DE19700516A1 - Einkristall-Ziehvorrichtung - Google Patents
Einkristall-ZiehvorrichtungInfo
- Publication number
- DE19700516A1 DE19700516A1 DE19700516A DE19700516A DE19700516A1 DE 19700516 A1 DE19700516 A1 DE 19700516A1 DE 19700516 A DE19700516 A DE 19700516A DE 19700516 A DE19700516 A DE 19700516A DE 19700516 A1 DE19700516 A1 DE 19700516A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- crucible
- single crystal
- semiconductor melt
- starting material
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
- C30B15/12—Double crucible methods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
- Y10T117/1032—Seed pulling
- Y10T117/1052—Seed pulling including a sectioned crucible [e.g., double crucible, baffle]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
- Y10T117/1032—Seed pulling
- Y10T117/1056—Seed pulling including details of precursor replenishment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einkristall-Ziehvorrichtung
zum Herstellen eines Einkristalls aus einem
Halbleiter, wie Silicium (Si) oder Galliumarsenid (GaAs) unter
Anwendung eines Czochralski (CZ)-Verfahrens mit kontinuierlicher
Beschickung und Anlegen eines Magnetfelds (nachfolgend als
CNCZ-Verfahren abgekürzt), und sie betrifft insbesondere eine
Einkristall-Ziehvorrichtung, bei welcher der durch die Zufuhr
von zusätzlichem Ausgangsmaterial ausgeübte Einfluß verringert
worden ist.
Einkristall-Ziehvorrichtungen, welche das Czochralski
(CZ)-Verfahren benutzen, umfassen eine gasdichte Kammer, einen
innerhalb der Kammer angeordneten Schmelztiegel zur Aufnahme
einer Halbleiterschmelze, eine Heizvorrichtung zum Erhitzen der
Halbleiterschmelze und einen Ziehmechanismus zum Ziehen eines
Einkristalls aus dem Halbleiter. Bei dieser Art Vorrichtung
wird ein Impfkristall aus einem Einkristall des Halbleiters in
die Halbleiterschmelze innerhalb des Schmelztiegels getaucht,
und der Impfkristall wird dann allmählich nach oben gezogen,
wobei ein Einkristall des Halbleiters mit großem Durchmesser
gezüchtet wird, der dieselbe Ausrichtung wie der Impfkristall
aufweist.
In den vergangenen Jahren gab es eine erhebliche Entwicklung
des CNCZ-Verfahrens, das eine Abart des Czochralski-Verfahrens
ist, wo der Ziehvorgang während einer kontinuierlichen Zufuhr
des Ausgangsmaterials zum Schmelztiegel durchgeführt wird. Beim
CNCZ-Verfahren wird ein Doppelschmelztiegel verwendet, der
einen inneren Schmelztiegel und einen äußeren Schmelztiegel
umfaßt, welche am unteren Rand miteinander verbunden sind, und
ein Einkristall des Halbleiters wird aus dem inneren
Schmelztiegel gezogen, während Ausgangsmaterial durch ein aus
Quarz hergestelltes Ausgangsmaterialzufuhrrohr in den Bereich
der Halbleiterschmelze zwischen dem äußeren und dem inneren
Schmelztiegel zugegeben wird. Das Ausgangsmaterialzufuhrrohr
hängt aus dem oberen Teil der Kammer herab, und das untere Ende
des Rohrs befindet sich in der Nähe der Oberfläche der
Halbleiterschmelze im äußeren Schmelztiegel. Beim
CNCZ-Verfahren schmilzt das durch das Ausgangsmaterialzufuhrrohr
zugegebene Ausgangsmaterial nach und nach in der
Halbleiterschmelze und tritt schließlich durch einen
Verbindungsabschnitt hindurch, welcher den äußeren und den
inneren Schmelztiegel am unteren Rand des inneren
Schmelztiegels verbindet, und fließt in den inneren
Schmelztiegel, wo es dann als ein Einkristall aus dem
Halbleiter nach oben gezogen wird.
Untersuchungen über die Ursache des Auftretens von Fehlstellen
in Halbleitereinkristallen offenbarten, daß eine extensive
Diffusion von Fehlstellen erzeugendem Material (nachfolgend als
Fehlstellenerzeugungsquelle bezeichnet) in die
Halbleiterschmelze im Bereich der Ausgangsmaterialzugabestelle
ein Faktor ist, der das gesunde Wachstum von Einkristallen aus
einem Halbleiter behindert. Insbesondere dann, wenn die
Abwärtskraft des zugegebenen Ausgangsmaterials groß ist, oder
wenn das Ausgangsmaterial in Stücken nach unten fällt, nimmt
die Tiefe zu, bis zu der das Ausgangsmaterial in die
Halbleiterschmelze eindringt, und so sind die Auswirkungen
einer Diffusion von Fehlstellenerzeugungsquellen besonders
ausgeprägt.
Die vorliegende Erfindung berücksichtigt die oben geschilderte
Situation mit dem Ziel einer Bereitstellung einer
Einkristall-Ziehvorrichtung, die eine möglichst große Verringerung der
Auswirkungen ermöglicht, welche durch Diffusion von
Fehlstellenerzeugungsquellen aufgrund einer Zugabe von
Ausgangsmaterial verursacht werden, was als einer der
hauptsächlichen Faktoren betrachtet werden kann, die das
gesunde Wachstum von Halbleitereinkristallen behindern.
Die Erfindung gemäß Patentanspruch 1 betrifft eine
Einkristall-Ziehvorrichtung umfassend: einen gasdichten Behälter, einen
innerhalb des gasdichten Behälters angeordneten
Doppelschmelztiegel zur Aufnahme einer Halbleiterschmelze, der
einen äußeren Schmelztiegel und einen inneren Schmelztiegel
umfaßt, welche an einem unteren Rand verbunden sind, sowie eine
Ausgangsmaterialzufuhrvorrichtung zum Zugeben von
Ausgangsmaterial zur Halbleiterschmelze an einer Stelle
zwischen dem äußeren Schmelztiegel und dem inneren
Schmelztiegel, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet
ist, daß im Bereich der Halbleiterschmelze zwischen dem äußeren
Schmelztiegel und dem inneren Schmelztiegel ein
Strömungsbegrenzungselement vorgesehen ist, um die Strömung der
Halbleiterschmelze zu begrenzen oder einzuschränken.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 2 ist dadurch
gekennzeichnet, daß das Strömungsbegrenzungselement ein
Konvektionsstrombegrenzungselement ist, das Konvektionsströme
innerhalb der Halbleiterschmelze im Bereich zwischen dem
äußeren Schmelztiegel und dem inneren Schmelztiegel begrenzt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 3 ist dadurch
gekennzeichnet, daß das Strömungsbegrenzungselement so
angeordnet ist, daß ein Pfad von der Stelle der
Ausgangsmaterialzugabe bis zu dem am unteren Rand befindlichen
Verbindungsabschnitt zwischen dem äußeren Schmelztiegel und dem
inneren Schmelztiegel verlängert wird.
Fig. 1 ist ein Querschnitts-Schaubild der wesentlichen Elemente
einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Querschnitts-Schaubild der wesentlichen Elemente
einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist ein Querschnitts-Schaubild der wesentlichen Elemente
einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4 ist ein Schaubild, welches die allgemeine Ausbildung
einer Einkristall-Ziehvorrichtung zeigt, die sämtlichen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemein ist.
Nachfolgend findet sich unter Bezugnahme auf die Figuren eine
Beschreibung von jeder der Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung. Vor der Beschreibung von jeder der Ausführungsformen
wird zuerst unter Bezugnahme auf Fig. 4 eine Erläuterung der
allgemeinen Ausbildung gegeben, die sämtlichen
Ausführungsformen gemein ist.
Wie in Fig. 4 dargestellt, sind ein Doppelschmelztiegel 3, eine
Heizvorrichtung 4 und ein Ausgangsmaterialzufuhrrohr
(Ausgangsmaterialzufuhrvorrichtung) 5 im Inneren einer Kammer 2
einer Einkristall-Ziehvorrichtung 1 angebracht. Der
Doppelschmelztiegel 3 umfaßt einen aus Quarz hergestellten
ungefähr halbkugelförmigen äußeren Schmelztiegel 11 und einen
aus Quarz hergestellten inneren Schmelztiegel 12, der ein im
äußeren Schmelztiegel 11 angebrachter zylindrischer Trennkörper
ist. Verbindungsabschnitte 12a zum Verbinden des inneren
Schmelztiegels 12 und des äußeren Schmelztiegels 11 sind im
unteren Teil der Wand des inneren Schmelztiegels 12
ausgebildet.
Der Doppelschmelztiegel 3 ist auf einer Aufnahme 15 angebracht,
die auf einer mittig im unteren Teil der Kammer 2 angeordneten
vertikalen Welle 14 sitzt, und kann in einer horizontalen Ebene
mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit um die Achse der
Welle 14 gedreht werden. Außerdem ist eine Halbleiterschmelze
(das durch Erhitzen geschmolzene Ausgangsmaterial für die
Herstellung von Einkristallen eines Halbleiters) 21 innerhalb
des Doppelschmelztiegels 3 untergebracht. Die Heizvorrichtung 4
erhitzt und schmilzt das Halbleiterausgangsmaterial im äußeren
Schmelztiegel 11 und sorgt auch für die Aufrechterhaltung der
Temperatur der derart erzeugten Halbleiterschmelze 21. Die
Heizvorrichtung 4 ist so angeordnet, daß sie die Aufnahme 15
und den Doppelschmelztiegel 3 umgibt, und die Außenseite der
Heizvorrichtung 4 ist zum Zweck der Wärmehaltung von einer
Wärmeabschirmung (in der Figur nicht dargestellt) umgeben.
Das Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5 wird verwendet, um das
granulierte Ausgangsmaterial der Halbleiterschmelze 21
kontinuierlich auf die Oberfläche der Halbleiterschmelze 21a
zwischen dem äußeren Schmelztiegel 11 und dem inneren
Schmelztiegel 12 zuzuführen. Beispiele der Ausgangsmaterialien,
die durch das Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5 zugeführt werden
können, umfassen Polysilicium, das durch Zerkleinerung in einem
Brecher in Schuppenform umgewandelt worden ist, oder
Polysiliciumkörner, die unter Wärmezersetzung aus gasförmigem
Ausgangsmaterial abgeschieden worden sind, nach Bedarf unter
weiterer Beimischung von als Dotierungsmittel bekannten
elementaren Additiven, wie Bor (B) (im Fall einer Herstellung
von Siliciumeinkristallen vom p-Typ) und Phosphor (P) (im Fall
einer Herstellung von Siliciumeinkristallen vom n-Typ). Im Fall
von Galliumarsenid ist der Vorgang derselbe wie der oben
umrissene, jedoch ist in diesem Fall das verwendete elementare
Additiv entweder Zink (Zn) oder Silicium (Si).
Ein Ziehmechanismus und eine Einlaßöffnung (beide in der Figur
weggelassen) zum Zuführen eines Inertgases, wie Argon (Ar), in
die Kammer 2 sind im oberen Teil der Kammer 2 angeordnet. Ein
Zugdraht 24, der einen Teil des Ziehmechanismus bildet, ist so
ausgebildet, daß er unter kontinuierlicher Drehung oberhalb des
Doppelschmelztiegels 3 auf und ab beweglich ist. Ein
Impfkristall aus einem Einkristall des Halbleiters wird über
eine Einspannvorrichtung an der Spitze des Zugdrahts 24
befestigt. Der Impfkristall wird in die Halbleiterschmelze 21
im inneren Schmelztiegel 12 getaucht und dann nach oben bewegt,
und mit dem Impfkristall als Ausgangspunkt wird ein nach und
nach gewachsener Einkristall des Halbleiters in einer
Atmosphäre des Inertgases, wie Argon (Ar), nach oben gezogen.
Im Hinblick auf das Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5 wird diesem
das Ausgangsmaterial am oberen Ende zugeführt und tritt aus
einer Öffnung 5a am unteren Ende aus. Das
Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5 wird am oberen Ende gehalten und
ist so aufgehängt, daß die Öffnung 5a am unteren Ende in der
Nähe der Außenwand des äußeren Schmelztiegels 11 angeordnet
ist. Zur Verhinderung einer Kontamination sowie aus
Verarbeitungsgründen besteht das Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5
aus einem Quarzrohr mit einem rechteckigen Querschnitt. Um
sicherzustellen, daß das granulierte hochqualitative
Halbleiterausgangsmaterial mit einer geeigneten
Fallgeschwindigkeit in die Halbleiterschmelze 21a zugeführt
wird, ist das Innere des Ausgangsmaterialzufuhrrohrs außerdem
mit abwechselnden leiterartigen schrägen Platten versehen, die
in der Figur nicht dargestellt sind.
Darüber hinaus sind im Bereich der Halbleiterschmelze 21a
zwischen dem äußeren Schmelztiegel 11 und dem inneren
Schmelztiegel 12 Strömungsbegrenzungselemente angebracht (in
Fig. 4 weggelassen), um die Strömung der Halbleiterschmelze 21a
in diesem Bereich zu begrenzen oder einzuschränken. Die
Strömungsbegrenzungselemente unterdrücken die Diffusion der
vorgenannten Fehlstellenerzeugungsquellen über einen weiteren
Bereich, hauptsächlich indem sie Konvektionsströme innerhalb
der Halbleiterschmelze 21a begrenzen (und somit die Funktion
von Konvektionsstrombegrenzungselementen erfüllen), und sie
gewährleisten folglich einen stabilen Konzentrationsgradienten
im Bereich zwischen der Stelle der Ausgangsmaterialzugabe und
den Verbindungsabschnitten 12a am unteren Rand, welche den
äußeren Schmelztiegel 11 und den inneren Schmelztiegel 12
miteinander verbinden.
Als nächstes folgt eine Erläuterung der einzelnen
Ausführungsformen. Eine erste Ausführungsform ist in Fig. 1
dargestellt. In diesem Beispiel ist im Bereich der
Halbleiterschmelze 21a zwischen dem äußeren Schmelztiegel 11
und dem inneren Schmelztiegel 12 in einer geeigneten Tiefe
unter der Oberfläche der Schmelze eine horizontale Leit- oder
Umlenkplatte 31 angeordnet, die als Strömungsbegrenzungselement
und als Konvektionsstrombegrenzungselement wirkt. In dem in
Fig. 1 dargestellten Beispiel ist die Leit- oder Umlenkplatte
31 ringförmig und zum äußeren Schmelztiegel 11 und zum inneren
Schmelztiegel 12 konzentrisch, und zwischen dem inneren Rand
der Leit- oder Umlenkplatte 31 und dem inneren Schmelztiegel 12
sowie zwischen dem äußeren Rand der Leit- oder Umlenkplatte 31
und dem äußeren Schmelztiegel 11 wird ein Verbindungsspalt 31a
aufrechterhalten, um den Bereich oberhalb der Leit- oder
Umlenkplatte 31 mit dem Bereich unterhalb derselben zu
verbinden. Die Leit- oder Umlenkplatte 31 kann entweder vom
inneren Schmelztiegel 12 oder vom Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5
gehalten werden. Außerdem braucht die Leit- oder Umlenkplatte
31 nicht um den gesamten Umfang herum durchgehend sein, solange
die Platte einen vorbestimmten Bereich unter dem
Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5 überdeckt, und in diesem Fall wird
die Platte 31 bevorzugt vom Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5
gehalten.
Wegen des Vorhandenseins der Leit- oder Umlenkplatte 31 sind
bei dieser Konstruktion die Auswirkungen des Aufpralls des
Ausgangsmaterials auf die Halbleiterschmelze 21a während einer
Zugabe des Ausgangsmaterials geringer. Durch die Zugabe des
Ausgangsmaterials zugeführte Fehlstellenerzeugungsquellen
diffundieren nach und nach um den inneren und äußeren Rand der
Leit- oder Umlenkplatte 31 herum in die Halbleiterschmelze 21a.
An dieser Stelle wird der Einfluß von Konvektionsströmen in der
Halbleiterschmelze 21a, welche durch den Pfeil (1) in Fig. 1
dargestellt sind, durch die Leit- oder Umlenkplatte 31
unterbrochen und reicht nicht bis in den Abschnitt über der
Leit- oder Umlenkplatte 31, und so wird zusätzlich zu der
Wirkung einer Aufschlagmilderung während einer Zugabe des
Ausgangsmaterials die Diffusion von
Fehlstellenerzeugungsquellen auf ein Minimum unterdrückt, und
im Bereich von der Oberfläche der Halbleiterschmelze 21a bis zu
den Verbindungsabschnitten 12a am unteren Rand, welche den
äußeren Schmelztiegel 11 und den inneren Schmelztiegel 12
miteinander verbinden, wird ein stabiler Konzentrationsgradient
aufrechterhalten.
Eine zweite Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. In
diesem Beispiel ist eine Mehrzahl von Leit- oder Umlenkplatten
32 untereinander angeordnet (in dem dargestellten Beispiel sind
drei Plattenebenen vorhanden). Durch Versetzen der Platten in
benachbarten Plattenebenen in Richtung der Außen- bzw.
Innenseite des Schmelztiegels sind außerdem die
Verbindungsspalte 32a, welche den Bereich oberhalb jeder
Leit- oder Umlenkplatte 32 mit dem Bereich darunter verbinden,
abwechselnd auf der Außenseite und dann auf der Innenseite von
aufeinanderfolgenden Leit- oder Umlenkplatten 32 angeordnet.
Folglich ist die Länge des Pfades von der Stelle der Zugabe von
Ausgangsmaterial in die Halbleiterschmelze 21a bis zu den
Verbindungsabschnitten 12a am unteren Rand zwischen dem äußeren
Schmelztiegel 11 und dem inneren Schmelztiegel 12 größer.
Wegen des Vorhandenseins der Mehrzahl von Leit- oder
Umlenkplatten 32 werden bei dieser Konstruktion
Konvektionsströme in der Halbleiterschmelze 21a weiter
unterdrückt, und die Diffusion von Fehlstellenerzeugungsquellen
wird weiter eingeschränkt. Weil die Länge des Strömungspfades
von der Stelle der Zugabe von Ausgangsmaterial in die
Halbleiterschmelze 21a bis zu den Verbindungsabschnitten 12a am
unteren Rand zwischen dem äußeren Schmelztiegel 11 und dem
inneren Schmelztiegel 12 groß ist, ist die Wahrscheinlichkeit
geringer, daß sich irgendein Einfluß an der Stelle der
Ausgangsmaterialzugabe bis in den inneren Schmelztiegel 12
auswirkt, was einen noch stabileren Konzentrationsgradienten
gewährleistet.
Außerdem kann an Stelle einer Verwendung einer Mehrzahl von
unabhängig untereinander angeordneten Leit- oder Umlenkplatten
auch eine durchgehende schrauben- oder wendelförmige Platte
verwendet werden.
Eine dritte Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt. In
diesem Beispiel sind zwei vertikale zylindrische Trennwände 34
auf einem inneren und einem äußeren Kreisumfang zwischen dem
inneren Schmelztiegel 12 und dem äußeren Schmelztiegel 11
angeordnet und sind abwechselnd nach oben bzw. nach unten
gegeneinander versetzt, so daß am unteren Rand einer äußeren
Umfangstrennwand 34b und am oberen Rand einer inneren
Umfangstrennwand 34c ein Verbindungsbereich 34a
aufrechterhalten wird, womit die Verbindung zwischen dem
Bereich außerhalb jeder Wand 34 mit dem Bereich innerhalb
derselben aufrechterhalten wird. Folglich ermöglicht diese
Ausbildung eine Verlängerung des Pfades von der Stelle der
Zugabe von Ausgangsmaterial in die Halbleiterschmelze 21a (der
Stelle auf der Oberfläche der Schmelze unmittelbar unter der
Öffnung 5a am unteren Ende des Ausgangsmaterialzufuhrrohrs 5)
bis zu den Verbindungsabschnitten 12a am unteren Rand zwischen
dem äußeren Schmelztiegel 11 und dem inneren Schmelztiegel 12.
Aufgrund des Vorhandenseins der beiden vertikalen Trennwände
34b, 34c werden große Konvektionsströme innerhalb der
Halbleiterschmelze 21a unterdrückt, und die Diffusion von
Fehlstellenerzeugungsquellen über einen weiten Bereich aufgrund
der Einwirkung von Konvektionsströmen wird unterdrückt.
Außerdem wird ein stabiler Konzentrationsgradient
sichergestellt, weil die Länge des Pfades von der Stelle der
Zugabe von Ausgangsmaterial bis zu den am unteren Rand des
inneren Schmelztiegels 12 angeordneten Verbindungsabschnitten
12a zwischen dem äußeren Schmelztiegel 11 und dem inneren
Schmelztiegel 12 groß ist.
Außerdem ist die Art und Weise, in welcher die
Strömungsbegrenzungselemente angebracht sind, nicht auf die bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen verwendeten Techniken
begrenzt, und es ist jegliche Anbringung möglich, welche eine
Ausführungsform erzeugt, die innerhalb der Halbleiterschmelze
21a eine Konvektionsstromunterdrückungswirkung zeigt und die
Gesamtströmung einschränkt oder begrenzt.
Wie oben erläutert, sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
nach Anspruch 1 Strömungsbegrenzungselemente im Bereich der
Halbleiterschmelze zwischen dem äußeren Schmelztiegel und dem
inneren Schmelztiegel vorgesehen, welches der Bereich ist, wo
das zugegebene Ausgangsmaterial aufgeschmolzen wird, und so
kann die Gesamtströmung innerhalb dieses Bereichs begrenzt oder
eingeschränkt werden, und die Diffusion von durch Zugabe des
Ausgangsmaterials eingebrachten Fehlstellenerzeugungsquellen
kann unterdrückt werden. Folglich kann ein hauptsächlicher
Faktor, welcher das gesunde Wachstum von Einkristallen des
Halbleiters behindert, auf ein Minimum verringert werden.
Weiter werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach
Anspruch 2 Konvektionsströme in der Halbleiterschmelze,
hauptsächlich im Bereich zwischen dem äußeren Schmelztiegel und
dem inneren Schmelztiegel durch Strömungsbegrenzungselemente
unterdrückt, und so kann die Beschleunigungswirkung, welche
Konvektionsströme auf die Diffusion von
Fehlstellenerzeugungsquellen ausüben, unterdrückt werden,
wodurch das gesunde Wachstum der Einkristalle des Halbleiters
sichergestellt wird.
Außerdem kann in dem Fall, wo wie bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung nach Anspruch 3 der Pfad von der Stelle der
Ausgangsmaterialzugabe bis zu dem Abschnitt, wo die
Halbleiterschmelze ins Innere des inneren Schmelztiegels
einströmt, verlängert wird, entlang des Pfades eine stabile
Konzentrationsverteilung erzeugt werden, was eine weitere
Verhinderung des Auftretens von Fehlstellen in Einkristallen
des Halbleiters ermöglicht.
Claims (5)
1. Einkristall-Ziehvorrichtung, umfassend: einen gasdichten
Behälter, einen innerhalb des gasdichten Behälters angeordneten
Doppelschmelztiegel zur Aufnahme einer Halbleiterschmelze, der
einen äußeren Schmelztiegel und einen inneren Schmelztiegel
umfaßt, welche an einem unteren Rand verbunden sind, und eine
Ausgangsmaterialzufuhreinrichtung zum Zugeben von
Ausgangsmaterial zur Halbleiterschmelze an einer Stelle
zwischen dem äußeren Schmelztiegel und dem inneren
Schmelztiegel, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der
Halbleiterschmelze (21a) zwischen dem äußeren Schmelztiegel
(11) und dem inneren Schmelztiegel (12) mindestens ein
Strömungsbegrenzungselement (31, 32, 34) vorgesehen ist, um die
Strömung der Halbleiterschmelze (21a) zu begrenzen.
2. Einkristall-Ziehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das besagte Strömungsbegrenzungselement
(31, 32, 34) ein Konvektionsstrombegrenzungselement ist,
welches Konvektionsströme innerhalb der Halbleiterschmelze
(21a) im Bereich zwischen dem äußeren Schmelztiegel (11) und
dem inneren Schmelztiegel (12) begrenzt.
3. Einkristall-Ziehvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das besagte Strömungsbegrenzungselement
(31, 32, 34) so angeordnet ist, daß ein Pfad von der Stelle der
Ausgangsmaterialzugabe bis zu einem Verbindungsabschnitt (12a)
am unteren Rand zwischen dem äußeren Schmelztiegel (11) und dem
inneren Schmelztiegel (12) verlängert wird.
4. Einkristall-Ziehvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das besagte
Strömungsbegrenzungselement eine zum äußeren Schmelztiegel (11)
und zum inneren Schmelztiegel (12) konzentrische ringförmige
Leit- oder Umlenkplatte (31) ist und horizontal unter der
Oberfläche der Halbleiterschmelze (21a) angeordnet ist.
5. Einkristall-Ziehvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leit- oder Umlenkplatte (31) unter
einem Teil der Ausgangsmaterialzufuhreinrichtung (5) vorgesehen
ist und von der Ausgangsmaterialzufuhreinrichtung (5) gehalten
wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00440896A JP3769800B2 (ja) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | 単結晶引上装置 |
JP8-004408 | 1996-01-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19700516A1 true DE19700516A1 (de) | 1997-07-17 |
DE19700516B4 DE19700516B4 (de) | 2014-03-13 |
Family
ID=11583501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19700516.0A Expired - Fee Related DE19700516B4 (de) | 1996-01-12 | 1997-01-09 | Einkristall-Ziehvorrichtung |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5871581A (de) |
JP (1) | JP3769800B2 (de) |
KR (1) | KR100439132B1 (de) |
CN (1) | CN1134560C (de) |
DE (1) | DE19700516B4 (de) |
TW (1) | TW531571B (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10204178B4 (de) * | 2002-02-01 | 2008-01-03 | Siltronic Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Einkristalls aus Halbleitermaterial |
WO2014099861A1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | Sunedison, Inc. | Weir for inhibiting melt flow in a crucible |
WO2018204180A1 (en) * | 2017-05-04 | 2018-11-08 | Corner Star Limited | Crystal pulling system and method including crucible and barrier |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE60013451T2 (de) * | 1999-05-22 | 2005-10-13 | Japan Science And Technology Agency, Kawaguchi | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von hochqualitativen einkristallen |
US6984263B2 (en) * | 2001-11-01 | 2006-01-10 | Midwest Research Institute | Shallow melt apparatus for semicontinuous czochralski crystal growth |
WO2003038161A1 (en) * | 2001-11-01 | 2003-05-08 | Midwest Research Institute | Shallow melt apparatus for semicontinuous czochralski crystal growth |
US8021483B2 (en) * | 2002-02-20 | 2011-09-20 | Hemlock Semiconductor Corporation | Flowable chips and methods for the preparation and use of same, and apparatus for use in the methods |
US6959355B2 (en) * | 2003-02-24 | 2005-10-25 | Standard Microsystems Corporation | Universal serial bus hub with shared high speed handler |
CN1314841C (zh) * | 2004-12-03 | 2007-05-09 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 坩埚升降法补充熔料生长晶体的装置和方法 |
JP4500186B2 (ja) * | 2005-03-07 | 2010-07-14 | 株式会社リコー | Iii族窒化物結晶成長装置 |
US9464364B2 (en) * | 2011-11-09 | 2016-10-11 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Thermal load leveling during silicon crystal growth from a melt using anisotropic materials |
US20140144371A1 (en) * | 2012-11-29 | 2014-05-29 | Solaicx, Inc. | Heat Shield For Improved Continuous Czochralski Process |
CN104870394A (zh) * | 2012-12-21 | 2015-08-26 | 爱迪生太阳能公司 | 结合二氧化硅部件的方法、用于生长单晶锭的坩埚、系统及其方法 |
CN103225108B (zh) * | 2013-04-07 | 2016-04-06 | 福建福晶科技股份有限公司 | 一种大尺寸bbo晶体快速生长的方法 |
CN104342750A (zh) * | 2013-08-08 | 2015-02-11 | 徐州协鑫太阳能材料有限公司 | 石英坩埚及其制备方法 |
US9822466B2 (en) * | 2013-11-22 | 2017-11-21 | Corner Star Limited | Crystal growing systems and crucibles for enhancing heat transfer to a melt |
US10415151B1 (en) * | 2014-03-27 | 2019-09-17 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc | Apparatus for controlling heat flow within a silicon melt |
KR101599338B1 (ko) * | 2014-05-13 | 2016-03-03 | 웅진에너지 주식회사 | Ccz용 이중도가니 |
US10221500B2 (en) | 2017-01-04 | 2019-03-05 | Corner Star Limited | System for forming an ingot including crucible and conditioning members |
CN108301038A (zh) * | 2017-01-12 | 2018-07-20 | 新疆知信科技有限公司 | 一种单晶硅提拉炉和生长单晶硅的拉制方法 |
SG11202110994TA (en) | 2019-04-11 | 2021-10-28 | Globalwafers Co Ltd | Process for preparing ingot having reduced distortion at late body length |
CN110029395A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-07-19 | 邢台晶龙电子材料有限公司 | Ccz连续拉晶坩埚及涂层方法 |
KR102576552B1 (ko) | 2019-04-18 | 2023-09-07 | 글로벌웨이퍼스 씨오., 엘티디. | 연속 쵸크랄스키 방법을 사용하여 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키기 위한 방법들 |
CN109972200B (zh) * | 2019-04-18 | 2020-08-14 | 邢台晶龙电子材料有限公司 | 连续提拉单晶硅生长方法 |
JP7216340B2 (ja) * | 2019-09-06 | 2023-02-01 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の育成方法およびシリコン単結晶の引き上げ装置 |
US11111597B2 (en) | 2019-09-13 | 2021-09-07 | Globalwafers Co., Ltd. | Methods for growing a nitrogen doped single crystal silicon ingot using continuous Czochralski method |
US11111596B2 (en) | 2019-09-13 | 2021-09-07 | Globalwafers Co., Ltd. | Single crystal silicon ingot having axial uniformity |
CN112210820A (zh) * | 2020-09-10 | 2021-01-12 | 徐州鑫晶半导体科技有限公司 | 晶体生产工艺 |
CN112981519A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-06-18 | 大连连城数控机器股份有限公司 | 用于连续单晶硅生长的石英坩埚及其制造方法和组合坩埚 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5957985A (ja) * | 1982-09-28 | 1984-04-03 | Fujitsu Ltd | 結晶成長用坩堝 |
JPS62128999A (ja) * | 1985-11-25 | 1987-06-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 2重るつぼを用いた単結晶引上方法及び2重るつぼ |
USH520H (en) * | 1985-12-06 | 1988-09-06 | Technique for increasing oxygen incorporation during silicon czochralski crystal growth | |
JP2755588B2 (ja) * | 1988-02-22 | 1998-05-20 | 株式会社東芝 | 結晶引上げ方法 |
JPH0255287A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-02-23 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 単結晶成長装置 |
JPH0676274B2 (ja) * | 1988-11-11 | 1994-09-28 | 東芝セラミックス株式会社 | シリコン単結晶の製造装置 |
JPH0688869B2 (ja) * | 1989-01-05 | 1994-11-09 | 川崎製鉄株式会社 | 単結晶引上装置 |
JPH02243587A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-09-27 | Kawasaki Steel Corp | 単結晶の引上方法およびその装置 |
JPH0372778A (ja) * | 1989-08-11 | 1991-03-27 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像処理装置の領域識別方式 |
JPH03177393A (ja) * | 1989-12-06 | 1991-08-01 | Nippon Steel Corp | 単結晶の製造装置 |
JPH03199192A (ja) * | 1989-12-27 | 1991-08-30 | Toshiba Corp | シリコン単結晶引上げ用ルツボ |
US5314667A (en) * | 1991-03-04 | 1994-05-24 | Lim John C | Method and apparatus for single crystal silicon production |
JPH05310495A (ja) * | 1992-04-28 | 1993-11-22 | Nkk Corp | シリコン単結晶の製造方法および製造装置 |
JPH06135791A (ja) * | 1992-10-27 | 1994-05-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体単結晶の育成装置 |
US5650008A (en) * | 1995-12-01 | 1997-07-22 | Advanced Materials Processing, Llc | Method for preparing homogeneous bridgman-type single crystals |
-
1996
- 1996-01-12 JP JP00440896A patent/JP3769800B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-21 TW TW085115857A patent/TW531571B/zh not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-01-09 DE DE19700516.0A patent/DE19700516B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-01-10 US US08/781,841 patent/US5871581A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-01-10 CN CNB97101020XA patent/CN1134560C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1997-01-11 KR KR1019970000591A patent/KR100439132B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10204178B4 (de) * | 2002-02-01 | 2008-01-03 | Siltronic Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Einkristalls aus Halbleitermaterial |
US7655089B2 (en) | 2002-02-01 | 2010-02-02 | Siltronic Ag | Process and apparatus for producing a single crystal of semiconductor material |
US8221550B2 (en) | 2002-02-01 | 2012-07-17 | Siltronic Ag | Process and apparatus for producing a single crystal of semiconductor material |
WO2014099861A1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | Sunedison, Inc. | Weir for inhibiting melt flow in a crucible |
US9863063B2 (en) | 2012-12-18 | 2018-01-09 | Corner Star Limited | Weir for inhibiting melt flow in a crucible |
WO2018204180A1 (en) * | 2017-05-04 | 2018-11-08 | Corner Star Limited | Crystal pulling system and method including crucible and barrier |
US10407797B2 (en) | 2017-05-04 | 2019-09-10 | Corner Start Limited | Crystal pulling system and method including crucible and barrier |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5871581A (en) | 1999-02-16 |
TW531571B (en) | 2003-05-11 |
JPH09194288A (ja) | 1997-07-29 |
KR100439132B1 (ko) | 2004-08-25 |
JP3769800B2 (ja) | 2006-04-26 |
CN1160779A (zh) | 1997-10-01 |
KR970059320A (ko) | 1997-08-12 |
CN1134560C (zh) | 2004-01-14 |
DE19700516B4 (de) | 2014-03-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19700516B4 (de) | Einkristall-Ziehvorrichtung | |
DE19700498B4 (de) | Einkristall-Ziehverfahren | |
DE102011002599B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Silizium-Ingots und Silizium-Ingot | |
DE112015005768B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Monokristall | |
DE3872745T2 (de) | Einkristallstab, verfahren und vorrichtung zu seiner ziehung aus einer schmelze. | |
DE10066207B4 (de) | Czochralski-Ziehapparat zum Wachsenlassen von einkristallinen Siliziumrohlingen | |
DE3005492C2 (de) | Verfahren zur Herstellung reinster Einkristalle durch Tiegelziehen nach Czochralski | |
DE2752308A1 (de) | Vorrichtung zum zuechten von einkristallen aus einer schmelze bei zufuehrung von zerkleinertem chargenmaterial | |
DE19622659C2 (de) | Vertikalofen zur Züchtung von Einkristallen | |
DE112014000786T5 (de) | Abkühlgeschwindigkeitssteuervorrichtung und Ingotzuchtvorrichtung umfassend dieselbe | |
DE4204777A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum zuechten von einkristallen | |
DE112017007122B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Silizium-Monokristall, Strömungsausrichtungselement und Monokristall-Ziehvorrichtung | |
DE112008003953B4 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls, Flussbegradigungszylinder und Einkristall-Hochziehvorrichtung | |
DE3878990T2 (de) | Vorrichtung und verfahren zur zuechtung von kristallen aus halbleitermaterialien. | |
EP1225255B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Einkristalls aus Silicium | |
EP0819783B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls | |
DE112007002336B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Einkristallen | |
DE19654220B4 (de) | Einkristall-Ziehvorrichtung | |
DE68908435T2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Kristallziehen. | |
DE112009001431B4 (de) | Einkristall-Herstellungsvorrichtung und Einkristall-Herstellungsverfahren | |
EP0715005A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls | |
DE19703620B4 (de) | Einkristall-Ziehvorrichtung | |
DE112021005126T5 (de) | Herstellungsverfahren für Silicium-Einkristall | |
DE112008000074B4 (de) | Dotierungsvorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Siliziumeinkristalls | |
DE112017003224B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Silicium-Einkristall |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: C30B 1512 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20141216 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |