DE112008003953B4

DE112008003953B4 - Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls, Flussbegradigungszylinder und Einkristall-Hochziehvorrichtung

Info

Publication number: DE112008003953B4
Application number: DE112008003953.4T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Kawazoe; Fukuo Ogawa; Yasuhito Narushima; Toshimichi Kubota
Original assignee: Sumco Techxiv Corp
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2028-07-26
Also published as: WO2010010628A1; US20100212580A1; JP5378215B2; JPWO2010010628A1; US8961686B2; DE112008003953T5

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls, das umfasst:Vorsehen einer Einkristall-Hochziehvorrichtung (1A, 1D), die eine Kammer (30), einen Einlass (30A)an einem oberen Teil der Kammer (30) zum Einführen eines Edelgases in die Kammer (30), einen Schmelztiegel (31, 311), der in der Kammer (30) angeordnet ist und eine mit einem Dotierungsmittel versetzte Schmelze (4) aufnimmt, die durch das Zusetzen eines flüchtigen Dotierungsmittels zu einer Siliziumschmelze vorbereitet wird, einen Flussbegradigungszylinder (35A, 35C) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, der sich von dem Einlass (30A) der Kammer (30) zu einer Position mit vorbestimmten Abstand über einer Oberfläche der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze (4) erstreckt, um das Edelgas in die mit einem Dotierungsmittel versetzte Schmelze (4) zu führen, und einen Hochziehteil (33) zum Hochziehen eines Keimkristalls, nachdem der Keimkristall in einen Kontakt mit der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze (4) gebracht wurde, wobei der Keimkristall durch den Flussbegradigungszylinder (35A, 35C) geführt wird, undSteuern des Drucks in dem Flussbegradigungszylinder (35A, 35C) in einem Bereich zwischen 33331 Pa (250 Torr) und 79993 Pa (600 Torr) und der Flussgeschwindigkeit des Edelgases in dem Flussbegradigungszylinder (35A, 35C) an einer Position mit kleinstem Innendurchmesser in einem Bereich zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s (0,005 bis 0,056 SL/m*cm)) während einer Periode von dem Zusetzen des flüchtigen Dotierungsmittels zu der in dem Schmelztiegel (31, 311) aufgenommenen Siliziumschmelze (4) bis zu dem Eintreten eines Kristallkörpers in den Flussbegradigungszylinders (35A, 35C) aufgrund des Hochziehens unter Verwendung des Hochziehteils (33).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls, einen Flussbegradigungszylinder und eine Einkristall-Hochziehvorrichtung.
Stand der Technik
Ein Einkristall aus einem Basismaterial wie etwa Silizium ist für die Herstellung eines Halbleitermaterials erforderlich. Ein bekanntes Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls ist das Czochralski-Verfahren (CZ-Verfahren) (siehe zum Beispiel die Patentdokumente 1 und 2). Weiterhin ist ein Verfahren zum Steuern des Widerstands eines Einkristalls bekannt, in dem ein flüchtiges Dotierungsmittel wie etwa Arsen, roter Phosphor oder Antimon zu einer in dem Czochralski-Verfahren verwendeten bekannten Siliziumschmelze zugesetzt wird (siehe zum Beispiel das Patentdokument 3).
In der in dem Patentdokument 1 angegebenen Vorrichtung ist ein Gasflussbegradigungs-Innenzylinderglied über einer in einem Schmelztiegel aufgenommenen Siliziumschmelze angeordnet ist. Ein Wärmeisolationsring ist einstückig mit einem unteren Ende des Gasflussbegradigungs-Innenzylinderglieds ausgebildet und steht radial nach außen vor. Außerdem ist ein Gasflussbegradigungs-Außenzylinderglied einstückig mit einem Außenumfangsrand des Wärmeisolationsrings ausgebildet, sodass sein Außenumfang dem Innenumfang des Quarzschmelztiegels zugewandt ist und sich nach oben erstreckt.
Für das Züchten eines Einkristalls wird ein Edelgas eingeführt und in dem Gasflussbegradigungs-Innenzylinderglied nach unten geführt, um auf die Oberfläche einer Materialschmelze geblasen zu werden. Das Edelgas fließt dann entlang der Oberfläche der Materialschmelze und weiter durch eine untere Kante des Gasflussbegradigungs-Innenzylinderglieds und durch eine untere Fläche des Wärmeisolationsrings, um wieder nach oben geführt zu werden. Dann fließt das Edelgas entlang einer Innenwandfläche des Quarzschmelztiegels nach oben, um aus dem Schmelztiegel nach außen abgeführt zu werden.
In einer in dem Patentdokument 2 angegebenen Vorrichtung ist ein Gasflussbegradigungszylinder über einer Siliziumschmelze in einem Schmelztiegel angeordnet. Ein Wärmeisolationsring ist an einem unteren Ende des Gasflussbegradigungszylinders befestigt.
Für das Züchten eines Einkristalls wird ein Edelgas eingeführt und in dem Gasflussbegradigungs-Innenzylinderglied nach unten geführt, um auf die Oberfläche einer Materialschmelze geblasen zu werden. Weiterhin fließt das Edelgas entlang der Oberfläche der Materialschmelze und dann durch eine untere Kante des Gasflussbegradigungszylinders, um wieder nach oben geführt zu werden. Dann fließt das Edelgas durch einen Raum zwischen dem Wärmeisolationsring und einer Innenwand des Schmelztiegels, um in einen Ofenkörper abgeführt zu werden. Insbesondere wird die Flussgeschwindigkeit des durch den Raum zwischen dem Wärmeisolationsring und der Innenwand des Schmelztiegels fließenden Edelgases auf 6,5 cm/s eingestellt.
In einer in dem Patentdokument 3 angegebenen Vorrichtung sind vier Spülgasdüsen mit Intervallen von 90 Grad um die Mittelachse eines Schmelztiegels herum angeordnet.
Um eine Einkristallsiliziumstange zu züchten, wird ein Gas mit hoher Geschwindigkeit durch die Spülgasdüsen geführt, um eine vorbestimmte Atmosphäre auf einer Siliziumschmelze mit Zusätzen wie etwa Arsen aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten sind im wesentlichen zylindrisch geformte Gasvorhänge um die Mittelachse des Schmelztiegels herum angeordnet. Insbesondere ist ein erster Gasvorhang vorgesehen, der außerhalb eines Umfangs eines geöffneten oberen Endes des Schmelztiegels mit einer Geschwindigkeit nach unten fließt, die einen Niederdruckbereich in einer Kristallzüchtungskammer radial außerhalb des geöffneten oberen Endes des Schmelztiegels erzeugt, und ist ein zweiter Gasvorhang radial innerhalb des Umfangs der geöffneten oberen Endes des Schmelztiegels auf einer inneren Seite des ersten Gasvorhangs vorgesehen.

Patentdokument 1: JP 2002-321997 A
Patentdokument 2: JP 2002-097098 A
Patentdokument 3: JP H10-182289 A

Die Druckschrift DE 11 91 789 A beschreibt einen Zylinder, der zur Aufnahme eines gezogenen Einkristalls geeignet ist. Der Zylinder weist einen oberen Abschnitt mit größerem Durchmesser und einen unteren Abschnitt mit kleinerem Durchmesser auf.
Die Druckschrift US 5 904 768 A und US 2009/0 120 352 A1 beschreiben Techniken, wonach der Abtransport von Gasen über einer Schmelze durch Einstellung des Gasflusses verbessert werden kann und darüber hinaus die Verunreinigung der Schmelze durch Teilchen vermeidbar ist.
Beschreibung der Erfindung
Problemstellung der Erfindung
Die in den Patentdokumenten 1 und 2 beschriebenen Anordnungen können mit der in dem Patentdokument 3 beschriebenen Anordnung kombiniert werden, in der der Widerstand eines Einkristalls unter Verwendung der durch das Zusetzen des Dotierungsmittels vorbereiteten Siliziumschmelze gesteuert wird.
In der durch das Zusetzen des flüchtigen Dotierungsmittels vorbereiteten Siliziumschmelze können jedoch das zu der Siliziumschmelze zugesetzte flüchtige Dotierungsmittel und ein Siliziumoxid von der Oberfläche der Siliziumschmelze während einer Periode von dem Zusetzen des Dotierungsmittels zu der Siliziumschmelze bis zu dem Wachsen eines säulenförmigen Kristallkörpers des Einkristalls (d.h. bis der Kristallkörper des Einkristalls in den Flussbegradigungszylinder eintritt; nachfolgend als „Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen“ bezeichnet) verdampfen.
Bei den in den Patentdokumenten 1 und 2 beschriebenen Anordnungen wird der Fluss des Edelgases außerhalb des Gasflussbegradigungszylinders gesteuert. Wenn also wie oben beschrieben das flüchtige Dotierungsmittel und das Siliziumoxid verdampfen, können sich die verdampften Komponenten in einem amorphen Zustand an einer Innenseite des Gasflussbegradigungszylinders ablagern.
Und weil bei der in dem Patentdokument 3 angegebenen Anordnung das Edelgas nicht aktiv in eine Hochziehkammer geführt wird, in die der Einkristall eintritt, können sich die verdampften Komponenten des oben beschriebenen flüchtigen Dotierungsmittels und des Siliziumoxids in einem amorphen Zustand an einer Innenseite der Hochziehkammer während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen ablagern.
Folglich können die an dem Flussbegradigungszylinder oder der Hochziehkammer abgelagerten amorphen Komponenten während der Kristallzüchtung in die Schmelze tropfen, wodurch der Grad der Einkristallisierung vermindert wird. Und wenn sich das flüchtige Dotierungsmittel ablagert und verfestigt, kann es schwierig werden, das abgelagerte Dotierungsmittel zu entfernen.
Um ein Verdampfen des flüchtigen Dotierungsmittels während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen zu verhindern, wird gewöhnlich ein hoher Druck auf einen Ofen angelegt.
Wenn jedoch der hohe Druck angelegt wird, fließt das Edelgas nicht glatt bei dem Flussvolumen, das dem Flussvolumen des Edelgases entspricht, wenn ein Kristall unter einem typischen hohen Druck hochgezogen wird, sodass die Nachbarschaft zu der Oberfläche einer mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze in dem Flussbegradigungszylinder unter Umständen einer hohen Temperatur ausgesetzt wird. Dabei können die verdampften Komponenten in dem amorphen Zustand zusammen mit dem Edelgas zurückfließen und sich an dem Flussbegradigungszylinder ablagern. Die am dem Flussbegradigungszylinder abgelagerten amorphen Komponenten können in die Schmelze tropfen, während ein Kristall wächst, wodurch der Grad der Einkristallisierung herabgesetzt werden kann. Und wenn sich das flüchtige Dotierungsmittel verfestigt und ablagert, kann es schwierig sein, das abgelagerte Dotierungsmittel zu entfernen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls, einen Flussbegradigungszylinder und eine Einkristall-Hochziehvorrichtung anzugeben, mit denen verhindert werden kann, dass sich amorphe Komponenten an dem Flussbegradigungszylinder ablagern, wobei die amorphen Komponenten durch eine mit einem Dotierungsmittel versetzte Schmelze erzeugt werden, die durch das Zusetzen eines flüchtigen Dotierungsmittels in eine Siliziumschmelze vorbereitet wird.
Problemlösung
Ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst: Vorsehen einer Einkristall-Hochziehvorrichtung, die eine Kammer, einen Einlass an einem oberen Teil der Kammer zum Einführen eines Edelgases in die Kammer, einen Schmelztiegel, der in der Kammer angeordnet ist und eine mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze aufnimmt, die durch das Zusetzen eines flüchtigen Dotierungsmittels zu einer Siliziumschmelze vorbereitet wird, einen Flussbegradigungszylinder, der sich von dem Einlass der Kammer zu der Nachbarschaft zu der Oberfläche der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze erstreckt, um das Edelgas zu der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelzen zu führen, und einen Hochziehteil zum Hochziehen eines Keimkristalls, nachdem der Keimkristall in einen Kontakt mit der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze gebracht wurde, wobei der Keimkristall durch den Flussbegradigungszylinder geführt wird, umfasst; und Steuern des Drucks in dem Flussbegradigungszylinder in einem Bereich zwischen 33331 Pa (250 Torr) und 79993 Pa (600 Torr) und des Flussvolumens des Edelgases in dem Flussbegradigungszylinder an einer Position mit kleinstem Durchmesser in einem Bereich zwischen 150 SL/min und 300 SL/min (Flussgeschwindigkeit: in einem Bereich zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s (0,005 bis 0,056 SL/min*cm²)) während einer Periode von dem Zusetzen des flüchtigen Dotierungsmittels zu der in dem Schmelztiegel aufgenommenen Siliziumschmelze bis zu dem Eintreten eines Kristallkörpers in den Flussbegradigungszylinders aufgrund des Hochziehens unter Verwendung des Hochziehteils (nachfolgend als Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen bezeichnet).
Die Flussgeschwindigkeit des Gases gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird berechnet, indem die durch ein Massendurchflussmessgerät gemessene Flussgeschwindigkeit durch die kleinste Querschnittfläche in dem Flussbegradigungszylinder dividiert wird (0,005 bis 0,056 SL/min*cm² mit 1 Atmosphärendruck bei 20 Grad Celsius). Dementsprechend wird auch die Temperatur in dem Edelgas beträchtlich erhöht und ist die tatsächliche, durchschnittliche Flussgeschwindigkeit der Edelgaspartikeln in einer Längsrichtung des Flussbegradigungszylinders voraussichtlich um ein Vielfaches schneller als die oben genannte Flussgeschwindigkeit.
Bei dem Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls unter Verwendung der Einkristall-Hochziehvorrichtung wird gemäß diesem Aspekt der Erfindung während einer Periode von dem Zusetzen des Dotierungsmittels zu der Siliziumschmelze in dem Schmelztiegel bis zu dem Eintreten des Kristallkörpers des Einkristalls in den Flussbegradigungszylinder aufgrund des Hochziehens der Druck in dem Flussbegradigungszylinder in einem Bereich zwischen 33331 Pa (250 Torr) und 79993 Pa (600 Torr) eingestellt und wird die Flussgeschwindigkeit des Edelgases an einer Position des Flussbegradigungszylinders mit dem kleineren Durchmesser in einem Bereich zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s (0,005 bis 0,056 SL/min*cm²) eingestellt. Die oben genannte Periode ist die Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen, die bis zu dem Eintreten des säulenförmigen Kristallkörpers, der bei Erreichen eines vorbestimmten Durchmessers durch eine Verengung in einer Anfangsphase des Kristallwachstums und durch eine Verbreiterung eines Schulterteils für einen sich verbreiternden Teil mit einem allmählich größer werdenden Durchmesser gebildet wird, in den Flussbegradigungszylinder andauert.
Wenn also der Druck in dem Flussbegradigungszylinder (nachfolgend als Zylinderdruck bezeichnet) in einem Bereich zwischen 3331 Pa und 79993 Pa eingestellt wird, kann die Verdampfung des flüchtigen Dotierungsmittels in der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze entsprechend unterdrückt werden.
Außerdem hat sich herausgestellt, dass das Edelgas bei einer Einstellung der Flussgeschwindigkeit des Edelgases in einem Bereich zwischen und 0,06 m/s bis 0,31 m/s auch dann, wenn der Zylinderdruck relativ hoch in einem Bereich zwischen 33331 Pa und 79993 Pa eingestellt wird, glatt fließt und die Menge der an dem Flussbegradigungszylinder abgelagerten amorphen Komponenten beschränkt wird. Weiterhin hat sich herausgestellt, dass bei einer Einstellung der Flussgeschwindigkeit des Edelgases auf über 0,31 m/s der Verbrauch des Edelgases erhöht wird, sodass die Kostenreduktion nicht einfach erzielt werden kann und die Verdampfung des flüchtigen Dotierungsmittels in der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze beschleunigt wird. Und weiterhin hat sich herausgestellt, dass bei einer Einstellung der Flussgeschwindigkeit des Edelgases auf weniger als 0,06 m/s das Edelgas nicht glatt fließt und nach oben zu fließen beginnt. Die Flussgeschwindigkeit des Gases wird durch die Formel 1 wiedergegeben. Die Querschnittfläche ist die Fläche an der Position des Flussbegradigungszylinders mit dem kleinsten Durchmesser. Die Flussgeschwindigkeit kann auch geändert werden, indem die Querschnittfläche geändert wird, ohne das Flussvolumen des Edelgases zu ändern.
(Formel 1) $\begin{array}{l} Flussgeschwindigkeit = \\ (\frac{Flussvolumen (SL / min) \times 10^{- 3}}{60}) \times (\frac{101325 (Pa)}{Druck (Pa)}) / Querschnittsfl \ddot{a} che (m^{2}) \end{array}$
Indem die Flussgeschwindigkeit des Edelgases während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen in einem Bereich zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s gesteuert wird, kann das Edelgas auch dann, wenn der Zylinderdruck relativ hoch eingestellt wird, d.h. in einem Bereich zwischen 33331 Pa und 79993 Pa, glatt fließen und kann eine Ablagerung der amorphen Komponenten aufgrund eines Rückflusses des Edelgases beschränkt werden. Es kann also verhindert werden, dass sich die amorphen Komponenten an dem Flussbegradigungszylinder ablagern und während des Züchtens eines Kristalls abtropfen oder auf der Schmelze haften, sodass also eine Verminderung des Grades der Einkristallisierung verhindert wird. Außerdem können Verunreinigungen einfach entfernt werden.
Ein in einer Einkristall-Hochziehvorrichtung vorgesehener Flussbegradigungszylinder gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst: eine Kammer; einen Einlass an einem oberen Teil der Kammer um Einführen eines Edelgases in die Kammer; und einen Schmelztiegel, der in der Kammer angeordnet ist und eine mit einem Dotierungsmittel versetzte Schmelze aufnimmt, die durch das Zusetzen eines flüchtigen Dotierungsmittels zu einer Siliziumschmelze vorbereitet wird, wobei der Flussbegradigungszylinder die Form eines Zylinders aufweist, der sich von dem Einlass der Kammer zu der Nachbarschaft zu der Oberfläche der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze erstreckt, um das Edelgas zu der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze zu führen, wobei der Einkristall hochgezogen werden kann und durch den Zylinder hindurchgehen kann; wobei der Flussbegradigungszylinder umfasst: einen ersten Zylinder, der in der Nähe des Einlasses vorgesehen ist und im wesentlichen die Form eines Zylinders aufweist, dessen größter Innendurchmesser ein erster Durchmesser ist; und einen zweiten Zylinder, der mit einem Ende des ersten Zylinders in der Nähe der Oberfläche der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze verbunden ist und im wesentlichen die Form eines Zylinders aufweist, dessen größter Innendurchmesser ein zweiter Durchmesser ist, der kleiner als der erste Durchmesser ist. Der zweite Durchmesser ist zwei bis drei Mal so groß wie der Durchmesser eines Einkristalls, wobei ein unteres Ende des zweiten Zylinders mit einem unteren Ende einer umgekehrt konisch geformten Wärmeabschirmungsplatte verbunden ist.
In dieser Anordnung umfasst der in der Einkristall-Hochziehvorrichtung vorgesehene Flussbegradigungszylinder:

den ersten Zylinder mit einem oberen Ende, das mit dem Einlass verbunden ist, wobei der erste Zylinder die Form eines hohlen Kegelstumpfs derart aufweist, dass ein Innendurchmesser des oberen Endes ein erster Durchmesser ist und ein Innendurchmesser eines unteren Endes ein zweiter Durchmesser ist, der kleiner als der erste Durchmesser ist; den zweiten Zylinder, der mit dem unteren Ende des ersten Zylinders verbunden ist und die Form eines Zylinders aufweist, dessen Innendurchmesser der zweite Durchmesser ist, und einen dritten Zylinder, der mit einem unteren Ende des zweiten Zylinders verbunden ist, wobei der dritte Zylinder die Form eines hohlen Kegelstumpfs aufweist, dessen Innendurchmesser an einem oberen Ende der zweite Durchmesser ist, und dessen Innendurchmesser an einem unteren Ende der erste Durchmesser ist.

Dementsprechend kann die Flussgeschwindigkeit des durch den zweiten Zylinder hindurchgehenden Edelgases relativ zu der Flussgeschwindigkeit des durch den ersten Zylinder hindurchgehenden Edelgases erhöht werden. Außerdem kann das Edelgas für eine vorbestimmte Zeitdauer mit einer konstanten Geschwindigkeit fließen. Also auch wenn das Edelgas wie im Stand der Technik mit einer langsamen Flussgeschwindigkeit eingeführt wird und der Zylinderdruck in einem Bereich zwischen 33331 Pa und 79993 Pa während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen eingestellt ist, kann die Flussgeschwindigkeit des Edelgases in einem Bereich zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s (0,0005 bis 0,056 SL/min*cm²) erhöht werden, sodass sie also höher ist als die Flussgeschwindigkeit im Stand der Technik. Dadurch können eine Ablagerung des flüchtigen Dotierungsmittels und des Siliziumoxids an dem Flussbegradigungszylinder in einem amorphen Zustand oder ein Haften auf der Schmelze verhindert werden, sodass also eine Verminderung des Grades der Einkristallisierung verhindert werden kann. Außerdem können Verunreinigungen einfach entfernt werden.
Und auch wenn die Flussgeschwindigkeit des Edelgases in der Kammer über dem Flussbegradigungszylinder auf weniger als 0,06 m/s gesetzt wird, kann die Flussgeschwindigkeit zu dem Bereich zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s (0,005 bis 0,056 SL/min*cm²) in dem Flussbegradigungszylinder erhöht werden, sodass das Flussvolumen des aus dem Einlass eingeführten Edelgases minimiert werden kann. Auf diese Weise kann das Edelgas minimiert werden, wodurch einfach eine Kostenreduktion erreicht werden kann.
In dem Flussbegradigungszylinder gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist der erste Zylinder vorzugsweise im wesentlichen die Form eines stumpfkegelförmigen Zylinders auf, dessen Innendurchmesser an einem Ende in der Nähe des Einlasses dem ersten Durchmesser entspricht und dessen Innendurchmesser an einem Ende in der Nähe des zweiten Zylinders dem zweiten Durchmesser entspricht, und weist der zweite Zylinder vorzugsweise im wesentlichen die Form eines Zylinders auf, dessen Innendurchmesser an einem Ende in der Nähe des ersten Zylinders dem zweiten Durchmesser entspricht.
Bei dieser Anordnung weist der erste Zylinder im wesentlichen die Form eines stumpfkegelförmigen Zylinders auf, dessen Innendurchmesser an dem Ende in der Nähe des Einlasses dem ersten Durchmesser entspricht und dessen Innendurchmesser an dem Ende in der Nähe des zweiten Zylinders dem zweiten Durchmesser entspricht. Der zweite Zylinder weist im wesentlichen die Form eines Zylinders auf, dessen Innendurchmesser dem zweiten Durchmesser entspricht.
Weil der Innendurchmesser eines Teils, der den ersten Zylinder mit dem zweiten Zylinder verbindet, dem zweiten Durchmesser entspricht, kann das in den ersten Zylinder eingeführte Edelgas mit einer minimalen Behinderung des Flusses in den zweiten Zylinder geführt werden. Die Flussgeschwindigkeit des Edelgases kann also effizient erhöht werden.
Der Flussbegradigungszylinder gemäß dem anderen Aspekt der Erfindung umfasst vorzugsweise: ein erstes zylindrisches Glied, dessen Innendurchmesser dem ersten Durchmesser entspricht, wobei das erste zylindrische Glied die Form eines Zylinders aufweist, der sich von dem Einlass der Kammer zu der Nachbarschaft der Oberfläche der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze erstreckt; und ein zweites zylindrisches Glied, das in einem Innenraum des ersten zylindrischen Glieds montiert ist, wobei das zweite zylindrische Glied den zweiten Zylinder an einem mittleren Teil und den ersten Zylinder an einem Ende aufweist.
Bei dieser Anordnung umfasst der Flussbegradigungszylinder: das erste zylindrische Glied, das die Form eines Zylinders aufweist, dessen Innendurchmesser dem ersten Durchmesser entspricht, wobei sich der Zylinder von dem Einlass der Kammer zu der Nachbarschaft der Oberfläche der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze erstreckt; und das zweite zylindrische Glied, das in dem Innenraum des ersten zylindrischen Glieds montiert ist. Das zweite zylindrische Glied weist den zweiten Zylinder an dem mittleren Teil und den ersten Zylinder an dem Ende auf.
Dementsprechend kann der Flussbegradigungszylinder einschließlich des ersten Zylinders und des zweiten Zylinders einfach ausgebildet werden, indem das zweite zylindrische Glied in dem ersten zylindrischen Glied montiert wird, sodass eine Massenfertigung und eine Kostenreduktion einfach erzielt werden können. Und weil der Flussbegradigungszylinder herkömmlicherweise nur mit dem ersten zylindrischen Glied versehen ist, kann der Flussbegradigungszylinder mit dem ersten Zylinder und dem zweiten Zylinder einfach ausgebildet werden, indem das zweite zylindrische Glied in dem herkömmlichen Flussbegradigungszylinder montiert wird. der herkömmliche Flussbegradigungszylinder kann also effizient modifiziert werden, um eine Verminderung des Grades der Einkristallisierung zu beschränken und die Entfernung von Verunreinigungen zu vereinfachen.
Wenn der Durchmesser eines Kristallkörpers des Einkristalls durch Rc wiedergegeben wird, der zweite Durchmesser durch R2 wiedergegeben wird und die Länge des Teils mit dem zweiten Durchmesser durch R3 wiedergegeben wird, erfüllt R2 vorzugsweise die Beziehung 1,15 < R2/Rc < 1,25 und erfüllt R3 vorzugsweise die Beziehung 2 < R3/Rc < 3.
Bei dieser Anordnung weist der Flussbegradigungszylinder eine den oben genannten Formeln entsprechende Form auf.
Wenn R2 die Beziehung 1,15 > R2/Rc erfüllt, kann der Einkristall eine Innenfläche des zweiten Zylinders kontaktieren, während der Einkristall hochgezogen wird. Wenn R2 dagegen die Beziehung R2/Rc > 1,25 erfüllt und der Raum zwischen dem Einkristall und dem zweiten Zylinder vergrößert wird, kann es schwierig sein, die Flussgeschwindigkeit des Edelgases zu erhöhen.
Und wenn R3 verkürzt wird, kann der Gasfluss auf einer unteren Seite turbulent werden, wodurch die Einkristallisierung behindert wird.
Der Flussbegradigungszylinder weist also eine Form auf, die die oben genannten Formeln erfüllt, damit verhindert werden kann, dass ein Einkristall in Kontakt mit dem Flussbegradigungszylinder gebracht wird und der Grad der Einkristallisierung vermindert wird. Außerdem können dabei Verunreinigungen einfach entfernt werden.
Eine Einkristall-Hochziehvorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst: eine Kammer; einen Einlass an einem oberen Teil der Kammer zum Einführen eines Edelgases in die Kammer; einen Schmelztiegel, der in der Kammer angeordnet ist und eine mit einem Dotierungsmittel versetzte Schmelze aufnimmt, die durch das Zusetzen eines flüchtigen Dotierungsmittels zu einer Siliziumschmelze vorbereitet wird; den oben beschriebenen Flussbegradigungszylinder, der die Form eines Zylinders aufweist, der sich von dem Einlass der Kammer zu der Nachbarschaft der Oberfläche der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze erstreckt, um das Edelgas zu der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze zu führen, wobei der Einkristall hochgezogen werden kann und durch den Zylinder hindurchgehen kann; eine umgekehrt konisch geformte Wärmeabschirmungsplatte, die mit einem unteren Ende des Flussbegradigungszylinders verbunden ist; und einen Hochziehteil zum Hochziehen eines Keimkristalls, nachdem der Keimkristall in Kontakt mit der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze gebracht wurde, wobei der Keimkristall durch den Flussbegradigungszylinder hindurchgehen kann.
Bei dieser Anordnung ist die Einkristall-Hochziehvorrichtung mit dem oben beschriebenen Flussbegradigungszylinder der Erfindung versehen.
Es kann also eine Einkristall-Hochziehvorrichtung vorgesehen werden, mit der ein Einkristall korrekt hergestellt werden kann, wobei weiterhin die Vorteile des oben beschriebenen Flussbegradigungszylinders erhalten werden können.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine Anordnung einer Einkristall-Hochziehvorrichtung gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt schematisch eine Anordnung einer Einkristall-Hochziehvorrichtung gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel.
3 zeigt schematische eine Anordnung einer Einkristall-Hochziehvorrichtung gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel.
4 zeigt schematisch eine Anordnung einer Einkristall-Hochziehvorrichtung gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.

Bezugszeichenliste

1A, 1B, 1C, 1D: Einkristall-Hochziehvorrichtung
3: Hochziehvorrichtungskörper
4: Halbleiterschmelze
6: Einkristall
30: Kammer
30A: Einlass
31, 311: Schmelztiegel
32: Heizer
33: Hochziehkabel (Hochziehteil)
34: Wärmeisolationszylinder
35A, 35B, 35C: Flussbegradigungszylinder
35A1: erster Zylinder
35A2: zweiter Zylinder
35A3: dritter Zylinder
35C1: erstes zylindrisches Glied
35C2: zweites zylindrisches Glied
36: Abschirmung
37: Haltewelle
38: Keimhalterung
39: Gasfluss-Einstelleinrichtung
39A: konischer Abschnitt als schräger Teil
39A1: Einsteckloch
41: mit Dotierungsmittel versetzte Schmelze
312: zweiter Zylinder
G1, G2, G3: Flussgeschwindigkeit

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Erste beispielhafte Ausführungsform
Eine erste beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt schematisch eine Einkristall-Hochziehvorrichtung für die Verwendung bei der Herstellung eines Einkristalls gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
[Anordnung einer Einkristall-Hochziehvorrichtung]
Zuerst wird im Folgenden eine Anordnung einer Einkristall-Hochziehvorrichtung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Einkristall-Hochziehvorrichtung 1A einen Einkristall-Hochziehvorrichtungskörper 3, eine Dotierungseinrichtung (nicht gezeigt) und eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt)
Der Einkristall-Hochzieheinrichtungskörper 3 umfasst eine Kammer 30, einen Schmelztiegel 31, der in der Kammer 30 angeordnet ist, einen Heizer 32 zum Heizen des Schmelztiegels 31 durch das Strahlen von Wärme zu dem Schmelztiegel 31, ein Hochziehkabel (oder eine Stange) 33 (Hochziehteil), einen Wärmeisolationszylinder 34, einen Flussbegradigungszylinder 35A und eine Abschirmung 36.
Unter der Steuerung der Steuereinrichtung wird ein vorbestimmtes Flussvolumen eines Edelgases wie etwa eines Argongases in die Kammer 30 nach unten von einer oberen Seite über einen Einlass 30A eingeführt, der an einem Grenzteil zwischen einem oberen Teil der Kammer 30 und einer mit dem oberen Teil der Kammer 30 verbundenen Hochziehkammer vorgesehen ist. Der Druck in der Kammer 30 (d.h. der Ofendruck) kann durch die Steuereinrichtung gesteuert werden.
Der Schmelztiegel 31 wird zum Schmelzen eines polykristallinen Siliziums zu einer Siliziumschmelze 4 verwendet. Der Schmelztiegel 31 umfasst: einen ersten Schmelztiegel 311, der aus Quarz ausgebildet ist und die Form eines Zylinders mit einem Boden aufweist; und einen zweiten Zylinder 312, der aus Graphit ausgebildet ist und auf der Außenseite des ersten Schmelztiegels 311 ausgebildet ist, um den ersten Schmelztiegel 311 aufzunehmen. Der Schmelztiegel 31 wird durch eine Haltewelle 37 gehalten, die sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit dreht.
Der Heizer 32 ist an der Außenseite des Schmelztiegels 31 angeordnet und heizt den Schmelztiegel 31, um das Silizium in dem Schmelztiegel 31 zu schmelzen.
Das Hochziehkabel (oder die Stange) 33 ist an ihrem ersten Ende mit zum Beispiel einem Hochziehantriebsglied (nicht gezeigt) verbunden, das über dem Schmelztiegel 31 angeordnet ist. Das Hochziehkabel 33 ist an seinem zweiten Ende mit einer Keimhalterung 38 zum Halten eines Keimkristalls oder mit der Dotierungseinrichtung (nicht gezeigt) verbunden. Das Hochziehkabel 33 kann durch den Antrieb des Hochziehantriebsglieds gedreht werden. Indem das Hochziehantriebsglied durch die Steuereinrichtung gesteuert wird, wird das Hochziehkabel 33 mit einer vorbestimmten Hochziehgeschwindigkeit gehoben.
Der Wärmeisolationszylinder 34 ist um den Schmelztiegel 31 und den Heizer herum angeordnet.
Der Flussbegradigungszylinder 35A dient zum Regulieren des Flusses eines von der oberen Seite der Kammer 30 her eingeführten Edelgases. Der Flussbegradigungszylinder 35A ist derart vorgesehen, dass er einen Einkristall 6 umgibt, der durch das Hochziehkabel 33 von dem Einlass 30A der Kammer 30 zu der Nachbarschaft zu der Oberfläche der Halbleiterschmelze 4 gezogen wird. Der Flussbegradigungszylinder 35A umfasst einen ersten Zylinder 35A1, der mit dem Einlass 30A verbunden ist, einen zweiten Zylinder 35A2, der mit einem unteren Ende des ersten Zylinders 35A1 verbunden ist, und einen dritten Zylinder 35A3, der mit einem unteren Ende des zweiten Zylinders verbunden ist.
Der erste Zylinder 35A1 weist die Form eines kegelstumpfförmigen Zylinders mit einem Innendurchmesser R1 (ersten Durchmesser) an einem oberen Ende und einem Innendurchmesser R2 (zweiten Durchmesser), der kleiner ist als R1, an einem unteren Ende auf.
Der zweite Zylinder 35A2 weist die Form eines Zylinders mit dem Innendurchmesser R2 und einer Länge R3 auf.
Der dritte Zylinder 35A3 weist die Form eines kegelstumpfförmigen Zylinders mit dem Innendurchmesser R2 an einem oberen Ende und dem Innendurchmesser R1 an einem unteren Ende auf.
Wenn Rc der Durchmesser eines säulenförmigen Kristallkörpers des Einkristalls 6 ist, wird der Innendurchmesser R2 des zweiten Zylinders 35A2 derart gewählt, dass er die folgende Beziehung erfüllt: 1,15 < R2/Rc < 1,25. Die Länge R3 des zweiten Zylinders 35A2 wird derart gewählt, dass die folgende Beziehung erfüllt wird: 2 < R3/Rc < 3. Der erste und der dritte Zylinder 35A1 und 35A3 weisen gleiche Formen auf.
Die Abschirmung 36 ist eine Wärmeabschirmung zum Abschirmen der von dem Heizer 32 nach oben gestrahlten Wärme. Die Abschirmung 36 umgibt einen Teil des Flussbegradigungszylinders 35A unterhalb der ungefähren Mitte desselben in einer vertikalen Richtung. Die Abschirmung 36 ist derart angeordnet, dass das untere Ende des dritten Zylinders 35A3 und ein unteres Ende der Abschirmung 36 derart verbunden sind, dass sie die Oberfläche der Siliziumschmelze 4 bedecken. Die Abschirmung 36 weist die Form eines Kegels auf, dessen untere Öffnung kleiner als seine obere Öffnung ist.
Die Dotierungseinrichtung wird verwendet, um ein flüchtiges Dotierungsmittel zu verflüchtigen und das Dotierungsmittel in die Halbleiterschmelze 4 in dem Schmelztiegel 31 zu dotieren (d.h. derselben zuzusetzen). Beispiele für das flüchtige Dotierungsmittel sind roter Phosphor und Arsen. Die Dotierungseinrichtung kann das flüchtige Dotierungsmittel zu der Halbleiterschmelze 4 hinzusetzen, indem es ein unteres Ende eines zylindrischen Teils in die Halbleiterschmelze 4 taucht oder indem es das verflüchtigte flüchtige Dotierungsmittel in die Halbleiterschmelze 4 bläst, während das untere Ende des zylindrischen Teils von der Halbleiterschmelze 4 beabstandet ist.
Die Steuereinrichtung steuert das Gasflussvolumen, den Ofendruck und die Hochziehgeschwindigkeit des Hochziehkabels 33 in der Kammer 30 zu entsprechenden Werten auf der Basis einer durch einen Bediener eingegebenen Einstellung, um eine Steuerung während der Herstellung eines Einkristalls 6 vorzusehen.
[Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls]
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls 6 unter Verwendung der Einkristall-Hochziehvorrichtung 1A beschrieben.
Zuerst montiert ein Bediener die Dotierungseinrichtung an dem Hochziehkabel 33 der Einkristall-Hochziehvorrichtung 1A.
Dann setzt die Einkristall-Hochziehvorrichtung 1A das Gasflussvolumen und den Ofendruck in der Kammer 30 unter der Steuerung der Steuereinrichtung auf jeweils vorbestimmte Werte und setzt das flüchtige Dotierungsmittel zu der Siliziumschmelze 4 zu, um eine mit einem Dotierungsmittel versetzte Schmelze 41 vorzubereiten.
Dann entfernt der Bediener die Dotierungseinrichtung von dem Hochziehkabel 33 und befestigt die Keimhalterung 38 mit dem daran gehaltenen Keimkristall an dem Hochziehkabel 33.
Auf der Basis der durch einen Bediener eingegebenen Einstellung zieht die Steuereinrichtung der Einkristall-Hochziehvorrichtung 1A den Keimkristall mit einer vorbestimmten Hochziehgeschwindigkeit hoch, um den Einkristall 6 zu erzeugen.
Während einer Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen, d.h. während einer Periode von der Vorbereitung der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze 41 bis zu dem Eintreten eines Kristallkörpers des Einkristalls 6 in den Flussbegradigungszylinder 35A aufgrund des Hochziehens, wird der Zylinderdruck in dem Flussbegradigungszylinder 35A in einem Bereich zwischen 33331 Pa und 79993 Pa eingestellt. Dabei wird die Flussgeschwindigkeit G1 des Edelgases wie im Stand der Technik auf weniger als 0,06 m/s eingestellt.
Das Edelgas wird beschleunigt und fließt mit einer Flussgeschwindigkeit G2, wenn es von dem ersten Zylinder 35A1 zu dem zweiten Zylinder 35A2 in dem Flussbegradigungszylinder 35A fließt. Die Flussgeschwindigkeit G2 wird in einem Bereich zwischen 0,06 m/s bis 0,31 m/s (0,005 bis 0,056 SL/min*cm²) eingestellt. Übrigens sind in 1 die Längen der die Flussgeschwindigkeiten G1 und G2 angebenden Pfeile proportional zu den Flussgeschwindigkeiten.
Nach Ablauf der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen werden der Ofendruck, das Edelgas usw. zu vorbestimmten Werten gesteuert.
[Vorteil(e) der ersten beispielhaften Ausführungsform(en)]
Wie oben beschrieben, können durch die erste beispielhafte Ausführungsform die folgenden Vorteile erzielt werden.
(1) Wenn der Einkristall 6 hergestellt wird, indem der Keimkristall unter Verwendung der Einkristall-Hochziehvorrichtung 1A hochgezogen wird, nachdem der Keimkristall in die mit einem Dotierungsmittel versetzte Schmelze 41 getaucht wurde, wird das Edelgas (Argongas) in einem Bereich zwischen 150 SL/min und 300 SL/min gesteuert, sodass der Zylinderdruck in dem Flussbegradigungszylinder 35A in einem Bereich zwischen 33331 Pa und 79993 Pa liegt und die Flussgeschwindigkeit des Edelgases in dem Flussbegradigungszylinder 35A in einem Bereich zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s (0,005 bis 0,056 SL/min*cm²) während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen liegt.
Indem die Flussgeschwindigkeit des Edelgases während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen in dem oben genannten Beriech eingestellt wird, kann das Edelgas auch dann glatt fließen, wenn der Zylinderdruck wie oben beschrieben relativ hoch gesetzt ist, um eine Vermehrung von amorphen Komponenten (d.h. Siliziumoxid und Dotierungsoxid), die durch das Verdampfen aus der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze 41 erzeugt werden, aufgrund eines Rückflusses des Edelgases zu verhindern. Es kann also verhindert werden, dass sich das flüchtige Dotierungsmittel und Siliziumoxid an dem Flussbegradigungszylinder 35A in einem amorphen Zustand ablagern und in die Schmelze tropfen oder an der Schmelze haften, während ein Kristall gezüchtet wird, sodass also eine Verminderung des Grades der Einkristallisierung verhindert werden kann. Außerdem können Verunreinigungen einfach entfernt werden.
(2) Der Flussbegradigungszylinder 35A umfasst: den ersten Zylinder 35A1, der mit dem Einlass 30A verbunden ist und im wesentlichen die Form eines Zylinders mit dem größten Innendurchmesser R1 aufweist; und den zweiten Zylinder 35A2, der mit dem unteren Ende des ersten Zylinders 35A1 verbunden ist und im wesentlichen die Form eines Zylinders mit dem größten Innendurchmesser R2, der kleiner als R1 ist, und der Länge R3 aufweist.
Dementsprechend kann die Flussgeschwindigkeit G2 des Edelgases während des Durchgangs durch den zweiten Zylinder 35A2 im Vergleich zu der Flussgeschwindigkeit während des Durchgangs durch den ersten Zylinder 35A1 erhöht werden. Mit anderen Worten kann während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen, wenn das Edelgas mit der Flussgeschwindigkeit G1 zugeführt wird, die wie im Stand der Technik langsam ist, das Edelgas auf 0,06 m/s bis 0,31 m/s (0,005 bis 0,056 SL/min*cm²) beschleunigt werden. Also auch wenn die Flussgeschwindigkeit G1 des eingeführten Edelgases kleiner ist als 0,06 m/s, kann die Flussgeschwindigkeit in dem Bereich zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s (0,005 bis 0,056 SL/min*cm²) in dem Flussbegradigungszylinder 35A beschleunigt werden, um das Flussvolumen des von dem Einlass 30A eingeführten Edelgases zu minimieren. Folglich kann der Verbrauch des Edelgases minimiert werden, wodurch eine Kostenreduktion ermöglicht wird.
(3) Der erste Zylinder 35A1 des Flussbegradigungszylinders 35A weist im wesentlichen die Form eines stumpfkegelförmigen Zylinders mit dem Innendurchmesser R1 an dem oberen Ende und dem Innendurchmesser R2 an dem unteren Ende auf. Weiterhin weist der zweite Zylinder 35A2 die Form eines Zylinders mit dem Innendurchmesser R2 an dem oberen Ende auf.
Weil der Innendurchmesser eines den ersten Zylinder 35A1 mit dem zweiten Zylinder 35A2 verbindenden Teils auf R2 gesetzt ist, kann das in den ersten Zylinder 35A1 eingeführte Edelgas in den zweiten Zylinder 35A2 ausgeführt werden, wobei eine Behinderung des Flusses des Edelgases minimiert ist. Das Edelgas kann also effizient beschleunigt werden.
(4) Wenn Rc der Durchmesser des Kristallkörpers des Einkristalls 6 ist, weist der Flussbegradigungszylinder 35A eine Form auf, die die folgenden Beziehungen erfüllt: 1,15 < R2/Rc < 1,25 und 2 < R3/Rc < 3.
Es kann also verhindert werden, dass der Einkristall 6 in einen Kontakt mit dem Flussbegradigungszylinder 35A gebracht wird, wodurch eine Verminderung des Grades der Einkristallisierung verhindert werden kann. Außerdem können Verunreinigungen einfach entfernt werden.
(5) Der erste Zylinder 35A1 und der dritte Zylinder 35A3 weisen gleiche Formen auf.
Wenn also der Flussbegradigungszylinder 35A derart montiert wird, dass der dritte Zylinder 35A3 im Gegensatz zu der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform auf einer oberen Seite angeordnet ist, können dieselben Vorteile erzielt werden wie in dem Fall, dass der Flussbegradigungszylinder 35A derart montiert wird, dass der erste Zylinder 35A1 auf der oberen Seite angeordnet ist. Die Einkristall-Hochziehvorrichtung 1A kann also ohne Rücksicht auf den Montagezustand des Flussbegradigungszylinders 35A montiert werden, wodurch die Betriebseffizienz erhöht wird.
Erstes Vergleichsbeispiel
Im Folgenden wird ein erstes Vergleichsbeispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
3 zeigt schematisch eine Einkristall-Hochziehvorrichtung für die Verwendung bei der Herstellung eines Einkristalls gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel.
[Anordnung der Einkristall-Hochziehvorrichtung]
Zuerst wird die Anordnung der Einkristall-Hochziehvorrichtung beschrieben.
In der folgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für Komponenten verwendet, die mit den Komponenten der oben beschriebenen Einkristall-Hochziehvorrichtungen 1A und 1B identisch sind, wobei hier auf eine wiederholte ausführliche Beschreibung dieser Komponenten verzichtet wird.
Ein Einkristall-Hochziehvorrichtungskörper 3 einer Einkristall-Hochziehvorrichtung 1C umfasst eine Kammer 30, einen Schmelztiegel 31, einen Heizer 32, ein Hochziehkabel 33, einen Wärmeisolationszylinder 34, einen Flussbegradigungszylinder 35B, eine Abschirmung 36 und eine Gasfluss-Einstelleinrichtung 39.
Die Gasfluss-Einstelleinrichtung 39, die eine Keimhalterung 38 (d.h. einen oberen Teil eines Keimkristalls) bedeckt und eine Form aufweist, die einen Raum zwischen dem Flussbegradigungszylinder 35B und der Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 vorsieht, ist an dem Hochziehkabel 33 montiert. Die Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 ist in dem Flussbegradigungszylinder 35B während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen angeordnet. Weiterhin umfasst die Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 einen konischen Abschnitt 39A als schrägen Teil und einen zylindrischen Abschnitt 39B mit einem Teil in Entsprechung zu einer Bodenfläche des konischen Abschnitts 39A.
Ein Einsteckloch 39A1, durch das das Hochziehkabel 33 eingesteckt wird, ist an einem oberen Ende des konischen Abschnitts 39A vorgesehen. Der zylindrische Abschnitt 39B ist derart vorgesehen, dass seine Achse der Achse des konischen Abschnitts 39A entspricht.
Indem das Hochziehkabel 33 durch das Einsteckloch 39A1 eingesteckt wird, wird die Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 an dem Hochziehkabel 33 montiert, wobei der obere Teil eines Keimkristalls bedeckt wird und ein Raum zwischen dem Flussbegradigungszylinder 35B und der Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 vorgesehen wird. Die Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 ist derart montiert, dass sich der Außenumfang des konischen Abschnitts 39A schräg nach unten von der Nachbarschaft der Achse des Flussbegradigungszylinders 35B zu der Nachbarschaft des Innenumfangs desselben erstreckt.
[Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls]
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls 6 unter Verwendung der Einkristall-Hochziehvorrichtung 1C beschrieben. Dabei wird hierauf eine wiederholte ausführliche Beschreibung von gleichen Operationen wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform verzichtet.
Eine Steuereinrichtung der Einkristall-Hochziehvorrichtung 1C zieht einen Keimkristall mit einer vorbestimmten Hochziehgeschwindigkeit, nachdem eine mit einem Dotierungsmittel versetzte Schmelze 41 vorbereitet wurde, auf der Basis einer durch einen Bediener eingegebene Einstellung hoch, um den Einkristall 6 herzustellen.
Dabei wird der Zylinderdruck in dem Flussbegradigungszylinder 35B in einem Bereich zwischen 33331 Pa und 79993 Pa eingestellt. Außerdem wird die Flussgeschwindigkeit G1 des Edelgases wie im Stand der Technik auf weniger als 0,06 m/s eingestellt.
Das Edelgas wird zu einem Fluss mit einer Flussgeschwindigkeit G3 beschleunigt, wenn es durch den Raum zwischen dem Flussbegradigungszylinder 35B und der Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 fließt. Die Flussgeschwindigkeit G3 wird in einem Bereich zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s (0,005 bis 0,056 SL/min*cm²) eingestellt.
Nach Ablauf der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen werden der Ofendruck, das Edelgas usw. zu vorbestimmten Werten gesteuert.
[Vorteil(e) des ersten Vergleichsbeispiels]
Gemäß dem oben beschriebenen ersten Vergleichsbeispiel können die folgenden Vorteile zusätzlich zu dem Vorteil (1) der ersten beispielhaften Ausführungsform erzielt werden.
(6) Die Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 in der Einkristall-Hochziehvorrichtung 1C ist in dem Flussbegradigungszylinder 35B während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen angeordnet. Die Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 bedeckt den oberen Teil des Keimkristalls und weist eine Form auf, die einen Raum zwischen dem Flussbegradigungszylinder 35B und der Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 vorsieht.
Dementsprechend kann der Flusspfad des Edelgases während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen durch die Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 im Vergleich zu einer Anordnung ohne Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 verschmälert werden. Deshalb kann die Flussgeschwindigkeit G3 des Edelgases während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen im Vergleich zu der Flussgeschwindigkeit in einer Anordnung ohne Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 erhöht werden. Also auch wenn das Edelgas mit der wie im Stand der Technik langsamen Flussgeschwindigkeit G1 eingeführt wird, wobei der Zylinderdruck in einem Bereich zwischen 33331 Pa und 79993 Pa während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen eingestellt wird, kann die Flussgeschwindigkeit des Edelgases zu einem Bereich zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s erhöht werden, sodass sie also höher als im Stand der Technik ist. Also auch wenn die Flussgeschwindigkeit G1 des eingeführten Edelgases kleiner als 0,06 m/s ist, kann die Flussgeschwindigkeit zu dem Bereich zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s in dem Flussbegradigungszylinder 35B erhöht werden, um das Flussvolumen des aus dem Einlass 30A eingeführten Edelgases zu minimieren. Dadurch kann der Verbrauch des Edelgases minimiert werden, wodurch wiederum die Kosten reduziert werden können.
(7) Die Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 ist an dem Hochziehkabel 33 montiert.
Weil die Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 an dem Hochziehkabel 33 montiert ist, das nach oben bewegt werden kann, kann der Zeitpunkt für die Steuerung der Flussgeschwindigkeit des Edelgases gesteuert werden, indem die Montageposition der Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 nach Bedarf geändert wird. Dadurch kann der Erzeugungszustand des Einkristalls 6 spezifischer gesteuert werden, sodass der Einkristall 6 kontrollierter erzeugt werden kann.
(8) Die Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 ist derart montiert, dass sich der Außenumfang des konischen Abschnitts 39A von der Nachbarschaft der Achse des Flussbegradigungszylinders 35B schräg nach unten zu dem Innenumfang desselben neigt.
Das an einem oberen Ende der Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 ankommende Edelgas kann also nach unten geführt werden, wobei eine Behinderung des Flusses minimiert ist. Folglich kann die Flussgeschwindigkeit des Edelgases effizient erhöht werden.
Zweites Vergleichsbeispiel
Im Folgenden wird ein zweites Vergleichsbeispiel beschrieben.
In diesem zweiten Vergleichsbeispiel wird die Flussgeschwindigkeit des Edelgases durch die Einkristall-Hochziehvorrichtung 1B von 2 in einem Zustand gesteuert, der sich von einem Zustand zum Vorbereiten einer Vergleichsprobe gemäß der Beschreibung oben unterscheidet. Es wird hier auf eine wiederholte Beschreibung der Einkristall-Hochziehvorrichtung 1B verzichtet, sondern nur das Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls beschrieben.
[Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls]
Die Steuereinrichtung der Einkristall-Hochziehvorrichtung 1B zieht einen Keimkristall mit einer vorbestimmten Hochziehgeschwindigkeit, nachdem eine mit einem Dotierungsmittel versetzte Schmelze 41 auf der Basis einer durch einen Bediener eingegebenen Einstellung vorbereitet wurde, hoch, um einen Einkristall 6 herzustellen.
Dabei wird der Zylinderdruck in dem Flussbegradigungszylinder 35B in einem Bereich zwischen 33331 Pa und 79993 Pa eingestellt. Das Edelgas wird von dem Einlass 30A mit einer Flussgeschwindigkeit G2 von 0,06 m/s bis 0,31 m/s (0,005 bis 0,056 SL/min*cm²) eingeführt, die höher als die Flussgeschwindigkeit bei der Herstellung der Vergleichsprobe ist.
Nach Ablauf der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen werden der Ofendruck, das Edelgas usw. zu vorbestimmten Werten gesteuert.
[Vorteil(e) des zweiten Vergleichsbeispiels]
Gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel können die folgenden Vorteile zusätzlich zu dem Vorteil (1) der ersten beispielhaften Ausführungsform erzielt werden.
(9) Um die Flussgeschwindigkeit des Edelgases in dem Flussbegradigungszylinder 35B während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen in einem Beriech zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s (0,005 bis 0,056 SL/min*cm²) zu steuern, wird das Edelgas mit der Flussgeschwindigkeit G2 von 0,06 m/s bis 0,31 m/s von dem Einlass 30A eingeführt.
Obwohl der Verbrauch des Edelgases im Vergleich zu der ersten beispielhaften Ausführungsform und dem ersten Vergleichsbeispiel erhöht ist, kann eine einfache Anordnung verwendet werden, in der die Flussgeschwindigkeit des eingeführten Edelgases höher ist als die Flussgeschwindigkeit im Stand der Technik, ohne dass die Einkristall-Hochziehvorrichtung 1B aus dem Stand der Technik modifiziert wird. Mit dieser einfachen Anordnung kann verhindert werden, dass sich amorphe Komponenten an dem Flussbegradigungszylinder 35B ablagern und in die Schmelze tropfen oder an der Schmelze haften, während ein Kristall wächst, sodass also eine Verminderung des Grades der Einkristallisierung verhindert werden kann. Außerdem können Verunreinigungen einfach entfernt werden.
Andere beispielhafte Ausführungsformen
Es ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass verschiedene Verbesserungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
Eine Einkristall-Hochziehvorrichtung 1D kann wie in 4 gezeigt verwendet werden. Insbesondere umfasst die Einkristall-Hochziehvorrichtung 1D einen Flussbegradigungszylinder 35C anstelle des in der Einkristall-Hochziehvorrichtung 1A vorgesehenen Flussbegradigungszylinders 35A. Der Flussbegradigungszylinder 35C umfasst ein erstes zylindrisches Glied 35C1 in der Form eines Zylinders mit einem konstanten Innendurchmesser R1 und ein zweites zylindrisches Glied 35C2, das in einem Innenraum des ersten zylindrischen Glieds 35C1 montiert ist.
Wie der zweite Zylinder 35A2 des Flussbegradigungszylinders 35A weist das zweite zylindrische Glied 35C2 eine Innenfläche auf, die im wesentlichen die Form eines Zylinders mit dem Innendurchmesser R2 (zweiten Durchmesser) an einem mittleren Teil aufweist. Endteile des zweiten zylindrischen Glieds 35C3 weisen eine Innenfläche in der Form eines Stumpfkegels auf. Der Innendurchmesser der Endteile vergrößert sich allmählich von dem zweiten Durchmesser R2 zu dem ersten Durchmesser R1 zu den Öffnungen an beiden Enden hin. Die konische Fläche weist dieselbe Form auf wie der weiter oben beschriebene erste Zylinder 35A1 von 1. Dementsprechend weist der Innenumfang des zweiten zylindrischen Glieds 35C2 dieselbe Form auf wie der Innenumfang des Flussbegradigungszylinders 35A von 1.
Bei dieser Anordnung kann die Flussgeschwindigkeit des Edelgases in derselben Weise wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform gesteuert werden, sodass die Vorteile (1), (4) und (5) der ersten beispielhaften Ausführungsform erzielt werden können.
Weiterhin kann der Flussbegradigungszylinder 35C einfach montiert werden, indem das zweite zylindrische Glied 35C2 in das erste zylindrische Glied 35C1 eingesteckt wird, wodurch eine Massenproduktion und eine Kostenreduktion ermöglicht werden. Weiterhin kann der Flussbegradigungszylinder 35C einfach montiert werden, indem das zweite zylindrische Glied 35C2 in den gewöhnlich verwendeten Flussbegradigungszylinder 35B eingesteckt wird, der dieselbe Form wie das erste zylindrische Glied 35C1 aufweist. Indem der Flussbegradigungszylinder 35C verwendet wird, kann eine Verminderung des Grades der Einkristallisierung verhindert werden und können Verunreinigungen einfach entfernt werden. Der gewöhnlich verwendete Flussbegradigungszylinder 35B kann also effektiv verwendet werden.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform muss der dritte Zylinder 35A3 nicht in dem Flussbegradigungszylinder 35A vorgesehen sein.
Weiterhin kann in der ersten beispielhaften Ausführungsform ein zylindrischer Abschnitt mit dem Innendurchmesser R1 mit dem oberen Ende des ersten Zylinders 35A1 des Flussbegradigungszylinders 35A verbunden sein, sodass der erste Zylinder der Erfindung durch einen Teil einschließlich eines stumpfkegelförmigen Abschnitts und eines zylindrischen Abschnitts vorgesehen wird.
Wenn weiterhin Rc der Durchmesser des Kristallkörpers des Einkristalls 6 ist, muss der Flussbegradigungszylinder 35A nicht unbedingt eine Form aufweisen, die die folgende Beziehung erfüllt: 1,15 < R2/Rc < 1,25.
In dem ersten Vergleichsbeispiel ist die Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 nicht unbedingt an dem Hochziehkabel 33 montiert. Alternativ hierzu kann ein unabhängiges Glied zum Heben und Senken der Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 vorgesehen sein.
Die Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 kann auch nur durch einen zylindrischen Abschnitt mit einem im wesentlichen geschlossenen Ende vorgesehen werden. Mit anderen Worten muss nicht unbedingt ein Teil vorgesehen werden, der sich von der Nachbarschaft der Achse des Flussbegradigungszylinders 35B zu der Nachbarschaft des Innenumfangs schräg nach unten neigt. Alternativ hierzu kann die Gasfluss-Einstelleinrichtung 39 auch ohne zylindrischen Abschnitt 39B vorgesehen sein.
Wenn übrigens ein Dotierungsmittel, das kein flüchtiges Dotierungsmittel ist, für das Dotieren der Siliziumschmelze 4 verwendet wird, können sich amorphe Komponenten nicht aufgrund der Verdampfung des Dotierungsmittels, sondern aufgrund der Verdampfung des Siliziums an dem Flussbegradigungszylinder ablagern. Durch die Anwendung der Erfindung kann die Ablagerung der amorphen Komponenten aufgrund der Verdampfung des Siliziums beschränkt werden. Die Herstellungsbedingungen werden jedoch vorzugsweise mit Rücksicht auf die Auswirkungen auf die Qualität eines Einkristalls angepasst.
Beispiel(e)
Im Folgenden wird für eine erste beispielhafte Ausführungsform der Erfindung die Beziehung zwischen der Flussgeschwindigkeit des Edelgases in einem Flussbegradigungszylinder während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen, der Menge der sich an dem Flussbegradigungszylinder ablagernden amorphen Komponenten und dem Grad der Einkristallisierung beschrieben.
[Beispielhaftes Verfahren]
Zuerst werden eine Anordnung einer Einkristall-Hochziehvorrichtung für die Herstellung von Einkristallen als Vergleichsprobe und eine beispielhafte Probe beschrieben.
Für die Herstellung der beispielhaften Probe wurde die Einkristall-Hochziehvorrichtung 1A der ersten beispielhaften Ausführungsform verwendet.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die für die Herstellung der Vergleichsprobe verwendete Einkristall-Hochziehvorrichtung 1B den Flussbegradigungszylinder 35B, der die Form eines Zylinders mit dem Innendurchmesser R1 aufweist, anstelle des in der Einkristall-Hochziehvorrichtung 1A vorgesehenen Flussbegradigungszylinders 35A. Während also die Flussgeschwindigkeit des Edelgases in dem Flussbegradigungszylinder 35A der Einkristall-Hochziehvorrichtung 1A erhöht werden kann, kann die Flussgeschwindigkeit in dem Flussbegradigungszylinder 35B der Einkristall-Hochziehvorrichtung 1B nicht erhöht werden. Übrigens wurden die Flussbegradigungszylinder 35A und 35B verwendet, wobei R1 und R2 auf jeweils 280 mm und 250 mm gesetzt wurden.
Einkristalle der Vergleichsprobe und der beispielhaften Probe wurden unter Verwendung der Einkristall-Hochziehvorrichtungen 1A und 1B unter den in der Tabelle 1 angegebenen Bedingungen hergestellt. Dabei wurden die Menge der sich an den Flussbegradigungszylindern 35A und 35B ablagernden amorphen Komponenten und der Grad der Einkristallisierung während der Herstellung dieser Einkristalle geprüft. Die Tabelle 1 gibt die Ar-Gasbedingungen an, wobei die Flussgeschwindigkeit in dem Flussbegradigungszylinder 35A während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen für die Herstellung der beispielhaften Probe in einem Bereich zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s (0,005 bis 0,056 SL/min*cm²) lag und die Flussgeschwindigkeit in dem Flussbegradigungszylinder 35B während der Periode nach dem Zusetzen und vor dem Wachsen für die Herstellung der Vergleichsprobe bei weniger als 0,06 m/s lag. Tabelle 1

Durchmesser des hoch gezogenen Einkristalls 200 nmφ

Dotierungsmittel As (Arsen)

Zylinderdruck (Pa) 33331 bis 79993 (250 bis 600 Torr)

Flussvolumen (SL/min) 150 bis 300
[Experimentergebnis]
Wie in 2 gezeigt, hat sich herausgestellt, dass die Menge der sich ablagernden amorphen Komponenten während der Herstellung der beispielhaften Probe kleiner als die Menge der sich ablagernden amorphen Komponenten während der Herstellung der Vergleichsprobe war. Außerdem hat sich herausgestellt, dass der Grad der Einkristallisierung bei der Herstellung der beispielhaften Probe größer war als der Grad der Einkristallisierung bei der Herstellung der Vergleichsprobe.
Diese Ergebnisse wurden wahrscheinlich erhalten, weil das Edelgas wegen der Steuerung der Flussgeschwindigkeit des Edelgases in einem Bereich zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s auch bei einem relativ hohen Zylinderdruck glatt fließen konnte. Eine Temperaturdifferenz in Nachbarschaft zu der Oberfläche der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze 41 und in Nachbarschaft zu dem Einlass 30A in den Flussbegradigungszylinder 35A wurde minimiert und eine Vermehrung der durch eine Verdampfung des flüchtigen Dotierungsmittels oder des Siliziumoxids erzeugten amorphen Komponenten wurde beschränkt. Wenn die Flussgeschwindigkeit des Edelgases weniger als 0,06 m/s betrug, floss das Edelgas nicht glatt und begann in umgekehrter Richtung zu fließen, sodass sich eine große Menge von amorphen Komponenten an der Kammer 30 und an den in der Kammer 30 enthaltenen Einrichtungen ablagerte, die über der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze 41 angeordnet sind. Die abgelagerten amorphen Komponenten fielen vermutlich während des Hochziehens eines Einkristalls ab und hafteten an dem Einkristall. Dadurch wurde der Grad der Einkristallisierung vermindert.
Es konnte also festgestellt werden, dass bei der Herstellung eines Einkristalls mit einem relativ hohen Zylinderdruck die abgelagerte Menge der amorphen Komponenten vermindert werden konnte, indem die Flussgeschwindigkeit des Edelgases in einem Bereich zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s gesteuert wurde, wodurch eine Verminderung des Grades der Einkristallisierung verhindert und eine einfache Entfernung von Verunreinigungen ermöglicht wurde. Tabelle 2

abgelagerte Menge an amorphen Komponenten Grad der Einkristallisierung

beispielhafte Probe klein 90%

Vergleichsprobe groß 60%
Industrielle Anwendbarkeit
Die Erfindung kann auf ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls angewendet werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls, das umfasst: Vorsehen einer Einkristall-Hochziehvorrichtung (1A, 1D), die eine Kammer (30), einen Einlass (30A)an einem oberen Teil der Kammer (30) zum Einführen eines Edelgases in die Kammer (30), einen Schmelztiegel (31, 311), der in der Kammer (30) angeordnet ist und eine mit einem Dotierungsmittel versetzte Schmelze (4) aufnimmt, die durch das Zusetzen eines flüchtigen Dotierungsmittels zu einer Siliziumschmelze vorbereitet wird, einen Flussbegradigungszylinder (35A, 35C) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, der sich von dem Einlass (30A) der Kammer (30) zu einer Position mit vorbestimmten Abstand über einer Oberfläche der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze (4) erstreckt, um das Edelgas in die mit einem Dotierungsmittel versetzte Schmelze (4) zu führen, und einen Hochziehteil (33) zum Hochziehen eines Keimkristalls, nachdem der Keimkristall in einen Kontakt mit der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze (4) gebracht wurde, wobei der Keimkristall durch den Flussbegradigungszylinder (35A, 35C) geführt wird, und Steuern des Drucks in dem Flussbegradigungszylinder (35A, 35C) in einem Bereich zwischen 33331 Pa (250 Torr) und 79993 Pa (600 Torr) und der Flussgeschwindigkeit des Edelgases in dem Flussbegradigungszylinder (35A, 35C) an einer Position mit kleinstem Innendurchmesser in einem Bereich zwischen 0,06 m/s und 0,31 m/s (0,005 bis 0,056 SL/m*cm²)) während einer Periode von dem Zusetzen des flüchtigen Dotierungsmittels zu der in dem Schmelztiegel (31, 311) aufgenommenen Siliziumschmelze (4) bis zu dem Eintreten eines Kristallkörpers in den Flussbegradigungszylinders (35A, 35C) aufgrund des Hochziehens unter Verwendung des Hochziehteils (33).
Flussbegradigungszylinder (35A, 35C) in einer Einkristall-Hochziehvorrichtung (1A, 1D), die umfasst: eine Kammer (30); einen Einlass (30A) an einem oberen Teil der Kammer (30) zum Einführen eines Edelgases in die Kammer (30); und einen Schmelztiegel (31, 311), der in der Kammer (30) angeordnet ist und eine mit einem Dotierungsmittel versetzte Schmelze (4) aufnimmt, die durch das Zusetzen eines flüchtigen Dotierungsmittels zu einer Siliziumschmelze vorbereitet wird, wobei der Flussbegradigungszylinder (35A, 35C) die Form eines Zylinders aufweist, der sich von dem Einlass (30A) der Kammer (30) zu einer Position mit vorbestimmten Abstand über der Oberfläche der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze (4) erstreckt, um das Edelgas zu der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze zu führen, wobei der Einkristall hochgezogen werden kann und durch den Zylinder hindurchgehen kann; wobei der Flussbegradigungszylinder (35A, 35C) umfasst: einen ersten Zylinder (35A1) mit einem oberen Ende, das mit dem Einlass (30A) verbunden ist, wobei der erste Zylinder (35A1) die Form eines hohlen Kegelstumpfs derart aufweist, dass ein Innendurchmesser des oberen Endes ein erster Durchmesser (R1) ist und ein Innendurchmesser eines unteren Endes ein zweiter Durchmesser (R2) ist, der kleiner als der erste Durchmesser (R1) ist, einen zweiten Zylinder (35A2), der mit dem unteren Ende des ersten Zylinders (35A1) verbunden ist und die Form eines Zylinders aufweist, dessen Innendurchmesser der zweite Durchmesser (R2) ist, und einen dritten Zylinder (35A3), der mit einem unteren Ende des zweiten Zylinders (35A2) verbunden ist, wobei der dritte Zylinder (35A3) die Form eines hohlen Kegelstumpfs aufweist, dessen Innendurchmesser an einem oberen Ende der zweite Durchmesser (R2) ist, und dessen Innendurchmesser an einem unteren Ende der erste Durchmesser (R1) ist.
Flussbegradigungszylinder nach Anspruch 2, wobei der erste, zweite und dritte Zylinder gebildet sind durch ein äußeres zylindrisches Glied (35C1), dessen Innendurchmesser dem ersten Durchmesser (R1) entspricht, wobei das äußere zylindrische Glied (35C1) sich von dem Einlass (30A) der Kammer (30) zu der Position mit dem vorbestimmten Abstand über der Oberfläche der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze erstreckt, und ein inneres zylindrisches Glied (35C2), das in einem Innenraum des äußeren zylindrischen Glieds (35C1) montiert ist, wobei das innere zylindrische Glied (35C2), den Kegelstumpf des dritten Zylinders (35A3) an einem unteren Ende bildet, den zweiten Zylinder (35A2) an einem mittleren Teil bildet und den Kegelstumpf des ersten Zylinders (35A1) an einem oberen Ende bildet.
Flussbegradigungszylinder nach Anspruch 2 oder 3, wobei: wenn der Durchmesser eines Kristallkörpers des Einkristalls durch Rc wiedergegeben wird, der zweite Durchmesser durch R2 wiedergegeben wird und die Länge des Teils mit dem zweiten Durchmesser durch R3 wiedergegeben wird, R2 vorzugsweise die Beziehung 1,15 < R2/Rc < 1,25 erfüllt und R3 vorzugsweise die Beziehung 2 < R3/Rc < 3 erfüllt.
Einkristall-Hochziehvorrichtung (1A, 1D), die umfasst: eine Kammer (30), einen Einlass (30A) an einem oberen Teil der Kammer (30) zum Einführen eines Edelgases in die Kammer (30), einen Schmelztiegel (31, 311), der in der Kammer (30) angeordnet ist und eine mit einem Dotierungsmittel versetzte Schmelze aufnimmt, die durch das Zusetzen eines flüchtigen Dotierungsmittels zu einer Siliziumschmelze vorbereitet wird, einen Flussbegradigungszylinder (35A, 35C) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, der die Form eines Zylinders (35A1, 35A2, 35A3; 35C1, 35C2) aufweist, der sich von dem Einlass (30A) der Kammer (30) zu einer Position mit vorbestimmten Abstand über der Oberfläche der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze erstreckt, um das Edelgas zu der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze zu führen, wobei der Einkristall hochgezogen werden kann und durch den Zylinder hindurchgehen kann, und einen Hochziehteil (33) zum Hochziehen eines Keimkristalls, nachdem der Keimkristall in Kontakt mit der mit einem Dotierungsmittel versetzten Schmelze gebracht wurde, wobei der Keimkristall durch den Flussbegradigungszylinder (35A, 35C) hindurchgehen kann.