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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitereinkristall-Ziehtechnologie,
die das Czochralski-Verfahren
verwendet, und insbesondere auf eine Halbleitereinkristall-Ziehvorrichtung
und ein Halbleitereinkristall-Ziehverfahren, bei denen das Ziehen
des Kristalls ausgeführt
wird, während
ein Magnetfeld und ein Strom, die zueinander senkrecht sind, an
eine Halbleiterschmelze angelegt werden, um die Halbleiterschmelze
zu drehen.
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Technischer
Hintergrund
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Halbleiterkristall-Wafer
für die
Verwendung als Substrate von ultrahoch integrierten elektrischen
Vorrichtungen werden durch das Czochralski-Verfahren gezogen, bei
dem ein Halbleitereinkristall aus einer rotierenden Halbleiterschmelze
hochgezogen wird, während
er in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird. Die in dem Schmelztiegel
gehaltene Halbleiterschmelze wird von einer zylindrischen Heizeinrichtung,
die um den Schmelztiegel installiert ist, mit Wärme beaufschlagt. Der Schmelztiegel
wird gedreht, so daß die
Temperaturverteilung in der Schmelze eine vollkommene axiale Symmetrie
um die Ziehachse des Kristalls aufweist. Die axialsymmetrische Ausbildung
der Temperaturverteilung in der Schmelze erfordert, daß die Drehachse
des Schmelztiegels und die Symmetrieachse der Heizeinrichtungsanordnung
mit der Ziehachse des Kristalls übereinstimmen.
Die herkömmliche
Technik verwendet typi scherweise ein Verfahren des mechanischen
Drehens einer den Schmelztiegel haltenden Welle.
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Diese
Schmelztiegeldrehung ändert
die Konzentration der im Kristall enthaltenen Störstellen. In dem Verfahren
des mechanischen Drehens des Kristalls und des Schmelztiegels ist
jedoch die Kristalldrehung mit zunehmendem Kristalldurchmesser schwierig
geworden; außerdem
erfordert die Drehung eines Schmelztiegels ein System von erheblicher
Größe. Aus
diesen Gründen
ist das Ziehen großer
Kristalle zunehmend schwierig geworden.
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Um
diese Schwierigkeit zu umgehen, sind eine Halbleiterkristall-Ziehvorrichtung
und ein Halbleiterkristall-Ziehverfahren
vorgeschlagen worden, mit einer Vorrichtung zum Anlegen eines Magnetfeldes
an eine Halbleiterschmelze, die einem Kristallwachstum unterliegt,
sowie einer Vorrichtung zum Anlegen eines Stroms senkrecht zu dem
obengenannten Magnetfeld an die Halbleiterschmelze, wobei eine Elektrode,
die in die Halbleiterschmelze eingetaucht wird, sowie eine Elektrode
für die
Erregung des gezogenen Kristalls verwendet werden (japanische Patentanmeldung
Nr. Hei 9-343261). Diese Technologie minimiert die Zunahme der Vorrichtungsabmessung
und ermöglicht
eine präzise
Steuerung der Drehgeschwindigkeit selbst dann, wenn ein Halbleiterkristall
mit einem Durchmesser von 30 cm oder mehr gezogen wird. Weiterhin
hat die japanische Patentanmeldung Nr. Hei 10-065174 gezeigt, daß das Elektrodenmaterial
gleich dem zu ziehenden Halbleitereinkristall gemacht wird, so daß die Verunreinigung
des gezogenen Kristalls vermieden wird.
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In
der obenbeschriebenen herkömmlichen
Technik hat sich jedoch die Elektrode während des Kristallwachstums
in der Halbleiterschmelze aufgelöst.
Um das Anlegen des Stroms aufrechtzuerhalten, mußte die Elektrode mit dem Kristall wachstum
bewegt werden. Wenn ferner die Elektrode mit der Halbleiterschmelze
in Kontakt gebracht wurde, wurde die direkt unter der Elektrode
befindliche Schmelze hochgezogen, so daß der Kontakt an einer Position
oberhalb der Oberfläche
der Schmelze erfolgte. Daher bestand das weitere Problem, daß die Oberflächenform
der Schmelze zwischen der Elektrode und dem gezogenen Kristall geändert wurde, wodurch
ein Absinken der Rotationssymmetrie hervorgerufen wurde.
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Darüber hinaus
war es in den obenerwähnten
herkömmlichen
Halbleitereinkristall-Ziehtechnologien unmöglich, die Drehgeschwindigkeit
der Halbleiterschmelze, in der ein Kristallwachstum stattfindet,
mit hohem Genauigkeitsgrad und einfach zu überwachen.
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Ferner
war es in derartigen Verfahren wie den herkömmlichen, in denen ein Magnetfeld
und ein Strom mit konstanten Stärken
angelegt wurden, um die Halbleiterschmelze zu drehen, schwierig,
einem einzigen Kristallstück
eine gleichmäßige Störstellenverteilung
längs der
Ziehrichtung zu verleihen, ohne daß die Änderungen größer als
1 sind. Insbesondere war es in den Fällen von Siliciumeinkristallen
schwierig, gleichzeitig sowohl die Sauerstoffals auch die Dotierstoff-Störstellen
gleichmäßig zu verteilen.
Somit war es in den herkömmlichen
Verfahren schwierig, die Störstellenkonzentrationen
in einem Kristall längs
der Kristallziehrichtung zu steuern, außerdem war es schwierig, die
Gleichmäßigkeit
der Störstellenverteilung
in dem Halbleitereinkristall längs
der Ziehrichtung zu verbessern.
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Aus
der JP 59-035088 A ist eine Halbleiterkristall-Ziehvorrichtung bekannt,
bei der kein Kontakt zwischen der Elektrode und der Schmelze besteht.
Weder ist eine Vorrichtung zum Anlegen eines Magnetfelds an das
Innere der Schmelze vorgesehen, noch eine Vorrichtung zum Schicken
eines Stroms durch die Halbleiterschmelze.
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Aus
der JP 02-217389 A ist eine herkömmliche
Halbleiterkristall-Ziehvorrichtung bekannt, bei der Schmelztiegel
mittels einer Welle gedreht wird.
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Auch
aus der JP 05-085876 A ist eine klassische Halbleiterkristall-Ziehvorrichtung
bekannt, bei der Schmelztiegel mittels einer Welle gedreht wird.
Das Anlegen eines Magnetfeldes an die Schmelze oder die Verwendung
einer Elektrode zum Schicken eines Stroms durch die Schmelze wird
nicht vorgeschlagen.
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Als
weiterer Stand der Technik wird auf Japan. J. of Appl. Phys. Vol.
19, Nr. 1, (Januar 1980), L33-36 verwiesen. Ebenso wird auf die
DE 19857339 A1 als ältere, nachveröffentlichte
Anmeldung im Sinne des § 3(2)
PatG hingewiesen.
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Die
vorliegende Erfindung ist angesichts der vorangehenden Probleme
gemacht worden. Ihre Aufgabe (die im folgenden als erste Aufgabe
bezeichnet werden kann) ist es, eine Halbleitereinkristall-Ziehtechnologie, die
das Czochralski-Verfahren verwendet, zu schaffen, die eine Halbleitereinkristall-Ziehvorrichtung
und ein Halbleitereinkristall-Ziehverfahren umfaßt, um ein Magnetfeld an eine
Halbleiterschmelze, in der ein Kristallwachstum erfolgt, anzulegen
und einen Strom senkrecht zum Magnetfeld durch die Halbleiterschmelze
zu schicken, wobei es nicht notwendig ist, eine Elektrode wegen
der Elektrodenauflösung
während
des Kristallwachstums zu bewegen, und wobei keinerlei Abnahme der
Rotationssymmetrie der Halbleiterschmelze aufgrund einer Verformung
der Oberfläche der
Schmelze zwischen der Elektrode und dem gezogenen Kristall auftritt.
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Offenbarung
der Erfindung
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Um
die obenbeschriebene Aufgabe zu lösen, haben die Erfinder eingehende
und intensive Untersuchungen angestellt und festgestellt, daß die obenerwähnte Aufgabe
gelöst
werden kann durch die Schaffung einer Halbleiterkristall-Ziehvorrichtung
nach Anspruch 1.
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In
einer Ausführungsform
umfaßt
sie eine Vorrichtung zum Anlegen eines Magnetfeldes an das Innere einer
Halbleiterschmelze sowie eine Vorrichtung zum Schicken eines Stroms
durch die Halbleiterschmelze, wobei: um eine Elektrode zum Schicken
des Stroms durch die Halbleiterschmelze ein Schutzrohr angeordnet ist;
das Material des Schutzrohrs mit demjenigen eines die Halbleiterschmelze
haltenden Schmelztiegels übereinstimmt;
das Schutzrohr und die Schmelze in rechtwinkligen gegenseitigen
Kontakt gebracht werden; und die Halbleiterschmelze und die Elektrode
zum Schicken des Stroms durch die Halbleiterschmelze innerhalb des
Schutzrohrs an einer Position oberhalb der Hauptoberfläche der
Schmelzeoberfläche
in gegenseitigen Kontakt gebracht werden, so daß die Halbleiterschmelze und
die Elektrode zum Schicken des Stroms durch die Halbleiterschmelze
während
des Kristallwachstums stets in gegenseitigem Kontakt sind und keine
Verformung der Schmelzeoberfläche
zwischen der Elektrode und dem Kristall auftritt.
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Die
Erfindung schafft außerdem
ein Halbleiterkristall-Ziehverfahren
nach Anspruch 7.
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In
der Erfindung wird ein Strom von der in einem Magnetfeld gehaltenen
Halbleiterschmelze zu dem aufwach senden Halbleiterkristall geschickt,
wobei das Schutzrohr um die Elektrode angeordnet ist; daher gelangen
die Elektrode und die Schmelze im Inneren des Schutzrohrs in gegenseitigen
Kontakt. Selbst wenn daher die Temperatur im Kontaktabschnitt zwischen
der Elektrode und der Schmelze während
des Kristallwachstums ansteigt, steigt die Schmelze innerhalb der
Elektrode, wobei ausgeschlossen ist, daß die Elektrode und die Schmelze
ihren gegenseitigen Kontakt verlieren. Im Ergebnis wird es möglich, das
Anlegen des Stroms aufrechtzuerhalten, ohne die Elektrode während des
Kristallwachstums zu bewegen. Darüber hinaus ist das Material
des Schutzrohrs, das um die Elektrode angeordnet ist, gleich demjenigen
des Schmelztiegels, der die Halbleiterschmelze hält, so daß das Schutzrohr und die Halbleiterschmelze
in einen rechtwinkligen gegenseitigen Kontakt gelangen, wodurch
die Schmelze nicht direkt unter die Elektrode gezogen wird. Daher
wird die Schmelzeoberfläche
zwischen der Elektrode und dem aufwachsenden Kristall nicht länger verformt.
Dies begünstigt
die Axialsymmetrie der Temperaturverteilung, so daß es möglich ist,
die radiale Verteilung der Dotierstoff-Störstellenkonzentration, die
im Kristall enthalten ist, noch gleichmäßiger zu machen. Ferner kann
in den Fällen
von Siliciumeinkristallen die Sauerstoffkonzentrationsverteilung
in radialer Richtung ebenfalls gleichmäßiger gemacht werden.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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1 ist
ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens des Einfügens einer
Elektrode und eines Schutzrohrs im Fall des Ziehens eines Halbleitereinkristalls
durch das Czochralski-Verfahren unter Verwendung der Erfindung; 2 ist
ein Diagramm zur Veranschaulichung der physikalischen Beziehungen
zwischen der Elektrode, dem Schutzrohr und einer Halbleiterschmelze
im Fall des Ziehens eines Halbleitereinkristalls durch das Czochralski-Verfahren
unter Verwendung der Erfindung; 3 ist ein
Diagramm zur Veranschaulichung der Kontaktposition zwischen der
Elektrode und der Halbleiterschmelze im Fall des Ziehens des Halbleitereinkristalls
durch das Czochralski-Verfahren unter Verwendung der Erfindung; 4 ist
ein Diagramm zur Veranschaulichung der Konfigurationen der Elektrode
und des Schutzrohrs.
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Beste Ausführungsformen
der Erfindung
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Zunächst wird
mit Bezug auf 1 eine Beschreibung eines Verfahrens
gegeben, das auf der Erfindung basiert, wobei ein Strom von einem
aufwachsenden Halbleiterkristall zu einer in einem Magnetfeld gehaltenen
Halbleiterschmelze geschickt wird. In 1 sind Peripheriegeräte wie etwa
eine Magnetfeld-Anlegevorrichtung und eine Heizeinrichtung weggelassen,
um die wesentlichen Teile deutlich sichtbar zu machen. Aus einer
Halbleiterschmelze (2), die in einem Schmelztiegel (1)
gehalten wird, wird ein Halbleiteinkristall (3) durch das
Medium eines Impfkristalls (5), der am Ende einer Ziehstange
(4) aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet
ist, hochgezogen. Der Impfkristall und die Ziehstange sind wie beim
gewöhnlichen
Kristallziehen durch das Czochralski-Verfahren gekoppelt, wobei die Kontaktfläche zwischen
dem Impfkristall und der Ziehstange ausreichend groß ist, um
eine günstige
elektrische Leitfähigkeit
aufrechtzuerhalten. Eine Elektrode (6) zum Schicken eines
Stroms von dem aufwachsenden Halbleitereinkristall zu der Halbleiterschmelze im
Schmelztiegel ist aus dem gleichen Material wie der zu ziehende
Halbleitereinkristall hergestellt. Um diese Elektrode ist ein Schutzrohr
(7) angeordnet. Das Material des Schutzrohrs stimmt mit
demjenigen des Schmelztiegels überein.
Die Elektrode und die Halbleiterschmelze im Inneren des Schutzrohrs
werden, wie in 2 gezeigt ist, an einer Position
oberhalb der Hauptoberfläche
der Halbleiterschmelze in gegenseitigen Kontakt gebracht. Selbst
wenn die Temperatur dieses Temperaturkontaktabschnitts ansteigt,
steigt darüber
hinaus die Halbleiterschmelze im Inneren des Schutzrohrs, wie in 3 gezeigt
ist, so daß die
Elektrode und die Schmelze stets in Kontakt sind und ihren gegenseitigen
Kontakt niemals verlieren.
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Darüber hinaus
ist, wie in 4 gezeigt wird, in der ein Ende
eines Rohrs, das die Elektrode umgibt, offen ist, so daß die Elektrode
und die Schmelze in gegenseitigen Kontakt gelangen, das andere Ende
des Rohrs mit einem Mechanismus zum Halten der Elektrode sowie mit
einem Mechanismus zum Erregen der Elektrode versehen. In 4 bezeichnen
(9) eine Leitung und (10) eine Schutzrohr-Montageeinspannvorrichtung.
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Weitere bevorzugte
Ausgestaltungen sind
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- (1) Eine Konfiguration wie in 4 gezeigt,
in der der Innendurchmesser (ri) des die Elektrode umgebenden Rohrs
größer als
der Durchmesser (rs) der Elektrode ist.
- (2) Eine Konfiguration wie in 4 gezeigt,
in der in einem Abschnitt des die Elektrode umgebenden Rohrs ein
Belüftungsloch
(11) angeordnet ist.
- (3) Eine Konfiguration, in der mehreren Paare aus der Elektrode
und dem die Elektrode umgebenden Rohr angeordnet sind.
- (4) Eine Konfiguration, in der die mehreren Paare von (3) symmetrisch
um die Kristallziehstange angeordnet sind.
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Ferner
kann das Halbleiterkristall-Ziehverfahren der Erfindung geeignet
auch die folgenden Konfigurationen verwenden:
- (5)
Eine Konfiguration, in der die Elektrode von der Öffnung des
die Elektrode umgebenden Rohrs teilweise vorsteht, bevor die Elektrode
und die Schmelze in Kontakt gebracht werden.
- (6) Eine Konfiguration, in der der Kontaktabschnitt zwischen
der Elektrode und der Schmelze innerhalb des die Elektrode umgebenden
Rohrs während
des Kristallwachstums unterhalb der Öffnung liegt.
- (7) Eine Konfiguration, in der die Position des die Elektrode
umgebenden Rohrs in der Weise gesteuert wird, daß die Öffnung des Rohrs stets mit
der Schmelze in Kontakt ist.
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Ausführungsformen
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Im
folgenden werden Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben. Die Ausführungsformen 1–13 sind
Ausführungsformen
der Erfindung, die Vergleichsbeispiele 1–11 sind Vergleichsbeispiele
der Erfindung.
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In
einem Quarz-Schmelztiegel mit einem Durchmesser von 7,5 cm wurden
0,3 kg einer Siliciumschmelze hergestellt. Weiterhin wurden, wie
in 4 gezeigt ist, Elektrodenstäbe (6), die aus Silicium
hergestellt sind und einen Durchmesser (rs) von 0,2 cm und eine
Länge (Ls)
von 8 cm besitzen, in Quarz-Schutzrohre (7) mit einem Innendurchmesser
(ri) von 0,25 cm, einem Außendurchmesser
(ro) von 0,3 cm und einer Länge
(Lt) von 6 cm eingeschoben, so daß die Siliciumelektroden von
den Enden der Schutzrohre um 1 cm (d) vorstanden. Mit den Quarz-Schutzrohren,
die um etwa 0,1 cm in die Oberfläche
der Siliciumschmelze eingetaucht waren, wurde ein Siliciumeinkristall
mit einem Durchmesser von 3 cm gezogen. Hierbei wurde zur Schmelze
Bor hinzugefügt,
so daß die
gezogenen Siliciumeinkristalle vom p-Typ waren und einen spezifischen elektrischen
Widerstand von 10 Ωcm
besaßen.
Die Elektroden wurden in einem Abstand von 0,5 cm, 1 cm und 1,5
cm innerhalb der Innenwand des Schmelztiegels eingeschoben. Während des
Kristallwachstums wurde die Erregung zwischen den Elektroden und
der Schmelze mit einem Strommesser ständig überwacht. Die Kontaktpositionen
zwischen den Elektroden und der Schmelze wurden von einer Seite
des Ofens unter Verwendung der Radioskopie ununterbrochen beobachtet.
Nach dem Kristallwachstum wurden die radialen Verteilungen der Dotierstoff-Störstellenkonzentrationen
in den Kristallen durch ein Ausbreitungswiderstand-Verfahren (SR-Verfahren)
bestimmt. Außerdem
wurden die radialen Verteilungen der Sauerstoffkonzentrationen in
den Kristallen durch eine Abtast-Infrarotspektroskopie (FT-IR-Verfahren)
bestimmt.
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Tabelle
1 zeigt zusammengefaßt
die Bedingungen für
das Kristallwachstum einschließlich
der Stärken des
eingeprägten
Magnetfeldes und des eingeprägten
Stroms sowie der Ergebnisse des Kristallwachstums in den Ausführungsformen
1 bis 3. Hierbei wurden die radialen Verteilungen der Dotierstoffkonzentration
und der Sauerstoffkonzentration durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt:
[(Konzentration
in Kristallzentrum – Konzentration
an Kristallende)/Konzentration in Kristallzentrum] × 100 Tabelle
1: Kristallwachstumsbedingungen und resultierende Kristalle, die
in den Ausführungsformen
1 bis 3 gezogen wurden
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In
einem Quarz-Schmelztiegel mit einem Durchmesser von 70 cm wurden
300 kg einer Siliciumschmelze hergestellt. Außerdem wurden Siliciumeinkristall-Elektroden
mit rs = 1,0 cm und Ls = 25 cm, die die gleiche Zusammensetzung
wie jene der zu ziehenden Siliciumeinkristalle besaßen, in
Quarz-Schutzrohre mit ri = 2,0 cm, ro = 3,0 cm und Lt = 20 cm eingeschoben,
so daß die
Siliciumelektroden um d = 1 cm länger
waren. Mit den Quarz-Schutzrohren, die um etwa 2 mm in die Oberfläche der
Siliciumschmelze eingetaucht waren, wurde ein Siliciumeinkristall
mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von 10 Ωcm und einem
Durchmesser von 30 cm gezogen. Die Elektroden waren in einem Abstand
von 1 cm, 5 cm, 10 cm und 15 cm innerhalb der Innenwand des Schmelztiegels
eingeschoben. Drei Paare von Elektroden und Schutzrohren waren in Winkeln
und an Position angeordnet, derart, daß sie um die Kristallziehachse
symmetrisch angeordnet waren. Tabelle 2 zeigt zusammengefaßt die Bedingungen
für das
Kristallwachstum einschließlich
der Stärken
des eingeprägten
Magnetfeldes und des eingeprägten
Stroms sowie die Ergebnisse des Kristallwachstums. Tabelle
2: Kristallwachstumsbedingungen und resultierende Kristalle, die
in den Ausführungsformen
4–7 gezogen
wurden
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In
den Ausführungsformen
8 bis 11 wurde ein Quarz-Schmelztiegel
mit einem Durchmesser von 100 cm verwendet, um Siliciumeinkristalle
mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von 10 Ωcm und einem Durchmesser
von 40 cm zu ziehen. In diesem Fall wurden Siliciumelektroden mit
rs = 1,0 cm und Ls = 30 cm in Quarz-Schutzrohre mit ri = 2,0 cm,
ro = 3,0 cm und Lt = 25 cm eingeschoben, so daß d = 1 cm war. Die Quarz-Schutzrohre
wurden um etwa 0,2 cm in die Oberfläche der Siliciumschmelze für das Wachstum
eingetaucht. In diesen Ausführungsformen
wurden die Elektroden ebenfalls in einem Abstand von 1 cm, 5 cm,
10 cm und 15 cm innerhalb der Innenwand des Schmelztiegels eingeschoben.
Drei Paare von Elektroden und Schutzrohren wurden in Winkeln und
an Positionen angeordnet, derart, daß sie um die Kristallziehachse
symmetrisch waren. Tabelle 3 zeigt zusammengefaßt die Bedingungen für das Kristallwachstum
einschließlich
der Stärken
des eingeprägten
Magnetfeldes und des eingeprägten
Stroms sowie die Ergebnisse des Kristallwachstums. Tabelle
3: Kristallwachstumsbedingungen und resultierende Kristalle, die
in den Ausführungsformen
8–11 gezogen
wurden
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Aus
den obigen Ausführungsformen
hat sich ergeben, daß gemäß der vorliegenden
Erfindung die Elektrode(n) und die Siliciumschmelze während des
Kristallwachstums niemals außer
Kontakt gelangen, so daß stets
ein Strom angelegt werden kann, während die Siliciumeinkristalle
gezogen werden. Weiterhin ist ersichtlich, daß die Sauerstoffkonzentrationsverteilungen
und die Dotierstoff-Störstellenkonzentrationsverteilungen
in den gemäß der vorliegenden
Erfindung gezogenen Siliciumeinkristallen eine radiale Unebenheit
von 1 % oder weniger besitzen und daß die Temperaturverteilung
in der Schmelze sich in vollkommener Übereinstimmung mit der Ziehachse
des Kristalls dreht.
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Zum
Vergleich mit den obenbeschriebenen Ausführungsformen 1–11 wurden
keine Schutzrohre, sondern Siliciumelektroden allein verwendet,
um Siliciumeinkristalle mit einem spezifischen elektrischen Widerstand
von 0,001 Ωcm
und einem Durchmesser von 3,0 cm, 30,0 cm oder 40,0 cm zu ziehen.
Tabelle 4 gibt eine Zusammenfassung der Elektroden/Schmelze-Kontaktbedingungen
und der Ergebnisse der Dotierstoff-Störstellenkonzentrationsverteilungen
und der Sauerstoffkonzentrationsverteilungen in den gezogenen Kristallen.
Die Kristallwachstumsbedingungen, die in der Tabelle nicht gezeigt
sind und die Anordnung der Elektroden umfassen, waren die gleichen
wie jene der Ausführungsformen
1–11 (Vergleichsbeispiele
1–11,
mit den gleichen Bezugszeichen wie jene der entsprechenden Ausführungsformen
bezeichnet). Tabelle
4: Kristallwachstumsbedingungen und resultierende Kristalle, die
in Vergleichsbeispielen gezogen wurden
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Die
Ergebnisse dieser Vergleichsbeispiele zeigen, daß die Elektrode und die Schmelze
während
des Kristallwachstums ihren gegenseitigen Kontakt verlieren, wenn
um die jeweiligen Elektroden kein Schutzrohr angeordnet ist, was
es schwierig macht, stets einen Strom anzulegen, um einen Siliciumeinkristall
zu ziehen. Es ist außerdem
ersichtlich, daß die
Schmelze direkt unter jeder Elektrode hochgezogen wird, wenn kein Schutzrohr
vorhanden ist, wobei die Oberfläche
der Schmelze zwischen der Elektrode und dem Kristall verformt wird
und die axiale Symmetrie in der Temperaturverteilung verschlechtert
wird. Die radiale Sauerstoffverteilung und die Dotierstoff-Störstellenkonzentrationsverteilung
in dem Kristall haben daher eine Unebenheit von 1 % oder mehr, so
daß die
Sauerstoffkonzentration und die Dotierstoff-Störstellenkonzentration kaum gleichmäßig zu machen
sind.
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Um
die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung auf das Ziehen von
Halbleiterkristallen, die von Silicium verschieden sind, zu bestätigen, wurde
ein GaAs-Einkristall mit einem Durchmesser von 15 cm als Ausführungsform
12 in einem p-BN-Schmelztiegel (Schmelztiegel aus pyrolytischem
Bornitrid) mit einem Durchmesser von 30 cm unter Verwendung von
GaAs-Einkristallen mit einer Zusammensetzung, die mit jener des zu
ziehenden GaAs-Einkristalls übereinstimmt,
als Elektroden mit der Elektrodenanordnung, die mit jener der Ausführungsform
5 völlig übereinstimmte,
gezogen. In diesem Fall wurde das gleiche p-BN wie jenes, das für den Schmelztiegel
verwendet wurde, auch als Material der Elektroden-Schutzrohre verwendet.
Die Schutzrohre stimmten in bezug auf die Größe ebenfalls mit jenen der
Ausführungsform
5 überein.
Bei dem Kristallwachstum wurde eine geeignete Siliciummenge als
Dotierstoff hinzugefügt,
so daß der
spezifische elektrische Widerstand 10 Ωcm beträgt.
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Darüber hinaus
wurde für
die Ausführungsform
13 ein InP-Einkristall
mit einem Durchmesser von 10 cm aus einem p-BN-Schmelztiegel mit
einem Durchmesser von 20 cm unter Verwendung eines InP-Einkristalls mit
der Zusammensetzung, die mit jener des zu ziehenden InP-Einkristalls übereinstimmte,
als Elektroden gezogen. Erneut wurde das Material der Elektroden-Schutzrohre
aus einem p-BN-Schmelztiegel
gezogen und aus dem gleichen Material wie der Schmelztiegel hergestellt.
Erneut wurde das gleiche p-BN wie jenes, das für den Schmelztiegel verwendet wurde,
als Material der Elektroden-Schutzrohre verwendet, um ein Kristallwachstum
mit der gleichen Größe und der
gleichen Anordnung wie jenen der Ausführungsform 5 auszuführen. In
dem Kristallwachstum wurde eine geeignete Menge Antimon als Dotierstoff
hinzugefügt,
so daß der
Kristall einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10 Ωcm besitzt. Tabelle
5: Kristallwachstumsbedingungen und resultierende Kristalle, die
in den Ausführungsformen
12, 13 gezogen wurden
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Diese
Ergebnisse zeigen, daß selbst
beim Ziehen eines von Silicium verschiedenen Halbleiterkristalls die
erste Erfindung einen Verlust des gegenseitigen Kontakts zwischen
der (den) Elektrode(n) und der Halbleiterschmelze verhindern kann,
so daß der
Halbleitereinkristall mit einem kontinuierlich angelegten Strom
gezogen werden kann. Außerdem
wird bestätigt,
daß ein
Halbleiterkristall mit einer gleichmäßigen radialen Verteilung der
Dotierstoffkonzentration von 1 % oder weniger gezogen werden kann.
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Die
Erfindung ist nicht auf die obenerwähnten Ausführungsformen hinsichtlich der
Elektrodenanordnung und -struktur eingeschränkt. Sie deckt alle Vorrichtungen
und Verfahren ab, in denen Elektroden mit Schutzrohren, die um jene
angeordnet sind, verwendet werden. Es ist außerdem anhand der Betrachtung
der Prinzipien klar, daß die
vorliegende Erfindung eine Technologie ist, die für das Ziehen
von Kristallen aus Materialien, die von Halbleitern verschieden
sind, wirksam ist.
