DE4207750A1

DE4207750A1 - Verfahren zur herstellung von silizium - einkristallen

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Publication number: DE4207750A1
Application number: DE19924207750
Authority: DE
Inventors: Masanori Ohmura; Shinji Ishii; Yasumitsu Nakahama; Hiroshi Kamio; Makoto Suzuki
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1991-03-11
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1992-10-15

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Siliziumeinkristallen mit großen Durchmessern nach dem Czochralski-Verfahren, wobei körniges Silizium kontinuierlich zugeführt wird.

Der für Siliziumeinkristalle auf dem Gebiet der LSI geforderte Durchmesser nimmt von Jahr zu Jahr zu. In der neuesten Vorrichtung wird ein Siliziumeinkristall mit einem Durchmesser von 15,24 cm (6 inches) einge setzt. Man geht davon aus, daß bei solchen Sili ziumeinkristallen zukünftig ein Durchmesser von nicht kleiner als 20,32 cm (8 inches) erforderlich sein wird.

Bei dem Czochralski-Verfahren (im folgenden "CZ-Ver fahren" genannt) verringert sich während der Züchtung eines Siliziumeinkristalls die Siliziumschmelze in einem Schmelztiegel, so daß nicht nur der Dotierungs grad im Siliziumeinkristall steigt, sondern auch die Sauerstoffkonzentration abnimmt.

Das bedeutet, daß sich beim Waschen des Siliziumein kristalls dessen Eigenschaften in Abhängigkeit von seiner Wachstumsrichtung verändern. Da die Segregation beim Dotierungsgrad in Wachstumsrichtung des Sili ziumeinkristalls bei Vergrößerung seines Durchmessers steigt, nimmt der Betrag an effektivem versetzungs freiem Kristallwachstum erheblich ab, wenn der Durch messer des Siliziumeinkristalls nicht kleiner als 20,32 cm (8 inches) ist.

Da aber der Durchmesser der Siliziumeinkristalle mit dem Fortschritt bei den LSI ständig zunimmt, und die Qualitätsanforderungen an Siliziumeinkristalle jedes Jahr höher werden, muß das bereits erwähnte Problem der Segregation beim Dotierungsgrad gelöst werden.

Ein Verfahren zur Züchtung von Siliziumeinkristallen im Innern eines zylinderförmigen Quarztrennelementes mit kleiner Öffnung, wobei beim CZ-Verfahren die Sili ziumschmelze in einem Quarzschmelztiegel durch ein Trennelement getrennt und als Ausgangsmaterial Polysi lizium der Außenseite des Trennelementes zugeführt wird, ist seit langem als Lösung des oben erwähnten Problems bekannt (z. B. US-PS 28 92 739). Andererseits wurde in der jüngeren Vergangenheit körniges polykri stallines Silizium mit einer Korngrößenverteilung von 0,1 mm bis 4,0 mm im Durchmesser entwickelt, so daß das CZ-Verfahren zur Durchführung der kontinuierlichen Ausgangsmaterialzufuhr, insbesondere unter Verwendung dieses Siliziums, eingehend der Forschung und Entwick lung unterzogen wurde (z. B. ungeprüfte japanische Pa tentveröffentlichung Nr. Hei-2-80392).

Dieses Verfahren wurde jedoch noch nicht in die Praxis umgesetzt, da dabei der Anteil an versetztem Kristall wachstum im Vergleich zum herkömmlichen CZ-Verfahren noch immer groß ist.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben das mit der Versetzung der entstehenden Einkristalle in Zusam menhang stehende Problem an Hand von Verfahren zur Her stellung von Siliziumeinkristallen nach dem CZ-Verfah ren, wobei körniges Silizium kontinuierlich einge bracht wird, eingehend untersucht und sind zu den nachstehenden Erkenntnissen gelangt.

Wenn das körnige Silizium bei dem Verfahren zum Ziehen von Siliziumeinkristallen nach dem CZ-Verfahren in die Siliziumschmelze gebracht wird, taucht das Phänomen auf, daß körniges Polysilizium mit großer Korngröße bricht und es dadurch zum Spritzen kommt.

In der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Hei-1- 282194 wird offenbart, daß das in der Siliziumschmelze auftauchende Spritzen und die Streuung von körnigem Silizium dadurch verhindert werden kann, daß der Was serstoffgehalt des körnigen Siliziums auf 7,5 ppm oder weniger reduziert wird. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch herausgefunden, daß dieses Spritz- und Streuphänomen auch auftritt, wenn der Was serstoffgehalt des als Ausgangsmaterial eingesetzten körnigen Siliziums nicht mehr als 1 ppm beträgt und daß der Wasserstoffgehalt des körnigen Siliziums nicht der Hauptgrund dieses Phänomens ist.

Da die Bruchstücke des körnigen Siliziums in den obe ren Bereich der heißen Zone auffliegen können, kann vorhergesehen werden, daß diese Bruchstücke in die Si liziumschmelze fallen. Es kann daher in Erwägung gezo gen werden, daß Versetzung dadurch auftritt, daß sich Bruchstücke des körnigen Siliziums auf dem wachsenden Kristall absetzen oder in die Siliziumschmelze in der Nähe des Kristalls herunterfallen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Einkristallen nach dem CZ-Verfahren bereitzustellen, bei dem als Aus gangsmaterial ein ausgewähltes, sich von den Ausgangs material-Eigenschaften unterscheidendes körniges Sili zium eingesetzt wird, bei dem die Eigenschaften derart ausgewählt sind, daß die Zahl der entstehenden Bruchstücke körnigen Polysiliziums reduziert ist, um so die Wahrscheinlichkeit zu vermindern, daß die Ver setzung bei dem Siliziumeinkristall durch diese Bruch stücke verursacht wird und dadurch ein Siliziumeinkri stall mit großem Durchmesser herzustellen.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die physikalischen Eigen schaften von körnigem Silizium auf der Grundlage der vorstehenden Erkenntnisse eingehend untersucht. Es wurde dabei gefunden, daß das Spritz- und Streuungs phänomen bei körnigem Silizium in engem Zusammenhang steht mit der Anzahl der Körnchen in einem bestimmten Korngrößenbereich des körnigen Siliziums, der Oberflä chenrauheit, dem Hohlraumgehalt sowie der mechanischen Festigkeit wie sie durch den Wert der Bruch- und Zer trümmerungs- bzw. Zerreißfestigkeit dargestellt ist.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben sowohl die Zerreißfestigkeit des körnigen Siliziums als auch die Wahrscheinlichkeit von versetztem Kristallwachstum beim Siliziumeinkristall untersucht. Sie sind dabei zu den folgenden Merkmalen der vorliegenden Erfindung ge langt.

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Einkristallen durch ein Verfahren zum Ziehen eines Siliziumeinkri stalls nach dem CZ-Verfahren bei kontinuierlicher Zu fuhr von körnigem Polysilizium, umfaßt das Herstel lungsverfahren für Siliziumeinkristalle nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Verwendung von körnigem Polysilizium, bei dem die Zahl der Körnchen mit einem Durchmesser von nicht kleiner als 2 mm (vorzugsweise nicht kleiner als 1,5 mm) nicht größer als 1000 pro 1 kg des körnigen Ausgangsmaterials ist.

Das körnige Polysilizium wird vorzugsweise nach der Reinigung mit einer wäßrigen Lösung einer Fluorwasser stoffsäure eingesetzt.

Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren zur Herstellung von Siliziumein kristallen, daß als körniges Polysilizium ein körniges Ausgangsmaterial mit einer durchschnittlichen Oberflä chenrauheit von nicht größer als 0,5 µm im arithmeti schen Mitten- bzw. Mittelrauhwert Ra verwendet wird.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren zur Herstellung von Siliziumein kristallen, daß als körniges Polysilizium körniges Ausgangsmaterial mit einem durchschnittlichen Hohl raumgehalt von nicht größer als 3% verwendet wird.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren zur Herstellung von Siliziumein kristallen, daß als körniges Polysilizium körniges Ausgangsmaterial verwendet wird, bei dem die Anzahl der Körnchen mit einem Durchmesser von nicht kleiner als 2 mm nicht mehr als 1000 pro 1 kg des körnigen Ausgangsmaterials beträgt und die durchschnittliche Rauhtiefe des körnigen Ausgangsmaterials nicht größer als 0,5 µm im arithmetischen Mittelrauhwert Ra be trägt.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren zur Herstellung von Siliziumein kristallen, daß als körniges Polysilizium körniges Ausgangsmaterial verwendet wird, bei dem die Zahl der Körnchen, die einen Durchmesser von nicht kleiner als 2 mm aufweisen, nicht größer als 1000 pro 1 kg des körnigen Ausgangsmaterials beträgt, seine durchschnittliche Oberflächenrauhigkeit nicht größer als 0,5 µm im Mittelrauhwert Ra beträgt und sein durchschnittlicher Hohlraumgehalt nicht größer als 3% ist.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren zur Herstellung von Siliziumein kristallen die Verwendung eines Ausgangsmaterials mit einer Bruchzähigkeit K_IC von nicht kleiner als 1,5 als körniges Silizium.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren zur Herstellung von Siliziumein kristallen, daß als körniges Silizium Ausgangsmateria lien mit einer Zerreißfestigkeit von nicht kleiner als 15 kg/mm² beträgt.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläu tert:

Fig. 1 stellt eine typische Schnittansicht einer Vor richtung zur Herstellung von Siliziumeinkristallen dar wie sie bei einer Ausführungsform der vorliegenden Er findung verwendet wird.

Fig. 2 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Anzahl der Restbruchstücke körnigen Poly siliziums und deren Durchmesser.

Fig. 3 ist eine grafische Darstellung der Korngrößen verteilung des körnigen Polysiliziums.

Fig. 4 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der maximalen Korngröße des körnigen Polysi liziums und dem Spielraum bei der Änderung bei der Zu fuhrgeschwindigkeit.

Fig. 5 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen durchschnittlicher Rauheit Ra des körnigen Polysiliziums und der Anzahl an Restbruchstücken des körnigen Polysiliziums.

Fig. 6 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Hohlraumgehalt des körnigen Polysiliziums und der Zahl der Restbruchstücke des körnigen Polysi liziums.

Fig. 7 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Wert K_IC der Bruchzähigkeit des körnigen Polysiliziums und dem Anteil an versetzungsfreiem Kri stallwachstum.

Fig. 8 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Wert der Zerreißfestigkeit des körnigen Polysiliziums und dem versetzungsfreien Kristallwachs tum.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von Siliziumeinkristallen durch Ziehen eines Siliziumeinkristalls bei kontinuierlicher Zufuhr von körnigem Polysilizium bereit. Als körniges Polysi lizium wird ein körniges Ausgangsmaterial eingesetzt, bei dem: die Anzahl der Körnchen mit einem Durchmesser von nicht kleiner als 2 mm nicht größer als 1000 pro 1 kg des körnigen Ausgangsmaterials beträgt; die durch schnittliche Oberflächenrauheit nicht größer als 0,5 µm im arithmetischen Mittenrauhwert Ra beträgt; der durchschnittliche Hohlraumgehalt nicht mehr als 3% be trägt und die mechanische Festigkeit nicht kleiner als 1,5 beim Wert K_IC der Bruchfestigkeit oder nicht klei ner als 15 kg/mm² beim Wert der Zerreißfestigkeit beträgt. Durch den Einsatz eines körnigen Ausgangsma terial mit diesen Eigenschaften wird die Zahl entste hender Bruchstücke des körnigen Polysiliziums redu ziert und dadurch die Wahrscheinlichkeit von Verset zungen beim Kristallwachstum des Siliziumeinkristalls auf Grund dieser Polysilizium-Bruchstücke vermindert, so daß die Herstellung von Siliziumeinkristallen mit großen Durchmessern ermöglicht wird.

Nach dem ASTM-Verfahren zur Prüfung der Bruchzähigkeit bei zweidimensionaler Deformation wird der als mecha nische Festigkeit eingesetzte Wert definiert als der Wert des Spannungs-Ausdehnungskoeffizienten K_I ent sprechend dem Ausgangszustand des Rißfortschritts des Modus I und als K_IC bezeichnet (Dictionary of Physics).

Der Wert K_IC der Bruchzähigkeit wird wie folgt berech net.

Der Wert K_IC wird bestimmt auf der Grundlage von vier Rißlängen in sich diagonal erstreckenden Richtungen eines Eindrucks, der durch Belastung eines Abschnitts des körnigen Siliziums mittels Diamantpyramide herge stellt wurde. Der Wert K_IC wird insbesondere durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

K_IC = 0,08 × c^-1,5 × a²(E · H)^0,5

wobei die Länge einer Eindruckdiagonalen, die Rißlänge von der Mitte des Eindrucks, die Härte des Ausgangsma terials sowie der Young'sche Elastizitätsmodul darge stellt sind durch 2a, c, H bzw. E.

Die Zerreißfestigkeit P (kg/mm²) der mechanischen Fe stigkeit wird durch die folgende Gleichung berechnet:

P = 4F/ (π d²)

wobei die Last und die Korngröße durch F (kg) bzw. d (mm) dargestellt werden, wenn das körnige Polysilizium mittels einer Bruchprüfvorrichtung zusammengepreßt wird.

Der Grund für die Einschränkung der physikalischen Eigen schaften des körnigen Polysiliziums, wird im fol genden erläutert.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben die Be ziehung zwischen den physikalischen Eigenschaften des körnigen Polysiliziums und der Rißbildung bei Einkri stallen genau untersucht.

Es wurde dabei gefunden, daß das Reißen des körnigen Polysiliziums in den meisten Fällen bei Körnchen mit einem Durchmesser von nicht kleiner als 2 mm auftritt. Dementsprechend kann die Zahl der Bruchstücke aus kör nigem Polysilizium verringert werden durch Reduzierung der Anzahl an Polysilizium-Körnchen mit einem Durch messer von nicht kleiner als 2 mm, vorzugsweise nicht kleiner als 1,5 mm, je festgelegter Gewichtsmenge an körnigem Polysilizium. Da die Variationsspanne der Zu fuhrgeschwindigkeit bei Überschreiten eines Durchmes sers von 5 mm zunimmt, wird eine Korngröße bei dem körnigen Ausgangsmaterial von nicht größer als etwa 5 mm ist bevorzugt.

Es wurde weiter gefunden, daß je nach Oberflächenglanz bzw. -glätte der Körnchen die Rißbildung bei dem kör nigen Polysilizium schwankt.

Die Rauhtiefe wurde im arithmetischen Mittenrauhwert Ra zur quantitativen Bestimmung der scheinbaren Glätte des körnigen Ausgangsmaterials untersucht. Es wurde gefunden, daß die Zahl der Restbruchstücke des körni gen Polysiliziums rasch ansteigt, wenn die durch schnittliche Oberflächenrauheit Ra des körnigen Aus gangsmaterials 0,5 µm übersteigt (siehe Fig. 5, die sich auf eine Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung bezieht, welche weiter unten beschrieben wird) und daß die Wahrscheinlichkeit der Entwicklung von Bruchstücken aus körnigem Polysilizium verringert wer den kann, wenn die durchschnittliche Oberflächenrau heit Ra des körnigen Polysiliziums auf einen Wert von nicht größer als 0,5 µm reduziert wird.

Es wurde weiter gefunden, daß die Anzahl der Hohlräume (oder Lücken) in den jeweiligen körnigen Polysilizium- Bruchstücken größer ist als die Anzahl der Hohlräume im durchschnittlichen körnigen Polysilizium-Partikel. Im Hinblick auf die Spaltbarkeit des körnigen Polysi liziums wurde gefunden, daß die Wahrscheinlichkeit des Entstehens von Bruchstücken körnigen Polysiliziums durch Reduzierung des durchschnittlichen Hohlraumge halts des körnigen Polysiliziums auf einen Wert von nicht größer als 3% verringert werden kann (siehe Fig. 6, die sich auf die Ausführungsform der vorliegen den Erfindung bezieht, welche im weiteren erläutert werden wird). Dementsprechend kann also die Wahr scheinlichkeit von versetztem Kristallwachstum des Si liziumkristalls reduziert werden.

Aus der grafischen Darstellung der Fig. 7 (die sich auf eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht und im weiteren beschrieben wird) zum erfin dungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Sili ziumeinkristallen ist bei einem Vergleich des Wertes K_IC der Bruchfestigkeit von körnigem Silizium-Aus gangsmaterial mit dem Verhältnis von versetzungsfreiem Kristallwachstum ersichtlich, daß das versetzungsfreie Kristallwachstum des Siliziumeinkristalls nicht weni ger als 75% beträgt, wenn der Wert K_IC der Bruchzähig keit nicht kleiner als 1,5 ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Siliziumeinkristallen ist aus der grafischen Dar stellung des Wertes der Zerreißfestigkeit des körnigen Siliziumausgangsmaterials gegenüber versetzungsfreiem Kristallwachstumsverhältnis (Fig. 8, die eine Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, welche im folgenden beschrieben wird) ersichtlich, daß ver setzungsfreies Siliziumeinkristallwachstum einen Wert von nicht kleiner als 75% aufweist, wenn der Wert der Zerreißfestigkeit nicht kleiner als 15 kg/mm² ist.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Siliziumeinkristallen körniges Silizium, welches bei der mechanischen Festigkeit einen K_IC-Wert der Bruchfestigkeit von nicht kleiner als 1,5 oder einen Wert der Zerreißfestigkeit von nicht kleiner als 15 kg/mm² aufweist, als Ausgangsmaterial eingesetzt wird, ist es möglich, beim Einbringen des körnigen Siliziums in die Schmelze das auf deren Oberfläche auftauchende Spritz- und Streuphänomen zu verhindern. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit von versetztem Kristallwachstum erheblich verringert und ein stabiles Kristallwachstum erreicht werden.

Das erfindungsgemäß einzusetzende körnige Silizium kann entweder mit Silan oder Trichlorsilan hergestellt werden. Die Vorrichtung zur Herstellung von Einkri stallen ist nicht auf die in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsform beschränkt. Jede Vorrichtung, mit der ein Siliziumeinkristall bei kontinuierlicher Zufuhr von körnigem Silizium gezüchtet werden kann, ist dafür geeignet.

In dem CZ-Verfahren, bei dem der Kristall unter konti nuierlicher Zufuhr von körnigem Polysilizium gezogen wird, wird erfindungsgemäß die Entstehung von körnigen Polysilizium-Bruchstücken verhindert, um dadurch das Verhältnis von versetztem Kristallwachstum erheblich zu verringern, indem körniges Polysilizium eingesetzt wird, das wie folgt beschränkt ist:

1) Die Anzahl der Körnchen mit einem Durchmesser von nicht kleiner als 2 mm pro 1 kg des eingesetzten Aus gangsmaterials ist optimiert;
2) Die durchschnittliche Oberflächenrauheit des kör nigen Ausgangsmaterials ist optimiert;
3) Der durchschnittliche Hohlraumgehalt des körnigen Ausgangsmaterials ist optimiert;
4) Die Bruchfestigkeit K_IC des körnigen Ausgangsmate rials ist auf einen Wert von nicht kleiner als 1,5 be grenzt und
5) Die Zerreißfestigkeit des körnigen Ausgangsmaterials ist auf einen Wert von nicht kleiner als 15 kg/mm² begrenzt.

Diese Begrenzung hat bedeutende Auswirkungen bei der Schaffung des Herstellungsverfahrens nach dem CZ-Ver fahren, bei dem der Kristall unter kontinuierlicher Zufuhr von körnigem Polysilizium gezüchtet wird.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden eingehend beschrieben.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die eine bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzte Vorrichtung zur Züchtung von Siliziumeinkristallen darstellt.

In der Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer (1) einen Quarzschmelztiegel mit einem Durchmesser von 50,8 cm (20 inches), der in einem Graphittiegel (2) angeordnet ist; der Graphittiegel (2) wird von einem Sockel (4) gestützt. Der Sockel (4) ist an einen elektrischen Mo tor (nicht dargestellt) angeschlossen, der sich außer halb des Ofens befindet und den Graphittiegel (2) in Drehbewegung versetzt. Bezugsziffer (3) bezeichnet eine den Graphittiegel (2) umgebende elektrische Wi derstandsheizeinrichtung.

Bezugsziffer (5) bezeichnet einen Siliziumeinkristall und (6) ein als heiße Zone ausgebildetes Wärmeisolier element aus thermischem Isoliermaterial, das die elek trische Widerstandsheizvorrichtung (3) umgibt; (7) be zeichnet das in den Quarzschmelztiegel (1) einge brachte Ausgangsmaterial aus geschmolzenem Silizium. Der Siliziumeinkristall (5) wird in die Form einer Säule und bei einer Umdrehung von 20 Upm aus der Sili ziumschmelze gezogen. Atmosphärisches Gas wird von der Innenseite einer Ziehkammer (20) her in den Ofen ein geleitet und schließlich durch die Ausströmöffnung (19) im Boden des Schmelzofens mittels einer Dekom pressionsvorrichtung (nicht dargestellt) abgezogen. Der Druck innerhalb des Schmelzofens (der von einer Kammer-Abdeckung (16) und einem Kammer-Zylinder (17) umschlossen ist) liegt im Größenbereich von 0,01 bis 0,03 atm.

Der Aufbau der Vorrichtung zur Herstellung des Silizium einkristalls entspricht im wesentlichen dem einer üblichen Vorrichtung zur Herstellung von Siliziumein kristallen nach dem CZ-Verfahren.

Die Bezugsziffer (8) bezeichnet ein ringförmiges Trennelement aus hochreinem Quarz, welches im Quarz tiegel (1) angeordnet und mit diesem konzentrisch ist. Der Durchmesser des Trennelementes (8) beträgt 35 cm. Das Trennelement (8) weist eine kleine Öffnung (10) auf, durch die das geschmolzene Ausgangsmaterial im Ausgangsmaterialschmelzbereich (12) in den Einkri stallzüchtungsabschnitt (13) fließt. Das untere Ende des Trennelementes (8) ist aufgeschmolzen, um einen festen Sitz am Quarztiegel (1) sicherzustellen, dies geschieht entweder vorab oder wird durch die beim Zeitpunkt des Schmelzens des Silizium-Ausgangsmaterials abgegebene Wärme bewirkt. Das geschmolzene Aus gangsmaterial im Ausgangsmaterial-Schmelzabschnitt (12), das eine hohe Temperatur aufweist, fließt nur durch die kleine Öffnung (10) in den Einkristall-Züch tungsabschnitt (13). Bezugsziffer (9) bezeichnet kör niges Polysilizium.

Bezugsziffer (14) bezeichnet eine Zuleitung für das Ausgangsmaterial, oberhalb des Ausgangsmaterial schmelzabschnitts (12) ist eine Öffnung vorgesehen. Das körnige Silizium (9) wird durch das Zuführungsrohr (14) in den Schmelzabschnitt (12) für das Ausgangsma terial geleitet. Die Zuleitung (14) ist mit einer Aus gangsmaterial-Zufuhrkammer (nicht dargestellt), die sich außerhalb der Kammerabdeckung (16) befindet, ver bunden, so daß körniges Silizium (9) kontinuierlich geliefert wird. Bezugsziffer (15) bezeichnet eine wärme dämmende Abdeckung. Die Abdeckung befindet sich in nerhalb der Kammer und ist eine 0,2 mm dicke Tantal platte, welche die Wärmestrahlung aus dem Trennelement (8) und dem Ausgangsmaterialschmelzabschnitt (12) ab schirmt. Die Bezugsziffer (17) bezeichnet einen Zylin der und bildet mit der Abdeckung (16) das Kammerge häuse, (19) bezeichnet eine Auslaßöffnung.

Selbstverständlich sind erfindungsgemäß Steuereinhei ten (nicht dargestellt) vorgesehen, die die jeweiligen Temperaturen im Ausgangsmaterialschmelz- (12) und Ein kristallwachstumsabschnitt (13), die Einkristallzieh- und -drehvorrichtungen, die Schmelztiegeldrehvorrich tung sowie die Vorrichtung zum Ein- und Auslaß von Inert gas sicher regeln.

Das Verfahren zum Züchten von Siliziumeinkristallen wird im folgenden näher erläutert.

Das erfindungsgemäß eingesetzte körnige Polysilizium (9) wird hergestellt mittels thermischer Zersetzung, indem Silan oder Trichlorsilan in einen Wirbelschicht reaktor eingeführt wird.

Das körnige Polysilizium (9) wird durch das Zufuhrrohr (14) kontinuierlich in den Ausgangsmaterialschmelzab schnitt (12) eingetragen. Bei der Vorrichtung zur Her stellung von Siliziumeinkristallen gemäß Fig. 1 wird das körnige Polysilizium (9) im Ausgangsmaterial schmelzabschnitt (12) geschmolzen, dabei werden sowohl der Quarztiegel (1) als auch der Graphittiegel (2) durch die elektrische Widerstandsheizeinrichtung (3) erwärmt, nachdem das körnige Polysilizium (9) als Aus gangsmaterialschmelze sowohl der Innen- als auch der Außenseite des innerhalb des Quarztiegels (1) angeord neten Trennelements (8) zugeführt wurde. Dabei werden die Oberflächen der Schmelzen auf dem gleichen Niveau gehalten.

Beim Drehen des Siliziumeinkristalls (5) in eine zy lindrische Form wird dieser allmählich mit vorbestimm ter Geschwindigkeit (1 mm/min) mittels einer Ziehvor richtung (nicht dargestellt) aus der Siliziumausgangs materialschmelze (7) gezogen, wobei ein Kristallkeim nach Eintauchen in die Schmelze des Einkristallzüch tungsabschnitts (13) mittels einer Drehvorrichtung (nicht dargestellt) gedreht wird (20 Upm); Kristall wachstum erfolgt an der Verfestigungsfläche, ein zy linderförmiger Siliziumeinkristall (5) wird erhalten.

Im Verlaufe des Kristallwachstums wird das körnige Poly silizium-Ausgangsmaterial (9) kontinuierlich von der Zuleitung (14) in den Ausgangsmaterialschmelzabschnitt (12) eingebracht, durch die Schmelze in diesem Ab schnitt geschmolzen und allmählich durch die kleine Öffnung (10) des Trennelementes (8) in den Einkri stallwachstumsabschnitt (13) bewegt, um die Oberfläche des körnigen Polysiliziums (9) mit der des geschmolze nen Ausgangsmaterials auf dem gleichen Niveau zu hal ten.

Vom Zeitpunkt, an dem das Schmelzen des als Ausgangs material zugeführten Polysiliziums beginnt bis zur Beendigung des Einkristallwachstums wird atmosphäri sches Gas mittels einer Vorrichtung (nicht darge stellt) für die Zufuhr und den Abzug von Inertgas ein geleitet.

Das atmosphärische Gas wird von der Innenseite der Kammer (20) her in den Schmelzofen eingeleitet und schließlich durch die Auslaßöffnung (19) im Boden des Schmelzofens mittels einer nicht dargestellten Dekom pressionsvorrichtung abgezogen.

Der für diese Ausführungsform benutzte Ausdruck "Zahl der Restbruchstücke körnigen Polysiliziums" bedeutet die Anzahl der Restbruchstücke, die erhalten wurden durch Sammeln im Bereich der heißen Zone der Vorrich tung abgesetzter oder treibender Restbruchstücke kör nigen Polysiliziums sowie solcher, die auf dem Boden der Vorrichtung verblieben sind und durch Öffnen der Vorrichtung nach Beendigung des Siliziumeinkristall wachstums erhalten wurden.

Der Ausdruck "Hohlraumgehalt" bezeichnet das Verhält nis der Hohlraumfläche zur Teilfläche in dem Abschnitt des körnigen Polysiliziums.

Beispiel 1

In der Vorrichtung zur Herstellung von Siliziumeinkri stallen gemäß Fig. 1 wurde mit den folgenden Bedin gungen an das Siliziumeinkristall ein Einkristall ge züchtet: Durchmesser 15,24 cm (6 inches), Länge des Kristalls 1 m, Ziehgeschwindigkeit 1 mm/min und Zu fuhrgeschwindigkeit des körnigen Siliziums von 45 g/min. Es wurde die Beziehung zwischen Korngrößenver teilung des körnigen Polysiliziums und Zahl der Rest bruchstücke körnigen Polysiliziums sowie die Spaltbar keit des körnigen Polysiliziums untersucht.
Die Größenverteilung, bezogen auf den Durchmesser (mm) der jeweiligen Bruchstücke des körnigen Polysiliziums, und die Anzahl der Restbruchstücke körnigen Polysili ziums ist in Fig. 2 dargestellt.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, war der Durchmesser der Bruchstücke des körnigen Polysiliziums, angegeben durch den Maximalwert der Zahl der verbleibenden, in einem Gang entstandenen Bruchstücke körnigen Polysili ziums nicht kleiner als 2 mm.

Die Korngrößenverteilung des gesamten als Ausgangsma terial zugelieferten körnigen Polysiliziums ist in Fig. 3 dargestellt.
Betrachtet man die beiden Fig. 2 und 3 zusammen, ergibt sich daraus, daß Rißbildung beim körnigen Poly silizium nur dann auftritt, wenn dessen Durchmesser nicht kleiner als 1,5 mm ist und daß die Rißbildung bei Körnchen mit einem Durchmesser von nicht kleiner als 2 mm am häufigsten auftritt.

Dementsprechend besteht also eine eindeutige Wechsel beziehung zwischen Rißbildung und Durchmesser des kör nigen Polysiliziums. Daraus läßt sich schließen, daß die Zahl der entstehenden Restbruchstücke körnigen Poly siliziums dadurch verringert werden kann, daß bei dem Verfahren zur Herstellung von Siliziumeinkristal len nach dem CZ-Verfahren die Anzahl an Polysilizium körnchen mit einem Durchmesser von nicht kleiner als 2 mm, vorzugsweise nicht kleiner als 1,5 mm, je vorbe stimmter Gewichtsmenge des zugeführten Ausgangsmaterials reduziert wird und Einkristalle mit großem Durch messer so erhalten werden.

Beispiel 2

In seltenen Fällen können in dem körnigen Polysilizium große Körnchen mit einem Durchmesser von 7 mm vorhanden sein, so daß es zu einer großen Spannbreite bei der Veränderung der Zufuhrgeschwindigkeit der Aus gangsmaterial-Zufuhreinrichtung kommen kann. Es wurden daher Versuche durchgeführt, die die Beziehung zwi schen maximaler Korngröße des körnigen Polysiliziums und dem Schwankungsbereich der Zufuhrgeschwindigkeit unter den gleichen Bedingungen wie in Ausführungsform 1 untersuchen sollten. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 dargestellt. Fig. 4 zeigt die maximale Korngröße (mm) des körnigen Ausgangsmaterials und die Spanne (g/min) der Zufuhrgeschwindigkeitsschwankungen, wenn körniges Ausgangsmaterial mit einer Durchschnittsgeschwindig keit von 45 g/min zugeführt wird.

Aus Fig. 4 geht hervor, daß bei einer maximalen Korn größe des körnigen Ausgangsmaterials von nicht größer als etwa 5 mm der Schwankungsbereich bei der Zufuhrge schwindigkeit gering ist, er liegt bei etwa 2,5 g/min und daß der Spielraum mit etwa 5 g/min groß ist, wenn die Maximalkorngröße über etwa 5 mm liegt. Daraus wird der Schluß gezogen, daß die Korngröße des körnigen Ausgangsmaterial vorzugsweise auf einen Wert von nicht größer als etwa 5 mm begrenzt wird.

Beispiel 3

Da Bruchstücke körnigen Siliziums verschiedentlich in den oberen Bereich der heißen Zone aufspritzen, kann zweifellos vorhergesehen werden, daß körnige Silizium bruchstücke in die Siliziumschmelze fallen. Unter die sen Umständen ist es denkbar, daß Kristallbaufehler auf Grund dieser Tatsache entstehen, d. h., weil Bruch stücke des körnigen Siliziums sich auf dem wachsenden Kristall absetzen oder in der Nähe des Kristalls in die Schmelze fallen.

Daher wurden Versuche durchgeführt, bei denen ein Ein kristall nach dem CZ-Verfahren unter kontinuierlicher Zufuhr von körnigem Polysilizium in einer Vorrichtung nach Fig. 1 und unter den gleichen Wachstumsbedingun gen wie in Beispiel 2 dargelegt gezüchtet wurde. Nach Abschluß der Versuche wurde die Zahl der Restbruch stücke körnigen Polysiliziums in der Vorrichtung und das Verhältnis von versetztem Kristallwachstum unter sucht, um die Beziehung zwischen diesen Parametern darzustellen.

Tabelle 1 zeigt die Beziehung zwischen der Zahl der Restbruchstücke körnigen Polysiliziums pro 1 kg des zu geführten Ausgangsmaterials, berechnet an Hand der Zahl der die in einem Kristallwachstumsversuch entstandenen Restbruchstücke des Polysiliziums und dem Resultat des Kristallwachstums mit und ohne versetzter Struktur.

Tabelle 1

Tabelle 1 ist zu entnehmen, daß es bei den Versuchen 4 und 5, bei denen die Zahl der Restbruchstücke des kör nigen Polysiliziums gering ist, zu keiner Versetzung beim Kristallwachstum kommt und daß daher eine Wech selbeziehung zwischen der Restbruchstückzahl an körni gem Polysilizium und dem Kristallwachstum mit versetz ter Struktur besteht.

Es kann daher der Schluß gezogen werden, daß versetz tes Kristallwachstum wenig wahrscheinlich ist, wenn die Anzahl der verbleidenden Bruchstücke körnigen Poly siliziums gering ist. Das körnige Ausgangsmaterial in Versuch 5 der Tabelle 1 hat die gleiche Korngrößen verteilung wie das in Versuch 4, weist allerdings eine andere offensichtliche Glätte auf als das aus Versuch 4.

Der in dieser Ausführungsform gebrauchte Begriff "Anzahl der Restbruchstücke körnigen Siliziums" be zeichnet die Anzahl der Restbruchstücke aus körnigem Polysilizium, die als im Bereich der heißen Zone der Vorrichtung abgesetzte und darin treibende Bruchstücke körnigen Polysiliziums gesammelt wurden sowie solche, die auf dem Boden der Vorrichtung verblieben sind und durch Öffnen der Vorrichtung nach dem oben beschriebe nen Wachsen des Siliziumeinkristalls erhalten wurden.

Aus Tabelle 1 geht hervor, daß die Zahl der Restbruch stücke des körnigen Polysiliziums bei dem glatten, körnigen Polysilizium beträchtlich niedriger liegt, obwohl die gleiche Korngrößenverteilung vorliegt. Da her wurde die Oberflächenrauheit gemessen, um die Be ziehung zwischen Glätte des Ausgangsmaterials und Zahl der Restbruchstücke körnigen Polysiliziums zu untersu chen.

Die Untersuchung der Oberflächenrauheit im arithmeti schen Mittenrauhwert Ra, der einen Ausdruck der Ober flächenrauheit darstellt, bei dem die Glätte durch den arithmetischen Mittenrauhwert Ra quantitativ bestimmt wird, ergab, daß die durchschnittliche Oberflächenrau heit des körnigen Polysiliziums aus Versuch 4 0,7 µm und die des körnigen Polysiliziums aus Versuch 5 0,4 µm im arithmetischen Mittenrauhwert Ra betrug.

Andererseits wurde die Tatsache, daß Spritzen und Streuung von körnigem Silizium auf der Silizium schmelze dadurch verhindert werden kann, daß der Rest wasserstoffgehalt des körnigen Siliziums auf einen Wert von nicht kleiner als 7,5 ppm reduziert wird, be reits in der ungeprüften japanischen Patentveröffent lichung Hei-1-282194 offenbart.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben Versuche durchgeführt, um die Beziehung zwischen Wasserstoffge halt des körnigen Polysiliziums und der Anzahl an Restbruchstücken körnigen Polysiliziums pro 1 kg des zugeführten Ausgangsmaterials darzustellen und sind dabei zu den in Tabelle 2 aufgezeigten Ergebnissen ge langt.

Tabelle 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Wasser stoffgehalt (ppm) des körnigen Polysiliziums und der Zahl der Restbruchstücke pro 1 kg des zugeführten Aus gangsmaterials.

Tabelle 2

Wie Tabelle 2 zeigt, wurde gefunden, daß Rißbildung und Spritzen bei Polysiliziumkörnchen auftaucht, die eine größere Korngröße aufweisen, ungeachtet der Tat sache, daß der Wasserstoffgehalt des körnigen Polysi liziums nicht mehr als 1 ppm (Versuch 6) beträgt, und auch wenn der Wasserstoffgehalt des körnigen Polysili ziums der gleichen Korngrößenverteilung hoch bei etwa 10 ppm (Versuch 8) liegt der gleiche Fall eintritt. Es wird daher in Betracht gezogen, daß die Rißbildung bei Polysiliziumkörnchen mit großer Korngröße durch Wärme schock verursacht wird.

Beispiel 4

Mit einer wie oben aufgebauten Siliziumeinkristall- Ziehvorrichtung wurden Versuche durchgeführt, um die Beziehung zwischen Oberflächenglätte von körnigen Aus gangsmaterialkörnchen, ausgedrückt durch die Oberflä chenrauheit im arithmetischen Mittenrauhwert Ra, und der Zahl der verbleibenden Bruchstücke aus körnigem Polysilizium darzustellen. Die Beziehung zwischen der Wahrscheinlichkeit von Kristallwachstum mit und ohne versetzter Struktur und der Anzahl der Restbruchstücke körnigen Polysiliziums wurde untersucht, indem jeweils drei Einkristallwachstumsversuche durchgeführt wurden für 11 verschiedene Durchmesser (2 mm und 1,5 mm) pro 1 kg zugeführten körnigen Polysiliziums. Die Be dingungen für das Wachstum der Siliziumeinkristalle waren wie folgt festgelegt: Durchmesser 15,24 cm (6 inches), Körperlänge 1 m, Ziehgeschwindigkeit 1 mm/min und Zufuhrgeschwindigkeit des körnigen Polysiliziums von 45 g/min. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der Tabelle 3 und in der Fig. 5 dargestellt.

Tabelle 3

Bei den Fällen 1 bis 6 handelt es sich um glatte Aus gangsmaterialien, bei denen die durchschnittliche Rauhtiefe des körnigen Polysiliziums nicht größer als 0,5 µm beim Wert von Ra liegt. Die Fälle 7 bis 11 zei gen nichtglänzende Ausgangsmaterialien, bei denen die durchschnittliche Oberflächenrauheit des körnigen Poly siliziums größer als 0,5 µm beim Wert Ra ist. Die Korngröße des in den Versuchen eingesetzten körnigen Polysiliziums liegt im Bereich von 0,1 mm bis 5,0 mm.

Wie die Tabelle 3 zeigt, wird in den Fällen 1 und 7 kein versetzungsfreier Einkristall gezogen. Dabei be trägt die jeweilige Anzahl an verbleibenden Bruch stücken des körnigen Polysiliziums 2,63 bzw. 5,19. Bei dem Fall 8 wurde ein versetzungsfreier Einkristall in den drei Versuchen gezogen, die Anzahl an Restbruch stücken körnigen Polysiliziums beträgt 1,61. Bei Fall 2, 3 und 9 werden zwei versetzungsfreie Einkristalle in den drei Versuchen gezogen, die jeweilige Anzahl an Restbruchstücken des körnigen Polysiliziums beträgt 0,98, 0,48 bzw. 0,68. In den Fällen 4, 5, 6, 10 und 11 werden drei versetzungsfreie Einkristalle in den drei Durchläufen gezogen, die jeweilige Zahl der Restbruch stücke des körnigen Polysiliziums beträgt 0,35, 0,07, 0,32, 0,11 und 0,47. Das bedeutet, daß in diesen Fäl len jeweils nur wenige Restbruchstücke körnigen Poly siliziums vorhanden sind.

Wie oben beschrieben, ist auch aus dieser Testreihe offensichtlich, daß die Zahl der Restbruchstücke aus körnigem Polysilizium pro 1 kg des zugeführten körni gen Ausgangsmaterials in dem Maße abnimmt wie die Zahl der versetzungsfrei gezogenen Einkristalle zunimmt.

Wie Fig. 5 zeigt, nimmt die Zahl der verbleibenden Bruchstücke körnigen Polysiliziums pro 1 kg des zuge führten Ausgangsmaterials schnell zu, wenn die durch schnittliche Oberflächenrauheit Ra des körnigen Aus gangsmaterials 0,5 µm übersteigt. Es wird davon ausge gangen, daß eine Neigung zu gesteigerter Rißbildung bei Polysiliziumkörnchen durch den Kerbeffekt ihrer Oberflächen bestimmt wird.

Daraus geht hervor, daß die Entstehungswahrscheinlich keit von körnigen Polysiliziumbruchstücken bei einer durchschnittlichen Oberflächenrauheit des körnigen Poly siliziums von nicht größer als 0,5 µm im Wert Ra re duziert werden kann.

Es wurden außerdem Versuche durchgeführt, um die Be ziehung zwischen dem durchschnittlichen Hohlraumgehalt (%) des körnigen Polysiliziums und dessen Rißbildung darzustellen, dabei lag die Anzahl der Körnchen mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 2 mm bis 5 mm im Bereich von 930 bis 980 pro 1 kg des zugeführten Ausgangsmaterials und dessen Oberflächenrauheit Ra be trug nicht mehr als 0,5 µm. Die Ergebnisse dieser Ver suche sind in Fig. 6 dargestellt.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, nimmt die Zahl der Rest bruchstücke körnigen Polysiliziums pro 1 kg des zuge führten Ausgangsmaterials rasch zu, wenn der durch schnittliche Hohlraumanteil des körnigen Polysiliziums 3% übersteigt. Daraus folgt, die Wahrscheinlichkeit, daß Restbruchstücke des körnigen Polysiliziums entste hen, kann reduziert werden, wenn der durchschnittliche Hohlraumanteil des körnigen Polysiliziums auf einen Wert von nicht größer als 3% (vorzugsweise nicht grö ßer als 2%) verringert wird. Auf Grund dieser Ergeb nisse kann also die Wahrscheinlichkeit von versetztem Kristallwachstum bei Siliziumeinkristallen reduziert werden.

Folglich kann das Verhältnis von versetztem Kristall wachstum erheblich verringert werden, wenn das während des Siliziumeinkristallwachstums zugeführte körnige Polysilizium die folgenden Bedingungen erfüllt: die Zahl der Körnchen mit einem Durchmesser im Größenbe reich von nicht größer als 2 mm, vorzugsweise nicht größer als 1,5 mm, beträgt nicht mehr als 1000 pro 1 kg des zugeführten Ausgangsmaterials; das körnige Aus gangsmaterial ist derart glatt bzw. glänzend, daß die durchschnittliche Oberflächenrauheit Ra nicht über 3% liegt.

Weiterhin geht aus den vorstehenden Ausführungen her vor, daß versetzungsfreie Einkristalle, wie der Fall 11 darstellt, mit großer Wahrscheinlichkeit gezogen werden können, obwohl das körnige Polysilizium eine geringe Oberflächenrauheit Ra aufweist, d. h., obwohl dessen Oberfläche nicht glatt ist, vorausgesetzt, daß die Zahl der Körnchen mit einem Durchmesser von nicht größer als 1,5 mm nicht mehr als 1000 je 1 kg des zu geführten Ausgangsmaterials beträgt.

Beispiel 5

Die Wirkung der durchschnittlichen Oberflächenrauheit des körnigen Polysiliziums wurde in Beispiel 4 deut lich gemacht. Im Hinblick auf die Oberflächenrauheit kann glänzenderes Ausgangsmaterial dadurch hergestellt werden, daß das körnige Polysilizium gereinigt und da nach einer Oberflächenätzung unterzogen wird.

Dabei wurde insbesondere körniges Polysilizium mit einer Rauhtiefe von 1,1 µm beim Wert Ra in einer wäß rigen Lösung aus 4%iger Fluorwasserstoffsäure 10 min. gereinigt. Dadurch wurde die Oberflächenrauheit auf 0,3 µm beim Wert Ra verbessert.

Danach wurde der gleiche Ziehversuch wie in Beispiel 4 mit einem mit Fluorwasserstoffsäure gereinigten Aus gangsmaterial durchgeführt; es wurde das in Tabelle 4 dargestellte Ergebnis erzielt.

Tabelle 4

Im Vergleich zu den Fällen 3 und 9 aus Tabelle 3 zeigt das in Tabelle 4 dargestellte Ergebnis, daß die Anzahl der Restbruchstücke geringer ist als die in Fall 3.

Die Wirkung der Reinigung ist dabei also offensicht lich.

Diese Behandlung bewirkt nicht nur, daß die Oberflä chenrauheit verbessert, sondern auch Flecken auf der Oberfläche verringert werden können.

Beispiel 6

Es wurden vier Ziehversuche von Siliziumeinkristallen für jeden der Fälle durchgeführt, bei denen vier im Bruchfestigkeitswert unterschiedliche körnige Sili ziummaterialien eingesetzt wurden, dabei wurde die gleiche Vorrichtung eingesetzt und die gleichen Wachs tumsbedingungen wie in Beispiel 4 zugrunde gelegt.

Das Verhältnis an versetzungsfreiem Kristallwachstum wurde definiert als das Verhältnis der Zahl verset zungsfreier Versuche, die gezählt wurden, sobald ein Block mit einem Durchmesser von nicht kleiner als 15,24 cm (6 inches) und einer Länge von nicht kleiner als 1 m gezogen wurde, zu den vier Ziehdurchläufen für jedes Ausgangsmaterial.

Fig. 7 zeigt das Verhältnis des versetzungsfreien Kristallwachstums auf der Ordinate (wie oben beschrie ben) und den Wert K_IC der Bruchzähigkeit auf der Ab szisse.

Aus Fig. 7 geht hervor, daß das Verhältnis des ver setzungsfreien Kristallwachstums bei dem Siliziumein kristall nicht kleiner 75% ist, wenn der Bruchfestig keitswert des beim Ziehen des Siliziumeinkristalls zu geführten körnigen Siliziums nicht kleiner als 1,5 ist.

Beispiel 7

Es wurden vier Durchgänge zum Ziehen von Siliziumein kristallen für jeden der Fälle durchgeführt, bei denen sieben körnige Siliziummengen mit unterschiedlichen Zerreißfestigkeitswerten eingesetzt wurden; es wurde die gleiche Vorrichtung eingesetzt und die gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4 festgelegt.

Fig. 8 zeigt das Verhältnis des versetzungsfreien Kristallwachstums auf der Ordinaten (wie oben be schrieben) mit dem Wert der Zerreißfestigkeit auf der Abszisse.

Aus Fig. 8 wird ersichtlich, daß das Verhältnis von versetzungsfreiem Siliziumeinkristallwachstum nicht kleiner als 75% ist, wenn der Wert der Reißfestigkeit des beim Ziehen des Siliziumeinkristalls zugeführten körnigen Siliziums nicht kleiner als 15 kg/mm² ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Siliziumeinkristallen durch ein Verfahren zum Ziehen von Siliziumeinkristal len nach dem Czochralski-Verfahren unter kontinuierli cher Zufuhr von körnigem Polysilizium, welches umfaßt, daß als körniges Polysilizium ein solches eingesetzt wird, bei dem die durchschnittliche Oberflächenrauheit nicht größer als 0,5 µm im arithmetischen Mittelrauh wert Ra ist.

2. Verfahren zur Herstellung von Siliziumeinkristallen durch ein Verfahren zum Ziehen von Siliziumeinkristal len nach dem Czochralski-Verfahren unter kontinuierli cher Zufuhr von körnigem Polysilizium, bei dem das körnige Polysilizium nach seiner Reinigung eingesetzt wird.

3. Verfahren zur Herstellung von Siliziumeinkristallen nach Anspruch 2, bei dem eine wäßrige Lösung aus einer Fluorwasserstoffsäure als Reinigungslösung zur Reini gung des körnigen Polysiliziums eingesetzt wird.

4. Verfahren zur Herstellung von Siliziumeinkristallen durch ein Verfahren zum Ziehen von Siliziumeinkristal len nach dem Czochralski-Verfahren unter kontinuierli cher Zufuhr von körnigem Polysilizium, welches umfaßt, daß als körniges Polysilizium ein solches eingesetzt wird, bei dem die Zahl der Körnchen mit einem Durch messer von nicht kleiner als 2 mm nicht größer als 1000 pro 1 kg des körnigen Polysiliziums ist.

5. Verfahren zur Herstellung von Siliziumeinkristallen durch ein Verfahren zum Ziehen von Siliziumeinkristal len nach dem Czochralski-Verfahren unter kontinuierli cher Zufuhr von körnigem Polysilizium, welches umfaßt, daß als körniges Polysilizium ein solches eingesetzt wird, bei dem der durchschnittliche Hohlraumgehalt nicht größer als 3% ist.

6. Verfahren zur Herstellung von Siliziumeinkristallen durch ein Verfahren zum Ziehen von Siliziumeinkristal len nach dem Czochralski-Verfahren unter kontinuierli cher Zufuhr von körnigem Polysilizium, welches umfaßt, daß als körniges Polysilizium ein solches eingesetzt wird, bei dem die Zahl der Körnchen mit einem Durch messer von nicht kleiner als 2 mm nicht größer als 1000 pro 1 kg des körnigen Polysiliziums ist und des sen durchschnittliche Oberflächenrauheit nicht größer als 0,5 µm im arithmetischen Mittelrauhwert Ra ist.

7. Verfahren zur Herstellung von Siliziumeinkristallen durch ein Verfahren zum Ziehen von Siliziumeinkristal len nach dem Czochralski-Verfahren unter kontinuierli cher Zufuhr von körnigem Polysilizium, welches umfaßt, daß als körniges Polysilizium ein solches eingesetzt wird, bei dem die Zahl der Körnchen mit einem Durch messer von nicht kleiner als 2 mm nicht größer als 1000 pro 1 kg des körnigen Polysiliziums ist, dessen durchschnittliche Oberflächenrauheit nicht größer als 0,5 µm im arithmetischen Mittelrauhwert Ra ist und dessen Hohlraumgehalt nicht größer als 3% ist.

8. Verfahren zur Herstellung von Siliziumeinkristallen durch ein Verfahren zum Ziehen von Siliziumeinkristal len nach dem Czochralski-Verfahren unter kontinuierli cher Zufuhr von körnigem Silizium, welches umfaßt, daß als körniges Silizium ein solches eingesetzt wird, bei dem die Bruchfestigkeit K_IC nicht kleiner als 1,5 ist.

9. Verfahren zur Herstellung von Siliziumeinkristallen durch ein Verfahren zum Ziehen von Siliziumeinkristal len nach dem Czochralski-Verfahren unter kontinuierli cher Zufuhr von körnigem Silizium, welches umfaßt, daß als körniges Silizium ein solches eingesetzt wird, bei dem die Zerreißfestigkeit nicht kleiner als 15 kg/mm² ist.

10. Verfahren zur Herstellung von Siliziumeinkristal len nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das kör nige Silizium durch ein Verfahren hergestellt wird, bei dem ein Material ausgewählt aus Silan und Tri chlorsilan in einen Wirbelbettreaktor eingeleitet und anschließend thermisch zersetzt wird.