DE112010003035B4

DE112010003035B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls

Info

Publication number: DE112010003035B4
Application number: DE112010003035.9T
Authority: DE
Inventors: Takashi Sakurada; Tomohiro Kawase
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2022-09-22
Anticipated expiration: 2030-07-24
Also published as: US9187843B2; DE112010003035T5; US20120112135A1; CN102471921A; WO2011010724A1; JPWO2011010724A1; JP5757237B2; CN102471921B

Abstract

Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls (12) durch das Platzieren eines Impfkristalls (8) und einer Schmelze (9) mit einer darin enthaltenen Verunreinigung in einem länglichen Behälter (1) und das Verfestigen der Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung von einer unteren Seite, die in Kontakt mit dem Impfkristall (8) ist, zu einer oberen Seite hin, wobei:der Halbleiterkristall (12) erzeugt wird, indem die Schmelze (9) mit einer darin enthaltenen Verunreinigung von der unteren Seite, die in Kontakt mit dem Impfkristall (8) ist, zu der oberen Seite hin verfestigt wird, während in den Impfkristall (8) und die Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung, die in einem unteren Abschnitt (1b) des länglichen Behälters (1) platziert sind, eine Schmelze (13) eines tropfenden Rohmaterialblocks (11) tropft, der über dem unteren Abschnitt (1b) aufgehängt ist und aus einem Halbleitermaterial mit einer Verunreinigungskonzentration besteht, die niedriger als diejenige der Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung ist,die Beziehung ((1-k)-0,25)≤S1/S2≤((1-k)+0,25) erfüllt wird, wobei S1 eine horizontale Querschnittfläche des tropfenden Rohmaterialblocks (11) wiedergibt, S2 eine horizontale Querschnittfläche des Halbleiterkristalls (12) wiedergibt und k einen Segregationskoeffizienten der in der Schmelze (9) enthaltenen Verunreinigung wiedergibt, unddie Verunreinigungskonzentration im tropfenden Rohmaterialblock (11) größer als oder gleich Null und kleiner als oder gleich 1 ppm ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls sowie einen Halbleiterkristall. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls mit einer hervorragenden Gleichmäßigkeit der Verunreinigungskonzentration sowie einen derartigen Halbleiterkristall.
Stand der Technik
Herkömmliche Halbleiterkristalle werden vorteilhaft als ein Substrat für ein optisches Bauelement wie etwa eine Licht emittierende Diode (LED) oder eine Laserdiode (LD) oder als ein Substrat für ein elektronisches Bauelement wie etwa einen Transistor verwendet.
Es ist bekannt, dass die Eigenschaften eines optischen oder elektronischen Bauelements stark durch die Verunreinigungskonzentration, die Trägerkonzentration und ähnliches eines Substrats bestimmt werden. Um Variationen in den Eigenschaften zwischen mehreren optischen und elektronischen Bauelementen zu vermeiden, muss zum Beispiel die Verteilung der Verunreinigungskonzentration in einem verwendeten Halbleiterkristall gleichmäßig vorgesehen werden.
6 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel für eine herkömmliche Vorrichtung zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls zeigt. Die Erzeugungsvorrichtung 200 umfasst einen Schmelztiegel 20, einen hitzebeständigen Behälter 21, der den Schmelztiegel 20 einschließt, Heizer 22a bis 22d, die außerhalb des hitzebeständigen Behälters 21 vorgesehen sind, eine B₂O₃-Dichtung 23 zum Dichten des hitzebeständigen Behälters 21 und eine Kammer 24 zum Aufnehmen dieser Glieder.
Gemäß einem Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls unter Verwendung der Erzeugungsvorrichtung 200 wird zuerst ein GaAs-Impfkristall 25 an dem Boden des Schmelztiegels angeordnet, wobei dann ein Rohmaterial aus einem GaAs-Polykristall mit einem als Verunreinigung enthaltenen Si und ein Dichtungsmittel 26 aus B₂O₃ nacheinander auf dem GaAs-Impfkristall 25 platziert werden. Dann erhitzt der Heizer 22d die B₂O₃-Dichtung 23. Das B₂O₃ wird dadurch geschmolzen und dichtet den hitzebeständigen Behälter 21. Dann erhitzen die Heizer 22a bis 22c den Schmelztiegel 20, sodass der GaAs-Polykristall in dem Schmelztiegel 20 sofort geschmolzen wird.
Danach wird die Temperatur einer GaAs-Schmelze 27, die aus dem GaAs-Polykristall erhalten wird, allmählich von dem Boden des Schmelztiegels 20 nach oben hin vermindert. Aufgrund der Temperaturänderung verfestigt sich die GaAs-Schmelze 27 von der unteren Seite, die in Kontakt mit dem Impfkristall 25 an dem Boden des Schmelztiegels 20 ist, zu der oberen Seite hin, sodass ein Si enthaltender GaAs-Kristall 28 erzeugt wird. Der aus dem Schmelztiegel 20 extrahierte GaAs-Kristall 28 wird in einer Richtung senkrecht zu der Wachstumsrichtung geschnitten, um als ein Substrat für ein optisches oder elektronisches Bauelement verwendet zu werden.
Das Si in der GaAs-Schmelze 27 weist jedoch einen Segregationskoeffizienten auf, der kleiner oder gleich 1 relativ zu dem GaAs-Kristall 28 ist, sodass es aufgrund einer Segregationserscheinung in dem GaAs-Kristall 28 nur in einer Konzentration enthalten ist, die niedriger als die Si-Konzentration der GaAS-Schmelze 27 ist. Die Si-Verminderungsmenge in der GaAs-Schmelze 27 ist also kleiner als die Verminderungsmenge der GaAs-Schmelze 27, sodass die Si-Konzentration in der GaAs-Schmelze 27 zunimmt, während der GaAs-Kristall 28 wächst. Dementsprechend nimmt die Si-Konzentration in dem GaAs-Kristall 28 allmählich von der unteren Seite zu der oberen Seite hin zu, wodurch Variationen in der Verunreinigungskonzentration innerhalb einer Vielzahl von aus einem einzelnen GaAs-Kristall 28 geschnittenen Substraten verursacht werden.
Weiterhin gibt Offenlegungsschrift JP 2005 350 295 A (Patentliteratur 1) eine Vorrichtung an, in der ein Rohmaterial als ein Halbleiter-Polykristall in einem Behälter platziert wird, der wie in 7 gezeigt über einem Schmelztiegel angeordnet ist. In der Kristallerzeugungsvorrichtung 300 von 7 erzeugen Heizer 31 a bis 31 e Hitze, um einen Temperaturgradienten in der vertikalen Richtung in der Kristallerzeugungsvorrichtung zu erzeugen. In dieser Kristallerzeugungsvorrichtung 300 wird ein Schmelztiegel 32 durch die Heizer 31a bis 31c erhitzt, sodass ein GaAs-Polykristall in dem Schmelztiegel 32 geschmolzen wird. Dann wird die Temperatur der aus dem GaAs-Polykristall erhaltenen GaAs-Schmelze 33 mit einem darin enthaltenen Si allmählich von der unteren Seite zu der oberen Seite des Schmelztiegels 32 hin vermindert, sodass eine in dem Schmelztiegel 32 platzierte GaAs-Schmelze 33 mit einem darin enthaltenen Si von der Seite (der unteren Seite), die in Kontakt mit einem Impfkristall 34 ist, zu der oberen Seite hin verfestigt wird. Gleichzeitig zu der Verfestigung der GaAs-Schmelze 33 wird ein in einem Behälter 35 platziertes Rohmaterial 36 von der unteren Seite zu der oberen Seite des Behälters 35 hin geschmolzen. Indem die aus dem Rohmaterial 36 erhaltene Schmelze 37 in eine Si enthaltende GaAs-Schmelze 33 tropft, die unter einem Dichtungsmittel 40 angeordnet ist, können Änderungen in der Si-Konzentration in der Schmelze in dem Schmelztiegel während des Kristallwachstums kompensiert werden, sodass ein GaAs-Kristall 38 mit einer gleichmäßigen Trägerkonzentration erzeugt werden kann.
Die Offenlegungsschrift JP H09 52 788 A (Patentliteratur 2) gibt eine Vorrichtung an, in der ein Rohmaterial in einen Behälter mit einer sich verjüngenden Form geladen wird, der über einem Schmelztiegel angeordnet ist. Weiterhin wird in dieser Vorrichtung ein Halbleiter-Polykristall von der unteren Seite zu der oberen Seite des Behälters hin geschmolzen, während gleichzeitig der Kristall von der unteren Seite zu der oberen Seite des Schmelztiegels wächst. Ähnlich wie die in der Patentliteratur 1 angegebene Vorrichtung können also Änderungen der Si-Konzentration in der Schmelze in dem Schmelztiegel während des Kristallwachstums kompensiert werden, indem eine Schmelze des Rohmaterials in den Schmelztiegel tropft.
Referenzliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Offenlegungsschrift JP 2005 350 295 A
Patentliteratur 2: Japanische Offenlegungsschrift JP H09 52 788 A

Zusammenfassung der Erfindung
Problemstellung der Erfindung
Wenn jedoch in der Vorrichtung gemäß der Patentliteratur 1 ein Teil des Rohmaterials auf der unteren Seite des Behälters geschmolzen wird, kann der Teil des Rohmaterials auf der oberen Seite des Behälters nach unten sinken. In dieser Vorrichtung steuert eine Wiegemaschine 39 die Tropfgeschwindigkeit, indem sie das Gewicht des Behälters überwacht, wobei jedoch die Tropfgeschwindigkeit der Schmelze aufgrund von Änderungen in der Position des Rohmaterials in der vertikalen Richtung in dem Behälter variiert. Dadurch wird die Temperatursteuerung des Rohmaterials verkompliziert, wodurch wiederum die Reproduzierbarkeit eines Halbleiterkristalls mit einer gleichmäßigen Verunreinigungskonzentration beeinträchtigt werden kann.
Bei der Vorrichtung gemäß der Patentliteratur 2 müssen der Behälter und der Rohmaterialblock exakt identische Formen aufweisen, um das Rohmaterial an einer vorbestimmten Position zu halten. Wenn der Behälter und das Rohmaterial keine identischen Formen aufweisen, weil zum Beispiel der Verjüngungswinkel des Rohmaterials kleiner als der Verjüngungswinkel des Behälters ist, wird der Rohmaterialblock von der vorbestimmten Position in dem Behälter nach unten versetzt. Wenn jedoch das Rohmaterial von der vorbestimmten Position versetzt wird, variiert die Tropfgeschwindigkeit der Schmelze komplex von einer gewünschten Geschwindigkeit, sodass die Verunreinigungskonzentration eines erzeugten Halbleiterkristalls nicht gleichmäßig ist.
Die Patentliteratur 2 gibt an, dass eine Versetzung des Rohmaterials von einer vorbestimmten Position verhindert werden kann, indem der Temperaturgradient für das Rohmaterial zum Beispiel auf einen steilen Gradienten von 30°C/cm gesetzt wird. Um einen steilen Temperaturgradienten zu erzielen, muss die obere Seite des Rohmaterials gekühlt werden. Weil jedoch die durch die Heizer erzeugte Hitze in einem Ofenkörper aufgrund einer Gaskonvektion nach oben getragen wird, ist es schwierig, einen Temperaturgradienten mit einer hohen Kontrollierbarkeit zu erzeugen.
In der Patentliteratur 2 ist das Gewicht des Rohmaterials, das in dem Behälter gehalten werden kann, beschränkt, weil das Rohmaterial durch eine Reibung mit dem Behälter an seiner vorbestimmten Position gehalten wird. Und weil sich Splitter des Behälters aufgrund eines Verschleißes lösen können, kann durch das Herabfallen der Splitter eine Kontamination verursacht werden. Deshalb weist die Vorrichtung gemäß der Patentliteratur 2 das Problem auf, dass kein Halbleiterkristall mit einem großen Durchmesser und einer großen Länge erzeugt werden kann. Weiterhin können durch die Reibung mit dem Rohmaterial verschlissene Teile des Behälters nach unten in den Schmelztiegel fallen.
Angesichts der vorstehend geschilderten Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls, der eine hervorragende Gleichmäßigkeit der Verunreinigungskonzentration aufweist, sowie eine entsprechenden Halbleiterkristall anzugeben.
Problemlösung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls durch das Platzieren eines Impfkristalls und einer Schmelze mit einer darin enthaltenen Verunreinigung in einem länglichen Behälter und durch das Verfestigen der Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung von einer unteren Seite, die in Kontakt mit dem Impfkristall ist, zu einer oberen Seite hin, wobei der Halbleiterkristall erzeugt wird, indem die Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung von der unteren Seite, die in Kontakt mit dem Impfkristall ist, zu der oberen Seite hin verfestigt wird, während in den Impfkristall und die Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung, die in einem unteren Abschnitt des länglichen Behälters platziert sind, eine Schmelze eines tropfenden Rohmaterialblocks tropft, der über dem unteren Abschnitt aufgehängt ist und aus einem Halbleitermaterial besteht, das eine Verunreinigungskonzentration aufweist, die geringer als die Verunreinigungskonzentration der Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung ist. Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren ist ((1-k)-0,25) ≤ S1/S2 ≤ ((1-k)+0,25) erfüllt, wobei S1 eine horizontale Querschnittsfläche des tropfenden Rohmaterialblocks wiedergibt, S2 eine horizontale Querschnittfläche des Halbleiterkristalls wiedergibt und k einen Segregationskoeffizienten der in der Schmelze enthaltenen Verunreinigung wiedergibt. Die Verunreinigungskonzentration im tropfenden Rohmaterialblock ist größer als oder gleich Null und kleiner als oder gleich 1 ppm.
Vorzugsweise umfasst der längliche Behälter in dem oben genannten Erzeugungsverfahren den unteren Abschnitt zum Platzieren des Impfkristalls und der Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung sowie einen über dem unteren Abschnitt in einer Längsrichtung angeordneten oberen Abschnitt, wobei das Erzeugungsverfahren folgende Schritte umfasst: Vorbereiten des länglichen Behälters mit dem Impfkristall und der Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung, die in dem unteren Abschnitt platziert sind, und mit einem Aufhängungsteil zum Aufhängen des tropfenden Rohmaterialblocks, der in dem oberen Abschnitt angeordnet ist; Bewegen des länglichen Behälters relativ in Bezug auf einen Temperaturgradienten in der Längsrichtung des länglichen Behälters; wobei in dem Schritt zum relativen Bewegen die Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung von einer Seite, die in Kontakt mit dem Impfkristall ist, her verfestigt wird, während eine Schmelze des tropfenden Rohmaterialblocks tropft.
Vorzugsweise umfasst bei dem oben beschriebenen Erzeugungsverfahren der Vorbereitungsschritt folgende Schritte: Platzieren eines Rohmaterials, das aus einem Halbleitermaterial und einer Verunreinigung besteht, auf dem Impfkristall, der in dem unteren Abschnitt platziert ist; Aufhängen des tropfenden Rohmaterialblocks an dem Aufhängungsteil, der in dem oberen Abschnitt angeordnet ist; und Schmelzen des Rohmaterials, das aus dem Halbleitermaterial und einer Verunreinigung besteht, um die Schmelze mit einer darin enthaltenen Verunreinigung auf dem Impfkristall vorzusehen.
Vorzugsweise sind in dem oben genannten Erzeugungsverfahren wenigstens ein Teil des Aufhängungsteils und wenigstens ein Teil des tropfenden Rohmaterialblocks ineinander gepasst, sodass der tropfende Rohmaterialblock zu der Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung hin aufgehängt wird.
Vorzugsweise sind in dem oben genannten Erzeugungsverfahren der Impfkristall, die Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung und der tropfende Rohmaterialblock aus wenigstes einem Halbleitermaterial aus der Gruppe ausgebildet, die GaAs, InP, InAs und GaP umfasst, und die Verunreinigung aus wenigstens einem Element aus der Gruppe besteht, die In, Zn, Si, Al, S, Sn, Se, Te, Cr, C, O, Fe und Ga umfasst.
Vorzugsweise sind in dem oben genannten Erzeugungsverfahren der Impfkristall, die Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung und der tropfende Rohmaterialblock aus wenigstens einem Halbleitermaterial aus der Gruppe ausgebildet, die Ge, Si und GeSi umfasst, und die Verunreinigung aus wenigstens einem Element aus der Gruppe besteht, die As, Ga, In, P, B und Sb umfasst.
Vorzugsweise ist in dem oben genannten Erzeugungsverfahren der Aufhängungsteil aus wenigstens einem Material aus der Gruppe ausgebildet, die BN, pBN, Al₂O₃, AIN, SiC, Quarz, Mo, W, Ta und Edelstahl umfasst.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Erzeugungsvorrichtung für einen Halbleiterkristall, in der ein Impfkristall und eine Schmelze mit einer darin enthaltenen Verunreinigung in einem länglichen Behälter platziert werden und die Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung von einer unteren Seite, die in Kontakt mit dem Impfkristall ist, zu einer oberen Seite hin verfestigt wird. Die Erzeugungsvorrichtung umfasst: einen länglichen Behälter, der einen unteren Abschnitt zum Platzieren des Impfkristalls und der Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung und einen über dem unteren Abschnitt in einer Längsrichtung angeordneten oberen Abschnitt aufweist; einen Aufhängungsteil, der in dem oberen Abschnitt des länglichen Behälters angeordnet ist, um den tropfenden Rohmaterialblock, der aus einem Halbleitermaterial besteht, das eine Verunreinigungskonzentration aufweist, die geringer ist als die Verunreinigungskonzentration der Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung, zu der Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung hin aufzuhängen; sowie weiterhin eine Temperatursteuereinheit zum Vorsehen eines Temperaturgradienten in der Längsrichtung des länglichen Behälters. Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren ist ((1-k)-0,25) ≤ S1/S2 ≤ ((1-k)+0,25) erfüllt, wobei S1 eine horizontale Querschnittsfläche des tropfenden Rohmaterialblocks wiedergibt, S2 eine horizontale Querschnittfläche des Halbleiterkristalls wiedergibt und k einen Segregationskoeffizienten der in der Schmelze enthaltenen Verunreinigung wiedergibt. Die Verunreinigungskonzentration im tropfenden Rohmaterialblock ist größer als oder gleich Null und kleiner als oder gleich 1 ppm. In der oben genannten Erzeugungsvorrichtung der Aufhängungsteil aus wenigstens einem Material aus der Gruppe ausgebildet, die BN, pBN, Al₂O₃, AIN, SiC, Quarz, Mo, W, Ta und Edelstahl umfasst.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls mit einer hervorragenden Gleichmäßigkeit der Trägerkonzentration und der Verunreinigungskonzentration sowie ein entsprechender Halbleiterkristall vorgesehen werden.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das ein Erzeugungsverfahren zeigt und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung dient.
2A ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Form eines Aufhängungsteils zeigt.
2B ist ein Diagramm, das die Form eines für den Aufhängungsteil von 2A geeigneten Rohmaterialblocks zeigt.
3A ist ein Diagram, das ein anderes Beispiel für die Form des Aufhängungsteils zeigt.
3B ist ein Diagramm, das die Form eines für den Aufhängungsteil von 3A geeigneten Rohmaterialblocks zeigt.
4 ist eine schematische Querschnittansicht eines bevorzugten Beispiels für eine Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der Tropfgeschwindigkeit einer Schmelze des Rohmaterialblocks und der Bewegungsdistanz eines länglichen Behälters zeigt.
6 ist eine schematische Querschnittansicht eines Beispiels für eine herkömmliche Erzeugungsvorrichtung für einen Halbleiterkristall.
7 ist eine schematische Querschnittansicht eines anderen Beispiels für eine herkömmliche Erzeugungsvorrichtung für einen Halbleiterkristall.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist zu beachten, dass in den Zeichnungen der vorliegenden Anmeldung durchgängig gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche oder einander entsprechende Teile anzugeben. Ein verfestigter Anteil entspricht einem kristallinen Teil in der Wachstumsrichtung eines Halbleiterkristalls. Deshalb ist in der vorliegenden Beschreibung der verfestigte Anteil ein Index, der den Wachstumsstartpunkt eines Halbleiterkristalls durch 0 angibt, mit dem Wachstum des Halbleiterkristalls größer wird und einen Wachstumsendpunkt durch 1 angibt. Ein Segregationskoeffizient (k) ist ein Wert (k=C1/C2), der durch das Dividieren einer Verunreinigungskonzentration (C1) in einem wachsenden Halbleiterkristall durch eine Verunreinigungskonzentration (C2) in einer Schmelze erhalten wird.
Erste Ausführungsform, die nicht zur vorliegenden Erfindung gehört, deren Grundsätze jedoch wichtig sind, um die Erfindung zu verstehen
Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls
1 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls gemäß der vorliegenden Erfindung beschreibt.
In 1 enthält eine für das Erzeugungsverfahren verwendete Kristallerzeugungsvorrichtung 100 einen länglichen Behälter 1 mit einem unteren Abschnitt 1b und einem über dem unteren Abschnitt 1b in der Längsrichtung angeordneten oberen Abschnitt 1a. Der längliche Behälter 1 kann aus einem einzelnen Teil bestehen, sodass also der untere Abschnitt 1b und der obere Abschnitt 1a einstückig ausgebildet werden. Alternativ hierzu kann der längliche Behälter 1 auch aus einer Vielzahl von Teilen bestehen, wobei in diesem Fall der untere Abschnitt 1b mit dem oberen Abschnitt 1a verbunden wird.
Die Kristallerzeugungsvorrichtung 100 umfasst weiterhin einen Aufhängungsteil 2, der in dem oberen Abschnitt 1a des länglichen Behälters 1 vorgesehen ist, einen hitzebeständigen Behälter 3, der den länglichen Behälter 1 und den Aufhängungsteil 2 einschließt, und eine untere Welle 7 zum Bewegen des hitzebeständigen Behälters 3 in der vertikalen Richtung.
Außerdem sind mehrere Heizer (nicht gezeigt) als eine Temperatursteuereinheit zum Vorsehen eines Temperaturgradienten in der Längsrichtung in dem hitzebeständigen Behälter 3 (nachfolgend auch als „vertikale Richtung“ bezeichnet) um den hitzebeständigen Behälter 3 herum angeordnet. Der längliche Behälter 1 kann in der vertikalen Richtung relativ zu dem Temperaturgradienten bewegt werden, indem die untere Welle 7 in der vertikalen Richtung bewegt wird.
Hier tropft eine Schmelze eines tropfenden Rohmaterialblocks (nachfolgend einfach als „Rohmaterialblock“ bezeichnet), der über dem unteren Abschnitt 1b aufgehängt ist, in einen Impfkristall und eine Schmelze mit einer darin enthaltenen Verunreinigung, die in dem unteren Abschnitt 1b des länglichen Behälters 1 platziert sind. Dabei ist die Verunreinigungskonzentration des für den Rohmaterialblock verwendeten Halbleitermaterials geringer als die Verunreinigungskonzentration der Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung. Die Schmelze tropft, während die Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung von der unteren Seite, die in Kontakt mit dem Impfkristall ist, zu der oberen Seite hin verfestigt wird. Auf diese Weise kann ein Halbleiterkristall mit einer gleichmäßigen Verunreinigungskonzentration erzeugt werden.
Das oben genannte Erzeugungsverfahren kann zum Beispiel bewerkstelligt werden, indem der längliche Behälter 1 mit dem Impfkristall 8 und der Schmelze 9 mit der darin enthaltenen Verunreinigung, die in dem unteren Abschnitt 1b platziert sind, und mit dem Aufhängungsteil 2 zum Aufhängen eines Rohmaterialblocks 11, der in dem oberen Abschnitt 1a angeordnet ist (siehe 1 (a)), vorbereitet werden, wobei dann der längliche Behälter 1 relativ in Bezug auf den Temperaturgradienten in der Längsrichtung des länglichen Behälter 1 bewegt wird (siehe das Kurvendiagramm von 1). Alternativ hierzu kann das Verfahren auch bewerkstelligt werden, indem die Temperatur der Heizer derart gesteuert wird, dass der Temperaturgradient in der Längsrichtung des länglichen Behälters 1 verschoben wird, ohne dass der längliche Behälter 1 bewegt zu werden braucht.
Mit Bezug auf 1 wird im Folgenden die Erzeugung eines Halbleiterkristalls durch eine Bewegung des länglichen Behälters relativ in Bezug auf den Temperaturgradienten in der Längsrichtung des länglichen Behälters 1 im Detail beschrieben. Es ist zu beachten, dass ein GaAs-Kristall mit Si als einer darin enthaltenen Verunreinigung (als einem darin enthaltenen Dotierungsmittel) als ein Halbleiterkristall erzeugt wird.
Schritt zum Vorbereiten des länglichen Behälters
Zuerst wird wie in 1(a) gezeigt der längliche Behälter 1 mit dem Impfkristall 8 und der Schmelze 9 mit der darin enthaltenen Verunreinigung, die in einem unteren Abschnitt 1b platziert sind, und mit dem Aufhängungsteil 2 zum Aufhängen des Rohmaterialblocks 11, der in einem oberen Abschnitt 1a angeordnet ist, vorbereitet. Dieser Schritt kann zum Beispiel wie folgt durchgeführt werden.
1. Schritt zum Platzieren des Rohmaterials auf dem Impfkristall
Zuerst wird der Impfkristall 8 in dem unteren Abschnitt 1b des länglichen Behälters 1 platziert, wobei dann ein Rohmaterial, das aus einem Halbleitermaterial und einer Verunreinigung (einem Dotierungsmittel) besteht, auf diesem Impfkristall 8 platziert wird.
Insbesondere wird der Impfkristall 8 aus GaAs in einem unteren Abschnitt 1b des länglichen Behälters 1 platziert, und wird ein Rohmaterial (nachfolgend auch als „solides Rohmaterial“ bezeichnet), das aus GaAs als Halbleitermaterial und Si als einer Verunreinigung besteht, auf diesem Impfkristall 8 platziert. Es ist zu beachten, dass das GaAs und das Si jeweils einkristallin oder polykristallin sein können. Weiterhin kann ein Dichtungsmittel 10 aus B₂O₃ auf dem soliden Rohmaterial platziert werden.
In dem soliden Rohmaterial kann das Halbleitermaterial auch ein Verbindungshalbleiter wie etwa InP, InAs oder GaP anstelle des GaAs sein, wobei bei einem derartigen soliden Rohmaterial die Verunreinigung vorzugsweise wenigstens ein Element aus der Gruppe ist, die In, Zn, Si, Al, S, Sn, Se, Te, Cr, C, O, Fe und Ga umfasst.
Alternativ hierzu kann das Halbleitermaterial des soliden Rohmaterials ein Halbleitermaterial wie etwa Ge, Se und GeSi sein, wobei in diesem Fall die Verunreinigung des soliden Rohmaterials vorzugsweise wenigstens ein Element auf der Gruppe ist, die As, Ga, In, P, B und Sb umfasst.
Dabei werden das GaAs und das Si des soliden Rohmaterials in einem weiter unten beschriebenen Schritt geschmolzen, um eine Schmelze 9 mit einer darin enthaltenen Verunreinigung zu erhalten. Die Masse des GaAs und die Masse des Si in dem soliden Rohmaterial entsprechen also der Masse der GaAs-Schmelze und der Masse des Si in der Schmelze 9 mit der darin enthaltenen Verunreinigung. Die Verunreinigungskonzentration liegt gewöhnlich im Bereich von 1×10¹⁵ bis 3×10¹⁹ cm^-3.
Was die Verunreinigungskonzentration eines erzeugten Halbleiterkristalls betrifft, kann die Verunreinigungskonzentration, die Träger in dem Halbleiterkristall erzeugt (wie etwa Zn, Si, S, Sn, Se oder Te in einem GaAs-Kristall oder einem InP-Kristall), durch eine Hall-Messung oder ähnliches geschätzt oder auch direkt durch eine SIMS-Analyse oder ähnliches analysiert werden. Weiterhin kann die Verunreinigungskonzentration, die keine Träger oder wenige Träger in dem Halbleiterkristall erzeugt (wie etwa In, AI, Cr, C, O in einem GaAS-Kristall oder AI, Fe oder Ga in einem InP-Kristall oder ähnliches), durch eine SIMS-Analyse, eine ICP-Analyse, eine GDMS-Analyse, eine FTIR-Analyse oder ähnliches gemessen werden. Die Verunreinigungskonzentration eines Halbleiterkristalls wie etwa GaP, InAs, Ge, Si, GeSi oder ähnliches kann in ähnlicher Weise auch durch eine SIMS-Analyse, eine ICP-Analyse, eine GDMS-Analyse oder ähnliches gemessen werden.
2. Schritt zum Aufhängen des Rohmaterialblocks
Dann wird der Rohmaterialblock 11, der eine Verunreinigungskonzentration aufweist, die geringer als die Verunreinigungskonzentration der Schmelze 9 mit der darin enthaltenen Verunreinigung ist, an dem Aufhängungsteil 2 aufgehängt.
Insbesondere wird der Rohmaterialblock 11, der eine Si-Konzentration aufweist, die geringer als die Si-Konzentration der Schmelze 9 mit der darin enthaltenen Verunreinigung ist (die GaAs-Schmelze 9 mit dem darin als Verunreinigung enthaltenen Si wird nachfolgend als „Si-GaAs-Schmelze“ bezeichnet), an dem Aufhängungsblock 2 aufgehängt, der in einem oberen Abschnitt 1a eines länglichen Behälters 1 angeordnet ist. Der Rohmaterialblock 11 kann entweder polykristallin oder einkristallin sein und kann aus einem einzelnen Rohmaterialblock oder aus einer Vielzahl von Rohmaterialblöcken bestehen. Wenn der Rohmaterialblock 11 eine Verunreinigung enthält und die Verunreinigung einen Segregationskoeffizienten kleiner als 1 aufweist, kann der Rohmaterialblock 11 eine Verunreinigung mit einer Konzentration enthalten, die geringer als die Verunreinigungskonzentration der Si-GaAs-Schmelze in dem länglichen Behälter 1 ist. Es ist zu beachten, dass der Rohmaterialblock 11 bei einer Verunreinigung mit einem Segregationskoeffizienten größer oder gleich 1 eine Verunreinigung in einer Konzentration enthalten muss, die größer als die Verunreinigungskonzentration der Si-GaAs-Schmelze 9 in dem länglichen Behälter 1 ist.
In diesem Schritt werden wenigstens ein Teil des Aufhängungsteils 2, der in dem oberen Abschnitt 1a des länglichen Behälters 1 angeordnet ist, und wenigstens ein Teil des als tropfendes Rohmaterial vorgesehenen Rohmaterialblocks 11 ineinander gepasst, sodass der Rohmaterialblock 11 zu der Si-GaAs-Schmelze 9 in dem länglichen Behälter 1 hin aufgehängt ist.
Der Aufhängungsteil 2 sollte den Rohmaterialblock 11 an einer Position im wesentlich senkrecht über der Si-GaAs-Schmelze 9 in dem länglichen Behälter 1 aufhängen, bei welcher der Rohmaterialblock 11 nicht in Kontakt mit der Si-GaAs-Schmelze 9 ist und die Position des oberen Abschnitts 1a von 1(a) keine Beschränkung darstellt. Der Aufhängungsteil 2 kann mit dem länglichen Behälter 1 integriert sein oder kann an dem hitzebeständigen Behälter 3 fixiert sein. Der Aufhängungsteil 2 besteht vorzugsweise aus wenigstens einem Material aus der Gruppe, die BN (Bornitrid), pBN (pyrolytisches BN), Al₂O₃ (Aluminiumoxid), AIN (Aluminiumnitrid), SiC (Siliciumkarbid), Quarz, Mo (Molybdän), W (Wolfram), Ta (Tantal) und Edelstahl umfasst. Diese Materialien weisen eine hohe Hitzebeständigkeit auf und sind auch bei hohen Temperaturen sehr fest, sodass ein Splittern des Aufhängungsteils 2 und eine Kontamination aufgrund des Fallens von Splittern usw. verhindert werden können.
Der hitzebeständige Behälter 3 ist vorzugsweise aus einem luftdichten Kohlenstoff, BN, pBN, Al₂O₃, AlN, SiC, Quarz, Mo, W, Ta, Edelstahl oder einem Verbundmaterial ausgebildet, um eine bessere Hitzebeständigkeit vorzusehen.
3. Schritt zum Auftragen einer Schmelze mit einer darin enthaltenen Verunreinigung auf dem Impfkristall
Dann werden das GaAs und das Si geschmolzen, indem der untere Abschnitt 1b des länglichen Behälters 1 durch einen Heizer oder ähnliches auf oder über die Schmelzpunkttemperatur von GaAs erhitzt wird, um eine Si-GaAs-Schmelze 9 zu erzeugen. Es ist zu beachten, dass dabei vorzugsweise ein Temperaturgradient in der vertikalen Richtung des länglichen Behälters 1 vorgesehen wird, damit der Impfkristall 8 nicht geschmolzen wird.
Indem die oben beschriebenen Schritte 1 bis 3 durchgeführt werden, wird der längliche Behälter 1 mit dem Impfkristall 8 und der Si-GaAs-Schmelze 9, die in dem unteren Abschnitt 1b platziert sind, und mit dem Aufhängungsteil 2 zum Aufhängen des Rohmaterialblocks 11, der in dem oberen Abschnitt 1a angeordnet ist, wie in 1(a) gezeigt vorbereitet. Alternativ hierzu kann der längliche Behälter 1 in diesem Zustand auch durch das folgende Verfahren vorbereitet werden.
Insbesondere wird zuerst der Impfkristall 8 aus GaAs in dem unteren Abschnitt 1b des länglichen Behälters 1 platziert, wobei dann ein GaAs und ein Si als solides Rohmaterial auf dem Impfkristall 8 angeordnet werden. Dann werden das GaAs und das Si geschmolzen, indem sie durch einen Heizer erhitzt werden, um eine Si-GaAs-Schmelze 9 auf dem Impfkristall 8 aufzutragen. Es ist zu beachten, dass das Dichtungsmittel 10 aus B₂O₃ auf der Si-GaAs-Schmelze 9 platziert werden kann. Dann wird der Rohmaterialblock 11 ähnlich wie zuvor beschrieben aufgehängt. Auch der längliche Behälter 1 in dem in 1(a) gezeigten Zustand kann durch dieses Verfahren vorbereitet werden.
Schritt zum relativen Bewegen des länglichen Behälters in Bezug auf einen Temperaturgradienten
Nachdem der längliche Behälter 1 mit dem Impfkristall 8 vorbereitet wurde und die Si-GaAs-Schmelze 9 und der Rohmaterialblock 11 durch die oben beschriebenen Schritte darin angeordnet wurden, wird der längliche Behälter 1 relativ in Bezug auf den Temperaturgradienten bewegt. Wie in dem Kurvendiagramm von 1 bei (a) gezeigt, wird der hitzebeständige Behälter 3 in der vertikalen Richtung relativ in Bezug auf den in der vertikalen Richtung durch die nicht gezeigten Heizer gesetzten Temperaturgradienten bewegt. Dadurch wird der Rohmaterialblock 11 geschmolzen und wird die Si-GaAs-Schmelze 9 verfestigt, während die resultierende Schmelze in die Si-GaAs-Schmelze 9 tropft, sodass ein GaAs-Halbleiterkristall erzeugt wird. Es ist zu beachten, dass in 1 das Kurvendiagramm auf der linken Seite der Zeichnung den Temperaturgradienten angibt, der in der Längsrichtung des länglichen Behälters 1 vorgesehen wird, während (a) bis (d) jeweils eine relative Position in Bezug auf den in dem Kurvendiagramm gezeigten Temperaturgradienten und die Zustände der Si-GaAs-Schmelze 9, des Rohmaterialblocks 11 und des Halbleiterkristalls 12 für diese Position angeben.
Insbesondere wird zuerst der in dem Kurvendiagram von 1 gezeigte Temperaturgradient in der vertikalen Richtung in dem hitzebeständigen Behälter 3 durch eine Temperatursteuerung mit den Heizern erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der hitzebeständige Behälter 3, in dem der längliche Behälter 1 aufgenommen ist, an der Position von 1(a) in Bezug auf den in dem Kurvendiagramm von 1 gezeigten Temperaturgradienten. Das Kurvendiagramm von 1 zeigt den Temperaturgradienten der erzeugten Heiztemperatur in der vertikalen Richtung der Heizer und gibt im Wesentlichen die Temperatur des länglichen Behälters 1 und jedes Glieds in dem hitzebeständigen Behälter 3 an der Position jedes Heizers in der vertikalen Richtung an. Das bedeutet, dass das Kurvendiagramm von 1 den in dem hitzebeständigen Behälter 3 erzeugten Temperaturgradienten angibt. Es ist zu beachten, dass der „Schmelzpunkt“ auf der horizontalen Achse des Kurvendiagramms den „Schmelzpunkt von GaAs“ angibt.
In 1(a) ist der Impfkristall 8 in dem länglichen Behälter 1 in einem X-Bereich des Temperaturgradienten angeordnet, in dem die Temperatur nach oben hin ansteigt, ist die Si-GaAs-Schmelze 9 in einem Y-Bereich des Temperaturgradienten angeordnet, der bei einer Temperatur größer oder gleich dem Schmelzpunkt gehalten wird, und ist der Rohmaterialblock 11 in einem Z-Bereich des Temperaturgradienten angeordnet, in dem die Temperatur nach oben hin sinkt.
Dann wird die Haltewelle 7 mit dem daran gehaltenen hitzebeständigen Behälter 3 nach unten bewegt, sodass der hitzebeständige Behälter 3 nach unten relativ in Bezug auf den Temperaturgradienten bewegt wird. Durch diese Bewegung wird die Si-GaAs-Schmelze 9 in dem länglichen Behälter 1 allmählich von ihrer unteren Seite, die in Kontakt mit dem Impfkristall 8 ist, zu einem Temperaturbereich unter dem Schmelzpunkt bewegt.
Die Bewegungsgeschwindigkeit der Haltewelle 7 ist derart gewählt, dass das GaAs in dem Temperaturbereich größer oder gleich dem Schmelzpunkt vollständig geschmolzen werden kann und das GaAs in dem Temperaturbereich unter dem Schmelzpunkt vollständig verfestigt werden kann. Wenn also der hitzebeständige Behälter 3 zusammen mit der Bewegung der Haltewelle 7 zu der Position von 1(b) in Bezug auf den Temperaturgradienten bewegt wurde, d.h. wenn das obere Ende des Y-Bereichs die Nachbarschaft des unteren Endes des Rohmaterialblocks 11 erreicht hat und das untere Ende des Y-Bereichs das obere Ende des sich verjüngenden Abschnitts des länglichen Behälters 1 erreicht hat, ist der nach oben gewachsene GaAs-Kristall 12 in einem Abschnitt des länglichen Behälters 1 vorhanden, der sich in dem X-Bereich des Temperaturgradienten befindet, und ist die Si-GaAs-Schmelze 9 in einem Abschnitt des länglichen Behälters 1 vorhanden, der sich in dem Y-Bereich des Temperaturgradienten befindet. Der Rohmaterialblock 11 wurde in den Z-Bereich des Temperaturgradienten bewegt und bleibt verfestigt, weil der Z-Bereich eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt aufweist. Es ist zu beachten, dass in dem Zustand von 1(b) der verfestigte Anteil gewöhnlich kleiner oder gleich 0,1 ist.
Dann wird die Haltewelle 7 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit weiter nach unten bewegt, sodass der Rohmaterialblock 11 allmählich von seiner unteren Seite zu dem Temperaturbereich größer oder gleich dem Schmelzpunkt bewegt wird. Der Rohmaterialblock 11 wird dadurch allmählich von seinem unteren Ende her geschmolzen, wobei die resultierende GaAs-Schmelze 13 nach unten zu der Si-GaAs-Schmelze 9 tropft. Gleichzeitig wird die Si-GaAs-Schmelze 9 allmählich von der unteren Seite her zu dem Temperaturbereich unter dem Schmelzpunkt bewegt, sodass der GaAs-Kristall 12 weiter nach oben wächst.
Deshalb ist nach der Bewegung zu der Position von 1(c) zum Beispiel mit der relativen Abwärtsbewegung des hitzebeständigen Behälters 3 in Bezug auf die Heizer ein gewachsener GaAs-Kristall 12 in dem Abschnitt des länglichen Behälters 1 vorhanden, der sich in dem X-Bereich befindet, ist die Si-GaAs-Schmelze 9 in dem Abschnitt des länglichen Behälters 1 vorhanden, der sich in dem Y-Bereich befindet, und ist der Rohmaterialblock 11 in dem Abschnitt des länglichen Behälters 1 vorhanden, der sich in dem Z-Bereich befindet.
Weiterhin schreitet das Kristallwachstum fort, indem sich der hitzebeständige Behälter 3 weiter nach unten relativ in Bezug auf den Temperaturgradienten bewegt, sodass der größte Teil der Si-GaAs-Schmelze 9 in dem länglichen Behälter 1 wie in 1(d) gezeigt nach oben zu einem GaAs-Kristall 12 wächst. Schließlich wird das Kristallwachstum der gesamten Si-GaAs-Schmelze 9 abgeschlossen und erreicht der verfestigte Anteil des GaAs-Kristalls 12 den Wert 1, sodass dieses Erzeugungsverfahren beendet wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Erzeugungsverfahren für einen Halbleiterkristall wächst der GaAs-Kristall 12 nach oben, während die aus dem Rohmaterialblock 11 erhaltene GaAs-Schmelze 13 in die Si-GaAs-Schmelze 9 unter den Bedingungen des zuvor eingestellten Temperaturgradienten tropft. Deshalb können Änderungen in der Verunreinigungskonzentration in der Si-GaAs-Schmelze 9 aufgrund des Tropfens der GaAs-Schmelze 13 von dem Rohmaterialblock 11 kompensiert werden, indem die Beziehung zwischen den entsprechenden Parametem der Schmelzgeschwindigkeit v1 des Rohmaterialblocks 11 (Tropfgeschwindigkeit der GaAs-Schmelze 13), der Wachstumsgeschwindigkeit v2 des GaAs-Kristalls 12, des Segregationskoeffizienten k der Verunreinigung, der Verunreinigungskonzentration C1 in der GaAs-Schmelze 13 und der Verunreinigungskonzentration C2 in der Si-GaAs-Schmelze entsprechend gesetzt wird. Indem auf diese Weise Änderungen in der Verunreinigungskonzentration in der Si-GaAs-Schmelze 9 kompensiert werden, kann ein Halbleiterkristall mit einer hervorragenden Gleichmäßigkeit der Verunreinigungskonzentration und der Trägerkonzentration erzeugt werden.
Wenn dagegen der Rohmaterialblock 11 als tropfendes Rohmaterial in der vertikalen Richtung während des Wachstums des GaAs-Kristalls 12 versetzt wird, muss der zuvor eingestellte Temperaturgradient in Entsprechung zu der Verschiebung angepasst werden. Jedoch wird der Rohmaterialblock 11 an einer vorbestimmten Position gehalten, indem er in den Aufhängungsteil 2 gepasst wird, sodass er nicht in der vertikalen Richtung versetzt werden kann. Es treten also keine komplexen Änderungen in der Tropfgeschwindigkeit der GaAs-Schmelze 13 auf, die sich aus einer Verschiebung des tropfenden Rohmaterials ergeben würden. Deshalb können die oben genannten Parameter einfach gesetzt werden, sodass ein Halbleiterkristall mit einer hervorragenden Gleichmäßigkeit der Verunreinigungskonzentration und mit einer hohen Reproduzierbarkeit erzeugt werden kann.
Und weil der Rohmaterialblock 11 aufgehängt ist und nicht wie in dem Aufbau der Patentliteratur 2 durch eine Reibung gehalten wird, ist der zulässige Gewichtsbereich des Rohmaterials breiter als in der Patentliteratur 2. Deshalb kann ein Halbleiterkristall mit einem großen Durchmesser und einer großen Länge erzeugt werden. Außerdem weisen der Rohmaterialblock 11 und der Aufhängungsteil 2 eine kleine Kontaktfläche oder gar keine Kontaktfläche auf, sodass ein Verschleiß und eine Splitterung des Aufhängungsteils 2 sowie eine Kontamination durch das Fallen von Splittern und ähnliches verhindert werden können.
Weil der hitzebeständige Behälter 3 in der vertikalen Richtung bewegt wird, können der längliche Behälter 1 und der Aufhängungsteil 2 gemeinsam in der vertikalen Richtung in der Vorrichtung bewegt werden. In diesem Fall kann die Distanz von dem Aufhängungsteil 2 zu dem länglichen Behälter 1 einfach konstant gehalten werden, sodass die Tropfmenge der GaAs-Schmelze 13 mit einer größeren Präzision gesteuert werden kann.
Der längliche Behälter 1 kann relativ bewegt werden, ohne den hitzebeständigen Behälter 3 zu bewegen. Wenn der längliche Behälter 1 und das Aufhängungsteil 2 nicht gemeinsam bewegt werden, muss ein Temperaturgradient gesetzt werden, um Änderungen in der Distanz zwischen dem länglichen Behälter 1 und dem Aufhängungsteil 2 zu berücksichtigen. Anstelle der Bewegung des hitzebeständigen Behälters 3, des länglichen Behälters 1 und des Aufhängungsteils 2 in der vertikalen Richtung können die Heizer auch derart bewegt werden, dass der Temperaturgradient von 1 nach oben in Bezug auf den hitzebeständigen Behälter 3 verschoben wird. Der Temperaturgradient in der Längsrichtung des länglichen Behälters 1 kann verschoben werden, indem die Temperatur der Heizer gesteuert wird und also der längliche Behälter 1 nicht bewegt zu werden braucht.
Der Aufhängungsteil 2 und der Rohmaterialblock 11 können Aufbauten wie in 2A und 2B und wie in 3A und 3B gezeigt aufweisen. 2A ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Form des Aufhängungsteils zeigt, und 2B ist ein Diagramm, das die Form eines für den Aufhängungsteil von 2A geeigneten Rohmaterialblocks zeigt. 3A ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für die Form des Aufhängungsteils zeigt, und 3B ist ein Diagramm, das die Form eines für den Aufhängungsteil von 3A geeigneten Rohmaterialblocks zeigt. Es ist zu beachten, dass jede dieser Zeichnungen den länglichen Behälter 1 mit einem Horizontalschnitt an der oberen Seite und der unteren Seite des oberen Abschnitts 1a zeigt.
In 2A besteht der Aufhängungsteil 2 aus einem stangenartigen Glied 2a und einem ringartigen Glied 2b. In 2B weist der Rohmaterialblock 11 ein darin ausgebildetes Durchgangsloch 11a auf, durch welches das stangenartige Glied 3a des Aufhängungsteils 2 eingesteckt werden kann. Das stangenartige Glied 2a wird durch ein Loch in einer Seitenfläche des länglichen Behälters 1 und das Durchgangsloch 11a des in dem Innenraum des länglichen Behälters 1 platzierten Rohmaterialblocks 11 eingesteckt, und die ringartigen Glieder 2b werden über die beiden Enden des eingesteckten stangenartigen Glieds 2a gepasst. Dank dieses Aufbaus kann der Rohmaterialblock 11 zu dem unteren Abschnitt 1b hin aufgehängt werden.
In 3A weist der in der Innenwand des länglichen Behälters 1 vorgesehene Aufhängungsteil 2c eine stangenartige Form auf und ist im Wesentlichen parallel zu der vertikalen Richtung in der Innenwand des länglichen Behälters 1 angeordnet. Wenn dieser Aufhängungsteil 2c verwendet wird, wird der Rohmaterialblock 11c verwendet, der wie in 3B gezeigt Schlitze aufweist, die an einer dem Aufhängungsteil 2c entsprechenden Position ausgebildet sind. In diesem Fall wird der Aufhängungsteil 2c in die Schlitze des Rohmaterialblocks 11c gepasst, sodass der Rohmaterialblock 11c nach unten in dem länglichen Behälter 1 aufgehängt werden kann.
Zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung
Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls
Die zweite Ausführungsform ist derart beschaffen, dass die Beziehung ((1-k)-0,25)≤S1/S2≤((1-k)+0,25) erfüllt wird, wobei S1 die horizontale Querschnittfläche des Rohmaterialblocks 11 wiedergibt, S2 die horizontale Querschnittfläche des erzeugten GaAs-Kristalls 12 wiedergibt und k den Segregationskoeffizienten der in der Si-GaAs-Schmelze 9 enthaltenen Verunreinigung angibt. Weil die entsprechenden Schritte des Erzeugungsverfahrens in der zweiten Ausführungsform identisch mit denjenigen in der ersten Ausführungsform sind, wird hier auf eine wiederholte Beschreibung dieser Schritte verzichtet. In Folgenden wird beschrieben, wie die oben genante Gleichung erhalten wird. Wenn in dieser Ausführungsform die Beziehung ((1-k)-0,25)≤S1/S2≤((1-k)+0,25) erfüllt wird, kann ein Halbleiterkristall mit einer noch besseren Gleichmäßigkeit erzeugt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der hitzebeständige Behälter 3 nach unten relativ in Bezug auf den Temperaturgradienten bewegt. Der Rohmaterialblock 11 und die Si-GaAs-Schmelze 9 werden also mit derselben Geschwindigkeit in Bezug auf den Temperaturgradienten nach unten bewegt. Die Schmelzgeschwindigkeit v1 des Rohmaterialblocks 11 und die Wachstumsgeschwindigkeit v2 des GaAs-Kristalls 12 können also jeweils wie in den folgenden Gleichungen (1) und (2) angegeben ausgedrückt werden: $\begin{array}{l} v 1 = v 0 \times S 1 (wobei v 0 die Bewegungsgeschwindigkeit des hitzebest \ddot{a} ndi - \\ gen Beh \ddot{a} lters 3 wiedergibt, und S 1 die horizontale Querschnittfl \ddot{a} che des Rohmaterialblocks \\ 11 wiedergibt) \end{array}$
$\begin{array}{l} v 2 = v 0 \times S 2 (wobei S 2 die Querschnittfl \ddot{a} che des GaAs - Kristalls 12 wieder - \\ gibt) \end{array}$
Im Folgenden wird eine Minutenzeit dt betrachtet. Wenn die Si-Menge in der GaAs-Schmelze zu einem bestimmten Zeitpunkt durch C0 wiedergegeben wird, kann die Si-Menge, die in der ab diesem Zeitpunkt während der Minutenzeit dt verfestigten GaAs-Schmelze enthalten ist, als C0 × v2 × dt ausgedrückt werden. Tatsächlich ist jedoch nicht das gesamte Si in der während der Minutenzeit dt verfestigten GaAs-Schmelze in dem GaAs-Kristall enthalten, wobei eine durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückte Si-Menge qm aufgrund einer Segregation in der GaAs-Schmelze verbleibt und nicht in dem GaAs-Kristall integriert wird. Dabei gibt k den Segregationskoeffizienten von Si wieder. $qm = (1 - k) \times C 0 \times v 2 \times dt$
Weiterhin kann die Menge w der während der Minutenzeit dt tropfenden GaAs-Schmelze als v1 × dt ausgedrückt werden. Wenn die Si-Menge in der tropfenden GaAs-Schmelze ausreichend kleiner als qm ist, kann die Si-Konzentration in der GaAs-Schmelze konstant gehalten werden (=C0), wenn die folgende Gleichung (4) erfüllt wird: $qm / w = C 0$
Dann geht aus den Gleichungen (1) bis (4) hervor, dass die Si-Konzentration in der GaAs-Schmelze idealerweise konstant gehalten werden kann, wenn die folgende Gleichung (5) erfüllt wird: $(1 - k) = S 1 / S 2$
Tatsächlich jedoch können die Schmelzgeschwindigkeit v1 des aufgehängten Rohmaterials und die Wachstumsgeschwindigkeit v2 des GaAs-Kristalls in Abhängigkeit von dem Ofenaufbau, der Eingangsleistung der Heizer, der Größe und der Länge des aufgehängten Rohmaterials und dem Kristallwachstum variiert werden. Im Verlauf von umfangreichen Untersuchungen zu dem Verhältnis von S1 zu S2 (S1/S2) hat der vorliegende Erfinder herausgefunden, dass ein Kristall mit einer gleichmäßigen Si-Konzentration (Verunreinigungskonzentration) und Trägerkonzentration (Elektronenkonzentration) bei einem verfestigten Anteil von 0,1 bis 0,8 innerhalb des Bereichs der folgenden Gleichung (6) erhalten werden kann. Es hat sich auch herausgestellt, dass innerhalb des Bereichs der folgenden Gleichung (7) ein Kristall mit einer gleichmäßigeren Si-Konzentration und Trägerkonzentration bei einem verfestigten Anteil von 0,1 bis 0,8 erhalten werden kann. Es hat sich weiterhin herausgestellt, dass bei einem verfestigten Anteil in einem breiten Bereich von 0,1 bis 0,85 ein Kristall mit einer gleichmäßigeren Si-Konzentration und Trägerkonzentration erhalten werden kann. $((1 - k) - 0,25) \leq S 1 / S 2 \leq ((1 - k) + 0,25)$
$((1 - k) - 0,125) \leq S 1 / S 2 \leq ((1 - k) + 0,125)$
Wenn also die oben genannte Gleichung (6) und weiterhin die oben genannte Gleichung (7) erfüllt werden, können Änderungen in der Verunreinigungskonzentration in der Si-GaAs-Schmelze 9 aufgrund eines Tropfens der GaAs-Schmelze 13 genau kompensiert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Segregationskoeffizient von Si als Verunreinigung 0,14. Wenn dieser Wert in die oben genannte Gleichung (6) eingesetzt wird, wird die folgende Gleichung (8) erhalten. $0,61 \leq S 1 / S 2 \leq 1,11$
Indem in der vorliegenden Ausführungsform ein Rohmaterialblock, dessen Querschnittfläche S1 die oben genannte Gleichung (8) erfüllt, als Rohmaterialblock 11 verwendet wird, können aus dem Segregationskoeffizienten von Si resultierende Änderungen in der Verunreinigungskonzentration in der Si-GaAs-Schmelze 9 entsprechend kompensiert werden. Es ist zu beachten, dass in der Kristallerzeugungsvorrichtung 100 die Querschnittfläche S2 des erzeugten GaAs-Kristalls 12 identisch mit der horizontalen Querschnittfläche S0 des Innenraums des länglichen Behälters 1 ist, sodass S1/S2 einfach berechnet werden kann.
Und weil gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Rohmaterialblock 11 wie oben beschrieben an dem einfachen Aufbau aufgehängt ist, sind kaum Beschränkungen hinsichtlich der Schnittform des zu schmelzenden Rohmaterialblocks 11 vorgegeben, sodass diese einfach geändert werden kann, damit die Querschnittfläche des Rohmaterialblocks 11 die oben genannte Gleichung (6) und vorzugsweise die oben genannte Gleichung (7) erfüllt.
Dritte Ausführungsform: Halbleiterkristall-Erzeugungsvorrichtung
Aufbau der Kristallerzeugungsvorrichtung
4 ist eine schematische Querschnittansicht eines bevorzugten Beispiels der Produktionsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform.
Die Kristallerzeugungsvorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform umfasst einen vertikalen, länglichen Behälter 1 zum Platzieren des Impfkristalls 8 in einem unteren Abschnitt 1b und zum Platzieren der Si-GaAs-Schmelze 9 auf dem Impfkristall 8, einen Aufhängungsteil 2, der in einem oberen Abschnitt 1a des länglichen Behälters 1 über dem unteren Abschnitt 1b in der Längsrichtung angeordnet ist, um einen Rohmaterialblock 11 mit einer Si-Konzentration, die geringer ist als diejenige der Si-GaAs-Schmelze 9, zu der Si-GaAs-Schmelze 9 hin aufzuhängen, und Heizer 4a bis 4e zum Heizen des länglichen Behälters 1.
Die Kristallerzeugungsvorrichtung 100 kann weiterhin umfassen: einen hitzebeständigen Behälter 3, der den länglichen Behälter 1 und den Aufhängungsteil 2 einschließt; eine B₂O₃-Dichtung 5 zum Dichten des hitzebeständigen Behälters 3; eine Kammer 6, in welcher der hitzebeständige Behälter 3 und Heizer 4a bis 4e aufgenommen sind; und eine untere Welle 7 zum Bewegen des hitzebeständigen Behälters 3 in der vertikalen Richtung. In dem länglichen Behälter 1 kann ein Dichtungsmittel aus B₂O₃ auf der Si-GaAs-Schmelze 9 platziert werden.
Der Aufhängungsteil 2 sollte nur den Rohmaterialblock 11 an einer Position im Wesentlichen senkrecht über der Si-GaAs-Schmelze 9 in dem länglichen Behälter 1 aufhängen, an der der Rohmaterialblock 11 nicht in Kontakt mit der Si-GaAs-Schmelze 9 ist und an der die Position des in 4 gezeigten oberen Abschnitts 1a keine Beschränkung darstellt. Der Aufhängungsteil 2 besteht vorzugsweise aus wenigstens einem Material aus der Gruppe, die BN (Bornitrid), pBN (pyrolytisches BN), Al₂O₃ (Aluminiumoxid), AlN (Aluminiumnitrid), SiC (Siliciumkarbid), Quarz, Mo (Molybdän), W (Wolfram), Ta (Tantal) und Edelstahl umfasst. Diese Materialien weisen eine hohe Hitzebeständigkeit und auch bei hohen Temperaturen eine große Festigkeit auf, sodass ein Splittern des Aufhängungsteils 2 und eine Kontamination aufgrund des Fallens von Splittern usw. verhindert werden können.
Der hitzebeständige Behälter 3 ist vorzugsweise aus einem luftdichten Kohlenstoff, BN, pBN, Al₂O₃, AlN, SiC, Quarz, Mo, W, Ta, Edelstahl oder einem Verbundmaterial ausgebildet, um eine bessere Hitzebeständigkeit vorzusehen.
Die Heizer 4a bis 4e sind derart angeordnet, dass sie den hitzebeständigen Behälter 3 umgeben. Die Heizer 4a bis 4e können einen Temperaturgradienten in der vertikalen Richtung des hitzebeständigen Behälters 3 (in der vertikalen Richtung des länglichen Behälters 1) vorsehen. Es ist zu beachten, dass die Anzahl und die Anordnung der Heizer nicht an sich beschränkt sind, wobei die Heizer lediglich derart konfiguriert sein sollten, dass der Temperaturgradient in der vertikalen Richtung des hitzebeständigen Behälters 3 erzeugt werden kann.
Die B₂O₃-Dichtung 5 ist an einem Zwischenraum der hitzebeständigen Behälter 3 angeordnet. Das durch die Heizer (z.B. den Heizer 4d) erhitzte B₂O₃ wird geschmolzen, um den hitzebeständigen Behälter 3 zu dichten. Wenn ein GaAs-Kristall 12 wächst, während der hitzebeständige Behälter 3 gedichtet ist, wird das Wachsen des GaAs-Kristalls 12 weniger von außen beeinflusst, sodass er stabil wachsen kann. Es kann auch ein gedichteter, hitzebeständiger Behälter ohne Zwischenraum verwendet werden, wobei in diesem Fall keine B₂O₃-Dichtung 5 vorgesehen werden muss. Zum Beispiel kann ein aus Quarz ausgebildeter hitzebeständiger Behälter verwendet werden, der unter Verwendung eines Brenners oder ähnlichem in einem Vakuum eingeschlossen ist.
Die untere Welle 7 zum Halten des hitzebeständigen Behälters 3 kann in der vertikalen Richtung in Bezug auf die Kammer 6 bewegt werden. Deshalb wird der hitzebeständige Behälter 3 in der vertikalen Richtung in Bezug auf die Kammer 6 zusammen mit der Bewegung der unteren Welle 7 bewegt. Dementsprechend kann jeder Abschnitt in dem hitzebeständigen Behälter 3 in der vertikalen Richtung relativ in Bezug auf die Heizer bewegt werden, die einen vorbestimmten Temperaturgradienten in der Kammer 6 erzeugen. Es ist zu beachten, dass der Modus, mit dem der hitzebeständige Behälter 3 in der vertikalen Richtung relativ zu den Heizern 4a bis 4e bewegt wird, nicht an sich beschränkt ist. Zum Beispiel können die Heizer 4a bis 4e in der vertikalen Richtung bewegt werden, anstatt die untere Welle 7 und den hitzebeständigen Behälter 3 zu bewegen. Alternativ hierzu kann der Temperaturgradient in der Längsrichtung des länglichen Behälters 1 verschoben werden, indem die Temperatur der Heizer 4a bis 4e gesteuert wird und der längliche Behälter 1 nicht bewegt wird.
Betrieb der Kristallerzeugungsvorrichtung
In der Kristallerzeugungsvorrichtung 100 erzeugen die Heizer 4a bis 4e Hitze, sodass der in dem Kurvendiagramm von 1 gezeigte Temperaturgradient in der vertikalen Richtung des hitzebeständigen Behälters 3 erzeugt wird. Die Temperatur jedes in dem hitzebeständigen Behälter 3 aufgenommenen Glieds hängt von dem Temperaturgradienten ab, der durch die von den Heizern erzeugte Hitze vorgesehen wird. Deshalb wird der in dem Kurvendiagramm von 1 gezeigte Temperaturgradient in der vertikalen Richtung des länglichen Behälters 1 erzeugt, in dem der Impfkristall 8, die Si-GaAs-Schmelz 9 und der Rohmaterialblock 11 angeordnet sind. Danach wird die Halteeinheit 7 nach unten bewegt, sodass der hitzebeständige Behälter 3 nach unten relativ in Bezug auf den Temperaturgradienten bewegt wird. Indem der hitzebeständige Behälter 3 nach unten relativ in Bezug auf den Temperaturgradienten bewegt wird, wird die Si-GaAs-Schmelze 9 von ihrer unteren Seite, die in Kontakt mit dem Impfkristall 8 ist, verfestigt. Weiterhin wird der Rohmaterialblock 11 an seinem unteren Ende geschmolzen, sodass die Schmelze in die Si-GaAs-Schmelze 9 tropft.
Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau können Änderungen in der Verunreinigungskonzentration der Si-GaAs-Schmelze 9 für die tropfende GaAs-Schmelze kompensiert werden, sodass die Trägerkonzentration und die Verunreinigungskonzentration in dem wachsenden GaAs-Kristall gleichmäßig vorgesehen werden können.
Weil in dieser Ausführungsform der Rohmaterialblock 11 direkt in dem länglichen Behälter 1 aufgehängt wird, findet auch dann keine Verschiebung des Rohmaterialblocks 11 in der vertikalen Richtung statt, wenn der untere Teil des Rohmaterialblocks 11 schmilzt. Es treten also in der Kristallerzeugungsvorrichtung 100 keine komplexen Änderungen in der Tropfgeschwindigkeit der GaAs-Schmelze 13 auf, die aus einer Verschiebung des tropfenden Rohmaterials resultieren. Deshalb können die verschiedenen Parameter zum Kompensieren von Änderungen in der Trägerkonzentration und in der Verunreinigungskonzentration der Si-GaAs-Schmelze 9 einfach gesetzt werden, sodass ein Halbleiterkristall mit einer hervorragenden Gleichmäßigkeit der Trägerkonzentration und der Verunreinigungskonzentration und mit einer großen Reproduzierbarkeit erzeugt werden kann.
Vierte nicht erfindungsgemäße Ausführungsform Halbleiterkristall
Ein durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugter Halbleiterkristall mit einer hervorragenden Gleichmäßigkeit der Trägerkonzentration und der Verunreinigungskonzentration weist eine Änderungsrate in der Trägerkonzentration von weniger oder gleich 0,5 bei einem verfestigten Anteil von 0,1 bis 0,8 auf. Bei einem verfestigten Anteil von 0,1 bis 0,85 liegt die Änderungsrate der Trägerkonzentration bei weniger oder gleich 0,5. Die Änderungsrate der Trägerkonzentration ist ein Wert, der durch die folgende Gleichung (9) berechnet wird. In der folgenden Gleichung (9) gibt C(Max) die Trägerkonzentration in einem Teil des Halbleiterkristalls wieder, dessen Trägerkonzentration am höchsten ist, und gibt C(Min) die Trägerkonzentration in einem Teil in dem Halbleiterkristall wieder, dessen Trägerkonzentration am niedrigsten ist. Es ist zu beachten, dass die Änderungsrate in der Trägerkonzentration als ein Index dient, der die Gleichmäßigkeit der Verunreinigungskonzentration in dem Halbleiterkristall angibt. $(C (Max) - C (Min)) / C (Min)$
Gemäß der Erfindung kann ein erzeugter Halbleiterkristall mit einer hervorragenden Gleichmäßigkeit der Trägerkonzentration und Verunreinigungskonzentration eine Änderungsrate der Verunreinigungskonzentration aufweisen, die kleiner oder gleich 0,5 bei einem verfestigten Anteil von 0,1 bis 0,8 ist. Weiterhin kann die Änderungsrate in der Verunreinigungskonzentration kleiner oder gleich 0,5 bei einem verfestigten Anteil von 0,1 bis 0,85 sein. Die Änderungsrate der Verunreinigungskonzentration ist ein Wert, der durch die folgende Gleichung (10) berechnet wird. In der folgenden Gleichung (10) gibt I(Max) die Verunreinigungskonzentration in einem Teil des Halbleiterkristalls an, dessen Verunreinigungskonzentration am höchsten ist, und gibt I(Min) die Verunreinigungskonzentration in einem Teil des Halbleiterkristalls an, dessen Verunreinigungskonzentration am niedrigsten ist. Es ist zu beachten, dass die Änderungsrate in der Verunreinigungskonzentration als ein Index dient, der die Gleichmäßigkeit der Verunreinigungskonzentration in dem Halbleiterkristall angibt. $(I (Max) - I (Min)) / I (Min)$
Der Halbleiter des Halbleiterkristalls sollte ein Verbindungshalbleiter wie etwa GaAs, InP, InAs oder GaP sein. Als Verunreinigung kann wenigstens ein Element aus der Gruppe enthalten sein, die In, Zn, Si, Al, S, Sn, Se, Te Cr, C, O, Fe und Ga umfasst.
Alternativ hierzu kann der Halbleiter des Halbleiterkristalls ein Halbleiter wie etwa Ge, Si oder GeSi sein. Als Verunreinigung kann wenigstens ein Element aus der Gruppe enthalten sein, die As, Ga, In, P, B und Sb umfasst.
Ein Halbleiterkristall mit einer Änderungsrate in der Trägerkonzentration oder Verunreinigungskonzentration von kleiner oder gleich 0,5 bei einem verfestigten Anteil von 0,1 bis 0,8 kann mit einer hohen Reproduzierbarkeit durch das Erzeugungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden. Bei einem verfestigten Anteil von 0,1 bis 0,85 kann ein Halbleiterkristall mit einer Änderungsrate in der Trägerkonzentration oder Verunreinigungskonzentration von weniger oder gleich 0,5 nur durch das Erzeugungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden.
Beispiele
Beispiel 1

Ein GaAs-Kristall mit einer darin enthaltenen Si-Verunreinigung wurde unter Verwendung der Kristallerzeugungsvorrichtung 100 von 4 unter den in der Tabelle 1 angegebenen Bedingungen erzeugt. Das Produktionsverfahren wird im Folgenden beschrieben. Tabelle 1

		Im unteren Abschnitt des länglichen Behälters platziertes Rohmaterial		Tropfendes Rohmaterial		S1/S2
		GaAs (g)	Si (mg)	GaAs (g)	Si (mg)	S1/S2
Beispiel 1	7,6 cm (3 Zoll)	3050	305	5500	0	0,90
Beispiel 2	7,6 cm (3 Zoll)	3100	310	5550	5	0,90
Beispiel 3	7,6 cm (3 Zoll)	2950	295	5350	0	0,90
Beispiel 4	10 cm (4 Zoll)	6100	610	8550	0	0,94
Beispiel 5	10 cm (4 Zoll)	6150	615	8450	0	0,94
Beispiel 6	7,6 cm (3 Zoll)	3100	310	5550	0	0,55
Beispiel 7	7,6 cm (3 Zoll)	3150	320	5550	0	1,17
Beispiel 8	7,6 cm (3 Zoll)	3080	309	7150	0	0,90
Beispiel 9	7,6 cm (3 Zoll)	3110	312	7210	0	0,62
Beispiel 10	7,6 cm (3 Zoll)	3000	301	6960	0	1,10
Beispiel 11	10 cm (4 Zoll)	6120	613	11100	0	0,74
Beispiel 12	10 cm (4 Zoll)	6160	617	10990	0	0,98
Vergleichsbeispiel 1	7,6 cm (3 Zoll)	1000	62	5500	0	0,98
Vergleichsbeispiel 2	7,6 cm (3 Zoll)	3100	310	5550	0	-
Vergleichsbeispiel 3	7,6 cm (3 Zoll)	3050	305	5600	5	-
Vergleichsbeispiel 4	10 cm (4 Zoll)	1500	93	6500	2	-
Vergleichsbeispiel 5	10 cm (4 Zoll)	5800	580	8400	0	-
Vergleichsbeispiel 6	10 cm (4 Zoll)	6100	610	8650	8	-

Zuerst wurde der längliche Behälter 1 mit einem Impfkristall und einer Schmelze mit einer darin enthaltenen Verunreinigung in dem unteren Abschnitt 1b und mit einem Aufhängungsteil 2 zum Aufhängen eines Rohmaterialblocks in einem oberen Abschnitt 1a vorbereitet.
Insbesondere wurde in dem ersten Schritt zum Platzieren des Rohmaterials auf dem Impfkristall der Impfkristall 8 in dem unteren Abschnitt 1b des länglichen Behälters 1 mit einem Innendurchmesser von 7,6 cm (3 Zoll) und ein GaAs-Polykristall mit einem Gewicht von 3050 g und einer vorbestimmten Menge eines Si-Kristallstücks als Rohmaterial auf dem Impfkristall 8 platziert. Weiterhin wurde ein Dichtungsmittel 10 aus B₂O₃ auf dem GaAs-Polykristall platziert.
Dann wurde in dem Schritt zum Aufhängen des Rohmaterialblocks ein GaAs-Polykristall mit einem Gewicht von 5500 g als Rohmaterialblock 11 an dem Aufhängungsteil 2 aufgehängt, der in einem oberen Abschnitt 1a des länglichen Behälters aufgehängt ist. Der Rohmaterialblock 11 enthielt kein Si. Die horizontale Querschnittfläche S1 des erzeugten GaAs-Kristalls entsprach der Schnittfläche des länglichen Behälters 1 von 3,8×3,8×3,14, und der Segregationskoeffizient von Si betrug 0,14. Es wurde also ein Rohmaterialblock 11 mit einer Schnittfläche von 41 cm² verwendet, um die oben beschriebene Gleichung (6) zu erfüllen. Das Verhältnis S1/S2 zu diesem Zeitpunkt betrug 0,90.
Dann wurde in dem Schritt zum Auftragen der Schmelze mit der darin enthaltenen Verunreinigung auf dem Impfkristall die Temperatur jedes der Heizer 4a bis 4e erhöht, um die B₂O₃-Dichtung 5 für das Dichten des hitzebeständigen Behälters 3 zu schmelzen, worauf der GaAs-Polykristall und das Si-Kristallstück geschmolzen wurden, um die Si-GaAs-Schmelze 9 vorzubereiten. Die Si-GaAs-Schmelze 9 wurde auf diese Weise auf dem Impfkristall 8 aufgetragen. Das Gewicht des Si in der Si-GaAs-Schmelze 9 betrug zu diesem Zeitpunkt 305 mg.
Dann wurde der Temperaturgradient in der Längsrichtung für den in den vorstehenden Schritten vorbereiteten länglichen Behälter 1 vorgesehen, wobei der längliche Behälter 1 relativ in Bezug auf den Temperaturgradienten bewegt wurde.
Insbesondere wurde der in 1 gezeigte Temperaturgradient in der vertikalen Richtung des hitzebeständigen Behälters 3 durch die Temperatursteuerung jedes der Heizer 4a bis 4e gesetzt. Dann wurde der hitzebeständige Behälter 3 allmählich nach unten bewegt, indem die Haltewelle 7 mit einer Geschwindigkeit von 5 mm/h nach unten in Bezug auf den Temperaturgradienten bewegt wurde.
Durch diese Bewegung wurde die Schmelze in dem länglichen Behälter 1 mit einer Bewegungsgeschwindigkeit von 5 mm/h in einem Bereich nach unten bewegt, in dem der durch die Heizer gesetzte Temperaturgradient mit einer Rate von 20°C/cm während der nach unten gerichteten Bewegung abfällt. Zusammen mit der Bewegung des hitzebeständigen Behälters 3 wurde der Rohmaterialblock 11 mit einer Bewegungsgeschwindigkeit von 5 mm/h in einem Bereich nach unten bewegt, in dem der Temperaturgradient mit einer Rate von 20°C/cm während der nach unten gerichteten Bewegung ansteigt.
Dann wurde der auf diese Weise erzeugte GaAs-Kristall 12 aus dem länglichen Behälter 1 extrahiert, um die Trägerkonzentration in der Wachstumsrichtung (eines kristallinen Teils bei einem verfestigten Anteil von 0,1 bis 0,9) unter Verwendung einer Hall-Messtechnik zu untersuchen. Aus der Trägerkonzentration bei jedem verfestigten Anteil von 0,1 bis 0,8, wobei die niedrigste Konzentration durch C(Min) und die höchste Konzentration durch C(Max) angegeben werden, wurde die Änderungsrate in der Trägerkonzentration unter Verwendung der oben beschriebenen Gleichung (9) berechnet. Es wurde auch die Tropfgeschwindigkeit der GaAs-Schmelze 13 in Bezug auf die Bewegungsdistanz des länglichen Behälters 1 gemessen. Es ist zu beachten, dass die Bewegungsdistanz des länglichen Behälters 1 die Bewegungsdistanz ist, über welche der längliche Behälter 1 bewegt wurde, um die Position von 1(a) als eine Bezugsposition des länglichen Behälters einzunehmen.
Beispiele 2 bis 12
In den Beispielen 2 bis 15 wurden der Innendurchmesser des länglichen Behälters 1, das Gewicht der GaAs-Schmelze, das Gewicht des Si in der GaAs-Schmelze, das Gewicht des Rohmaterialblocks 11 und das Gewicht des Si in dem Rohmaterialblock 11 wie in der Tabelle 1 angegeben geändert. In den Beispielen 2 und 3 wurde ein Rohmaterialblock 11 mit einer Querschnittfläche von 41 cm² (S1/S2 = 0,90) verwendet. Und in den Beispielen 4 und 5 wurde ein Rohmaterialblock 11 mit einer Querschnittfläche von 74 cm² (S1/S2 = 0,94) verwendet. Dann wurde ein GaAs-Kristall ähnlich wie in dem Beispiel 1 erzeugt.
In dem Beispiel 6 wurde ein Rohmaterialblock 11 mit einer Querschnittfläche von 25 cm² (S1/S2 = 0,55) verwendet. Und in dem Beispiel 7 wurde ein Rohmaterialblock 11 mit einer Querschnittfläche von 53 cm² (S1/S2 = 1,17) verwendet. Dann wurde in GaAs-Kristall ähnlich wie in dem Beispiel 1 erzeugt.
In den Beispielen 8 bis 12 wurde ein Rohmaterialblock 11 mit einem um ungefähr 30% gegenüber jeweils den Beispielen 1 bis 5 erhöhten Gewicht verwendet. Die Querschnittfläche der Rohmaterialblöcke 11 in den Beispielen 8 bis 12 betrugen jeweils 41 cm², 28 cm², 50 cm², 58 cm², 58 cm² und 77 cm².
Dann wurden die Trägerkonzentrationen des in den Beispielen 2 bis 12 erzeugten GaAs-Kristalls bei einem verfestigten Anteil von 0,1 und 0,9 gemessen, um die Änderungsrate der Trägerkonzentration bei einem verfestigten Anteil von 0,1 bis 0,8 zu berechnen. In dem Beispiel 4 wurde die Tropfgeschwindigkeit der GaAs-Schmelze 13 in Bezug auf die Bewegungsdistanz des länglichen Behälters 1 gemessen.
Vergleichsbeispiele 1 bis 6
Ein GaAs-Kristall mit einem als Verunreinigung enthaltenen Si wurde unter Verwendung der Kristallerzeugungsvorrichtung 300 von 7 unter den in der Tabelle 1 angegebenen Bedingungen erzeugt.
Zuerst wurden ein Impfkristall 34, ein GaAs-Polykristall und ein Si-Kristallstück in einem Schmelztiegel 32 platziert, wobei ein Dichtungsmittel 40 auf dem GaAs-Polykristall und dem Si-Kristallstück platziert wurde.
Dann wurde eine Vielzahl von Blöcken aus einem GaAs-Polykristall als ein tropfendes Rohmaterial in einem Behälter 35 über dem Schmelztiegel 32 in einem oberen Abschnitt des hitzebeständigen Behälters angeordnet.
Dann wurde eine B₂O₃-Dichtung durch das Heizen mit den Heizern geschmolzen, um das Innere des hitzebeständigen Behälters zu dichten, worauf der GaAs-Polykristall und der Si-Kristall geschmolzen wurden, um eine Si-GaAs-Schmelze vorzubereiten.
Dann wurde ein Temperaturgradient ähnlich demjenigen des Beispiels 1 in der Vertikalrichtung des hitzebeständigen Behälters gesetzt, indem die Temperatur jedes Heizers gesteuert wurde. Anschließend wurde der hitzebeständige Behälter 3 mit einer Bewegungsgeschwindigkeit von 5 mm/h nach unten bewegt, um einen Si enthaltenden GaAs-Kristall zu erzeugen. Während der Bewegung des hitzebeständigen Behälters maß eine Wiegemaschine 39 das Gewicht der GaAs-Polykristallblöcke in dem Behälter 35. Und wenn das Verhältnis zwischen der sich vermindernden Geschwindigkeit der Masse zu der Wachstumsgeschwindigkeit des GaAs-Kristalls von einem vorbestimmten Verhältnis abwich, wurden der Temperaturgradient oder die Bewegungsgeschwindigkeit fein angepasst.
Dann wurde die Trägerkonzentration des erzeugten GaAs-Kristalls bei einem verfestigten Anteil von 0,1 bis 0,9 gemessen, um die Änderungsrate der Trägerkonzentration bei einem verfestigten Anteil von 0,1 bis 0,8 zu berechnen. In dem Vergleichsbeispiel 2 und in dem Vergleichsbeispiel 4 wurde die Tropfgeschwindigkeit der GaAs-Schmelze in Bezug auf die Bewegungsdistanz des Schmelztiegels 32 gemessen.

Die Trägerkonzentration bei jedem verfestigten Anteil und die Änderungsrate in der berechneten Trägerkonzentration für die Beispiele 1 bis 12 und die Vergleichsbeispiele 1 bis 6 sind in der Tabelle 2 zusammengefasst.

	Trägerkonzentration im GaAs-Kristall (×10¹⁸ cm^-3										Änderungsrate der Trägerkonzentration
	Verfestigter Anteil
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,85	0,9
Beispiel 1	1,08	1,01	0,99	1,01	1,02	1,07	1,15	1,35	-	3,27	0,364
Beispiel 2	1,07	1,03	1,01	1,02	1,05	1,08	1,19	1,39	-	3,55	0,376
Beispiel 3	1,10	1,05	1,02	1,03	1,05	1,10	1,21	1,40	-	3,75	0,373
Beispiel 4	1,04	1,03	1,01	1,00	1,02	1,04	1,20	1,35	-	3,40	0,350
Beispiel 5	1,09	1,07	1,04	1,02	1,04	1,07	1,25	1,38	-	3,60	0,353
Beispiel 6	1,03	1,05	1,07	1,10	1,15	1,21	1,36	1,55	-	3,43	0,505
Beispiel 7	1,04	1,01	0,92	0,86	0,82	0,80	0,72	0,63	-	3,35	0,651
Beispiel 8	1,06	1,04	1,03	1,02	1,04	1,06	1,09	1,15	1,29	1,89	0,127
Beispiel 9	1,04	1,03	1,01	1,00	1,04	1,06	1,08	1,11	1,23	1,85	0,110
Beispiel 10	1,02	1,03	1,05	1,06	1,07	1,09	1,11	1,14	1,27	1,92	0,118
Beispiel 11	1,07	1,06	1,04	1,03	1,05	1,07	1,08	1,16	1,30	1,96	1,126
Beispiel 12	1,05	1,04	1,02	1,01	1,03	1,07	1,09	1,12	1,24	1,87	0,109
Vergleichsbeispiel 1	0,98	0,97	0,95	1,00	1,05	1,00	0,97	0,95	-	1,30	0,105
Vergleichsbeispiel 2	1,05	0,97	0,91	0,85	0,89	0,95	1,13	1,25	-	4,20	0,471
Vergleichsbeispiel 3	0,98	0,88	0,92	0,95	1,01	1,10	1,32	1,46	-	3,20	0,659
Vergleichsbeispiel 4	1,08	1,16	0,99	0,93	0,96	1,23	1,23	1,42	-	3,80	0,527
Vergleichsbeispiel 5	1,05	1,18	1,07	1,04	1,09	1,28	1,42	1,38	-	4,60	0,327
Vergleichsbeispiel 6	1,06	1,15	1,19	1,23	1,25	1,29	1,50	1,80	-	2,50	0,565

Aus der Tabelle 2 geht hervor, dass in den Beispielen 1 bis 5 die Änderungsrate der Trägerkonzentration kleiner oder gleich 0,40 war, sodass also die Gleichmäßigkeit der Trägerkonzentration in dem GaAs-Kristall hervorragend war. Dagegen betrug in dem Vergleichsbeispiel 1 die Änderungsrate der Trägerkonzentration nur 0,105, sodass also die Gleichmäßigkeit der Trägerkonzentration hervorragend war. Jedoch variierte die Änderungsrate in der Trägerkonzentration in den Vergleichsbeispielen 2 bis 6 innerhalb eines Bereichs von 0,3 bis 0,7. Es hat sich also herausgestellt, dass es in der herkömmlichen Kristallerzeugungsvorrichtung schwierig war, einen GaAs-Kristall mit einer gleichmäßigen Trägerkonzentration und einer hohen Reproduzierbarkeit zu erzeugen.
In den Beispielen 6 und 7 lag die Änderungsrate der Trägerkonzentration bei größer oder gleich 0,5 im Vergleich zu den Beispielen 1 bis 5. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass die Querschnittfläche des Rohmaterialblocks 11 in den Beispiel 6 und 7 die oben genannte Gleichung (6) nicht erfüllte und der in der Kristallerzeugungsvorrichtung 100 gesetzte Temperaturgradient und die Bewegungsgeschwindigkeit des hitzebeständigen Behälters 3 in den Beispielen 6 und 7 nicht geeignet waren. Wenn also die Form des Rohmaterialblocks 11 die oben genannte Gleichung (6) nicht erfüllt, sollte vorzugsweise die Bewegungsgeschwindigkeit jedes Rohmaterialblocks 11 und der Si-GaAs-Schmelze 9 in dem länglichen Behälter 1 geändert werden.
Es hat sich herausgestellt, dass in den Beispielen 8 bis 12 die Änderungsrate der Trägerkonzentration bei einem verfestigten Anteil von 0,1 bis 0,8 mit einer Erhöhung des Gewichts des hängenden Rohmaterialblocks 11 abnahm, sodass sich also das Verhältnis des Rohmaterialblocks 11 zu der Si-GaAs-Schmelze 9 in dem länglichen Behälter 1 erhöhte. Es hat sich weiterhin herausgestellt, dass in einem breiteren Kristallbereich bei einem verfestigten Anteil von 0,1 bis 0,85 eine Gleichmäßigkeit der Trägerkonzentration erhalten werden konnte, die derjenigen der Beispiele 1 bis 5 ähnlich war, in denen der Rohmaterialblock ein kleines Gewicht aufwies. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass die Kondensation des Si in der GaAs-Schmelze besser bis zu dem letzten Teil des Kristalls (des Teils mit einem großen verfestigten Anteil) unterdrückt werden könnte, während die Menge des tropfenden Rohmaterials zunahm.
Außerdem ist die Beziehung zwischen der Tropfgeschwindigkeit der Schmelze des Rohmaterialblocks und der Bewegungsdistanz des länglichen Behälters in dem Kurvendiagramm von 5 für die Beispiele 1 und 4 sowie für die Vergleichsbeispiele 2 und 4 gezeigt. In 5 geben die gefüllten Kreise das Beispiel 1 wieder, geben die gefüllten Dreiecke das Beispiel 4 wieder, geben die leeren Kreise das Vergleichsbeispiel 2 wieder und geben die Dreiecke das Vergleichsbeispiel 4 wieder.
Aus 5 geht hervor, dass die Tropfgeschwindigkeit in den Beispielen 1 und 4 beinahe konstant war, während die Tropfgeschwindigkeit in den Vergleichsbeispielen 2 und 4 variierte. Um also das Verhältnis zwischen der Tropfgeschwindigkeit und der Kristallwachstumsgeschwindigkeit (einer Verminderungsgröße der Schmelze in dem Schmelztiegel) konstant zu machen, müssen in der Kristallerzeugungsvorrichtung 300 die Änderungen in dem Gewicht des GaAs-Polykristalls 36 in dem Behälter 35 gemessen werden, um die Temperatur komplex zu steuern. Weiterhin hat sich herausgestellt, dass die Kristallerzeugungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung eine einfache Temperatursteuerung ermöglicht, weil die Tropfgeschwindigkeit beinahe konstant ist.
Es ist zu beachten, dass die hier erläuterten Ausführungsformen und Beispiele lediglich veranschaulichend und nicht einschränkend aufzufassen sind. Der Erfindungsumfang wird durch die Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung definiert, wobei die beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Weise innerhalb des durch die Ansprüche definierten Erfindungsumfangs variiert werden können.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung gibt ein Erzeugungsverfahren zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls mit einer gleichmäßigen Verunreinigungskonzentration in der Wachstumsrichtung eines Halbleiterkristalls und mit einer hohen Reproduzierbarkeit an. Deshalb kann die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise zum Beispiel auf die Herstellung eines Substrats für eine Licht emittierende Diode (LED) oder Laserdiode (LD) angewendet werden.
Bezugszeichenliste

1, 20, 32: länglicher Behälter;
2, 2c: Aufhängungsteil;
2a: stangenartigen Glied;
2b: ringartiges Glied;
3, 21: hitzebeständiger Behälter;
4a, 4b, 4c, 4e, 22a, 22b, 22c, 22d, 31a bis 31e: Heizer;
5, 23: B₂O₃-Dichtung;
6, 24: Kammer;
8, 25, 34: Impfkristall;
9, 27, 33: Si-GaAs-Schmelze;
10, 26, 40: Dichtungsmittel;
11, 11c: Rohmaterialblock;
12, 28, 38: GaAs-Kristall;
13, 37:: GaAs-Schmelze;
35: Behälter;
36: Rohmaterial;
39: Wiegemaschine;
100, 200, 30: Kristall-erzeugungsvorrichtung.

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls (12) durch das Platzieren eines Impfkristalls (8) und einer Schmelze (9) mit einer darin enthaltenen Verunreinigung in einem länglichen Behälter (1) und das Verfestigen der Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung von einer unteren Seite, die in Kontakt mit dem Impfkristall (8) ist, zu einer oberen Seite hin, wobei: der Halbleiterkristall (12) erzeugt wird, indem die Schmelze (9) mit einer darin enthaltenen Verunreinigung von der unteren Seite, die in Kontakt mit dem Impfkristall (8) ist, zu der oberen Seite hin verfestigt wird, während in den Impfkristall (8) und die Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung, die in einem unteren Abschnitt (1b) des länglichen Behälters (1) platziert sind, eine Schmelze (13) eines tropfenden Rohmaterialblocks (11) tropft, der über dem unteren Abschnitt (1b) aufgehängt ist und aus einem Halbleitermaterial mit einer Verunreinigungskonzentration besteht, die niedriger als diejenige der Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung ist, die Beziehung ((1-k)-0,25)≤S1/S2≤((1-k)+0,25) erfüllt wird, wobei S1 eine horizontale Querschnittfläche des tropfenden Rohmaterialblocks (11) wiedergibt, S2 eine horizontale Querschnittfläche des Halbleiterkristalls (12) wiedergibt und k einen Segregationskoeffizienten der in der Schmelze (9) enthaltenen Verunreinigung wiedergibt, und die Verunreinigungskonzentration im tropfenden Rohmaterialblock (11) größer als oder gleich Null und kleiner als oder gleich 1 ppm ist.
Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls (12) nach Anspruch 1, wobei: der längliche Behälter (1) einen unteren Abschnitt (1b) zum Platzieren des Impfkristalls (8) und der Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung und einen oberhalb des unteren Abschnitts (1b) in einer Längsrichtung angeordneten oberen Abschnitt (1a) aufweist, wobei das Erzeugungsverfahren folgende Schritte umfasst: Vorbereiten des länglichen Behälters (1) mit dem Impfkristall (8) und der Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung, die in dem unteren Abschnitt (1b) platziert sind, und mit einem Aufhängungsteil (2) zum Aufhängen des tropfenden Rohmaterialblocks (11), der in dem oberen Abschnitt (1a) angeordnet ist, und Bewegen des länglichen Behälters (1) relativ in Bezug auf einen Temperaturgradienten, der in der Längsrichtung des länglichen Behälters (1) vorgesehen ist, wobei in dem relativen Bewegungsschritt die Schmelze (9) mit einer darin enthaltenen Verunreinigung von einer Seite, die in Kontakt mit dem Impfkristall (8) ist, verfestigt wird, während die Schmelze (13) des tropfenden Rohmaterialblocks (11) tropft.
Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls (12) nach Anspruch 2, wobei der Vorbereitungsschritt folgende Schritte umfasst: Platzieren eines Rohmaterials, das aus einem Halbleitermaterial und der Verunreinigung besteht, auf dem Impfkristall (8), der in dem unteren Abschnitt (1b) platziert ist, Aufhängen des tropfenden Rohmaterialblocks (11) an dem Aufhängungsteil (2), der in dem oberen Abschnitt (1a) angeordnet ist, und Schmelzen des Rohmaterials, das aus dem Halbleitermaterial und der Verunreinigung besteht, um die Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung auf dem Impfkristall (8) aufzutragen.
Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Impfkristall (8), die Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung und der tropfende Rohmaterialblock (11) aus wenigstens einem Halbleitermaterial aus der Gruppe ausgebildet sind, die GaAs, InP, InAs und GaP umfasst, und die Verunreinigung aus wenigstens einem der Elemente aus der Gruppe besteht, die In, Zn, Si, Al, S, Sn, Se, Te, Cr, C, O, Fe und Ga umfasst.
Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Impfkristall (8), die Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung (9) und der tropfende Rohmaterialblock (11) aus wenigstens einem Halbleitermaterial aus der Gruppe ausgebildet sind, die Ge, Si und GeSi umfasst, und die Verunreinigung aus wenigstens einem Element aus der Gruppe besteht, die As, Ga, In, P, B und Sb umfasst.
Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls (12) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Aufhängungsteil (2) aus wenigstens einem Material aus der Gruppe ausgebildet ist, die BN, pBN, Al₂O₃, AlN, SiC, Quarz, Mo, W, Ta und Edelstahl umfasst.
Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterkristalls (12) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei wenigstens ein Teil des Aufhängungsteils (2) und wenigstens ein Teil des tropfenden Rohmaterialblocks (11) ineinander gepasst sind, sodass der tropfende Rohmaterialblock (11) zu der Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung hin aufgehängt wird.
Erzeugungsvorrichtung (100) für einen Halbleiterkristall (12), in der ein Impfkristall (8) und eine Schmelze (9) mit einer darin enthaltenen Verunreinigung in einem länglichen Behälter (1) platziert werden und die Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung von einer unteren Seite, die in Kontakt mit dem Impfkristall (8) ist, zu einer oberen Seite hin verfestigt wird, wobei die Erzeugungsvorrichtung umfasst: einen länglichen Behälter (1), der einen unteren Abschnitt (1b) zum Platzieren des Impfkristalls (8) und der Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung und einen über dem unteren Abschnitt (1b) in einer Längsrichtung angeordneten oberen Abschnitt (1a) aufweist, einen Aufhängungsteil (2), der in dem oberen Abschnitt (1a) des länglichen Behälters (1) angeordnet ist, um den tropfenden Rohmaterialblock (11), der aus einem Halbleitermaterial besteht, das eine Verunreinigungskonzentration aufweist, die geringer ist als die Verunreinigungskonzentration der Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung, zu der Schmelze (9) mit der darin enthaltenen Verunreinigung hin aufzuhängen, und eine Temperatursteuereinheit (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) zum Vorsehen eines Temperaturgradienten in der Längsrichtung des länglichen Behälters (1), wobei die Beziehung ((1-k)-0,25)≤S1/S2≤((1-k)+0,25) erfüllt wird, wobei S1 eine horizontale Querschnittfläche des tropfenden Rohmaterialblocks (11) wiedergibt, S2 eine horizontale Querschnittfläche des Halbleiterkristalls (12) wiedergibt und k einen Segregationskoeffizienten der in der Schmelze (9) enthaltenen Verunreinigung wiedergibt, und die Verunreinigungskonzentration im tropfenden Rohmaterialblock (11) größer als oder gleich Null und kleiner als oder gleich 1 ppm ist.
Erzeugungsvorrichtung (100) für einen Halbleiterkristall (12) nach Anspruch 8, wobei der Aufhängungsteil (2) aus wenigstens einem Material aus der Gruppe ausgebildet ist, die BN, pBN, Al₂O₃, AlN, SiC, Quarz, Mo, W, Ta und Edelstahl umfasst.