DE1644020A1 - Verfahren zum Herstellen von tiegelgezogenen Einkristallstaeben mit homogener Dotierung - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von tiegelgezogenen Einkristallstaeben mit homogener DotierungInfo
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Description
(-: ο·: euer λ λ: τ,
Verfahren sura Herstellen von tiegelgezogenen Einkristallstäben
mit homogener Dotierung ___»»_^-__-__«
'Die ^Jrfindunr" betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines lotrecht
an seinem jünde gehalterten Einkristalls tabes mit homogener
ο Her anrM.horncl homogener Dotierung durch Ziehsn aus dem Tiegel
nach der Czoohralskymethode, bei dem die Halterung des in die
nliie ei ntauohenden Fei mVri stalls eine exzentrische Bewe-
ί ±n bezu'j auf die im Tiegel befindliche Schmelze auäübt.
— 2 —
109813/1646
Durch das exzentrische Ziehverfahren wird bei tiegelgozogenen Einkristallen gegenüber den nach dem herkömmlichen Czochralskyverfahren
hergestellten Einkristallen eine wesentliche Verringerung der Widerstandsänderung über den Kristallquerschnitt
erreicht. Durch die noch relativ hohen Keimdrehzahlen in der Größenordnung von ungefähr 100 UpM v/ird aber dabei die Kristallqualität
durch den erhöhten Sauerstoffgehalt der Schmelze noch beeinflußt.
Die Erfindung dient zur lösung der Aufgabe, neben einer verbesserten
Kriotallqualität eine vergleichsweise gleichmäßige radiale Y/iderstandsverteilung über den gesamten Stabquerochnitt
zu erzielen.
Die Erfindung betrifft deshalb eine Verbesserung des bekannten exzentrischen üegelziehverfahrens und sieht vor, daß die
Halterung des auf der exzentrischen Bahn sich bewegenden Keimkristalls mit einer zusätzlichen, gegenüber der Schmelze eine
hyperzykloide Bahn verursachenden Bewegung beaufschlagt wird.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß im Gegensatz zum einfachen
exzentrischen Ziehen (kreisförmige Bahn; eindimensionales Rühren) eine zweidimensional Durchmischung der Schmelze
stattfindet, welche eine homogenere Vorteilung der Dotierungostoff
ο auf das Schmelzvolumen bewirkt. Durch den zusätzlichen
Rühreffekt kann auf hohe Keijndrehzahlon, die erfahrungsgemäß
die Kontrolle des Einkristallwachstums erschweren 1 und außerdem
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zu einem höheren Sauerstoffgehalt der Schmelze führen, verzichtet
werden.
Gemäß einen besonders günstigen Ausführungsbeiopiol wird die
Drehzahl des Keimkristalls auf 5-10 UpM eingestellt. Durch die gute Durchmischung der Schmolszone wird außerdem ein gleichmäßiger
Temperaturverlauf innerhalb der Schmelzzono bewirkt, so daß der wiedererstarrende Stabteil ohne große V/ärmospannungen
auskri3tallioiert, wodurch die Häufigkeit von Kristallstörungen ebenfalls sehr etark herabgesetzt wird.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, die maximale Exzentrizität
des Keimkristalls, also die Abweichung der Keirnkristallachse von der Mittelachse des Ziehtiegels, etwa auf die Größe dos
Stabdurchmessers des gezogenen Kristalls einzustellen; das entspricht bei einem Halbleiterkristallstab mit normalem Durchmesser
etwa 20 bis 25 ram.
Die Änderung der Exzentrizität beträgt gemäß einem besonders
günstigen Ausführungsbeispiel der Erfindung ungefähr Ϊ4 mm.
Es ist besondere vorteilhaft, wenn die Ziehgoschwindigkeit,
mit welcher der Kristall aus der Schmelze gezogen wird, auf einen Viert von 1 biß 3 mm/Hin, eingestellt wird.
Mit den erfindungsgemäßen Vorfahren lassen sich Halbleiterkri-Btallutäbe,
vorzugsweise Siliciumeinkristallstäbe, mit einer vergleichsweise gleichmäßigen radialen Widerotandsverteilung
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über den Stabquorschnitt und mit einer höheren Kristallperfektion
als nach dem bekannten Ticgelziehverfahren herstellen.
Yfcitere Einzelheiten der Erfindung sind der in der Zeichnung
befindlichen, der besseren Übersicht wegen in ein Achsenkreuz eingezeichneten Figur zu entnehmen. Durch die mit dem Bozugszeichen
1 bezeichnete Kurve int die durch die zusätzliche Bewegung auf den Kristallhalter verursachte Bahn dec sich bewegenden
Kristallkeims dargestellt, die sich aus einer tangentialen Konponente t und einer radialen Komponente r ergibt.
Mit den Bezugszeichen 2 ist der Mittelpunkt dos Tiegels, also
die Tiegeldrehachse, bezeichnet. Die um die Tiegeldrchachse 2
in die Figur eingezeichneten konzentrischen Kreise bedeuten: 3 die Kristallkeimachse, 4 die Kristallziehachse und 5 den
Tiegelrand. Mit dem Doppelpfeil 6 ist die Änderung der Exzentrizität angedeutet, während der Doppelpfeil 7 die maximale Exzentrizität
bezeichnet. Die in die Figur schraffiert eingezeichneten Kreise zeigen in Draufsicht den Kristallkeim in aufeinanderfolgenden
Phasen der Bewegung. Mit ihren Mittelpunkten 31, 3lf und 3'·' sind die den einzelnen Phasen entsprechenden
Kristallkeimachsen bezeichnet. Durch die Verbindung dieser Mittelpunkte ergibt sich die durch die zusätzliche Bewegung
auf den Kristallhalter beschriebene Bahn 1 dos Kristallkeims nach der lehre der Erfindung.
Die Durchführung des Verfahrens erfolgt in an nich bekannter
Weise mit Hilfe der üblichen Antriebsmittel.
6 Patentansprüche
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Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen eines lotrecht an seinem Bilde gehaltcrten
Einkristallstabeu mit homogener oder annähernd homogener
Dotierung durch Ziehen aus dem Tiegel nach der· Czochralskymethode,
"bei dem die Halterung des in die Schmelze eintauchenden Keimkristalls eine exzentrische Bewegung in bezug
auf die im Siegel befindliche Schmelze ausübt, dadurch gekennzeichnet, dafi die Halterung des auf der exzentrischen Bahn
sich bewegenden Keimkristalls mit einer zusätzlichen, gegenüber der Schmelze eine hyperzykloide Bahn verursachenden Bewegung
beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Exzentrizität des Keimkristalls etwa auf die Größe
des Stabdurchmesüers des gezogenen Kristalls eingestellt wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Änderung der Exzentrizität ungefähr -4 mm beträgt. "
4. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Keimkristalls auf 5 bis 10 Umdrehungen/Min,
eingestellt wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehgeochwindigkoit auf 1 bi3 3 mm pro Minute eingestellt
wird.
6. Siliciumeinkriotall hergestellt nach einem Verfahren nach Patontanapruch 1 Us 5, 109813/164 6
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|---|---|---|---|
| DE19671644020 Pending DE1644020A1 (de) | 1967-10-04 | 1967-10-04 | Verfahren zum Herstellen von tiegelgezogenen Einkristallstaeben mit homogener Dotierung |
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| DE (1) | DE1644020A1 (de) |
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- 1967-10-04 DE DE19671644020 patent/DE1644020A1/de active Pending
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