DE112012003344T5 - Ingotzuchtvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Ingots - Google Patents

Ingotzuchtvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Ingots Download PDF

Info

Publication number
DE112012003344T5
DE112012003344T5 DE112012003344.2T DE112012003344T DE112012003344T5 DE 112012003344 T5 DE112012003344 T5 DE 112012003344T5 DE 112012003344 T DE112012003344 T DE 112012003344T DE 112012003344 T5 DE112012003344 T5 DE 112012003344T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ingot
dopant
supply unit
neck portion
silicon melt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE112012003344.2T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112012003344B4 (de
Inventor
Jin-woo Ahn
Bong-Woo Kim
Do-Yeon Kim
Il-Soo CHOI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SK Siltron Co Ltd
Original Assignee
LG Siltron Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Siltron Inc filed Critical LG Siltron Inc
Publication of DE112012003344T5 publication Critical patent/DE112012003344T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112012003344B4 publication Critical patent/DE112012003344B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
    • C30B15/04—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt adding doping materials, e.g. for n-p-junction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/32—Seed holders, e.g. chucks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10—Apparatus
    • Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
    • Y10T117/1032—Seed pulling

Abstract

Bereitgestellt ist eine Ingotzuchtvorrichtung, die einen Tiegel umfasst, der eine Siliziumschmelze enthält, eine Ziehvorrichtung, die einen Siliziumeinkristallingot zieht, der aus der Siliziumschmelze gezüchtet wurde, und eine Dotierstoffversorgungseinheit, die benachbart zur der Ziehvorrichtung angeordnet ist und einen Dotierstoff während des Züchtens des Ingots bereitstellt. Der Halsabschnitt kann mit einer Konzentration durch die Dotierstoffversorgungseinheit dotiert sein, die höher ist als jene der Ingots. Demzufolge kann eine Versetzungsfortpflanzungsgeschwindigkeit verringert sein und eine Ausbreitungslänge kann verkürzt sein.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Ingotzuchtvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Ingots.
  • Stand der Technik
  • Allgemein kann ein Verfahren zur Herstellung eines Wafers zur Erzeugung eines Halbleiterbauelements ein Schneidverfahren, das einen Siliziumeinkristallingot schneidet, ein Kantenschliffverfahren, das eine Kante des geschnittenen Wafers rundet, ein Läppverfahren, das eine raue Oberfläche des Wafers aufgrund des Schneidverfahrens planarisiert, ein Reinigungsverfahren, das verschiedene Verunreinigungssubstanzen einschließlich Teilchen entfernt, die an der Oberfläche des Wafers während des Kantenschliff- oder Läppverfahrens haften, ein Flächenschliffverfahren zur Sicherstellung einer Form und Oberfläche, die für eine Nachbearbeitung geeignet sind, und ein Kantenpolierverfahren für eine Waferkante umfassen.
  • Ein Siliziumeinkristallingot kann durch ein Czochralski-Verfahren (CZ) oder ein Zonenschmelzverfahren (FZ) gezüchtet werden. Allgemein wird ein Siliziumeinkristallingot unter Verwendung des Czochralski-Verfahrens gezüchtet, das einen Siliziumeinkristallingot mit großem Durchmesser herstellen kann und niedrige Verarbeitungskosten aufweist.
  • Das Czochralski-Verfahren kann durch Eintauchen eines Impfkristalls in eine Siliziumschmelze und Ziehen des Impfkristalls bei einer niedrigen Geschwindigkeit durchgeführt werden.
  • Der Impfkristall mit einer niedrigen Temperatur befindet sich in Kontakt mit der Siliziumschmelze hoher Temperatur, um so einen Temperaturschock zu erzeugen. Scherspannung kann in dem Einkristallingot aufgrund des Temperaturschocks erzeugt werden und die Scherspannung erzeugt Versetzungen in dem Einkristall. Die Versetzungen aufgrund des Temperaturschocks können durch ein Halsabschnittformungsverfahren entfernt werden.
  • Ein typisches Halsabschnittformungsverfahren ist ein Verfahren, das Versetzungen durch Reduzieren der Scherspannung durch Verringern eines Durchmessers des Halsabschnitts und Vergrößern einer Kristallwachstumsgeschwindigkeit höher als eine Versetzungsfortpflanzungsgeschwindigkeit entfernt, was von Dash in den 1950er Jahren vorgeschlagen wurde. Das bisher offenbarte Verfahren des Halsabschnittformungsverfahrens wurde derart durchgeführt, dass ein Durchmesser des Halsabschnitts 5 mm oder weniger beträgt und eine Kristallwachstumsgeschwindigkeit 3 mm/min oder mehr beträgt. Da jedoch die erzeugte Scherspannung mit zunehmendem Durchmesser des Halsabschnitts steigt, ist die Versetzungsfortpflanzungsgeschwindigkeit vergrößert und somit ist es schwierig, die Versetzungen in dem Halsabschnitt mit einem Durchmesser von 5 mm oder mehr einfach durch Erhöhen der Kristallwachstumsgeschwindigkeit des Halsabschnitts zu entfernen. Eine Grenze des Durchmessers, bei dem eine Kontrolle der Versetzungen durch ein allgemeines Halsabschnittformungsverfahren möglich ist, beträgt bekannterweise 5 mm oder weniger.
  • Es wird jedoch geschätzt, dass ein Gewicht eines 450-mm-Kristalls in der Zukunft etwa 1 Tonne erreichen kann und es ist unmöglich, das schwere Gewicht (> 500 kg) des 450-mm-Kristalls unter Verwendung des derzeitigen Verfahrens zum Formen eines Halsabschnitts mit einem Durchmesser von etwa 5 mm zu halten.
  • Das heißt, da erwartet wird, dass das Gewicht nahe 1 Tonne sein kann, wenn ein Einkristall mit großem Durchmesser in der Zukunft gezüchtet wird, gibt es einen Bedarf nach einem Verfahren zum Formen eines Halsabschnitts mit einem Durchmesser, der das schwere Gewicht halten kann.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Technische Aufgabe
  • Ausführungsformen stellen ein Verfahren zum Züchten eines Siliziumingots hoher Qualität bereit.
  • Lösung der Aufgabe
  • In einer Ausführungsform umfasst eine Ingotzuchtvorrichtung: einen Tiegel, der eine Siliziumschmelze enthält; eine Ziehvorrichtung, die einen Siliziumeinkristallingot zieht, der aus der Siliziumschmelze gezüchtet wurde; und eine Dotierstoffversorgungseinheit, die benachbart zu der Ziehvorrichtung angeordnet ist, um einen Dotierstoff während des Züchtens des Ingots bereitzustellen.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Ingots: Erstellen einer Siliziumschmelze; Formen eines Halsabschnitts aus der Siliziumschmelze; und Züchten eines Ingots aus der Siliziumschmelze, wobei ein Dotierstoff beim Formen des Halsabschnitts bereitgestellt wird.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Eine Ingotherstellungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Dotierstoffversorgungseinheit, die einem Halsabschnitt einen Dotierstoff bereitstellt. Der Halsabschnitt kann mit einer Konzentration durch die Dotierstoffversorgungseinheit dotiert werden, die höher ist als jene eines Ingots. Demzufolge kann eine Versetzungsfortpflanzungsgeschwindigkeit verringert werden und eine Ausbreitungslänge kann verkürzt werden. Das heißt, da Defekte schnell kontrolliert werden können und die Versetzungsausbreitung kontrolliert werden kann, dass der Halsabschnitt mit einem großen Durchmesser sichergestellt werden kann. Da der Durchmesser des Halsabschnitts groß wird, kann das Gewicht des Ingots, der von dem Halsabschnitt gehalten werden kann, zunehmen. Das heißt, es kann ein Ingot mit schwerem Gewicht gehalten werden. Demzufolge kann ein Wafer mit einem großem Durchmesser und einer hohen Qualität hergestellt werden.
  • Ebenso kann ein Verfahren zur Herstellung eines Ingots gemäß einer Ausführungsform einen großen Ingot mit einem schweren Gewicht durch Vergrößern des Durchmessers des Halsabschnitts unterstützen. Das heißt, das Verfahren kann Verfahrensfehler vermeiden und die Verfahrensausbeute verbessern.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ingotherstellungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Dotierstoffversorgungseinheit veranschaulicht, die von der Ingotherstellungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform umfasst ist.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Ingot veranschaulicht, der durch die Ingotherstellungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform hergestellt wurde.
  • 4 ist das Ergebnis der Analyse einer Versetzungsausbreitungslänge gemäß einer Dotierungskonzentration.
  • 5 ist ein Graph, der eine Länge eines Halsabschnitts gemäß der Dotierungskonzentration darstellt.
  • 6 ist ein Graph, der die Länge des Halsabschnitts gemäß einer Größe des Ingots darstellt, wenn die Dotierungskonzentration niedrig ist.
  • 7 ist ein Graph, der die Länge des Halsabschnitts gemäß der Größe des Ingots darstellt, wenn die Dotierungskonzentration hoch ist.
  • 8 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Ingots gemäß einer Ausführungsform.
  • Art und Weise für die Erfindung
  • In der Beschreibung von Ausführungsformen ist zu verstehen, dass, wenn eine Schicht (oder ein Belag), ein Bereich, ein Muster oder eine Struktur als „auf/über” oder „unter/unterhalb” einer anderen Schicht (oder einem Belag), einem Bereich, einem Pad oder Muster bezeichnet wird, sie direkt auf der anderen Schicht oder dem Substrat sein kann oder Zwischenschichten ebenfalls vorhanden sein können. Ferner wird der Bezug auf „auf/über” oder „unter/unterhalb” jeder Schicht basierend auf den Zeichnungen gemacht.
  • In den Zeichnungen kann die Dicke oder Größe jeder Schicht (oder Belags), Bereichs, Musters oder Struktur zur Einfachheit bei der Beschreibung und zur Klarheit modifiziert werden und spiegelt nicht vollständig eine tatsächliche Größe wider.
  • Nachstehend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Eine Siliziumeinkristallingotherstellungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform wird ausführlich mit Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben. 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ingotherstellungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Dotierstoffversorgungseinheit veranschaulicht, die von der Ingotherstellungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform umfasst ist. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Ingot veranschaulicht, der durch die Ingotherstellungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform hergestellt wurde. 4 ist das Ergebnis der Analyse einer Versetzungsausbreitungslänge gemäß einer Dotierungskonzentration. 5 ist ein Graph, der eine Länge eines Halsabschnitts gemäß der Dotierungskonzentration darstellt. 6 ist ein Graph, der die Länge des Halsabschnitts gemäß einer Größe des Ingots darstellt, wenn die Dotierungskonzentration niedrig ist. 7 ist ein Graph, der die Länge des Halsabschnitts gemäß der Größe des Ingots darstellt, wenn die Dotierungskonzentration hoch ist.
  • Mit Bezug auf 1 kann die Siliziumeinkristallingotherstellungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform eine Herstellungsvorrichtung sein, die für ein Czochralski-Verfahren (CZ) unter den Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers verwendet wird.
  • Die Siliziumeinkristallingotherstellungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform umfasst eine Kammer 10, einen Quarztiegel 20, der eine Siliziumschmelze SM enthalten kann, einen Tiegelträger 22, eine Tiegelrotationsachse 24, eine Ziehvorrichtung 30, die einen Ingot zieht, eine Zuchtkeimspannvorrichtung 32, die einen Impfkristall S hält, eine Dotierstoffversorgungseinheit 50, ein Wärmeschild 40, der Wärme abschirmt, eine Widerstandsheizvorrichtung 70, einen Isolator 80 und eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung 90.
  • Das Vorangehende wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
  • Wie in 1 dargestellt ist, ist der Quarztiegel 20 in der Kammer 10 angebracht und der Tiegelträger 22, der den Quarztiegel 20 trägt, kann angebracht werden. Die Siliziumschmelze SM ist in dem Quarztiegel 20 enthalten. Der Quarztiegel 20 kann Quarz enthalten und der Tiegelträger 22 kann Graphit enthalten.
  • Der Quarztiegel 20 kann im Uhrzeigersinn oder gegen den Urzeigersinn um die Tiegelrotationsachse 24 gedreht werden. Die Ziehvorrichtung 30, an welcher der Impfkristall S befestigt ist und die den Impfkristall S zieht, ist in einem oberen Abschnitt des Quarztiegels 20 angeordnet und die Ziehvorrichtung 30 kann in eine der Drehrichtung der Tiegelrotationsachse 24 entgegengesetzte Richtung gedreht werden.
  • Die Ziehvorrichtung 30 kann die Zuchtkeimspannvorrichtung 32 umfassen. Die Zuchtkeimspannvorrichtung 32 kann den Impfkristall S halten.
  • Der an der Zuchtkeimspannvorrichtung 32 befestigte Impfkristall S wird in die Siliziumschmelze SM getaucht und dann wird die Ziehvorrichtung 30 gezogen sowie gedreht, um einen Siliziumeinkristall zu züchten. Dementsprechend kann ein Siliziumeinkristallingot hergestellt werden.
  • Insbesondere kann ein Ingotzuchtverfahren einen Formungsvorgang eines Halsabschnitts N umfassen, bei dem ein Einkristall mit einer langen und dünnen Form, d. h. einem Halsabschnitt N, gezüchtet wird, einen Schulterformungsvorgang, bei dem ein Durchmesser des Halsabschnitts N bis zu einem Solldurchmesser vergrößert wird, einen Körperwachstumsvorgang, bei dem ein Siliziumeinkristallingot I in einer Achsenrichtung gezüchtet wird, während der Solldurchmesser erhalten bleibt, und einen Nachlaufvorgang, bei dem der Siliziumeinkristallingot I von der Siliziumschmelze SM getrennt wird. Ein Wafer kann durch Schneiden des Siliziumeinkristallingots I durch das vorangehende Zuchtverfahren hergestellt werden.
  • Die Dotierstoffversorgungseinheit 50 zum Bereitstellen eines Dotierstoffs in der Siliziumschmelze SM kann in der Ingotzuchtvorrichtung vorgesehen sein. Ein Dotierstoff kann in den Ingot I durch die Dotierstoffversorgungseinheit 50 während des Züchtens des Ingots eingeführt werden. Dementsprechend können elektrische Eigenschaften der von dem Ingot I hergestellten Wafer eingestellt werden. Der Dotierstoff kann entsprechend der Art der hergestellten Wafer variieren. Wenn der Wafer zum Beispiel ein N-Typ ist, kann der Dotierstoff Phosphor (P) sein. Wenn der Wafer als weiteres Beispiel ein P-Typ ist, kann der Dotierstoff Bor (B) sein.
  • Die Dotierstoffversorgungseinheit 50 kann dem Halsabschnitt N, der zuerst aus dem Impfkristall S gezüchtet wird, einen Dotierstoff D bereitstellen. Das heißt, die Bereitstellung des Dotierstoffs durch die Dotierstoffversorgungseinheit 50 kann bei dem Halsabschnittsformungsvorgang verwendet werden.
  • Die Dotierstoffversorgungseinheit 50 kann benachbart zu der Ziehvorrichtung 30 angeordnet sein. Insbesondere kann die Dotierstoffversorgungseinheit 50 benachbart zu der Zuchtkeimspannvorrichtung 32 angeordnet sein. Insbesondere kann die Dotierstoffversorgungseinheit 50 den Impfkristall S umgebend angeordnet sein.
  • Mit Bezug auf die 1 und 2 kann die Dotierstoffversorgungseinheit 50 eine Außenwand 52 und einen Aufnahmeabschnitt 54 umfassen. Die Außenwand 52 kann den Impfkristall S umgeben. Der Aufnahmeabschnitt 54 kann sich von der Außenwand 52 zu der Innenseite in einem vorherbestimmten Winkel erstrecken. Ebenso kann der Aufnahmeabschnitt 54 den Dotierstoff D aufnehmen. Das heißt, der Dotierstoff D kann direkt auf den Aufnahmeabschnitt 54 geladen werden. Der Aufnahmeabschnitt 54 kann von der Außenwand 52 geneigt sein. Demzufolge kann der Aufnahmeabschnitt 54 dem Halsabschnitt N den Dotierstoff D durch Minimierung der Diffusion des geschmolzenen Dotierstoffs D bereitstellen.
  • Der Aufnahmeabschnitt 54 umfasst ein Durchgangsloch 53 und der Halsabschnitt N kann durch das Durchgangsloch 53 dringen. Da der Durchmesser des Halsabschnitts N hierdurch vergrößert sein kann, kann ein großer Ingot mit schwerem Gewicht gehalten werden.
  • Jedoch ist die Ausführungsform nicht hierauf beschränkt und die Dotierstoffversorgungseinheit 50 kann eine Scheibenform aufweisen. Das heißt, die Dotierstoffversorgungseinheit 50 kann eine Dotierstoffscheibe sein.
  • Die Dotierstoffversorgungseinheit 50 kann an der Ziehvorrichtung 30 befestigt sein. Insbesondere kann die Dotierstoffversorgungseinheit 50 an der Zuchtkeimspannvorrichtung 32 befestigt sein. Demzufolge wird die Ziehvorrichtung 30 angehoben und somit wird die Dotierstoffversorgungseinheit 50 mit angehoben. Das heißt, es ist möglich, die Dotierstoffversorgungseinheit 50 von der Bereitstellung des Dotierstoffs D während des Züchtens des Ingots abzuhalten.
  • Die Dotierstoffversorgungseinheit 50 kann den Dotierstoff D mit einer Konzentration bereitstellen, die höher ist als eine Dotierstoffkonzentration in der Siliziumschmelze SM. Insbesondere kann die Dotierstoffversorgungseinheit 50 den Dotierstoff D mit einem Konzentrationsbereich von 1 × 1016 Atome/cm3 bis 1 × 1019 Atome/cm3 bereitstellen. Insbesondere kann die Dotierstoffversorgungseinheit 50 den Dotierstoff D mit einem Konzentrationsbereich von 1 × 1017 Atome/cm3 bis 1 × 1018 Atome/cm3 bereitstellen. Wenn die Dotierstoffversorgungseinheit 50 den Dotierstoff D mit einer Konzentration größer als 1 × 1019 Atome/cm3 bereitstellt, können Versetzungen, die sich in einer Kristallwachstumsrichtung ausbreiten, aufgrund von Gitterfehlern erzeugt werden.
  • Der Halsabschnitt N kann mit einer Konzentration höher als jene des Ingots I durch die Dotierstoffversorgungseinheit 50 dotiert werden. Demzufolge kann die Versetzungsfortpflanzungsgeschwindigkeit verringert werden und die Ausbreitungslänge kann verkürzt werden. Demzufolge kann der Halsabschnitt N mit einem großen Durchmesser d sichergestellt werden. Insbesondere kann mit Bezug auf 3 der Halsabschnitt N mit einem Durchmesser d von 5 mm oder mehr bereitgestellt werden. Da der Durchmesser d des Halsabschnitts N zunimmt, kann das Gewicht des Ingots I, der von dem Halsabschnitt N gehalten wird, zunehmen. Das heißt, ein Ingot mit schwerem Gewicht kann gehalten werden.
  • Mit Bezug auf 4 kann verstanden werden, dass die Versetzungsausbreitungslänge mit 85 mm und 95 mm sehr lang ist, wenn die Dotierungskonzentration des Halsabschnitts N niedrig ist. Ebenso kann verstanden werden, dass der Durchmesser d des Halses N an einem Punkt, an dem die Versetzungen kontrolliert werden, klein ist mit 4,55 mm bzw. 4,78 mm, wenn die Dotierungskonzentration des Halsabschnitts N niedrig ist. Im Gegensatz dazu kann verstanden werden, dass, wenn die Dotierungskonzentration des Halsabschnitts N hoch ist, die Versetzungsausbreitungslänge mit 52 mm und 45 mm sehr kurz wird im Vergleich zu jener der niedrigen Dotierungskonzentration. Ebenso kann verstanden werden, wenn die Dotierungskonzentration des Halsabschnitts N hoch ist, dass der Durchmesser d des Halses N an dem Punkt, an dem die Versetzungen kontrolliert werden, sehr groß ist mit 6,28 mm bzw. 7,29 mm im Vergleich zu jenem der niedrigen Dotierungskonzentration. Hierin ist die hohe Dotierungskonzentration auf den Fall bezogen, bei dem der Halsabschnitt N mit dem Dotierstoff D mit einem Konzentrationsbereich von 1 × 1017 Atome/cm3 bis 1 × 1018 Atome/cm3 durch die Dotierstoffversorgungseinheit 50 bereitgestellt wird.
  • Mit Bezug auf 5 wird, wenn P++ Bor dotiert ist, eine Länge des Halsabschnitts N an dem Punkt mit kontrollierten Versetzungen mit 50 mm oder weniger gemessen. Im Gegensatz dazu wird, wenn P– Bor dotiert ist, die Länge des Halsabschnitts N an dem Punkt mit kontrollierten Versetzungen mit 60 mm oder mehr gemessen. Das heißt, es ist zu verstehen, dass je höher der Dotierungsgrad ist, desto schnelle können die Defekte kontrolliert werden.
  • Mit Bezug auf die 6 und 7 kann ebenso verstanden werden, dass die Länge des Halsabschnitts N an dem Punkt mit kontrollierten Versetzungen entsprechend einer Größe des Ingots kurz wird, wenn der Dotierungsgrad hoch ist im Vergleich zu dem Fall des niedrigen Dotierungsgrads.
  • Demzufolge können, wenn die Dotierungskonzentration hoch ist, die Defekte schnell kontrolliert werden und die Versetzungsausbreitung kann kontrolliert werden und somit kann der Halsabschnitt N mit einem vergrößerten Durchmesser d gezüchtet werden und ein schwerer Ingot kann durch den Halsabschnitt N gehalten werden. Demzufolge kann ein Wafer mit großem Durchmesser und hoher Qualität erstellt werden.
  • Als nächstes kann die Widerstandsheizvorrichtung 70, die dem Quarztiegel 20 Wärme zuführt, benachbart zu dem Tiegelträger 22 angeordnet sein. Der Isolator 80 kann außerhalb der Widerstandsheizvorrichtung 70 angeordnet sein. Die Widerstandsheizvorrichtung 70 stellt Wärme bereit, die zum Schmelzen von polykristallinem Silizium erforderlich ist, um die Siliziumschmelze SM herzustellen, und versorgt die Siliziumschmelze SM während des Herstellungsverfahrens fortwährend mit Wärme.
  • Zwischenzeitlich befindet sich die Siliziumschmelze SM, die in dem Quarztiegel 20 enthalten ist, auf einer hohen Temperatur und folglich kann Wärme von einer Grenzfläche der Siliziumschmelze SM dissipiert werden. Zu dieser Zeit kann es schwer sein, wenn eine große Wärmemenge dissipiert wird, eine zum Züchten eines Siliziumeinkristallingots erforderliche Temperatur der Siliziumschmelze SM zu erhalten. Demzufolge muss die von der Grenzfläche dissipierte Wärme minimiert werden und die dissipierte Wärme darf nicht zu einem oberen Abschnitt des Siliziumeinkristallingots übertragen werden. Zu diesem Zweck ist der Wärmeschild 40 derart angebracht, dass die Siliziumschmelze SM und die Grenzfläche der Siliziumschmelze SM in einer Hochtemperaturumgebung gehalten werden.
  • Der Wärmeschild 40 kann verschiedene Formen aufweisen, um die Durchführung eines stabilen Kristallwachstums durch Erhalten einer thermischen Umgebung in einem gewünschten Zustand zu ermöglichen. Zum Beispiel kann der Wärmeschild 40 eine Hohlzylinderform aufweisen, um so den Siliziumeinkristallingot I zu umgeben. Beispiele des Wärmeschilds 40 können Graphit, Graphitfilz oder Molybdän sein.
  • Die Magnetfelderzeugungsvorrichtung 90, die eine Konvektion der Siliziumschmelze SM durch Anwendung eines Magnetfelds auf die Siliziumschmelze SM steuern kann, kann außerhalb der Kammer 10 angeordnet sein. Die Magnetfelderzeugungsvorrichtung 90 kann ein Magnetfeld (MF) in einer Richtung rechtwinklig zu der Kristallwachstumsachse des Siliziumeinkristallingots erzeugen, d. h. ein horizontales Magnetfeld.
  • Hierin nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung eines Ingots gemäß einer Ausführungsform mit Bezug auf 8 beschrieben. Ausführliche Beschreibungen, die dieselben oder ähnliche zu den vorhergehenden Beschreibungen sind, werden nicht bereitgestellt. 8 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Ingots gemäß einer Ausführungsform.
  • Mit Bezug auf 8 umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Ingots gemäß der Ausführungsform einen Siliziumschmelzerstellungsvorgang ST100, einen Halsabschnittsformungsvorgang ST200 und einen Ingotzuchtvorgang ST300.
  • In dem Siliziumschmelzerstellungsvorgang ST100 kann eine Siliziumschmelze in einem Quarztiegel, der in einer Kammer angebracht ist, erstellt werden.
  • Als nächstes kann ein Einkristallhalsabschnitt mit einer dünnen und langen Form aus einem Impfkristall in dem Halsabschnittsformungsvorgang ST200 gebildet werden. Der Impfkristall mit einer niedrigen Temperatur befindet sich in Kontakt mit der Hochtemperatursiliziumschmelze, um so einen Wärmeschock zu erzeugen. Scherspannung kann in dem Einkristallingot aufgrund des Wärmeschocks erzeugt werden und die Scherspannung erzeugt Versetzungen in dem Einkristall. Die Versetzungen aufgrund des Wärmeschocks können durch den Halsabschnittsformungsvorgang ST200 entfernt werden.
  • Ein Dotierstoff kann in dem Halsabschnittsformungsvorgang ST200 bereitgestellt werden. Der Dotierstoff hoher Konzentration mit einem Konzentrationsbereich von 1 × 1016 Atome/cm3 bis 1 × 1019 Atome/cm3 kann bereitgestellt werden. Als Ergebnis kann der Halsabschnitt mit einer darin kontrollierten Versetzungsausbreitung bereitgestellt werden. Ebenso wird die Versetzungsausbreitung kontrolliert und somit kann ein Durchmesser des Halsbereichs vergrößert werden. Zu diesem Zeitpunkt kann der Durchmesser des Halsabschnitts 5 mm oder mehr betragen. Der Durchmesser des Halsabschnitts ist vergrößert und somit kann ein großer Ingot mit schwerem Gewicht gehalten werden. Das heißt, Verfahrensfehler können vermieden werden und die Verfahrensausbeute kann verbessert werden.
  • Der Ingotzuchtvorgang ST300 kann einen Schulterformungsvorgang, bei dem ein Durchmesser des Halsabschnitts bis zu einem Solldurchmesser vergrößert wird, und einen Körperwachstumsvorgang, bei dem ein Siliziumeinkristallingot in einer Achsenrichtung gezüchtet wird während der Solldurchmesser erhalten bleibt, umfassen.
  • Die vorstehend beschriebenen Eigenschaften, Anordnungen und Wirkungen sind in wenigstens einer Ausführungsform umfasst und sind nicht auf lediglich eine Ausführungsform beschränkt. Außerdem ist von den Fachleuten zu verstehen, dass verschiedene Änderungen in der Form und den Details gemacht werden können, ohne von dem Gedanken und dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert ist.
  • Obwohl Ausführungsformen mit Bezug auf eine Anzahl an veranschaulichenden Ausführungsformen hiervon beschrieben worden sind, ist zu verstehen, dass zahlreiche andere Modifizierungen und Ausführungsformen von den Fachleuten erdacht werden können, die innerhalb des Gedankens und des Schutzbereichs der Prinzipien dieser Offenbarung liegen. Insbesondere sind verschiedene Variationen und Modifizierungen der Komponententeile und/oder Anordnungen der gegenständlichen Kombinationsanordnung innerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung, der Zeichnungen und der angehängten Ansprüche möglich. Zusätzlich zu den Variationen und Modifizierungen der Komponententeile und/oder Anordnungen sind den Fachleuten ebenso alternative Verwendungen ersichtlich.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Die Ausführungsform kann für eine Ingotzuchtvorrichtung verwendet werden und weist somit gewerbliche Anwendbarkeit auf.

Claims (13)

  1. Ingotzuchtvorrichtung, aufweisend: ein Tiegel, der eine Siliziumschmelze enthält; eine Ziehvorrichtung, die einen aus der Siliziumschmelze gezüchteten Siliziumeinkristallingot zieht; und eine Dotierstoffversorgungseinheit, die benachbart zu der Ziehvorrichtung angeordnet ist, zum Bereitstellen eines Dotierstoffes während des Züchtens des Ingots.
  2. Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ziehvorrichtung eine Zuchtkeimspannvorrichtung aufweist, die einen Impfkristall hält, und die Dotierstoffversorgungseinheit mit der Zuchtkeimspannvorrichtung kombiniert ist.
  3. Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Dotierstoffversorgungseinheit den Impfkristall umgibt.
  4. Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Dotierstoffversorgungseinheit einen Dotierstoff mit einer Konzentration bereitstellt, die höher ist als eine Dotierstoffkonzentration in der Siliziumschmelze.
  5. Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Dotierstoffversorgungseinheit einen Dotierstoff mit einem Konzentrationsbereich von 1 × 1016 Atome/cm3 bis 1 × 1019 Atome/cm3 bereitstellt.
  6. Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Dotierstoffversorgungseinheit einen Dotierstoff mit einem Konzentrationsbereich von 1 × 1017 Atome/cm3 bis 1 × 1018 Atome/cm3 bereitstellt.
  7. Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Dotierstoffversorgungseinheit eine Außenwand, die den Impfkristall umgibt, und einen Aufnahmeabschnitt, der sich von der Außenwand in Richtung einer Innenseite in einem vorherbestimmten Winkel erstreckt, aufweist und der Dotierstoff in dem Aufnahmeabschnitt aufgenommen ist.
  8. Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Aufnahmeabschnitt ein Durchgangsloch aufweist, das der Halsabschnitt durchdringt.
  9. Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Dotierstoffversorgungseinheit an der Ziehvorrichtung befestigt ist.
  10. Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Dotierstoff, der in dem Ingot durch die Dotierstoffversorgungseinheit bereitgestellt wird, Phosphor oder Bor ist.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Ingots, wobei das Verfahren aufweist: Erstellen einer Siliziumschmelze; Formen eines Halsabschnitts aus der Siliziumschmelze; und Züchten eines Ingots aus der Siliziumschmelze, wobei ein Dotierstoff beim Formen des Halsabschnitts bereitgestellt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei eine Konzentration des Dotierstoffs in einem Bereich von 1 × 1016 Atome/cm3 bis 1 × 1019 Atome/cm3 liegt.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei ein Durchmesser des Halsbereichs, der beim Formen des Halsbereichs gebildet wird, 5 mm oder mehr beträgt.
DE112012003344.2T 2011-08-12 2012-08-10 Ingotzuchtvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Ingots Active DE112012003344B4 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110080639A KR101330408B1 (ko) 2011-08-12 2011-08-12 잉곳 성장 장치 및 잉곳 제조 방법
KR10-2011-0080639 2011-08-12
KRKR-10-2011-0080639 2011-08-12
PCT/KR2012/006415 WO2013025024A2 (en) 2011-08-12 2012-08-10 Ingot growing apparatus and method of manufacturing ingot

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112012003344T5 true DE112012003344T5 (de) 2014-05-08
DE112012003344B4 DE112012003344B4 (de) 2016-08-11

Family

ID=47715578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112012003344.2T Active DE112012003344B4 (de) 2011-08-12 2012-08-10 Ingotzuchtvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Ingots

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9469917B2 (de)
JP (1) JP2014521588A (de)
KR (1) KR101330408B1 (de)
CN (1) CN103732807B (de)
DE (1) DE112012003344B4 (de)
WO (1) WO2013025024A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112013006489B4 (de) 2013-01-23 2018-07-05 Lg Siltron Incorporated Einkristallblock, Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung desselben

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101464563B1 (ko) * 2013-01-23 2014-11-24 주식회사 엘지실트론 단결정 잉곳, 그 잉곳의 제조 장치 및 방법
KR101446717B1 (ko) * 2013-01-23 2014-10-06 주식회사 엘지실트론 단결정 잉곳, 그 잉곳의 제조 장치 및 방법
CN103361732A (zh) * 2013-07-16 2013-10-23 江西旭阳雷迪高科技股份有限公司 一种n型重掺磷母合金硅棒制备工艺
WO2016044689A1 (en) * 2014-09-19 2016-03-24 Sunedison, Inc. Crystal puller for inhibiting melt contamination
CN107429421B (zh) * 2014-11-26 2020-03-27 各星有限公司 用于将挥发性掺杂剂引入熔体内的设备和方法
CN104514032B (zh) * 2014-12-18 2017-03-08 华中科技大学 一种热场协调控制的提拉法晶体生长炉
CN105887187B (zh) * 2015-11-24 2020-02-14 上海超硅半导体有限公司 一种硅单晶生长掺杂剂浓度稳定控制方法
JP2022504609A (ja) * 2018-10-12 2022-01-13 グローバルウェーハズ カンパニー リミテッド インゴットの品質を向上するためのシリコン融液中のドーパント濃度制御
KR102516630B1 (ko) * 2021-10-18 2023-03-30 한화솔루션 주식회사 잉곳 성장 장치

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2585123B2 (ja) 1990-04-13 1997-02-26 東芝セラミックス株式会社 シリコン単結晶の製造方法
JP2754103B2 (ja) 1991-10-09 1998-05-20 信越半導体株式会社 種結晶を用いたドープ剤の添加方法
WO1998035074A1 (en) 1997-02-06 1998-08-13 Crysteco, Inc. Method and apparatus for growing crystals
US6019838A (en) 1998-01-05 2000-02-01 Memc Electronic Materials, Inc. Crystal growing apparatus with melt-doping facility
US5976245A (en) * 1998-06-12 1999-11-02 Seh America, Inc. Czochralski crystal growing system
JP2002220297A (ja) * 2001-01-24 2002-08-09 Toshiba Ceramics Co Ltd 種結晶およびこれを用いたシリコン単結晶の製造方法
JP2002255684A (ja) * 2001-02-28 2002-09-11 Toshiba Ceramics Co Ltd シリコン単結晶インゴットの製造方法
US7132091B2 (en) 2001-09-28 2006-11-07 Memc Electronic Materials, Inc. Single crystal silicon ingot having a high arsenic concentration
KR100486877B1 (ko) 2002-10-15 2005-05-03 주식회사 실트론 저융점 도판트 주입관이 설치된 실리콘 단결정 성장 장치및 저융점 도판트 주입 방법
KR100777336B1 (ko) * 2006-05-24 2007-11-28 요업기술원 실리콘 단결정 잉고트의 제조장치
DE112007001701B4 (de) 2006-07-20 2018-03-15 Sumco Techxiv Corp. Verfahren zur Injektion von Dotierstoff, Dotiervorrichtung und Ziehvorrichtung
JP2008087981A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 ドーパントの注入方法及びｎ型シリコン単結晶
KR101129928B1 (ko) * 2010-01-25 2012-03-23 주식회사 엘지실트론 단결정 제조방법
CN202131395U (zh) * 2011-07-13 2012-02-01 西安华晶电子技术股份有限公司 一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112013006489B4 (de) 2013-01-23 2018-07-05 Lg Siltron Incorporated Einkristallblock, Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung desselben

Also Published As

Publication number Publication date
US9469917B2 (en) 2016-10-18
KR101330408B1 (ko) 2013-11-15
JP2014521588A (ja) 2014-08-28
WO2013025024A4 (en) 2013-06-27
WO2013025024A2 (en) 2013-02-21
KR20130017908A (ko) 2013-02-20
DE112012003344B4 (de) 2016-08-11
CN103732807B (zh) 2016-06-08
US20140190397A1 (en) 2014-07-10
CN103732807A (zh) 2014-04-16
WO2013025024A3 (en) 2013-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112012003344B4 (de) Ingotzuchtvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Ingots
DE112014002133B4 (de) Herstellungsverfahren für einen Einkristall, Silicium-Einkristall, Verfahren zur Herstellung eines Siliciumwafers, Herstellungsverfahren für einen Silicium-Epitaxialwafer, sowie Silicium-Epitaxialwafer
DE112013001054B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristall-Wafers
DE69935822T2 (de) Einkristalline Siliziumscheibe und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102015202131B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung und Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
DE112012001486T5 (de) Verfahren zur Herstellung eines Einkristallingots und hierdurch hergestellter Einkristallingot und Wafer
DE112015004520T5 (de) Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat
DE112017001965T5 (de) Verfahren zur Bestimmung der Kohlenstoffkonzentration einer Siliciumprobe, Verfahren zur Herstellung eines Siliciumeinkristallingots, Siliciumeinkristallingot sowie Siliciumwafer
DE112006001092T5 (de) Herstellungsverfahren für Siliciumwafer
DE102016115436A1 (de) Verfahren zum Züchten von monokristallinem Silizium und einem daraus hergestellten monokristallinen Siliziumingot
DE102015100393A1 (de) Silizium-ingot und verfahren zum herstellen eines silizium-ingots
DE112014002501T5 (de) Einkristall-Siliziumblock und Wafer für Halbleiter
DE112013003894T5 (de) Verfahren zum Züchten von Silizium-Einkristall
DE112018001044T5 (de) Verfahren zum Herstellen von Silizium-Einkristallbarren, und Silizium-Einkristall-Barren
DE112012004967T5 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Züchtung von Ingots
DE112018002163B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls, Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Silicium-Wafers, Silicium-Einkristall, und epitaktischer Silicium-Wafer
DE102019208389A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Restspannungs- und versetzungsfreien AIII-BV-Substratwafern
DE10047346B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Siliciumwafers zur Abscheidung einer Epitaxieschicht und Epitaxiewafer
DE112012006260T5 (de) Verfahren zur Züchtung eines Ingots und Ingot
DE112008000877T5 (de) Einkristall-Zuchtverfahren und Ziehvorrichtung für Einkristalle
DE112009000986T5 (de) Einkristall-Wachstumsverfahren und Einkristall-Ziehvorrichtung
DE10164379A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen kohlenstoffdotierten Wafers und eines epitaktischen Halbleiter-Wafers
DE112010004657B4 (de) Einkristall-Herstellungsvorrichtung und ein Einkristall-Herstellungsverfahren
DE102014221421B3 (de) Verfahren zur Herstellung einer epitaktischen Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium
DE10393635T5 (de) Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SK SILTRON INC., GUMI-SI, KR

Free format text: FORMER OWNER: LG SILTRON INC., GYEONGBUK, KR

R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE BAUER VORBERG KAYSER PARTNERSCH, DE