-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Bereich der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Fertigung eines Siliziumeinkristalls
gemäß dem Czochralski-Verfahren
(CZ-Verfahren),
bei dem ein Siliziumeinkristallblock gezüchtet wird, indem unter Verwendung
eines Siliziumimpfkristalls (nachfolgend gelegentlich als „Impfkristall" bezeichnet) eine
Verjüngungsbildung
durchgeführt
wird.
-
Beschreibung
verwandter Techniken
-
Bei dem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung
eines Siliziumeinkristalls gemäß dem CZ-Verfahren wird
ein Impfkristall, der ein Siliziumeinkristall ist, mit Siliziumschmelze
in Berührung
gebracht und wird dann langsam, während er gedreht wird, gezogen,
um einen Siliziumeinkristallblock unter dem Impfkristall zu züchten. Bei
diesem Verfahren wird zur Beseitigung von Gleitversetzung, die durch
die Verbreitung von im Impfkristall bei hoher Dichte aufgrund von
Thermoschock erzeugter Versetzung verursacht wird, ein Verjüngungsabschnitt
mit einem kleineren Durchmesser als ungefähr 3 mm gebildet, nachdem der
Siliziumkristatlkeim mit einer Siliziumschmelze in Berührung gebracht
wurde, und zwar wird ein sogenannter Verjüngungsbildungsvorgang durchgeführt. Anschließend wird
der Durchmesser des Kristalls auf einen vorbestimmten Wert vergrößert, und
dann kann ein versetzungsfreier Siliziumeinkristall gezogen werden.
Der oben genannte Verjüngungsbildungsvorgang
ist als Dash-Verjüngungsbildungsverfahren
wohl bekannt, das ein gebräuchliches Verfahren
zum Ziehen eines Siliziumeinkristallblocks gemäß dem CZ-Verfahren ist.
-
Der herkömmlich verwendete Impfkristall
ist zylindrisch mit einem Durchmesser von ungefähr 8 bis 20 mm oder prismatisch
mit einer Seitenlänge
von ungefähr
8 bis 20 mm, wobei auf diesem ein ausgeschnittener Abschnitt oder
eine Kerbe zur Befestigung an einem Impfkristallhalter gebildet
ist, und eine Form einer Spitze oder eines unteren Endes davon,
die/das zuerst mit einer Siliziumschmelze in Berührung gebracht werden soll, ist
flach. Um einen schweren Einkristallblock sicher zu ziehen, darf
die Dicke des Impfkristalls angesichts der Stärke des Materials nicht geringer
als der oben beschriebene Bereich sein.
-
Bei dem Impfkristall mit einer derartigen
Form entwickelt sich Gleitversetzung bei hoher Dichte, da eine Wärmekapazität des Spitzenendes,
das mit einer Siliziumschmelze in Berührung gebracht wird, groß ist, so dass
sich im Kristall schnell eine Temperaturdifferenz entwickelt, sobald
der Impfkristall mit der Siliziumschmelze in Berührung gebracht wird; was zur
Erzeugung von Gleitversetzung bei hoher Dichte führt. Demgemäß ist zur Beseitigung von Gleitversetzung
im Einkristall der oben erwähnte
Verjüngungsbildungsvorgang
notwendig.
-
Auch wenn die Verjüngungsbildungsbedingung
angemessen ausgewählt
wird, muss bei dem oben erwähnten
Verfahren jedoch ein Mindestdurchmesser der Verjüngung auf ungefähr 4 bis
6 mm verringert werden, um die Versetzung zu beseitigen. Ein derart
kleiner Durchmesser weist eine unzureichende Stärke auf, um einen wie in den
letzten Jahren hergestellten Einkristallblock zu stützen, der
mit der Vergrößerung seines Durchmessers
schwerer geworden ist. Dies kann zu einem schweren Versagen führen, wie
etwa, dass der dünne
Verjüngungsabschnitt während des
Ziehens des Einkristallblocks bricht und der Einkristallblock fällt.
-
Zur Lösung der oben erwähnten Probleme
schlug der Anmelder Erfindungen vor, wie sie in der Offenlegungsschrift
der japanischen Patentanmeldung (kokai) Nr. 5-139880 und Nr. 9-255485
(japanische Patentanmeldung Nr. 8-87187) offenbart sind. Bei diesen
Erfindungen wird ein Impfkristall mit einem Keil oder einem hohlen
Spitzenende verwendet, um die Gleitversetzung, die erzeugt wird,
wenn der Impfkristall mit einer Siliziumschmelze in Berührung gebracht
wird, so weit wie möglich
zu mindern, so dass die Versetzung auch dann beseitigt werden kann,
wenn der Verjüngungsabschnitt
relativ dick ist, und dadurch die Stärke des Verjüngungsabschnitts
verbessert werden kann.
-
Gemäß dem Verfahren kann die Stärke des
Verjüngungsabschnitts
einigermaßen
verbessert werden, da der Verjüngungsabschnitt
dick gebildet werden kann. Jedoch ist es sogar bei diesem Verfahren
notwendig, einen Verjüngungsbildungsvorgang
durchzuführen
und einen Verjüngungsabschnitt
zu bilden, in dem Gleitversetzung vorhanden ist. Ferner muss der
Verjüngungsabschnitt
zur Herstellung eines Blocks, der einen größeren Durchmesser aufweist
und länger
ist, dicker sein, wie jene, die in den letzten Jahren hergestellt
worden sind. Der Durchmesser des Verjüngungsabschnitts muss beispielsweise
zum Ziehen eines Einkristallblocks mit einem Gewicht von 200 kg
oder mehr mindestens 5 mm betragen, da sonst die Stärke unzureichend
sein kann. Demgemäß können diese
Erfindungen die Probleme nicht grundlegend lösen.
-
Ein weiteres Problem beim Verjüngungsbildungsverfahren
unter Verwendung des Kristallkeims mit der besonderen Form des oben
erwähnten
Spitzenendes bezieht sich auf die Erfolgsquote bei der Anfertigung
eines versetzungsfreien Kristalls. Führt die Beseitigung von Versetzung
zum Fehlschlag im oben erwähnten
Verfahren, muss der Impfkristall ausgewechselt werden, um das Verfahren
erneut durchzuführen.
Demgemäß ist die
Verbesserung der Erfolgsquote bei der Anfertigung eines versetzungsfreien
Kristalls bei dem Verfahren besonders wichtig. Die Beseitigung von
Versetzung kann nicht mit einer dicken Verjüngung erreicht werden. Die Beiseitigung
von Versetzung kann gemäß einem
herkömmlichen
Verjüngungsbildungsverfahren,
bei dem ein Verjüngungsdurchmesser
mehr als 6–7
mm beträgt,
kaum erreicht werden.
-
EP-A-0671491 offenbart ein Verfahren
zum Züchten
eines Siliziumkristalls unter Verwendung eines zylindrischen oder
prismatischen Impfkristalls, bei dem ein Impfkegelabschnitt aus
einem Impfkristall gezüchtet wird,
dann ein zylindrischer Verjüngungsabschnitt
gezüchtet
wird. Die Länge
des Kristallkeimkegels ist 2,5 bis 15 mal der Durchmesser oder die
Seitenlänge
des Impfkristalls und der Verjüngungsabschnitt
befindet sich im Bereich von 0,09 bis 0,9 mal der Durchmesser oder
die Seitenlänge
des Impfkristalls.
-
Die Erfinder untersuchten die Ursache
des Sinkens der Erfolgsquote bei der Anfertigung eines versetzungsfreien
Kristalls, und es hat sich erwiesen, dass die Regelung der Faktoren,
welche in den herkömmlichen Verfahren
geregelt wurden, wie etwa die Form des Impfkristalls, eine die Temperatur
beibehaltende Dauer, während
der der Impfkristall über
die Schmelzoberfläche
gehalten wird, eine Schmetzgeschwindigkeit, die Kristallwachstumsrate
oder dergleichen, nicht ausreicht, um die Erfolgsquote bei der Anfertigung
eines versetzungsfreien Kristalls zu verbessern, und die Reproduzierbarkeit
bei einem derartigen Verfahren niedrig ist.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung wurde zur
Lösung
der eingangs erwähnten
Probleme geschaffen. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht
in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Siliziumeinkristalls,
das das Züchten
eines Einkristallblocks ohne das Senken der Erfolgsquote bei der
Anfertigung eines versetzungsfreien Kristalls ermöglicht,
falls ein Impfverfahren verwendet wird, bei dem eine dicke Verjüngung gebildet
wird, und dadurch wird die Produktivität eines schweren Siliziumeinkristalls
mit einem großen
Durchmesser verbessert.
-
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen
eines Siliziumeinkristalls, das das Vorbereiten eines Siliziumimpfkristalls,
der ein scharfes Spitzenende aufweist, und das Einschmelzen eines
Teils des Siliziumimpfkristalls von dem Spitzenende zu einer Position
mit einer vorbestimmten Dicke, gefolgt vom Durchführen eines
Verjüngungsbildungsvorgangs,
um einen zugespitzten Verjüngungsbildungsteil
und einen zylindrischen Verjüngungsabschnitt
zu bilden, und dem anschließenden
Ziehen eines Einkristallblocks nach der Vergrößerung eines Durchmessers,
beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass: ein Durchmesser oder eine
Seitenlänge
eines Körpers
des Impfkristalls 14 mm oder mehr beträgt; der einzuschmelzende Teil
des Impfkristalls ein Teil vom Spitzenende zu einer Position ist,
an der die Dicke zwei mal so groß wie der Durchmesser des zu
bildenden Verjüngungsabschnitts
oder größer ist; der
Verjüngungsvorgang
innerhalb von 5 Minuten nach dem Einschmelzen des Teils des Siliziumimpfkristalls in
die Schmelze begonnen wird und der Verjüngungsbildungsvorgang so durchgeführt wird,
dass der zugespitze Verjüngungsbildungsteil
frühzeitig
gebildet wird, indem ein Kristall gezogen wird, wobei sich sein
Durchmesser allmählich
zu einem Mindestdurchmesser von 5 mm oder mehr verringert, dann
der Verjüngungsabschnitt gebildet
wird und anschließend
der Durchmesser des Kristalls vergrößert und der Einkristallblock
gezogen wird.
-
Wie oben beschrieben, wird Thermoschock
verringert, indem ein Siliziumimpfkristall mit einem scharfen Spitzenende
verwendet wird, und der Teil des Impkristalls unterhalb einer Position,
an der eine Dicke zwei mal so groß wie der Durchmesser des zu
bildenden Verjüngungsabschnitts
oder größer ist,
geschmolzen wird, wobei der Verjüngungsbildungsvorgang
so durchgeführt
wird, dass ein zugespitzter Verjüngungsbildungsteil
in Form eines Konus durch Ziehen des Kristalls frühzeitig
gebildet wird, wobei sich der Durchmesser allmählich zu einem Mindestdurchmesser
von 5 mm oder mehr verringert, dann ein Verjüngungsabschnitt gebildet wird und
anschließend
ein Einkristallblock nach Vergrößerung eines
Durchmessers gezogen wird, und somit eine Gleitversetzung aufgrund
der Anwesenheit des zugespitzten Verjüngungsbildungsteils auch dann
wirksam reduziert wird, wenn die Verjüngung dick ist, so dass die
Erfolgsquote bei der Anfertigung eines versetzungsfreien Kristalls
und die Reproduzierbarkeit davon verbessert werden. Demgemäß kann das
erfindungsgemäße Verfahren
einen Verjüngungsabschnitt
mit dem erwünschten
Durchmesser bereitstellen und bewältigt somit die Neigung des
Einkristallblocks, größer und
schwerer zu sein, und kann eine Verbesserung in der Produktivität und Kostensenkung
erzielen.
-
Wenn der Siliziumimpfkristall verwendet
wird, dessen Körper
eine zylindrischen Form mit einem Durchmesser von 14 mm oder mehr,
eine quadratische Stabform mit einer Seitenlänge von 14 mm oder mehr oder
eine polygonale Stabform, bei der ein Durchmesser des Inkreises
im Schnitt 14 mm oder mehr ist, wie oben beschrieben, aufweist,
kann der zugespitzte Verjüngungsbildungsteil,
der ausreicht, um Gleitversetzung zu beseitigen, zwischen dem Impfkristall
und dem Verjüngungsabschnitt auch
dann gebildet werden, wenn der Durchmesser des Verjüngungsabschnitts
so dick wie 5 mm oder mehr ist. Demgemäß bewältigt das Verfahren die Neigung
des Einkristallblocks, groß und
schwerer zu sein.
-
Wenn mit dem Verjüngungsbildungsvorgang innerhalb
von 0–5
Minuten begonnen wird, nachdem ein Teil des Siliziumimpfkristalls
in die Schmelze eingeschmolzen wurde, entwickelt sich die Gleitversetzung
kaum oder verstärkt
sich nach dem Einschmelzen kaum, so dass die Erfolgsquote bei der
Anfertigung eines versetzungsfreien Kristalls weiter verbessert
werden kann. Wenn der Impfkristall über einen Zeitraum von mehr
als 5 Minuten auf der Oberfläche
der Schmelze mit hoher Temperatur gehalten wird, kann sich eine
zusätzliche Gleitversetzung
entwickeln, oder die Gleitversetzung kann sich verstärken, während der
Siliziumimpfkristall bei einer hohen Temperatur gehalten wird, sogar
dann, wenn sich nur wenig Gleitversetzung entwickelt hat, während der
Impfkristall mit der Schmelze in Berührung gebracht wurde.
-
Erfindungsgemäß kann die Erfolgsquote, wie
oben beschrieben, bei der Anfertigung eines versetzungsfreien Kristalls
von ungefähr
90% oder mehr erzielt werden, und eine gute Reproduzierbarkeit und
lange Stabilität
können
auch ermöglicht
werden, wenn das Impfverfahren der dicken Verjüngungsbildung in dem Verfahren
des Ziehens eines Siliziumeinkristallblocks durch das Czochralski-Verfahren
durchgeführt
wird. Demgemäß kann das
erfindungsgemäße Verfahren
die künftige
Neigung des Einkristallblocks, einen größeren Durchmesser aufzuweisen
und länger
und schwerer zu sein, bewältigen
und kann eine Verbesserung in der Produktivität und der Kostensenkung erzielen.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine erläuternde
Ansicht, die ein erfindungsgemäßes Verfahren
zeigt, bei dem ein dicker Verjüngungsabschnitt
gebildet wird.
-
2 ist
ein Diagramm, das ein Verhältnis
zwischen der Haltezeit nach dem Einschmelzen des Impfkristalls und
der Gleitversetzungsdichte zeigt.
-
BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG UND AUSFÜHRUNGSFORM
-
Nun werden die vorliegende Erfindung
und deren Ausführungsformen
beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
-
1 ist
eine erläuternde
Ansicht, die ein erfindungsgemäßes Verfahren
zeigt, bei dem ein dicker Verjüngungsabschnitt
gebildet wird.
-
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung
haben eine Ursache des Fehlschlagens beim Erzielen einer ausreichenden
Erfolgsquote bei der Anfertigung eines versetzungsfreien Kristalls
und von Reproduzierbarkeit, während
der Bildung eines dicken Verjüngungsabschnitts
(nachfolgend gelegentlich als dicke Verjüngungsbildung bezeichnet) in
einem Impfverfahren mit Durchführung
eines Verjüngungsbildungsvorgangs
beim Verfahren des Züchtens
eines Siliziumeinkristallblocks, untersucht, und es hat sich erwiesen,
dass die Ursache der Erzeugung von Gleitversetzung eng mit einem
Durchmesser eines untersten Teils eines Impfkristalls, nach dem
Schmelzen eines Spitzenendes des Impfkristalls, einem Durchmesser
eines Verjüngungsabschnitts,
einer Form des zugespitzten Verjüngungsbildungsteils,
einem Zeitraum nach dem Einschmelzen des Impfkristalls, vor dem
Beginn eines Verjüngungsbildungsvorgangs
(Haltezeit), oder dergleichen zusammenhängt, und untersuchten diese
Bedingung weiter, um die vorliegende Erfindung zu vervollständigen.
-
Zunächst nahmen die Erfinder die
Faktoren auf, die in herkömmlichen
Verfahren geregelt worden sind, führten wiederholt Experimente
für die
Faktoren durch und definierten eine Bedingung zur Beseitigung der
Versetzung, wie unten beschrieben. Die folgenden Faktoren, die auch
in Tabelle 1 gezeigt sind, wurden untersucht: ein Durchmesser eines
Körpers
eines Impfkristalls (A), ein Durchmesser des unteren Endes des Impfkristalls
nach dem Schmelzen des Spitzenendes (B), eine Haltezeit nach dem
Einschmelzen des Impfkristalls bis zum Beginn eines Verjüngungsbildungsvorgangs
(a) und ein Durchmesser eines Verjüngungsabschnitts (C).
-
Das Spitzenende 3 des Siliziumimpfkristalls,
dessen Körper 2 einen
Durchmesser von 14 mm aufweist, wurde zu einer konischen Form mit.
einem vertikalen Winkel von 20° zugespitzt,
und die Oberfläche
des Siliziumimpfkristalls wurde mit einer Mischsäure behandelt, um zu einer
Tiefe von ungefähr
400 μm geätzt zu werden.
Der sich daraus ergebende Siliziumimpfkristall 1 wurde
in einen Impfkristallhalter 6 gepasst, und es wurde ein
Einkristallblock mit einem Durchmesser von 150 mm (6 Inch) gezüchtet. Die
Erfolgsquote bei der Amfertigung eines versetzungsfreien Kristalls
wurde für
den sich daraus ergebenden Einkristallblock untersucht.
-
Das Impfverfahren wurde wie folgt
durchgeführt.
Zuerst wurde der oben erwähnte
Siliziumimpfkristall 1, nachdem er fünf Minuten lang an der Position
von 5 mm über
der Siliziumschmelze gehalten wurde, mit einer Geschwindigkeit von
2,0 mm/min herabgelassen und sein Spitzenende wurde in die Schmelze
getaucht und darin so eingeschmolzen, dass der Teil mit einer bestimmten
Länge vom
unteren Ende des Impfkristalls in die Schmelze getaucht werden kann,
und der Durchmesser des Endes des Impfkristalls 3 kann
nach dem Schmelzen des Spitzenendes (B) mm (B ≥ 2C) betragen. Nachdem der Siliziumimpfkristall 1 (a)
Minuten lang an der Position gehalten wurde, wurde mit der Verjüngungsbildung
begonnen und wurde so weitergeführt,
dass ein zugespitzter Verjüngungsbüdungsteil 4 mit
einer umgekehrten konusartigen Form gebildet werden kann, bis der
Durchmesser des Teils den vorbestimmten Wert (C) erreicht. Dann
wurde der Verjüngungsabschnitt
mit zylindrischer Form 5 gebildet, gefolgt vorn Ziehen
eines Kristalls, wobei dessen Durchmesser vergrößert wurde. Schließlich wurde
der Einkristallsiliziumblock mit einer vorbestimmten Ziehgeschwindigkeit
gezogen.
-
Die Erfolgsquote bei der Anfertigung
eines versetzungsfreien Kristalls während des Züchtens des so gefertigten Siliziumeinkristalls
wird in Tabelle 1 gezeigt. Der Begriff „Erfolgsquote bei der Anfertigung
eines versetzungsfreien Kristalls" (%) (nachfolgend gelegentlich als VF-Quote
bezeichnet) bedeutet der Prozentsatz der Anzahl Einkristallblöcke ohne
Gleitversetzung zur Gesamtanzahl gezogener Einkristallblöcke.
-
-
Wie in Tabelle 1 gezeigt, ist das
Verhältnis
zwischen den Faktoren A bis C, (a) und der Erfolgsquote bei der
Anfertigung eines versetzungsfreien Kristalls wie folgt eindeutig.
- (1) Der Durchmesser des unteren Endes des Impfkristalls 3 muss
nach dem Schmelzen des Spitzenendes (B) zwei mal so groß wie der
Durchmesser des Verjüngungsabschnitts
(C) oder größer sein
(Vergleiche die Ergebnisse des Tests Nr. 1 mit 3, und des Tests
Nr. 2 mit 4). Dies, weil ein zugespitzter Verjüngungsbildungsteil frühzeitig
gebildet werden muss, indem der Kristall bei allmählichem
Verringern des Durchmessers gezogen wird, um bei dem Verjüngungsbildungsvorgang
nach dem Einschmelzen die Gleitversetzung vollständig zu beseitigen, Wird der
zylindrische Verjüngungsabschnitt
auf demselben Durchmesser wie derjenige nach dem Schmelzen gebildet,
ohne den zugespitzten Verjüngungsbildungsteil
zu bilden, kann die Gleitversetzung nicht reduziert werden, wie
auch durch andere Experimente bestätigt wurde.
- (2) Bei dem Prozess, in dem das Spitzenende des Siliziumimpfkristalls 3 in
eine Schmelze eingeschmolzen wird, ist es vorzuziehen, dass eine
Haltezeit (a) nach dem Einschmelzen des Impfkristalls 5 Minuten:
oder weniger beträgt
und der Verjüngungsbildungsvorgang
umgehend begonnen wird (Vergleiche die Ergebnisse des Tests Nr.
1 mit 2, und des Tests Nr. 3 mit 4).
-
Wenn das Spitzenende des Impfkristalls
bei einer für
die Verjüngungsbildung
geeigneten Temperatur geschmolzen wird, und der Verjüngungsbildungsvorgang
umgehend nach dem Einschmelzen, zwischen 0 und 5 Minuten, begonnen
wird, entwickelt sich fast keine neue Gleitversetzung, und die Gleitversetzung
verstärkt sich
kaum, so dass die Erfolgsquote bei der Anfertigung eines versetzungsfreien
Kristalls weiter verbessert werden kann. Beträgt die Haltezeit an der Oberfläche der
Schmelze mit hoher Temperatur mehr als fünf Minuten, entwickelt sich
neue Gleitversetzung. Wird der Impfkristall mit Gleitversetzung
bei hoher Temperatur gehalten, verstärkt sich die Gleitversetzung.
-
2 zeigt
das Ergebnis des Experiments, das das Verhältnis zwischen einer Haltezeit
nach dem Einschmelzen des Impfkristalls und einer Gleitversetzungsdichte
untersucht.
-
Der Begriff „Versetzungsdichte", so wie er hier
verwendet wird, bedeutet eine Grubendichte, die in der Mitte des
Querschnitts des Impfkristalls beobachtet wird, der erhalten wird,
indem der Impfkristall entlang der Oberfläche, parallel zur axialen Richtung
des Kristallwachstums, geschnitten wird und indem bevorzugte Ätzung durchgeführt wird.
Die Grubendichte steht in Wechselbeziehung mit der Anzahl der Gleitversetzungserzeugungen.
-
Wie in 2 gezeigt,
führt längere Haltezeit
zu höherer
Versetzungsdichte. Erhöht
sich die Versetzungsdichte, wird die Gleitversetzung im anschließenden Verjüngungsbildungsvorgang
kaum beseitigt.
-
In Tabelle 1 ist Test Nr. 5 ein Vergleichsbeispiel,
in dem ein Verjüngungsbildungsvorgang
auf dieselbe Weise durchgeführt
wurde, wie in Test Nr. 1, mit der Ausnahme, dass ein zylindrischer
Impfkristall mit einem Durchmesser von 14 mm verwendet wurde, dessen
Spitzenende flach ist. Wenn der Impfkristall ohne scharfes Spitzenende
verwendet wird und die Verjüngung
dick gebildet ist, wird die Erfolgsquote außerordentlich gesenkt.
-
Wie oben beschrieben, hängen im
Impfverfahren mit dicker Verjüngungsbildung,
das einen Impfkristall mit einem scharfen Spitzenende gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet, zwei Faktoren eng mit der Erfolgsquote bei
der Anfertigung eines versetzungsfreien Kristalls zusammen; einer
davon ist, dass der Durchmesser des unteren Endes des Impfkristalls
nach dem Schmelzen des Spitzenendes (B) zwei mal so groß wie der
Durchmesser des Verjüngungsabschnitts
(C) oder größer ist,
der zweite davon ist eine Haltezeit (a) nach dem Einschmelzen. Durch
das Steuern der Faktoren in einem geeigneten Bereich kann Gleitversetzung
in einem Verjüngungsbildungsvorgang
sicher beseitigt werden, und in dem gezogenen Kristall entwickelt
sich kaum Gleitversetzung, so dass die hohe Erfolgsquote bei der
Anfertigung eines versetzungsfreien Kristalls mit hoher Reproduzierbarkeit
erhalten werden kann. Die vorliegende Erfindung ist besonders vorteilhaft
zum Züchten
des Einkristallblocks mit großem
Durchmesser und hohem Gewicht, und daher können Produktivität und Ertrag
des Einkristallblocks verbessert werden und eine Kostensenkung kann
erzielt werden.
-
Der für das erfindungsgemäße Impfverfahren
mit dicker Verjüngungsbildung
verwendete Impfkristall ist vorzugsweise der üblicherweise zum versetzungsfreien
Impfen verwendete Impfkristall, wobei ein mit einer Siliziumschmelze
in Berührung
zu bringendes Ende ein scharfes Spitzenende in der Form eines Konus
oder einer Pyramide oder einer Kürzung
davon ist, und ein Körper
die Form eines Zylinders (Säule)
oder eines Prismas aufweist. Demgemäß schließt der hier verwendete Begriff „Impfkristall
mit einer scharfen Spitze" diese Impfkristalle
ein.
-
Wenn der zylindrische Siliziumimpfkristall
mit einem Durchmesser von 14 mm oder mehr, einer quadratische Stabform
mit einer Seitenlänge
von 14 mm oder mehr oder einer polygonale Stabform, bei der ein Durchmesser
des Inkreises im Querschnitt 14 mm oder mehr beträgt, wie
oben beschrieben, verwendet wird, kann der zugespitzte Verjüngungsbildungsteil,
der ausreicht, um Gleitversetzung zu beseitigen, auch dann zwischen
dem Impfkristall und dem Verjüngungsabschnitt
gebildet werden, wenn der Durehmesser des Verjüngungsabschnitts so dick wie
5 mm oder dicker ist. Demgemäß bewältigt das
Verfahren die Neigung des Einkristallblocks, größer und schwerer zu sein.
-
Das Spitzenende dieser Impfkristalle
weist vorzugsweise einen vertikalen Winkel von 28° oder weniger auf,
wodurch ein Thermoschock beim Impfen abgeschwächt werden kann, was zu einer
bedeutenden Minderung oder Beseitigung von Gleitversetzungserzeugung
führt. Überdies
kann das Verstärken
von Gleitversetzung auch beim Einschmelzen des Impfkristalls sicher
verhindert werden, da dessen Durchmesser sich langsam verändert.
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die oben beschriebene Ausführungsform
beschränkt.
Die oben beschriebene Ausführungsform
ist lediglich ein Beispiel, und diejenigen, die im Wesentlichen
dieselbe Struktur wie die in den beigefügten Ansprüchen beschriebene aufweisen
und eine ähnliche
Tätigkeit
und Wirkungsweise haben, sind in dem Bereich der vorliegenden Erfindung
eingeschlossen.
-
In der oben beschriebenen Ausführungsform
wurde zum Beispiel der Siliziumeinkristallblock mit einem Durchmesser
von 150 mm (6 Inch) gezüchtet.
Das erfindungsgemäße Verfahren
kann jedoch einen Siliziumeinkristallblock mit einem noch größeren Durchmesser
von 200 mm (8 Inch) bis 400 mm (16 Inch), wie in den letzten Jahren
verwendet, ausreichend bewältigen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann überdies
nicht nur für
ein Czochralski-Verfahren, sondern auch für ein MCZ-Verfahren (Magnetfeld
anwendendes Czochralski-Kristallzüchtungsverfahren), bei dem
ein Magnetfeld angelegt wird, wenn der Siliziumeinkristall gezogen
wird, angewandt werden. Und zwar schließt der Begriff „Czochralski-Verfahren" nicht nur das allgemeine
Czochralski-Verfahren sondern auch das MCZ-Verfahren ein.
