AT398582B - Verfahren zur kristallzüchtung - Google Patents

Description

ΑΤ 398 582 Β

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Wenn beispielsweise Silizium einer Kristallzüchtung nach dem Czochraiski-Verfahren unterworfen wird, wird, da Silizium bei einer Temperatur von etwa 1420°C schmilzt, die kritische Rayleigh-Zahl überschritten; dadurch tritt in der Siliziumschmelze immer eine Wärmekonvektionsströmung auf. Aus diesem Grund vibriert die Oberfläche der Siliziumschmelze, sodaß die Dicke der Grenzschicht an der fest-flüssigen Grenzfläche im gezüchteten Material schwankt. Zu diesem Zeitpunkt findet im gezüchteten Kristall eine mikroskopische Rückauflösung statt. In dem auf diese Weise gezüchteten Kristall treten daher Punktschäden auf, beispielsweise eine uneinheitliche Anordnung der Störstoffe, Wirbelbildungen oder ähnliches.

Weiters wird in Folge der Wärmekonvektionsströmung der Siliziumschmelze die Siliziumschmelze mit der Oberfläche des aus Quarz (S1O2) hergestellten Schmelztiegels reagieren. Dadurch wird Sauerstoff, der ein Bestandteil des Quarzschmeiztiegels ist, in die Siliziumschmelze aufgelöst, im allgemeinen enthält ein Kristall, der auf die oben beschriebene Art hergestellt wurde, Sauerstoff in der Größenordnung von etwa 1018 Atomen/cm3. Bei einer Temperatur, bei der in einem Herstellungsverfahren für Halbleiterbausteine eine thermische Oxydation stattfindet, beispielsweise bei 1000’C, liegt die Löslichkeit von Sauerstoff in die Siliziumschmelze bei etwa 3 χ 1017 Atomen/cm3. Während des üblichen Heizverfahrens bei welchem das flüssige Silizium gewöhnlich in Kontakt mit einem inerten Gas steht, ist der Sauerstoff daher übersättigt und es tritt somit eine Sauerstoffausfällung auf. Die auf dies Art ausgefällten Materialien sind der Grund dafür, daß sich Versetzungen, Schichtungsfehler u.s.w. ausbilden. Weiters entsteht durch die Ausfällung von S1O2 in der Heizperiode während des Herstellungsverfahrens ein Verziehen der Halbleiterscheibe (semiconductor wafer).

Wie bereits oben beschrieben, zeigt ein Siliziumkristall, der nach dem Czochraiski-Verfahren hergestellt wurde, Probleme, wie z.B. eine mikroskopische Schwankung in der Störstoffverteilung, eine bandartige Anordnung (regregation) von Sauerstoff, Wirbelbildungen, Fehler u.s.w. Im Gegensatz dazu ist ein Siliziumkristall, der im Zonenschmelzverfahren hergestellt wurde, weniger mit einem Schmelztiegelmaterial verunreinigt und seine Sauerstoffkonzentration liegt unter 1016 Atomen/cm3. In diesem Fall wird wenig Sauerstoff in dem Kristall ausgeschieden. Wenn jedoch die Sauerstoffkonzentration in einem Kristall unter 1 χ 1017 Atome/cm3 fällt, tritt ein anderes Problem auf, das darin besteht, daß sich die Versetzung im Kristall leicht ausbreitet, wodurch es während des Herstellungsverfahrens eines Halbleiterbausteins zu Schwierigkeiten kommt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren der eingangs angegebenen Gattung derart zu verbessern, daß die oben angesprochenen Nachteile nicht auftreten und bei dem ein stabiles Kristallwachstum mit wenig Wachstumsbändern unter Bildung einheitlicher Kristalle durch Verringerung der thermischen Konvektionsströmung der Schmelze sichergestellt ist und die Reaktion des geschmolzenen Siliziums mit einem beispielsweise aus Quarz gefertigten Tiegel verringert und die Ausbildung von Wellen auf der Oberfläche der Schmelze als Folge externer mechanischer Vibration ohne das Auftreten von durch Sauerstoffausfällung verursachten Verschiebungsschleifen verhindert ist.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht bei einem Verfahren zur Kristallbildung aus einem elektrisch leitfähigen Material, in dem ein Kristall nach dem Czochraiski-Verfahren aus der Schmelze gezogen wird, während ein einseitig gerichtetes Magnetfeld an das flüssige Material angelegt wird, wobei für das elektrisch leitfähige Material ein aus einem Isolator hergestellter und mit einem elektrischen Heizelement versehener Behälter vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektrischen Heizelement ein Gleichstrom mit einem Brummanteil von weniger als 4 % oder ein Wechselstrom oder pulsierender Strom mit einer Frequenz von mehr als 1 kHz zugeführt wird.

Gemäß bevorzugten Ausgestaltungen ist das flüssige Material Silizium, wird ein eine horizontale Komponente aufweisendes Magnetfeld an das flüssige Material angelegt sowie der Behälter in Bezug auf den Kristall gedreht.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird die Schmelze frei von nennenswerten, durch das Magnetfeld des Heizstromes bedingten pulsierenden Kräften.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für die Kristallisation von Siliziumkristallen oder auch von Halbleiterverbindungen, wie GaAs, welche für die Herstellung von Halbleiterbauteilen eingesetzt werden, weil nur eine geringe Auflösung und Reaktion des Tiegelmaterials in dem flüssigen Material erfolgt. In dieser Weise können Halbleiterkristalle mit hohem spezifischen Widerstand hergesteilt werden, die für Bauteile mit hoher Durchschlagsspannung oder für schnelle Transistoren des MOS-Typs verwendet werden können.

Andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden aus der folgenden Beschreiben und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen zeigt Fig. 1 die vereinfachte Darstellung eines Geräts zur Durchführung des Czochralski-Verfahrens, auf das diese Erfindung angewandt wird; Fig. 2 ein Diagramm, in dem die Temperatur der Schmelze in einem Behälter in einem Abstand von 3 cm von der 2

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Behäfterwand dargestellt ist; Fig. 3 ein Diagramm, in dem das Verhältnis zwischen den Umlaufgeschwindigkeiten eines Schmelztiegels und eines Kristalls, die in entgegengesetzten Richtung rotieren, zur und Sauerstoffkonzentration in einem Kristall dargestellt ist; Fig. 4 ein Diagramm, in dem die Sauerstoffkonzentration im Querschnitt eines Siliziumkristalls dargestellt ist, der in (100>-Richtung gezogen wurde, wobei ein Magnetfeld angelegt und dann abgeschaltet wurde; Fig. 5 ein Diagramm, in dem das Verhältnis zwischen der Stärke des an die Schmelze angelegten Magnetfelds und der Sauerstoffkonzentration in einem Kristall dargestellt ist, der aus der Schmelze hergestellt wurde; Fig. 6 ein Diagramm, in dem die Verteilung der Sauerstoffkonzentration in einem Kristall in seiner Längsrichtung dargestellt ist; Fig. 7 ein Diagramm, in dem das Verhältnis zwischen den Heizperiodenzeiten einer Halbleiterscheibe (wafer) und seinem Verziehen dargestellt ist; Fig. 8 ein Diagramm, in dem die Verteilung des spezifischen Widerstands eines Kristalls in seiner Radialrichtung dargestellt ist, wobei der Kristall mit Phosphor dotiert ist; und Fig. 9 ein Diagramm, in der die Verteilung des spezifischen Widerstands eines Kristalls in Längsrichtung dargestellt ist, wobei der Kristall mit Bor dotiert ist.

Um das Verständnis dieser Erfindung zu erleichtern wird zuerst eine allgemeine Beschreibung jener Technik gegeben, auf die sich diese Erfindung bezieht.

Die Antriebskraft, die in der Schmelze eine Konvektionsströmung hervorruft, steht mit der Rayleigh-Zahl NRa in Zusammenhang. Ist die Gravitationsbeschleunigung gleich g, der Wärmeausdehungskoeffizient der Schmelze gleich a, die Temperaturdifferenz der Schmelze in Querrichtung {längs der ein Magnetfeld angelegt wird) gleich ΔΤ, der Innendurchmesser eines Schmelztiegels, in dem sich die Schmelze befindet, gleich D, die kinematische Viskosität der Schmelze gleich v und der Wärmediffusionskoeffizient gleich k, so kann man die Rayleigh-Zahl NRa wie folgt ausdrücken: NRa = g.«.AT.D3/j\k (1)

Wenn die Rayleigh-Zahl unter der kritischen Zahl (etwa 2 x 103) liegt, besteht die Konvektionsströmung in der Schmelze annähernd aus einer Laminarströmung und die Schmelze ist somit stabil. Übersteigt jedoch die Rayleigh-Zahl die kritische Zahl, dann wird die Konvektionsströmung unregelmäßig abgestuft und die Schmelze durchgerührt. Wenn der Durchmesser des Schmelztiegels groß wird, wird die große Rayleigh-Zahl zu einem Problem. Sie liegt beispielsweise bei D = 20cm und einem Gewicht der Siliziumschmelze von etwa 30 - 50 kg bei etwa 107.

In jüngster Zeit sind Scheiben mit einem großen Durchmesser (z.B. 12 cm) erforderlich, sodaß es wichtig ist, die Konvektionsströmung in der Schmelze zu unterdrücken, um eine einwandfreie Scheibe herzustellen.

Es ist bekannt, daß dann, wenn an eine Flüssigkeit mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit ein Magnetfeld angelegt wird, dessen effektive Viskosität (Widerstand betreffend die Einbringung eines Konvektionsstromes), groß wird, da eine bewegte Flüssigkeit, die das Magnetfeld durchquert, nach der Lenz'schen Regel einer, Kraft unterworfen wird, die senkrecht auf die Bewegungsrichtung steht.

Die Viskosität des Siliziums in der Schmelze beträgt 8 x 10-3 g/cm.sec und ist somit kleiner als die von Wasser bei 20 · C. Wenn ein Magnetfeld von 2000 Gauß an die Siliziumschmelze angelegt wird, wird deren effektive Viskosität gleich 10 g/cm.sec.

Wenn die kritische Rayleigh-Zahl mit NRac bezeichnet wird, so wird sie mit NRae = π2 M2 (2) ausgedrückt, wobei M die dimensionslose Hartmann-Zahl bedeutet, die der Größe des Magnetfeldes proportional ist. Wenn ein Magnetfeld angelegt wird, wird die kritische Rayleigh-Zahl groß, sie liegt bei einem Magnetfeld von 1500 Gauß beispielsweise etwa bei 9 x 107, und ist somit größer als die oben erwähnte Rayleigh-Zahl von 107 und die Konvektionsströmung wird unterdrückt. Um lediglich das Bewegen der Flüssigkeits Oberfläche zu unterdrücken, reicht es aus, an die Flüssigkeit ein Magnetfeld von etwa einigen hundert Gauß zu legen.

Die Geschwindigkeit der Konvektionsströmung in der Schmelze beträgt 5 bis 10 mm/sec., wenn an der Schmelze kein Magnetfeld anliegt und ist klein genug, um nicht meßbar zu sein, wenn an die Schmelze ein Magnetfeld in der Stärke von 4000 Gauß angelegt wird.

Wenn die Bewegung der Schmelze in Folge des anliegenden Magnetfeldes verschwindet, besteht die Antriebskraft, die zur Bewegung der Atome des in der Lösung für die Kristallzüchtung aufgelösten Stoffs beiträgt, nur aus der Diffusionskraft. Dadurch wird die Grenzschicht der Sauerstoffdiffusion dick. Weiters wird die Reaktion der Siliziumschmelze mit einem Quarzschmelztiegel, Si + S1O2 -*· 2SiO, unterdrückt und der gelöste Sauerstoff wird zur fest-flüssigen Grenzfläche nicht durch eine Konvektionsströmung sondern 3

AT 398 582 B nur durch Diffusion befördert. Die Sauerstoffkonzentration im Kristall wird damit herabgesetzt.

In der Technik ist es bekannt, daß bei einem InSb-Horizontal-Kristallzüchtverfahren ein Magnetfeld an die Schmelze gelegt wird, um eine Wärmekonvektionsströmung darin zu unterdrücken (Journal of Applied Physics, Band 37, Seite 2021, 1966 oder US-PS 3 464 812 und Nature, Band 210, Seite 933, 1966). Danach wurde versucht, auch bei einer In-Kristallzüchtung nach dem Czochralski-Verfahren ein Magnetfeld anzulegen (Journal of Materials Science, Band 5, Seite 822,1970). Bei diesem Versuch wurde beobachtet, daß die Viskosität der Schmelze größer und die Wärmekonvektionsströmung in der Schmelze kleiner wurden, wobei die Gleichförmigkeit der Störstoffverteilung sowie die Stabilität der Schmelzenoberfläche durch das Anlegen des Magnetfelds eher schlechter wurden. Es wurde daher berichtet, daß das Anlegen eines Magnetfelds beim Czochralski-Verfahren keinen Vorteil bringt. Nachher wurde kein Versuch mehr unternommen, bei der Kristallzüchtung ein Magnetfeld anzulegen.

Nunmehr soll ein Beispiel dieser Erfindung beschrieben werden, das auf das Czochralski-Verfahren zur Züchtung eines Siliziumkristalls angewandt wird, um die Wärmekonvektionsströmung in der Siliziumschmelze durch das Anlegen eines einseitig gerichteten, stationären Magnetfelds an die Siliziumschmelze zu vermindern.

Fig. 1 zeigt die vereinfachte Darstellung eines Geräts zur Ausübung des Czochralski-Verfahrens, auf das ein Beispiel dieser Erfindung angewandt wird. In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 1 ein Schneizenmaterial mit hoher elektrischer Leitfähigkeit bezeichnet, beispielsweise eine Schmelze von Silizium. Diese Siliziumschmelze 1 befindet sich in einem Behälter oder Schmelztiegel 2 aus Isolierstoff, z.B. aus Quarz. Außerhalb des Behälters 2 ist eine Heizvorrichtung 3 angeordnet, um den Behälter 2 zu heizen. In diesem Fall wird ein Silizium-Einkristall 4 über einen Einkristallkeim (Impfkristall) von einem Ziehfutter 5 hochgezogen. Die Ziehstange, die das Futter 5 einschließt, ist mit einem Mantel 6 aus nichtrostendem Stahl umgeben, in der Argon-Gas zirkuliert. An der Außenseite des Mantels 6 aus nichtrostendem Stahl sind zwei Einrichtungen zur Erzeugung eines Magnetfelds vorgesehen, z.B. Elektromagnete 7, die einander gegenüberliegen und den Mantel 6 einschließen. In diesem Fall wird der Horizontalabstand zwischen den Polen der Elektromagnete 7 beispielsweise mit 35 cm gewählt und die Heizvorrichtung 3 besteht aus einem Zick-Zack-förmigen Widerstand, der mit Gleichstrom angespeist wird, dessen Welligkeit santeile unter 4 % liegen, oder mit einem Wechselstrom oder einem pulsierenden Strom von über 1 Kilohertz versorgt wird, um eine Erschütterung der Heizvorrichtung 3 zur verhindern.

Zwei bis drei Minuten nachdem ein Magnetfeld von 4000 Gauß an die Schmelze 1 in Behälter 2 von den Elektromagneten 7 angelegt wurde, wird die Temperatur der Schmelze 1, die vorher geschwankt hatte, stabil und die Oberfläche der Schmelze 1, die vorher wellig war, wird glatt. Die Temperaturschwankung der Schmelze im Bereich des Kristalls beträgt 5 bis 10'C, wenn kein Magnetfeld anliegt, und wird beim Anlegen eines Magnetfelds 0,1 bis 0,2 'C.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm, in dem die Temperatur der Schmelze an einem Punkt dargestellt ist, der von der Wand des Schmelztiegels um 3 cm beabstandet ist. Wenn die Wärmeübertragung zwischen der Schmelze im Schmeiztiegel und dessen Außenseite konstant ist, ist die Temperaturverteilung der Schmelze im Schmelztiegei konstant und das Temperaturgefälle in der Schmelze wird bei einem anliegenden Magnetfelds steiler. Das steile oder plötzliche Temperaturgefälle in der Schmelze entlang der Richtung des Kristallwachstums verhindert, daß die Schmelze zu stark abgekühlt wird.

Die Seitenfläche eines Kristallblocks, der in einem Magnetfeld gezüchtet wurde, ist glatt, da die Welligkeit an der Schmelzenoberfläche und deren Temperaturschwankung klein sind.

Wenn man den Querschnitt von Kristallen vergleicht, die ohne Dehnung gezogen wurden, so kann man bei einem Querschnitt eines Kristalls, der ohne einem anliegenden Magnetfeld gezüchtet wurde, deutlich Streifenmuster erkennen, die von der unterschiedlichen Störstoffkonzentration stammen, die durch den Unterschied der Wachstumsgeschwindigkeit in Folge von Temperaturschwankungen auftreten. Betrachtet man jedoch den Querschnitt eines Kristalls, der mit einem anliegenden Magnetfeld gezüchtet wurde, so erkennt man kein derartiges Streifenmuster. In dem nach dem Czochralski-Verfahren hergestellten Kristall wird im Streifenmuster der in der Schmelze hochkonzentrierte Sauerstoff ausgeschieden.

Bei dieser Erfindung werden der Schmelztiegel 2 und das Ziehfutter 5 relativ zueinander nicht oder nur langsam mit etwa 0,1 bis 0,2 Upmin in Umlauf versetzt.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in dem das gegenseitige Verhältnis zwischen der Drehzahl des Schmelztiegels und derjenigen des Ziehfutters zur Sauerstoffkonzentration des so gezüchteten Kristalls dargestellt ist. Im Diagramm von Fig. 3 ist strichliert jener Fall eingezeichnet, bei dem kein Magnetfeld anliegt, während die Vollinie jenen Fall darstellt, bei dem ein Magnetfeld von 4000 Gauß angelegt wurde.

Um einen Kristall mit einem vollständigen Kreisquerschnitt ohne Drehung zu züchten, ist die Heizvorrichtung 3 in mehrere Heizelemente, z.B. in acht Heizelemente, unterteilt, die in einem Kreis an der Außenseite des Schmelztiegels 2 in gleichem Winkelabstand beabstandet sind, wobei die Temperatur eines 4

AT 398 582 B jeden Heizelements unabhängig geregelt wird.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm in dem ein Vergleich der Sauerstoffkonzentration im Querschnitt eines Siliziumkristalls dargestellt ist, der entlang der (100) Richtung gezüchtet wurde, wobei man den Übergang erkennt, bei dem ein anliegendes Magnetfeld abgeschaltet wurde.

Fig. 5 zeigt an Diagramm, in dem das Verhältnis zwischen der Stärke des an der Schmelze liegenden Magnetfelds und der Sauerstoffkonzentration im Kristall dargestellt ist dessen Durchmesser 76 mm beträgt, wobei der Kristallkeim (Impfkristall) mit einer Drehzahl von 20 Upm unläuft und die Ziehgeschwindigkeit 1mm/min beträgt. In diesem Fall verschwindet die Wärmekonvektionsströmung in der Schmelze beim Anlegen eines Magnetfeldes von etwa 1500 Gauß, wobei sich die Sauerstoffkonzentration bei stärkeren Magnetfeldern nicht wesentlich ändert. Um jedoch die Welligkeit der Schmelzenoberfläche, die in Folge von äußeren mechanischen Erschütterungen auftritt, zu unterdrücken, ist es bedeutungsvoll, daß ein Magnetfeld von mehr als 1500 Gauß angelegt wird.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm, in dem die Verteilung der Sauerstoffkonzentration in einem Kristall längs dessen Längsrichtung dargestellt ist. Mit weißen Punkten ist dabei die Sauerstoffkonzentration in einem Kristall dargestellt, der ohne einem an der Schmelze anliegenden Magnetfeld gezüchtet wurde, während die schwarzen Punkte die Sauerstoffkonzentration in einem Kristall kennzeichnen, der mit einem an der Schmelze anliegenden Magnetfeld gezüchtet wurde. Der bevorzugte Sauerstoffkonzentrationsbereich im Kristall liegt bei 3 x 1017 bis 7,5 x 1017 Atomen/cm3, um eine Sauerstoffabscheidung im Kristall und eine Anfälligkeit gegenüber einem Wärmeschock zu vermeiden. Ein mit einem Magnetfeld gezüchteter Kristall erfüllt diese Bedingung. Wenn ein Kristall, der mit einem angelegten Magnetfeld gezüchtet wird und eine Sauerstoffkonzentration von 5 x 1017 Atomen/cm3 besitzt, thermisch oxydiert wird, sind keine vom Sauerstoff induzierten Schichtfehler sowie Versetzungen zu erkennen, die von der Ausscheidung von Sauerstoff stammen. Durch das Ausbilden einer Versetzungsschieife (dislocation loop) durch die Sauerstoffablagerung werden in einer Scheibe nach den Heizperioden Verziehungen und Verbiegungen hervorgerufen.

Fig. 7 zeigt ein Diagramm, in dem das Verhältnis zwischen den Heizperiodenzeiten einer Scheibe und dessen Verziehung dargestellt ist, nachdem der Scheibe, die einen Durchmesser von 52 mm und eine Dicke von 380 um aufweist, 100 Stunden lang bei 1050*C einer Wärmebehandlung unterworfen und dann plötzlich von 1100*C auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde, in dem Diagramm von Fig. 7 kennzeichnet die Kurve A einen Czochralski-Kristall, der ohne Magnetfeld gezüchtet wurde und dessen Sauerstoffkonzentration 3 x 1018 Atome/cm3 beträgt, die Kurve B einen im Zonenschmelzverfahren ohne Magnetfeld hergestellten Kristall, dessen Sauerstoffkonzentration bei 1 x 1016 Atomen/cm3 liegt, und die Kurve C einen Czochralski-Kristall, an dessen Schmelze ein Magnetfeld angelegt wurde und dessen Sauerstoffkonzentration 5 x 1017 Atome/cm3 beträgt. Durch eine Sauerstoffkonzentration oberhalb des geeigneten Bereichs wird eine Sauerstoffabscheidung in der Scheibe hervorgerufen und eine Sauerstoffkonzentration unterhalb des geeigneten Bereichs verhindert die Versetzungsausbreitung nicht, noch verursacht sie ein Verziehen der Scheibe.

Fig. 8 zeigt ein Diagramm, in dem die Verteilung des spezifischen Widerstandes eines phosphordotierten Kristalls in radialer Richtung dargestellt ist. Bei der Fig. 8 sind im oberen Teil mit schwarzen Punkten die spezifischen Widerstände eines ohne Magnetfeld gezogenen Kristalls gekennzeichnet, während die weißen Punkte im unteren Teil des Diagramms die spezifischen Widerstände eines Kristalls zeigen, an dessen Schmelze ein Magnetfeld angelegt wurde. Dabei sind die Abweichungen in der Verteilung des spezifischen Widerstandes im zweiten Fall kleiner als im ersten.

Fig. 9 zeigt ein Diagramm, in dem die Verteilung des spezifischen Widerstands eines Kristalls in Längsrichtung dargestellt ist, der mit Bor dotiert und 100 Stunden lang bei 450’C einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, um Donatoren zu erzeugen. Dabei zeigt die Kurve D einen Kristall, der ohne Magnetfeld gezüchtet wurde und dessen Sauerstoffkonzentration 1,1 x 1018 Atome/cm3 beträgt, und die Kurve E einen Kristall, der mit einem Magnetfeld gezüchtet wurde und dessen Sauerstoffkonzentration bei 4 x 1017 Atomen/cm3 liegt. Im ersten Fall (D) wird der Sauerstoff, der im Kristall teilweise abgesondert ist, zu einer Störstelle in Form eines Donators und der spezifische Widerstand des Kristalls wird mikroskopisch verändert. Bei dieser Erfindung erhält man von einem nichtdotierten Kristall eine p-leitende Scheibe mit einem spezifischen Widerstand von 200Qcm.

Wenn ein Magnetfeld angelegt wird, nimmt die Dicke der Grenzschicht (Diffusionsschicht) zwischen der festen und flüssigen Grenzfläche zu und es wird angenommen, daß der effektive Verteilungskoeffizient bei einer Phosphordotierung um etwa 20 % ansteigt.

Wenn an die Siliziumschmelze kein Magnetfeld angelegt wird, beträgt die Sauerstoffkonzentration der Siliziumschmelze im Quarzschmelztiegel, dessen Durchmesser 123 mm beträgt, entweder in der Mitte oder im Randbereich des Schmelztiegels etwa 1 x 1018 Atome/cm3, während beim Anlegen eines Magnetfeldes von 4000 Gauß an die Siliziumschmelze die Sauerstoffkonzentration am Rand und in der Mitte der 5

Claims (4)

1. AT 398 582 B Siliziumschmelze im Quarzschmelztiegel 9 x 1017 Atome/cm3 bzw. 6,6 x 1017 Atome/cm3 beträgt. Wenn das Magnetfeld an die Siliziumschmelze angelegt wird, wird die Konvektionsströmung in der Schmelze herabgesetzt, wodurch auch die Reaktion der Siliziumschmelze mit dem Quarzschmelztiegel oder das Auflösen von Schmelztiegelbestandteilen (SiO oder 0) vermindert wird. Der Sauerstofftransport erfolgt 5 dann lediglich durch Diffusion und die Fördergeschwindigkeit des Sauerstoffs oder dessen Auflösege-schwindigkeit werden klein, wodurch die Sauerstoffbewegung zur Grenzfläche zwischen Festkörper und Flüssigkeit verkleinert wird. Diese Erfindung kann nicht nur auf das Czochralski-Verfahren sondern auch auf ein Verfahren angewandt werden, bei dem das Material streifen- (oder platten-)förmig senkrecht oder waagrecht gezüchtet io wird, wobei die Welligkeit an der Flüssigkeitsoberfiäche und deren Temperaturschwankungen klein sind. Weiters kann gemäß dieser Erfindung dann, wenn beispielsweise GaAs aus seiner in einem Quarzschmelztiegel enthaltenen Lösung gezüchtet wird, die Auflösung von Silizium und Sauerstoff in die Lösung verkleinert werden. Weiters wird erfindungsgemäß beim epitaxialen Abscheiden von z.B. GaAs aus der flüssigen Phase die 15 Konvektionsströmung der Ga-Lösung herabgesetzt, wodurch Oberflächenwelligkeiten vermieden werden können. Weiters kann bei einer Kristallzüchtung, beispielsweise eines Ferritmaterials, nach dem Bridgman-Verfahren, gemäß der Erfindung die Auflösung von Schmelztiegelmaterial herabgesetzt werden. 20 Patentansprüche 1. Verfahren zur Kristallbildung aus einem elektrisch leitfähigen Material, in dem ein Kristall nach dem Czochralski-Verfahren aus der Schmelze gezogen wird, während ein einseitig gerichtetes Magnetfeld an das flüssige Material angelegt wird, wobei für das elektrisch leitfähige Material ein aus einem 25 Isolator hergestellter und mit einem elektrischen Heizelement versehener Behälter vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektrischen Heizelement ein Gleichstrom mit einem Brummanteil von weniger als 4 % oder ein Wechselstrom oder pulsierender Strom mit einer Frequenz von mehr als 1 kHz zugeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Material Silizium ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine horizontale Komponente aufweisendes Magnetfeld an das flüssige Material angelegt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter in Bezug auf den Kristall gedreht wird. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen 40 45 50 55