EP3810834A1 - Verfahren zur herstellung eines einkristalls aus halbleitermaterial gemäss der fz-methode; vorrichtung zur durchführung des verfahrens und halbleiterscheibe aus silizium - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines einkristalls aus halbleitermaterial gemäss der fz-methode; vorrichtung zur durchführung des verfahrens und halbleiterscheibe aus silizium

Info

Publication number
EP3810834A1
EP3810834A1 EP19728955.6A EP19728955A EP3810834A1 EP 3810834 A1 EP3810834 A1 EP 3810834A1 EP 19728955 A EP19728955 A EP 19728955A EP 3810834 A1 EP3810834 A1 EP 3810834A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
single crystal
induction coil
growing single
melt zone
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19728955.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ludwig Altmannshofer
Götz Meisterernst
Gundars Ratnieks
Simon Zitzelsberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siltronic AG
Original Assignee
Siltronic AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siltronic AG filed Critical Siltronic AG
Publication of EP3810834A1 publication Critical patent/EP3810834A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • C30B13/16—Heating of the molten zone
    • C30B13/20—Heating of the molten zone by induction, e.g. hot wire technique
    • 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
    • C30B13/08—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone
    • C30B13/10—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone with addition of doping materials
    • C30B13/12—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone with addition of doping materials in the gaseous or vapour state
    • 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
    • C30B13/26—Stirring of the molten zone
    • 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
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • 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
    • C30B30/00—Production of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the action of electric or magnetic fields, wave energy or other specific physical conditions
    • C30B30/04—Production of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the action of electric or magnetic fields, wave energy or other specific physical conditions using magnetic fields
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/26—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using liquid deposition
    • H10P14/263—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using liquid deposition using melted materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
    • H10P14/3411—Silicon, silicon germanium or germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3438—Doping during depositing
    • H10P14/3441—Conductivity type
    • H10P14/3442—N-type

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a single crystal from semiconductor material according to the FZ method, comprising the creation of a
  • the invention also relates to a device which is suitable for carrying out the method and a semiconductor wafer made of silicon doped with n-type dopant and which is accessible by the method.
  • the FZ method (floating zone method) comprises creating a melt zone between a supply rod and a growing single crystal, melting material of the supply rod in a high-frequency magnetic field and crystallizing material of the melt zone on the growing single crystal.
  • No. 3,705,789 describes the production of a single crystal by using the FZ method, with a magnetic field being additionally impressed on the melt zone.
  • This magnetic field is generated by another induction coil, which is fed with electrical current at a frequency between 500 Hz and 500 kHz.
  • the additionally impressed magnetic field serves to support the melt zone.
  • the process also includes rotating the
  • JP 2015-229 612 A describes a method according to the FZ method which makes a semiconductor wafer made of single-crystal silicon accessible, which has a diameter of 200 mm and an RRV which, taking into account an edge exclusion of 5 mm, in the best case is between 3.8% and 16%.
  • RRV radial resistivity variation
  • n-type dopants such as phosphorus, arsenic and antimony
  • Semiconductor wafers made of silicon in the radial direction are comparatively stronger than that of corresponding semiconductor wafers which are doped with dopant of the p-type.
  • the object of the present invention is to provide a method for producing a single crystal from semiconductor material according to the FZ method, which brings about an equalization of the specific resistance and a
  • the object is achieved by a method for producing a single crystal from semiconductor material which is doped with dopant, comprising
  • the second induction coil which is the alternating magnetic field of the melt zone imprints to arrange tilted from a horizontal position.
  • the axis through the center of the second induction coil and the axis of rotation of the growing single crystal form an angle other than zero. This angle is preferably not less than 15 ° and not more than 30 °.
  • Magnetic field exerts an electromagnetic force on the melt zone, which improves the mixing of dopant in the melt zone and aligns the flow in the center of the melt zone very asymmetrically. As a result, the incorporation of dopant is made more uniform, particularly in the center of the growing single crystal.
  • the method is effective regardless of the dopant type. It can therefore be used both to produce single crystals from semiconductor material which are doped with n-type dopant and also those which are doped with p-type dopant. It is particularly advantageous to use the method to produce single crystals from silicon, in particular those that have a diameter of at least 200 mm.
  • the supply rod preferably consists of polycrystalline silicon and is preferably produced by means of gas phase deposition.
  • Dopant can be fed to the growing single crystal via a pre-doped supply rod and / or via doping gas which is directed to the melt zone.
  • dopant is passed as a doping gas on a path to an outer region of the melt zone. It is particularly preferred to conduct doping gas in two different ways to an outer region of the melt zone and to an inner region of the melt zone.
  • the flow of the dopant gas and / or the concentration of dopant in the dopant gas can be set individually for both ways and in this way in particular a depletion of dopant in the edge region of the growing single crystal can be counteracted.
  • the conduction of the doping gas to the outer region of the melt zone only begins after the growing single crystal has reached a diameter which is at least so large that the doping gas from the externally positioned nozzle onto the free surface of the melt and not directly onto the crystal edge meets.
  • a diameter which is at least so large that the doping gas from the externally positioned nozzle onto the free surface of the melt and not directly onto the crystal edge meets.
  • the cylindrical section is the section of the single crystal that is used in a subsequent one
  • the doping gas preferably consists of a carrier gas and the dopant, for example of argon and phosphine.
  • the growing single crystal is rotated clockwise or counterclockwise around an axis of rotation and the direction of rotation and the speed of rotation are changed from time to time according to a predetermined pattern.
  • the invention further relates to a device for producing a
  • Single crystal of semiconductor material which is doped with dopant, comprising
  • a first induction coil for creating a melt zone between a supply bar and a growing single crystal
  • Induction coil is arranged tilted from a horizontal plane.
  • the second induction coil is fed with alternating current, the frequency of which is preferably not less than 25 Hz and not more than 250 Hz. This frequency is thus significantly lower than the frequency of the alternating current in the first induction coil, which is in the MHz range, typically in the range from 2 to 3 MHz.
  • the second induction coil is preferably made with a magnetic
  • the second induction coil is arranged tilted from a horizontally lying plane.
  • the axis through the center of this induction coil forms an angle with the axis of rotation of the growing single crystal, which is preferably not less than 15 ° and not more than 30 °.
  • the second induction coil is preferably arranged tilted such that the distance to the first induction coil arranged above it is greatest at the location where the first induction coil has its current leads.
  • the second inductor is
  • the device preferably further comprises one or more nozzles for guiding doping gas to an outer region of the melt zone and particularly preferably one or more further nozzles for guiding doping gas to an inner region of the melt zone.
  • the nozzles are preferably mounted on a lower side of the first induction coil. For example, three of the outer nozzles are present and the distance between one of these nozzles and the next is 90 ° or preferably 120 °.
  • the device preferably comprises a post-heater which surrounds the growing single crystal in the region of the phase boundary between the melt zone and the growing single crystal.
  • the post-heater is preferably as
  • the post-heater preferably has a diameter due to which its distance from the growing single crystal is smaller than the distance from the second induction coil to the growing single crystal.
  • the second induction coil is preferably accommodated in a housing in which electrically insulated windings of the second induction coil are cooled by a coolant, for example water.
  • the housing preferably consists of an electrically conductive material, for example of non-magnetic (non-ferromagnetic) steel. It is particularly preferred to use a housing
  • the coating is particularly electrically conductive, preferably by means of a coating made of silver.
  • the coating has a thickness which is preferably not less than 40 pm.
  • the invention finally relates to a semiconductor wafer made of single-crystalline silicon with a diameter of at least 200 mm, which is doped with an n-type dopant a concentration of interstitial oxygen of no more than 1 x 10 16
  • the n-type dopant is preferably phosphorus.
  • a semiconductor wafer according to the invention is cut from a single crystal which was produced by using the method according to the invention.
  • the concentration of interstitial oxygen results after measurement in accordance with the new ASTM standard.
  • the RRV is measured according to the 4-point method along the diameter of the semiconductor wafer with a distance of adjacent measuring positions of 2 mm, whereby an edge exclusion of 6 mm must be taken into account.
  • Striations result from fluctuations in temperature and dopant concentration at the phase boundary between the melt zone and the growing single crystal and thereby indicate triggered fluctuations in the specific resistance.
  • the fluctuation range of striations is investigated by means of SRP measurement (spreading resistance profiling) along a line leading radially outwards from the center of the semiconductor wafer with a distance of adjacent measuring positions of 50 miti, measurement over a length of 60% of the radius.
  • Fig. 1 shows schematically features of a preferred embodiment of the device according to the invention.
  • Example experiments and a comparative experiment show the deviation of the specific resistance Dr measured by the 4-peak method from one
  • the device shown in FIG. 1 comprises a first induction coil 1 and a second induction coil 2.
  • the first induction coil is operated at high frequency
  • the main task of the first induction coil is to create a melt zone 5 between the supply rod 3 and the growing single crystal 4 and to melt material of the supply rod 3 to compensate for material in the melt zone 5 which crystallizes on the growing single crystal 4.
  • the second induction coil 2 is operated with low-frequency alternating current and is arranged around the growing single crystal 4 in such a way that it is arranged tilted from a horizontal position. Because of this arrangement, an axis 6 intersect through the center of the second induction coil 2 and the axis of rotation 7 of the growing single crystal 4 at an angle a that has a value that is greater than zero.
  • the second induction coil 2 is tilted away from the power supply lines 8 to the first induction coil 1 and impresses an alternating magnetic field on the melt zone 5. Because of the tilted arrangement of the second
  • Induction coil 2 causes the alternating magnetic field in melt zone 5 to generate a volume force that drives a melt flow in the direction of arrow 9 across the center of melt zone 5. This asymmetrical melt flow
  • the device shown further comprises at least one nozzle 10 for guiding dopant gas, which contains the dopant, to an outer region of the melt zone 5 and at least one further nozzle 11 for guiding dopant gas, which contains the dopant, to an inner region of the melt zone 5
  • the nozzles 10, 11 are preferably mounted on the lower side of the first induction coil 1.
  • a typical device according to the invention can also do entirely without the inner nozzles 11.
  • the device shown also comprises a passive post-heater 12 (reflector) which surrounds the growing single crystal 4 and has the effect that the radial temperature gradient at the edge of the growing single crystal 4 is weakened, in particular in the region of the phase boundary between the melting zone 5 and the growing single crystal 4 ,
  • the invention was tested in experiments using a device with the features shown in FIG. 1 to produce single crystals of silicon doped with n-type dopant (doping gas: Ar and PH3).
  • the single crystals were then ground and processed into polished semiconductor wafers with a diameter of 200 mm.
  • the second induction coil 2 had a diameter of 300 mm and consisted of 121 turns. It was from a horizontal position
  • the induction coil was operated with 50 Hz alternating current, and the current strength was 5 A in a first example experiment (which corresponded to a magnetic flux of 605 ampere turns) and 7.5 A in a second example experiment (which corresponded to a magnetic flux of 907.5 ampere turns).
  • a further single crystal was produced in a comparative test and processed into semiconductor wafers, the
  • the resistivity of the semiconductor wafers obtained was measured using the 4-point method along the diameter of the semiconductor wafer (Distance between adjacent measurement positions 2 mm, edge exclusion 6 mm), and the fluctuation range of striations is determined by means of SRP measurement (along a line leading radially outward from the center of the semiconductor wafer with a distance between adjacent measurement positions of 50 mm, with a length of 60 % of the radius was measured).
  • Fig. 4 shows the for some semiconductor wafers of a third example
  • the single crystal is doped by passing doping gas to the melt zone on a path to an outer region of the melt zone and on a path to an inner region of the melt zone, while in the first and second
  • melt zone was dispensed with. It can be seen that the additional conduction of the doping gas leads to the outer region of the melt zone
  • the RRV was not more than 9% and the fluctuation range of striations was not more than ⁇ 10%.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls aus Halbleitermaterial gemäß der FZ-Methode, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Halbleiterscheibe aus Silizium. Das Verfahren umfasst das Schaffen einer Schmelzenzone zwischen einem Vorratsstab und einem wachsenden Einkristall; das Schmelzen von Material des Vorratsstabs in einem Hochfrequenz-Magnetfeld einer ersten Induktionsspule; das Kristallisieren von Material der Schmelzenzone auf dem wachsenden Einkristall; das Drehen des wachsenden Einkristalls um eine Drehachse und das Wechseln des Drehsinns und der Geschwindigkeit der Drehung nach einem vorbestimmten Muster; und das Aufprägen eines alternierenden Magnetfelds einer zweiten Induktionsspule auf die Schmelzenzone, wobei das alternierende Magnetfeld nicht achsensymmetrisch bezüglich der Drehachse des wachsenden Einkristalls ist.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls aus Halbleitermaterial gemäß der FZ-Methode, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und
Halbleiterscheibe aus Silizium
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls aus Halbleitermaterial gemäß der FZ-Methode, umfassend das Schaffen einer
Schmelzenzone zwischen einem Vorratsstab und einem wachsenden Einkristall. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist sowie eine mit Dotierstoff vom n-Typ dotierte Halbleiterscheibe aus Silizium, die durch das Verfahren zugänglich wird.
Die FZ-Methode (floating zone method) umfasst das Schaffen einer Schmelzenzone zwischen einem Vorratsstab und einem wachsenden Einkristall, das Schmelzen von Material des Vorratsstabs in einem Hochfrequenz-Magnetfeld und das Kristallisieren von Material der Schmelzenzone auf dem wachsenden Einkristall.
In US 3,705,789 ist die Herstellung eines Einkristalls durch Anwendung der FZ- Methode beschrieben, wobei der Schmelzenzone ein Magnetfeld zusätzlich aufgeprägt wird. Dieses Magnetfeld wird von einer weiteren Induktionsspule erzeugt, die mit elektrischem Strom einer Frequenz zwischen 500 Hz und 500 kHz gespeist wird. Das zusätzlich aufgeprägte Magnetfeld dient dem Stützen der Schmelzenzone.
In W02008/125104 A1 ist ein gleichartiges Verfahren beschrieben, wobei bei dessen Anwendung der Zweck im Vordergrund steht, die elektrischen Eigenschaften des Einkristalls auf einer Halbleiterscheibe (wafer) zu vergleichmäßigen, die vom
Einkristall geschnitten wird. Das Verfahren umfasst auch das Drehen des
wachsenden Einkristalls um eine Drehachse und das Wechseln des Drehsinns und der Geschwindigkeit der Drehung nach einem vorbestimmten Muster.
In JP 2015-229 612 A ist ein Verfahren gemäß der FZ-Methode beschrieben, welches eine Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium zugänglich macht, die einen Durchmesser von 200 mm und einen RRV aufweist, der, unter Berücksichtigung eines Randausschlusses von 5 mm, im günstigsten Fall zwischen 3,8% und 16% liegt. RRV (radial resistivity Variation) ist ein Maß für Schwankungen des spezifischen Widerstands in einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse des Einkristalls liegt. Der RRV wird gemäß der nachstehenden Formel berechnet, wobei pmax und pmin den größten, beziehungsweise kleinsten spezifischen elektrischen Widerstand in der Ebene der Halbleiterscheibe bezeichnen: RRV = [(pmax - Pmin)/pmin] x 100 %
Unter anderem wegen der vergleichsweise kleinen Segregationskoeffizienten von Dotierstoffen vom n-Typ wie Phosphor, Arsen und Antimon ist es schwieriger, eine gleichmäßige Verteilung eines solchen Dotierstoffs im wachsenden Einkristall zu erreichen. Deshalb schwankt der spezifische Widerstand von n-dotierten
Halbleiterscheiben aus Silizium in radialer Richtung vergleichsweise stärker, als derjenige von entsprechenden Halbleiterscheiben, die mit Dotierstoff vom p-Typ dotiert sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls aus Halbleitermaterial gemäß der FZ-Methode bereitzustellen, welches eine Vergleichmäßigung des spezifischen Widerstands bewirkt und eine
Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium mit verbesserten elektrischen
Eigenschaften zugänglich macht.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls aus Halbleitermaterial, der mit Dotierstoff dotiert ist, umfassend
das Schaffen einer Schmelzenzone zwischen einem Vorratsstab und einem wachsenden Einkristall;
das Schmelzen von Material des Vorratsstabs in einem Hochfrequenz-Magnetfeld einer ersten Induktionsspule;
das Kristallisieren von Material der Schmelzenzone auf dem wachsenden Einkristall; das Drehen des wachsenden Einkristalls um eine Drehachse und
das Wechseln des Drehsinns und der Geschwindigkeit der Drehung nach einem vorbestimmten Muster; und
das Aufprägen eines alternierenden Magnetfelds einer zweiten Induktionsspule auf die Schmelzenzone, wobei das alternierende Magnetfeld nicht achsensymmetrisch bezüglich der Drehachse des wachsenden Einkristalls ist.
Die Erfinder haben festgestellt, dass es zur Lösung der Aufgabe von Vorteil ist, die zweite Induktionsspule, die das alternierende Magnetfeld der Schmelzenzone aufprägt, aus einer horizontalen Lage gekippt anzuordnen. Die Achse durch die Mitte der zweiten Induktionsspule und die Drehachse des wachsenden Einkristalls schließen einen Winkel ein, der von Null verschieden ist. Dieser Winkel beträgt vorzugsweise nicht weniger als 15° und nicht mehr als 30°. Das alternierende
Magnetfeld übt auf die Schmelzenzone eine elektromagnetische Kraft aus, welche die Durchmischung von Dotierstoff in der Schmelzenzone verbessert und die Strömung im Zentrum der Schmelzenzone ausgeprägt asymmetrisch ausrichtet. Dadurch wird der Einbau von Dotierstoff insbesondere im Zentrum des wachsenden Einkristalls vergleichmäßigt.
Das Verfahren ist wirksam unabhängig vom Dotierstoff-Typ. Es kann daher sowohl verwendet werden, um Einkristalle aus Halbleitermaterial herzustellen, die mit Dotierstoff vom n-Typ dotiert sind, als auch solche die mit Dotierstoff vom p-Typ dotiert sind. Besonders vorteilhaft ist es, das Verfahren einzusetzen, um Einkristalle aus Silizium herzustellen, insbesondere solche, die einen Durchmesser von mindestens 200 mm haben. Der Vorratsstab besteht in diesem Fall vorzugsweise aus polykristallinem Silizium, und wird vorzugsweise mittels Gasphasenabscheidung hergestellt.
Dotierstoff kann über einen vordotierten Vorratsstab dem wachsenden Einkristall zugeführt werden und/oder über Dotiergas, das zur Schmelzenzone geleitet wird. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird Dotierstoff als Dotiergas auf einem Weg zu einem äußeren Bereich der Schmelzenzone geleitet. Besonders bevorzugt ist es, Dotiergas auf zwei unterschiedlichen Wegen zu einem äußeren Bereich der Schmelzenzone und zu einem inneren Bereich der Schmelzenzone zu leiten. Der Fluss des Dotiergases und/oder die Konzentration von Dotierstoff im Dotiergas kann für beide Wege individuell eingestellt werden und auf diese Weise insbesondere einer Verarmung an Dotierstoff im Randbereich des wachsenden Einkristalls entgegengewirkt werden. Vorteilhafterweise wird mit dem Leiten des Dotiergases zum äußeren Bereich der Schmelzenzone erst begonnen, nachdem der wachsende Einkristall einen Durchmesser erreicht hat, der mindestens so groß ist, dass das Dotiergas aus der außen positionierten Düse auf die freie Oberfläche der Schmelze und nicht direkt auf den Kristallrand trifft. In einer bevorzugten
Ausgestaltung entspricht die Position der Düse 90% bis 95% des Durchmessers des zylindrischen Abschnitts und das Dotieren fängt beim Erreichen zwischen 95% und 100% des Durchmessers des zylindrischen Abschnitts an. Der zylindrische Abschnitt ist derjenige Abschnitt des Einkristalls, der bei einer nachfolgenden
Weiterverarbeitung in Halbleiterscheiben geteilt wird. Ist dieser Mindestdurchmesser noch nicht erreicht, trifft die Strömung des Dotiergases zeitweise auf die
Phasengrenze zwischen der Schmelzenzone und dem wachsenden Einkristall am Rand des wachsenden Einkristalls, die besonders anfällig für Störungen, auch für Störungen in Folge des Leitens von Dotiergas an diese Stelle ist. Das Dotiergas besteht vorzugsweise aus einem Trägergas und dem Dotierstoff, beispielsweise aus Argon und Phosphin.
Der wachsende Einkristall wird im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn um eine Drehachse gedreht und der Drehsinn und die Drehgeschwindigkeit von Zeit zu Zeit nach einem vorbestimmten Muster gewechselt.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Herstellung eines
Einkristalls aus Halbleitermaterial, der mit Dotierstoff dotiert ist, umfassend
eine erste Induktionsspule zum Erzeugen einer Schmelzenzone zwischen einem Vorratsstab und einem wachsenden Einkristall;
Stromzuführungen zur ersten Induktionsspule; und
eine zweite Induktionsspule, die den wachsenden Einkristall umgibt und die der Schmelzenzone ein alternierendes Magnetfeld aufprägt, wobei die zweite
Induktionsspule aus einer horizontalen Ebene gekippt angeordnet ist.
Die zweite Induktionsspule wird mit Wechselstrom gespeist, dessen Frequenz vorzugsweise nicht weniger als 25 Hz und nicht mehr als 250 Hz beträgt. Diese Frequenz ist damit deutlich kleiner, als die Frequenz des Wechselstroms in der ersten Induktionsspule, die im MHz-Bereich liegt, typischerweise im Bereich von 2 bis 3 MHz. Die zweite Induktionsspule wird vorzugsweise mit einer magnetischen
Durchflutung von nicht weniger als 700 Amperewindungen und nicht mehr als 1100 Amperewindungen betrieben.
Die zweite Induktionsspule ist aus einer horizontal liegenden Ebene gekippt angeordnet. Die Achse durch die Mitte dieser Induktionsspule schließt mit der Drehachse des wachsenden Einkristalls einen Winkel ein, der vorzugsweise nicht weniger als 15° und nicht mehr als 30° beträgt. Die zweite Induktionsspule ist vorzugsweise derart gekippt angeordnet, dass der Abstand zur darüber angeordneten ersten Induktionsspule an dem Ort am größten ist, wo die erste Induktionsspule ihre Stromzuführungen hat. Mit anderen Worten, die zweite Induktionsspule ist
vorzugsweise von den Stromzuführungen der ersten Induktionsspule weggekippt, angeordnet.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung des Weiteren eine oder mehrere Düsen zum Leiten von Dotiergas zu einem äußeren Bereich der Schmelzenzone und besonders bevorzugt eine oder mehrere weitere Düsen zum Leiten von Dotiergas zu einem inneren Bereich der Schmelzenzone. Die Düsen sind vorzugsweise auf einer unteren Seite der ersten Induktionsspule angebracht. Beispielsweise sind drei der äußeren Düsen vorhanden und der Abstand einer dieser Düsen zur nächsten beträgt 90° oder vorzugsweise 120°. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung vorzugsweise einen Nachheizer, welcher den wachsenden Einkristall im Bereich der Phasengrenze zwischen der Schmelzenzone und dem wachsenden Einkristall umgibt. Der Nachheizer ist vorzugsweise als
Reflektor ausgeführt, aber auch seine Ausführung als aktives Heizelement ist möglich. Der Nachheizer hat vorzugsweise einen Durchmesser, aufgrund dessen sein Abstand zum wachsenden Einkristall kleiner ist, als der Abstand der zweiten Induktionsspule zum wachsenden Einkristall.
Die zweite Induktionsspule ist vorzugsweise in einem Gehäuse untergebracht, in dem elektrisch isolierte Windungen der zweiten Induktionsspule durch ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, gekühlt werden. Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise aus unmagnetischem (nicht ferromagnetischem) Stahl. Besonders bevorzugt ist, das Gehäuse durch eine
Beschichtung besonders elektrisch leitfähig zu machen, vorzugsweise durch eine Beschichtung aus Silber. Die Beschichtung hat eine Dicke, die vorzugsweise nicht weniger als 40 pm beträgt.
Gegenstand der Erfindung ist schließlich eine Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium mit einem Durchmesser von mindestens 200 mm, die mit einem Dotierstoff vom n-Typ dotiert ist, umfassend eine Konzentration an interstitiellem Sauerstoff von nicht mehr als 1 x 1016
Atome/cm3;
einen Anstieg des spezifischen Widerstands von einer Position R/2 bis zum Rand der Halbleiterscheibe von mindestens 2 %, wobei R den Radius der Halbleiterscheibe bezeichnet;
eine Variation des spezifischen Widerstands, ausgedrückt als RRV von nicht mehr als 9 %; und
Striations mit einer Schwankungsbreite von nicht mehr als ± 10 %.
Bei dem Dotierstoff vom n-Typ handelt es sich vorzugsweise um Phosphor. Eine erfindungsgemäße Halbleiterscheibe wird von einem Einkristall geschnitten, der durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde.
Die Konzentration an interstitiellem Sauerstoff ergibt sich nach Messung in Einklang mit der Norm new ASTM.
Im Gegensatz zu Halbleiterscheiben, die mittels NTD (neutron transmutation doping) dotiert sind, steigt der spezifische Widerstand einer erfindungsgemäßen
Halbleiterscheibe zu Rand hin an.
Die Messung des RRV erfolgt entsprechend der 4-Spitzen-Methode entlang des Durchmessers der Halbleiterscheibe mit einem Abstand benachbarter Messpositionen von 2 mm, wobei ein Randausschluss von 6 mm zu berücksichtigen ist.
Striations entstehen durch Temperatur- und Dotierstoffkonzentrationsschwankungen an der Phasengrenze zwischen der Schmelzenzone und dem wachsenden Einkristall und zeigen dadurch ausgelöste Fluktuationen des spezifischen Widerstands an. Die Untersuchung der Schwankungsbreite von Striations erfolgt mittels SRP-Messung (spreading resistance profiling) entlang einer von der Mitte der Halbleiterscheibe radial nach außen führenden Linie mit einem Abstand benachbarter Messpositionen von 50 miti, wobei über eine Länge von 60 % des Radius gemessen wird.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragen werden. Umgekehrt können die bezüglich der vorstehend ausgeführten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegebenen Merkmale entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden. Diese und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und in den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Zeichnungen eingehender beschrieben.
Kurzbeschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt schematisch Merkmale einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig.2, Fig. 3, Fig. 4 und Fig.6 zeigen für einige Halbleiterscheiben von
Beispielsversuchen und eines Vergleichsversuchs die Abweichung des mittels 4- Spitzen-Methode gemessenen spezifischen Widerstands Dr von einem
Zielwiderstand in Abhängigkeit der radialen Koordinate Pos.
Fig.5 und Fig.7 zeigen für Halbleiterscheiben eines Beispielsversuchs und
Halbleiterscheiben eines Vergleichsversuchs die Abweichung des mittels SRP- Messung gemessenen spezifischen Widerstands Dr von einem Zielwiderstand in Abhängigkeit eines Abstands DR vom Rand dieser Halbleiterscheiben.
Die in Fig.1 gezeigte Vorrichtung umfasst eine erste Induktionsspule 1 und eine zweite Induktionsspule 2. Die erste Induktionsspule wird mit hochfrequentem
Wechselstrom betrieben und ist zwischen einem Vorratsstab 3 und einem
wachsendem Einkristall 4 angeordnet. Hauptaufgabe der ersten Induktionsspule ist das Schaffen einer Schmelzenzone 5 zwischen dem Vorratsstab 3 und dem wachsenden Einkristall 4 und das Schmelzen von Material des Vorratsstabs 3 zum Ausgleich von Material der Schmelzenzone 5, das auf dem wachsenden Einkristall 4 kristallisiert. Nicht dargestellt sind dem Fachmann bekannte Einrichtungen zum Drehen des Vorratsstabs und des wachsenden Einkristalls sowie zum Absenken des wachsenden Einkristalls.
Die zweite Induktionsspule 2 wird mit niederfrequentem Wechselstrom betrieben und ist um den wachsenden Einkristall 4 herum angeordnet und zwar derart, dass sie aus einer horizontalen Lage gekippt angeordnet ist. Aufgrund dieser Anordnung schneiden sich eine Achse 6 durch die Mitte der zweiten Induktionsspule 2 und die Drehachse 7 des wachsenden Einkristalls 4 in einem Winkel a, der einen Wert hat, der größer Null ist. Die zweite Induktionsspule 2 ist von Stromzuführungen 8 zur ersten Induktionsspule 1 weggekippt angeordnet und prägt der Schmelzenzone 5 ein alternierendes Magnetfeld auf. Wegen der gekippten Anordnung der zweiten
Induktionsspule 2 bewirkt das alternierende Magnetfeld in der Schmelzenzone 5 eine Volumenkraft, die eine Schmelzenstömung in Pfeilrichtung 9 quer über das Zentrum der Schmelzenzone 5 treibt. Diese unsymmetrische Schmelzenströmung
vergleichmäßigt die Verteilung von Dotierstoff in der Schmelzenzone, woraus letztlich eine Vergleichmäßigung der Verteilung von Dotierstoff im wachsenden Einkristall 4 resultiert.
Die dargestellte Vorrichtung umfasst des Weiteren mindestens eine Düse 10 zum Leiten von Dotiergas, welches den Dotierstoff enthält, zu einem äußeren Bereich der Schmelzenzone 5 und mindestens eine weitere Düse 11 zum Leiten von Dotiergas, welches den Dotierstoff enthält, zu einem inneren Bereich der Schmelzenzone 5. Die Düsen 10, 11 sind vorzugsweise auf der unteren Seite der ersten Induktionsspule 1 angebracht. Eine typische erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch ganz ohne die inneren Düsen 11 auskommen.
Die dargestellte Vorrichtung umfasst schließlich noch einen passiven Nachheizer 12 (Reflektor), der den wachsenden Einkristall 4 umgibt und bewirkt, dass der radiale Temperaturgradient am Rand des wachsenden Einkristalls 4, insbesondere im Bereich der Phasengrenze zwischen der Schmelzenzone 5 und dem wachsenden Einkristall 4 abgeschwächt wird.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 erste Induktionsspule 2 zweite Induktionsspule
3 Vorratsstab
4 wachsender Einkristall
5 Schmelzenzone
6 Achse
7 Drehachse
8 Stromzuführungen
9 Pfeilrichtung
10 Düse
11 Düse
12 Nachheizer
Detaillierte Beschreibung erfindunqsqemäßer Ausführunqsbeispiele Die Erfindung wurde in Versuchen getestet, wobei eine Vorrichtung mit den in Fig .1 gezeigten Merkmalen eingesetzt wurde, um mit Dotierstoff vom n-Typ (Dotiergas: Ar und PH3) dotierte Einkristalle aus Silizium herzustellen. Die Einkristalle wurden anschließend geschliffen und zu polierten Halbleiterscheiben mit Durchmessern von 200 mm weiterverarbeitet. Die zweite Induktionsspule 2 hatte einen Durchmesser von 300 mm und bestand aus 121 Windungen. Sie war aus einer horizontalen Lage von
Stromzuführungen 8 der ersten Induktionsspule 1 nach unten weggekippt angeordnet, wobei der Winkel a zwischen der Achse 6 durch die Mitte der zweiten Induktionsspule 2 und der Drehachse 7 des wachsenden Einkristalls 22,5° betrug. Die zweite
Induktionsspule wurde mit 50 Hz Wechselstrom betrieben, und die Stromstärke betrug in einem ersten Beispielsversuch 5 A (was einer magnetischen Durchflutung von 605 Amperewindungen entsprach) und in einem zweiten Beispielsversuch 7,5 A (was einer magnetischen Durchflutung von 907,5 Amperewindungen entsprach) . Zu Vergleichszwecken wurde in einem Vergleichsversuch ein weiterer Einkristall hergestellt und zu Halbleiterscheiben verarbeitet, wobei zur Herstellung des
Einkristalls eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Fig .1 verwendet wurde, jedoch ohne die zweite Induktionsspule 2.
Der spezifische Widerstand der erhaltenen Halbleiterscheiben wurde mittels der 4- Spitzen-Methode entlang des Durchmessers der Halbleiterscheibe gemessen (Abstand benachbarter Messpositionen 2 mm, Randausschluss 6 mm), und die Schwankungsbreite von Striations mittels SRP-Messung bestimmt (entlang einer von der Mitte der Halbleiterscheibe radial nach außen führenden Linie mit einem Abstand benachbarter Messpositionen von 50 miti, wobei über eine Länge von 60 % des Radius gemessen wurde).
Fig.2 zeigt für einige Halbleiterscheiben des ersten Beispielsversuchs die Abweichung des spezifischen Widerstands Dr von einem Zielwiderstand in Abhängigkeit der radialen Koordinate Pos.
Fig.3 zeigt für einige Halbleiterscheiben des zweiten Beispielsversuchs die
Abweichung des spezifischen Widerstands Dr von einem Zielwiderstand in
Abhängigkeit der radialen Koordinate Pos. Es ist zu erkennen, dass bei Verwendung einer höheren Stromstärke ein gleichmäßigerer Widerstandsverlauf insbesondere im Bereich um das Zentrum (Pos = 0 mm) der Halbleiterscheiben erreicht werden konnte.
Fig.4 zeigt für einige Halbleiterscheiben eines dritten Beispielsversuchs die
Abweichung des spezifischen Widerstands Dr von einem Zielwiderstand in
Abhängigkeit der radialen Koordinate Pos. Im dritten Beispielsversuch erfolge die Dotierung des Einkristalls durch Leiten von Dotiergas zur Schmelzenzone auf einem Weg zu einem äußeren Bereich der Schmelzenzone und auf einem Weg zu einem inneren Bereich der Schmelzenzone, während im ersten und zweiten
Beispielsversuch auf das Leiten des Dotiergases zum äußeren Bereich der
Schmelzenzone verzichtet wurde. Es ist zu erkennen, dass durch das zusätzliche Leiten des Dotiergases zum äußeren Bereich der Schmelzenzone ein
gleichmäßigerer Widerstandsverlauf insbesondere im Bereich des Rands (Pos = ±94 mm) der Halbleiterscheiben erreicht werden konnte. Bei diesen Halbleiterscheiben betrug der RRV nicht mehr als 9 % und die Schwankungsbreite von Striations nicht mehr als ± 10 %.
Fig. 5 zeigt das Ergebnis von SRP-Messungen an Halbleiterscheiben des dritten Beispielversuchs, wobei die Abweichung des spezifischen Widerstands Dr von einem Zielwiderstand in Abhängigkeit eines Abstands DR vom Rand von zwei dieser Halbleiterscheiben aufgetragen ist. DR = 100 mm bezeichnet das Zentrum der Halbleiterscheibe.
Fig. 6 zeigt für einige Halbleiterscheiben des Vergleichsversuchs die Abweichung des spezifischen Widerstands Dr von einem Zielwiderstand in Abhängigkeit der radialen Koordinate Pos.
Fig. 7 zeigt das Ergebnis von SRP-Messungen an Halbleiterscheiben des
Vergleichsversuchs, wobei die Abweichung des spezifischen Widerstands Dr von einem Zielwiderstand in Abhängigkeit eines Abstands DR vom Rand von zwei dieser Halbleiterscheiben aufgetragen ist. DR = 100 mm bezeichnet das Zentrum der Halbleiterscheibe.
Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche
Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen sowie Äquivalente durch den Schutzbereich der Ansprüche abgedeckt sein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls aus Halbleitermaterial, der mit
Dotierstoff dotiert ist, umfassend
das Schaffen einer Schmelzenzone zwischen einem Vorratsstab und einem wachsenden Einkristall;
das Schmelzen von Material des Vorratsstabs in einem Hochfrequenz-Magnetfeld einer ersten Induktionsspule;
das Kristallisieren von Material der Schmelzenzone auf dem wachsenden Einkristall; das Drehen des wachsenden Einkristalls um eine Drehachse und das Wechseln des Drehsinns und der Geschwindigkeit der Drehung nach einem vorbestimmten Muster; und
das Aufprägen eines alternierenden Magnetfelds einer zweiten Induktionsspule auf die Schmelzenzone, wobei das alternierende Magnetfeld nicht achsensymmetrisch bezüglich der Drehachse des wachsenden Einkristalls ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei eine Achse durch die Mitte der zweiten
Induktionsspule und die Drehachse des wachsenden Einkristalls einen Winkel einschließen, der nicht weniger als 15° und nicht mehr als 30° beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die zweite Induktionsspule mit einer magnetischen Durchflutung von nicht weniger als 700 Amperewindungen und nicht mehr als 1100 Amperewindungen betrieben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend das Leiten eines, den Dotierstoff enthaltenden Dotiergases zur Schmelzenzone auf einem Weg zu einem äußeren Bereich der Schmelzenzone.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei mit dem Leiten des Dotiergases zur
Schmelzenzone auf dem Weg zum äußeren Bereich der Schmelzenzone begonnen wird, nachdem der wachsende Einkristall einen Durchmesser erreicht hat, der mindestens 95 % des Durchmessers eines zylindrischen Abschnitts des wachsenden Einkristalls entspricht, und bevor der Durchmesser 100 % des Durchmessers des zylindrischen Abschnitts ist.
6. Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls aus Halbleitermaterial, der mit Dotierstoff dotiert ist, umfassend
eine erste Induktionsspule zum Erzeugen einer Schmelzenzone zwischen einem Vorratsstab und einem wachsenden Einkristall;
Stromzuführungen zur ersten Induktionsspule; und
eine zweite Induktionsspule, die den wachsenden Einkristall umgibt und die der Schmelzenzone ein alternierendes Magnetfeld aufprägt, wobei die zweite
Induktionsspule aus einer horizontalen Ebene gekippt angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Achse durch die Mitte der zweiten Induktionsspule mit einer Drehachse des wachsenden Einkristalls einen Winkel einschließt, der nicht weniger als 15° und nicht mehr als 30° beträgt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Induktionsspule dort am größten ist, wo die erste Induktionsspule ihre Stromzuführungen hat.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, umfassend mindestens eine Düse zum Leiten von Dotiergas, welches den Dotierstoff enthält, zu einem äußeren Bereich der Schmelzenzone.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, umfassend drei Düsen zum Leiten des Dotiergases zum äußeren Bereich der Schmelzenzone, die im Abstand von 120° zueinander angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, umfassend einen Nachheizer, der den wachsenden Einkristall im Bereich einer Phasengrenze zwischen der Schmelzenzone und dem wachsenden Einkristall umgibt.
12. Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium mit einem Durchmesser von mindestens 200 mm, die mit einem Dotierstoff vom n-Typ dotiert ist, umfassend eine Konzentration an interstitiellem Sauerstoff von nicht mehr als 1 x 1016
Atome/cm3; einen Anstieg des spezifischen Widerstands von einer Position R/2 bis zum Rand der Halbleiterscheibe von mindestens 2 %, wobei R den Radius der Halbleiterscheibe bezeichnet;
eine Variation des spezifischen Widerstands, ausgedrückt als RRV von nicht mehr als 9 %; und
Striations mit einer Schwankungsbreite von nicht mehr als ± 10 %.
EP19728955.6A 2018-06-25 2019-06-04 Verfahren zur herstellung eines einkristalls aus halbleitermaterial gemäss der fz-methode; vorrichtung zur durchführung des verfahrens und halbleiterscheibe aus silizium Pending EP3810834A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018210317.8A DE102018210317A1 (de) 2018-06-25 2018-06-25 Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls aus Halbleitermaterial gemäß der FZ-Methode, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Halbleiterscheibe aus Silizium
PCT/EP2019/064554 WO2020001940A1 (de) 2018-06-25 2019-06-04 Verfahren zur herstellung eines einkristalls aus halbleitermaterial gemäss der fz-methode; vorrichtung zur durchführung des verfahrens und halbleiterscheibe aus silizium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3810834A1 true EP3810834A1 (de) 2021-04-28

Family

ID=66776334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19728955.6A Pending EP3810834A1 (de) 2018-06-25 2019-06-04 Verfahren zur herstellung eines einkristalls aus halbleitermaterial gemäss der fz-methode; vorrichtung zur durchführung des verfahrens und halbleiterscheibe aus silizium

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11788201B2 (de)
EP (1) EP3810834A1 (de)
JP (1) JP7225270B2 (de)
KR (1) KR102522807B1 (de)
CN (1) CN112334605B (de)
DE (1) DE102018210317A1 (de)
TW (1) TWI707991B (de)
WO (1) WO2020001940A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK4144894T3 (da) * 2021-09-07 2025-09-08 Siltronic Ag Fremgangsmåde til fremstilling af et silicium-enkeltkrystal
CN115558984B (zh) * 2022-09-21 2024-06-25 中国电子科技集团公司第十三研究所 一种无坩埚制备大尺寸半导体晶体的方法
CN116479516A (zh) * 2023-03-20 2023-07-25 内蒙古赛宝伦科技有限公司 一种半导体级单晶硅生产工艺

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3203768A (en) * 1961-08-01 1965-08-31 Westinghouse Electric Corp Apparatus of zone refining and controlling solute segregation in solidifying melts by electromagnetic means
DE1519888B2 (de) 1966-04-15 1970-04-16 Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen
JP2621069B2 (ja) * 1991-07-16 1997-06-18 信越半導体株式会社 Ｆｚ法による半導体シリコン単結晶の製造方法
JP3601280B2 (ja) 1997-12-25 2004-12-15 信越半導体株式会社 Ｆｚ法による半導体単結晶の製造方法
JP4016363B2 (ja) 1998-07-28 2007-12-05 信越半導体株式会社 浮遊溶融帯域制御装置及び制御方法
KR100588425B1 (ko) * 2003-03-27 2006-06-12 실트로닉 아게 실리콘 단결정, 결정된 결함분포를 가진 실리콘 단결정 및 실리콘 반도체 웨이퍼의 제조방법
JP4760729B2 (ja) * 2006-02-21 2011-08-31 株式会社Ｓｕｍｃｏ Ｉｇｂｔ用のシリコン単結晶ウェーハ及びｉｇｂｔ用のシリコン単結晶ウェーハの製造方法
CN101680108A (zh) * 2007-04-13 2010-03-24 Topsil半导体材料股份公司 生产单晶的方法和设备
JP4771989B2 (ja) * 2007-04-25 2011-09-14 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 Ｆｚ法シリコン単結晶の製造方法
JP4831203B2 (ja) * 2009-04-24 2011-12-07 信越半導体株式会社 半導体単結晶の製造方法および半導体単結晶の製造装置
DE102009051010B4 (de) * 2009-10-28 2012-02-23 Siltronic Ag Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls aus Silizium durch Umschmelzen von Granulat
JP2011098847A (ja) * 2009-11-04 2011-05-19 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 シリコンウェーハ及びその製造方法
CN102358951B (zh) * 2011-10-11 2014-04-16 天津市环欧半导体材料技术有限公司 一种生产φ6英寸区熔气掺硅单晶的热系统及工艺
US9127377B2 (en) * 2012-08-21 2015-09-08 Babcock Noell Gmbh Generating a homogeneous magnetic field while pulling a single crystal from molten semiconductor material
CN202808991U (zh) * 2012-08-22 2013-03-20 北京京运通科技股份有限公司 一种区熔热场
DE102012108009B4 (de) 2012-08-30 2016-09-01 Topsil Semiconductor Materials A/S Modellprädiktive Regelung des Zonenschmelz-Verfahrens
US20150333193A1 (en) * 2012-12-31 2015-11-19 Memc Electronic Matrials S.P.A. Indium-doped silicon wafer and solar cell using the same
JP6233182B2 (ja) * 2014-05-15 2017-11-22 信越半導体株式会社 単結晶の製造方法及び単結晶製造装置
JP6248816B2 (ja) 2014-06-05 2017-12-20 株式会社Sumco 単結晶の製造方法
JP6318938B2 (ja) 2014-07-17 2018-05-09 株式会社Sumco 単結晶の製造方法及び製造装置
JP6365218B2 (ja) * 2014-10-17 2018-08-01 株式会社Sumco 単結晶の製造方法及び製造装置
CN104357901A (zh) * 2014-10-30 2015-02-18 内蒙古中环光伏材料有限公司 一种降低直拉单晶氧施主的方法
JP6756244B2 (ja) * 2016-11-17 2020-09-16 信越半導体株式会社 半導体シリコン単結晶の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ALIMANNSHOFER L ET AL: "A material innovation for the electronic industry: Float zone single crystal silicon with 200mm diameter", 2003 IEEE 15TH. INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON POWER SEMICONDUCTOR DEVICES AND IC'S PROCEEDINGS. CAMBRIDGE, UIK, APRIL 14 - 17, 2003; [INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON POWER SEMICONDUCTOR DEVICES & IC'S], NEW YORK, NY : IEEE, US, 14 April 2003 (2003-04-14), pages 325 - 328, XP010653788, ISBN: 978-0-7803-7876-6, DOI: 10.1109/ISPSD.2003.1225293 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP7225270B2 (ja) 2023-02-20
WO2020001940A1 (de) 2020-01-02
KR20210020153A (ko) 2021-02-23
US20210222319A1 (en) 2021-07-22
TW202001008A (zh) 2020-01-01
DE102018210317A1 (de) 2020-01-02
CN112334605B (zh) 2022-11-15
KR102522807B1 (ko) 2023-04-17
TWI707991B (zh) 2020-10-21
CN112334605A (zh) 2021-02-05
JP2021529149A (ja) 2021-10-28
US11788201B2 (en) 2023-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112005000715B4 (de) Halbleitereinkristall-Herstellungsvorrichtung
EP3810834A1 (de) Verfahren zur herstellung eines einkristalls aus halbleitermaterial gemäss der fz-methode; vorrichtung zur durchführung des verfahrens und halbleiterscheibe aus silizium
DE102017217540B4 (de) Herstellungsverfahren für einkristallines Silicium und einkristallines Silicium
EP2379783B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von siliziumdünnstäben
DE112015003735B4 (de) Supraleitender Hochtemperatur-Multifilament-Banddraht und Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung
DE69014896T2 (de) Verbindungsbrücke für kerndrähte für apparate zur herstellung polykristallinen siliziums.
DE19947020B4 (de) Kompensationsbauelement mit variabler Ladungsbilanz und dessen Herstellungsverfahren
DE102019105812A1 (de) Grabenstruktur enthaltende halbleitervorrichtung und herstellungsverfahren
DE112018001046T5 (de) Verfahren zur Herstellung eines Siliziumeinkristall-Ingots und Siliziumeinkristall-Wachstumsvorrichtung
DE60128229T2 (de) Spule für Vakuum-Plasmabehandlungsvorrichtung
DE112006002595B4 (de) Herstellungsvorrichtung und Herstellungsverfahren für einen Einkristall-Halbleiter
DE68903008T2 (de) Verfahren zur ziehung eines halbleiter-kristalls.
DE10110697B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Züchten von Halbleitereinkristallen
DE112023003269T5 (de) Silizium-einkristall
DE6609383U (de) Zerstaeubungsvorrichtung zum niederschlagen einer schicht von halbleitermaterial, z.b. silicium.
DE102013211769A1 (de) Kristallisationsanlage und Kristallisationsverfahren zur Kristallisation aus elektrisch leitenden Schmelzen sowie über das Verfahren erhältliche Ingots
DE19704075A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Einkristallen in Ampullen unter Magnetfeldeinfluß
DE112014005468B4 (de) Schneidverfahren
DE102011100056B4 (de) Verfahren zur Festphasen-Kristallisation einer amorphen oder polykristallinen Schicht
WO2012020024A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum heizen von halbleitermaterial
DE112023001882T5 (de) Verfahren zur Herstellung von Silizium-Einkristallen
DE112023006242T5 (de) Verfahren zur herstellung eines siliciumeinkristalls und vorrichtung zur herstellung eines siliciumeinkristalls
DE967930C (de) Halbleiter mit P-N-Schicht und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2018973C3 (de) Verfahren zur Orientierung der beständigen Magnetisierung einer Magnetschicht und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE2213846A1 (de) Magnetische Vorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20201217

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20240403