DE2438852C3 - Verfahren zum Herstellen von homogen-dotierten Halbleitereinkristallstäben - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von homogen-dotierten HalbleitereinkristallstäbenInfo
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- DE2438852C3 DE2438852C3 DE19742438852 DE2438852A DE2438852C3 DE 2438852 C3 DE2438852 C3 DE 2438852C3 DE 19742438852 DE19742438852 DE 19742438852 DE 2438852 A DE2438852 A DE 2438852A DE 2438852 C3 DE2438852 C3 DE 2438852C3
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- 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
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/28—Controlling or regulating
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von versetzungsfreiem, phosphordotiertem,
einkristallinem, (M)O)- oder (Ill)-orienticrtem
Silicium durch tiegelfreies Zonenschmelzen eines Siliciumstabes mittels einer einwindigen Induktionsheizspule,
bei dem von einem Keimkristall ausgehend die Schmelzzone in Richtung der Stabachse
durch den Stab bewegt und der wachsende Stabteil gedreht wird.
Fur Halbleiterbauelemente mit definierten elektrischen Eigenschaften ist ein Ausgangsmaterial mit homogenem
spezifischen Widerstand erforderlich. Insbesondere homogen-dotiertes, versetzungsfreies Silicium
mil so wenigen, wie nur möglichen Widerstandsschwankungen,
nicht nur im makroskopischen Bereich, sondern auch im mikroskopischen Bereich
erhält fur die Herstellung von Hochleistungsbauelementen
immer mehr Bedeutung Diese Mikro- und Makrowiderstandsschwankungen, welche sowohl in
axialer als auch in radialer Richtung des Kristalls auftreten, Werden auf stark waclisttimSbedingte DdtiefstoffkonZeiitrationsschwankungcn
im Mikröbercich des Kristalls zurückgeführt- Sie treten insbesondere
bei ^dotierten Siliciumcinkristallstäbcn auf und führen bei der Herstellung von llöclispcffcfidcn Lcl·
stungshalbleiierbaiielemcntcn aus einem solchen Mit*
terial zu erheblicheri Schwierigkeiten.
Ein solches Material herzustellen, ist dutch die Herstellung voil !!^dotiertem Silicium durch Bestrahlung
undotierter Kristalle mit thermischen Neutronen gegeben (siehe M. Schneller ίΕΕΕTrans. Electron.
Devices 21,313 [1974]). Durch die radiogene Dotierung kann ein völlig-homogen, mit Phosphor dotiertes
Silicium erhaiten werden.
Durch die vorliegende Erfindung soll nun die Aufgabe gelöst werden, durch das tiegelfreie Zonenschmelzen
ein solches Material herzustellen, das (100)-orientiert ist und einen spezifischen Widerstand
von 1,5 Ohm-cm aufweist bzw. das (Umorientiert
ist und einen spezifischen Widerstand von 60 Ohm-cm aufweist.
Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß bei dem eingangs beschriebenen Verfahren für ein
(100)-orientiertes Silicium mit einem spezifischen Widerstand von 1,5 Ohm-cm eine Rotationsgeschwindigkeit
von 50 bis 200 UpM und eine Kristallziehgeschwindigkeit von 3 bis 5 mm/min eingehalten
werden, während für ein (111 )-orientiertes Silicium
mit einem spezifischen Widerstand von 60 Ohm cm eine Rotationsgeschwindigkeit von 2 bis 5 UpM und
eine Kristallziehgeschwindigkeit von 3 bis 5 mm/min einzuhalten sind.
Zur Erzeugung versetzungsfreien Siliciums ist es aus der DE-AS 1519912 bereits bekannt, nach Beginn
des Kristallwachstums am Keimkristall diesen und den aufzuschmelzenden Halbleiterstab mit einer
mindestens ungefähr konstant gehaltenen Relativgeschwindigkeit so lange auseinanderzubewegen, bis
sich ein längerer Hals konstanten, jedoch gegenüber dem Keimkristall kleineren Querschnitts gebildet hat,
worauf die Relativgeschwindigkeit zwischen Keimkristall und Halbleiterstal·1 allmählich bis auf den Wert
Null verringert wird, so daß als Übergang vom Hals zum Halbleiterstab ein Konus gebildet wird. Bei der
Fortsetzung des Verfahrens beträgt die Schmelzzonengeschwindigkeit ungefähr 150 mm pro Stunde,
wobei sich das Ziehstück und der neugebildete Kristall mit 2 bis 20 U<min drehen. Die Drehgeschwindigkeit
ist dabei vorzugsweise im unteren Teil des vorgenannten Bereiches. Es können so versetzungsfreie Kristalle
mit einem Durchmesser von 2 bis 3 cm mehr gezüchtet werden.
Bei der Herstellung von versetzungsarmem Silicium ist es aus der DF-AS 1 182207 bereits bekannt, die
Geschwindigkeit der Schmelzzone relativ zum HaIbleiterstab
so zu bemessen, daß das Verhältnis Stabdurchmesser (in mm) /u Geschwindigkeit der
Schmclzzone (in mm min) clwa 5 betragt. Dabei
wurde in praktisch durchgeführten Versuchen bei Silicium
die Wanderungsgeschwindigkeit der Schmelzzone relativ zum Halbleiterstab von etwa 18 mm
Durchmesser 4 mm pro Minute und bei Silicium von etwa 25 mm Durchmesser 5 mm pro Minute gewählt.
Der wachsende Siliciumstab kann mit geringer Drehzahl
(20 bis ISOU min) gedreht werden
F s hat sich als vorteilhaft erwiesen, wegen der Symmetrie
des Hei/feliles, eine ungeteilte, einwindige
Flachspule ;ils Schmelzspuk- /u verwenden Dabei soll
der Innendurchmesser der Flachspule dem Durchmesser des herzustellenden. Kristallstabes angepaßt*
d. li, nur um wenig größer eingestellt werden,
Das Verhältnis Sclimclzzonc /i.'Stabdurchmcs*
sef d wird auf einen Wert van etwa 1:2 eingestellt.
Der Zöhcnsehmelzprözcß wird zur Vermeidung der
Abdampfung der Dotierung Vortcilhaflcnveisü in einer
Argonatiriosphiire bei einem Druck von 1,2 at durchgeführt.
3 4
Ausführungsbeispiel 1; Ausführungsbeispiel 2:
Für die Herstellung von versetzungsfreien, phos- Für die Herstellung von versetzungsfreiem, phosphor-dotiertem
Silicium mit einem spezifischen Wi- phordotiertem Silicium mit einem spezifischen Widerstand
von 1,5 Ω cm und (100)-Orientierung sind » derstand von 60 Ω cm und (11 t)-Orientierung sind
folgende Parameter beim Zonenschmelzen einzustel- folgende Parameter beim Zonenschmelzen einzustellen:
len:
Ziehgeschwindigkeit: 3 mm/min Ziehgeschwindigkeit: 3 mm/min
Schutzgasatmosphäre: Argon in Schutzgasatmosphäre: Argon
Kristalldurchmesser: 33 mm Kristaildurchmesser: 26 bis 29 mm
Innendurchmesser der Spule: 29 mm Innendurchmesser der Spule: 29 mm
Rotationsgeschwindigkeit Rotationsgeschwindigkeit
des Keimkristalls: 100 UpM des Keimkristalls: 2 UpM
Claims (2)
1. Verfahren zum Herstellen von versetzungsfreiem, phosphordotiertem, einkristallinem,
(lOO)-orientiertem Silicium mit einem spezifischen Widerstand von 1,5 Ohm ■ cm durch tiegelfreies
Zonenschmelzen eines Siliciumstabes mittels
einer einwindigen Indiiktionsheizspule, bei dem von einem Keimkristall ausgehend die
Schmelzzone in Richtung der Stabachse durch den Stab bewegt und der wachsende Stabteil gedreht
wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rotationsgeschwindigkeit von 50 bis 200 UpM
und eine Kristallziehgeschwindigkeit von 3 bis 5 mm/min eingehalten werden.
2. Verfahren zum Herstellen von versetzungsfreiem, phosphordoliertem, einkristallinem,
(111)-orientiertem Silicium mit einem spezifischen Widerstand von 60 Ohm cm durch tiegelfreies
Zonenschmelzen eines Siliciumstabes mittels einer einwindigen Induktionsheizspule, bei
dem von einem Keimkristall ausgehend die Schmelzzone in Richtung der Stabachse durch den
Stab bewegt und der wachsende Stabteil gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rotationsgeschwindigkeit
von 2 bis 5 UpM und eine Kristallziehgeschwindigkeit von 3 bis 5 mm/min
eingehalten werden.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19742438852 DE2438852C3 (de) | 1974-08-13 | 1974-08-13 | Verfahren zum Herstellen von homogen-dotierten Halbleitereinkristallstäben |
| JP9741575A JPS5142465A (ja) | 1974-08-13 | 1975-08-11 | Kinitsunidoopusareta handotaitanketsushobonoseizohoho |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19742438852 DE2438852C3 (de) | 1974-08-13 | 1974-08-13 | Verfahren zum Herstellen von homogen-dotierten Halbleitereinkristallstäben |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2438852A1 DE2438852A1 (de) | 1976-02-26 |
| DE2438852B2 DE2438852B2 (de) | 1979-05-23 |
| DE2438852C3 true DE2438852C3 (de) | 1980-02-07 |
Family
ID=5923114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19742438852 Expired DE2438852C3 (de) | 1974-08-13 | 1974-08-13 | Verfahren zum Herstellen von homogen-dotierten Halbleitereinkristallstäben |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5142465A (de) |
| DE (1) | DE2438852C3 (de) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2758888C2 (de) * | 1977-12-30 | 1983-09-22 | Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen | Verfahren zur Herstellung reinster Siliciumeinkristalle |
| JP4521621B2 (ja) * | 1999-05-24 | 2010-08-11 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | 半導体単結晶製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1619993A1 (de) * | 1967-03-03 | 1971-07-01 | Siemens Ag | Verfahren zum Zuechten eines stabfoermigen Einkristalls aus Halbleitermaterial durch tiegelfreies Zonenschmelzen |
-
1974
- 1974-08-13 DE DE19742438852 patent/DE2438852C3/de not_active Expired
-
1975
- 1975-08-11 JP JP9741575A patent/JPS5142465A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5142465A (ja) | 1976-04-10 |
| DE2438852A1 (de) | 1976-02-26 |
| DE2438852B2 (de) | 1979-05-23 |
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