DE3329308A1 - Process for preparing crystals of any required orientation - Google Patents

Process for preparing crystals of any required orientation

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Wolfgang Dr.rer.nat. 8000 München Keller
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Abstract

The invention relates to a process for preparing crystals of any required orientation, in which a dislocation-free single crystal (8) is drawn from a single-crystal inoculant (1) with an orientation favourable to crystal growth. As the dislocation-free single crystal (8) is drawn, the single-crystal inoculant (1) is tilted about an axis perpendicular to its longitudinal axis, and at the same time moved (cf. arrow 4), in such a way that the location of the melt moving away from the single-crystal inoculant (1) aligns, at all times, with the rotational axis of the overall system formed by the single-crystal inoculant (1) and the dislocation-free single crystal (8). <IMAGE>

Description

Verfahren zum Herstellen von Kristallen beliebigerMethod of making crystals of any

Orientierung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kristallen beliebiger Orientierung, bei dem aus einem Einkristall-Impfling mit einer für das Kristallwachstum günstigen Orientierung ein versetzungsfreier Einkristall gezogen wird.Orientation The invention relates to a method for producing Crystals of any orientation, in which a single crystal seed with a A dislocation-free single crystal is an orientation favorable for crystal growth is pulled.

Bekanntlich lassen sich versetzungsfreie Einkristalle nicht in gleicher Weise aus beliebig orientierten Einkristall-Impflingen ziehen. So ist es beispielsweise nicht ohne weiteres möglich, versetzungfreie Fi10J-Siliciumein kristalle aus [110]-Siliciumeinkristall-Impflingen senkrecht herauszuziehen. Andere Orientierungen sind dagegen ohne weiteres ziehbar: So lassen sich beispielsweise I'111 -Siliciumeinkristalle, t1OO}-Siliciumeinkristalle und t1152-Siliciumeinkristalle jeweils ohne besondere Maßnahmen aus entsprechend orientierten Einkristall-Impflingen ziehen.It is well known that dislocation-free single crystals cannot be alike Draw from randomly oriented single crystal seedlings. This is how it is, for example not readily possible, dislocation-free Fi10J silicon monocrystals from [110] silicon monocrystalline seeds pull out vertically. Other orientations, on the other hand, can be drawn without further ado: For example I'111 silicon monocrystals, t1OO} silicon monocrystals and t1152 silicon single crystals each without any special measures oriented single crystal seedlings.

Aus W. Keller, A. Mühlbauer, "Floating-Zone Silicon, 1981, Verlag Marcel Dekker, New York und Basel, Seite 161, ist es aber bekannt, daß beispielsweise ein E1OO-Einkristall auf einem ( -Einkristall-Impfling aufwachsen kann.From W. Keller, A. Mühlbauer, "Floating-Zone Silicon, 1981, Verlag Marcel Dekker, New York and Basel, page 161, but it is known that, for example an E100 single crystal can grow on a (single crystal seed.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß auch Kristalle mit einer für das Kristallwachstum ungünstigen Orientierung, also beispielsweise [110]-Siliciumeinkristalle, gezogen werden können.It is the object of the present invention, the method of the opening called type so that also crystals with one for crystal growth unfavorable orientation, for example [110] silicon monocrystals can be.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Herstellen von Kristallen beliebiger Orientierung, bei dem aus einem Einkristall-Impfling mit einer für das Kristallwachstum günstigen Orientierung ein versetzungsfreier Einkristall gezogen wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Einkristall-Impfling während des Ziehens des versetzungsfreien Einkrsitalls so um eine Achse senkrecht zu seiner Längsachse gekippt und gleichzeitig derart verschoben wird, daß der jeweilige Ort der sich vom Einkristall-Impfling fortbewegenden Schmelze mit der Drehachse des Gesamtsystems aus Einkristall-Impfling und versetzungsfreiem Einkristall fluchtet, und daß nach Beendigung des Kipp- und Verschiebevorgangs die gewünschte Orientierung erreicht wird.This task is accomplished in a method for making crystals any orientation, in which a single crystal seed with one for the Crystal growth favorable orientation a dislocation-free single crystal pulled is achieved according to the invention in that the single crystal seed during pulling of the dislocation-free single crystal about an axis perpendicular to its longitudinal axis is tilted and shifted at the same time in such a way that the respective location of the from the single crystal seed moving melt with the axis of rotation of the overall system from single crystal seed and dislocation-free single crystal aligns, and that after Completion of the tilting and shifting process, the desired orientation is achieved will.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß ausgehend von einem LiOO- oder einem t111 -Einkristall-Impfling ein versetzungsfreier {11O-Einkristall gezogen wird.In a further development of the invention it is provided that starting from a LiOO or a t111 single crystal seed to a dislocation-free {11O single crystal is pulled.

Bei der Erfindung wird also ausgehend von einem Einkristall-Impfling mit günstiger Orientierung ein versetzungsfreier Einkristall ,gezogen. Hierzu wird der versetzungsfreie Einkristall während des Wachstumsvorgangs stetig so lange gekippt, bis die angestrebte, für das Kristallwachstum ungünstige Orientierung erreicht ist. Auf diese Weise ist es möglich, die sonst nur schwer ziehbaren [1103-Siliciumeinkristalle herzustellen.The invention is based on a single crystal seed with a favorable orientation a dislocation-free single crystal, pulled. This is done the dislocation-free single crystal continuously tilted during the growth process for so long until the desired orientation, which is unfavorable for crystal growth, is reached. In this way it is possible to obtain the otherwise difficult to pull [1103 silicon monocrystals to manufacture.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 verschiedene Kristallorientierungen anhand eines Oktaedermodells und Fig. 2 a bis c eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. They show: FIG. 1 different crystal orientations based on an octahedron model and FIGS. 2 a to c show a device for carrying out the method according to the invention.

Fig. 1 zeigt anhand eines Oktaedermodells die Kristallorientierungen 5100a, [1113 und L11O in einem rechtwinkligen Koordinatensystem a, b, c.1 shows the crystal orientations on the basis of an octahedron model 5100a, [1113 and L11O in a right-angled coordinate system a, b, c.

Der schwierig zu ziehende versetzungsfreie [110]-Siliciumeinkristall wird erfindungsgemäß gezogen, indem beispielsweise von einem [1 oo- Einkristall-Impfling oder einem [111]-Einkristall-Impfling ausgegangen wird. Bei einem 100g-Einkristall-Impfling muß dann der versetzungsfrei gezogene Einkristall mit dem Impfling so lange um eine Achse senkrecht zu seiner Längsachse gekippt werden, bis die [110]-Richtung erreicht ist, d. h., es ist ein Kippen um 450 erforderlich. Wird von einem [1118 -Einkristall-Impfling ausgegangen, dann wird ein Kippen um 35,20 benötigt, bis die [110q-Richtung erreicht ist.Difficult to grow dislocation-free [110] silicon single crystal is pulled according to the invention by, for example, from a [1 oo single crystal seed or a [111] single crystal seed is assumed. For a 100g single crystal seed must then the dislocation-free pulled single crystal with the seed so long by one Axis perpendicular to its longitudinal axis can be tilted until the [110] direction is reached is, d. i.e., a 450 tilt is required. Used by a [1118 single crystal vaccinee assumed, then tilting by 35.20 is required until the [110q direction is reached is.

Da der Kippwinkel möglichst gering sein sollte, wird zweckmäßigerweise von einer günstigen Orientierung ausgegangen, die mit einem möglichst kleinen Kippwinkel zu der für das Kristallwachstum ungünstigen Orientierung liegt.Since the tilt angle should be as small as possible, it is expedient assumed a favorable orientation with the smallest possible tilt angle to the orientation unfavorable for crystal growth.

Im obigen Beispiel ist daher als Einkristall-Impfling ein [1110 -Einkristall-Impfling einem 1oo-inristall-Imp ling vorzuziehen.In the above example, the single crystal seed is therefore a [1110 single crystal seed preferable to a 100-in-crystal imp ling.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.Fig. 2 shows schematically an apparatus for carrying out the invention Procedure.

Bei dieser Vorrichtung ist eine Halterung 2 für einen Siliciumeinkristall-Impfling 1 so auf einer Unterlage 3 gelagert, daß sie in der Richtung eines Pfeiles 4 in eine strichlierte Stellung 5 verschoben werden kann. Gleichzeitig dreht sich die Unterlage 3 über eine Drehachse 6 in der Richtung eines Pfeiles 7.In this device there is a holder 2 for a silicon single crystal seed 1 so mounted on a pad 3 that it is in the direction of an arrow 4 in a dashed position 5 can be moved. At the same time it rotates Base 3 over an axis of rotation 6 in the direction of an arrow 7.

Im Siliciumeinkristall-Impfling 1 werden zunächst in bekannter Weise durch Ziehen eines Flaschenhalses 1 a die Versetzungen beseitigt. Nach Erreichen der in Fig. 2 a dargestellten Situation wird die Impflingshalterung 2 rasch nach Stellung 5 gekippt und verschoben. Es ergibt sich die in Fig. 2 b dargestellte Situation. Die Schmelze 9 fluchtet immer noch mit der Drehachse 6. Nach Verdichtung zum Einkristall 8 ergibt sich schließlich Fig. 2 c, wobei der Einkristall 8 mit der gewünschten Orientierung wächst. Wird die Halterung gegen Ende des Flaschenhalsziehens langsam nach Stellung 5 gekippt und verschoben, so ergibt sich ein gekrümmter Übergang zum versetzungsfreien Einkristall 8.In the silicon single crystal seed 1 are first in a known manner the dislocations eliminated by pulling a bottle neck 1 a. After reaching the in Fig. 2 a the situation shown is the vaccine holder 2 quickly tilted and shifted to position 5. The result is that shown in FIG. 2b Situation. The melt 9 is still aligned with the axis of rotation 6. After compression Finally, FIG. 2 c results for the single crystal 8, the single crystal 8 with the desired orientation grows. Becomes the holder towards the end of the bottle neck pulling slowly tilted and shifted to position 5, the result is a curved transition to the dislocation-free single crystal 8.

Im vorliegenden Fall beträgt der Winkel zwischen der Längsachse des Einkristall-Impflings 1 mit L11 1J -Orientierung und der Stellung 5 35,20, so daß - nach dem Kippen in der entsprechenden Richtung - der versetzungsfreie Siliciumeinkristall 8 eine L110J-orientierung hat.In the present case, the angle between the longitudinal axis is Single crystal seed 1 with L11 1J orientation and position 5 35.20, so that - after tilting in the corresponding direction - the dislocation-free silicon single crystal 8 has an L110J orientation.

2 Patentansprüche 2 Figuren2 claims 2 figures

Claims (2)

Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen von Kristallen beliebiger Orientierung, bei dem aus einem Einkristall-Impfling mit einer für das Kristallwachstum günstigen Orientierung ein versetzungsfreier Einkristall gezogen wird, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Einkristall-Impfling während des Ziehens des versetzungsfrelen Einkristalls so um eine Achse senkrecht zu seiner Längsachse gekippt und gleichzeitig derart verschoben wird, daß der jeweilige Ort der sich vom Einkristall-Impfling fortbewegenden Schmelze mit der Drehachse des Gesamtsystems aus Einkristall-Impfling und versetzungsfreiem Einkristall fluchtet, und daß nach Beendigung des Kipp- und Verschiebevorgangs die gewünschte Orientierung erreicht wird.Claims 1. Method of making crystals of any Orientation in which from a single crystal seed to one for crystal growth favorable orientation a dislocation-free single crystal is pulled, d a -d u Noted that the single-crystal seed was being pulled during the pulling process of the dislocation-free single crystal about an axis perpendicular to its longitudinal axis is tilted and shifted at the same time in such a way that the respective location of the from the single crystal seed moving melt with the axis of rotation of the overall system from single crystal seed and dislocation-free single crystal aligns, and that after Completion of the tilting and shifting process, the desired orientation is achieved will. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß ausgehend von einem t1003- oder einem g1113-Einkristall-Impfling ein versetzungsfreier 110g-Einkristall gezogen wird.2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that starting from a t1003 or a g1113 single crystal seed dislocation-free 110g single crystal is pulled.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008067700A1 (en) * 2006-12-06 2008-06-12 Tianjin Huanou Semiconductor Material And Technology Co., Ltd. Dislocation-free silicon monocrystal, its preparation method and a graphite heating device used

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WO2008067700A1 (en) * 2006-12-06 2008-06-12 Tianjin Huanou Semiconductor Material And Technology Co., Ltd. Dislocation-free silicon monocrystal, its preparation method and a graphite heating device used

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