DE19700516A1 - Einkristall-Ziehvorrichtung - Google Patents

Einkristall-Ziehvorrichtung

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Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einkristall-Ziehvorrichtung zum Herstellen eines Einkristalls aus einem Halbleiter, wie Silicium (Si) oder Galliumarsenid (GaAs) unter Anwendung eines Czochralski (CZ)-Verfahrens mit kontinuierlicher Beschickung und Anlegen eines Magnetfelds (nachfolgend als CNCZ-Verfahren abgekürzt), und sie betrifft insbesondere eine Einkristall-Ziehvorrichtung, bei welcher der durch die Zufuhr von zusätzlichem Ausgangsmaterial ausgeübte Einfluß verringert worden ist.
Beschreibung des Standes der Technik
Einkristall-Ziehvorrichtungen, welche das Czochralski (CZ)-Verfahren benutzen, umfassen eine gasdichte Kammer, einen innerhalb der Kammer angeordneten Schmelztiegel zur Aufnahme einer Halbleiterschmelze, eine Heizvorrichtung zum Erhitzen der Halbleiterschmelze und einen Ziehmechanismus zum Ziehen eines Einkristalls aus dem Halbleiter. Bei dieser Art Vorrichtung wird ein Impfkristall aus einem Einkristall des Halbleiters in die Halbleiterschmelze innerhalb des Schmelztiegels getaucht, und der Impfkristall wird dann allmählich nach oben gezogen, wobei ein Einkristall des Halbleiters mit großem Durchmesser gezüchtet wird, der dieselbe Ausrichtung wie der Impfkristall aufweist.
In den vergangenen Jahren gab es eine erhebliche Entwicklung des CNCZ-Verfahrens, das eine Abart des Czochralski-Verfahrens ist, wo der Ziehvorgang während einer kontinuierlichen Zufuhr des Ausgangsmaterials zum Schmelztiegel durchgeführt wird. Beim CNCZ-Verfahren wird ein Doppelschmelztiegel verwendet, der einen inneren Schmelztiegel und einen äußeren Schmelztiegel umfaßt, welche am unteren Rand miteinander verbunden sind, und ein Einkristall des Halbleiters wird aus dem inneren Schmelztiegel gezogen, während Ausgangsmaterial durch ein aus Quarz hergestelltes Ausgangsmaterialzufuhrrohr in den Bereich der Halbleiterschmelze zwischen dem äußeren und dem inneren Schmelztiegel zugegeben wird. Das Ausgangsmaterialzufuhrrohr hängt aus dem oberen Teil der Kammer herab, und das untere Ende des Rohrs befindet sich in der Nähe der Oberfläche der Halbleiterschmelze im äußeren Schmelztiegel. Beim CNCZ-Verfahren schmilzt das durch das Ausgangsmaterialzufuhrrohr zugegebene Ausgangsmaterial nach und nach in der Halbleiterschmelze und tritt schließlich durch einen Verbindungsabschnitt hindurch, welcher den äußeren und den inneren Schmelztiegel am unteren Rand des inneren Schmelztiegels verbindet, und fließt in den inneren Schmelztiegel, wo es dann als ein Einkristall aus dem Halbleiter nach oben gezogen wird.
Untersuchungen über die Ursache des Auftretens von Fehlstellen in Halbleitereinkristallen offenbarten, daß eine extensive Diffusion von Fehlstellen erzeugendem Material (nachfolgend als Fehlstellenerzeugungsquelle bezeichnet) in die Halbleiterschmelze im Bereich der Ausgangsmaterialzugabestelle ein Faktor ist, der das gesunde Wachstum von Einkristallen aus einem Halbleiter behindert. Insbesondere dann, wenn die Abwärtskraft des zugegebenen Ausgangsmaterials groß ist, oder wenn das Ausgangsmaterial in Stücken nach unten fällt, nimmt die Tiefe zu, bis zu der das Ausgangsmaterial in die Halbleiterschmelze eindringt, und so sind die Auswirkungen einer Diffusion von Fehlstellenerzeugungsquellen besonders ausgeprägt.
Die vorliegende Erfindung berücksichtigt die oben geschilderte Situation mit dem Ziel einer Bereitstellung einer Einkristall-Ziehvorrichtung, die eine möglichst große Verringerung der Auswirkungen ermöglicht, welche durch Diffusion von Fehlstellenerzeugungsquellen aufgrund einer Zugabe von Ausgangsmaterial verursacht werden, was als einer der hauptsächlichen Faktoren betrachtet werden kann, die das gesunde Wachstum von Halbleitereinkristallen behindern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung gemäß Patentanspruch 1 betrifft eine Einkristall-Ziehvorrichtung umfassend: einen gasdichten Behälter, einen innerhalb des gasdichten Behälters angeordneten Doppelschmelztiegel zur Aufnahme einer Halbleiterschmelze, der einen äußeren Schmelztiegel und einen inneren Schmelztiegel umfaßt, welche an einem unteren Rand verbunden sind, sowie eine Ausgangsmaterialzufuhrvorrichtung zum Zugeben von Ausgangsmaterial zur Halbleiterschmelze an einer Stelle zwischen dem äußeren Schmelztiegel und dem inneren Schmelztiegel, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß im Bereich der Halbleiterschmelze zwischen dem äußeren Schmelztiegel und dem inneren Schmelztiegel ein Strömungsbegrenzungselement vorgesehen ist, um die Strömung der Halbleiterschmelze zu begrenzen oder einzuschränken.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsbegrenzungselement ein Konvektionsstrombegrenzungselement ist, das Konvektionsströme innerhalb der Halbleiterschmelze im Bereich zwischen dem äußeren Schmelztiegel und dem inneren Schmelztiegel begrenzt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsbegrenzungselement so angeordnet ist, daß ein Pfad von der Stelle der Ausgangsmaterialzugabe bis zu dem am unteren Rand befindlichen Verbindungsabschnitt zwischen dem äußeren Schmelztiegel und dem inneren Schmelztiegel verlängert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 ist ein Querschnitts-Schaubild der wesentlichen Elemente einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Querschnitts-Schaubild der wesentlichen Elemente einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist ein Querschnitts-Schaubild der wesentlichen Elemente einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4 ist ein Schaubild, welches die allgemeine Ausbildung einer Einkristall-Ziehvorrichtung zeigt, die sämtlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemein ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend findet sich unter Bezugnahme auf die Figuren eine Beschreibung von jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Vor der Beschreibung von jeder der Ausführungsformen wird zuerst unter Bezugnahme auf Fig. 4 eine Erläuterung der allgemeinen Ausbildung gegeben, die sämtlichen Ausführungsformen gemein ist.
Wie in Fig. 4 dargestellt, sind ein Doppelschmelztiegel 3, eine Heizvorrichtung 4 und ein Ausgangsmaterialzufuhrrohr (Ausgangsmaterialzufuhrvorrichtung) 5 im Inneren einer Kammer 2 einer Einkristall-Ziehvorrichtung 1 angebracht. Der Doppelschmelztiegel 3 umfaßt einen aus Quarz hergestellten ungefähr halbkugelförmigen äußeren Schmelztiegel 11 und einen aus Quarz hergestellten inneren Schmelztiegel 12, der ein im äußeren Schmelztiegel 11 angebrachter zylindrischer Trennkörper ist. Verbindungsabschnitte 12a zum Verbinden des inneren Schmelztiegels 12 und des äußeren Schmelztiegels 11 sind im unteren Teil der Wand des inneren Schmelztiegels 12 ausgebildet.
Der Doppelschmelztiegel 3 ist auf einer Aufnahme 15 angebracht, die auf einer mittig im unteren Teil der Kammer 2 angeordneten vertikalen Welle 14 sitzt, und kann in einer horizontalen Ebene mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit um die Achse der Welle 14 gedreht werden. Außerdem ist eine Halbleiterschmelze (das durch Erhitzen geschmolzene Ausgangsmaterial für die Herstellung von Einkristallen eines Halbleiters) 21 innerhalb des Doppelschmelztiegels 3 untergebracht. Die Heizvorrichtung 4 erhitzt und schmilzt das Halbleiterausgangsmaterial im äußeren Schmelztiegel 11 und sorgt auch für die Aufrechterhaltung der Temperatur der derart erzeugten Halbleiterschmelze 21. Die Heizvorrichtung 4 ist so angeordnet, daß sie die Aufnahme 15 und den Doppelschmelztiegel 3 umgibt, und die Außenseite der Heizvorrichtung 4 ist zum Zweck der Wärmehaltung von einer Wärmeabschirmung (in der Figur nicht dargestellt) umgeben.
Das Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5 wird verwendet, um das granulierte Ausgangsmaterial der Halbleiterschmelze 21 kontinuierlich auf die Oberfläche der Halbleiterschmelze 21a zwischen dem äußeren Schmelztiegel 11 und dem inneren Schmelztiegel 12 zuzuführen. Beispiele der Ausgangsmaterialien, die durch das Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5 zugeführt werden können, umfassen Polysilicium, das durch Zerkleinerung in einem Brecher in Schuppenform umgewandelt worden ist, oder Polysiliciumkörner, die unter Wärmezersetzung aus gasförmigem Ausgangsmaterial abgeschieden worden sind, nach Bedarf unter weiterer Beimischung von als Dotierungsmittel bekannten elementaren Additiven, wie Bor (B) (im Fall einer Herstellung von Siliciumeinkristallen vom p-Typ) und Phosphor (P) (im Fall einer Herstellung von Siliciumeinkristallen vom n-Typ). Im Fall von Galliumarsenid ist der Vorgang derselbe wie der oben umrissene, jedoch ist in diesem Fall das verwendete elementare Additiv entweder Zink (Zn) oder Silicium (Si).
Ein Ziehmechanismus und eine Einlaßöffnung (beide in der Figur weggelassen) zum Zuführen eines Inertgases, wie Argon (Ar), in die Kammer 2 sind im oberen Teil der Kammer 2 angeordnet. Ein Zugdraht 24, der einen Teil des Ziehmechanismus bildet, ist so ausgebildet, daß er unter kontinuierlicher Drehung oberhalb des Doppelschmelztiegels 3 auf und ab beweglich ist. Ein Impfkristall aus einem Einkristall des Halbleiters wird über eine Einspannvorrichtung an der Spitze des Zugdrahts 24 befestigt. Der Impfkristall wird in die Halbleiterschmelze 21 im inneren Schmelztiegel 12 getaucht und dann nach oben bewegt, und mit dem Impfkristall als Ausgangspunkt wird ein nach und nach gewachsener Einkristall des Halbleiters in einer Atmosphäre des Inertgases, wie Argon (Ar), nach oben gezogen.
Im Hinblick auf das Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5 wird diesem das Ausgangsmaterial am oberen Ende zugeführt und tritt aus einer Öffnung 5a am unteren Ende aus. Das Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5 wird am oberen Ende gehalten und ist so aufgehängt, daß die Öffnung 5a am unteren Ende in der Nähe der Außenwand des äußeren Schmelztiegels 11 angeordnet ist. Zur Verhinderung einer Kontamination sowie aus Verarbeitungsgründen besteht das Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5 aus einem Quarzrohr mit einem rechteckigen Querschnitt. Um sicherzustellen, daß das granulierte hochqualitative Halbleiterausgangsmaterial mit einer geeigneten Fallgeschwindigkeit in die Halbleiterschmelze 21a zugeführt wird, ist das Innere des Ausgangsmaterialzufuhrrohrs außerdem mit abwechselnden leiterartigen schrägen Platten versehen, die in der Figur nicht dargestellt sind.
Darüber hinaus sind im Bereich der Halbleiterschmelze 21a zwischen dem äußeren Schmelztiegel 11 und dem inneren Schmelztiegel 12 Strömungsbegrenzungselemente angebracht (in Fig. 4 weggelassen), um die Strömung der Halbleiterschmelze 21a in diesem Bereich zu begrenzen oder einzuschränken. Die Strömungsbegrenzungselemente unterdrücken die Diffusion der vorgenannten Fehlstellenerzeugungsquellen über einen weiteren Bereich, hauptsächlich indem sie Konvektionsströme innerhalb der Halbleiterschmelze 21a begrenzen (und somit die Funktion von Konvektionsstrombegrenzungselementen erfüllen), und sie gewährleisten folglich einen stabilen Konzentrationsgradienten im Bereich zwischen der Stelle der Ausgangsmaterialzugabe und den Verbindungsabschnitten 12a am unteren Rand, welche den äußeren Schmelztiegel 11 und den inneren Schmelztiegel 12 miteinander verbinden.
Als nächstes folgt eine Erläuterung der einzelnen Ausführungsformen. Eine erste Ausführungsform ist in Fig. 1 dargestellt. In diesem Beispiel ist im Bereich der Halbleiterschmelze 21a zwischen dem äußeren Schmelztiegel 11 und dem inneren Schmelztiegel 12 in einer geeigneten Tiefe unter der Oberfläche der Schmelze eine horizontale Leit- oder Umlenkplatte 31 angeordnet, die als Strömungsbegrenzungselement und als Konvektionsstrombegrenzungselement wirkt. In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist die Leit- oder Umlenkplatte 31 ringförmig und zum äußeren Schmelztiegel 11 und zum inneren Schmelztiegel 12 konzentrisch, und zwischen dem inneren Rand der Leit- oder Umlenkplatte 31 und dem inneren Schmelztiegel 12 sowie zwischen dem äußeren Rand der Leit- oder Umlenkplatte 31 und dem äußeren Schmelztiegel 11 wird ein Verbindungsspalt 31a aufrechterhalten, um den Bereich oberhalb der Leit- oder Umlenkplatte 31 mit dem Bereich unterhalb derselben zu verbinden. Die Leit- oder Umlenkplatte 31 kann entweder vom inneren Schmelztiegel 12 oder vom Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5 gehalten werden. Außerdem braucht die Leit- oder Umlenkplatte 31 nicht um den gesamten Umfang herum durchgehend sein, solange die Platte einen vorbestimmten Bereich unter dem Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5 überdeckt, und in diesem Fall wird die Platte 31 bevorzugt vom Ausgangsmaterialzufuhrrohr 5 gehalten.
Wegen des Vorhandenseins der Leit- oder Umlenkplatte 31 sind bei dieser Konstruktion die Auswirkungen des Aufpralls des Ausgangsmaterials auf die Halbleiterschmelze 21a während einer Zugabe des Ausgangsmaterials geringer. Durch die Zugabe des Ausgangsmaterials zugeführte Fehlstellenerzeugungsquellen diffundieren nach und nach um den inneren und äußeren Rand der Leit- oder Umlenkplatte 31 herum in die Halbleiterschmelze 21a. An dieser Stelle wird der Einfluß von Konvektionsströmen in der Halbleiterschmelze 21a, welche durch den Pfeil (1) in Fig. 1 dargestellt sind, durch die Leit- oder Umlenkplatte 31 unterbrochen und reicht nicht bis in den Abschnitt über der Leit- oder Umlenkplatte 31, und so wird zusätzlich zu der Wirkung einer Aufschlagmilderung während einer Zugabe des Ausgangsmaterials die Diffusion von Fehlstellenerzeugungsquellen auf ein Minimum unterdrückt, und im Bereich von der Oberfläche der Halbleiterschmelze 21a bis zu den Verbindungsabschnitten 12a am unteren Rand, welche den äußeren Schmelztiegel 11 und den inneren Schmelztiegel 12 miteinander verbinden, wird ein stabiler Konzentrationsgradient aufrechterhalten.
Eine zweite Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. In diesem Beispiel ist eine Mehrzahl von Leit- oder Umlenkplatten 32 untereinander angeordnet (in dem dargestellten Beispiel sind drei Plattenebenen vorhanden). Durch Versetzen der Platten in benachbarten Plattenebenen in Richtung der Außen- bzw. Innenseite des Schmelztiegels sind außerdem die Verbindungsspalte 32a, welche den Bereich oberhalb jeder Leit- oder Umlenkplatte 32 mit dem Bereich darunter verbinden, abwechselnd auf der Außenseite und dann auf der Innenseite von aufeinanderfolgenden Leit- oder Umlenkplatten 32 angeordnet. Folglich ist die Länge des Pfades von der Stelle der Zugabe von Ausgangsmaterial in die Halbleiterschmelze 21a bis zu den Verbindungsabschnitten 12a am unteren Rand zwischen dem äußeren Schmelztiegel 11 und dem inneren Schmelztiegel 12 größer.
Wegen des Vorhandenseins der Mehrzahl von Leit- oder Umlenkplatten 32 werden bei dieser Konstruktion Konvektionsströme in der Halbleiterschmelze 21a weiter unterdrückt, und die Diffusion von Fehlstellenerzeugungsquellen wird weiter eingeschränkt. Weil die Länge des Strömungspfades von der Stelle der Zugabe von Ausgangsmaterial in die Halbleiterschmelze 21a bis zu den Verbindungsabschnitten 12a am unteren Rand zwischen dem äußeren Schmelztiegel 11 und dem inneren Schmelztiegel 12 groß ist, ist die Wahrscheinlichkeit geringer, daß sich irgendein Einfluß an der Stelle der Ausgangsmaterialzugabe bis in den inneren Schmelztiegel 12 auswirkt, was einen noch stabileren Konzentrationsgradienten gewährleistet.
Außerdem kann an Stelle einer Verwendung einer Mehrzahl von unabhängig untereinander angeordneten Leit- oder Umlenkplatten auch eine durchgehende schrauben- oder wendelförmige Platte verwendet werden.
Eine dritte Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt. In diesem Beispiel sind zwei vertikale zylindrische Trennwände 34 auf einem inneren und einem äußeren Kreisumfang zwischen dem inneren Schmelztiegel 12 und dem äußeren Schmelztiegel 11 angeordnet und sind abwechselnd nach oben bzw. nach unten gegeneinander versetzt, so daß am unteren Rand einer äußeren Umfangstrennwand 34b und am oberen Rand einer inneren Umfangstrennwand 34c ein Verbindungsbereich 34a aufrechterhalten wird, womit die Verbindung zwischen dem Bereich außerhalb jeder Wand 34 mit dem Bereich innerhalb derselben aufrechterhalten wird. Folglich ermöglicht diese Ausbildung eine Verlängerung des Pfades von der Stelle der Zugabe von Ausgangsmaterial in die Halbleiterschmelze 21a (der Stelle auf der Oberfläche der Schmelze unmittelbar unter der Öffnung 5a am unteren Ende des Ausgangsmaterialzufuhrrohrs 5) bis zu den Verbindungsabschnitten 12a am unteren Rand zwischen dem äußeren Schmelztiegel 11 und dem inneren Schmelztiegel 12.
Aufgrund des Vorhandenseins der beiden vertikalen Trennwände 34b, 34c werden große Konvektionsströme innerhalb der Halbleiterschmelze 21a unterdrückt, und die Diffusion von Fehlstellenerzeugungsquellen über einen weiten Bereich aufgrund der Einwirkung von Konvektionsströmen wird unterdrückt. Außerdem wird ein stabiler Konzentrationsgradient sichergestellt, weil die Länge des Pfades von der Stelle der Zugabe von Ausgangsmaterial bis zu den am unteren Rand des inneren Schmelztiegels 12 angeordneten Verbindungsabschnitten 12a zwischen dem äußeren Schmelztiegel 11 und dem inneren Schmelztiegel 12 groß ist.
Außerdem ist die Art und Weise, in welcher die Strömungsbegrenzungselemente angebracht sind, nicht auf die bei den oben beschriebenen Ausführungsformen verwendeten Techniken begrenzt, und es ist jegliche Anbringung möglich, welche eine Ausführungsform erzeugt, die innerhalb der Halbleiterschmelze 21a eine Konvektionsstromunterdrückungswirkung zeigt und die Gesamtströmung einschränkt oder begrenzt.
Wie oben erläutert, sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 1 Strömungsbegrenzungselemente im Bereich der Halbleiterschmelze zwischen dem äußeren Schmelztiegel und dem inneren Schmelztiegel vorgesehen, welches der Bereich ist, wo das zugegebene Ausgangsmaterial aufgeschmolzen wird, und so kann die Gesamtströmung innerhalb dieses Bereichs begrenzt oder eingeschränkt werden, und die Diffusion von durch Zugabe des Ausgangsmaterials eingebrachten Fehlstellenerzeugungsquellen kann unterdrückt werden. Folglich kann ein hauptsächlicher Faktor, welcher das gesunde Wachstum von Einkristallen des Halbleiters behindert, auf ein Minimum verringert werden.
Weiter werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 2 Konvektionsströme in der Halbleiterschmelze, hauptsächlich im Bereich zwischen dem äußeren Schmelztiegel und dem inneren Schmelztiegel durch Strömungsbegrenzungselemente unterdrückt, und so kann die Beschleunigungswirkung, welche Konvektionsströme auf die Diffusion von Fehlstellenerzeugungsquellen ausüben, unterdrückt werden, wodurch das gesunde Wachstum der Einkristalle des Halbleiters sichergestellt wird.
Außerdem kann in dem Fall, wo wie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 3 der Pfad von der Stelle der Ausgangsmaterialzugabe bis zu dem Abschnitt, wo die Halbleiterschmelze ins Innere des inneren Schmelztiegels einströmt, verlängert wird, entlang des Pfades eine stabile Konzentrationsverteilung erzeugt werden, was eine weitere Verhinderung des Auftretens von Fehlstellen in Einkristallen des Halbleiters ermöglicht.

Claims (5)

1. Einkristall-Ziehvorrichtung, umfassend: einen gasdichten Behälter, einen innerhalb des gasdichten Behälters angeordneten Doppelschmelztiegel zur Aufnahme einer Halbleiterschmelze, der einen äußeren Schmelztiegel und einen inneren Schmelztiegel umfaßt, welche an einem unteren Rand verbunden sind, und eine Ausgangsmaterialzufuhreinrichtung zum Zugeben von Ausgangsmaterial zur Halbleiterschmelze an einer Stelle zwischen dem äußeren Schmelztiegel und dem inneren Schmelztiegel, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Halbleiterschmelze (21a) zwischen dem äußeren Schmelztiegel (11) und dem inneren Schmelztiegel (12) mindestens ein Strömungsbegrenzungselement (31, 32, 34) vorgesehen ist, um die Strömung der Halbleiterschmelze (21a) zu begrenzen.
2. Einkristall-Ziehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Strömungsbegrenzungselement (31, 32, 34) ein Konvektionsstrombegrenzungselement ist, welches Konvektionsströme innerhalb der Halbleiterschmelze (21a) im Bereich zwischen dem äußeren Schmelztiegel (11) und dem inneren Schmelztiegel (12) begrenzt.
3. Einkristall-Ziehvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Strömungsbegrenzungselement (31, 32, 34) so angeordnet ist, daß ein Pfad von der Stelle der Ausgangsmaterialzugabe bis zu einem Verbindungsabschnitt (12a) am unteren Rand zwischen dem äußeren Schmelztiegel (11) und dem inneren Schmelztiegel (12) verlängert wird.
4. Einkristall-Ziehvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Strömungsbegrenzungselement eine zum äußeren Schmelztiegel (11) und zum inneren Schmelztiegel (12) konzentrische ringförmige Leit- oder Umlenkplatte (31) ist und horizontal unter der Oberfläche der Halbleiterschmelze (21a) angeordnet ist.
5. Einkristall-Ziehvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leit- oder Umlenkplatte (31) unter einem Teil der Ausgangsmaterialzufuhreinrichtung (5) vorgesehen ist und von der Ausgangsmaterialzufuhreinrichtung (5) gehalten wird.
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TW (1) TW531571B (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10204178B4 (de) * 2002-02-01 2008-01-03 Siltronic Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Einkristalls aus Halbleitermaterial
WO2014099861A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-26 Sunedison, Inc. Weir for inhibiting melt flow in a crucible
WO2018204180A1 (en) * 2017-05-04 2018-11-08 Corner Star Limited Crystal pulling system and method including crucible and barrier

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1201793B1 (de) * 1999-05-22 2004-09-01 Japan Science and Technology Agency Verfahren und vorrichtung zur herstellung von hochqualitativen einkristallen
WO2003038161A1 (en) * 2001-11-01 2003-05-08 Midwest Research Institute Shallow melt apparatus for semicontinuous czochralski crystal growth
US6984263B2 (en) * 2001-11-01 2006-01-10 Midwest Research Institute Shallow melt apparatus for semicontinuous czochralski crystal growth
US8021483B2 (en) * 2002-02-20 2011-09-20 Hemlock Semiconductor Corporation Flowable chips and methods for the preparation and use of same, and apparatus for use in the methods
US6959355B2 (en) * 2003-02-24 2005-10-25 Standard Microsystems Corporation Universal serial bus hub with shared high speed handler
CN1314841C (zh) * 2004-12-03 2007-05-09 中国科学院上海硅酸盐研究所 坩埚升降法补充熔料生长晶体的装置和方法
JP4500186B2 (ja) * 2005-03-07 2010-07-14 株式会社リコー Iii族窒化物結晶成長装置
US9464364B2 (en) * 2011-11-09 2016-10-11 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Thermal load leveling during silicon crystal growth from a melt using anisotropic materials
US20140144371A1 (en) * 2012-11-29 2014-05-29 Solaicx, Inc. Heat Shield For Improved Continuous Czochralski Process
JP2016505503A (ja) * 2012-12-21 2016-02-25 サンエディソン・インコーポレイテッドSunEdison,Inc. シリカパーツを接合するための方法
CN103225108B (zh) * 2013-04-07 2016-04-06 福建福晶科技股份有限公司 一种大尺寸bbo晶体快速生长的方法
CN104342750A (zh) * 2013-08-08 2015-02-11 徐州协鑫太阳能材料有限公司 石英坩埚及其制备方法
US9822466B2 (en) * 2013-11-22 2017-11-21 Corner Star Limited Crystal growing systems and crucibles for enhancing heat transfer to a melt
US10415151B1 (en) * 2014-03-27 2019-09-17 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc Apparatus for controlling heat flow within a silicon melt
KR101599338B1 (ko) * 2014-05-13 2016-03-03 웅진에너지 주식회사 Ccz용 이중도가니
US10221500B2 (en) * 2017-01-04 2019-03-05 Corner Star Limited System for forming an ingot including crucible and conditioning members
CN108301038A (zh) * 2017-01-12 2018-07-20 新疆知信科技有限公司 一种单晶硅提拉炉和生长单晶硅的拉制方法
CN113825862A (zh) 2019-04-11 2021-12-21 环球晶圆股份有限公司 后段主体长度具有减小变形的锭的制备工艺
CN109972200B (zh) * 2019-04-18 2020-08-14 邢台晶龙电子材料有限公司 连续提拉单晶硅生长方法
JP2022529451A (ja) 2019-04-18 2022-06-22 グローバルウェーハズ カンパニー リミテッド 連続チョクラルスキー法を用いる単結晶シリコンインゴットの成長方法
CN110029395A (zh) * 2019-04-18 2019-07-19 邢台晶龙电子材料有限公司 Ccz连续拉晶坩埚及涂层方法
JP7216340B2 (ja) * 2019-09-06 2023-02-01 株式会社Sumco シリコン単結晶の育成方法およびシリコン単結晶の引き上げ装置
US11111596B2 (en) 2019-09-13 2021-09-07 Globalwafers Co., Ltd. Single crystal silicon ingot having axial uniformity
US11111597B2 (en) 2019-09-13 2021-09-07 Globalwafers Co., Ltd. Methods for growing a nitrogen doped single crystal silicon ingot using continuous Czochralski method
CN112210820A (zh) * 2020-09-10 2021-01-12 徐州鑫晶半导体科技有限公司 晶体生产工艺
CN112981519A (zh) * 2021-03-16 2021-06-18 大连连城数控机器股份有限公司 用于连续单晶硅生长的石英坩埚及其制造方法和组合坩埚

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5957985A (ja) * 1982-09-28 1984-04-03 Fujitsu Ltd 結晶成長用坩堝
JPS62128999A (ja) * 1985-11-25 1987-06-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 2重るつぼを用いた単結晶引上方法及び2重るつぼ
USH520H (en) * 1985-12-06 1988-09-06 Technique for increasing oxygen incorporation during silicon czochralski crystal growth
JP2755588B2 (ja) * 1988-02-22 1998-05-20 株式会社東芝 結晶引上げ方法
JPH0255287A (ja) * 1988-08-18 1990-02-23 Furukawa Electric Co Ltd:The 単結晶成長装置
JPH0676274B2 (ja) * 1988-11-11 1994-09-28 東芝セラミックス株式会社 シリコン単結晶の製造装置
JPH0688869B2 (ja) * 1989-01-05 1994-11-09 川崎製鉄株式会社 単結晶引上装置
JPH02243587A (ja) * 1989-03-17 1990-09-27 Kawasaki Steel Corp 単結晶の引上方法およびその装置
JPH0372778A (ja) * 1989-08-11 1991-03-27 Fuji Xerox Co Ltd 画像処理装置の領域識別方式
JPH03177393A (ja) * 1989-12-06 1991-08-01 Nippon Steel Corp 単結晶の製造装置
JPH03199192A (ja) * 1989-12-27 1991-08-30 Toshiba Corp シリコン単結晶引上げ用ルツボ
US5314667A (en) * 1991-03-04 1994-05-24 Lim John C Method and apparatus for single crystal silicon production
JPH05310495A (ja) * 1992-04-28 1993-11-22 Nkk Corp シリコン単結晶の製造方法および製造装置
JPH06135791A (ja) * 1992-10-27 1994-05-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体単結晶の育成装置
US5650008A (en) * 1995-12-01 1997-07-22 Advanced Materials Processing, Llc Method for preparing homogeneous bridgman-type single crystals

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10204178B4 (de) * 2002-02-01 2008-01-03 Siltronic Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Einkristalls aus Halbleitermaterial
US7655089B2 (en) 2002-02-01 2010-02-02 Siltronic Ag Process and apparatus for producing a single crystal of semiconductor material
US8221550B2 (en) 2002-02-01 2012-07-17 Siltronic Ag Process and apparatus for producing a single crystal of semiconductor material
WO2014099861A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-26 Sunedison, Inc. Weir for inhibiting melt flow in a crucible
US9863063B2 (en) 2012-12-18 2018-01-09 Corner Star Limited Weir for inhibiting melt flow in a crucible
WO2018204180A1 (en) * 2017-05-04 2018-11-08 Corner Star Limited Crystal pulling system and method including crucible and barrier
US10407797B2 (en) 2017-05-04 2019-09-10 Corner Start Limited Crystal pulling system and method including crucible and barrier

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