CS220628B1 - Induktor pro přípravu polovodičových krystalů metodou letmé zonální tavby s indukčním ohřevem - Google Patents

Induktor pro přípravu polovodičových krystalů metodou letmé zonální tavby s indukčním ohřevem Download PDF

Info

Publication number
CS220628B1
CS220628B1 CS241781A CS241781A CS220628B1 CS 220628 B1 CS220628 B1 CS 220628B1 CS 241781 A CS241781 A CS 241781A CS 241781 A CS241781 A CS 241781A CS 220628 B1 CS220628 B1 CS 220628B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
inductor
induction heating
melting
coaxial
semiconductor crystals
Prior art date
Application number
CS241781A
Other languages
English (en)
Inventor
Vilem Smejkal
Original Assignee
Vilem Smejkal
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vilem Smejkal filed Critical Vilem Smejkal
Priority to CS241781A priority Critical patent/CS220628B1/cs
Publication of CS220628B1 publication Critical patent/CS220628B1/cs

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Vynález ise týká jednozávitového plošného induktoru pro přípravu (polovodičových krystalů metodou letmé zonální tavby s indukčním ohřevem v souosém vertikálním usípořádání. Induktor je vedle hlavních přívodů od koaxiálního vedení opatřen dodatečnými přívody pro vedení vysokofrekvenčních proudů a chladicí kapaliny, kterými je možné vytvářet rotační asymetrii pole v oblasti horního rozhraní fází a tím ovlivňovat proces odtavování tyčí výchozího materiálu.

Description

Vynález ise týká jednozávitového plošného induktoru pro přípravu (polovodičových krystalů metodou letmé zonální tavby s indukčním ohřevem v souosém vertikálním usípořádání.
Induktor je vedle hlavních přívodů od koaxiálního vedení opatřen dodatečnými přívody pro vedení vysokofrekvenčních proudů a chladicí kapaliny, kterými je možné vytvářet rotační asymetrii pole v oblasti horního rozhraní fází a tím ovlivňovat proces odtavování tyčí výchozího materiálu.
O
Vynález se týká jednozávitového plošného induktoru pro přípravu polovodičových krystalů metodou letmé zonální tavby is Indukčním ohřevem.
Při přípravě polovodičových krystalů metodou letmé zonální tavby s indukčním ohřevem se ipro vytvoření roztavené zóny používají jedno i vícezávitové, nejlépe paralelně vinuté, iinduktory, zhotovené z měděných nebo stříbrných trubek. Nevýhodou takto zhotovených jednozávitových induktorů je omezený rozsah jejich použití ve smyslu zvětšování průměrů krystalů. Nevýhodou ivícezávitových induktorů, které bývají konstruovány tak, že průměr vnitřního závitu je menší než průměr připravovaného klrystalu, je značná rotační nesymetrie jejich pole v okolí přívodů od koaxiálního vedení, která je příčinou mikroskopických změn rychlosti růstu krystalu a — s ohledem na závislost rozdělovačích koeficientů příměsí v krystalech na rychlosti krystalizace — způsobuje nehomogenní rozložení příměsí v krystalech.
Tento nedostatek odstraňuje induktor pro přípravu polovodičových krystalů metodou letmé zonální tavby s indukčním ohřevem, jehož přívody od koaxiálního vedení jsou v dostatečné míře vzdáleny od krystalizačního rozhraní a u kterého plošně rozložené proudy zajišťují dostatečně symetrické pole. Zlepšení symetrie pole se však může v procesu přípravy krystalů projevit nepříznivě v okolí horního rozhraní fází. Je-li jako výchozího materiálu použito polokrystalické tyče s neopracovaným povrchem, nebo oddhyluje-li se tato svými geometrickými parametry od válcového tvaru, např. oválný průřez, prohnutí, vytvářejí se v místě, kde se odtavuje povrch tyče, tj. na obvodu horního rozhraní fází, drobné, 1 až 3 mm dlouhé, svisle orientované výčnělky pevné fáze, které jsou při náhlém oddělení od výchozího materiálu a následujícím pádu na dolní rozhraní fází příčinou přerušení krystalického růstu. V případě, že teplotní podmínky při tavbě jejich oddělení neumožňují prodlužují se úměrně s posuvem roztavené zóny, až dojde k jejich kontaktu s induktoireim, který bud' znemožňuje plynulý přísun tavícího se materiálu, nebo je příčinou vf výboje, a tím přerušení tavby. Symetrické pole induktoru při letmé zonální tavbě s vf ohřevem bývá rovněž příčinou vzniku souvislých neprotavených oblastí ve tvaru prstenců, které se vytvářejí uvnitř roztavené zóny v rovinách mezi horním rozhraním fází a iinduktorem. Při jejich přiblížení k induktoru dochází k jejich náhlému protavení, které je plrovázeno výraznou a náhlou změnou tvaru roztavené zóny a tím i její mechanické stability v takové míře, že nezřídka dojde k poruše rovnováhy mezi silovým působením gravitace a povrchového napětí s následným vykápnutím taveniny.
Uvedené nedostatky odstraňuje řešení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že nad párem přívodů od koaxiálního vedení k tělesu induktoru je pro vedení vysokofrekvenčních proudů a chladicí kapaliny umístěn nejméně jeden pár dodatečných přívodů Od koaxiálního vedení, zakončený na horní ploše tělesa induktoru.
Pár dodatečných přívodů vytváří v okolí horního rozhraní fází prostor s větší intenzitou magnetického pole, přičemž jejich vliv na symetrii pole v okolí dolního rozhraní fází je zanedbatelný. Je účelné, aby pár dodatečných přívodů byl veden souběžně s hlavními přívody nad tělesem induktoru tak, že do těleSa inlduktoru ústí na jeho horní ploše v místě, jehož vzdálenost od osy indúktoru je Srovnatelná s poloměrem ingotu výchozího materiálu. Neohá-li se horní hřídel zařízení, které je opatřeno takto konstruovaným induktorem, rotovat velmi pomalou rychlostí, nejlépe 0,5 až 2 min-1, pak v průběhu tavby se dostává postupně každý bod povrchu ingotu výchozího materiálu, tj. polykrystalické tyče, do oblasti intenzivnějšího působení pole induktoru, což zajišťuje jeho dokonalejší odtavování. Asymetrické pole přitom současně narušuje, nebo úplně znemožňuje vytváření prstenců pevné fáze uvnitř roztavené zóny.
Příkladná provedení induktorů podle přédloženého vynálezu jsou znázorněna na přiložených výkresech, kde je na:
obr. la induktor s dutým tělesem s dodatečnými přívody vedenými celým svým profilem nad tělesem induktoru obr. lb půdorys induktoru z obr. la obr. 2a induktor chlazený trubkou vinutou kolem tělesa induktoru s dodatečnými přívody, jejichž profil částečně protíná profil tělesa inlduktoru obr. 2b půdorys induktoru z obr. 2a
Jak vyplývá z obr. 1 a obr. 2, tvoří tyč výchozího materiálu 1, roztavená zóna 2, rostoucí krystal 3 těleso induktoru 4, 4‘ osově symetrickou soustavu. Geometrická symetrie této soustavy je vždy porušena přívody 5, 5‘ od koaxiálního· vedení, které mohou být tvořeny trubkami ústícími do dutiny tělesa induktoru 4 nebo trubkou pevně obepínající těleso induktoru 4‘. Rovněž dodatečné přívody 8, 6‘, kterými je měněna symetrie pole v oblasti horního rozhraní fází, mohou být tvořeny trubkami ústícími do dutiny tělesa induktoru 4 nebo trubkou připevněnou k tělesu induktoru 4‘. Přívody 5, 5‘, k tělesu induktoru 4, 4‘ jsou pak s dodatečnými přívody 6, 6‘ přivedeny ke společným vyůstkám 7, jejichž tvar a rozměr je dán konkrétním typem použitého zařízení.
Příprava polovodičových krystalů metodou letmé zonální tavby s indukčním ohřevem se provádí v evakuované nebo inertním plynem napuštěné komoře zařízení. Tato komora je v případě vertikálního souosého uspořádání opatřena dvěma na sobě nezávisle pohyblivými hřídeli. Na horní hřídeli
S je připevněn ingot výchozího materiálu, tj. polykrystalická tyč přibližně válcového tvaru, na dolní hřídeli je připevněn krystalický zárodek. K induiktoru, uloženému uprostřed komory zařízení tak, že jeho osa splývá s osami obou hřídelí, jsou od oocilačního obvodu vysokofrekvenčního generátoru přiváděny vysokofrekvenční proudy. Vířivými proudy naindukovanými na dolním konci polykrystalické tyče se polykrystalická tyč zahřívá, až na ní dojde k vytvoření kapky taveniny kuželového tvaru. Po spojení taveniny s krystalickým zárodkem v prostoru uvnitř induiktoru ise při rotaci a pohybu směrem dolů obou hřídelí nechá na 'krystalickém zárodku narůstat krystal. Tvar induktoru a rychlost posuvu a rotací hřídelí se volí především tak, aby byly zajištěny optimální podmínky pro růst krystalu. Jednou z těchto (podmínek je dosažení maximální míry rotační symetrie pole v oblasti krystalizačního rozhraní, a tím potlačení mikroskopických změn v rychlosti krystalizace, jež jsou příčinou nehomogenního ukládání atomů příměsi v rostoucím krystalu. Tato symetrie, jež je zajišťována plošnými induktory zhotovenými z tělesa ve tvaru rotační plochy, se však nepříznivě projevuje při tavení polykrystalické tyče tím, že dává vzniknout uvnitř roztavené zóny neprotaveným souvislým oblastem ve tvaru prstenců, jejichž náhlé přetavení je provázeno výraznou změnou podmínek růstu krystalu, a v případě asymetrie nebo nerovného povrchu polykrystalické tyče nezaručuje spojité tavení povrchu polykrystalické tyče. Ó'ba tyto jevy lze současně odstranit vytvořením asymetrie pote nad horní plochou induktoru tím, že nad ipárem přívodů od koaxiálního vedení ik induktoru je umístěn ještě nejméně jeden pár přívodů vysokofrekvenčních proudů a chladicí kapaliny oid koaxiálního vedení, jenž je zakončen na horní ploše tělesa iniduktoru. Změna symetrie pole působením těchto dodatečných přívodů je v okolí krystalizačiního rozhraní zanedbatelná, přičemž nad iňduktorem je v blízkosti dodatečných přívodů vytvořena oblast se zvýšenou intenzitou pole. Tím je znemožněno vytváření drobných výčnělků pevné fáze na obvodu horního rozhraní fází, které jsou při pádu na dolní, tj. krystalizační rozhraní příčinou přerušení krystalického růstu. Asymetrie pole rovněž znemožňuje vytváření souvislých neprotavených prstenců uvnitř roztaivené zóny.

Claims (2)

  1. PREDMET
    Induktor pro přípravu polovodičových 'krystalů metodou letmé zonální tavby s indukčním ohřevem ve vertikálním souosém uspořádání v ochranné atmosféře intertního plynu nebo ve vakuu, vyznačený tím, že nad párem přívodů (5) od koaxiálního vedení k vynalezu tělesu iniduktoru (4) je pro vedení vysokofrekvenčních proudů a chladicí kapaliny umístěn nejméně jeden pár dodatečných přívodů (6) od koaxiálního vedení, zakončený na honní ploše tělesa iniduktoru (4).
  2. 2 list; výkresů
CS241781A 1981-04-01 1981-04-01 Induktor pro přípravu polovodičových krystalů metodou letmé zonální tavby s indukčním ohřevem CS220628B1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS241781A CS220628B1 (cs) 1981-04-01 1981-04-01 Induktor pro přípravu polovodičových krystalů metodou letmé zonální tavby s indukčním ohřevem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS241781A CS220628B1 (cs) 1981-04-01 1981-04-01 Induktor pro přípravu polovodičových krystalů metodou letmé zonální tavby s indukčním ohřevem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS220628B1 true CS220628B1 (cs) 1983-04-29

Family

ID=5361268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS241781A CS220628B1 (cs) 1981-04-01 1981-04-01 Induktor pro přípravu polovodičových krystalů metodou letmé zonální tavby s indukčním ohřevem

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS220628B1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3573045B2 (ja) 高品質シリコン単結晶の製造方法
JP2002517366A (ja) 結晶成長装置用電気抵抗ヒータ
KR19980018538A (ko) 쵸크랄스키 성장 실리콘의 열이력을 제어하는 방법
TWI632257B (zh) 單晶矽的製造方法
EP0292920B1 (en) Rf induction heating apparatus
CN115216831B (zh) 一种可控温度梯度的晶体生长装置及方法
US5217565A (en) Contactless heater floating zone refining and crystal growth
JP2874722B2 (ja) シリコン単結晶の成長方法及び装置
JP3086850B2 (ja) 単結晶の成長方法及び装置
KR20010020314A (ko) 단결정 원료 공급장치 및 단결정 원료 공급방법
JP5163386B2 (ja) シリコン融液形成装置
JP3644227B2 (ja) シリコン単結晶の製造方法及び製造装置
CS220628B1 (cs) Induktor pro přípravu polovodičových krystalů metodou letmé zonální tavby s indukčním ohřevem
TWI301858B (cs)
JP2001261482A (ja) 単結晶育成方法
KR20030059293A (ko) 베이컨시-지배 단결정 실리콘의 열 이력을 제어하는 공정
CN112210819A (zh) 一种晶棒的制备方法和设备
US3498847A (en) Method and apparatus for producing a monocrystalline rod,particularly of semiconductor material
CS229264B1 (cs) Dvouzávitový induktor pro přípravu polovodičových krystalů metodou letmé zonální tavby s indukčním ohřevem
EP0245510A1 (en) Apparatus for producing semiconductor single crystal
CN1015649B (zh) 制造半导体单晶装置
JPH0259494A (ja) シリコン単結晶の製造方法及び装置
US3607114A (en) Apparatus for producing a monocrystalline rod, particularly of semiconductor material
JP3203343B2 (ja) 単結晶製造用冷却制御筒
JPH02293390A (ja) 単結晶引上げ装置