WO2021018502A1 - Verfahren zum ziehen eines einkristalls aus silizium gemäss der czochralski-methode aus einer schmelze - Google Patents

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WO2021018502A1
WO2021018502A1 PCT/EP2020/068489 EP2020068489W WO2021018502A1 WO 2021018502 A1 WO2021018502 A1 WO 2021018502A1 EP 2020068489 W EP2020068489 W EP 2020068489W WO 2021018502 A1 WO2021018502 A1 WO 2021018502A1
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Alexander Molchanov
Matiss PLATE
Andreas Sattler
Dirk Zemke
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Siltronic Ag
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    • C30B29/06—Silicon

Definitions

  • the invention relates to a method for pulling a single crystal of silicon according to the Czochralski method from a melt, comprising
  • a single crystal is pulled from a melt according to the Czochralski method, usually by melting polycrystalline material to a melt in a crucible, dipping a single crystal seed crystal into the melt and pulling it away from the melt.
  • a single crystal is pulled, which is divided into an initial cone, a cylindrical section and a
  • End cone can be divided.
  • the cylindrical section of the single crystal is of particular interest because it is further processed into semiconductor wafers, which in turn are the basic material for the production of electronic components.
  • Diameter of a single crystal during the pulling of a first section of the single crystal to vary the pulling speed, and to pull the single crystal at a predetermined pulling speed during the pulling of a second section.
  • the initial cone to the cylindrical section is comparatively imprecise.
  • Crystallization rate v is in particular through in this phase
  • the method according to WO 2018/069051 A1 provides, when pulling the initial cone, the pulling speed v p and the heating power of the heating source, which is above the
  • the object of the present invention is to effectively limit the mentioned loss of yield by providing a comparatively robust method.
  • the object of the invention is achieved by a method for drawing a
  • Single crystal of silicon according to the Czochralski method from a melt comprising pulling at least one end section of an initial cone and a cylindrical section of the single crystal at a pulling speed that follows a predetermined course and repeatedly performing the following steps a) to c) in the course of regulating the diameter of the end section of the
  • the diameter must be regulated which has as little influence as possible on the quotient v / G. So it can be arranged that the
  • Loss of yield can be avoided. Obviously, it is not sufficient to begin regulating the diameter in the manner described only with the pulling of the cylindrical section of the single crystal. Rather, it must be ensured that this regulation is started before the cylindrical section of the single crystal is pulled. It is particularly preferred to control the
  • a feedback control is set up, with a specified target diameter as the reference variable, the current diameter as the controlled variable and the heating power of the annular
  • Resistance heating as a manipulated variable.
  • the heating power of a main heating source for heating the crucible from the side follows a predetermined profile and is preferably readjusted if necessary in order to relieve the annular resistance heating.
  • the diameter of a first part of the initial cone is regulated up to the end section of the initial cone, preferably with the drawing speed v p as the manipulated variable.
  • images from a camera system are preferably evaluated by means of automatic image processing, which depict the bright ring that is on the melt around the
  • the controller of a control loop according to the invention is designed as a PID controller, preferably as a PD controller.
  • a desired defect distribution of intrinsic point defects preferably comprises a distribution in which such point defects are indeed present in the single crystal, but only in an amount below a concentration at which they are in an agglomerated state.
  • agglomerates in particular in the form of COP defects (crystal originated particles), OSF defects (oxidation induced stacking faults), B-band defects and Lpit defects (large pits) cannot be detected.
  • the intrinsic point defects are preferably distributed in such a way that semiconductor wafers made of silicon obtained from the cylindrical section of the single crystal either only have silicon interstitials or only vacancies
  • the course of the pulling speed v p is preferably specified such that the concentrations of vacancies and silicon interstitials remain below critical concentrations.
  • the critical concentrations can be determined by comparison with the occurrence of larger agglomerates.
  • a silicon single crystal pulled by the method according to the invention preferably has a diameter of at least 300 mm.
  • FIG. 1 shows an apparatus for pulling a single crystal made of silicon according to the CZ method.
  • FIG. 2 shows the course of the deviation in the pulling speed as a function of the position in the single crystal as a result of two jumps in the pulling speed.
  • FIG. 3 shows the change in the concentration of point defects in the single crystal as a result of the cracks shown in FIG. 4 shows the course of the pulling speed as a function of the crystal position when using a method according to the invention and when using a regulation of the diameter of the single crystal that is not according to the invention.
  • 5 shows the course of the deviation of the diameter of a single crystal from a nominal diameter as a function of the position in the single crystal when using the method according to the invention and when using a counter-example not according to the invention.
  • the device according to FIG. 1 comprises a pulling chamber 1, in which a crucible 2 for receiving the melt 3 is accommodated, and a camera system 4 for
  • the crucible 2 is carried by a shaft 6 which can be raised, lowered and rotated.
  • a resistance heater 7 is arranged around the crucible 2, with the aid of which solid silicon is melted to form the melt 3.
  • the growing single crystal 5 is pulled from the melt via a pulling mechanism 8.
  • a heat shield 9 and an annular resistance heater 10, which surround the growing single crystal 5, are arranged above the crucible 2.
  • About the resistance heater 10 can a Shielding (not shown) may be provided which restricts the upward transport of heat.
  • FIG. 2 and FIG. 3 are intended to illustrate how fluctuations in the pulling speed v p can change the concentration C of point defects in the single crystal.
  • FIG. 2 two jumps in the pulling speed Dn r as a function of the axial position P in the single crystal are shown with a continuous curve and a dashed curve.
  • the position Po denotes the beginning of the cylindrical section of the single crystal.
  • FIG. 3 shows the direct effect of the jumps as a significant change in the concentration of point defects AC. It can be seen that after the cracks, a significant amount of crystal length must be drawn before
  • Pull speed v p exist as a manipulated variable up to position Po in the single crystal, with the sequence shown in FIG.
  • Nominal diameter (solid curve) and the diameter according to the example (curve drawn with double dashed lines) and counter-example (curve drawn with single dashed lines) are compared.
  • the diameter d s designates the nominal diameter in the cylindrical section of the single crystal.

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Abstract

Verfahren zum Ziehen eines Einkristalls aus Silizium gemäß der Czochralski-Methode aus einer Schmelze, umfassend das Ziehen von mindestens einem Endabschnitt eines Anfangskonus und eines zylindrischen Abschnitts des Einkristalls mit einer Ziehgeschwindigkeit, die einem vorgegebenen Verlauf folgt und das wiederholte Durchführen der folgenden Schritte a) bis c) im Zuge einer Regelung des Durchmessers des Endabschnitts des Anfangskonus und des zylindrischen Abschnitts des Einkristalls: a) das Messen eines aktuellen Durchmessers des Einkristalls; b) das Feststellen der Abweichung des aktuellen Durchmessers von einem Solldurchmesser des Einkristalls; und c) das Verwenden der Heizleistung einer ringförmigen Widerstandsheizung, die einen Durchmesser aufweist, der größer ist, als der aktuelle Durchmesser des Einkristalls, und die konzentrisch zum Anfangskonus über der Schmelze angeordnet ist, als Regelgröße zur Regelung des Durchmessers des Einkristalls hin zum 20 Solldurchmesser des Einkristalls.

Description

Verfahren zum Ziehen eines Einkristalls aus Silizium gemäß der Czochralski-
Methode aus einer Schmelze
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Ziehen eines Einkristalls aus Silizium gemäß der Czochralski-Methode aus einer Schmelze, umfassend
das Ziehen eines Anfangskonus und eines zylindrischen Abschnitts des Einkristalls.
Stand der Technik / Probleme
Ein Einkristall wird gemäß der Czochralski-Methode aus einer Schmelze gezogen, üblicherweise indem polykristallines Material in einem Tiegel zu einer Schmelze geschmolzen wird, ein einkristalliner Impfkristall in die Schmelze getaucht und von der Schmelze weggezogen wird. Im Verlauf dieses Prozesses wird ein Einkristall gezogen, der in einen Anfangskonus, einen zylindrischen Abschnitt und einen
Endkonus unterteilt werden kann. Von besonderem Interesse ist der zylindrische Abschnitt des Einkristalls, weil dieser zu Halbleiterscheiben weiterverarbeitet wird, die wiederum Grundmaterial für die Herstellung elektronischer Bauelemente sind.
Gemäß US 2003/0033972 A1 ist es wünschenswert den Anfangskonus eines
Einkristalls aus Halbleitermaterial derart zu ziehen, dass der Anfangskonus eine angestrebte Form erhält und dass der Einkristall bereits zu Beginn des Ziehens des zylindrischen Abschnitts hinsichtlich der Defektverteilung intrinsischer Punktdefekte und deren Agglomerate angestrebte Eigenschaften aufweist.
Das in WO 00/56956 A1 beschriebene Verfahren sieht vor, zur Regelung des
Durchmessers eines Einkristalls während des Ziehens eines ersten Abschnitts des Einkristalls die Ziehgeschwindigkeit zu variieren, und den Einkristall mit vorbestimmter Ziehgeschwindigkeit während des Ziehens eines zweiten Abschnitts zu ziehen.
In US 2011/0126757 A1 wird vorgeschlagen, den zylindrischen Teil eines Einkristalls aus Halbleitermaterial mit einer vorgegebenen Ziehgeschwindigkeit zu ziehen und den Durchmesser des zylindrischen Teils mittels der Heizleistung einer Heizquelle zu regeln, die über der Schmelze angeordnet ist. Der Verlauf der Ziehgeschwindigkeit wird in Kenntnis der thermischen Verhältnisse beim Ziehen des zylindrischen Teils des Einkristalls derart gewählt, dass der Quotient vp/G von Ziehgeschwindigkeit vp und axialem Temperaturgradienten G an der Phasengrenze zwischen der Schmelze und dem wachsenden Einkristall, der maßgeblich die Defektverteilung intrinsischer Punktdefekte abbildet, in einem vorgesehenen Wertebereich bleibt. Störungen, die sich in Abweichungen von einem Solldurchmesser manifestieren, kann durch die Regelung mittels der Heizquelle entgegengewirkt werden.
Die Ziehgeschwindigkeit vp steht im oben erwähnten Quotienten jedoch nur näherungsweise für die Kristallisationsgeschwindigkeit v, mit der der Einkristall wächst. Und diese Näherung ist besonders in der Phase des Übergangs vom
Anfangskonus zum zylindrischen Abschnitt vergleichsweise ungenau. Die
Kristallisationsgeschwindigkeit v wird in dieser Phase insbesondere durch
Temperaturschwankungen in der Schmelze beeinflusst. Das führt oft dazu, dass sich das dynamische Gleichgewicht mit einem angestrebten Quotienten v/G durch
Vorgabe des Quotienten vp/G nicht schon am Anfang des Ziehens des zylindrischen Abschnitts des Einkristalls realisieren lässt. Die Folge davon ist ein Ausbeuteverlust, weil ein erster Teil des zylindrischen Abschnitts des Einkristalls nicht die gewünschten Materialeigenschaften bezüglich der Defektverteilung intrinsischer Punktdefekte hat.
Das Verfahren gemäß WO 2018/069051 A1 sieht vor, beim Ziehen des Anfangskonus die Ziehgeschwindigkeit vp und die Heizleistung der Heizquelle, die über der
Schmelze angeordnet ist, iterativ vorauszubestimmen. Dieses Verfahren ist aber vergleichsweise anfällig für Störungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den erwähnten Ausbeuteverlust durch Bereitstellen eines vergleichsweise robusten Verfahrens wirksam einzuschränken.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Ziehen eines
Einkristalls aus Silizium gemäß der Czochralski-Methode aus einer Schmelze, umfassend das Ziehen von mindestens einem Endabschnitt eines Anfangskonus und eines zylindrischen Abschnitts des Einkristalls mit einer Ziehgeschwindigkeit, die einem vorgegebenen Verlauf folgt und das wiederholte Durchführen der folgenden Schritte a) bis c) im Zuge einer Regelung des Durchmessers des Endabschnitts des
Anfangskonus und des zylindrischen Abschnitts des Einkristalls:
a) das Messen eines aktuellen Durchmessers des Einkristalls;
b) das Feststellen der Abweichung des aktuellen Durchmessers von einem
Solldurchmesser des Einkristalls; und
c) das Verwenden der Heizleistung einer ringförmigen Widerstandsheizung, die einen Durchmesser aufweist, der größer ist, als der aktuelle Durchmesser des Einkristalls, und die konzentrisch zum Anfangskonus über der Schmelze angeordnet ist, als Regelgröße zur Regelung des Durchmessers des Einkristalls hin zum
Solldurchmesser des Einkristalls.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass noch während des Ziehens des
Anfangskonus eine Regelung des Durchmessers erfolgen muss, die möglichst wenig Einfluss auf den Quotienten v/G nimmt. So lässt es sich einrichten, dass die
Abweichung zwischen der vorgegebenen Ziehgeschwindigkeit vp und der
Kristallisationsgeschwindigkeit v ausreichend klein bleibt, damit die erwähnten
Ausbeuteverluste vermieden werden können. Es genügt offenbar nicht, die Regelung des Durchmessers in der beschriebenen Weise erst mit dem Ziehen des zylindrischen Abschnitts des Einkristalls zu beginnen. Es muss vielmehr darauf geachtet werden, dass mit dieser Regelung begonnen wird, bevor der zylindrische Abschnitt des Einkristalls gezogen wird. Besonders bevorzugt ist es, mit der Regelung des
Durchmessers des Einkristalls mittels der ringförmigen Widerstandsheizung zu beginnen, solange noch mindestens 15 mm Länge des Anfangskonus zu ziehen sind. Wird erfindungsgemäß vorgegangen, kann eine gewünschte Defektverteilung intrinsischer Punktdefekte im zylindrischen Abschnitt ohne oder mit nur geringfügigem Ausbeuteverlust erreicht werden.
Der Verlauf der Ziehgeschwindigkeit wird in Abhängigkeit der gewünschten
Defektverteilung intrinsischer Punktdefekte vorgegeben und dabei die bekannte Tatsache berücksichtigt, dass das Verhältnis von Ziehgeschwindigkeit und axialem Temperaturgradienten G an der Phasengrenze zwischen der Schmelze und dem Einkristall diese Defektverteilung maßgeblich beeinflusst. Darüber hinaus ist bevorzugt, den Einfluss von Spannungsfeldern im Einkristall auf Punktdefekte und deren Bewegung zu berücksichtigen, ebenso wie den von Temperaturfeldern im Einkristall auf die radiale Diffusion von Punktdefekten. Wie das geschehen kann, ist beispielsweise in US 2008/0187736 A1 beschrieben. Der radiale Verlauf des axialen Temperaturgradienten G an der Phasengrenze zwischen der Schmelze und dem Einkristall während des Ziehens des zylindrischen Abschnitts des Einkristalls wird vorab vorzugsweise mittels Simulationsrechnungen ermittelt.
Zur Regelung des Durchmessers des Einkristalls während des Ziehens zumindest eines Endabschnitts des Anfangskonus des Einkristalls und während des Ziehens des zylindrischen Abschnitts des Einkristalls wird ein Regelkreis (feedback control) eingerichtet, mit einem vorgegebenen Solldurchmesser als Führungsgröße, dem aktuellen Durchmesser als Regelgröße und der Heizleistung der ringförmigen
Widerstandsheizung als Stellgröße. Die Heizleistung einer Hauptheizquelle zum Erhitzen des Tiegels von der Seite folgt einem vorgegebenen Verlauf und wird vorzugsweise bei Bedarf nachgeregelt, um die ringförmige Widerstandsheizung zu entlasten. Der Durchmesser eines ersten Teils des Anfangskonus wird bis zum Endabschnitt des Anfangskonus vorzugsweise mit der Ziehgeschwindigkeit vp als Stellgröße geregelt.
Zur Messung des aktuellen Durchmessers (Istdurchmesser) des Einkristalls werden vorzugsweise Bilder eines Kamerasystems mittels automatischer Bilderverarbeitung ausgewertet, die den hellen Ring abbilden, der auf der Schmelze um den
wachsenden Einkristall herum zu sehen ist. Ausgehend vom Durchmesser des hellen Rings kann auf den Durchmesser des Einkristalls geschlossen werden. Grundsätzlich kann jedes bekannte Verfahren zur Messung des aktuellen Durchmessers verwendet werden. Der Regler eines erfindungsgmäßen Regelkreises wird als PID-Regler, vorzugsweise als PD-Regler ausgelegt.
Eine gewünschte Defektverteilung intrinsischer Punktdefekte umfasst vorzugsweise eine Verteilung, in der solche Punktdefekte im Einkristall zwar vorhanden sind, aber nur in einer Menge unterhalb einer Konzentration, bei der sie in einem agglomerierten Zustand vorliegen. Beim Vorliegen der bevorzugten Verteilung sind insbesondere Agglomerate in Form von COP-Defekten (crystal originated particles), OSF-Defeken (oxidation induced stacking faults), B-Band Defekten und Lpit-Defekten (large pits) nicht nachweisbar. Vorzugsweise sind die intrinsischen Punktdefekte so verteilt, dass vom zylindrischen Abschnitt des Einkristalls erhaltene Halbleiterscheiben aus Silizium entweder nur Silizium-Zwischengitteratome (interstitials) oder nur Leerstellen
(vacancies) als Punktdefekte enthalten, aber keine nachweisbaren Agglomerate davon mit einer Größe von größer als 5 nm. Dementsprechend wird der Verlauf der Ziehgeschwindigkeit vp vorzugsweise derart vorgegeben, dass die Konzentrationen von Leerstellen und Silizium-Zwischengitteratomen unter kritischen Konzentrationen bleiben. Die kritischen Konzentrationen lassen sich durch Vergleich mit dem Auftreten von größeren Agglomeraten ermitteln.
Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gezogener Einkristall aus Silizium hat vorzugsweise einen Durchmesser von mindestens 300 mm.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Zeichnungen weiter beschrieben.
Kurzbeschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Ziehen eines Einkristalls aus Silizium nach der CZ- Methode.
Fig. 2 zeigt den Verlauf der Abweichung der Ziehgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Position im Einkristall in Folge zweier Sprünge der Ziehgeschwindigkeit.
Fig. 3 zeigt die Veränderung der Konzentration von Punktdefekten im Einkristall als Folge der in Fig.2 gezeigten Sprünge. Fig. 4 zeigt den Verlauf der Ziehgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Kristallposition bei Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und bei Anwendung einer nicht erfindungsgemäßen Regelung des Durchmessers des Einkristalls. Fig. 5 zeigt den Verlauf der Abweichung des Durchmessers eines Einkristalls von einem Solldurchmesser in Abhängigkeit der Position im Einkristall bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und bei Anwendung eines nicht erfindungsgemäßen Gegenbeispiels. Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 Ziehkammer
2 Tiegel
3 Schmelze
4 Kamerasystem
5 Einkristall
6 Welle
7 Widerstandsheizung
8 Ziehmechanismus
9 Hitzeschild
10 ringförmige Widerstandsheizung
12 optische Achse
Die Vorrichtung gemäß Fig.1 umfasst eine Ziehkammer 1 , in der ein Tiegel 2 zum Aufnehmen der Schmelze 3 untergebracht ist, und ein Kamerasystem 4 zum
Beobachten einer Phasengrenze zwischen der Schmelze 3 und eines wachsenden Einkristalls 5 entlang einer optischen Achse 12. Der Tiegel 2 wird von einer Welle 6 getragen, die angehoben, abgesenkt und gedreht werden kann. Um den Tiegel 2 herum ist eine Widerstandsheizung 7 angeordnet, mit deren Hilfe festes Silizium unter Bildung der Schmelze 3 geschmolzen wird. Der wachsende Einkristall 5 wird über einen Ziehmechanismus 8 aus der Schmelze gezogen. Über dem Tiegel 2 sind ein Hitzeschild 9 und eine ringförmige Widerstandsheizung 10 angeordnet, die den wachsenden Einkristall 5 umgeben. Über der Widerstandsheizung 10 kann eine Abschirmung (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die den Wärmetransport nach oben einschränkt.
Fig.2 und Fig.3 sollen verdeutlichen, wie Schwankungen der Ziehgeschwindigkeit vp die Konzentration C von Punktdefekten im Einkristall ändern können. In Fig.2 sind zwei Sprünge der Ziehgeschwindigkeit Dnr in Abhängigkeit der axialen Position P im Einkristall mit einem durchgezogen und einem gestrichelt gezeichneten Verlauf dargestellt. Die Position Po bezeichnet den Beginn des zylindrischen Abschnitts des Einkristalls. Fig.3 zeigt die unmittelbare Auswirkung der Sprünge als signifikante Änderung der Konzentration von Punktdefekten AC. Es ist zu sehen, dass nach den Sprüngen ein erhebliches Maß an Kristalllänge gezogen werden muss, bevor
Konzentrationen an Punktdefekten erreicht werden, die vor den Sprüngen bestanden. Weil eine Regelung des Durchmessers des Einkristalls mittels der
Ziehgeschwindigkeit als Stellgröße naturgemäß solche Schwankungen der
Ziehgeschwindigkeit beinhaltet, kommt deren Verwendung ungeachtet von deren Vorteilen wegen der dargestellten Wirkung zumindest dann eher nicht in Betracht, wenn nicht nur der Durchmesser, sondern auch die Verteilung von Punktdefekten im Einkristall in vorgegebenen Bereichen bleiben sollen.
Der als Stand der Technik zu wertende Vorschlag, beim Ziehen des zylindrischen Teils des Einkristalls eine Regelung des Durchmessers des Einkristalls zu
implementieren, die die Fleizleistung einer ringförmigen, über der Schmelze
angeordneten Widerstandheizung als Stellgröße verwendet, kann Ausbeuteverluste nicht verhindern, die wegen der in Fig.3 dargestellten Wirkung auftreten.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, mit einer derartigen Regelung zu beginnen, bevor der Anfangskonus des Einkristalls fertiggezogen wurde. Der
Unterschied ist in Fig.4 dargestellt. Im dargestellten erfindungsgemäßen Beispiel (durchgezogen gezeichnete Kurve) wird vor dem Erreichen der Kristall-Position Po, also während des Ziehens des Anfangskonus, von einer Regelung des Durchmessers mittels der Ziehgeschwindigkeit vp als Stellgröße auf eine Regelung mittels der Fleizleistung der ringförmigen Widerstandsheizung gewechselt und nach dem
Wechsel die Ziehgeschwindigkeit vp entsprechend einer Vorgabe gesteuert, welche den Quotienten vp/G in einen vorgesehenen Wertebereich bringt. Im Gegensatz dazu bleiben gemäß dem Gegenbeispiel (gestrichelt gezeichnete Kurve) die Schwankungen der Ziehgeschwindigkeit wegen der Regelung mittels der
Ziehgeschwindigkeit vp als Stellgröße bis zur Position Po im Einkristall bestehen, mit der in Fig.3 gezeigten Folge.
Das erfindungsgemäße Vorgehen ist auch vorteilhaft hinsichtlich der Abweichung des Durchmessers des Einkristalls vom Solldurchmesser. In Fig.5 sind der
Solldurchmesser (durchgezogen gezeichnete Kurve) und die Durchmesser gemäß Beispiel (doppelt gestrichelt gezeichnete Kurve) und Gegenbeispiel (einfach gestrichelt gezeichnete Kurve) einander gegenübergestellt. Der Durchmesser ds bezeichnet den Solldurchmesser im zylindrischen Abschnitt des Einkristalls. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Abweichungen vom
Solldurchmesser bereits zu Beginn des Ziehens des zylindrischen Teils des
Einkristalls vergleichsweise gering.
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 zum Ziehen eines Einkristalls aus Silizium gemäß der Czochralski- Methode aus einer Schmelze, umfassend
das Ziehen von mindestens einem Endabschnitt eines Anfangskonus und eines zylindrischen Abschnitts des Einkristalls mit einer Ziehgeschwindigkeit, die einem vorgegebenen Verlauf folgt und das wiederholte Durchführen der folgenden Schritte a) bis c) im Zuge einer Regelung des Durchmessers des Endabschnitts des
Anfangskonus und des zylindrischen Abschnitts des Einkristalls:
a) das Messen eines aktuellen Durchmessers des Einkristalls;
b) das Feststellen der Abweichung des aktuellen Durchmessers von einem
Solldurchmesser des Einkristalls; und
c) das Verwenden der Heizleistung einer ringförmigen Widerstandsheizung, die einen Durchmesser aufweist, der größer ist, als der aktuelle Durchmesser des Einkristalls, und die konzentrisch zum Anfangskonus über der Schmelze angeordnet ist, als Regelgröße zur Regelung des Durchmessers des Einkristalls hin zum
Solldurchmesser des Einkristalls.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , umfassend
das Beginnen der Regelung des Durchmessers des Anfangskonus des Einkristalls mit der Heizleistung der ringförmigen Widerstandsheizung als Stellgröße, solange noch mindestens 15 mm Länge des Anfangskonus zu ziehen sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, umfassend das Verwenden eines PD-Reglers zur Regelung des Durchmessers des Einkristalls mit der Heizleistung der ringförmigen Widerstandsheizung als Stellgröße.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, umfassend das Regeln des
Durchmessers eines ersten Teils des Anfangskonus bis zum Endabschnitt des Anfangskonus mit der Ziehgeschwindigkeit vp als Stellgröße.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die ringförmige Widerstandsheizung im Abstand von nicht weniger als 1 mm und nicht mehr als 200 mm über der Schmelze angeordnet ist.
PCT/EP2020/068489 2019-08-01 2020-07-01 Verfahren zum ziehen eines einkristalls aus silizium gemäss der czochralski-methode aus einer schmelze WO2021018502A1 (de)

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