DE112006002850T5

DE112006002850T5 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Halbleitereinkristallen

Info

Publication number: DE112006002850T5
Application number: DE112006002850T
Authority: DE
Inventors: Toshimichi Hiratsuka Kubota; Eiichi Hiratsuka Kawasaki; Tsuneaki Hiratsuka Tomonaga; Shinichi Hiratsuka Kawazoe
Original assignee: Komatsu Electronic Metals Co Ltd
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: US20090120352A1; DE112006002850B4; WO2007046287A1; JP2007112663A; US8187383B2

Abstract

Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen, die Folgendes umfasst: einen das geschmolzene Rohmaterial für einen Halbleiter-Einkristall enthaltenden Tiegel; ein am Umfang eines Tiegels angeordnetes Heizgerät zum Erwärmen und Schmelzen des Rohmaterials; und eine den Tiegel und das Heizgerät aufnehmende Kammer, in der ein Keimkristall in die Schmelze getaucht und der Einkristall aufgezogen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer ein Leitweg für Spülgas gebildet ist, wodurch das Spülgas zu einem Bereich einer Oberfläche der Schmelze im Tiegel geleitet wird, indem es von einem Einlassanschluss für Spülgas herunter strömt, von der Oberfläche der Schmelze im Tiegel nach oberhalb des Heizgerätes und von oberhalb des Heizgeräts zu einem Auslassanschluss für Spülgas geleitet wird, und
dass die Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen ferner Regelmittel zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit des durch den Bereich der Oberfläche der Schmelze im Tiegel strömenden Spülgases auf 0,2 bis 0,35 m/min beim Ziehen des Halbleiter-Einkristalls umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls unter Anwendung des Czochralski- oder Tiegelziehverfahrens, insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Silizium-Einkristalls, in den ein Dotierstoff eingemischt ist.
HINTERGRUND
Gegenwärtig wird zur Verringerung des spezifischen Widerstandes von n-leitenden Silizium-Einkristallen das Silizium (Si) mit einem Dotierstoff wie zum Beispiel metallischem Arsen (As), Antimon (Sb) oder Phosphor (P) gemischt. Außerdem versucht man zur gleichen Zeit, die Sauerstoffkonzentration des Silizium-Einkristalls auf einen Sollwert einzustellen, um eine Eigengetterung (im Folgenden IG genannt) des Wafers durchzuführen.
Wie zum Beispiel 5 zeigt, hat eine Tiegelziehvorrichtung die folgenden Hauptbestandteile: einen in einer Kammer 1 angeordneten Tiegel 2; ein Heizgerät 6 am Umfang des Tiegels 2; einen Wärmedämmkörper 7 am Außenumfang des Heizgeräts 6; einen Wärmeschutz 8 an der Innenfläche des Wärmedämmkörpers 7; und ein Schmelzoberflächen-Strömungsrichtelement 12 im Bereich der Oberfläche 2d der Siliziumschmelze 2a.
Der Tiegel 2 besteht aus zwei Elementen: der die Siliziumschmelze 2a enthaltende Teil wird von einem Quarztiegel 3 (SiO₂) gebildet, und ein Graphittiegel 4 (C) wird zum Halten und Warmhalten des Quarztiegels 3 eingesetzt und deckt den Boden und die Seitenfläche des Quarztiegels 3 ab.
Das innere Ende P des Strömungsrichtelements 12 ist in einem Sollabstand von der Oberfläche 2d der Schmelze angeordnet, während das andere Ende Q so angeordnet ist, dass es den oberen Rand des Wärmeschutzes 8 berührt.
Zur Herstellung eines Einkristalls 2b wird das Silizium-Rohmaterial im Quarztiegel 3 geschmolzen und der Kristall wie in der Figur gezeigt, während er wachst, mittels eines Ziehmechanismus 2e aus einem nicht gezeigten Keimkristall von der Oberfläche 2d der Schmelze aufgezogen.
Bei der Herstellung von Silizium-Einkristallen erfahren jedoch der Quarztiegel 3 und das Si der Siliziumschmelze 2a eine Grenzflächenreaktion, bei der SiO entsteht; dieses SiO mischt sich mit der Siliziumschmelze 2a. Das SiO ist äußerst flüchtig und verdampft leicht von der Oberfläche 2d der Schmelze.
Das SiO kondensiert und haftet an der Innenwand 1c der Kammer 1, der Oberfläche des Einkristalls 2b sowie an relativ kühlen Teilen im Bereich des Tiegels 2; dieses anhaftende SiO blättert dann ab und gerät als Verunreinigung in die Siliziumschmelze 2a. Infolge dieser Verunreinigung wird der aus der Oberfläche 2d der Schmelze heraus wachsende Kristall mehrkristallin, wodurch der Ertrag an Silizium-Einkristallen reduziert wird.
Um also den Ertrag an Silizium-Einkristallen zu erhöhen, wird ein Strömungsrichtelement 12 im Bereich oberhalb der Oberfläche 2d der Schmelze angeordnet, um ein Inertspülgas aus einem Einlassanschluss 1d für Spülgas in einem Zylinder 1a am Strömungsrichtelement 12 vorbei zu leiten; das aus der Oberfläche 2d der Schmelze verdampfte SiO wird im Spülgas mitgerissen und durch einen Auslassanschluss 1e aus der Kammer 1 heraus geführt. In der Figur wird der Spülgasfluss von den Pfeilen G1 bis G4 angedeutet.
Außerdem ist bekannt, dass sich die oben genannten Dotierstoffe mit den in der Siliziumschmelze 2a vorhandenen Sauerstoffspuren verbinden und als flüchtige Oxide aus der Oberfläche 2d der Schmelze verdampfen. Wenn zum Beispiel mit Sb dotierte Silizium-Einkristalle gezogen werden, verdampft das flüchtige Oxid Sb₂O₃ des Dotierstoffs stark aus der Oberfläche 2d der Schmelze.
Besonders wenn ein Strömungsrichtelement 12 für die Schmelzenoberfläche vorhanden ist, wird, wenn der spezifische Widerstand der Silizium-Einkristalle durch Dotieren des Silizium-Rohmaterials mit Sb reduziert werden soll, das Verdampfen des Sb₂O₃ durch die Strömungsrichtwirkung und die Auswirkung des Spülgases auf die Strömungs geschwindigkeit noch weiter gefördert, so dass sich Silizium-Einkristalle mit dem gewünschten niedrigen spezifischen Widerstand nicht mit hoher Zuverlässigkeit herstellen lassen.
Wie oben beschrieben muss auch die Sauerstoffkonzentration der Silizium-Einkristalle auf einen Sollwert begrenzt werden, um die IG-Wirkung des Wafers zu erhöhen, aber das Verdampfen des SiO und der Dotierstoffoxide wird durch den Einsatz des Strömungsrichtelements 12 für die Schmelzenoberfläche gefördert, mit dem Ergebnis, dass sich die Sauerstoffkonzentration im Silizium-Einkristall bei hoher Konzentration nicht regeln lässt.
Angesichts der obigen Ausführungen offenbart Patentschrift 1 ein Verfahren, bei dem durch entsprechende Änderung der Form des Strömungsrichtelements der Durchfluss des Spülgases im Bereich der Oberfläche der Schmelze möglichst weit reduziert wird, wodurch die Verdampfung des Dotierstoffoxids unterdrückt und die Verringerung der Sauerstoffkonzentration des Silizium-Einkristalls verhindert wird.
Patentschrift 2 offenbart ebenfalls Verfahren zur Verhinderung der Verringerung der Sauerstoffkonzentration im Silizium-Einkristall durch Erhöhen des Drucks in der Kammer und Unterdrücken der Verdampfung des Dotierstoffoxids und zur Ableitung des SiO zur Außenseite der Kammer durch Einsatz eines schnell fließenden Spülgasstroms als Schleiergas, um die Kondensation des aus der Oberfläche der Schmelze verdampften und diffundierten SiO und dessen Anhaften an den Innenwänden der Kammer zu verhindern.

Patentschrift 1 Japanische Offenlegungsschrift Nr. 07-232994 .
Patentschrift 2 Japanische Offenlegungsschrift Nr. 10-182289 .

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Bei der in Patentschrift 1 geoffenbarten Vorrichtung kommt jedoch ein Aufbau zur Anwendung, bei dem das Spülgas innerhalb der Kammer dadurch ausgebreitet wird, dass es durch einen Teil des Strömungsrichtelements geleitet wird, so dass das SiO kondensiert und an der Innenwand der Kammer anhaftet, die eine relativ niedrige Temperatur hat. Das Abblättern und Mischen mit der Schmelze als Verunreinigung kann daher nicht verhindert werden, was die Steigerung des Ertrags an Einkristallen erschwert. Außerdem verträgt sich die Verringerung des Durchflusses des Spülgases im Bereich der Oberfläche der Schmelze nicht mit dem technischen Konzept des Ableitens der verdampften Substanzen zur Außenseite der Kammer durch deren Mitreißen im Spülgas.
Wenn außerdem wie im Fall der in Patentschrift 2 geoffenbarten Vorrichtung der Druck in der Kammer erhöht wird, um die Verdampfung des Dotierstoffoxids zu unterdrücken, wird die Wirkung des Schleiergases geschwächt. Das aus der Oberfläche der Schmelze verdampfte SiO breitet sich also aus und kondensiert und haftet an der Innenwand der Kammer und an anderen Stellen, wo es dann abblättert und als Verunreinigung mit der Schmelze vermischt wird: das erschwert die Herstellung von Silizium-Einkristallen mit hohem Ertrag an Einkristallen. Dazu kam das Problem, dass die für das Schleiergas erforderliche Konstruktion kompliziert wurde.
Von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung durchgeführte Versuche erwiesen ferner, dass der Ertrag an Silizium-Einkristallen und der spezifische Widerstand stark von spezifischen Parametern wie zum Beispiel dem Druck, dem Durchfluss und der Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases abhängen. Bei der Herstellung von Silizium-Einkristallen im Tiegelziehverfahren müssen also die Parameter des in die Kammer eingeführten Spülgases ständig optimiert werden, während zur gleichen Zeit Gegenmaßnahmen gegen Verunreinigung durch SiO getroffen werden.
Die vorliegende Erfindung basiert auf den obigen Problemen und setzt sich eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen unter Anwendung des Tiegelziehverfahrens zum Ziel, wobei der spezifische Widerstand und die Sauerstoffkonzentration des Silizium-Einkristalls geregelt werden können und der Ertrag an Einkristallen verbessert werden kann.
Zur Lösung des obigen Problems ist nach einem ersten Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen vorgesehen, die Folgendes umfasst: einen das geschmolzene Rohmaterial für einen Halbleiter-Einkristall enthaltenden Tiegel; ein am Umfang eines Tiegels angeordnetes Heizgerät zum Erwärmen und Schmelzen des Rohmaterials; und eine den Tiegel und das Heizgerät aufnehmende Kammer, in der ein Keimkristall in die Schmelze getaucht und der Einkristall aufgezogen wird, wobei in der Kammer ein Leitweg für Spülgas gebildet ist, wodurch das Spülgas in den Bereich der Oberfläche der Schmelze im Tiegel geleitet wird, indem es von einem Einlassanschluss für Spülgas herunter strömt, von der Oberfläche der Schmelze im Tiegel nach oberhalb des Heizgerätes und von oberhalb des Heizgeräts zu einem Auslassanschluss für Spülgas geleitet wird; die Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen umfasst ferner Regelmittel zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit des im Bereich der Oberfläche der Schmelze im Tiegel strömenden Spülgases auf 0,2 bis 0,35 m/min beim Ziehen des Einkristalls.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst der Leitweg für Spülgas aus dem ersten Aspekt der Erfindung drei geteilte Strömungsrichtelemente, nämlich ein zylindrisches einkristallseitiges Strömungsrichtelement, ein schmelzenoberflächenseitiges Strömungsrichtelement mit einem umgekehrten konischen Rohr und ein zylindrisches heizgerätseitiges Strömungsrichtelement.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird das einkristallseitige Strömungsrichtelement aus dem zweiten Aspekt der Erfindung durch Verbinden von einer Vielzahl von Elementen zusammengebaut.
Nach einem vierten Aspekt der Erfindung werden für den dritten Aspekt der Erfindung Mittel zum Ändern der Anordnung der Vielzahl von Elementen beim Ziehen des Halbleiter-Einkristalls bereitgestellt.
Nach einem fünften Aspekt der Erfindung werden das schmelzenoberflächenseitige und das heizgerätseitige Strömungsrichtelemente aus einem Graphitmaterial hergestellt, und wenigstens ein Teil des einkristallseitigen Strömungsrichtelements wird aus einem Graphitmaterial hergestellt.
Nach einem sechsten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen unter Anwendung einer Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen vorgesehen, die Folgendes umfasst: einen das geschmolzene Rohmaterial für einen Halbleiter-Einkristall enthaltenden Tiegel; ein am Umfang eines Tiegels angeordnetes Heizgerät zum Erwärmen und Schmelzen des Rohmaterials; und eine den Tiegel und das Heizgerät aufnehmende Kammer, in der ein Keimkristall in die Schmelze getaucht und der Einkristall aufgezogen wird, wobei in der Kammer ein Leitweg für Spülgas gebildet ist, der den Tiegel, das Heizgerät und die Innenwand der Kammer definiert, wodurch Spülgas in den Bereich der Oberfläche der Schmelze im Tiegel geleitet wird, indem es von einem Einlassanschluss für Spülgas herunter strömt, von der Oberfläche der Schmelze im Tiegel nach oberhalb des Heizgerätes und von oberhalb des Heizgeräts zu einem Auslassanschluss für Spülgas geleitet wird, wobei die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Oberfläche der Schmelze beim Ziehen des Einkristalls auf 0,2 bis 0,35 m/min eingestellt wird.
Nach einem siebenten Aspekt der Erfindung umfasst der Leitweg für Spülgas aus dem sechsten Aspekt der Erfindung drei geteilte Strömungsrichtelemente, nämlich ein einkris tallseitiges Strömungsrichtelement, ein schmelzenoberflächenseitiges Strömungsrichtelement mit einem umgekehrten konischen Rohr und ein zylindrisches heizgerätseitiges Strömungsrichtelement.
Nach einem achten Aspekt der Erfindung wird das einkristallseitige Strömungsrichtelement aus dem siebenten Aspekt der Erfindung durch Verbinden von einer Vielzahl von Elementen zusammengebaut.
Nach einem neunten Aspekt der Erfindung wird für den achten Aspekt der Erfindung die Anordnung der Vielzahl von Elementen beim Ziehen des Halbleiter-Einkristalls geändert.
Nach einem zehnten Aspekt der Erfindung werden, wenn das Silizium-Rohmaterial in den Tiegel eingeführt wird, das einkristallseitige und das schmelzenoberflächenseitige Strömungsrichtelement aus dem sechsten bis neunten Aspekt der Erfindung von einem Quarztiegel getrennt, und nach dem Schmelzen des Silizium-Rohmaterials in dem Tiegel werden die beiden Strömungsrichtelemente in die Sollpositionen gebracht, worauf der Einkristall gezogen wird.
Nach dem ersten Aspekt der Erfindung wird wie in 1 gezeigt ein Leitweg 100 für Spülgas gebildet, so dass die Möglichkeit, dass SiO an der Innenwand 1c der Kammer haften und dann abblättern und als Verunreinigung in die Siliziumschmelze 2a geraten könnte, ausgeschaltet wird; bei der Herstellung des Silizium-Einkristalls ist daher mit einem hohen Ertrag an Einkristallen zu rechnen. Auch kann ein Silizium-Einkristall mit geringem spezifischem Widerstand und hohem Ertrag an Einkristall hergestellt werden, indem die Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases im Bereich der Oberfläche der Schmelze auf einen Bereich von 0,2 bis 0,35 m/min eingestellt wird.
Nach dem zweiten Aspekt der Erfindung werden die Strömungsrichtelemente nicht als Ganzes, sondern unabhängig voneinander gebildet, so dass sich die Strömungsrichtelemente leicht in der Kammer 1 anordnen lassen und unabhängig voneinander den jeweiligen Anforderungen entsprechend in der Kammer 1 verstellt werden können.
Da das einkristallseitige Strömungsrichtelement nach dem dritten Aspekt der Erfindung durch Verbinden von einer Vielzahl von Elementen zusammengebaut wird, können diese Elemente nach dem Schmelzen des Rohmaterials bzw. beim Ziehen des Einkristalls unabhängig voneinander verstellt werden.
Nach dem vierten Aspekt der Erfindung können die Elemente jeweils in einer optimalen Lage angeordnet werden, um die Eigenschaften des Silizium-Einkristalls und die Geschwindigkeit der Kristallbildung zu verbessern.
Nach dem fünften Aspekt der Erfindung bestehen die den Leitweg 100 für Spülgas bildenden Strömungsrichtelemente zum Großteil aus einem Graphitmaterial und können daher keine Kontamination durch Schwermetalle verursachen, und auch bei längerer Einwirkung von hohen Temperaturen besteht keine Gefahr, dass die Strömungsrichtelemente verformt werden könnten.
Nach dem sechsten Aspekt der Erfindung kann mittels der in 1 gezeigten Vorrichtung, auch wenn die Schmelze mit einem flüchtigen Dotierstoff dotiert wurde, die Verdampfung aus der Oberfläche 2d der Schmelze mit hoher Zuverlässigkeit unterdrückt werden, indem in der Kammer 1 eine Hochdruckatmosphäre zum Einsatz kommt, und die Verringerung der Dotierstoffkonzentration bzw. der Sauerstoffkonzentration im Silizium-Einkristall kann daher vermieden werden. Durch Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases im Bereich der Oberfläche der Schmelze auf einen Bereich von 0,2 bis 0,35 m/min können außerdem Silizium-Einkristalle mit geringem spezifischem Widerstand und hoher IG-Wirkung hergestellt werden, und zwar in Verbindung mit einem hohen Ertrag an Einkristallen.
Nach dem siebenten Aspekt der Erfindung wird der Leitweg für Spülgas aus drei geteilten Strömungsrichtelementen gebildet, nämlich einem zylindrischen einkristallseitigen Strömungsrichtelement, einem schmelzenoberflächenseitigen Strömungsrichtelement mit einem umgekehrten konischen Rohr und einem zylindrischen heizgerätseitigen Strömungsrichtelement, wodurch das Ziehen eines Einkristalls der gewünschten Leistung ermöglicht wird.
Nach dem achten Aspekt der Erfindung wird das einkristallseitige Strömungsrichtelement durch Verbinden von einer Vielzahl von Elementen zusammengebaut, so dass beim Ziehen eines Silizium-Einkristalls diese Elemente unabhängig voneinander den jeweiligen Anforderungen entsprechend verstellt werden können.
Nach dem neunten Aspekt der Erfindung können die Leistung und die Geschwindigkeit der Kristallbildung des Silizium-Einkristalls durch Anordnung der Elemente in optimalen Positionen verbessert werden.
Nach dem zehnten Aspekt der Erfindung werden wie in 1 und 3 gezeigt beim Einführen des Silizium-Rohmaterials in den Quarztiegel 3 das einkristallseitige Strömungsrichtelement 11 und das schmelzenoberflächenseitige Strömungsrichtelement 12 vom Quarztiegel 3 getrennt, und das Silizium-Rohmaterial wird im Quarztiegel 3 geschmolzen; daraufhin werden die beiden Strömungsrichtelemente 11, 12 in die Sollpositionen gebracht, worauf der Einkristall gezogen wird, wodurch die Einführung des Silizium-Rohmaterials und das darauffolgenden Ziehen des Einkristalls erleichtert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schema einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2(a) und (b) zeigen das Verhältnis zwischen den Einführungsbedingungen des Spülgases und den Eigenschaften des Silizium-Einkristalls bei der Herstellung von Silizium-Einkristallen.
3 ist ein Schema einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Vergleich des Ertrags an und des spezifischen Widerstandes von Einkristallen nach der vorliegenden Erfindung und von konventionellen Einkristallen.
5 ist ein Schema einer konventionellen Vorrichtung.
Die Erläuterung der Bezugszeichen findet sich in der Bezugszeichenliste.
BESTE VERFAHRENSWEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die Vorrichtung und das Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie bereits gesagt blättert bei der Herstellung von Einkristallen das kondensierte und innerhalb der Kammer 1 haftende SiO ab und wird als Verunreinigung wieder mit der Siliziumschmelze 2a vermischt, wodurch der Ertrag an Silizium-Einkristallen reduziert wird; aus diesem Grund sind Maßnahmen gegen SiO-Einschlüsse erforderlich.
Von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung und von Anderen durchgeführte Versuche haben jedoch erwiesen, dass der Ertrag an Silizium-Einkristallen und der spezifische Widerstand stark von der Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases im Bereich der Oberfläche 2d der Schmelze abhängen.
Bei der Herstellung von Silizium-Einkristallen müssen daher gleichzeitig mit Maßnahmen gegen SiO-Einschlüsse die Einführungsbedingungen für Spülgas optimiert werden.
[Ausführungsform 1]
1 veranschaulicht schematisch die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
In 1 ist ein Tiegel 2 in einer Kammer 1 mit einer in der Figur in vertikaler Richtung beweglichen Welle 5 verbunden und an dieser befestigt. Im Tiegel 2 ist Siliziumschmelze 2a enthalten. Ein aus Graphitmaterial bestehendes Heizgerät 6 ist am Umfang des Tiegels 2 angeordnet. Außerdem ist ein Ziehmechanismus 2e zum Ziehen eines wachsenden Einkristalls am mittleren Teil oben in einem Zylinder 1a aufgehängt. Aus praktischen Gründen wird in der folgenden Beschreibung der Silizium-Einkristall 2b am Anfang des Ziehvorgangs durch eine ausgezogene Linie und der gewachsene Einkristall 2c durch eine gestrichelte Linie angedeutet.
In einem Sollabstand vom Außenumfang des Heizgeräts 6 ist ein zylindrischer Wärmeschutz 8 aus Graphitmaterial vorgesehen. Am Außenumfang des Wärmeschutzes 8 ist ein zylindrischer Wärmedämmkörper 7 vorgesehen.
Oben rechts an der Kammer 1 ist ein Schauloch 9 zur Beobachtung der Temperatur und des Kristallzustandes der Siliziumschmelze 2a beim Ziehen des Einkristalls vorgesehen.
Innerhalb der Kammer 1 begrenzt eine Wand 10 einen Innenraum 10a und einen Außenraum 10b zur Bildung des später zu beschreibenden Leitwegs 100 für Spülgas.
Die Wand 10 ist von drei Strömungsrichtelementen gebildet, nämlich einem einkristallseitigen Strömungsrichtelement 11, einem schmelzenoberflächenseitigen Strömungsrichtelement 12 und einem heizgerätseitigen Strömungsrichtelement 13, die von einem Verbindungsmechanismus miteinander verbunden sind.
Dazu ist zu sagen, dass der Begriff „Verbinden" in der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung sich nicht nur auf Verbindungsarten wie zum Beispiel die integrale Verbindung mittels Schweißen bezieht, sondern auch auf solche, wo Spülgas, verdampfte oder reagierende Substanzen nicht durch die Verbindungsstellen gehen können, so dass der Begriff auch Stumpfschweißen, Aufeinander- oder Zusammenfügen umfasst.
Das Strömungsrichtelement 11 wird durch Verbinden von drei zylindrischen Rohren einer vorgegebenen Länge und Dicke hergestellt, wobei der Innendurchmesser aller Rohre größer ist als der maximale Durchmesser des zu ziehenden Einkristalls. Bei der Bestimmung der Werte dieser Durchmesser kann das Strömungsrichtvermögen oder die Strömungslenkbarkeit des Spülgases berücksichtigt werden.
Das obere Ende eines oben vorgesehenen oberen Rohrs 11a ist durch Verbinden mit der zylindrischen Innenwand 1b festgehalten. Das obere Ende eines in der Mitte vorgesehenen mittleren Rohrs 11b ist mit dem unteren Ende des oberen Rohrs 11a verbunden. Das untere Ende des mittleren Rohrs 11b ist mit dem oberen Ende des unten vorgesehenen unteren Rohrs 11c verbunden. Das untere Ende des unteren Rohrs 11c ist mit einem Ende eines unten zu beschreibenden schmelzenoberflächenseitigen Strömungsrichtelements 12 verbunden.
Die drei Rohre 11a, 11b, 11c können außerdem unabhängig voneinander angehoben und heruntergelassen werden, so dass alle Rohre zur Verbesserung der Leistung des Einkristalls und des Ertrags an Einkristallen beim Ziehen des Silizium-Einkristalls in vertikaler Richtung verstellt werden können.
Das obere Rohr 11a und das mittlere Rohr 11b bestehen aus Graphitmaterial mit geringfügiger Schwankung im Temperaturverlauf, und die Länge und Dicke der Rohre kann zur Regelung des Temperaturverlaufs des zu ziehenden Einkristalls nach Bedarf geändert werden. Das untere Rohr 11c besteht aus Quarzmaterial, so dass die Temperatur der Schmelze, der Wachstumszustand des Einkristalls oder die Position der Oberfläche der Schmelze durch das Schauloch 9 beobachtet werden kann. In einigen Fällen kann ein Teil des unteren Rohrs 11c aus Quarzmaterial und der Rest aus Graphitmaterial bestehen.
Das schmelzenoberflächenseitige Strömungsrichtelement 12 besteht aus drei Teilen. Im spezifischen Fall kommt ein Aufbau zur Anwendung, bei dem ein sich in horizontaler Richtung nach außen erstreckender Ringflansch 12b mit dem oberen Ende eines umgedrehten konischen Rohrs 12a verbunden ist und zusätzlich ein äußeres Rohr 12c am Außenrand des Flansches 12b aufgehängt angeschlossen ist. Zwischen dem unteren Ende P des umgekehrten konischen Rohrs 12a und der Oberfläche der Schmelze 2d besteht daher ein Mindestabstand. Mittels des Mechanismus einer Welle 5 wird die Lage des Quarztiegels 2 beim Ziehen des Silizium-Einkristalls nach Bedarf geändert, so dass der Abstand zwischen dem unteren Ende P des umgekehrten konischen Rohrs 12a und der Oberfläche der Schmelze 2d auf einen Sollwert eingestellt werden kann.
Bei Ausführungsform 1 ist oberhalb des Zylinders 1a ein Mechanismus 1j zum Heben/Herunterlassen der Strömungsrichtelemente vorgesehen. Der Mechanismus 1j zum Heben/Herunterlassen der Strömungsrichtelemente ist so ausgelegt, dass er das einkristallseitige Strömungsrichtelement 11 und das schmelzenoberflächenseitige Strömungsrichtelement 12 in der Figur in vertikaler Richtung verschiebt. So können zum Beispiel die Strömungsrichtelemente 11 und 12 durch Auf- bzw. Abwickeln eines Drahtes in der Figur nach Bedarf verstellt werden.
Außerdem werden bei der Einführung des Silizium-Rohmaterials in den Tiegel das einkristallseitige Strömungsrichtelement 11 und das schmelzenoberflächenseitige Strömungsrichtelement 12 mittels des Mechanismus 1j zum Heben/Herunterlassen der Strömungsrichtelemente im oberen Raum der Kammer 1 vom Quarztiegel 3 getrennt, so dass die Strömungsrichtelemente 11 und 12 nach dem Schmelzen des Silizium-Rohmaterials im Quarztiegel 3 in Sollpositionen gebracht werden können.
Durch den Einsatz eines Mechanismus 1j zum Heben/Herunterlassen der Strömungsrichtelemente wird also die Einführung des Silizium-Rohmaterials erleichtert, und nach dessen Einführung können die Strömungsrichtelemente 11 und 12 wieder in die Sollpositionen gebracht werden, wodurch das darauffolgende Ziehen des Einkristalls erleichtert wird.
Im Folgenden wird der Leitweg 100 für Spülgas beschrieben.
Ein Einlassanschluss 1d für Spülgas an der zylindrischen Innenwand 1b der Kammer 1, der Bereich der Oberfläche 2d der Schmelze, der Bereich des Heizgeräts 6 und der Auslassanschluss 1e für Spülgas stehen über eine Wand 10 miteinander in Verbindung, die sich aus der Verbindung der obigen drei Strömungsrichtelemente 11, 12, 13 ergibt; daraus ergibt sich ein Leitweg 100 für Spülgas, der einen Kanal bildet, durch den das Spülgas aus dem Einlassanschluss 1d strömt, wenn es durch diesen zusammenhängenden Raum geleitet wird.
Vom Einlassanschluss 1d für Spülgas wird das Spülgas wie durch Pfeil G1 angedeutet nach unten zum Bereich der Oberfläche 2d der Schmelze geleitet, ohne dank dem Strömungsrichtelement 11 in den Außenraum 10b zu geraten. Das den Bereich der Oberfläche 2d der Schmelze erreichende Spülgas wird vom Strömungsrichtelement 12 wie durch Pfeil G2 angedeutet in Austrittsrichtung der Oberfläche 2d der Schmelze geleitet; daraufhin wird es erst über den Tiegel 3 und schließlich wie durch Pfeil G3 angedeutet nach unten geleitet.
Das nach unten geleitete Spülgas strömt durch den Spalt zwischen dem Heizgerät 6 und dem Strömungsrichtelement 13 und wie durch Pfeil G4 angedeutet durch den Auslassanschluss 1e für Spülgas am Boden der Kammer 1 heraus. Dazu ist zu sagen, dass sich ein Teil des Spülgases, der das untere Ende des Strömungsrichtelements 13 erreicht hat, im Raum in der Kammer 1 ausbreiten kann.
Die Form des Leitwegs 100 für Spülgas ändert sich mit dem Wachstum des Silizium-Einkristalls und dem Verbrauch der Siliziumschmelze. Am Beginn des Wachstums eines Einkristalls 2b wird das durch den Einlassanschluss 1d für Spülgas eingeleitete Spülgas vom Strömungsrichtelement 11 geleitet und strömt zur Oberfläche 2d der Schmelze herunter. Nach dem Wachsen des Einkristalls 2c wird in diesem Stadium das Spülgas durch den Spalt zwischen den Seitenflächen des Strömungsrichtelements 11 und dem Einkristall 2c geleitet.
Wie bereits gesagt verdampfen ständig flüchtige Substanzen wie zum Beispiel SiO und Dotierstoffoxide aus der Oberfläche 2d der Schmelze.
Die den Leitweg 100 für Spülgas bildende Wand 10 begrenzt den Tiegel 2, das Heizgerät 6 und die Innenwand 1c der Kammer, so dass sich die oben genannten flüchtigen Substanzen nicht direkt auf die Innenwand 1c der Kammer ausbreiten und dort kondensieren und anhaften können. Andererseits verhindert die Wand 10 auch das Mischen von auf der Seite der Innenwand 1c der Kammer entstehenden Verunreinigungen mit der Siliziumschmelze 1a.
Im Besonderen kondensierte das SiO, falls es weitgehend verdampfte, im konventionellen Fall bereitwillig und haftete an der Innenwand 1c der Kammer, die relativ kühl ist; das spätere Abblättern des SiO und das Mischen mit der Schmelze als Verunreinigung ließ sich daher nicht vermeiden; durch Bildung der Wand 10 kann jedoch das Mischen von derartigen Verunreinigungen mit der Schmelze verhindert werden.
Da außerdem der Leitweg 100 für Spülgas das Spülgas ständig mittels der Wand 10 leiten kann, kann das Strömungsrichtvermögen des Spülgases verbessert werden. Aus der Oberfläche 2d der Schmelze verdampfende flüchtige Substanzen wie zum Beispiel SiO werden daher wirksam im Spülgas mitgerissen und können zur Außenseite der Kammer 1 geleitet werden, wodurch ihre Ablagerung an Umfangsteilen unterdrückt wird.
Außerdem sind bei Ausführungsform 1 der Vorrichtung Regelmittel 1f für Spülgas vorgesehen. Diese Regelmittel 1f bestehen aus einer Regeleinheit 1g für den Spülgasdurchfluss, einem Manometer 1h und einer Recheneinheit 1i.
Die Strömungsgeschwindigkeit S des durch den Bereich der Oberfläche 2d der Schmelze strömenden Spülgases kann wie unten beschrieben auf einen Sollwert eingestellt werden.
Zunächst ist die gesamte Querschnittfläche des Durchlasses zwischen dem inneren Ende P des schmelzenoberflächenseitigen Strömungsrichtelements 12 und der Oberfläche 2d der Schmelze als A zu bezeichnen. Die gesamte Querschnittfläche A wird durch Multiplizieren der Umfangslänge des Endes P mit dem Abstand zwischen dem Ende P und der Oberfläche 2d der Schmelze bestimmt. Die aus dem Einlassanschluss 1d je Zeiteinheit eingeführte Spülgasmenge sei als V bezeichnet. Der Druck in der Kammer 1 zu diesem Zeitpunkt soll P sein. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des durch diesen Querschnitt strömenden Spülgases S ist, wird S = CV/AP aus der Gasstrombeziehung V = C × ASP bestimmt (wobei C eine Konstante ist). Die Recheneinheit 1i führt ihre Berechnungen auf der Basis dieser Gasstrombeziehung aus.
Zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit S des Spülgases wird die Regeleinheit 1g für den Spülgasdurchfluss anhand der von der Recheneinheit 1i errechneten Spülgasmenge V je Zeiteinheit gesteuert:
2(a) und 2(b) zeigen das Verhältnis zwischen den Einführungsbedingungen des Spülgases und den Eigenschaften des Silizium-Einkristalls bei Anwendung der oben beschriebenen Vorrichtung zur Herstellung von Silizium-Einkristallen.
2(a) und 2(b) zeigen das Verhältnis zwischen dem Ertrag an Einkristallen und dem spezifischen Widerstand (p) in Bezug auf die Einführungsbedingungen des Spülgases (Parameter: Spülgasdruck in der Kammer, Gasdurchfluss Ar, Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases im Bereich der Oberfläche 2d der Schmelze). In 2(a) und 2(b) sind 16 Einführungsbedingungen des Spülgases aufgeführt.
Gemäß der allgemeinen Auswertung von 2(a) und 2(b) sind für den Ertrag an Einkristallen und den spezifischen Widerstand (in der Figur durch O angedeutet) Bedingungen 9 bis 12 in 2(a) und Bedingungen 10 bis 13 in 2(b) ausschlaggebend. In diesem Fall liegt die Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases im Bereich der Oberfläche 2d der Schmelze bei ca. 0,2 bis 0,35 (m/min). Der Druck liegt andererseits zwischen 200 und 760 (Torr), und der Ar-Gasdurchfluss zwischen 100 und 400 (1/min).
Insbesondere ist gemäß den Daten von 2(a) und 2(b) bei der Herstellung von Silizium-Einkristallen in erster Linie die Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases im Bereich der Oberfläche 2d der Schmelze auf den Sollbereich von 0,2 bis 0,35 (m/min) unerlässlich; dann können der Druck in der Kammer 1 und der Gasdurchfluss Ar eingestellt werden.
Wie oben beschrieben können mittels einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Herstellung von Silizium-Einkristallen nach Ausführungsform 1 Silizium-Einkristalle mit niedrigem spezifischem Widerstand und hohem Ertrag an Einkristallen auf stabile Weise hergestellt werden, indem dem SiO-Einschluss durch Anwendung eines Strömungsrichtelements entgegen gewirkt wird und die Einführungsparameter des Spülgases optimiert werden.
Außerdem kann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases im Sollbereich gehalten wird und das Spülgas gemäß den Daten von 2(a) und 2(b) in einer Atmosphäre hohen Gasdrucks durchströmt, das Verdampfen von Dotierstoffoxiden aus der Oberfläche 2d der Schmelze mit hoher Zuverlässigkeit unterdrückt werden, so dass Silizium-Einkristalle mit hoher Sauerstoffkonzentration und ausgezeichneter IG-Wirkung hergestellt werden können.
[Ausführungsform 2]
3 ist ein Schema, das eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt.
Der in dieser Figur gezeigte Unterschied gegenüber Ausführungsform 1 liegt in erster Linie im schmelzenoberflächenseitigen Strömungsrichtelement 12 und im heizgerätseitigen Strömungsrichtelement 13. Die nachfolgende Beschreibung konzentriert sich daher auf diese Aspekte.
Das Strömungsrichtelement 12 besteht aus vier Teilen. Im spezifischen Fall kommt ein Aufbau zur Anwendung, bei dem ein sich in horizontaler Richtung nach außen erstreckender Ringflansch 12b mit dem oberen Ende eines umgedrehten konischen Rohrs 12a verbunden ist und ein äußeres Rohr 12c am Außenrand des Flansches 12b aufgehängt angeschlossen ist. Außerdem ist ein sich in horizontaler Richtung nach außen erstreckender Ringflansch 12d mit dem unteren Ende des äußeren Rohrs 12c verbunden, und das äußere Ende Q des äußeren Rohrs 2d ist wie gezeigt auf der Innenseite mit dem oberen Ende eines zylindrischen Wärmeschutzes 8 verbunden.
Das heizgerätseitige Strömungsrichtelement 13 besteht aus zwei Teilen, nämlich dem Heizgerät 6 und einem Innenschutz 8a.
Der Innenschutz 8a ist zwischen dem Heizgerät 6 und dem Wärmeschutz 8 angeordnet. Das obere Ende des Innenschutzes 8a hat einen Sollabstand von der Unterseite des Ringflansches 12d, und das Spülgas wird durch diesen Spalt geleitet. Das untere Ende des Wärmeschutzes 8 und 8a ist jeweils mit einem am Boden der Kammer 1 angeordneten Auslassanschluss 1e verbunden.
Dank dem obigen Aufbau des Leitwegs 100 für Spülgas entspricht zwar der Fluss des Spülgases, soweit es Pfeil G3 angibt, genau der Ausführungsform 1, aber danach strömt das Spülgas wie durch Pfeil G5 angedeutet durch den Spalt zwischen dem Wärmeschutz 8 und 8a und kann nicht zum Heizgerät 6 strömen; das Spülgas strömt daher aus dem Auslassanschluss 1e, ohne sich im Raum innerhalb der Kammer 1 auszubreiten.
Im Fall des Leitwegs 100 für Spülgas nach Ausführungsform 2 kann daher der Gasfluss noch stabiler gerichtet werden als bei Ausführungsform 1.
Auch wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases unter Erhaltung des Strömungsrichtvermögens erhöht wird, kann, da Verdampfen aus der Oberfläche 2d der Siliziumschmelze durch Einstellen eines hohen Spülgasdrucks unterdrückt werden kann, die Verringerung des Dotierstoff- oder Sauerstoffgehalts der Siliziumschmelze 2a durch die Leitwirkung und die Auswirkung der Strömungsgeschwindigkeit weitgehend verhindert werden.
Durch Einstellen eines hohen Spülgasdrucks und einer hohen Strömungsgeschwindigkeit können außerdem mehr verdampfte Substanzen wie zum Beispiel SiO, die Einschlüsse verursachen, im Leitweg des Spülgases mitgerissen werden, wodurch der Ertrag an Silizium-Einkristallen verbessert wird.
Durch den Einsatz des obigen Aufbaus kann außerdem das Ausmaß von Reaktionen der im Tiegel 3 entstehenden verdampften Substanzen durch Kontakt mit der Oberfläche des Heizgeräts 6 bei hohen Temperaturen, wobei frische reaktionsfähige Substanzen entstehen würden, eingeschränkt werden.
4 vergleicht mit einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung hergestellte Silizium-Einkristalle mit unter Anwendung einer konventionellen Vorrichtung hergestellten Silizium-Einkristallen.
In 4 ist der Ertrag an Silizium-Einkristallen bei Anwendung der vorliegenden Erfindung um rund 40% höher als der konventionelle Ertrag. Bezüglich des spezifischen Widerstandes im oberen Abschnitt des Anfangsteils des Einkristalls ist zu sagen, dass er im Vergleich mit dem konventionellen Verfahren um rund 15% niedriger ist.
Wie bereits gesagt kann der Ertrag an Silizium-Einkristallen mit der Vorrichtung und dem Verfahren zur Herstellung von Silizium-Einkristallen nach der vorliegenden Erfindung gesteigert und der spezifische Widerstand des Silizium-Einkristalls, d. h. des Wafers, reduziert werden. Da außerdem die Sauerstoffkonzentration der Siliziumschmelze 2a auf einen hohen Wert eingestellt werden kann, können Silizium-Einkristalle mit ausgezeichneter IG-Wirkung hergestellt werden.
Da außerdem der Fluss des Spülgases durch den Leitweg 100 für Spülgas sehr gut gerichtet werden kann, können, auch wenn aus der Oberfläche 2d der Schmelze verdampfte Substanzen mit dem Umfang des Tiegels oder der heißen Oberfläche des Heizgeräts 6 reagieren und Reaktionsprodukte erzeugen, diese sich nicht durch Rückfluss am Leitweg 100 für Spülgas entlang mit der Schmelze 2a mischen. Es können also hochreine Silizium-Einkristalle mit einem Minimum an Verunreinigung hergestellt werden.
Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist auch deshalb ideal, weil, wenn die Siliziumschmelze 2a zur Herstellung von Einkristallen mit niedrigem spezifischen Widerstand zum Beispiel mit Arsen (As), Antimon (Sb), Phosphor (P) o. dgl. dotiert wird, alle diese Elemente und ihre Oxide leicht verdampfen.
Bei der Erfindung, auf welcher die vorliegende Anmeldung basiert, wird das Dotierungsniveau bei Anwendung von Arsen so eingestellt, dass der spezifische Widerstand des Siliziumeinkristalls höchstens 3 (mΩ) und vorzugsweise nicht mehr als 2 (mΩ) beträgt. Bei Anwendung von Antimon wird das Dotierungsniveau so eingestellt, dass der spezifische Widerstand des Siliziumeinkristalls höchstens 15 (mΩ) und vorzugsweise nicht mehr als 10 (mΩ) beträgt. Bei Anwendung von Phosphor wird das Dotierungsniveau so eingestellt, dass der spezifische Widerstand des Einkristalls höchstens 1,5 (mΩ) und vorzugsweise nicht mehr als 1,0 (mΩ) beträgt.
Ein geeigneter Bereich für den Spülgasdruck liegt bei der Erfindung, auf welcher die vorliegende Anmeldung basiert, zwischen 200 und 760 (Torr).
Dazu ist zu sagen, dass die Form der Wand 10 des Leitwegs 100 für Spülgas nach der vorliegenden Erfindung nicht auf die beiden oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auch geändert werden kann, ohne vom Hauptpunkt der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Obwohl sich die obigen Ausführungsformen auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Silizium-Einkristallen beziehen, könnte die vorliegende Erfindung auch bei anderen Halbleitermaterialien Anwendung finden.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Durch Anwendung der Vorrichtung und des Verfahrens zur Herstellung von Silizium-Einkristallen nach der vorliegenden Erfindung können Hochleistungs-Einkristalle mit hohem Ertrag hergestellt werden, so dass der Markt auf stabile Art und Weise mit Wafern für Hochleistungs-Halbleiterelemente beliefert werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen unter Anwendung eines Tiegelziehverfahrens, wobei der spezifische Widerstand und die Sauerstoffkonzentration des Silizium-Einkristalls geregelt werden können und der Ertrag an Einkristallen verbessert werden kann, mit einer Wand 10, die eine Innenwand 1c einer Kammer 1, einen Tiegel 2 und ein Heizgerät 6 begrenzt, wobei die Wand 10 aus drei Teilen besteht, nämlich einem einkristallseitigen Strömungsrichtelement 11, einem schmelzenoberflächenseitigen Strömungselement 12 und einem heizgerätseitigen Strömungselement 13, die zu einem Leitweg 100 für Spülgas zusammengefügt sind und wobei beim Ziehen des Halbleiter-Einkristalls die Strömungsgeschwindigkeit eines durch den Bereich der Oberfläche der Schmelze in einem Quarztiegel 3 strömenden Spülgases durch Einführungsmittel für Spülgas auf 0,2 bis 0,35 m/min eingestellt wird.

1: Kammer
1b: Innenwand des Zylinders
1c: Innenwand der Kammer
1d: Einlassanschluss für Spülgas
1e: Auslassanschluss für Spülgas
2: Tiegel
2a: Siliziumschmelze
2b, 2c: Einkristalle
2d: Oberfläche der Schmelze
2e: Ziehmechanismus
3: Quarztiegel
4: Graphittiegel
5: Welle
6: Heizgerät
7: Wärmedämmkörper
8,8a: Wärmeschutz
9: Schauloch
10: Wand
10a: Innenraum
10b: Außenraum
11: einkristallseitiges Strömungsrichtelement
12: schmelzenoberflächenseitiges Strömungsrichtelement
13: heizgerätseitiges Strömungsrichtelement
100: Leitweg für Spülgas

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 07-232994 [0014]
- JP 10-182289 [0014]

Claims

Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen, die Folgendes umfasst: einen das geschmolzene Rohmaterial für einen Halbleiter-Einkristall enthaltenden Tiegel; ein am Umfang eines Tiegels angeordnetes Heizgerät zum Erwärmen und Schmelzen des Rohmaterials; und eine den Tiegel und das Heizgerät aufnehmende Kammer, in der ein Keimkristall in die Schmelze getaucht und der Einkristall aufgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer ein Leitweg für Spülgas gebildet ist, wodurch das Spülgas zu einem Bereich einer Oberfläche der Schmelze im Tiegel geleitet wird, indem es von einem Einlassanschluss für Spülgas herunter strömt, von der Oberfläche der Schmelze im Tiegel nach oberhalb des Heizgerätes und von oberhalb des Heizgeräts zu einem Auslassanschluss für Spülgas geleitet wird, und dass die Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen ferner Regelmittel zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit des durch den Bereich der Oberfläche der Schmelze im Tiegel strömenden Spülgases auf 0,2 bis 0,35 m/min beim Ziehen des Halbleiter-Einkristalls umfasst.
Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitweg für Spülgas ein zylindrisches einkristallseitiges Strömungsrichtelement, ein schmelzenoberflächenseitiges Strömungsrichtelement mit einem umgekehrten konischen Rohr und ein zylindrisches heizgerätseitiges Strömungsrichtelement umfasst.
Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das einkristallseitige Strömungsrichtelement durch Verbinden von einer Vielzahl von Elementen zusammengebaut wird.
Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen nach Anspruch 3, die ferner Mittel zum Ändern der Anordnung der Vielzahl von Elementen beim Ziehen des Halbleiter-Einkristalls umfasst.
Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schmelzenoberflächenseitigen und heizgerätseitigen Strömungsrichtelemente aus einem Graphitmaterial hergestellt werden und wenigstens ein Teil des einkristallseitigen Strömungsrichtelements aus Graphitmaterial hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen unter Anwendung einer Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen, die Folgendes umfasst: einen das geschmolzene Rohmaterial für einen Halbleiter-Einkristall enthaltenden Tiegel; ein am Umfang eines Tiegels angeordnetes Heizgerät zum Erwärmen und Schmelzen des Rohmaterials; und eine den Tiegel und das Heizgerät aufnehmende Kammer, in der ein Keimkristall in die Schmelze getaucht und der Einkristall aufgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer ein Leitweg für Spülgas gebildet ist, der den Tiegel, das Heizgerät und die Innenwand der Kammer definiert, wodurch Spülgas in einen Bereich der Oberfläche der Schmelze im Tiegel geleitet wird, indem es von einem Einlassanschluss für Spülgas herunter strömt, von der Oberfläche der Schmelze im Tiegel nach oberhalb des Heizgerätes und von oberhalb des Heizgeräts zu einem Auslassanschluss für Spülgas geleitet wird, und dass die Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases im Bereich der Oberfläche der Schmelze beim Ziehen des Einkristalls auf 0,2 bis 0,35 m/min eingestellt wird.
Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitweg für Spülgas ein zylindrisches einkristallseitiges Strömungsrichtelement, ein schmelzenoberflächenseitiges Strömungsrichtelement mit einem umgekehrten konischen Rohr und ein zylindrisches heizgerätseitiges Strömungsrichtelement umfasst.
Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das einkristallseitige Strömungsrichtelement durch Verbinden von einer Vielzahl von Elementen zusammengebaut wird.
Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Vielzahl von Elementen beim Ziehen des Einkristalls unabhängig voneinander geändert wird.
Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Silizium-Rohmaterial in den Tiegel eingeführt wird, das einkristallseitige und das schmelzenoberflächenseitige Strömungsrichtelement vom Quarztiegel getrennt und nach dem Schmelzen des Silizium-Rohmaterials in dem Tiegel die Strömungsrichtelemente in Sollpositionen gebracht werden, worauf der Einkristall gezogen wird.