TW202208702A - 藉由水平式磁場柴式法生產單晶錠的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示用於藉由水平式磁場柴式法生產單晶矽錠之方法。在頸部之生長及/或冠部之至少一部分之生長期間，不對該頸部及/或冠部施加一磁場，或者施加1500高斯或更小之一相對弱磁場。在錠主體之生長期間施加一水平磁場(例如，大於1500高斯)。

Description

藉由水平式磁場柴式法生產單晶錠的方法
本發明一般而言係關於藉由水平式磁場柴式法生產單晶矽錠。
水平式磁場柴式法(HMCZ)方法可用來生產相對高品質之矽晶圓。在水平式磁場柴式法下進行強對流控制達成一相對平滑軸向直徑輪廓而且由於低摻雜劑條紋而改良奈米拓撲結構。磁場可由於熔體流之相對較高速度及複雜度而改變錠-熔體介面之條件。為了確保晶體以高零錯位(ZD)成功來生長，在施加水平磁場之情況下在受控條件下生長錠冠部。受控生長條件包含允許冠部高度較長(例如，對於300 mm晶體係250 mm至450 mm)之較長程序時間，且在某些例項中使用特殊冠部形狀。在水平磁場下習用地執行頸部生長以使熔體溫度穩定在彎月面附近。習用水平磁場方法導致較長程序時間。
需要用於藉由水平式磁場柴式法(HMCz)方法生產一單晶矽錠之方法，該等方法可減少用於形成錠之程序時間。
本章節意欲向讀者介紹可與下文所闡述及/或主張的本發明之各種態樣相關之各種技術態樣。相信此論述有助於為讀者提供背景資訊以促進對本發明之各種態樣之一更好理解。因此，應理解，應以此觀點來閱讀此等敘述，而非作為對先前技術之認可。
本發明之一項態樣係針對一種用於藉由水平式磁場柴式法生產具有一頸部及自該頸部懸垂之一主體之一單晶矽錠的方法。使一種晶與固持於一熔爐內之一矽熔體接觸。自該矽熔體拉出一頸部。在自該熔體拉出該頸部時不對該熔體施加一水平磁場。自該熔體拉出一錠主體。該主體自該頸部懸垂。在自該熔體拉出該錠主體時對該熔體施加一水平磁場。
本發明之另一態樣係針對一種用於藉由水平式磁場柴式法生產具有一頸部及自該頸部懸垂之一主體之一單晶矽錠的方法。使一種晶與固持於一熔爐內之一矽熔體接觸。自該矽熔體拉出一頸部。在自該熔體拉出該頸部時對該熔體施加一水平磁場。以1500高斯或更小之一磁通量密度產生該水平磁場。自該熔體拉出一錠主體。該主體自該頸部懸垂。在自該熔體拉出該錠主體時對該熔體施加一水平磁場。
存在關於本發明之上文所提及態樣所述之特徵之各種改進形式。進一步特徵亦可同樣地併入於本發明之上文所提及態樣中。此等改進形式及額外特徵可個別地或以任一組合形式存在。舉例而言，下文關於本發明之所圖解說明實施例中之任一者所論述之各種特徵可單獨地或以任一組合形式併入至本發明之上文所闡述態樣中之任一者中。
本專利申請案主張於2020年7月24日提出申請之第63/056,056號美國臨時專利申請案之權益，該美國臨時專利申請案以其全文引用方式併入本文中。
本發明之條款係關於用於藉由水平式磁場柴式法(HMCz)生產一單晶矽錠之方法。一般在圖1中之「100」處指示用於生長一單晶矽錠之一拉錠器設備(或更簡單地稱為「拉錠器」)。拉錠器設備100包含界定用於自一矽熔體104拉出一矽錠113之一生長室152的一拉晶器殼體108。拉錠器設備100包含安置於用於固持矽熔體104之生長室152內之一熔爐102。熔爐102由一基座106支撐。
熔爐102包含一基底129及自基底129向上延伸之一側壁131。側壁131係大體垂直的。基底129包含在側壁131下面延伸的熔爐102之彎曲部分。具有一熔體表面111 (亦即，熔體-錠介面)之一矽熔體104位於熔爐102內。基座106由一軸件105支撐。基座106、熔爐102、軸件105及錠113具有一共同縱向軸線A或「拉出軸線」A。
一拉出機構114設置於拉錠器設備100內以用於生長且從熔體104拉出一錠113。拉出機構114包含一拉出纜線118、耦合至拉出纜線118之一個端之一晶種固持器或卡盤120及耦合至晶種固持器或卡盤120以用於起始晶體生長之一種晶122。拉出纜線118之一個端連接至一滑輪(未展示)或一圓筒(未展示)或任何其它適合類型之舉升機構，舉例而言，一軸件，且另一端連接至固持種晶122之卡盤120。在操作中，降低種晶122以接觸熔體104。操作拉出機構114以致使種晶122上升。此致使一單晶錠113自熔體104拉出。
在加熱及晶體拉出期間，一熔爐驅動單元107 (例如，一馬達)使熔爐102及基座106旋轉。一提升機構112在生長程序期間沿著拉出軸線A抬高及降低熔爐102。隨著錠生長，矽熔體104經消耗且熔爐102中之熔體之高度減小。可抬高熔爐102及基座106以將熔體表面111維持在相對於拉錠器設備100之相同位置處或附近。
一晶體驅動單元(未展示)亦可使拉出纜線118及錠113在與熔爐驅動單元107使熔爐102旋轉之方向相反之一方向上旋轉(例如，反向旋轉)。在使用等向旋轉之實施例中，該晶體驅動單元可使拉出纜線118在熔爐驅動單元107使熔爐102旋轉之相同方向上旋轉。另外，該晶體驅動單元在生長程序期間視需要相對於熔體表面111抬高及降低錠113。
拉錠器設備100可包含一惰性氣體系統以引入諸如氬之一惰性氣體及且自生長室152抽出該惰性氣體。拉錠器設備100亦可包含用於將摻雜劑引入至熔體104中之一摻雜劑饋送系統(未展示)。
根據柴式法單晶生長程序，將一定量之多晶矽(polycrystalline silicon或polysilicon)裝填至熔爐102 (例如，裝填250 kg或更多)。可使用各種多晶矽源，包含(舉例而言)藉由將矽烷或一流體化床反應器中之一鹵代矽烷熱分解而產生之粒狀多晶矽或在一西門子反應器中產生之多晶矽。一旦將多晶矽添加至熔爐以形成一裝料，便將該裝料加熱至高於大約矽之熔化溫度(例如，大約1412℃)之一溫度以使該裝料熔化。在某些實施例中，將該裝料(亦即，所得熔體)加熱至至少大約1425℃、至少大約1450℃或甚至至少大約1500℃之一溫度。拉錠器設備100包含底部絕緣物110及側絕緣物124以保持拉出器設備100中之熱。在所圖解說明之實施例中，拉錠器設備100包含安置於熔爐基底129下面之一底部加熱器126。可使熔爐102移動為相對緊密接近於底部加熱器126以使裝填至熔爐102之多晶矽熔化。
為了形成錠，使種晶122與熔體104之表面111接觸。操作拉出機構114以自熔體104拉出種晶122。錠113包含一冠部部分142，其中錠自種晶122向外過渡且漸縮以達到一目標直徑。錠113包含藉由增加拉出速率而生長之晶體之一恆定直徑部分145或圓柱形「主體」。錠113之主體145具有一相對恆定直徑。錠113包含一尾錐或端錐(未展示)，其中錠之直徑在主體145之後漸縮。當直徑變得足夠小時，然後將錠113與熔體104分開。錠113具有延伸穿過冠部部分142及錠113之一末端之一中央縱向軸線A。
拉錠器設備100包含包圍熔爐102以在晶體生長期間維持熔體104之溫度的一側加熱器135及一基座106。當熔爐102沿著拉出軸線A向上及向下行進時，側加熱器135安置在熔爐側壁131徑向外側。側加熱器135及底部加熱器126可係允許側加熱器135及底部加熱器126按照本文中之闡述來操作的任何類型之加熱器。在某些實施例中，加熱器135、126係電阻加熱器。側加熱器135及底部加熱器126可由一控制系統(未展示)控制，使得在整個拉出過程中控制熔體104之溫度。
根據本發明之實施例，拉錠器設備100亦包含安置於生長室152內及熔體104上面之一反射器總成151 (或簡稱為「反射器」或「熱屏蔽件」)，反射器總成151在錠生長期間掩蔽錠113。熱屏蔽件151可在晶體生長期間部分地安置於熔爐102內。熱屏蔽件151界定用於在藉由拉出機構114拉出錠時接納錠113之一中央通道160。
一般而言，反射器151係經調適以將熱保持在其自身下面及熔體104上面之一熱屏蔽件。就此而言，可不具限制地使用此項技術中已知之任何反射器設計及構造材料(例如，石墨或灰色石英)。反射器151具有一底部138 (圖2)且在錠生長期間反射器151之底部138與熔體之表面分開一距離Hr。
在圖3中展示根據本發明之實施例生產之一單晶矽錠113及(一般而言)柴式法。錠113包含一頸部116、一外傾部分142 (同義地，「冠部」或「圓錐」)、一肩部119及一恆定直徑主體145。頸部116附接至與熔體接觸且經抽出以形成錠113之種晶122。主體145自頸部116懸垂。一旦錠113之圓錐部分142開始形成，頸部116便終止。
錠113之恆定直徑部分145具有一圓周邊緣150、與圓周邊緣150平行之一中央軸線A及自中央軸線A延伸至圓周邊緣150之一半徑R。中央軸線A亦穿過圓錐142及頸部116。錠主體145之直徑可變化，且在某些實施例中，該直徑可係大約150 mm、大約200 mm、大約300 mm、大於大約300 mm、大約450 mm或甚至大於大約450 mm。
單晶矽錠113一般可具有任何電阻性。單晶矽錠113可係摻雜的或未經摻雜的。
根據本發明之實施例，在對熔爐102及熔體104施加一水平磁場時根據已知水平式磁場柴式法技術(HMCz)生長錠主體145。圖4至圖5展示在錠生長期間對一熔爐102及熔體104施加之一水平磁場。用於熔爐102之一圓柱形座標系包含一徑向方向R、一角度方向θ及一軸向方向Z。熔體104可含有藉由將熔爐102加熱且使熔爐102及/或錠113在角度方向θ上旋轉而引發之一或多個對流流動池132、134。可經由調節一或多個程序參數及/或施加一水平磁場而調節此等一或多個對流流動池132、134之結構及相互作用，如下文中詳細闡述。
圖6係圖解說明對拉錠器設備100中之熔爐102及熔體104施加之一水平磁場之一圖式。如所展示，熔爐102含有用來生長錠113之矽熔體104。熔體與晶體之間的過渡一般稱為晶體-熔體介面(另一選擇係，熔體-晶體、固體-熔體或熔體-固體介面)且通常係非線性的，舉例而言，相對於熔體表面係凹面的、凸面的或鷗翅形的。兩個磁極157放置為對置的以產生大體垂直於晶體生長方向且大體平行於熔體表面111之一磁場。
磁極157可係一習用電磁體、一超導電磁體或用於產生所要強度之一水平磁場之任何其他適合磁體。在與流體運動相對之一方向上，施加一水平磁場會沿著軸向方向產生勞倫茲力，其中對置力驅動熔體對流。因此抑制熔體中之對流，且介面附近之晶體之軸向溫度梯度增加。熔體-晶體介面然後向上移動至晶體側以適應介面附近之晶體中之經增加軸向溫度梯度且來自熔爐中之熔體對流之貢獻減小。水平組態在阻尼熔體表面111處之一對流流動方面具有效率優點。
可使磁極157相對於熔體表面111之位置變化以調整最大高斯平面(MGP)相對於熔體表面111之位置。磁極157可經冷卻(例如，水冷卻)及/或可包含一含鐵屏蔽件以減少雜散磁場且增強所產生場之強度。
在矽晶體Cz生長期間，一水平磁體(HMCZ)場中之零錯位(ZD)結構損失(由LZD速率量化)一般比一尖端(或垂直)磁場中之生長要高。然而，可藉由不在頸部116生長及/或冠部142之至少一部分生長期間施加一磁場(例如，一水平磁場或任何類型之磁場)或藉由在頸部116生長及/或冠部142之至少一部分生長期間施加一相對弱水平磁場(例如，小於1500高斯)而以較短程序時間降低HMCZ中之LZD速率。
根據本發明之實施例，一旦種晶122接觸矽熔體104且頸部116開始生長，便不對熔體104施加一磁場(亦即，未給磁極157供電)或施加諸如1500高斯或更小之一相對弱磁場。一旦形成頸部116，外傾冠部142便開始自熔體104拉出。在某些實施例中，在不對熔體施加一磁場或施加諸如1500高斯或更小之一相對弱磁場之情況下形成整個冠部142。在某些實施例中，當冠部直徑小於120 mm時，不對熔體施加一磁場或在磁通量密度小於1500高斯之情況下施加一磁場。在此等實施例中，一旦在冠部142中達到120 mm之一直徑，水平磁場之磁通量密度便可超過1500高斯(例如，0高斯至4000高斯)。在某些實施例中，在冠部生長期間使磁場通量斜升(亦即，增加)。
一旦達到所要錠直徑，便形成肩部119以過渡至形成錠113之恆定直徑部分145。在恆定直徑部分145之生長期間對熔體104施加一水平磁場。舉例而言，一水平磁場具有至少1500高斯(例如，1500高斯至4000高斯或2000高斯至4000高斯)之一磁通量密度。
為了在頸部生長期間減少頸部116中之錯位發生率，可控制一或多個生長條件。舉例而言，在某些實施例中，在自熔體104拉出頸部116時使熔爐102以8 rpm或更大之一熔爐旋轉速率旋轉。另一選擇係或另外，當自熔體104拉出頸部116時，反射器151之底部138與熔體104之表面111之間的距離(Hr)可係至少40 mm或甚至至少60 mm。另一選擇係或另外，頸部之拉出速率可係至少1.5 mm/min或自1.5 mm/min至4.5 mm/min。另一選擇係或另外，可使用一相對長冠部，諸如具有至少220 mm之一高度之一冠部。
與用於藉由水平磁性柴式法生長一單晶錠之習用方法相比較，本發明之方法具有數個優點。藉由在頸部生長及/或冠部之至少一部分生長期間不施加水平磁場或施加一相對弱場(例如，小於1500高斯)，可減少產生錠之程序時間。藉由增加熔爐旋轉速率(例如，8 rpm或更大)，可增加熔體之對流流動。藉由在頸部生長期間增加反射器與熔體之間的距離(Hr) (例如，40 mm或更多)，頸部溫度增加(此減少頸部中之錯位)且程序時間可減少。 實例
藉由以下實例進一步圖解說明本發明之程序。此等實例不應被視為具有一限制性意義。實例 1 ：比較施加水平磁場之冠部程序時間與未施加水平磁場之冠部程序時間
藉由水平式磁場柴式法程序(HMCz)生長錠。在於冠部生長期間施加一水平磁場之情況下生長一組錠(「群組A」)。亦在於冠部生長期間但以一較快拉出速度施加一水平磁場之情況下生長第二組錠(「群組B」)。在於冠部生長期間未施加一磁場(但在錠之主體之生長期間施加一磁場)之情況下生長第三組錠(「群組C」)。
在圖7中展示針對每一組錠生長冠部之時間。如圖7中所展示，其中在冠部生長期間施加一水平磁場之錠進行生長所花的時間比其中在冠部生長期間未施加一水平磁場之錠長1.5倍。較長運行時間可歸因於其中在冠部生長期間施加一水平磁場之錠中之較大冠部高度。實例 2 ：用於零錯位錠生長之拉出速率
圖8展示頸部拉出速度之範圍，其中在頸部生長期間(在頸部生長期間施加尖端場(「尖端接通」)或在頸部生長期間未施加磁場(「HMCZ關斷」))針對各種反射器距離(「Hr group_1」)及各種磁體條件達成零錯位。如圖8中所展示，在未施加水平磁場之條件中，較快頸部拉出速率用於確保零錯位生長。實例 3 ：反射器距離對零錯位速率之影響
在於頸部生長期間未施加一磁場之情況下藉由HMCz生長錠。在各種反射器-熔體距離(「頸部Hr」)上生長該等錠。如圖9中所展示，當Hr變得更淺時，頸部-熔體介面附近之熔體流不太能夠移除錯位。具有寬Hr之較熱條件增強頸部中之錯位移動。
如本文中所使用，術語「大約」、「實質上」、「基本上」及「大致」在連同尺寸、濃度、溫度或其他實體或化學性質或特性之範圍使用時有意要覆蓋可存在於性質或特性之範圍之上限及/或下限中之變化(舉例而言，包含由舍入、量測方法引起之變化或其他統計變化)。
當介紹本發明或其實施例之要素時，冠詞「一(a、an)」及「該(the、said)」意欲意指存在若干要素中之一或多者。術語「包括」、「包含」、「含有」及「具有」意欲係包含性的且意指除了所列舉要素外可能亦存在額外要素。指示一特定定向(例如，「頂部」、「底部」、「側」等)之術語之使用係為方便闡述且並不需要所闡述物項之任何特定定向。
由於可對上述構造及方法作出各種改變而不背離本發明之範疇，因此意欲應將上文說明中所含有及附圖中所展示之所有事物解釋為說明性且不具有一限制意義。
100:拉錠器設備 102:熔爐 104:矽熔體/熔體 105:軸件 106:基座 107:熔爐驅動單元 108:拉晶器殼體 110:底部絕緣物 111:熔體表面/表面 112:提升機構 113:矽錠/錠/單晶錠/單晶矽錠 114:拉出機構 116:頸部 118:拉出纜線 119:肩部 120:晶種固持器/卡盤 122:種晶 124:側絕緣物 126:底部加熱器/加熱器 129:基底/熔爐基底 131:側壁/熔爐側壁 132:對流流動池 134:對流流動池 135:側加熱器/加熱器 138:底部 142:冠部部分/外傾部分/圓錐部分/圓錐/外傾冠部/冠部 145:恆定直徑部分/主體/恆定直徑主體/錠主體 150:圓周邊緣 151:反射器總成/熱屏蔽件/反射器 152:生長室 157:磁極 160:中央通道 A:縱向軸線/拉出軸線/軸線/中央軸線 Hr:距離 R:半徑/徑向方向 Z:軸向方向 θ:角度方向
圖1係用於自一矽熔體拉出一單晶矽錠之一拉錠器設備之一剖面視圖；
圖2係一拉錠器設備之一剖面；
圖3係藉由柴式法來生長之一單晶矽錠之一局部正視圖；
圖4係拉錠器設備之一熔爐之一俯視圖；
圖5係熔爐之一側視圖；
圖6係圖解說明對含有一熔體之熔爐施加之一水平磁場的一示意圖；
圖7係展示在對冠部施加一水平磁場時及在不對冠部施加一磁場時生長之晶圓群組之冠部時間的一圖表；
圖8係針對在頸部生長期間在具有一尖端磁場之情況下及在未施加磁場之情況下生長之頸部之各種反射器高度展示零錯位頸部生長之頸部拉出速度的一圖表；及
圖9係針對在頸部生長期間在未施加一磁場之情況下在HMCz期間之各種反射器高度展示冠部零錯位損失故障率的一圖表。
貫穿該等圖式，對應參考字元指示對應部件。
102:熔爐
104:矽熔體/熔體
111:熔體表面/表面
113:矽錠/錠/單晶錠/單晶矽錠
157:磁極

Claims (23)

  1. 一種用於藉由水平式磁場柴式法生產具有一頸部及自該頸部懸垂之一主體之一單晶矽錠的方法，該方法包括： 使一種晶與固持於一熔爐內之一矽熔體接觸； 自該矽熔體拉出一頸部，其中在自該熔體拉出該頸部時不對該熔體施加一水平磁場；及 自該熔體拉出一錠主體，該主體自該頸部懸垂，其中在自該熔體拉出該錠主體時對該熔體施加一水平磁場。
  2. 如請求項1之方法，其包括拉出該錠之一外傾部分，該外傾部分安置於該頸部與該錠主體之間，其中在自該熔體拉出該外傾部分時不對該熔體施加一水平磁場。
  3. 如請求項2之方法，其中在拉出該外傾部分時不對該熔體施加一磁場。
  4. 如請求項1之方法，其中在自該熔體拉出該頸部時不對該熔體施加一磁場。
  5. 如請求項1之方法，其中在自該熔體拉出該頸部時使該熔爐以8 rpm或更大之一熔爐旋轉速率旋轉。
  6. 如請求項1之方法，其中在具有一熱屏蔽件之一拉錠器設備中生長該單晶矽錠，其中在自該熔體拉出該頸部時該熔體與該熱屏蔽件之一底部之間的一距離係至少 40 mm。
  7. 如請求項1之方法，其中在具有一熱屏蔽件之一拉錠器設備中生長該單晶矽錠，其中在自該熔體拉出該頸部時該熔體與該熱屏蔽件之一底部之間的一距離係至少60 mm。
  8. 如請求項1之方法，其包括拉出該錠之一外傾部分，該外傾部分安置於該頸部與該錠主體之間，其中在具有一熱屏蔽件之一拉錠器設備中生長該單晶矽錠，其中在自該熔體拉出該外傾部分之至少一部分時不對該熔體施加一水平磁場，其中在自該熔體拉出該外傾部分時該熔體與該熱屏蔽件之一底部之間的一距離係至少40 mm。
  9. 如請求項1之方法，其包括拉出該錠之一外傾部分，該外傾部分安置於該頸部與該錠主體之間，其中在具有一熱屏蔽件之一拉錠器設備中生長該單晶矽錠，其中在自該熔體拉出該外傾部分之至少一部分時不對該熔體施加一水平磁場，其中在自該熔體拉出該外傾部分時該熔體與該熱屏蔽件之一底部之間的一距離係至少60 mm。
  10. 如請求項1之方法，其中以至少1.5 mm/min之一拉出速率生長該頸部。
  11. 如請求項10之方法，其中以小於4.5 mm/min之一拉出速率生長該頸部。
  12. 如請求項1之方法，其包括拉出該錠之一外傾部分，該外傾部分安置於該頸部與該錠主體之間，該外傾部分具有係至少220 mm之一高度。
  13. 一種用於藉由水平式磁場柴式法生產具有一頸部及自該頸部懸垂之一主體之一單晶矽錠的方法，該方法包括： 使一種晶與固持於一熔爐內之一矽熔體接觸； 自該矽熔體拉出一頸部，其中在自該熔體拉出該頸部時對該熔體施加一水平磁場，以1500高斯或更小之一磁通量密度產生該水平磁場； 自該熔體拉出一錠主體，該主體自該頸部懸垂，其中在自該熔體拉出該錠主體時對該熔體施加一水平磁場。
  14. 如請求項13之方法，其包括拉出該錠之一外傾部分，該外傾部分安置於該頸部與該錠主體之間，其中在拉出該外傾部分之一部分時不對該熔體施加一水平磁場。
  15. 如請求項13之方法，其包括拉出該錠之一外傾部分，該外傾部分安置於該頸部與該錠主體之間，其中在拉出該外傾部分之一部分時對該熔體施加一水平磁場。
  16. 如請求項15之方法，其中在小於120 mm之一外傾部分直徑下，該水平磁場介於0高斯與1500高斯之間。
  17. 如請求項16之方法，其中在該外傾部分之一部分之生長期間增加該水平磁場。
  18. 如請求項13之方法，其中在自該熔體拉出該頸部時使該熔爐以8 rpm或更大之一熔爐旋轉速率旋轉。
  19. 如請求項13之方法，其中在具有一熱屏蔽件之一拉錠器設備中生長該單晶矽錠，其中在自該熔體拉出該頸部時該熔體與該熱屏蔽件之一底部之間的一距離係至少 40 mm。
  20. 如請求項13之方法，其中在具有一熱屏蔽件之一拉錠器設備中生長該單晶矽錠，其中在自該熔體拉出該頸部時該熔體與該熱屏蔽件之一底部之間的一距離係至少60 mm。
  21. 如請求項13之方法，其中以至少1.5 mm/min之一拉出速率生長該頸部。
  22. 如請求項21之方法，其中以小於4.5 mm/min之一拉出速率生長該頸部。
  23. 如請求項13之方法，其包括拉出該錠之一外傾部分，該外傾部分安置於該頸部與該錠主體之間，該外傾部分具有係至少220 mm之一高度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11209197A (ja) 1998-01-23 1999-08-03 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコン単結晶の製造方法
US6869477B2 (en) 2000-02-22 2005-03-22 Memc Electronic Materials, Inc. Controlled neck growth process for single crystal silicon
WO2003016598A1 (en) 2001-08-15 2003-02-27 Memc Electronic Materials, Inc. Controlled crown growth process for czochralski single crystal silicon
KR20090015679A (ko) 2007-08-09 2009-02-12 현대자동차주식회사 하이드로 포밍금형의 피어스장치
KR100983195B1 (ko) 2007-12-28 2010-09-20 주식회사 실트론 2차원 선결함이 제어된 실리콘 잉곳, 웨이퍼, 에피택셜웨이퍼와, 그 제조방법 및 제조장치
JP5488597B2 (ja) 2009-06-18 2014-05-14 株式会社Ｓｕｍｃｏ シリコン単結晶の製造方法
US8062418B2 (en) 2009-12-31 2011-11-22 Calera Corporation Methods and compositions using calcium carbonate
US20120279438A1 (en) 2011-05-03 2012-11-08 Memc Electronic Materials, Inc. Methods for producing single crystal silicon ingots with reduced incidence of dislocations
JP5831436B2 (ja) 2012-12-11 2015-12-09 信越半導体株式会社 シリコン単結晶の製造方法
KR101446717B1 (ko) 2013-01-23 2014-10-06 주식회사 엘지실트론 단결정 잉곳, 그 잉곳의 제조 장치 및 방법
US20200002838A1 (en) 2018-06-28 2020-01-02 Global Wafers Co., Ltd. Methods for producing a silicon ingot that involve monitoring a moving average of the ingot neck pull rate
SG11202111451WA (en) * 2019-04-18 2021-11-29 Globalwafers Co Ltd Methods for growing a single crystal silicon ingot using continuous czochralski method

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