DD141536A1 - METHOD FOR PRODUCING CRYSTALLINE STRAWS FROM A MELT - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stäbchen aus einer Schmelze, insbesondere sogenannter Seelen aus einer Siliziumschmelze, auf denen bei der Herstellung von Halbleitersilizium die pyrolytische Abscheidung erfolgt. Ziel der Erfindung ist die Senkung des für die Herstellung derartiger Stäbchen bei bekannten Verfahren erforderlichen Aufwandes, Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren, das die gleichzeitige Herstellung mehrerer Kristallstäbchen aus einer Schmelze ohne Verwendung eines Quarztiegels ermöglicht. Die Aufgabe wird durch Verwendung eines aus dem Kristallmaterial selbst bestehenden Eigentiegels gelöst.The invention relates to a process for the preparation of Chopsticks from a melt, in particular so-called souls a silicon melt on which in the production of Semiconductor silicon, the pyrolytic deposition takes place. goal of Invention is the reduction in the production of such Chopsticks required effort in known methods, task The invention relates to a process which involves the simultaneous production several crystal rods from a melt without using a Quartz seal allows. The task is done by using a solved from the crystal material itself existing self-crucible.

Description

ίΟ 566 ίΟ 566

Verfahren zur Herstellung kristalliner Stäbchen aus einer SchmelzeProcess for producing crystalline rods from a melt

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung kristalliner Stäbchen aus einer Schmelze, insbesondere zur Herstellung sog. "Seelen" aus einer Si-Schmelze, die zur Durchführung des Abscheidungsprozesses im Rahmen der Herstellung von Halbleiter-Si benötigt werden.The invention relates to a method for producing crystalline rods from a melt, in particular for the production of so-called "souls" from a Si melt, which are required for carrying out the deposition process in the context of the production of semiconductor Si.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Pur die Herstellung von Silizium durch thermische Zersetzung von Trichlorsilan und anderen Verbindungen des Siliziums werden größere Mengen dünner poly- oder monokristalliner Stäbchen aus dem Halbleitermaterial, sog. Seelen, benötigt, auf denen die Abscheidung des Siliziums erfolgt.Purely the production of silicon by thermal decomposition of trichlorosilane and other compounds of silicon, larger amounts of thin poly or monocrystalline rods of the semiconductor material, so-called. Souls needed, on which the deposition of silicon occurs.

Prinzipiell können die Seelen durch mechanisches Trennen aus starken Stäben gewonnen werden, üblicher ist jedoch die Herstellung nach bekannten Kristallzüchtungsverfahren, z.B. nach dem Pedestalverfahren. Mit hoher Ziehgeschwindigkeit verringern sich die Durchmesser der gezogenen Kristalle, jedoch besteht ein enger Zusammenhang zwischen Ziehgeschwindigkeit und der möglichen Unterkühlung der Schmelze, so daß die Ziehgeschwindigkeit nicht willkürlich gesteigert werden kann.In principle, the cores may be obtained by mechanical separation from strong rods, but more commonly the production is by known crystal growth techniques, e.g. after the pedestal procedure. With high pulling speed, the diameters of the drawn crystals decrease, but there is a close relationship between the pulling rate and the possible supercooling of the melt, so that the pulling speed can not be arbitrarily increased.

Mit Rücksicht auf die Stabilität der Schmelze kann beim Pedestalverfahren und beim bekannten Floating-Zone-Verfahren jeweils nur ein Kristall gezogen werden. Das Ziehen mehrerer Kristalle gleichzeitig, was für die Gewinnung der Seelen von großem Interesse sein kann, ist vom Czochalski-Verfahren bekannt, wobei der Tiegel und die Kristallisationskeime jeweils in Rotation versetzt werden. In DE-OS 2634256 wird eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens beschrieben«With regard to the stability of the melt can be drawn in Pedestalverfahren and in the known floating zone process only one crystal at a time. The pulling of several crystals at the same time, which may be of great interest for the recovery of the souls, is known from the Czochalski method in which the crucible and the nuclei are each set in rotation. DE-OS 2634256 describes a device for carrying out this method. «

nachteilig ist beim Czochalski-Verfahren, daß für die Herstellung von Siliziumkristallen Quarztiegel benötigt werden, die wegen der Forderung nach Halbleiter-Reinheit kostenaufwendig sind und außerdem gewöhnlich nur einen Ziehvorgang aushalten. Wegen des erforderlichen Aufwandes für. die Tiegel ist das Czochalski-Verfahren auch in seiner Variante mit der Möglichkeit des gleichzeitigen Ziehens mehrerer Kristalle nicht geeignet, den Gesamtaufwand für die Herstellung der für die Si-Abscheidung erforderlichen Seelen zu senken.What is disadvantageous in the Czochalski process is that quartz crucibles are required for the production of silicon crystals which, because of the requirement for semiconductor purity, are costly and, moreover, usually only withstand one drawing operation. Because of the required effort for. the crucibles, the Czochalski process, even in its variant with the possibility of simultaneous pulling of several crystals, is not suitable for reducing the total effort required to produce the soils required for Si deposition.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, den für die Herstellung kristalliner Siliziumstäbchen (Seelen) aus einer Schmelze unter hochreinen Bedingungen erforderlichen Aufwand erheblich zu senken.It is an object of the invention to considerably reduce the effort required for the production of crystalline silicon rods (souls) from a melt under high-purity conditions.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Technische Ursache für den hohen Aufwand der Herstellung gleichzeitig mehrerer Seelen aus einer Schmelze ist beim Czochalski-Verfahren die Verwendung eines Tiegels aus hochreinem Quarz. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit welchem die Herstellung gleichzeitig mehrerer dünner Siliziumstäbchen (Seelen) ohne Verwendung eines Quarztiegels möglich ist«The technical reason for the high cost of producing several souls from a melt in the Czochalski process is the use of a crucible made of high-purity quartz. It is an object of the invention to provide a method by which the simultaneous production of several thin silicon rods (souls) without the use of a quartz crucible is possible «

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf einem Block aus hochreinem Silizium stirnseitig eine Schmelze erzeugt wird, wobei der äußere Rand des Siliziumblockes nicht mit erschmolzen wird und als Eigentiegel-Rand dient. DerAccording to the invention the object is achieved in that on a block of high-purity silicon end face a melt is generated, wherein the outer edge of the silicon block is not melted with and serves as a self-inking edge. The

-3- 2 ΐ Ο 566 -3- 2 ΐ Ο 566

Siliziumblock (Eigentiegel) wird in bekannter Weise in rotierende Bewegung versetzt und außerhalb des Mittelpunktes der Schmelze mehrere in rotierende Bewegung versetzte Impfkeime eingetaucht. Nachdem diese im thermischen Gleichgewicht mit der Schmelze stehen, kamin bekannter Weise mit dem Ziehen der Seelen begonnen werden·Silicon block (self-sealing) is placed in a known manner in rotating motion and immersed outside of the center of the melt several in seeded seedlings. After they are in thermal equilibrium with the melt, it is known to start drawing the souls.

Es ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung, am Ende des Ziehvorganges die Stäbchen zu einer Platte -zusammenwachsen zu lassen, was in einfacher Weise durch Unterbrechung der rotierenden Bewegung der Kristalle-und der Ziehgeschwindigkeit erreicht wird. Durch Absenken des Tiegels kann diese Platte freigelegt werden. Die Platte ist als elektrische Brücke zwischen den Seelen bei der Abscheidung des Siliziums von Nutzen.It is also an object of the invention, at the end of the drawing process, to allow the rods to coalesce into a plate, which is achieved in a simple manner by interrupting the rotary movement of the crystals and the drawing speed. By lowering the crucible, this plate can be exposed. The plate is useful as an electrical bridge between the souls in the deposition of silicon.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.The invention will be explained below using an exemplary embodiment.

Auf einem rotierenden Si-Block wird mittels induktiver Beheizung stirnseitig eine Schmelze gebildet. Mach Ausbildung des stationären Zustandes werden außerhalb der Mitte in einem bestimmten Abstand vom Hochfrequenzheizer mehrere rotierende Impfkeime in die Schmelze getaucht. Das Rotieren der Impfkeime ist wegen des starken radialen Gradienten in der " Schmelze erforderlich. Der radiale Gradient der Temperatur an der Oberfläche der Schmelze ist im Inneren des Hochfrequenzheizers auf das Zentrum gerichtet, in der Mitte befindet sich der kälteste Punkt. Nachdem die Impfkeime im thermischen Gleichgewicht mit der Schmelze stehen, kann mit dem Ziehen der Stäbchen (Seelen) begonnen werden. Die Ziehgeschwindigkeit und die Temperatur der Schmelze sind so zu wählen, daß der gewünschte Durchmesser der Stäbchen erhalten wird. Die Unterkühlung der Schmelze wird dabei so gehalten, daß in der Mitte keine (Selbst-)Keimbildung erfolgt; durch eine passende Tiegeldrehzahl ist es dabei möglich, einen konvektionsbedingten Temperaturausgleich"On a rotating Si block, a melt is formed on the front side by means of inductive heating. Mach training the stationary state are immersed outside the center at a certain distance from the high frequency heater several rotating Impfkeime in the melt. The rotation of seed nuclei is necessary because of the strong radial gradient in the melt The radial gradient of the temperature at the surface of the melt is directed to the center inside the high-frequency heater with the coldest point in the middle Equilibrium with the melt can be started with the drawing of the rods (souls) The drawing speed and the temperature of the melt are to be chosen so that the desired diameter of the rods is obtained The supercooling of the melt is thereby maintained so that in no self-nucleation takes place in the middle, and a suitable crucible speed makes it possible to achieve a convection-dependent temperature compensation. "

. . . - 4 - 210 566, , , - 4 - 210 566

in radialer Richtung zu bewerkstelligen (je höher die Drehzahl, desto geringere Temperaturdifferenzen zwischen Mitte und Heizerzone). Am Ende des Ziehvorganges wird das Rotieren der Stäbchen unterbrochen und die Temperatur der Schmelze abgesenkt. Die Stäbchen (Seelen) wachsen entsprechend dem stationären Temperaturfeld zu einer Platte zusammen, die durch Absenken des Tiegels freigelegt wird. Diese Platte ist als Brücke im Abseheidungsprozeß bei entsprechender elektrischer Speisung von Hutzen, da sie von Anfang an einwandfreien elektrischen Kontakt der Seelen gegeneinander gewährleistet.in the radial direction (the higher the speed, the lower the temperature difference between center and heater zone). At the end of the drawing process, the rotation of the rods is interrupted and the temperature of the melt is lowered. The rods (souls) grow together according to the stationary temperature field to a plate, which is exposed by lowering the crucible. This plate is a bridge in Abseheidungsprozeß with appropriate electrical supply of Hutzen, since it ensures perfect electrical contact of the souls against each other from the beginning.

Claims (1)

Er f in'&ung s an s pruchHe's in a prud Verfahren zur Herstellung kristalliner Stäbchen aus einer Schmelze, unter Verwendung einer rotierenden Schmelze, aus der mittels mehrerer rotierender Impfkeime gleichzeitig mehrere kristalline Stäbchen gezogen werden, gekennzeichnet dadurch, daß die Schmelze in einem aus dem Kristallmaterial selbst bestehenden Eigentiegel erzeugt wird und daß am Ende des Ziehvorganges die rotierende Bewegung des Tiegels und der gezogenen Stäbchen unterbrochen wird und die Stäbchen zu einer Platte zusammenwachsen*Process for preparing crystalline rods from a melt using a rotating melt to be drawn from the rotating means of a plurality Working Seed simultaneously more crystalline rods, boiled ennzeichnet characterized in that the melt is produced in a self-made of the crystal material properties crucible and that of the end Drawing process, the rotating movement of the crucible and the drawn rods is interrupted and the rods grow together to a plate *