oberfläche erhalten wird.
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Dann
wurde die Abhängigkeit der Verdampfung des Dotierungsmittels-Sauerstoffverdampfungsteils von
dem Innendruck untersucht.
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Zu
Beginn wurde angenommen, dass die Verdampfungsmenge des Dotierungsmittel-Sauerstoffverdampfungsteil ähnlich
wie bei dem Halbleiter-Sauerstoffverdampfungsteil von der Kontaktfläche
des Schmelztiegels zu der Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel
und von der freien Oberfläche der Schmelze mit einem zugesetzten
Dotierungsmittel abhängig ist. Dementsprechend wurde eine
Analyse mit mehreren Varianten durchgeführt, wobei die
Sauerstoffkonzentrations-Verminderungsgröße, der
Innendruck, die Dotierungsmittelkonzentration in der Schmelze, die
Kontaktfläche und die freien Oberfläche als unabhängige
Variablen gesetzt wurden, um eine Beziehung der höchsten
Korrelation zu finden. Dann wurde die oben genannte zweite Verminderungsgrößen-Berechnungsformel
(3) zum Berechnen der zweiten Sauerstoffkonzentrations-Verminderungsgröße
JDP in Entsprechung zu der Verdampfungsmenge
der Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel in Übereinstimmung
mit dem Innendruck an der vorbestimmten Hochziehposition erhalten.
Weil sich die Dotierungsmittelkonzentration N der Schmelze über
die Zeit mit fortschreitendem Hochziehen des Kristalls wie in 3 gezeigt ändert,
wurde die gesamte Verdampfungsmenge auf der Basis einer auf der
Basis der folgenden Formel (5) berechneten Geschwindigkeit J der
Dotierungsmittelverdampfung pro Einheitszeit und Einheitsfläche,
der Oberfläche der Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel
und der Zeit berechnet. Dann wurde die gesamte Dotierungsmittelmenge
in der Schmelze nach der Einheitszeit auf der Basis des Volumens
der Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel unter Berücksichtigung
des in der Einheitszeit gewachsenen Kristalls und der durch eine
Segregation verursachten Erhöhung der Dotierungsmittelkonzentration
N in der Schmelze berechnet. Davon wurde die gesamte Verdampfungsmenge
subtrahiert, um die Dotierungsmittelkonzentration N in der Schmelze
nach der Einheitszeit zu erhalten.
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(Formel 5)
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Außerdem
wurde mithilfe der oben genannten Modellierung der Sauerstoffverdampfung
der Einfluss auf die Sauerstoffverdampfung relativ zu dem Gasflussvolumen
genauso wie beim Erhalten der zweiten Verminderungsgrößen-Berechnungsformel
(3) untersucht. Mit anderen Worten wurden eine Analyse mit mehreren Varianten
durchgeführt, wobei die Sauerstoffkonzentrations-Verminderungsgröße,
das Flussvolumen des inaktiven Gases, die Dotierungsmittelkonzentration
in der Schmelze, die Kontaktfläche und die freie Oberfläche zum
Erhalten einer Beziehung mit der höchsten Korrelation als
unabhängige Variablen gesetzt wurden. Dann wurde die oben
genannte dritte Verminderungsgrößen-Berechnungsformel
(4) zum Berechnen der dritten Sauerstoffkonzentrations-Verminderungsgröße
JDF in Entsprechung zu der Verdampfungsmenge
der Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel in Übereinstimmung
mit dem Gasflussvolumen an der vorbestimmten Hochziehposition erhalten.
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Dementsprechend
kann die Sauerstoffkonzentration der vorbestimmten Hochziehposition
präziser gesteuert werden, indem der Innendruck P und das
Gasflussvolumen V derart gesteuert werden, dass die erste, die zweite
und die dritte Sauerstoffkonzentrations-Verminderungsgröße
JSP, JDP und JDF, die auf der Basis der ersten, zweiten
und dritten Verminderungsgrößen-Berechnungsformeln
(2), (3) und (4) berechnet werden, vorbestimmte Werte annehmen.
Deshalb kann die Differenz zwischen dem gewünschten Sauerstoffkonzentrationsprofil
und dem tatsächlichen Sauerstoffkonzentration im Vergleich
zu der herkömmlichen Anordnung reduziert werden.
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1 ist
ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der Flussrate des
inaktiven Gases und einer Sauerstoffkonzentration an einer Position
auf einem geraden Körper einer Einkristalls zeigt, wenn
in einem Experiment zum Erhalten der ersten, zweiten und dritten
Verminderungsgrößen-Berechnungsformel gemäß der
Erfindung die Distanz in der Hochziehrichtung von einem Ende 200
mm beträgt.
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2 ist
ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der Flussrate des
inaktiven Gases und einer Sauerstoffkonzentration an einer Position
auf einem geraden Körper eines Einkristalls zeigt, wenn
in einem Experiment zum Erhalten der ersten, zweiten und dritten
Verminderungsgrößen- Berechnungsformel gemäß der
Erfindung die Distanz in der Hochziehrichtung von einem Ende 500
mm beträgt.
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3 ist
ein Kurvendiagramm, das ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren
für einen Einkristall zeigt, das zum Berechnen der Konzentration
eines flüchtigen Dotierungsmittels verwendet wird.
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4 ist
eine schematische Ansicht einer vereinfachten Anordnung einer Hochziehvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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5 ist
eine schematische Ansicht einer vereinfachten Anordnung einer Hochziehvorrichtung
gemäß einer anderen Ausführungsform der
Erfindung.
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6 ist
eine schematische Ansicht einer vereinfachten Anordnung einer Hochziehvorrichtung
gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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7 ist
ein Kurvendiagram, das eine Flussratenbedingung von Argon-Gas in
einem Beispiel der Erfindung zeigt.
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8 ist
ein Kurvendiagramm, das die Beziehung einer Sauerstoffkonzentration
eines Einkristalls, die auf der Basis der Sauerstoffkonzentrationsformel
in dem oben genannten Beispiel berechnet wird, einer Sauerstoffkonzentration
eines Einkristalls, der unter einer Steuerung auf der Basis der
Sauerstoffkonzentrationsformel hergestellt wird, und einer Sauerstoffkonzentration
eines Einkristalls, der durch eine herkömmliche Steuerung
hergestellt wird, zeigt.
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Bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug
auf die Zeichnungen beschrieben.
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4 ist
eine schematische Ansicht einer Hochziehvorrichtung, die zum Herstellen
eines Einkristalls gemäß der Erfindung verwendet
wird.
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Anordnung der Hochziehvorrichtung
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Zuerst
wird die Anordnung einer Hochziehvorrichtung beschrieben.
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Wie
in 4 gezeigt, umfasst eine Hochziehvorrichtung 1 einen
Hochziehvorrichtungskörper 3, eine Dotierungseinrichtung
(nicht gezeigt) und eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt).
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Der
Hochziehvorrichtungskörper 3 umfasst: eine Kammer 30;
einen Schmelztiegel 31, der in der Kammer 30 angeordnet
ist; einen Heizer 32, der den Schmelztiegel 31 heizt,
indem er Wärme strahlt; einen Hochziehteil 33;
einen Wärmeisolierungszylinder 34; einen Flussregulierungszylinder 35 als
Flussregler; und eine Abschirmung 36 als Flussregler.
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Unter
der Steuerung der Steuervorrichtung wird ein vorbestimmtes Flussvolumen
eines inaktiven Gases wie z. B. eines Argon-Gases von einer oberen
Seite über einen an einem oberen Teil vorgesehenen Einlass 30A nach
unten in die Kammer 30 eingeführt. Der Druck in
der Kammer 30 (d. h. der Innendruck) kann durch die Steuereinrichtung
gesteuert werden.
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Der
Schmelztiegel 31 schmilzt ein polykristallines Silicium,
aus dem ein Halbleiterwafer hergestellt wird, um eine Siliciumhalbleiterschmelze 4 vorzusehen.
Der Schmelztiegel umfasst: einen ersten Schmelztiegel 311 aus
Quarz, der die Form eines Zylinders mit einem Boden aufweist; und
einen zweiten Schmelztiegel 312 aus Graphit, der außerhalb
des ersten Schmeltziegels 311 angeordnet ist und den Schmelztiegel 311 umgibt.
Der Schmelztiegel 31 wird durch eine Haltewelle 37 gehalten,
die sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit dreht.
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Der
Heizer 32 ist außerhalb des Schmelztiegels 31 angeordnet
und erhitzt den Schmelztiegel 31, um das Silicium in dem
Schmelztiegel 31 zu schmelzen.
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Der
Hochziehteil 33 ist an einer oberen Seite des Schmelztiegels
angeordnet, und ein Keimhalter 38 zum Halten eines Keimkristalls
(nicht gezeigt) oder eine Dotierungseinrichtung sind in geeigneter
Weise an dem Hochziehteil 33 befestigt. Der Hochziehteil 33 kann
gedreht werden und hebt sich mit einer vorbestimmten Hochziehgeschwindigkeit
unter der Steuerung der Steuereinrichtung.
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Der
Wärmeisolationszylinder 34 ist um den Schmelztiegel 31 und
den Heizer 32 herum angeordnet.
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Der
Flussreglungszylinder 35 dient dazu, den Fluss des von
der oberen Seite der Kammer 30 eingeführten inaktiven
Gases zu regeln. Der Flussregelungszylinder 35 weist die
Form eines Zylinders auf und umgibt den durch den Hochziehteil 33 gezogenen
Einkristall 6 von dem Einlass 30A der Kammer 30 bis
in die Nachbarschaft zu der Oberfläche der Halbleiterschmelze 4.
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Die
Abschirmung 36 ist eine Wärmeabschirmung zum Abschirmen
der von dem Heizer 32 nach oben gestrahlten Wärme.
Die Abschirmung 36 umgibt einen Teil des Flussregelungszylinders 35 unter
einem im wesentlichen mittigen Teil in der vertikalen Richtung und
bedeckt die Oberfläche der Halbleiterschmelze 4.
Die Abschirmung 36 weist die Form eines Kegels auf, in
dem eine untere Öffnung kleiner ist als eine obere Öffnung.
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Die
Dotierungseinrichtung verflüchtigt ein Dotierungsmittel
aus einem festen Zustand und dotiert das Dotierungsmittel in die
Halbleiterschmelze 4 in dem Schmelztiegel 31.
Beispiele für das flüchtige Dotierungsmittel sind
etwa roter Phosphor, Arsen und Antimon. Übrigens kann die
Dotierungseinrichtung angeordnet sein, um das flüchtige
Dotierungsmittel zu der Halbleiterschmelze 4 zuzusetzen,
indem ein unterer Teil des zylindrischen Teils in die Halbleiterschmelze 4 getaucht
wird. Die Dotierungseinrichtung kann aber auch angeordnet sein,
um das flüchtige Dotierungsmittel der Halbleiterschmelze 4 zuzusetzen,
indem der untere Teil des zylindrischen Teils mit einem Abstand
von der Halbleiterschmelze angeordnet wird und das verflüchtigte
flüchtige Dotierungsmittel zu der Halbleiterschmelze 4 geblasen
wird.
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Auf
der Basis der durch einen Bediener eingegebenen Einstellungen steuert
die Steuereinrichtung das Gasvolumen in der Kammer 30,
den Innendruck in der Kammer 30 und die Hochziehgeschwindigkeit
des Hochziehteils 33, um die Herstellung des Einkristalls 6 zu
steuern.
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Verfahren zum Erzeugen eines Einkristalls.
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Im
Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen des Einkristalls 6 mit
der Hochziehvorrichtung 1 beschrieben.
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Zuerst
befestigt ein Bediener die Dotierungseinrichtung an dem Hochziehteil 33 der
Hochziehvorrichtung 1.
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Dann
setzt die Hochziehvorrichtung 1 unter der Steuerung der
Steuereinrichtung das Gasvolumen und den Innendruck in der Kammer 30 in
einer vorbestimmten Bedingung und erzeugt die Schmelze 41 mit
einem zugesetzten Dotierungsmittel, indem sie das flüchtige
Dotierungsmittel zu der Halbleiterschmelze 4 zusetzt.
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Daraufhin
entfernt der Bediener die Dotierungseinrichtung von dem Hochziehteil 33 und
befestigt den Keimhalter 38 zum Halten eines Keimkristalls
an dem Hochziehteil 33.
-
Dann
zieht die Steuereinrichtung der Hochziehvorrichtung 1 auf
der Basis der durch den Bediener eingegebenen Einstellungen den
Keimkristall mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, um den Einkristall 6 herzustellen.
-
Wenn
der Keimkristall gezogen wird, wird eine Sauerstoffkonzentration
an einer vorbestimmten Hochziehposition auf der Basis einer Beziehung
gesteuert, in der die Flussrate des inaktiven Gases an einer Oberflächenposition
Q (weiter unten definiert) erhöht wird, wenn die Sauerstoffkonzentration
des Einkristalls 6 vermindert wird, während die
folgenden Bedingungen gelten: das Gasvolumen V des inaktiven Gases
in der Kammer 30 liegt im Bereich zwischen 40 l/m und 400
l/m, und der Innendruck P in der Kammer 30 liegt im Bereich zwischen
5332 Pa und 79980 Pa. Mit anderen Worten wird die Flussrate des
inaktiven Gases an einer Position zwischen dem unteren Ende des
Flussregelungszylinders 35 und der Oberfläche
der Schmelze 41 mit einem zugesetzten Dotierungsmittel
in dem Schmelztiegel 31, d. h. der Oberflächenposition
Q direkt über der freien Oberfläche der Schmelze 41 mit
einem zugesetzten Dotierungsmittel 41, ziemlich langsam
gesetzt. Der Pfeil H in 4 gibt die Flussrichtung des
inaktiven Gases an.
-
Insbesondere
wird die Sauerstoffkonzentration wie folgt gesteuert. Die erste,
zweite und dritte Sauerstoffkonzentrations-Verminderungsgröße
JSP, JDP und JDF, die auf der Basis der ersten, zweiten
und dritten Berechnungsformel (6), (7) und (8) berechnet werden,
werden in die folgende Formel (9) (nachfolgend als Sauerstoffkonzentrationsformel
(9) bezeichnet) eingesetzt, um eine berechnete Sauerstoffkonzentration
Oi zu erhalten. Der Innendruck P und das Gasflussvolumen V an der
vorbestimmten Hochziehposition werden gesteuert, um Oi zu einem
vorbestimmten Wert zu versetzen. Der Innendruck P und das Gasflussvolumen
V werden gesteuert, um die erste, zweite und dritte Sauerstoffkonzentrations-Verminderungsgröße
JSP, JDP und JDF zu vorbestimmten Werten zu versetzen.
-
In
der ersten, zweiten und dritten Verminderungsgrößen-Berechnungsformel
(6), (7) und (8) gibt S1 eine erste Schmelztiegelfunktion an, für
die die Kontaktfläche des Schmelztiegels 31 zu
der Schmelze 41 mit einem zugesetzten Dotierungsmittel
durch die freie Oberfläche der Schmelze 41 mit
einem zugesetzten Dotierungsmittel dividiert wird. S2 gibt eine
zweite Schmelztiegelfunktion an, für die die Kontaktfläche
des Schmelztiegels 31 zu der Schmelze 41 mit einem
zugesetzten Dotierungsmittel mit der freien Oberfläche
der Schmelze 41 mit einem zugesetzten Dotierungsmittel
multipliziert wird. OiREF gibt eine Sauerstoffkonzentration
an einer vorbestimmten Hochziehposition eines nicht dotierten Einkristalls
an, der durch die Halbleiterschmelze 4 in dem Schmelztiegel 31 hergestellt
wird, während das Gasflussvolumen des inaktiven Gases und
der Innendruck auf eine Standardbedingung gesetzt sind. N gibt die
Konzentration des flüchtigen Dotierungsmittels in der Schmelze 41 mit
einem zugesetzten Dotierungsmittel 41 an. α, β und γ geben
Koeffizienten wieder.
-
(Formel 6)
-
-
JSP = α × S1 × P × OiREF (6)
-
(Formel 7)
-
-
(Formel 8)
-
-
(Formel 9)
-
-
Vorteile der Ausführungsform
-
Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform können
die folgenden Vorteile erzielt werden.
- (1)
Die Sauerstoffkonzentration des Einkristalls 6 an einer
vorbestimmten Hochziehposition wird auf der Basis einer Beziehung
gesteuert, in der die Sauerstoffkonzentration des Einkristalls 6 vermindert
wird, wenn die Flussrate des inaktiven Gases an einer Oberflächenposition
Q erhöht wird, wenn der Einkristall 6 mit der
Hochziehvorrichtung 1 hergestellt wird, während
das Gasvolumen V in der Kammer 30 im Bereich zwischen 40
l/m und 400 l/m liegt und der Innendruck P m Bereich zwischen 5332
Pa und 79980 Pa liegt.
-
Dementsprechend
wird die Sauerstoffkonzentration des Einkristalls 6 auf
der Basis der oben genannten Beziehung in geeigneter Weise gesteuert
und erhöht, um einen Einkristall 6 mit einer gewünschten
Sauerstoffkonzentration herzustellen.
-
Und
weil die Sauerstoffkonzentration unter einer Bedingung gesteuert
wird, in der die Gasflussrate eher langsam ist, kann die Differenz
zwischen einem gewünschten Sauerstoffkonzentrationsprofil
eines mit einer eher langsamen Gasflussrate hergestellten Einkristalls
und einem tatsächlichen Sauerstoffkonzentrationsprofil
im Vergleich zu einer herkömmlichen Anordnung reduziert
werden.
-
Und
weil die Gasflussrate an der Oberflächenposition Q als
ein Faktor zum Steuern der Sauerstoffkonzentration verwendet wird,
kann die Sauerstoffkonzentration unter Berücksichtigung
des Einflusses der Sauerstoffverdampfungsmenge und der Gasflussrate
auf die Schmelzkonvektion (d. h. die Konvektion an der Oberflächenposition
Q) gesteuert werden.
-
Deshalb
kann die Sauerstoffkonzentration des Einkristalls 6 entsprechend
gesteuert werden.
- (2) Die Sauerstoffkonzentration
wird gesteuert, indem der Innendruck P und das Gasflussvolumen V
an der vorbestimmten Hochziehposition derart gesteuert werden, dass
die auf der Basis der oben genannten Sauerstoffkonzentrationsformel
(9) berechnete Sauerstoffkonzentration Oi einen vorbestimmten Wert annimmt. Mit
anderen Worten werden der Innendruck P und das Gasflussvolumen V
derart gesteuert, dass die erste, zweite und dritte Sauerstoffkonzentrations-Verminderungsgrößen
JSP, JDP, JDF auf der Basis der ersten, zweiten und
dritten Verminderungsgrößen-Berechnungsformel
(6), (7) und (8) auf vorbestimmte Werte gesetzt werden.
-
Dementsprechend
kann die Sauerstoffkonzentration an der vorbestimmten Hochziehposition
präziser gesteuert werden, indem der Innendruck P und das
Gasflussvolumen V derart gesteuert werden, dass die berechnete Sauerstoffkonzentration
Oi einen gewünschten Wert annimmt, der auf der ersten,
zweiten und dritten Verminderungsgrößen-Berechnungsformel
(6), (7) und (8) und auf der Sauerstoffkonzentrationsformel (9)
basiert. Die Differenz zwischen einem gewünschten Sauerstoffkonzentrationsprofil
und dem tatsächlichen Sauerstoffkonzentrationsprofil kann
also im Vergleich zu einer herkömmlichen Anordnung reduziert
werden.
-
Andere Ausführungsform
-
Es
ist zu beachten, dass der Erfindungsumfang nicht auf die oben beschriebene
Ausführungsform beschränkt ist, sondern verschiedene
Verbesserungen und Modifikationen innerhalb des Erfindungsumfangs
vorgenommen werden können.
-
In
der oben beschriebenen Ausführungsform wird eine Anordnung,
in der die Sauerstoffkonzentration auf der Basis der ersten, zweiten
und dritten Verminderungsgrößen-Berechnungsformel
(6), (7) und (8) gesteuert werden, als ein Beispiel für
die Steuerung der auf der Basis einer Beziehung beschrieben, in
der sich die Sauerstoffkonzentration des Einkristalls 6 vermindert,
wenn sich die Gasflussrate an der Oberflächenposition Q
erhöht. Die Sauerstoffkonzentration kann jedoch auch ohne
derartige Formeln gesteuert werden.
-
Und
wenn die berechnete Sauerstoffkonzentration Oi gesteuert wird, um
einen gewünschten Wert anzunehmen, kann auch nur der Innendruck
P oder nur das Gasflussvolumen V gesteuert werden.
-
Außerdem
kann die oben beschriebene Steuerung gemäß der
Erfindung auf eine Hochziehvorrichtung 1 ohne Abschirmung 36 wie
in 5 gezeigt oder auf eine Hochziehvorrichtung 1 ohne
Flussregelungszylinder 35 wie in 6 gezeigt
angewendet werden.
-
Im
Folgenden wird eine Beziehung einer Sauerstoffkonzentration eines
Einkristalls, die auf der Basis der Sauerstoffkonzentrationsformel
(9) berechnet wird, zu einer Sauerstoffkonzentration eines Einkristalls,
der unter einer Steuerung auf der Basis der Sauerstoffkonzentrationsformel
(9) hergestellt wird, und zu einer Sauerstoffkonzentration eines
Einkristalls, der unter einer herkömmlichen Steuerung und
nicht auf der Basis der Sauerstoffkonzentrationsformel (9) hergestellt
wird, beschrieben.
-
Experimentmethode
-
Es
wurde ein Einkristall unter Verwendung einer Hochziehvorrichtung,
die der Hochziehvorrichtung 1 der oben beschriebenen Ausführungsform ähnlich
ist, und unter einer Steuerung auf der Basis der Sauerstoffkonzentrationsformel
(9) (nachfolgend als Verbesserungssteuerung bezeichnet) hergestellt,
um die Sauerstoffkonzentration an einen Produktstandard anzupassen.
Bei der Herstellung des Einkristalls wurde wie in 7 gezeigt
eine Argon-Gasflussrate mit einem Argon-Gasflussvolumen im Bereich
von 40 l/m bis 400 l/m und einem Innendruck im Bereich von 5332
Pa bis 79980 Pa angewendet.
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Die
Position, an der die Verfestigungsrate 0,0 beträgt, entspricht
einem Kristallbasisende, und die Position, an der die Verfestigungsrate
1,0 beträgt, entspricht einer Gesamtmenge des rohen, polykristallinen
Siliciums, das in einer frühren Phase in den Schmelztiegel
geworfen wurde.
-
Unter
den Bedingungen von 7 vermindert sich die Gasflussrate
an der Oberflächenposition von einer Position, an der die
Verfestigungsrate ungefähr 0,25 beträgt, zu einem
entfernten Ende des Kristalls hin.
-
Die
Sauerstoffkonzentration eines durch die Verbesserungssteuerung hergestellten
Einkristalls wurde in einer Hochziehrichtung als ein tatsächlich
verbessertes Profil gemessen.
-
Außerdem
wurden das Argon-Gasflussvolumen und der Innendruck, die die Argon-Gasflussrate
von 7 vorsehen, der ersten, zweiten und dritten Verminderungsgrößen-Berechnungsformel
(6), (7) und (8) und der Sauerstoffkonzentrationsformel (9) zugewiesen,
um eine Sauerstoffkonzentration zu erhalten, die für die Berechnung
des verbesserten Profils verwendet wurde.
-
Weiterhin
wurde eine herkömmliche Steuerung, die nicht auf der Sauerstoffkonzentrationsformel
(9) basiert (nachfolgend als herkömmliche Steuerung bezeichnet),
für die Steuerung der Sauerstoffkonzentration verwendet,
damit diese dem Produktstandard entspricht (die detaillierten Bedingungen
werden hier nicht beschrieben), wobei dann der Einkristall hergestellt
wurde. Anschließend wurde die Sauerstoffkonzentration als ein
herkömmliches tatsächliches Profil gemessen.
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Experimentergebnisse
-
Wie
in 8 gezeigt, wies der mit der Verbesserungssteuerung
hergestellte Einkristall eine niedrigere Sauerstoffkonzentration
Oi von der Position, an der die Verfestigungsrate ungefähr
0,15 betrug, bis zu der Position, an der die Verfestigungsrate ungefähr
0,4 betrug, und eine höhere Sauerstoffkonzentration Oi
von der Position, an der die Verfestigungsrate ungefähr
0,5 betrug, bis zu einem entfernten Ende des Kristalls auf als der
mit der herkömmlichen Steuerung hergestellte. Außerdem
entsprach die Sauerstoffkonzentration Oi unter der Verbesserungssteuerung
von der Position, an der die Verfestigungsrate ungefähr
0,25 betrug, bis zu dem entfernten Ende des Kristalls dem Produktstandard.
-
Es
ist anzunehmen, dass einer der Gründe hierfür
darin liegt, dass bei der Verbesserungssteuerung die Gasflussrate von
der Position, an der die Verfestigungsrate ungefähr 0,15
betrug, zu der Position, an der die Verfestigungsrate ungefähr
0,4 betrug, allmählich erhöht wurde, während
die Gasflussrate von der Position, an der die Verfestigungsrate
ungefähr 0,5 betrug, zu der Position, an dem entfernten
Ende des Kristalls hin allmählich vermindert wurde. Dementsprechend
konnte die Sauerstoffkonzentration Oi auf der Seite des Basisendes
des Kristalls höher vorgesehen werden als in der herkömmlichen
Steuerung.
-
Es
hat sich also herausgestellt, dass die Differenz zwischen einem
gewünschten Sauerstoffkonzentrationsprofil (dem Profil
in Übereinstimmung mit dem Produktstandard) und dem verbesserten
tatsächlichen Profil im Vergleich zu dem herkömmlichen
tatsächlichen Profil reduziert werden kann, indem die Sauerstoffkonzentration
Oi eines Einkristalls vermindert wird, wenn sich die aktive Gasflussrate
an der Oberflächenposition erhöht, während
ein Einkristall unter der Bedingung hergestellt wird, dass das Gasflussvolumen
im Bereich von 40 l/m bis 400 l/m ist und der Innendruck im Bereich
von 5332 Pa bis 79980 Pa ist.
-
Außerdem
waren das verbesserte, tatsächliche Profil und das verbesserte,
berechnete Profil entlang der gesamten Hochziehrichtung des Einkristalls
im wesentlichen gleich.
-
Es
hat sich also herausgestellt, dass die Sauerstoffkonzentration Oi
präziser gesteuert werden kann und die Differenz zwischen
dem gewünschten Sauerstoffprofil und dem verbesserten,
tatsächlichen Profil im Vergleich zu dem herkömmlichen,
tatsächlichen Profil reduziert werden kann, indem der Innendruck
P und das Gasflussvolumen V derart gesteuert werden, dass die erste,
die zweite und die dritte Sauerstoffverminderungsgröße
JSP, JDP und JDF, die auf der ersten, der zweiten und der
dritten Verminderungsgrößen-Berechnungsformel
(6) berechnet wurden, vorbestimmte Werte annehmen.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Die
Erfindung kann auf ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls
angewendet werden.
-
Zusammenfassung
-
Unter
Verwendung einer Hochziehvorrichtung (1) wird die Sauerstoffkonzentration
eines Einkristalls (6) an einer vorbestimmten Position
in einer Hochziehrichtung auf der Basis einer Beziehung gesteuert,
in der die Sauerstoffkonzentration des Einkristalls (6)
vermindert wird, wenn die Flussrate des inaktiven Gases an einer
Position (Q) direkt über einer freien Oberfläche
der Schmelze mit einem zugesetzten Dotierungsmittel erhöht
wird, während der Einkristall (6) mit einem Gasflussvolumen
(V) in der Kammer (30) im Bereich von 40 l/m bis 400 l/m
und einem Innendruck (P) in der Kammer (30) im Bereich
von 5332 Pa bis 79980 Pa hergestellt wird. Dementsprechend wird
auf der Basis der oben genannten Beziehung die Sauerstoffkonzentration
in geeigneter Weise gesteuert und erhöht, um den Einkristall
(6) mit einer gewünschten Sauerstoffkonzentration herzustellen.
Und weil die Sauerstoffkonzentration unter einer Bedingung gesteuert
wird, die einer eher langsamen Gasflussrate entspricht, kann die
Differenz zwischen einem gewünschten Sauerstoffkonzentrationsprofil
des Einkristalls und einem tatsächlichen Sauerstoffkonzentrationsprofil
im Vergleich zu einer herkömmlichen Anordnung reduziert
werden.
-
- 1
- Hochziehvorrichtung
- 4
- Halbleiterschmelze
- 6
- Einkristall
- 30
- Kammer
- 30A
- Einlass
- 31
- Schmelztiegel
- 33
- Hochziehteil
- 35
- Flussregelungszylinder
als Flussregler
- 36
- Abschirmung
als Flussregler
- 41
- Schmelze
mit zugesetztem Dotierungsmittel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 10-182289
A [0004]
- - JP 5-70279 A [0004]