способ выращивания монокристаллов кремния
Классы МПК: | C30B15/00 Выращивание монокристаллов вытягиванием из расплава, например по методу Чохральского C30B29/06 кремний |
Автор(ы): | Сальник З.А., Микляев Ю.А. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество "Подольский химико-металлургический завод" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-06-13 публикация патента:
20.04.1997 |
Изобретение относится к выращиванию монокристаллов кремния по методу Чохральского с однородным распределением кислорода по всей длине кристалла при обеспечении его бездислокационной структуры, что позволяет использовать эти кристаллы в производстве интегральных схем с высоким уровнем интеграции. Это достигается тем, что в способе выращивания монокристаллов кремния вытягиванием на вращающуюся затравку из расплава в тигле, поверхность которого состоит последовательно из цилиндрической и сферической частей, включающем изменение частоты вращения тигля и поддержание постоянной частоты вращения кристалла (Wкр.), при Wкр>Wт, изменение частоты вращения тигля (Wт) по мере выращивания осуществляют в зависимости от того, на каком участке тигля находится уровень расплава: цилиндрическом или сферическом. При этом при выращивании кристалла из цилиндрической части тигля Wт увеличивают на (0,1-0,5) об/мин, а при выращивании из сферической части тигля - уменьшают на (0,15-0,45) об/мин на каждый сантиметр длины кристалла. 1 табл., 1 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1 Способ выращивания монокристаллов кремния вытягиванием на вращающуюся затравку из расплава в тигле, поверхность которого состоит последовательно из цилиндрической и сферической частей, включающий изменение частоты вращения тигля и поддержание постоянной частоты вращения кристалла, отличающийся тем, что частоту вращения тигля при выращивании кристалла из цилиндрической части тигля увеличивают на 0,2 0,5 об/мин, при выращивании из сферической части тигля уменьшают на 0,15 0,45 об/мин на каждый сантиметр длины кристалла.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых материалов, в частности к технологии получения кремния методом Чохральского, и может быть использовано в производстве интегральных схем с высоким уровнем интеграции. Этот метод включает в себя выращивание монокристаллов на монокристаллическую затравку из расплава кремния, помещенного в кварцевый тигель. В результате реакции взаимодействия расплава со стенками кварцевого тигля растущий кристалл обогащается кислородом. Непрерывное убывание расплава в тигле по мере выращивания кристалла при использовании неизменной частоты вращения тигля (Wт) и кристалла (Wкр) приводит к неоднородному распределению концентрации кислорода (No) по длине кристалла. Известен способ повышения однородности распределения кислорода по длине кристалла по мере его выращивания [1] В соответствии с [1] Wкр увеличивается по линейному закону в пределах 0,05 0,2 об/мин на каждый сантиметр длины кристалла. Однако этот метод не обеспечивает однородного распределения кислорода по всей длине кристалла, поскольку не учитывает сложный характер изменения No, обусловленный в большей мере конструкцией применяемых в настоящее время кварцевых тиглей. Известен также способ повышения однородности распределения кислорода по длине монокристалла кремния [2] в соответствии с которым в расплав кремния опускают кварцевую трубку, через которую по мере убывания расплава вводят расчетные количества кварцевой крошки. Недостатками способа являются конструктивные проблемы, связанные с введением кварцевой трубки в рабочую зону установки выращивания, а также высокая вероятность срыва бездислокационного роста кристалла из-за возможного попадания кварцевой крошки на фронт кристаллизации расплава. Известны способы повышения однородности распределения кислорода по длине кристалла путем изменения частоты вращения тигля по мере выращивания кристалла при неизменной величине Wкр.. Так, в [3] предлагается изменять частоту вращения тигля по следующему закону:grad Wт
![способ выращивания монокристаллов кремния, патент № 2077615](/images/patents/395/2077032/177.gif)
где К положительная (или отрицательная) величина в зависимости от градиента температуры между периферией и центром расплава. Однако этот метод очень трудоемок, поскольку для каждого конкретного варианта выращивания необходимо проводить измерение концентрации кислорода по длине кристалла при постоянной Wт и измерение градиента температуры в расплаве. Наиболее близким к предлагаемому решению является способ, описанный в [4] В нем для повышения однородности распределения Nо частоту вращения тигля непрерывно увеличивают по мере выращивания кристалла. При этом кристалл и тигель вращаются в противоположные стороны и в процессе всего выращивания сохраняется условие Wкр>Wт. Однако этот метод не может обеспечить высокую однородность распределения Nо по всей длине кристалла. Установлено, что по мере выращивания монокристалла концентрация кислорода может уменьшаться или возрастать в зависимости от того, в какой части тигля находится расплав (в цилиндрической или сферической). Применение же предложенного в [4] метода с постоянной W^крнепрерывно возрастающей по мере выращивания Wт, не обеспечивает выравнивания No по всей длине кристалла. Еще одним недостатком предложенного в [4] метода является трудность реализации рекомендованных для обеспечения Wкр>Wт частот вращения кристалла на установках с "гибким" верхним штоком (во всех приведенных в [4] примерах Wкр
![способ выращивания монокристаллов кремния, патент № 2077615](/images/patents/395/2077028/8805.gif)
Определение места изменения величины и знака
![способ выращивания монокристаллов кремния, патент № 2077615](/images/patents/395/2077615/2077615-2t.gif)
![способ выращивания монокристаллов кремния, патент № 2077615](/images/patents/395/2077615/2077615-3t.gif)
![способ выращивания монокристаллов кремния, патент № 2077615](/images/patents/395/2077615/2077615-4t.gif)
![способ выращивания монокристаллов кремния, патент № 2077615](/images/patents/395/2077005/8776.gif)
![способ выращивания монокристаллов кремния, патент № 2077615](/images/patents/395/2077615/2077615-5t.gif)
![способ выращивания монокристаллов кремния, патент № 2077615](/images/patents/395/2077035/8773.gif)
![способ выращивания монокристаллов кремния, патент № 2077615](/images/patents/395/2077615/2077615-6t.gif)
Класс C30B15/00 Выращивание монокристаллов вытягиванием из расплава, например по методу Чохральского