DE19514412C2 - Doppeltiegel zum Aufwachsen eines Silizium-Einkristalls - Google Patents

Doppeltiegel zum Aufwachsen eines Silizium-Einkristalls

Info

Publication number
DE19514412C2
DE19514412C2 DE19514412A DE19514412A DE19514412C2 DE 19514412 C2 DE19514412 C2 DE 19514412C2 DE 19514412 A DE19514412 A DE 19514412A DE 19514412 A DE19514412 A DE 19514412A DE 19514412 C2 DE19514412 C2 DE 19514412C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
crucible
single crystal
partition
silicon
silicon single
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19514412A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19514412A1 (de
Inventor
Keisei Abe
Hisashi Furuya
Norihisa Machida
Yoshiaki Arai
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.)
Sumco Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Silicon Corp
Mitsubishi Materials Corp
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 Mitsubishi Materials Silicon Corp, Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Silicon Corp
Publication of DE19514412A1 publication Critical patent/DE19514412A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19514412C2 publication Critical patent/DE19514412C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

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
    • 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
    • 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
    • C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
    • C30B15/12—Double crucible methods
    • 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
    • Y10T117/1052—Seed pulling including a sectioned crucible [e.g., double crucible, baffle]
    • 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
    • Y10T117/1056—Seed pulling including details of precursor replenishment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Doppeltiegel zum Aufwachsen eines Silizium-Einkristalls nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Druckschrift US 5,069,741 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Dop­ peltiegels aus Quarz bekannt. Dazu wird ein kleinerer innerer Tiegel in einen äußeren größeren Tiegel gestellt und beide Tiegel gemeinsam in einem Graphitsuszeptor mit ihren Quarztiegelböden zusammengeschmolzen. Mehrere Durchtrittslöcher sind unterhalb einer Schmelzoberfläche von Silizium in der vertikal verlaufenden Trennwand, die durch den vertikalen Rand des inneren Tie­ gels gebildet wird, zwischen einer Siliziumschmelze im Außentiegel und einer Siliziumschmelze im Innentiegel vorgesehen.
Darüber hinaus ist aus der Druckschrift JP-2-180 786 (A) in Patents Abstracts of Japan C-765, 2. Oktober 1990, Vol. 14, No. 456 eine Einkristall-Zuchtanlage bekannt, die mit zwei getrennten Tiegeln arbeitet, einem größeren äußeren Tiegel, der durch eine Antriebswelle gedreht werden kann, und einem inneren Tiegel, der von einem Halter in Position gehalten wird und eine zentral in der Mitte des Bodens des inneren Tiegels angeordnete Durchtrittsöffnung für eine Schmelze aufweist. Darüber hinaus steht das untere Ende des inneren Tiegels nicht in Ver­ bindung mit dem Boden des äußeren Tiegels.
Auch die Druckschrift FR 2 113 688 liefert den Hinweis, den inneren Schmelzbe­ reich durch eine in der Mitte eines Bodens des Tiegels angeordneten Öffnung mit einem mittleren Schmelzvorrat zu versorgen. Darüber hinaus ist die Dicke der Trennwand nicht gleichmäßig und Teile der Trennwand stehen in Kontakt mit den Seitenwänden des äußeren Tiegels.
Ein derartiger Doppeltiegel muß in der Lage sein, einen Silizium-Einkristall auf­ zuwachsen, der einige Mikrodefekte mit einem Durchmesser von 0,3 µm oder mehr aufweist, wobei die Defekte als kristallerzeugte Partikel (Crystal Originated "Particles" (COP) im Falle bezeichnet werden, daß der Tiegel in einer kontinuier­ lich arbeitenden Silizium-Einkristall-Zieh- und Aufwachsvorrichtung verwendet wird.
Es ist darüber hinaus ein kontinuierlich arbeitender Silizium-Einkristall-Auf­ wachsofen bekannt, der die sogenannte CZ-Methode anwendet, welche einen hochreinen Silizium-Einkristall für Halbleiter aus geschmolzenem Silizium her­ stellt, welches sich innerhalb des inneren Tiegels befindet, wobei gleichzeitig das Silizium und das Dotierungsmaterial welche zu diesem Aufwachsen verbraucht werden, aus dem anderen Tiegel in den inneren Tiegel nachgespeist werden.
Demgegenüber weist eine Silizium-Einkristall-Aufwachsvorrichtung des Chargentyps die Nachteile auf, daß sich Eigenschaften, wie etwa die Konzentration des Sauerstoffs, die Kristallaufwachsgrenzfläche und die Konzentration des Dotierungsmaterials im Einkristallstab in Längsrichtung ändern, da sich die Menge des geschmolzenen Siliziums innerhalb des Quarztiegels mit dem Wachsen des Einzelkristalls ändert. Die kontinuier­ lich arbeitende Silizium-Einkristall-Aufwachsvorrichtung weist keinen solchen Nachteil auf und hat den Vorteil hoher Produktivität.
Bei dem kontinuierlich arbeitenden Aufwachsofen gemäß Fig. 7 sind ein Wärmeisolator 2 und ein Heizer 3 konzentrisch innerhalb des Ofens 1 angeordnet, wobei ein Hauptquarztiegel 6 in Form eines Zylinders mit Boden in Eingriff mit einem Graphitsuszeptor 4 steht, der auf dem oberen Ende einer umlaufenden Welle 5 in der Mitte des Ofens 1 befestigt ist. Das untere Ende einer Trennwand 7 in Form eines konzen­ trisch zum Haupttiegel 6 verlaufenden Ringes ist auf dem inneren Boden des Haupttiegels 6 befestigt. Die ringförmige Trennwand 7 ist in der Richtung der Senkrechten vorgesehen. Durch den Haupttiegel 6 und die Trennwand 7 werden ein äußerer Tiegel 8 und ein innerer Tiegel 9 zum jeweiligen Speichern von geschmolzenem Silizium M gebildet. Mehrere einleitende Löcher 10 und 10 zum Verbinden des äußeren Tiegels 8 mit dem inneren Tiegel 9 sind im unteren Abschnitt der Trennwand 7 angebracht. Das geschmolzene Silizium M im äußeren Tiegel 8, das durch den Heizer 3 geschmolzen worden ist, kann sich vom äußeren Tiegel 8 durch die einleitenden Löcher 10 zum inneren Tiegel 9 bewe­ gen. Ein drehbarer Hebelmechanismus 11 ist über dem oberen Ende des Ofenkörpers 1 angeordnet, und ein Impfkristall S, der mit einem Draht 12 vom drehbaren Hebelmechanismus 11 herabhängt, ist über dem Haupttiegel 6 angeordnet. Der drehbare Hebelmechanismus 11 ist so ausgebildet, daß er einen hochreinen Silizium-Einkristall am unteren Ende eines Einkristallstabes T aufwächst, der vom Impfkristall S durch Anheben des Einkristallstabes T aufgezogen wird, während sich dieser dreht.
Um die Materialien des Einkristalls nachzuspeisen, die für dieses Auf­ wachsen verbraucht worden sind, werden hochreine polykristalline Silizium­ körner sowie eine abgemessene Menge an Dotierungsmaterial von einem Materialzuführungsmechanismus 13 außerhalb des Ofens 1 durch einen durch die Wand des Ofens 1 gebohrten Förderschacht 14 in den äußeren Tiegel 8 eingegeben. Nachdem sie durch die freie Wärme des geschmol­ zenen Siliziums M innerhalb des äußeren Tiegels geschmolzen sind, werden die genannten Materialien zu hochreinem geschmolzenen Silizium. Das geschmolzene Silizium fließt mit einer spezifizierten Konzentration an Dotierungsmaterial durch die einleitenden Löcher 10 der Trennwand 7 in den inneren Tiegel 9 und wird mit dem geschmolzenen Silizium M vermischt, das im inneren Tiegel 9 gespeichert ist und das geschmolzene Silizium mit einer abgemessenen Konzentration an Dotierungsmaterial enthält. Aus dem geschmolzenen Silizium wird ein Silizium-Einkristall aufgewachsen und hochgezogen, der das Dotierungsmaterial mit der gewünschten Konzentration enthält.
Eine Siliziumscheibe (Wafer), die von dem Einkristallstab abgeschnitten wurde, welcher von der kontinuierlich arbeitenden Aufwachsvorrichtung hochgezogen wurde, wird poliert und dann allgemein durch den soge­ nannten Reinigungsprozeß SC-1 unter Verwendung einer Reinigungslösung gesäubert, die auf der Basis der Standardmethode RCA aus NH4OH, H2O2 und H2O hergestellt ist. Diese Reinigungslösung SC-1 beseitigt organische Kontaminationsstoffe und metallische Verunreinigungen, die Bestandteile der Partikel sind, und zwar durch eine starke Oxydations­ wirkung von H2O2 sowie durch eine Lösungswirkung und eine Reaktion von NH4OH, die eine Verbindung herstellt.
Kürzlich sind nach dem Reinigen mit SC-1 flache Ätzgrübchen beobach­ tet worden, und es sind darüber verschiedene schriftliche Beiträge vor­ getragen worden, die davon ausgehen, daß die Ätzgrübchen durch Loch­ cluster verursacht werden, die während des Kristallwachstums eingebracht werden (beispielsweise: J. Ryuta et al.,"Crystal-originated singularities on Si wafer surface after SC1 cleaning", Jpn. J. Appl. Phys., 29, L1947-L1949 und T. Abe et al., "Behavior of point defects in FZ silicon crystals", Semiconductor Silicon 1990, pp. 105-116, Electrochem. Society (1990)). Die erwähnten Ätzgrübchen werden durch Zählen derselben mit Hilfe eines auf dem Markt erhältlichen Laserpartikelzählers erfaßt. Die als Partikel gezählten Ätzgrübchen werden Crystal Originated "Particles" (COP) bzw kristallerzeugte Partikel, genannt.
Im Falle des kontinuierlichen Aufwachsens eines Silizium-Einkristalls mit Hilfe der Vorrichtung des Standes der Technik hat das Verhältnis (VAUS/VIN) zwischen der im äußeren Tiegel (VAUS) gespeicherten Menge geschmolzenen Siliziums und der im inneren Tiegel (VIN) gespei­ cherten Menge geschmolzenen Siliziums den Wert von etwa 0,3 in dem in Fig. 7 dargestellten Doppeltiegel, obwohl die Qualität des Einkristalls gut ist und sich in Längsrichtung der Kristallstange nicht verändert, wie oben erwähnt. Daher ist stets verlangt worden, daß die Wärmekapazität des äußeren Tiegels für das geschmolzene Silizium im äußeren Tiegel groß genug gemacht wird, um das geschmolzene Silizium im inneren Tiegel zu erwärmen. Aufgrund der ungenügenden Wärmekapazität des Tiegels war bei der Herstellung einer Siliziumscheibe durch Hochziehen eines Silizium-Einkristalls aus dem erwähnten Doppeltiegel die Erzeugung von COP mit einem Durchmesser von 0,3 µm oder mehr auf den polier­ ten und mit Hilfe der Reinigung durch SC-1 gereinigten Siliziumscheibe unvermeidbar. Obwohl die Ursache nicht vollständig aufgeklärt worden ist, geht man davon aus, daß sie in der erwähnten unzureichenden Wärmekapazität zu suchen ist.
Um das Verhältnis von VAUS/VIN zu erhöhen, kann man daran denken, die Kapazität des äußeren Tiegels zu vergrößern. Wenn dabei die Kapazität des inneren Tiegels nicht geändert wird, wird der Haupttiegel in radialer Richtung vergrößert, und gleichzeitig müssen der Heizer und der Wärmeisolator kapazitätsmäßig vergrößert werden, so daß der Ofen zu großen Abmessungen führt. Beim Erhöhen von VAUS/VIN in der Weise, daß der obere Innendurchmesser der Trennwand 7 kleiner als der untere Innendurchmesser der Trennwand 7 ausgeführt wird, wie in den Fig. 8 bis 10 dargestellt ist, jedoch ohne die Größe des Haupttiegels zu vergrößern, wird das Verhältnis D/A bis auf 1, 2 verringert. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß das Kristallwachstum kaum aufrechterhalten werden kann. A ist der Durchmesser des aufgewachsenen Silizium-Einkristalls, und D ist der Innendurchmesser der oben erwähnten Trennwand auf der Höhe des geschmolzenen Siliziums.
Nun sind in den letzten Jahren integrierte Halbleiterschaltungen mit einer bemerkenswert großen Integrationsdichte hergestellt worden. Bei diesem Trend werden auch die Schaltungen auf der Siliziumscheibe feiner. Wenn aber eine Scheibe mit einem Wert der COP mit einem Durchmesser von 0,3 µm oder mehr verwendet wird, verhindern die COPs die hohe Integrationsdichte.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Doppeltiegels zum Aufwachsen von Silizium-Einkristallen, der nur eine geringfügige Erzeugung grober COPs mit einem Durchmesser von 0,3 µm oder mehr nach dem Reinigen mit SC-1 auf der Oberfläche einer Siliziumscheibe hervorruft, die aus einem Einkristallstab hergestellt wird, der ohne Vergrößern des Ofens einer kontinuierlich arbeitenden Silizium-Einkristall-Aufwachsvorrichtung gezogen worden ist.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Als Ergebnis einer Untersuchung, welche die Erfinder unter besonderer Ausrichtung auf den Doppeltiegel eines Einkristall-Aufwachsofens durchgeführt haben, um einen Einkristall mit nur wenigen groben COPs entsprechend dem oben erwähnten Gesichtspunkt aufzuwachsen, ist es den Erfindern gelungen, einen Einkristall mit wenigen Mikrodefekten kontinuierlich aufzuwachsen, indem sie den Innendurchmesser des unteren Abschnittes der Trennwand zur Bildung des Doppeltiegels kleiner als den Innendurchmesser des oberen Abschnittes desselben ausgebildet haben.
Die Erfindung schafft einen Doppeltiegel zum Aufwachsen eines Silizium- Einkristalls, der, wie in den Fig. 1 und 6 dargestellt ist, verbessert worden ist durch Vorsehen: eines Haupttiegels 6 in Form eines Zylinders mit Boden; eine Trennwand 17 in Form eines Ringes, der konzentrisch zum Haupttiegel 6 angeordnet ist und dessen unteres Ende auf dem inneren Boden des Haupttiegels 6 befestigt ist; eines äußeren Tiegel 18 und eines inneren Tiegels 19, die aus dem Haupttiegel 6 und der Trennwand 17 gebildet werden und jeweils in sich das geschmolzene Silizium enthalten; und einer Vielzahl einleitender Löcher 20 und 20, die im unteren Abschnitt der Trennwand 17 angebracht sind, um den äußeren Tiegel 18 mit dem inneren Tiegel 19 zu verbinden.
Die Erfindung ist in einer Weise ausgebildet, bei der die Trennwand 17 eine gleichmäßige Dicke besitzt und der Innendurchmesser des unteren Abschnittes der Trennwand 17 kleiner als der Innendurchmesser des oberen Abschnittes derselben ausgebildet ist, und wobei die in den nachfolgenden Ausdrücken (1) bis (4) dargestellte Beziehung erfüllt wird:
D/A = 1,5 bis 3,0 ....(1)
2h/A ≧ 1 ....(2)
VAUS/VIN = 0,4 bis 0,9 ....(3)
d/D = 0,3 bis 0,6 ....(4)
dabei ist: A der Durchmesser des aufgewachsenen Silizium-Einkristallstabes T; D der Innendurchmesser der Trennwand in Höhe des geschmolzenen Siliziums; h die Tiefe ab der Oberfläche des geschmolzenen Siliziums bis zu den einleitenden Löchern 20; VAUS die Menge des im äußeren Tiegel 18 gespeicherten geschmolzenen Siliziums; VIN die Menge des im inneren Tiegel 19 gespeicherten geschmolzenen Siliziums; und d der Innendurchmesser der Trennwand 17 an der Stelle, an der die Durchtrittslöcher 20 vorgesehen sind.
Der Grund, warum D/A auf D/A 0 1,5 bis 3,0 begrenzt ist, besteht darin, daß ein Verhältnis D/A, das kleiner als 1,5 ist, die Aufrechterhaltung des Kristallwachstums erschwert, während ein Verhältnis D/A, das größer als 3,0 ist, die erforderliche Menge geschmolzenen Siliziums vergrößert und somit das Produktionssystem unwirtschaftlicher macht.
Der Grund warum 2h/A auf 2h/A ≧ 1 beschränkt ist, besteht darin, daß eine Tiefe bis zu den einleitenden Löchern, die kleiner als der Durchmesser des Silizium- Einkristallstabes ist, eine veränderliche Konzentration des Dotierungsmaterials im Silizium-Einkristall verursacht.
Der Grund, warum VAUS/VIN auf VAUS/VIN = 0,4 bis 0,9 begrenzt ist, besteht darin, daß ein Wert von VAUS/VIN, der kleiner als 0,4 ist, die Wärmekapazität für das geschmolzene Silizium in dem vorerwähnten äußeren Tiegel nicht ausreichend steigert, um das geschmolzene Silizium im inneren Tiegel zu erwärmen, also COPs mit einem Durchmesser von 0,3 µm oder mehr auf der polierten Siliziumscheibe nach dem Reinigen mit SC-1 erzeugt; während ein Verhältnis VAUS/VIN, das größer als 0,9 ist, die Menge an geschmolzenem Material vergrößert, so daß das System weniger wirtschaftlich wird.
Der Grund, warum d/D auf den Bereich 0,3 bis 0,6 beschränkt ist, besteht darin, daß, wenn d/D kleiner als 0,3 ist, das Kristallwachstum nur schwer aufrechtzuerhalten ist. Ein Verhältnis d/D, das größer als 0,6 ist, steigert aber die Wärmekapazität des geschmolzenen Siliziums im äußeren Tiegel zum Erwärmen des im inneren Tiegel befindlichen, geschmolzenen Siliziums, wie oben erwähnt, nicht so stark. Es hat keine ausreichende Wirkung zur Verhinderung der Erzeugung von COP. Und weiter ist es vorteilhaft, wenn die Durchtrittslöcher 20 in einer Höhe angebracht sind, die, vom inneren Boden des Haupttiegels 6 aus gemessen, auf gleicher Höhe liegen.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist die Trennwand 17 schräg ausgebildet, so daß ihr Innendurchmesser zum unteren Ende hin allmählich kleiner wird. Die Trennwand 17 der Erfindung ist aber nicht auf diese Form begrenzt, solange sie konzentrisch zum Haupttiegel 6 verläuft. Sie kann beispielsweise kreisförmig und konzentrisch zum Haupttiegel 6 verlaufen, wie in Fig. 4 dargestellt ist; oder sie kann oval und konzentrisch zum Haupttiegel 6 verlaufen, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Obwohl nicht dargestellt, kann die Trennwand auch ein Rohr mit quadratischem Querschnitt sein. Eine andere Ausführungsform des doppelten Tiegels der Erfindung ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Die Trennwand 17 besteht aus dem senkrechten oberen Abschnitt 17a, dem senkrechten unteren Abschnitt 17b, dessen Innendurchmesser kleiner als der des senkrechten oberen Abschnitts 17a ist, und dem Zwischenabschnitt 17c, der den unteren Endabschnitt des senkrechten oberen Abschnittes 17a und den oberen Endabschnitt des senkrechten unteren Abschnittes 17b miteinander verbindet. Der in Fig. 2 dargestellte Zwischenabschnitt 17c ist waagerecht ausgebildet, während der in Fig. 3 dargestellte Zwischenabschnitt 17c schräg ausgebildet ist, so daß sein innerer Durchmesser allmählich zum senkrechten unteren Abschnitt 17b hin abnehmen kann.
Fig. 1 ist eine grobe Querschnittsansicht eines Doppeltiegels der Erfindung;
Fig. 2 ist eine grobe Querschnittsansicht eines anderen Doppeltiegels der Erfindung;
Fig. 3 ist eine grobe Querschnittsansicht eines noch anderen Doppeltiegels der Erfindung;
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den in Fig. 1 dargestellten Doppeltiegel;
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf den in Fig. 2 dargestellten Doppeltiegel;
Fig. 6 ist eine grobe Querschnittsansicht einer kontinuierlich nach der CZ- Methode arbeitenden Einkristal-Aufwachsvorrichtung gemäß der Erfindung, unter Benutzung eines Doppeltiegels;
Fig. 7 ist eine grobe Querschnittsansicht einer kontinuierlich nach der CZ-Methode arbeitenden Einkristall-Aufwachsvorrichtung des Standes der Technik, unter Benutzung eines Doppeltiegels;
Fig. 8 ist eine grobe Querschnittsansicht eines Doppeltiegels des Stan­ des der Technik;
Fig. 9 ist eine grobe Querschnittsansicht eines anderen Doppeltiegels des Standes der Technik; und
Fig. 10 ist eine grobe Querschnittsansicht eines noch anderen Doppeltie­ gels des Standes der Technik.
Die Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend in Verbindung mit Vergleichsbeispielen beschrieben.
(Ausführungsformen 1 bis 4)
Es wurden Doppeltiegel der Ausführungsformen 1, 2, 3 und 4 hergestellt, welche die in Fig. 3 dargestellte Form besaßen und eine Trennwand aufwiesen, die die in Tab. 1 angegebenen Abmessungen besaß.
(Vergleichsbeispiele 1 und 2)
Es wurden Doppeltiegel der Vergleichsbeispiele 1 und 2 hergestellt, die die in Fig. 7 dargestellte Form besaßen und jeweils eine Trennwand mit den in Tab. 1 angegebenen Abmessungen aufwiesen.
(Vergleichstest)
Unter den nachfolgenden gleichen Bedingungen wurde ein Silizium-Ein­ kristall von 1.000 mm Gesamtlänge mit Hilfe der in Fig. 6 dargestellten Einkristall-Aufwachsvorrichtung eingesetzt; und weiter wurde der genannte Einkristall in der in Fig. 7 dargestellten Einkristall-Aufwachsvorrichtung gezogen, in welcher jeder der Doppeltiegel der Vergleichsbeispiele 1 und 2 eingesetzt war.
Tiefe gemessen von der Oberfläche des geschmolzenen Siliziums bis zu den Durchtrittslöchern (h): 100 mm.
Durchmesser des Silizium-Einkristallstabs (A): 160 mm.
Menge des geschmolzenen Siliziums im Haupttiegel: 32 kg
Kristallwachstumsgeschwindigkeit: 1.2 mm/Minute.
Aus dem in der beschriebenen Weise aufgewachsenen Silizium-Einkristall­ stab hoher Reinheit wurde an einer 500 mm unterhalb seiner Spitze liegenden Position eine Siliziumscheibe abgeschnitten. Die Oberfläche der Scheibe wurde poliert und dann während 20 Minuten bei 85°C mit Hilfe der Reinigungslösung SC-1 gesäubert, die Ammoniakwasser, Wasserstoff­ peroxydwasser und ultrareines Wasser in einem Verhältnis von 1 : 1 : 5 enthielt. Danach wurde die Anzahl der COPs mit einem Durchmesser von 0.3 µm oder mehr auf der Oberfläche der Scheibe mit Hilfe eines im Handel erhältlichen Laserpartikelzählers gezählt. Das Ergebnis dieser Messung ist in Tab. 1 dargestellt.
Tabelle 1
Aus Tab. 1 geht folgendes hervor: während die Anzahl der COPs mit einem Durchmesser von 0.3 µm oder mehr auf der Siliziumscheibe, die unter Verwendung der Doppeltiegel der Vergleichsbeispiele 1 und 2 hergestellt und mit Hilfe der Reinigung SC-1 gesäubert wurde, 40 bis 50 Partikel/cm2 betrug, betrug die Anzahl der COPs mit einem Durch­ messer von 0.3 µm oder mehr auf der Siliziumscheibe, die mit Hilfe der Doppeltiegel der Ausführungsformen 1 und 4 hergestellt und mit Hilfe der Reinigung SC-1 gesäubert wurde, nur 3 bis 5 Partikel/cm2, also nur 1/10 der ersteren, oder weniger.
Da wie oben beschrieben, die Wärmekapazität des äußeren Tiegels im Vergleich zu derjenigen des inneren Tiegels gemäß der Erfindung vergrößert werden kann, ohne den äußeren Tiegel in seiner radialen Richtung zu vergrößern, ist es möglich, die Anzahl der groben COPs mit einem Durchmesser von 0,3 µm oder mehr, welche nach dem Reinigen mit SC-1 auf der Oberfläche einer Siliziumscheibe erzeugt werden, die aus einem Einkristallstab gewonnen werden, zu verringern, der ohne Vergrößern des Ofenkörpers der kontinuierlich arbeitenden Silicium-Einkristall-Aufwachsvorrichtung gezogen wird. Infolgedessen wird dadurch die mit Hilfe eines Doppeltiegels der Erfindung herge­ stellte Siliziumscheibe zur Verwendung in einer hochintegrierten Schal­ tung geeignet.

Claims (5)

1. Doppeltiegel zum Aufwachsen eines Silizium-Einkristalls, umfassend:
einen Haupttiegel (6) in Form eines Zylinders mit Boden;
eine Trennwand (17) in Form eines Ringes, der konzentrisch zum Haupttiegel (6) verläuft und dessen unteres Ende auf dem inneren Boden des Haupttiegels (6) befestigt ist;
einen äußeren Tiegel (18) und einen inneren Tiegel (19), die aus dem Haupttiegel (6) und der Trennwand (17) gebildet sind und jeweils geschmolzenes Silizium (M) enthalten; und
mehrere Durchtrittslöcher (10, 20), die im unteren Abschnitt der Trennwand (17) angebracht sind und den äußeren Tiegel (18) mit dem inneren Tiegel (19) verbinden;
wobei die Trennwand (17) eine gleichmäßige Dicke aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innendurchmesser (d) der Trennwand (17) an der Stelle, an der die Durchtrittslöcher (20) vorgesehen sind, und der Innendurchmesser (D) der Trennwand (17) in der Höhe der Oberfläche des geschmolzenen Siliziums (M) eine Relation (d/D) zwischen 0,3 und 0,6 aufweisen,
daß der Innendurchmesser (D) der Trennwand (17) in der Höhe der Oberfläche des geschmolzenen Siliziums (M) und der Außendurchmesser (A) eines gewachsenen Silizium-Einkristallstabs (T) eine Relation (D/A) zwi­ schen 1, 5 und 3,0 aufweisen,
daß die im äußeren Tiegel (18) gespeicherte Menge (VAUS) des ge­ schmolzenen Siliziums und die im Inneren des Tiegels (19) gespeicherte Menge (VIN) des geschmolzenen Siliziums eine Relation (VAUS/VIN) zwischen 0,4 bis 0,9 aufweisen, und
daß die Tiefe (h) von der Oberfläche des geschmolzenen Siliziums (M) bis zu den Durchtrittslöchern (10, 20) und der halbe Außendurchmesser (A) des gewachsenen Silizium-Einkristallstabes (T) eine Relation (h/A/2) größer oder gleich eins aufweisen.
2. Doppeltiegel zum Aufwachsen eines Silizium-Einkristalls nach Anspruch 1, wobei die Trennwand (17) schräg ausgebildet ist, so daß ihr innerer Durchmesser allmählich zum unteren Ende hin kleiner werden kann.
3. Doppeltiegel zum Aufwachsen eines Silizium-Einkristalls nach Anspruch 1, wobei die Trennwand (17) aus dem senkrechten oberen Abschnitt (17a), dem senkrechten unteren Abschnitt (17b), dessen Innendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des senkrechten oberen Abschnittes (17a) ist, und dem Zwischenabschnitt (17c) besteht, der das untere Ende des senkrechten oberen Abschnittes (17a) und das obere Ende des senkrechten unteren Abschnittes (17b) miteinander verbindet.
4. Doppeltiegel zum Aufwachsen eines Silizium-Einkristalls nach Anspruch 3, wobei der Zwischenabschnitt (17c) waagrecht ausgebildet ist.
5. Doppeltiegel zum Aufwachsen eines Silizium-Einkristalls nach Anspruch 3, wobei der Zwischenabschnitt (17c) schräg ausgebildet ist, so daß sein Innendurchmesser allmählich zum senkrechten unteren Abschnitt (17b) hin kleiner wird.
DE19514412A 1994-04-21 1995-04-19 Doppeltiegel zum Aufwachsen eines Silizium-Einkristalls Expired - Fee Related DE19514412C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8344894 1994-04-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19514412A1 DE19514412A1 (de) 1995-10-26
DE19514412C2 true DE19514412C2 (de) 1999-09-02

Family

ID=13802728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19514412A Expired - Fee Related DE19514412C2 (de) 1994-04-21 1995-04-19 Doppeltiegel zum Aufwachsen eines Silizium-Einkristalls

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5474022A (de)
DE (1) DE19514412C2 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5663357A (en) * 1995-11-22 1997-09-02 Allergan Substituted heteroarylamides having retinoid-like biological activity
TW430699B (en) * 1995-12-27 2001-04-21 Mitsubishi Material Silicon Co Single crystal pulling apparatus
JP3346249B2 (ja) * 1997-10-30 2002-11-18 信越半導体株式会社 シリコンウエーハの熱処理方法及びシリコンウエーハ
JP3617466B2 (ja) * 2001-03-16 2005-02-02 三菱住友シリコン株式会社 単結晶引上げ装置
JP2006308267A (ja) * 2005-05-02 2006-11-09 Iis Materials:Kk るつぼ装置及びそれを用いた溶融材料の凝固方法
US8262797B1 (en) * 2007-03-13 2012-09-11 Solaicx, Inc. Weir design providing optimal purge gas flow, melt control, and temperature stabilization for improved single crystal growth in a continuous Czochralski process
US8389099B1 (en) 2007-06-01 2013-03-05 Rubicon Technology, Inc. Asymmetrical wafer configurations and method for creating the same
KR20150106204A (ko) 2014-03-11 2015-09-21 (주)기술과가치 잉곳 제조 장치
KR20150107540A (ko) 2014-03-14 2015-09-23 (주)기술과가치 잉곳 제조 장치
US9476141B2 (en) 2014-07-25 2016-10-25 Sunedison, Inc. Weir for inhibiting melt contamination

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2113688A5 (en) * 1970-11-09 1972-06-23 Little Inc A Crystal pulling furnace - with two concentric communication crucibles contg melts
US5069741A (en) * 1987-03-20 1991-12-03 Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha Method of manufacturing quartz double crucible assembly

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU661966A1 (ru) * 1976-11-23 1980-04-05 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Монокристаллов И Особо Чистых Химических Веществ "Вниимонокристалл" Устройство дл выт гивани монокристаллов из расплава
US4352784A (en) * 1979-05-25 1982-10-05 Western Electric Company, Inc. Double crucible Czochralski crystal growth apparatus
JPS6270291A (ja) * 1985-09-19 1987-03-31 Toshiba Corp ＧａＡｓ単結晶の製造方法及び装置
JP2847526B2 (ja) * 1989-04-19 1999-01-20 株式会社日本アレフ 磁性粉体検出装置
JPH0825836B2 (ja) * 1990-04-27 1996-03-13 東芝セラミックス株式会社 シリコン単結晶の製造装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2113688A5 (en) * 1970-11-09 1972-06-23 Little Inc A Crystal pulling furnace - with two concentric communication crucibles contg melts
US5069741A (en) * 1987-03-20 1991-12-03 Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha Method of manufacturing quartz double crucible assembly

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Patent Abstracts of Japan. C, chemical field, 1990, 765, 2-180786. 7P 02-180786 A *

Also Published As

Publication number Publication date
US5474022A (en) 1995-12-12
DE19514412A1 (de) 1995-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69900210T2 (de) Einkristallines Siliziumwafer und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69915729T2 (de) Stickstoffdotierte einkristalline Siliziumscheibe mit geringen Fehlstellen und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE19806045B4 (de) Verfahren zum Herstellen von einkristallinen Siliziumstäben unter Steuern desZiehgeschwindigkeitsverlaufs in einem Heißzonenofen
EP1992593B1 (de) Polykristalliner Siliciumstab für das Zonenschmelzverfahren und ein Verfahren zu dessen Herstellung
DE60316812T2 (de) Quarzglastiegel zur ziehung von siliciumeinkristallen und verfahren zu seiner herstellung
DE69615094T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Einkristallstabes mit gleichmässiger Verteilung Gitterdefekten und Verwendung einer Vorrichtung dafür
DE69801381T2 (de) Verfahren und Impfkristall zur Herstellung eines Silicium Einkristalles
DE19514412C2 (de) Doppeltiegel zum Aufwachsen eines Silizium-Einkristalls
DE69508473T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Silizium-Einkristall und Tiegel aus geschmolzenem Silika dafür
DE60209064T2 (de) Siliziumhalbleitersubstrat und Vefahren zu seiner Herstellung
DE102007015184A1 (de) Silicaglastiegel
DE69415545T2 (de) Verfahren zur optischen spaltung von antipoden durch kristallisierung
DE69802864T2 (de) Silizium-Impfkristall, Verfahren zu seiner Herstellung und Verfahren zur Herstellung eines Silizium-Einkristalls unter Verwendung des Silizium-Impfkristalls
DE112022002251T5 (de) Quartztiegel und kristallziehvorrichtung
DE10139648A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Quarzglastiegels
DE69414652T2 (de) Verbessertes Verfahren zur Bildung von Siliconkristallen
DE10236023A1 (de) Herstellungsverfahren für Silizium-Einkristallwafer und Silizium-Einkristallwafer
DE60128544T2 (de) Verfahren zur herstellung einer siliziumschmelze
DE2758888A1 (de) Verfahren zur herstellung reinster siliciumeinkristalle
DE112008000877T5 (de) Einkristall-Zuchtverfahren und Ziehvorrichtung für Einkristalle
DE102006055376B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Silizium-Halbleiterkristalls
DE112009000986T5 (de) Einkristall-Wachstumsverfahren und Einkristall-Ziehvorrichtung
DE60209988T2 (de) Impf-Kristall für die Herstellung von Siliciumeinkristallen und Verfahren zur Herstellung von Siliciumeinkristallen
DE69912484T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Silizium-Einkristalles
DE1519869B1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Faserstruktur in einem Koerper aus einer halbleitenden Verbindung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Representative=s name: PATENT- UND RECHTSANWAELTE BARDEHLE PAGENBERG, DE

Representative=s name: PATENT- UND RECHTSANWAELTE BARDEHLE PAGENBERG, 816

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SUMCO CORPORATION, JP

Free format text: FORMER OWNERS: MITSUBISHI MATERIALS CORP., TOKYO, JP; MITSUBISHI MATERIALS SILICON CORP., TOKIO/TOKYO, JP

Effective date: 20120312

Owner name: SUMCO CORPORATION, JP

Free format text: FORMER OWNER: MITSUBISHI MATERIALS CORP., MITSUBISHI MATERIALS SILICON CO, , JP

Effective date: 20120312

R082 Change of representative

Representative=s name: BARDEHLE PAGENBERG PARTNERSCHAFT MBB PATENTANW, DE

Effective date: 20120312

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20141101