DE112020005532T5

DE112020005532T5 - Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls

Info

Publication number: DE112020005532T5
Application number: DE112020005532.9T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Matsumura
Original assignee: GlobalWafers Japan Co Ltd
Current assignee: GlobalWafers Japan Co Ltd
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2022-09-01
Also published as: WO2021095324A1; TW202132633A; JP2021075425A; CN114616361A; CN114616361B; TWI784314B

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls mit einer gleichmäßigeren Sauerstoffkonzentration in Richtung der Kristallwachstumsachse wird bereitgestellt. Das Verfahren betrifft die Herstellung eines Silizium-Einkristalls durch Ziehen eines Silizium-Einkristalls nach dem Czochralski-Verfahren aus einer Siliziumschmelze, die in einem Quarzglastiegel (3) eingebracht ist. Die Variation der Sauerstoffkonzentration entlang der Kristallwachstumsachse des gezogenen Silizium-Einkristalls liegt innerhalb von 20%, wenn ein Quarzglastiegel verwendet wird, bei dem das Verhältnis t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht des Quarzglastiegels zur Wanddicke T des Quarzglastiegels vom oberen Abschnitt zum unteren Abschnitt über die Wand des Tiegels eingestellt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls nach der Czochralski-Methode (CZ-Methode), insbesondere zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls mit einer gleichmäßigeren Sauerstoffkonzentration in Richtung der Kristallwachstumsachse.
Hintergrundtechnik
Das Züchten von Silizium-Einkristallen nach dem CZ-Verfahren wird wie folgt ausgeführt: polykristallines Silizium wird als Rohmaterial in einen Quarzglastiegel 51 gefüllt, der in einer in 8 dargestellten Kammer 50 installiert ist, das polykristalline Silizium wird durch Erwärmen durch eine Heizeinrichtung 52, die an einem Umfang des Quarzglastiegels 51 vorgesehen ist, zu einer Siliziumschmelze M geschmolzen, dann wird ein an einem Impfkristallspannfutter befestigter Impfkristall P in die Siliziumschmelze M getaucht, und das Impfkristallspannfutter wird nach oben gezogen, während das Impfkristallspannfutter und der Quarzglastiegel 51 in die gleiche Richtung oder in entgegengesetzte Richtungen gedreht werden.
Vor Beginn des Ziehvorgangs, wenn sich die Temperatur der Schmelze M stabilisiert, wird eine Einschnürung ausgeführt, nachdem der Impfkristall P in Kontakt mit der Schmelze M gebracht wurde, um das vordere Ende des Impfkristalls P zu schmelzen. Das Einschnüren ist ein unentbehrlicher Prozess zum Beseitigen von Versetzungen, die im Silizium-Einkristall aufgrund eines Temperaturschocks auftreten, der durch den Kontakt zwischen dem Impfkristall und der Siliziumschmelze M verursacht wird.
Durch das Einschnüren wird ein Halsabschnitt P1 gebildet. Der Halsabschnitt P1 muss für einen Kristall mit 300 mm Durchmesser beispielsweise einen Durchmesser von etwa 5 mm und eine Länge von 30 bis 40 mm oder mehr aufweisen.
Hinsichtlich der Prozesse nach dem Beginn des Ziehvorgangs werden ein Prozess zum Ausbilden einer Schulter C1 zum Erweitern des Durchmessers bis zu einem geraden Körper nach dem Einschnüren, ein Prozess zum Ausbilden eines geraden Körpers C2 zum Züchten des Kristalls als ein Produkt eines Einkristalls, und ein Prozess zum Ausbilden eines hinteren Abschnitts (nicht dargestellt), bei dem der Durchmesser des Einkristalls nach dem Ausbilden des geraden Körpers allmählich verringert wird, ausgeführt.
Da sich die Innenfläche des Quarzglastiegels 51 durch den Kontakt mit der Siliziumschmelze M auflöst, löst sich der im Quarzglastiegel 51 enthaltene Sauerstoff in die Siliziumschmelze M heraus, um mit der Siliziumschmelze M unter Bildung von SiO_x zu reagieren. Der größte Teil des SiO_x verdampft von der freien Oberfläche der Siliziumschmelze M und wird mit einem Inertgas wie Argon (Ar) evakuiert, das in eine Einkristall-Ziehvorrichtung eingeleitet wird.
Ein Teil des SiO_x wird im wachsenden Einkristall aufgenommen; der im Silizium-Einkristall aufgenommene Sauerstoff bewirkt eine Getterung von Schwermetallen aufgrund von Sauerstoffausscheidungen während Prozessen zum Herstellen von Halbleiterbauelementen und eine Unterdrückung von Gleitversetzungen.
Bei Prozessen zum Herstellen von Halbleiterbauelementen besteht jedoch die Gefahr, dass die elektronischen Eigenschaften negativ beeinflusst werden können, wenn die Sauerstoffausscheidungen in einer aktiven Schicht vorhanden sind. Daher ist die Herstellung von Wafern, die eine geeignete Sauerstoffkonzentration für verschiedene Arten von Bauelementen enthalten, erforderlich.
Der obere Abschnitt des geraden Körpers, der in einer frühen Ziehphase des Wachstums gezüchtet wird, wird in einem Zustand gezogen, in dem eine relativ große Menge an Elution von Sauerstoff aus dem Quarzglastiegel enthalten ist, da eine große Menge an Siliziumschmelze in dem Quarzglastiegel enthalten ist und die Kontaktfläche der Schmelze mit der Innenfläche des Tiegels groß ist. Mit fortschreitendem Ziehen des Einkristalls verringert sich die Menge an Elution von Sauerstoff vom Quarzglastiegel, da die im Quarzglastiegel enthaltene Menge an Siliziumschmelze abnimmt und sich die Kontaktfläche der Schmelze mit der Innenfläche des Tiegels weiter verringert.
Infolgedessen ist die Sauerstoffkonzentration in der Siliziumschmelze nicht stabil und die Sauerstoffkonzentrationsverteilung in der Wachstumsrichtung des Einkristalls ist tendenziell ungleichmäßig; so ist beispielsweise die Sauerstoffkonzentration umso höher, je weiter oben der Abschnitt des Kristalls ist, und umgekehrt. Bei diesem Wachstumsprozess wird erwartet, dass eine Steuerung, die bewirkt, dass die Sauerstoffkonzentration in der Wachstumsrichtung des Einkristalls gleichmäßig wird, dazu beiträgt, die Ausbeute zu verbessern.
Hinsichtlich des vorstehenden Problems offenbart Patentliteratur PTL 1 ( JP-A-1994-56571 ) ein Verfahren zum Steuern der Sauerstoffkonzentration eines Einkristalls durch Anordnen einer Strahlungsabschirmung mit einer umgekehrten Kegelstumpfform oder einer zylindrischen Form über der Siliziumschmelze und Einstellen des Abstands zwischen der Oberfläche der Siliziumschmelze und dem unteren Ende der Strahlungsabschirmung. Unter Verwendung des in PTL 1 offenbarten Verfahrens können der Grad der Abkühlung der Schmelzenoberfläche durch das der Schmelzenoberfläche von oberhalb der Wärmeabschirmungseinrichtung zugeführte Inertgas und der Grad der Abschirmung der vom Tiegel zur Schmelzenoberfläche abgestrahlten Wärme genau gesteuert werden, wodurch die Diffusion und die Verdampfung von Sauerstoff in der Schmelze gesteuert werden können und die dem Einkristall zugeführte Sauerstoffmenge gesteuert werden kann.
Patentliteratur PTL 2 ( WO2001/063027 ) offenbart, dass die Sauerstoffkonzentration durch Variieren der Durchflussmenge und des Drucks des in den Ofen einzuleitenden Inertgases in Reaktion auf die Ziehmenge gesteuert wird.
Das in Patentliteratur 2 offenbarte Verfahren ermöglicht eine einfache Einstellung der Sauerstoffmenge, die als Oxid von der Schmelzenoberfläche in der Nähe der Kristallwachstumsgrenzfläche verdampft, und eine einfache Steuerung der in der Siliziumschmelze enthaltenen Sauerstoffmenge.
Zitatliste
Patentliteratur

PTL 1: JP-A-1994-56571
PTL 2: WO2001/063027

Kurzbeschreibung der Erfindung
Technisches Problem
Die in Patentdokument PTL 1 und Patentdokument PTL 2 jeweils offenbarten Verfahren sind zwar in der Lage, die Sauerstoffkonzentration im Kristall in Richtung der Kristallwachstumsachse gleichmäßig zu machen, weisen jedoch folgende Probleme auf:

Bei dem in Patentdokument PTL 1 offenbarten Verfahren wirken sich Änderungen der Temperatur an der Siliziumschmelzenoberfläche und der Temperaturverteilung in der Kristallhöhenrichtung aufgrund des Spalts zwischen der Siliziumschmelzenoberfläche und der Wärmeabschirmeinrichtung auf die Bildung von Kristalldefekten, wie beispielsweise Hohlraumdefekten (COP) und Sauerstoffausscheidungen (BMD), aus, wodurch bewirkt wird, dass die Verteilung der Kristalldefekte ungleichmäßig wird, und bei dem in Patentschrift PTL 2 offenbarten Verfahren, das ein Verfahren ist, in dem die Verdampfungsmenge von SiO-Gas aus der Schmelze basierend auf der Durchflussmenge und dem Druck des Inertgases eingestellt wird, ist eine Vakuumpumpe mit ausgezeichneten Evakuierungseigenschaften erforderlich, die eine Absaugpumpe für die hohe Durchflussmenge des Inertgases ist, was eine Kostenzunahme verursacht; und im Fall des Inertgases mit einer niedrigen Durchflussrate nimmt die Einkristallisationsrate aufgrund einer unzureichenden Ableitung von Verunreinigungen innerhalb des Ofens ab.

Die vorliegenden Erfinder haben neuartige Verfahren in Betracht gezogen, die sich von dem Verfahren gemäß PTL-1, in dem die Strahlungsabschirmung verwendet wird, oder von dem Verfahren gemäß PTL-2, in dem die Verdampfungsmenge von SiO-Gas aus der Schmelze unter Verwendung der Durchflussrate und des Drucks des Inertgases verwendet wird, unterscheiden.
Als Ergebnis haben die Erfinder herausgefunden, dass die Sauerstoffkonzentration in Richtung der Kristallwachstumsachse des gezogenen Silizium-Einkristalls durch Einstellen des Wertes des Verhältnisses t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht des Quarzglastiegels zur Dicke T dessen Wand an Positionen entlang der Höhenrichtung des Quarzglastiegels gesteuert werden kann.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren zum Herstellen von Silizium-Einkristallen bereitzustellen, durch das Silizium-Einkristalle mit einer gleichmäßigeren Sauerstoffkonzentration in Richtung der Kristallwachstumsachse durch Einstellen des Verhältnisses t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht des Quarzglastiegels zur Dicke T dessen Wand hergestellt werden können.
Lösung des Problems
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls dient zum Ziehen eines Silizium-Einkristalls aus einer Siliziumschmelze in einem Quarzglastiegel mit einer opaken Außenschicht und einer transparenten Innenschicht nach dem Czochralski-Verfahren. Ein Verhältnis t/T ist definiert als das Verhältnis der Dicke t der transparenten Innenschicht des Quarzglastiegels zur Dicke T dessen Seitenwand. Durch das Einstellen des Verhältnisses t/T der Seitenwanddicke des Quarzglastiegels von oben nach unten kann die Variation der Sauerstoffkonzentration entlang der Wachstumsrichtung eines gezogenen Silizium-Einkristalls innerhalb von 20% gehalten werden.
Die Wand des Quarzglastiegels ist von oben nach unten in eine Vielzahl von Bereichen geteilt. Es ist wünschenswert, das Verhältnis t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht des Quarzglastiegels zur Dicke T dessen Seitenwand für jeden Bereich einzustellen. Außerdem sollte das Verhältnis t/T vorzugsweise in einem Bereich von mehr als 0,05 bis weniger als 0,8 eingestellt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen von Silizium-Einkristallen kann durch Einstellen des Verhältnisses t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht zur Dicke T der Wand des Quarzglastiegels entlang der Höhenrichtung des Quarzglastiegels und damit durch Steuern der Sauerstoffkonzentration in der axialen Kristallwachstumsrichtung des zu ziehenden Silizium-Einkristalls die Variation der Sauerstoffkonzentration in der axialen Kristallwachstumsrichtung des zu ziehenden Silizium-Einkristalls unterdrückt und die Sauerstoffkonzentration gleichmäßiger gemacht werden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls bereitgestellt, durch das ein Silizium-Einkristall mit einer gleichmäßigen Sauerstoffkonzentrationsverteilung in Richtung der Kristallwachstumsachse durch Einstellen des Verhältnisses t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht des Quarzglastiegels zur Dicke T dessen Seitenwand hergestellt werden kann.
Figurenliste

1 zeigt eine Querschnittansicht einer Einkristallziehvorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls ausgeführt wird;
2 zeigt eine Querschnittansicht eines Quarzglastiegels, der in der Einkristallziehvorrichtung in 1 vorgesehen ist;
3 zeigt eine vergrößerte Teil-Querschnittansicht des in 2 dargestellten Quarzglastiegels;
4 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls;
5A, 5B und 5C zeigen Querschnittansichten zum Darstellen der Positionsbeziehung zwischen der Siliziumschmelze und dem Tiegel, die sich mit dem Ziehen des Kristalls ändert;
6 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des Ergebnisses der Beispiele von Experiment 1;
7 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des Ergebnisses der Beispiele von Experiment 2;
8 zeigt eine Querschnittansicht zum Beschreiben des Prozesses zum Ziehen eines Silizium-Einkristalls unter Verwendung der Czochralski-Methode.

Ausführungsformen
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls wird unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine Querschnittansicht einer Einkristallziehvorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls ausgeführt wird. 2 zeigt eine Querschnittansicht eines Quarzglastiegels, der in der Einkristallziehvorrichtung in 1 vorgesehen ist.
Die Einkristallziehvorrichtung 1 weist einen Ofen 10 auf, der eine zylindrische Hauptkammer 10a aufweist, auf der eine Ziehkammer 10b aufgesetzt ist. Im Ofen 10 sind ein um die vertikale Achse drehbarer und höhenverstellbarer Kohlenstoffsuszeptor 2 oder Graphitsuszeptor und ein durch den Kohlenstoffsuszeptor gehaltener Quarzglastiegel 3 (nachstehend einfach als Tiegel 3 bezeichnet) angeordnet. Der Tiegel 3 ist zusammen mit der Drehbewegung des Kohlenstoffsuszeptors 2 um die Vertikale drehbar.
Die Struktur des Tiegels 3 wird unter Bezug auf die 2 und 3 näher beschrieben. Der Tiegel 3 weist einen Durchmesser von beispielsweise 800 mm und einen Bodenabschnitt mit einer vorgegebenen Krümmung, einen Eckenabschnitt 32 am Umfang des Bodenabschnitts 31 und einen sich vom Eckenabschnitt 32 erstreckenden geraden Körper 33 auf. Eine Öffnung des Tiegels, eine Öffnung am oberen Ende, ist am obersten Ende des geraden Körpers ausgebildet. Der Tiegel 3 weist eine zweischichtige Struktur, die aus einer opaken Außenschicht 3A (einer opaken Schicht) und einer transparenten Innenschicht 3B (einer transparenten Schicht) besteht, wie in 2 dargestellt ist, auf.
Die opake Außenschicht 3A ist aus natürlichem Quarzglasmaterial und die transparente Innenschicht 3B ist aus einem hochreinem synthetischem Quarzglasmaterial hergestellt.
„Opak“ bezeichnet einen Zustand, in dem das Glas aufgrund vieler Blasen (Poren) im Inneren des Quarzglases ein trübes Aussehen aufweist. Natürliches Quarzglas bezeichnet Quarzglas, das durch Schmelzen von natürlichen Rohstoffen wie Quarzkristallen hergestellt wird. Synthetisiertes Quarzglas bezeichnet Quarzglas, das durch Schmelzen eines synthetischen Rohstoffs hergestellt wird, der z.B. durch Hydrolyse von Siliziumalkoxid synthetisiert wird.
Bei diesem Herstellungsverfahren wird ein Quarzglastiegel verwendet, für den ein Verhältnis t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht des Quarzglastiegels zur Dicke T dessen Seitenwand in der Tiegelhöhenrichtung eingestellt (festgelegt) wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Sauerstoffkonzentration während des Ziehprozesses nicht stabil, und die Verteilung der Sauerstoffkonzentration ist tendenziell ungleichmäßig. Die Art und Weise, wie die Gleichmäßigkeit variiert, wird durch Parameter, wie die Variation der Sauerstoffkonzentration in der Schmelze, die Stärke des Magnetfeldes, die Mittenposition des Magnetfeldes, die Durchflussrate des Inertgases und dessen Druck im Tiegel, die Drehzahl des Tiegels 3 und die Drehzahl des Einkristalls, beeinflusst.
Aus diesem Grund wird eine Tendenz der Verteilung der Sauerstoffkonzentration im gezogenen Einkristall (z.B. ist die Sauerstoffkonzentration an der Oberseite des Kristalls höher als an dessen unterem Teil) in einer Einkristallziehvorrichtung im Voraus erfasst, und das Verhältnis t/T wird darauf basierend eingestellt.
Die Ausführungsform wird beispielhaft als ein Fall der Verteilung beschrieben, bei der die Sauerstoffkonzentration an der Oberseite des Kristalls höher ist als an dessen unterem Teil.
Das Verhältnis t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht 3B des Quarzglastiegels zur Wanddicke T (der Gesamtdicke der opaken Schicht 3A und der opaken Innenschicht 3B) des Tiegels ist in der Tiegelhöhenrichtung im oberen Abschnitt des Tiegels 33A, im mittleren Abschnitt des Tiegels 33B und im unteren Abschnitt des Tiegels 33C größer als 0,05 und kleiner als 0,8 eingestellt.
Beispielsweise wird das Verhältnis auf Werte von einem kleinen Wert bis zu einem großen Wert über die Bereiche des oberen Abschnitts 33A, des mittleren Abschnitts 33B und des unteren Abschnitts 33C eingestellt. Insbesondere wird das Verhältnis t/T beispielsweise auf 0,10 für den oberen Abschnitt des Tiegels 33A, 0,3 für den mittleren Abschnitt 33B und 0,6 für den unteren Abschnitt 33C eingestellt.
Wenn das Verhältnis t/T 0,05 oder weniger beträgt, d.h. wenn die Dicke der transparenten Schicht 3B zu dünn ist, besteht die Gefahr, dass die transparente Schicht 3B während des Kristallwachstums vollständig schmilzt, die opake, blasenhaltige Schicht 3A der Siliziumschmelze M ausgesetzt wird und sich feine Quarzpartikel ablösen können. In diesem Fall besteht die Gefahr eines Anstiegs des ersten Versetzungserzeugungsverhältnisses aufgrund des Auftreffens der Partikel auf die Schmelzenoberfläche oder des Auftretens von Defekten durch Lufteinschlüsse, die durch Aufnahme von Luftblasen im Kristall entstehen.
Wenn das Verhältnis t/T 0,8 oder mehr beträgt, d.h. wenn die Dicke der transparenten Innenschicht 3B zu dick ist, besteht ein Nachteil dahingehend, dass die Temperaturregelung aufgrund der unzureichenden gleichmäßigen Wärmediffusion durch die opake Schicht 3A schwierig wird oder die Kosten der Produkte steigen.
Der Grund, warum der Bereich des Verhältnisses t/T wie oben definiert ist, liegt darin, dass die Wärmeleitfähigkeit der opaken Außenschicht 3A von derjenigen der transparenten Innenschicht 3B verschieden ist. Die opake Außenschicht 3A verteilt die Wärme gleichmäßig aufgrund des Einschlusses einer großen Menge an Luftblasen. Infolgedessen wird die Temperaturverteilung gleichmäßig. Im Gegensatz dazu weist die transparente Innenschicht 3B eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass die Temperaturregelung schwierig ist.
Wenn die Dicke t der transparenten Innenschicht 3B im Vergleich zur Wanddicke T des Tiegels 3 klein ist, d.h. wenn das Verhältnis t/T klein ist, wird die opake Außenschicht 3A, die die Wärme gleichmäßig verteilt, dick. Da es nicht notwendig ist, den Tiegel 3 stärker als nötig zu erwärmen, kann die Temperatur der Innenfläche des Tiegels gesenkt werden. Auf diese Weise kann das Maß der Auflösung von Quarz in der Siliziumschmelze M verringert werden.
Wenn die Dicke t der transparenten Innenschicht 3B groß ist, d.h. wenn das Verhältnis t/T groß ist, steigt die Temperatur an der Innenfläche des Tiegels aufgrund der großen Wärmeleitfähigkeit an. Daher kann das Maß der Auflösung von Quarz in der Siliziumschmelze M erhöht werden.
Da die Menge der Siliziumschmelze mit fortschreitendem Kristallwachstum abnimmt, verschiebt sich die Position der Siliziumschmelzenoberfläche Ml, an der die Sauerstoffkonzentration den gewachsenen Einkristall beeinflusst, vom oberen Abschnitt des Tiegels 33A zum unteren Abschnitt des Tiegels 33C durch dessen mittleren Abschnitt 33B.
Wie vorstehend erwähnt, weist der obere Teil des Einkristalls tendenziell eine höhere Sauerstoffkonzentration auf, da die Sauerstoffmenge im Tiegel in der Anfangsphase des Ziehvorgangs, in der eine reichliche Menge an Siliziumschmelze im Quarzglastiegel vorhanden ist, reichlich ist.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Verhältnisse t/T an den Positionen des oberen Abschnitts 33A, des mittleren Abschnitts 33B und des unteren Abschnitts 33C des Tiegels, entlang denen sich die Siliziumschmelzenoberfläche M1, die die Sauerstoffkonzentration des Kristalls am stärksten beeinflusst, bewegt, so eingestellt, dass sie beispielsweise von der Oberseite des Quarzglastiegels zu dessen Boden zunehmen. Mit dieser Einstellung wird die Sauerstoffkonzentration derart gesteuert, dass sie in der axialen Richtung des Kristallwachstums gleichmäßiger ist.
Unterhalb des Kohlenstoffsuszeptors 2 sind ein Drehantrieb 14 mit einem Motor, der den Kohlenstoffsuszeptor 2 um die vertikale Achse dreht, und eine Hebeeinrichtung 15, die den Kohlenstoffsuszeptor 2 anhebt, angeordnet, wie in 1 beschrieben ist. Eine Drehantriebssteuerung 14a und eine Hebeeinrichtungssteuerung 15a sind mit dem Drehantrieb 14 bzw. mit der Hebeeinrichtung 15 verbunden.
Die Einkristallziehvorrichtung 1 weist eine Seitenheizeinrichtung 4, die das in einen Tiegel 3 eingefüllte Halbleiterrohmaterial (Polysilizium-Rohmaterial) durch Widerstandsheizen zu einer Siliziumschmelze M (im Folgenden einfach als Schmelze M bezeichnet) schmilzt, sowie einen Ziehmechanismus 9, der einen wachsenden Einkristall C durch Aufwickeln des Drahtes 6 zieht, auf. Am distalen Ende des durch den Ziehmechanismus 9 aufgewickelten Drahts 6 ist ein Impfkristall P befestigt.
Eine Heizeinrichtungssteuereinheit 4a, die die Versorgungsspannung steuert, ist mit der Heizeinrichtung 4 verbunden, und eine Drehantriebssteuereinheit 9a, die den Drehantrieb steuert, ist mit dem Ziehmechanismus 9 verbunden.
In der Einkristallziehvorrichtung 1 ist eine elektromagnetische Spule 8 installiert, die beispielsweise von außen ein Magnetfeld an den Ofen 2 anlegt. Wenn der elektromagnetischen Spule 8 zum Anlegen eines Magnetfeldes ein vorgegebener Strom zugeführt wird, wird ein horizontales Magnetfeld mit einer vorgegebenen Stärke an die Siliziumschmelze M im Tiegel 3 angelegt. Eine Steuereinheit 8a für die elektromagnetische Spule, die den Betrieb der elektromagnetischen Spule steuert, ist mit der elektromagnetischen Spule 8 zum Anlegen eines Magnetfeldes verbunden.
In dieser Ausführungsform wird eine magnetfeldbeaufschlagte CZ-Methode (MCZ-Methode) ausgeführt, bei der ein Einkristall durch Anlegen eines Magnetfelds an die Schmelze M gezüchtet wird; mit dieser Methode wird die Konvektion der Siliziumschmelze M gesteuert und die Einkristallisation soll stabilisiert werden.
Oberhalb der im Tiegel 3 gebildeten Schmelze M ist eine den Umfang des Einkristalls C umgebende Strahlungsabschirmung 7 vorgesehen. Die Strahlungsabschirmung 7 weist am oberen und am unteren Abschnitt Öffnungen auf; die Strahlungsabschirmung 7 schirmt die unnötige Strahlungswärme auf den wachsenden Kristall C von der Seitenheizeinrichtung und von der Schmelze M ab und richtet den Gasstrom im Ofen aus.
Der Abstand zwischen dem unteren Ende der Strahlungsabschirmung 7 und der Oberfläche der Schmelze wird derart gesteuert, dass ein vorgegebener Abstand konstant aufrechterhalten wird, entsprechend den gewünschten Eigenschaften der zu züchtenden Kristalle.
Ferner weist die Einkristallziehvorrichtung 1 einen Computer 11 mit einer Speichereinrichtung 11a und einer arithmetischen Steuereinrichtung 11b auf, und jede Komponente unter einer Drehantriebssteuereinheit 14a, einer Hebeeinrichtungssteuereinheit 15a, einer Steuereinheit 8a für die elektromagnetische Spule und einer Drehantriebssteuereinheit 9a ist mit der arithmetischen Steuereinrichtung 11b verbunden.
In der derart aufgebauten Einkristallziehvorrichtung 1 werden für den Fall, dass ein Einkristall C mit einem Durchmesser von z.B. 300 mm gezogen wird, die folgenden Schritte ausgeführt: Zunächst wird ein Polysilizium-Rohmaterial mit einem Gewicht von z.B. 350 kg in den Schmelztiegel 3 eingebracht, und ein Kristallzüchtungsprozess wird basierend auf dem in der Speichereinrichtung 11a des Computers 11 gespeicherten Programm gestartet.
Schritt 1: Der Ofen 10 wird auf eine vorgegebene Atmosphäre eingestellt, beispielsweise typischerweise mit einem Inertgas wie Argon Ar gespült, und dann wird das in den Tiegel 3 eingebrachte Polysilizium-Rohmaterial in einem Drehzustand mit einer vorgegebenen Drehzahl (U/min) durch eine Seitenheizeinrichtung 4 erwärmt, um es zu einer Schmelze M zu schmelzen (SCHRITT 1 in 4).
Schritt 2: Durch Zuführen eines vorgegebenen elektrischen Stroms in der elektromagnetischen Spule 8 wird damit begonnen, ein horizontales Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte im Bereich von 1000 bis 4000 G, z.B. 2500 G, an die Schmelze M anzulegen (SCHRITT 2 in 4).
Nachdem der Draht 6 abgesenkt wurde, um einen Impfkristall P in Kontakt mit der Schmelze M zu bringen, und das distale Ende des Impfkristalls P aufgelöst wurde, wird eine Einschnürung ausgeführt, um einen Halsabschnitt P1 zu bilden. (SCHRITT 3 in 4)
Nach dem Bilden des Halsabschnitts P1 wird eine Ziehbedingung mit der Versorgungsspannung der Seitenheizeinrichtung 4, der Ziehgeschwindigkeit und der Intensität des angelegten Magnetfelds als Parameter eingestellt, und es wird begonnen, den Impfkristall P mit einer vorgegebenen Drehzahl in der bezüglich der Drehrichtung des Tiegels 3 umgekehrten Drehrichtung in Drehbewegung zu versetzen.
Nachdem die Schulter C1 durch allmähliches Vergrößern des Kristalldurchmessers gebildet wurde (SCHRITT 4 in 4), schreitet der Prozess zum Bilden eines geraden Körpers C2 fort (SCHRITT 5 in 4).
Parameter wie die Stärke des Magnetfelds, die Mittenposition des Magnetfelds, die Durchflussrate des Inertgases und der Druck im Ofen beeinflussen die Sauerstoffkonzentration in den Einkristallen, die von einer Siliziumschmelze M gezüchtet werden, in die aus dem Tiegel 3 gelöster Sauerstoff eingebracht wird.
Die Sauerstoffkonzentrationsverteilung in Richtung der Kristallwachstumsachse wird durch die vorstehend erwähnten Parameter beeinflusst. Da herkömmlich nur die Parameter gesteuert worden sind, ist es schwierig gewesen, die Sauerstoffkonzentration in Richtung der Kristallwachstumsachse gleichmäßig zu machen.
Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, wird in der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu den vorstehenden Parametern die Sauerstoffkonzentration in der Kristallwachstumsachse durch Einstellen eines Verhältnisses t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht 3B des Quarzglastiegels 3 zur Dicke T dessen Wand entlang der Höhenrichtung des Quarzglastiegels 3 gesteuert.
Insbesondere werden die Magnetfeldstärke, die Mittenposition des Magnetfeldes, die Durchflussrate des Inertgases, der Druck im Inneren des Ofens und die Tendenz der Sauerstoffkonzentration entlang der Kristallwachstumsrichtung des Kristalls C, der mit den Parametern wie der Drehzahl des Quarzglastiegels und der Drehzahl des Einkristalls als Basiswerte gezogen wird, im Voraus als Daten in der Speichereinrichtung 11a aufgezeichnet, und das Verhältnis t/T im Quarzglastiegel 3 wird dementsprechend bestimmt, und ein Tiegel wird basierend auf den vorstehend erwähnten Daten hergestellt und verwendet.
In der Anfangsphase des Wachstums des geraden Körpers C2 befindet sich die Siliziumschmelzenoberfläche M1 am oberen Abschnitt 33A des Tiegels, wie in 5A dargestellt ist. Die Sauerstoffkonzentration in der Schmelze M in der Nähe der Siliziumschmelzenoberfläche M1 hat den größten Einfluss auf die Menge des im Einkristall C aufgenommenen Sauerstoffs. In dieser Anfangsphase des Wachstums des geraden Körpers C2 ist die Sauerstoffkonzentration in der Schmelze hoch, weil die Siliziumschmelze reichlich vorhanden ist und die Kontaktfläche der Schmelze mit der Innenfläche des Tiegels groß ist; das Verhältnis t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht 3B des Quarzglastiegels 3 zur Dicke T dessen Wand ist auf einen kleinen Wert, beispielsweise 0,08, eingestellt. Da die Dicke der transparenten Innenschicht 3B dünn ist, wird die opake Außenschicht 3A dick, wodurch veranlasst wird, dass Wärme diffundiert und gleichmäßig verteilt wird. Dies bewirkt, dass die Temperatur an der Innenfläche des Tiegels niedrig ist und die Menge des aus dem Tiegel 3 in die Siliziumschmelze gelösten Quarzes unterdrückt wird.
Mit fortschreitendem Wachstum befindet sich die Siliziumschmelzenoberfläche M1 aufgrund der Abnahme der Siliziumschmelze im mittleren Abschnitt 33B des Tiegels, wie in 5B dargestellt ist; an der Position in der Mitte des Tiegels 33B ist das Verhältnis t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht 3B des Quarzglastiegels 3 zur Dicke T dessen Wand beispielsweise auf 0,3 eingestellt.
Aufgrund der Abnahme der Siliziumschmelze im Tiegel zeigt die Sauerstoffkonzentration in der Siliziumschmelze eine abnehmende Tendenz. Da jedoch die Dicke der transparenten Innenschicht 3B im mittleren Abschnitt des Tiegels 33B, wo sich die Siliziumschmelzenoberfläche M1 befindet, dicker ist als die Dicke im oberen Abschnitt des Tiegels 33A, nimmt die Menge des aus dem Tiegel 3 in die Siliziumschmelze M gelösten Quarzes zu.
Im weiteren Verlauf des Wachstums befindet sich die Siliziumschmelzenoberfläche M1 aufgrund der Abnahme der Siliziumschmelze am unteren Abschnitt 33C des Tiegels, wie in 5C dargestellt ist; am unteren Abschnitt des Tiegels 33C ist das Verhältnis t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht 3B des Quarzglastiegels 3 zur Dicke T dessen Wand auf einen etwas größeren Wert, z.B. 0,6, eingestellt.
Die Siliziumschmelze im Tiegel sinkt weiter auf einen kleinen Wert ab; die Sauerstoffkonzentration in der Siliziumschmelze ist niedrig. Die Wärmeleitfähigkeit am unteren Abschnitt 33C des Tiegels ist aufgrund der großen Dicke der transparenten Innenschicht 3B hoch. Dies bewirkt, dass die Temperatur der Innenfläche des Tiegels hoch ist und die Menge des aus dem Tiegel 3 in die Siliziumschmelze gelösten Quarzes ansteigt.
Durch diese Art des Wachstums des geraden Körpers C2 wird die Sauerstoffkonzentration entlang der Richtung der Wachstumsachse derart eingestellt, dass sie gleichmäßig ist. Wenn der gerade Körper C2 bis zu einer vorgegebenen Länge gewachsen ist, schreitet das Verfahren zum letzten Prozess zum Bilden des hinteren Endabschnitts fort (SCHRITT 6 in 2). Während des Prozesses zum Bilden des hinteren Endabschnitts wird die Grenzfläche zwischen dem unteren Ende des Kristalls und der Siliziumschmelze M allmählich verringert, und dann wird der Einkristall C von der Schmelze M getrennt. Dadurch wird ein Silizium-Einkristallblock hergestellt.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsform kann die Sauerstoffkonzentration entlang der Kristallwachstumsrichtung nahe dem vorgegebenen Wert und gleichförmig gemacht werden, indem das Verhältnis der Dicke t der transparenten Innenschicht 3B des Quarzglastiegels 3 zur Dicke T dessen Wand eingestellt und die Sauerstoffkonzentration entlang der Kristallwachstumsrichtung des Silizium-Einkristalls gesteuert wird.
Im Vergleich zur typischen herkömmlichen Einkristallziehvorrichtungskonstruktion muss bei der vorliegenden Vorrichtung nur die Dicke t der transparenten Innenschicht 3B an die Wanddicke T des Tiegels 3 angepasst werden; dies ermöglicht es, die Kosten zu senken.
Da die Temperatur der Siliziumschmelzenoberfläche derart gesteuert werden kann, dass sie konstant gehalten wird, lässt sich eine ungleichmäßige Verteilung von Kristalldefekten vermeiden.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform zeigt Fälle, in denen das Verhältnis t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht 3B des Quarzglastiegels 3 zur Dicke T dessen Wand auf 0,08, 0,3 oder 0,6 eingestellt ist. Das Verhältnis t/T kann jedoch entsprechend den Änderungen von Parametern wie der Stärke des Magnetfeldes, der Mittenposition des Magnetfeldes, der Durchflussrate des Inertgases und dessen Druck im Tiegel, der Drehzahl des Tiegels und der Drehzahl des Einkristalls auf eine geeignete Weise geändert werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das Verhältnis t/T an allen drei Abschnitten 33A, 33B und 33C entlang der Höhenrichtung des Quarzglastiegels eingestellt. Die Anzahl der Abschnitte ist jedoch nicht begrenzt und kann geeignet festgelegt werden.
Das Verhältnis t/T kann in der Höhenrichtung des Quarzglastiegels 3 graduell variiert werden, ohne dass für jeden Abschnitt ein bestimmter Wert festgelegt wird.
Der Quarzglastiegel 3 umfasst zwei Schichten: einer opaken Außenschicht 3A und einer transparenten Innenschicht 3B. Die Struktur ist nicht auf die vorstehend beschriebene Struktur beschränkt, und die Anzahl der Schichten ist nicht begrenzt, sofern die innere Schicht transparent ist.
Beim Implementieren der vorliegenden Erfindung können das Verfahren, bei dem eine thermische Abschirmeinrichtung verwendet wird, wie in Patentliteratur 1 offenbart, oder das Verfahren, bei dem die Verdampfungsmenge von SiO-Gas aus der Schmelze unter Verwendung der Durchflussrate und des Drucks des Inertgases eingestellt wird, wie in Patentliteratur 2 offenbart, gemeinsam verwendet werden.
Beispiele
Das Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls wird anhand der Ausführungsformen näher beschrieben.
Experiment 1
In Experiment 1 wurde geprüft, wie sich die Variation des Verhältnisses t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht des Quarzglastiegels zur Dicke T dessen Wand entlang der Höhenrichtung des Quarzglastiegels auf die Sauerstoffkonzentrationsverteilung entlang der Wachstumsrichtung des gezüchteten Silizium-Einkristalls auswirkt.
Ein Silizium-Einkristall mit einem Durchmesser von 300 mm wurde unter Verwendung der Einkristallziehvorrichtung mit der in der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen Struktur gezogen, indem 350 kg Polysilizium als Rohmaterial in den Tiegel gefüllt wurden. Der magnetische Fluss des während des Ziehvorgangs angelegten horizontalen Magnetfeldes wurde auf 2500 G eingestellt, um die natürliche Konvektion der Siliziumschmelze zu unterdrücken.
Die Durchflussrate des Inertgases betrug 90 l/min, und der Druck im Ofen betrug 50 Torr.
Die Drehzahl des Tiegels betrug 1 U/min, und diejenige des Einkristalls 10 U/min, wobei die Drehrichtungen entgegengesetzt waren.
Das Verhältnis t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht 3B des Quarzglastiegels zur Dicke T dessen Wand, wie in 3 dargestellt, wurde für Beispiel 1, Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 wie in Tabelle 1 angegeben festgelegt.
In Beispiel 1 wurde das Verhältnis t/T des Quarzglastiegels unter der Bedingung der Kristallziehvorrichtung eingestellt, dass die Sauerstoffkonzentration im oberen Abschnitt des gezogenen Einkristalls tendenziell höher ist als die Sauerstoffkonzentration im unteren Abschnitt.
In Beispiel 2 wurde das Verhältnis t/T des Quarztiegels unter den Bedingungen der Kristallziehvorrichtung eingestellt, dass die Sauerstoffkonzentration im oberen Abschnitt des gezogenen Einkristalls tendenziell höher ist als die Sauerstoffkonzentration im unteren Abschnitt.
In Vergleichsbeispiel 1 wurde der Siliziumkristall mit dem Verhältnis t/T des Quarztiegels gezogen, das sich an den einzelnen Abschnitten des Tiegels nicht ändert, und zwar unter der Bedingung der Kristallziehvorrichtung, dass die Sauerstoffkonzentration im oberen Abschnitt des gezogenen Einkristalls tendenziell höher ist als die Sauerstoffkonzentration im unteren Abschnitt.
Die Ergebnisse von Experiment 1 sind im Diagramm von 6 dargestellt, wobei die vertikale Achse die Sauerstoffkonzentration (× 10¹⁸/cm³) und die horizontale Achse das Erstarrungsverhältnis darstellt.

Ferner zeigt Tabelle 1 die Variation der Sauerstoffkonzentration in der Richtung der Kristallachse von Kristallen, die unter den jeweiligen Bedingungen von Beispiel 1, Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 gezogen wurden. Tabelle 1

	t/T: Verhältnis der transparenten Innenschicht t zur Tiegelwanddicke T			Variation der Sauerstoffkonzentration
	Oberer Abschnitt des Tiegels	Mittlerer Abschnitt des Tiegels	Unterer Abschnitt des Tiegels	Variation der Sauerstoffkonzentration
Beispiel 1	0,08	0,25	0,10	14%
Beispiel 2	0,25	0,72	0,66	13%
Vergleichsbeispiel 1	0,23	0,25	0,11	30%

In Beispiel 1 ist die Sauerstoffkonzentration in der Anfangsphase des Kristallwachstums, wie im Diagramm von 6 gezeigt, reduziert, und ein Einkristall mit einer niedrigen Sauerstoffkonzentration und einer gleichmäßigen Sauerstoffkonzentration wurde entlang der Richtung der Kristallwachstumsachse erhalten. Die Variation der Sauerstoffkonzentration wird auf 14% gehalten.
In Beispiel 2 wurde die Sauerstoffkonzentration in der späteren Phase des Kristallwachstums erhöht. Es wurde ein Einkristall mit einer hohen Sauerstoffkonzentration und einer gleichmäßigen Sauerstoffkonzentration in der Richtung der Kristallwachstumsachse erhalten. Die Variation der Sauerstoffkonzentration wird auf 13% gehalten, wie in Tabelle 1 dargestellt ist.
In Vergleichsbeispiel 1 wurde ein Einkristall erhalten, bei dem die Sauerstoffkonzentration zum oberen Teil des Kristalls hin zunahm. Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, stieg die Variation der Sauerstoffkonzentration auf bis zu 30% an.
Die Ergebnisse von Experiment 1 bestätigen, dass die Sauerstoffkonzentration in Richtung der Kristallwachstumsachse derart gesteuert wird, dass sie gleichmäßiger ist und die Variation der Sauerstoffkonzentration innerhalb von 20% gehalten wird.
Experiment 2
In Experiment 2 wurde die Variation der Sauerstoffkonzentration in der Kristallhöhenrichtung des gezogenen Kristalls durch Variieren des Verhältnisses t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht des Quarzglastiegels zur Dicke T dessen Wand unter der Bedingung der Kristallziehvorrichtung überprüft, dass die Sauerstoffkonzentration im oberen Abschnitt des gezogenen Einkristalls tendenziell höher ist als die Sauerstoffkonzentration im unteren Abschnitt. Die Ziehbedingungen waren die gleichen wie in Experiment 1.
Tabelle 2 zeigt für Beispiel 3, Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 2 die Werte des Verhältnisses t/T am oberen, mittleren und unteren Abschnitt des Tiegels und die Variation der Sauerstoffkonzentration in Richtung der Kristallachse von Einkristallen, die unter den vorstehend erwähnten jeweiligen Bedingungen gezogen wurden.

Das Diagramm in 7 zeigt die Variation der Sauerstoffkonzentration der Einkristalle in Beispiel 3, Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 2. In 7 stellt die vertikale Achse die Sauerstoffkonzentration und die horizontale Achse das Erstarrungsverhältnis dar. Tabelle 2

	t/T: Verhältnis der transparenten Innenschicht t zur Tiegelwanddicke T			Variation der Sauerstoffkonzentration
	Oberer Abschnitt des Tiegels	Mittlerer Abschnitt des Tiegels	Unterer Abschnitt des Tiegels	Variation der Sauerstoffkonzentration
Beispiel 3	0,75	0,64	0,25	6%
Beispiel 4	0,65	0,30	0,10	8%
Vergleichsbeispiel 2	0,67	0,64	0,75	22%

Wie aus dem Diagramm in 7 und Tabelle 2 hervorgeht, kann die Variation der Sauerstoffkonzentrationsverteilung in Richtung der Einkristallziehachse auf 10% oder weniger gehalten werden, indem das Verhältnis t/T im oberen Abschnitt des Tiegels in Beispiel 3 und Beispiel 4 größer eingestellt wird als im unteren Abschnitt.
In Vergleichsbeispiel 2 wurde das Verhältnis t/T der Dicke der transparenten Innenschicht zur Tiegelwanddicke in der Höhenrichtung des Tiegels annähernd konstant eingestellt; dies führt dazu, dass die Konzentration im oberen Abschnitt des gezogenen Kristalls niedriger ist als in dessen unterem Abschnitt und die Variation der Sauerstoffkonzentration mit 22% groß ist.
Experiment 3
In Experiment 3 wurde der geeignete Bereich des Verhältnisses t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht zur Tiegelwanddicke T geprüft. Die Beurteilung, ob es geeignet ist oder nicht, erfolgt auf der Grundlage des ersten Versetzungserzeugungsverhältnisses des Kristalls und der Größe der Temperaturschwankung.
Für Beispiele 5 bis 7 und Vergleichsbeispiele 3 bis 6 zeigt Tabelle 3 das Verhältnis t/T als Verarbeitungsbedingung und das erste Versetzungserzeugungsverhältnis und die Temperaturschwankung als Ergebnisse.

Für die Beispiele 5 bis 7 und die Vergleichsbeispiele 3 bis 6 in Experiment 3 wird das Verhältnis t/T derart eingestellt, dass die Verteilung der Sauerstoffkonzentration in Richtung der Einkristallziehachse gleichmäßig ist, und die anderen Bedingungen sind die gleichen wie in Experiment 1. Tabelle 3

	t/T: Verhältnis der transparenten Innenschicht t zur Tiegelwanddicke T			Erstes Versetzungserzeugungsverhältnis	Temperatur schwankung
	Oberer Abschnitt des Tiegels	Mittlerer Abschnitt des Tiegels	Unterer Abschnitt des Tiegels	Erstes Versetzungserzeugungsverhältnis	Temperatur schwankung
Beispiel 5	0,70	0,65	0,75	3%	±3°C
Beispiel 6	0,10	0,25	0,25	5%	±1°C
Beispiel 7	0,50	0,70	0,10	10%	±3°C
Vergleichsbeispiel 3	0,05	0,20	0,20	30%	±1°C
Vergleichsbeispiel 4	0,45	0,65	0,05	50%	±3°C
Vergleichsbeispiel 5	0,80	0,75	0,85	10%	±8°C
Vergleichsbeispiel 6	0,70	0,90	0,30	10%	±10°C

Wie aus Tabelle 3 hervorgeht, werden mit den in den Beispielen 5 bis 7 eingestellten Verhältnissen t/T hervorragende Ergebnisse für das erste Versetzungserzeugungsverhältnis von 10% oder weniger und eine Temperaturschwankung von ±3°C erzielt.
Wenn es einen Abschnitt gab, in dem das Verhältnis t/T mit 0,05 niedrig war, wie in den Vergleichsbeispielen 3 und 4, wurden die Blasen in der opaken Schicht freigesetzt und feine Quarzpartikel erzeugt, so dass das erste Versetzungserzeugungsverhältnis zunahm.
Im Gegensatz dazu war in einem Abschnitt, in dem das Verhältnis t/T 0,8 oder mehr betrug, wie in den Vergleichsbeispielen 5 und 6, die gleichmäßige Wärmediffusion durch die opake Außenschicht unzureichend und wurde die Temperatursteuerung schwierig, so dass das Maß der Temperaturschwankung der Siliziumschmelze zunahm.
Die vorstehenden Ergebnisse bestätigen, dass der Bereich des Verhältnisses t/T der Dicke t der transparenten Innenschicht zur Tiegelwanddicke T vorzugsweise mehr als 0,05 und weniger als 0,80 beträgt.
Bezugszeichenliste

1: Einkristallziehvorrichtung
2: Kohlenstoffsuszeptor
3: Quarzglastiegel oder Tiegel
4: Seitenheizung
6: Draht
7: Strahlungsabschirmung
8: elektromagnetische Spule zum Anlegen eines Magnetfeldes
9: Ziehmechanismus
10: Ofen
11: Computer
11a: Speichereinrichtung
11b: Arithmetische Steuereinrichtung
14: Drehantrieb
15: Hebeeinrichtung
C: Silizium-Einkristall
M: Siliziumschmelze
C1: Schulter
C2: gerader Körper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 6056571 A [0011, 0013]
WO 2001/063027 [0012, 0013]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls durch Ziehen eines Silizium-Einkristalls nach dem Czochralski-Verfahren aus einer Siliziumschmelze, die in einem Quarzglastiegel mit einer opaken Außenschicht und einer transparenten Innenschicht eingebracht ist, wobei der Quarzglastiegel verwendet wird, bei dem ein Verhältnis t/T der Dicke der transparenten Innenschicht t des Quarzglastiegels zur Wanddicke T des Quarzglastiegels von einem oberen Abschnitt zu einem unteren Abschnitt über dessen Wand eingestellt wird, und wobei eine Variation der Sauerstoffkonzentration entlang der Kristallwachstumsachse des zu ziehenden Silizium-Einkristalls innerhalb von 20% liegt.
Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls nach Anspruch 1, wobei die Wand des Quarzglastiegels von oben nach unten in mehrere Abschnitte geteilt ist und das Verhältnis t/T der Dicke der transparenten Innenschicht t des Quarzglastiegels zur Wanddicke T des Quarzglastiegels für jeden der mehreren Abschnitte eingestellt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verhältnis t/T der Dicke der transparenten Innenschicht t des Quarzglastiegels zur Wanddicke T des Quarzglastiegels in einem Bereich von mehr als 0,05 bis weniger als 0,8 liegt.