CN1197128A - 提拉单晶的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种提拉硅单晶的装置,包括一个元件,该元件环绕在晶化界面上生长的单晶,并有一个面朝单晶的表面。该元件基本上在与晶化界面相同水平面上围绕单晶并具有反射单晶辐射出的热辐射或发出热辐射的性能。本发明还涉及一种提拉硅单晶的方法,其中该单晶受到所采用的一个围绕它的元件的热影响。

Description

提拉单晶的装置及方法
本发明涉及一种提拉硅单晶的装置，包括一个元件，该元件环绕于在晶化界面处生长的单晶，且具有一个面对单晶的表面。本发明进一步涉及一种提拉硅单晶的方法，其中，单晶被以提拉速度V来提拉，该速度的选择采用以下方式，即，比率V/G的取值为1.3×10-3cm2min-1K-1±10％，其中G是在晶化界面区域中的轴向温度梯度。
例如在DE-4414947 A1中的描述，从单晶分离出来的硅半导体晶片会有一个所谓的堆垛层错环。堆垛层错环的出现与提拉速度V以及在晶化界面区域中的轴向温度梯度G密切相关连。根据实验所发现的公式V/G＝1.3×10-3cm2min-1K-1，有可能确定一个较低的提拉速度，高于该速度，堆垛层错环就开始出现。
现有技术进一步描述了堆垛层错环还区分了半导体晶片的不同区域，这是以存在不同类型的缺陷和缺陷密度为特征的(E.Domberger和W.V.Amon，Journal of the Electro-Chemical Society，Vol.143，No.5，1996)。该参考文献还公开了用通常采用的提拉方式在晶化界面区域中的温度梯度不是恒定的，但沿晶轴观察温度梯度沿半径方向变化。
本发明的目的是要基本上避免在半径方向上晶化界面区域中的轴向温度梯度变化。
该目的是通过一个提拉硅单晶的装置来实现的，包括一个元件，该元件环绕在晶化界面处生长的单晶，并有一个面朝单晶的表面，且其特征在于，该元件基本上在与晶化界面相同水平面上围绕单晶并具有反射单晶辐射出的热辐射或发出热辐射的性能。
该目的还通过一种提拉硅单晶的方法来实现，其中单晶以速度V被提拉，该速度是这样选择的，即比值V/G的值取1.3×10-3cm2min-1K-1±10％，其中，G是在晶化界面区域中单晶的轴向温度梯度，其特征在于单晶受到一个围绕它的一个元件的热影响，该元件基本上在与晶化界面相同的水平面上。
晶化界面区域中轴向温度梯度G的标准化(这一点可借助本发明来实现)使得生产具有明确可调节缺陷特征的半导体晶片成为可能。
参考下面的一个附图，本发明将被更详细地描述。仅给出有助于理解本发明的那些特征。该图示意性地示出了一个生长中的单晶的纵剖视图。由于是轴向对称的，只示出了右边的部分。
单晶1在晶化界面2上生长。生长所需的材料由熔体3来提供。围绕着单晶，设置了一个本身已知的热屏蔽器4。在晶化界面区域中，该屏蔽器与一个元件5相连，该元件延伸至离单晶在一个距离D以内。该距离D优选为10-50mm。元件5具有一个面朝单晶1的表面6且该表面在提拉方向上延伸一个高度H。高度H优选为25至100mm。表面6相对与单晶的长轴7倾斜，优选沿着单晶的方向。角度α优选为0至60°。该表面不必是平面的，例如还可以是凸的或凹的设计。
元件5的设置基本上与晶化界面2在同一水平面上，所以该晶化界面区域会受到由于使用该元件而产生的热影响。在本发明的上下文中，晶化界面区域是指晶化界面2及朝上延伸进入单晶达2mm的一个区域。
为了在使用该元件时，使半径方向上的轴向温度梯度的标准化成为可能，该元件必须良好反射由单晶发出的热辐射，或者给单晶加热。在第一种情况中，元件5或至少其表面6，由一种对热辐射具有高反射系数的材料组成，例如由钼或抛光石墨制成。在第二种情况中，元件5被设计为一个加热元件，优选为电阻加热器。为了进一步改进G的径向均匀性，可以在该元件上方进行主动冷却，比如在元件上方提供一个主动冷却装置，如US-5,567,399中的实施例所述。
元件5不需连接在热屏蔽器4上。它也可独立地固定在热屏蔽器的一个框架上。

Claims (9)

1、一种提拉硅单晶的装置，包括一个元件，该元件环绕在晶化界面上生长的单晶，并有一个面朝该单晶的表面，其特征在于，该元件基本上在与晶化界面相同水平面上围绕单晶并具有反射单晶辐射出的热辐射或发出热辐射的性能。
2、如权利要求1的装置，其特征在于，该元件连接在围绕单晶的热屏蔽器的下缘。
3、如权利要求1或2之一的装置，其特征在于，该元件的表面相对于单晶的长轴是倾斜的，与单晶有一个特定的角度。
4、如权利要求1至3之一的装置，其特征在于，该元件的高度H为25至100mm。
5、如权利要求1至4之一的装置，其特征在于，该元件延伸至离单晶在一个10-50mm的距离D以内。
6、一种提拉硅单晶的方法，其中，单晶以速度V被提拉，该速度是这样选择的，即比值V/G的值取1.3×10-3cm2min-1K-1±10％，其中，G是在晶化界面区域中单晶的轴向温度梯度，其特征在于，该单晶受到一个围绕它的元件的热影响，该元件基本上在与晶化界面相同的水平面上。
7、如权利要求6的方法，其特征在于，采用该元件来反射从单晶发出的热辐射。
8、如权利要求6的方法，其特征在于，采用该元件来使单晶暴露在热辐射下。
9、如权利要求6至8之一的方法，其特征在于，在该元件上方具有主动的冷却。
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