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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Züchten eines Ingots.
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Stand der Technik
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Allgemein kann ein Prozess zur Herstellung eines Wafers, der zur Herstellung eines Halbleiterbauteils verwendet wird, umfassen: ein Schneidverfahren zum Schneiden eines Siliziumeinkristallingots; ein Kantenschliffverfahren zum Runden einer Kante eines Wafers, der durch das Schneiden des Siliziumeinkristallingots gebildet wurde; ein Läppverfahren zum Planarisieren einer rauen Oberfläche des Wafers infolge des Schneidverfahrens; ein Reinigungsverfahren zum Entfernen verschiedener Verunreinigungssubstanzen einschließlich Teilchen, die während des Kantenschliffverfahrens oder des Läppverfahrens erzeugt wurden, von dem Wafer; ein Flächenschliffverfahren für den Wafer, um eine Form und eine Oberflächenqualität zu erhalten, die für eine nachfolgende Verarbeitung geeignet sind; und ein Kantenpolierverfahren zum Polieren der Kante des Wafers.
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Siliziumeinkristallingots können unter Verwendung eines Czochralski-Verfahrens (CZ) oder eines Zonenschmelzverfahrens (FZ) gezüchtet werden. Das CZ-Verfahren wird gewöhnlich zum Züchten von Siliziumeinkristallingots verwendet, da Siliziumeinkristallingots mit großem Durchmesser unter Verwendung des CZ-Verfahrens hergestellt werden können und das CZ-Verfahren wirtschaftlich ist.
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Das CZ-Verfahren kann durch Eintauchen eines Impfkristalls in eine Siliziumschmelze und dann durch Ziehen des Impfkristalls bei einer niedrigen Geschwindigkeit durchgeführt werden.
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Die Siliziumeinkristallingots werden gemäß den Verwendungen des Wafers dotiert. An dieser Stelle wird ein Dotierstoff auf eine Oberfläche der Siliziumschmelze fallen gelassen und geschmolzen. In diesem Fall wird der fallen gelassene Dotierstoff in der Siliziumschmelze nicht vollständig geschmolzen und ein Teil hiervon verdampft, was unnötigerweise eine Verbrauchsmenge des Dotierstoffs und einen Innenkontaminationsgrad einer Ingotzuchtvorrichtung erhöhen kann. Das kann die Ingotausbeute verringern.
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Insbesondere tritt, da Antimon (Sb) einen niedrigen Schmelzpunkt hat, ein Phasenwechsel hiervon schnell auf. Somit kann, wenn ein Ingot mit Sb dotiert wird, eine Verpuffung aufgrund eines Dampfdruckunterschieds auf einer Oberfläche der Siliziumschmelze auftreten. Daher wird ein zusätzlicher Prozess, wie zum Beispiel ein Prozess zur beliebigen erneuten Behandlung eines Dotierstoffs und Schmelzen des Dotierstoffs in einer Siliziumschmelze, benötigt, wodurch eine Prozesszeit und Prozesskosten erhöht werden.
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Die
KR 10 2005 005 28 88 A offenbart eine Vorrichtung zur Einbringung eines Dotierstoffs in eine Siliziumschmelze, wobei die Vorrichtung einen inneren Behälter und einen diesen umgebenden äußeren Behälter umfasst. In dem inneren Behälter befindet sich ein Dotierstoff mit niedrigem Schmelzpunkt, der durch mehrere Löcher in den Seitenflächen des inneren Behälters in einen Ringspalt zwischen dem inneren und dem äußeren Behälter verdampfen kann. Wenn die Vorrichtung in eine Siliziumschmelze getaucht wird, dringt die Siliziumschmelze durch mehrere Löcher in der Bodenfläche des äußeren Behälters in den unteren Bereich des Behälters ein. Durch den Ringspalt gelangt der verdampfte Dotierstoff nach unten zu der Siliziumschmelze, wobei der Ringspalt nach oben hin abgeschlossen ist, so dass dort kein verdampfter Dotierstoff entweichen kann.
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Weitere Patentdokumente offenbaren ferner Behälter für die Aufnahme eines Dotierstoffs, welche in ihrer Bodenfläche ein oder mehrere Löcher aufweisen. Werden diese Behälter in eine Siliziumschmelze getaucht, dringt die Schmelze durch diese Löcher in die Aufnahmebehälter ein und kontaktiert dort den Dotierstoff. Hier sind beispielhaft die
US 2004/0069214 A1 , die
US 2003/0061985 A1 und die
US 2001/0015167 A1 zu nennen.
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Offenbarung
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Technische Aufgabe
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Gemäß Ausführungsformen wird ein Dotierstoff einer Siliziumschmelze effizienter bereitgestellt, um so einen Siliziumingot hoher Qualität zu züchten.
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Technische Lösung
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In einer Ausführungsform umfasst eine Ingotzuchtvorrichtung: einen Tiegel, der eine Siliziumschmelze aufnimmt; einen Zugmechanismus, der oberhalb des Tiegels angeordnet ist, um sich nach oben und nach unten zu bewegen; und ein Dotierstofflieferantteil, das mit dem Zugmechanismus verbunden ist, um der Siliziumschmelze einen Dotierstoff bereitzustellen, wobei das Dotierstofflieferantteil eine Bodenfläche und eine Seitenfläche umfasst, die jeweils mit einem oder mehreren Löchern versehen sind. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Dotierstofflieferantteil zur Aufnahme eines Dotierstoffs ein Aufnahmeteil mit einer zylindrischen Form aufweist. Erste Löcher sind in der Bodenfläche dieses Aufnahmeteils angeordnet, während zweite Löcher in der Seitenfläche dieses Aufnahmeteils angeordnet sind. Weiterhin weist das Dotierstofflieferantteil ein Verschlussteil auf, das einen oberen Teil des Aufnahmeteils wahlweise verschließt.
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Mit der erfindungsgemäßen Ingotzuchtvorrichtung kann das folgende Ingotzuchtverfahren durchgeführt werden: Bereitstellen einer Siliziumschmelze; Eintauchen eines Dotierstofflieferantteils, das einen Dotierstoff aufnimmt, in die Siliziumschmelze, um der Siliziumschmelze den Dotierstoff bereitzustellen; Bereitstellen des Dotierstoffs für die Siliziumschmelze durch Einbringen der Siliziumschmelze in das Dotierstofflieferantteil durch mehrere Löcher, die in einer Bodenfläche und einer Seitenfläche des Dotierstofflieferantteils angeordnet sind; Ziehen des Dotierstofflieferantteils; und Züchten eines Ingots aus der Siliziumschmelze.
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Die Details einer oder mehrerer Ausführungsformen sind in den beigefügten Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen ersichtlich werden.
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Vorteilhafte Wirkungen
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Wenn ein Dotierstoff eine Siliziumschmelze durch ein Dotierstofflieferantteil berührt, wird gemäß der Ausführungsform verhindert, dass das Innere einer Ingotzuchtvorrichtung durch ein Verdampfen des Dotierstoffs kontaminiert wird. Außerdem kann ein gefährlicher Unfall verhindert werden, wie zum Beispiel eine Verpuffung infolge eines Dampfdruckunterschieds des Dotierstoffs auf einer Oberfläche der Siliziumschmelze. Somit kann die Ausbeute der Ingots, die aus der Siliziumschmelze gezüchtet werden, erhöht werden. Zusätzlich kann die Verbrauchsmenge eines teuren Dotierstoffs verringert werden und eine Siliziumschmelze kann stark dotiert werden.
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Das Dotierstofflieferantteil umfasst erste Löcher in einer Bodenfläche hiervon und zweite Löcher in einer Seitenfläche hiervon. Das Innere des Dotierstofflieferantteils kann mit dem Äußeren hiervon durch die ersten und zweiten Löcher in Verbindung stehen, wonach die Siliziumschmelze in das Dotierstofflieferantteil eingebracht werden kann und hieraus durch die ersten und zweiten Löcher abgeführt werden kann. Das heißt, der Dotierstoff kann mit der Siliziumschmelze in Kontakt kommen. Insbesondere kann ohne eine zusätzliche Vorrichtung zum Verschließen der ersten und zweiten Löcher verhindert werden, dass der Dotierstoff aus dem Dotierstofflieferantteil verloren geht.
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Der in dem Dotierstofflieferantteil aufgenommene Dotierstoff kann eine Stabform aufweisen. Somit kann die Siliziumschmelze ohne einen Verlust des Dotierstoffs durch die ersten und zweiten Löcher dotiert werden. Außerdem können, da zusätzliche Prozesse im Unterschied zu typischen granulatförmigen Dotierstoffen nicht erforderlich sind, eine Prozesszeit und Prozesskosten verringert werden.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ingotzuchtvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
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2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Dotierstofflieferantteil veranschaulicht, das in der Ingotzuchtvorrichtung der 1 enthalten ist.
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3 ist eine Unteransicht, die das Dotierstofflieferantteil veranschaulicht, das in der Ingotzuchtvorrichtung der 1 enthalten ist.
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4 ist eine perspektivische Ansicht, die Dotierstoffe veranschaulicht, die in der Ingotzuchtvorrichtung der 1 verwendet werden.
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5 und 6 sind Querschnittsansichten, die ein Ingotzuchtverfahren veranschaulichen.
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7 ist ein Graph, der einen Vergleich zwischen dem spezifischen Widerstand einer Ausführungsform mit dem eines Vergleichsbeispiels veranschaulicht.
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Art und Weise für die Erfindung
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In der Beschreibung von Ausführungsformen ist zu verstehen, dass, wenn eine Schicht (oder ein Belag), ein Bereich, ein Muster oder eine Struktur als „auf” oder „unter” einer anderen Schicht (oder einem Belag), einem Bereich, einem Pad oder Muster bezeichnet wird, die Ausdrucksweise „auf” und „unter” sowohl die Bedeutungen von „direkt” als auch „indirekt” umfasst. Ferner wird der Bezug auf „auf” und „unter” jeder Schicht basierend auf den Zeichnungen gemacht.
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In den Zeichnungen kann die Dimension oder die Größe jeder Schicht (oder Belags), Bereichs, Musters oder Struktur zur Einfachheit der Beschreibung und zur Klarheit übertrieben, ausgelassen oder schematisch veranschaulicht sein.
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Hierin nachstehend wird eine Ausführungsform im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Eine Ingotzuchtvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ingotzuchtvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Dotierstofflieferantteil veranschaulicht, das in der Ingotzuchtvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist. 3 ist eine Unteransicht, die das Dotierstofflieferantteil veranschaulicht, das in der Ingotzuchtvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die Dotierstoffe gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
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Mit Bezug auf 1 kann eine Siliziumeinkristall-Ingotherstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Czochralski-Verfahren (CZ) neben anderen Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers verwendet werden.
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Die Siliziumeinkristall-Ingotherstellungsvorrichtung umfasst eine Kammer 10, einen Quarztiegel 20, der eine Siliziumschmelze SM enthält, einen Tiegelträger 22, eine Tiegeldrehwelle 24, ein Dotierstofflieferantteil 50, einen Zugmechanismus 30, der das Dotierstofflieferantteil 50 zieht, einen Wärmeschild 40, der Wärme blockiert, eine Widerstandsheizvorrichtung 70, eine Isolierung 80 und eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung 90.
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Nun wird die Siliziumeinkristall-Ingotherstellungsvorrichtung ausführlicher beschrieben.
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Der Quarztiegel 20 kann in der Kammer 10 angebracht sein und der Tiegelträger 22 kann den Quarztiegel 20 tragen. Die Siliziumschmelze SM ist in dem Quarztiegel 20 aufgenommen. Der Quarztiegel 20 kann Quarz umfassen und der Tiegelträger 22 kann Graphit umfassen.
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Der Quarztiegel 20 kann durch die Tiegeldrehwelle 24 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden.
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Das Dotierstofflieferantteil 50 ist eine Komponente zur stabilen Lieferung eines Dotierstoffs mit einer hohen Volatilität und kann sich benachbart zu dem Quarztiegel 20 befinden. Der Zugmechanismus 30 kann als eine Struktur zum Bewegen des Dotierstofflieferantteils 50 nach oben und nach unten mit der oberen Fläche des Dotierstofflieferantteils 50 verbunden sein.
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Entsprechend den nach oben und nach unten gerichteten Bewegungen des Zugmechanismus 30 wird das mit dem Zugmechanismus 30 verbundene Dotierstofflieferantteil 50 nach oben und nach unten bewegt.
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Das Dotierstofflieferantteil 50 wird nun ausführlicher mit Bezug auf die 2 und 3 beschrieben. Das Dotierstofflieferantteil 50 weist eine zylindrische Form auf, um einen Dotierstoff 55 aufzunehmen, wobei die Form des Dotierstofflieferantteils 50 jedoch nicht eigens begrenzt ist.
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Das Dotierstofflieferantteil 50 kann aus einem Siliziumoxid (SiO2), wie zum Beispiel Quarz, gebildet sein.
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Das Dotierstofflieferantteil 50 weist mehrere Löcher auf. Insbesondere weist das Dotierstofflieferantteil 50 eine Bodenfläche und eine Seitenfläche auf, die die Bodenfläche umgibt, und die Löcher sind in der Bodenfläche und der Seitenfläche angeordnet. Mehrere erste Löcher h1 sind in der Bodenfläche angeordnet. Mehrere zweite Löcher h2 sind in der Seitenfläche angeordnet.
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Das Innere des Dotierstofflieferantteils 50 kann durch die ersten und zweiten Löcher h1 und h2 mit dem Äußeren hiervon in Verbindung stehen und die Siliziumschmelze SM kann in das Dotierstofflieferantteil 50 eingebracht werden und hiervon durch die ersten und zweiten Löcher h1 und h2 abgeführt werden. Das heißt, der Dotierstoff 55 kann die Siliziumschmelze SM berühren.
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Ein Durchmesser D1 der ersten Löcher h1 (eine horizontale oder vertikale Länge der ersten Löcher h1, sofern die ersten Löcher h1 keine Kreisform aufweisen) und ein Durchmesser D2 der zweiten Löcher h2 (eine horizontale oder vertikale Länge der zweiten Löcher h2, sofern die zweiten Löcher h2 keine Kreisform aufweisen) sind kleiner als ein Durchmesser D3 der Dotierstoffe 55 (siehe 4), um so einen Verlust der Dotierstoffe 55 aus dem Dotierstofflieferantteil 50 durch die ersten und zweiten Löcher h1 und h2 zu verhindern.
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Außerdem kann ohne zusätzliche Vorrichtung zum Verschließen der ersten und zweiten Löcher h1 und h2 verhindert werden, dass der Dotierstoff 55 aus dem Dotierstofflieferantteil 50 verloren geht. Das heißt da verhindert wird, dass der Dotierstoff 55 durch die ersten und zweiten Löcher h1 und h2 verloren geht, ist es nicht erforderlich, die ersten und zweiten Löcher h1 und h2 zu verschließen. Insbesondere kann sich der Durchmesser D1 der erste Löcher h1 von etwa 5 mm bis etwa 13 mm erstrecken. Wenn der Durchmesser D1 der ersten Löcher h1 etwa 10 mm ist, kann die Anzahl der ersten Löcher h1 etwa 32 betragen. Der Durchmesser D2 der zweiten Löcher h2 kann derselbe sein wie der Durchmesser D1 der ersten Löcher h1 und die Anzahl der zweiten Löcher h2 kann etwa 16 betragen.
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Wie in 3 veranschaulicht ist, kann sich die Fläche, die von den ersten Löchern h1 in der Bodenfläche des Dotierstofflieferantteils 50 eingenommen wird, von etwa 40% bis etwa 80% einer Fläche der Bodenfläche erstrecken. Wenn die Fläche, die durch die ersten Löcher h1 eingenommen wird, kleiner als etwa 40% der Fläche der Bodenfläche ist, kann es eine lange Zeit dauern, den Dotierstoff 55 in der Siliziumschmelze SM zum Dotieren zu schmelzen. Wenn die Fläche, die durch die ersten Löcher h1 eingenommen wird, größer ist als etwa 80% der Fläche der Bodenfläche, kann sich die Körperfestigkeit des Dotierstofflieferantteils 50 verringern.
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Die Fläche, die durch die zweiten Löcher h2 eingenommen wird, ist kleiner als die Fläche, die durch die ersten Löcher h1 eingenommen wird. Dies ist so, weil, wenn die Fläche, die durch die zweiten Löcher h2 eingenommen wird, die in der Seitenfläche angeordnet sind, zu groß ist, Gas durch Verdampfen des Dotierstoffs 55 ausgestoßen werden kann.
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Mit Bezug auf 4 kann der Dotierstoff 55 eine zylindrische Form aufweisen und die Außenumfangsfläche der zylindrischen Form kann uneben sein. Der Durchmesser D3 des Dotierstoffs 55 (D3 kann eine horizontale oder vertikale Breite des Dotierstoffs 55 bezeichnen, sofern die obere oder untere Fläche des Dotierstoffs 55 keine Kreisform aufweist) kann sich von etwa 15 mm bis etwa 20 mm erstrecken und eine Höhe H des Dotierstoffs 55 kann sich von etwa 40 mm bis etwa 50 mm erstrecken.
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Das heißt, da der Dotierstoff 55 eine Stabform hat, wird verhindert, dass der Dotierstoff 55 aus den ersten und zweiten Löchern h1 und h2 während eines Dotierprozesses verloren geht. Außerdem können, da zusätzliche Prozesse im Unterschied zu typischen granulatförmigen Dotierstoffen nicht erforderlich sind, eine Prozesszeit und Prozesskosten verringert werden.
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Die Siliziumschmelze SM kann mit dem Dotierstoff 55 dotiert werden. Dementsprechend können die elektrischen Eigenschaften eines aus einem Ingot hergestellten Wafers angepasst werden. Die Art des Dotierstoffs 55 hängt von der Art eines herzustellenden Wafers ab. Wenn zum Beispiel ein Wafer vom n-Typ hergestellt wird, kann der Dotierstoff 55 Phosphor sein. Wenn als weiteres Beispiel ein Wafer vom p-Typ hergestellt wird, kann der Dotierstoff 55 Bor sein.
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Das Dotierstofflieferantteil 50 umfasst ein Aufnahmeteil 52 und ein Verschlussteil 54. Das Aufnahmeteil 52 kann die Dotierstoffe 55 aufnehmen und das Verschlussteil 54 kann entfernbar mit der oberen Fläche des Aufnahmeteils 52 verbunden sein. Somit kann die obere Fläche des Aufnahmeteils 52 entsprechend dem Entfernen oder Verbinden des Verschlussteils 54 verschlossen oder geöffnet werden.
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Das Aufnahmeteil 52 kann Vorsprungteile 52a umfassen, um mit dem Verschlussteil 54 verbunden zu werden. Das Verschlussteil 54 kann Verbindungsausnehmungen 54a umfassen, um mit den Vorsprungsteilen 52a verbunden zu werden. Das Verschlussteil 54 kann das Aufnahmeteil 52 mittels der Vorsprungsteile 52a und der Verbindungsausnehmungen 54a verschließen. Die Ausführungsformen sind jedoch nicht hierauf beschränkt und es können verschiedene Strukturen zur Verbindung des Aufnahmeteils 52 mit dem Verschlussteil 54 vorgesehen werden. Das Aufnahmeteil 52 und das Verschlussteil 54 können aus einem Stück ausgebildet sein.
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Wenn der Dotierstoff 55 die Siliziumschmelze SM durch das Dotierstofflieferantteil 50 berührt, wird verhindert, dass das Innere der Ingotzuchtvorrichtung durch ein Verdampfen des Dotierstoffs 55 kontaminiert wird. Außerdem kann ein gefährlicher Unfall verhindert werden, wie zum Beispiel eine Verpuffung infolge eines Dampfdruckunterschieds des Dotierstoffs 55 auf einer Oberfläche der Siliziumschmelze SM.
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Das heißt, ein Dotierstoff ist in dem Dotierstofflieferantteil 50 aufgenommen, das aus Quarz gebildet ist, und das Dotierstofflieferantteil 50 wird in die Siliziumschmelze gegeben. In diesem Fall verhindert das Dotierstofflieferantteil 50 mit der verschlossenen oberen Fläche, dass das Innere der Ingotzuchtvorrichtung durch das Verdampfen infolge des Kontakts zwischen dem Dotierstoff und der Siliziumschmelze kontaminiert wird. Zusätzlich unterdrücken die Außenflächen des Dotierstofflieferantteils 50 ein Aufspritzen des Dotierstoffs.
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Die Widerstandsheizvorrichtung 70 kann sich angrenzend zu dem Tiegelträger 22 befinden, um den Quarztiegel 20 zu erwärmen. Die Isolierung 80 kann außerhalb der Widerstandsheizvorrichtung 70 angeordnet sein. Die Widerstandsheizvorrichtung 70 stellt Wärme bereit, die erforderlich ist, um Polysilizium in die Siliziumschmelze SM zu schmelzen, und stellt der Siliziumschmelze SM während eines Herstellungsprozesses kontinuierlich Wärme bereit.
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Die in dem Quarztiegel 20 enthaltene Siliziumschmelze SM hat eine hohe Temperatur und gibt Wärme von einer Oberfläche hiervon ab. Wenn eine große Wärmemenge von der Oberfläche der Siliziumschmelze SM abgegeben wird, ist es schwierig, die Siliziumschmelze SM auf einer geeigneten Temperatur zu halten, die zum Züchten eines Siliziumeinkristallingots erforderlich ist. Somit ist es erforderlich, die von der Oberfläche der Siliziumschmelze SM abgegebene Wärme zu minimieren und zu verhindern, dass die abgegebene Wärme zu der oberen Seite des Siliziumeinkristallingots übertragen wird. Zu diesem Zweck wird der Wärmeschild 40 vorgesehen, um die Siliziumschmelze SM und die Oberfläche der Siliziumschmelze SM in einer Umgebung hoher Temperatur zu halten.
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Der Wärmeschild 40 kann eine von verschiedenen Formen aufweisen, um eine gewünschte thermische Umgebung für ein stabiles Kristallwachstum aufrechtzuerhalten. Zum Beispiel kann der Wärmeschild 40 eine hohle Zylinderform aufweisen, um den Siliziumeinkristallingot zu umgeben. Zum Beispiel kann der Wärmeschild 40 Graphit, Graphitfilz oder Molybdän umfassen.
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Die Magnetfelderzeugungsvorrichtung 90 kann außerhalb der Kammer 10 angeordnet sein, um die Siliziumschmelze SM mit einem Magnetfeld zu beaufschlagen, um dadurch die Konvektion der Siliziumschmelze SM zu steuern. Die Magnetfelderzeugungsvorrichtung 90 kann ein Magnetfeld (MF) in einer Richtung rechtwinklig zu einer Kristallwachstumsachse eines Siliziumeinkristallingots erzeugen, d. h. ein horizontales Magnetfeld.
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Hierin nachstehend wird ein Ingotzuchtverfahren mit Bezug auf die 5 und 6 beschrieben. Zur Deutlichkeit und Kürze werden ausführliche Beschreibungen, die dieselben oder den obigen Beschreibungen ähnlich sind, ausgelassen.
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Die 5 und 6 sind Querschnittsansichten, die ein Ingotzuchtverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen.
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Ein mögliches Ingotzuchtverfahren umfasst: Bereitstellen der Siliziumschmelze SM; Eintauchen des Dotierstofflieferantteils 50; Bereitstellen des Dotierstoffs 55; Ziehen des Dotierstofflieferantteils 50; und Züchten eines Ingots.
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Bei der Bereitstellung der Siliziumschmelze SM kann die Siliziumschmelze SM in einem Quarztiegel bereitgestellt werden, der in einer Kammer angebracht ist.
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Bei dem Eintauchen des Dotierstofflieferantteils 50 kann das Dotierstofflieferantteil 50 in eine Siliziumschmelze SM eingetaucht werden. Wenn das Dotierstofflieferantteil 50 den Dotierstoff 55 aufnimmt und in die Siliziumschmelze SM eingetaucht wird, berührt der Dotierstoff 55 die Siliziumschmelze SM, um die Siliziumschmelze SM zu dotieren. Mit Bezug auf 5 kann das Dotierstofflieferantteil 50 vollständig in die Siliziumschmelze SM eingetaucht werden.
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Bei dem Eintauchen des Dotierstofflieferantteils 50 kann sich eine Absenkgeschwindigkeit des Dotierstofflieferantteils 50 von etwa 900 mm/min bis etwa 1100 mm/min erstrecken. Wenn die Absenkgeschwindigkeit des Dotierstofflieferantteils 50 niedriger ist als etwa 900 mm/min, kann der Dotierstoff 55 durch die zweiten Löcher h2, die in der Seitenfläche des Dotierstofflieferantteils 50 angeordnet sind, verdampfen. Wenn die Absenkgeschwindigkeit des Dotierstofflieferantteils 50 größer ist als etwa 1100 mm/min, kann ein Prozess instabil sein und das Dotierstofflieferantteil 50 kann unvollständig in die Siliziumschmelze SM eingetaucht werden.
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Bei dem Bereitstellen des Dotierstoffs 55 kann der Dotierstoff 55 in der Siliziumschmelze SM geschmolzen werden. Da der Dotierstoff 55 in dem Dotierstofflieferantteil 50 angeordnet ist, kann eine Verpuffung infolge einer Verdampfung oder eines Gasdruckunterschieds des Dotierstoffs 55 verhindert werden. Außerdem wird verhindert, dass das Innere einer Ingotzuchtvorrichtung kontaminiert wird, wodurch die Ingotausbeute erhöht wird.
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Beim Ziehen des Dotierstofflieferantteils 50 kann das Dotierstofflieferantteil 50 aus der Siliziumschmelze SM hochgehoben werden.
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Mit Bezug auf 6 kann beim Züchten des Ingots der Ingot aus der Siliziumschmelze SM gezüchtet werden.
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An dieser Stelle kann der Zugmechanismus 30, an dem ein Impfkristall S befestigt ist, oberhalb des Quarztiegels 20 angeordnet sein, um den Impfkristall S zu ziehen, und kann in eine Richtung gedreht werden, die einer Drehrichtung der Tiegeldrehwelle 24 entgegengesetzt ist. Dementsprechend wird der Ingot gezüchtet.
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Die in der obigen Ausführungsform beschriebenen Merkmale, Strukturen und Wirkungen sind in wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten und sind nicht nur auf eine Ausführungsform beschränkt. Ferner können in jeder Ausführungsform beschriebene Merkmale, Strukturen und Wirkungen in anderen Ausführungsformen durch einen Fachmann kombiniert oder modifiziert werden, zu denen die Ausführungsformen gehören. Somit sollten zu solchen Kombinationen und Modifizierungen in Beziehung stehende Inhalte als von dem Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung umfasst ausgelegt werden.
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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 Geltungsbereichs der Prinzipien dieser Offenbarung liegen. Insbesondere sind verschiedene Variationen und Modifizierungen der Komponententeile und/oder Anordnungen der gegenständlichen Kombinationsanordnung innerhalb des Geltungsbereichs 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.
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Ausführungsform
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Eine Siliziumschmelze wurde in einem Tiegel bereitgestellt und etwa 690 g eines Dotierstoffs wurden in einem Dotierstofflieferantteil, das Quarz umfasst, bereitgestellt. Danach wurde das Dotierstofflieferantteil in die Siliziumschmelze eingetaucht, um die Siliziumschmelze zu dotieren.
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Vergleichsbeispiel
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Etwa 860 g eines Dotierstoffs wurden an einem Impfkristall mit einer rechteckigen Parallelepipedform befestigt. Danach wird der Dotierstoff in die Siliziumschmelze gebracht, um die Siliziumschmelze zu dotieren.
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Die Tabelle 1 zeigt spezifische Widerstandswerte von Ingots, die entsprechend der Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels gezüchtet wurden. Tabelle 1
| | Dotierstoffeinsatzmenge (g) | Spezifischer Widerstand (mΩ cm) |
| Ausführungsform | 690 g | 18,5 |
| Vergleichsbeispiel | 860 g | 18,3 |
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Wie in Tabelle 1 dargestellt ist, waren bei dem Vergleichsbeispiel etwa 860 g des Dotierstoffs erforderlich, um einen spezifischen Widerstand von etwa 18 mΩcm zu erreichen. Jedoch waren bei der Ausführungsform etwa 690 g des Dotierstoffs erforderlich, um einen spezifischen Widerstand von etwa 18 mΩcm zu erreichen. Das heißt, dass etwa 170 g des Dotierstoffs, der sonst verdampft, eingespart wurden. Tabelle 2
| | Anzahl an Wiederholungen | Einkristallausbeute (%) |
| Ausführungsform | 1,5 | 90 |
| Vergleichsbeispiel | 2,7 | 78 |
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Wie in Tabelle 2 dargestellt ist, erhöhte ein Unterschied bei der verdampften Menge infolge einer Dotierung mit hoher Konzentration für ein Erreichen eines spezifischen Sollwiderstandswerts die Anzahl der Wiederholungen und verringerte eine Einkristallausbeute bei dem Vergleichsbeispiel. Die Anzahl der Wiederholungen bedeutet die Anzahl der Male des Wiederschmelzens und Wiederzüchtens eines Ingots, wenn ein Ingot verloren ist. Die Anzahl der Wiederholungen der Ausführungsform ist kleiner als jene des Vergleichsbeispiels und die Einkristallausbeute der Ausführungsform ist größer als jene des Vergleichsbeispiels.
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Mit Bezug auf 7 ist, obwohl die Menge des Dotierstoffs der Ausführungsform kleiner ist als jene des Vergleichsbeispiels, der spezifische Widerstand des Ingots der Ausführungsform entsprechend des Erstarrungsanteils kleiner als jener des Vergleichsbeispiels. Somit kann die Verbrauchsmenge eines teuren Dotierstoffs verringert werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Da Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auf eine Ingotzuchtvorrichtung angewendet werden können, ist die vorliegende Offenbarung gewerblich anwendbar.
