CS262270B1 - Třízávitový trubkový induktor pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu - Google Patents

Abstract

Účelem je možnost přípravy polovodičových monokrystalů velkých průměrů při relativně nízké indukčností vnitřního ohřívacího závitu a odstranění asymetrie rostoucího monokrystalu. Uvedeného účelu je dosaženo uspořádáním třízávitového trubkového .■ihduktoru sestávajícího z paralelní kombinace dvou ohřívacích závitů a stabilizačního závitu. Vnitřní ohřívací závit má tvar asymetrické křivky s plynule se zvětšující vzdáleností směrem od osy induktoru do místa připojení přívodů. Vnější ohřívací závit je ve tvaru souosé kruhové cívky, která svým vnitřním průměrem navazuje v místě připojení přívodů na vnitřní ohřívací závit. Horní činná plocha vnějšího ohřívacího závitu tvořeného vodičem nekruhového průřezu je vymezena mezikružím o šířce 5 až 10 mm.

Description

Účelem je možnost přípravy polovodičových monokrystalů velkých průměrů při relativně nízké indukčností vnitřního ohřívacího závitu a odstranění asymetrie rostoucího monokrystalu. Uvedeného účelu je dosaženo uspořádáním třízávitového trubkového .ihduktoru sestávajícího z paralelní kombinace dvou ohřívacích závitů a stabilizačního závitu. Vnitřní ohřívací závit má tvar asymetrické křivky s plynule se zvětšující vzdáleností směrem od osy induktoru do místa připojení přívodů. Vnější ohřívací závit je ve tvaru souosé kruhové cívky, která svým vnitřním průměrem navazuje v místě připojení přívodů na vnitřní ohřívací závit. Horní činná plocha vnějšího ohřívacího závitu tvořeného vodičem nekruhového průřezu je vymezena mezikružím o šířce 5 až 10 mm.

Vynález se týká třízávitového trubkového induktoru pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu rotujícího ingotu při přípravě polovodičových monokrystalů.

Při přípravě polovodičových monokrystalů, zejména monokrystalů křemíku, metodou vysokofrekvenční letmé pásmové tavby souose rotujícího ingotu se používá různých typů induktorů, které zajišťují vytvoření roztaveného pásma vhodného tvaru a stability a vytvoření optimálního teplotního pole.

Při přípravě monokrystalů průměrů nad 50 mm se v současné době používají dva základní typy induktorů. Jedním typem je induktor dvou nebo vícezávitový, jehož jednotlivé závity jsou připojeny paralelně k témuž zdroji vysokofrekvenčního proudu. Nejpoužívanější je dvouzávitový induktor se zvětšenou asymetrií hlavního topného závitu a nepříznivý vliv asymetrie je v blízkosti krystalizačního rozhraní kompenzován symetrickým stabilizačním závitem. Nevýhodou tohoto typu induktoru je citlivost k tvorbě dentritických výrůstků na horním rozhraní fází vedoucích k vysokofrekvenčním výbojům a nepříznivé ovlivňování krystalizačního rozhraní asymetrií hlavního topného závitu, což omezuje možnost použití tohoto induktoru pro monokrystaly nejvýše do průměru 60 mm. Dalším typem induktoru je induktor jednozávitový tvořený rotačním tělesem. Nevýhodou tohoto typu je špatná viditelnost do oblasti roztaveného pásma, relativně horší radikální průběh rezistivity a větší teplotní nestability na rozhraní fázi v blízkosti pláště rostoucího monokrystalu. Tyto nevýhody vedou k potížím při řízení procesu pásmového tavení v oblasti tavby monokrystalického zárodku a k větším odchylkám od válcového tvaru.

Uvedené nevýhody odstraňuje třízávitový trubkový induktor pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu podle vynálezu, sestávající z paralelní kombinace dvou ohřívacích závitů a stabilizačního závitu. Vnitřní ohřívací závit má tvar asymetrické křivky s plynule se zvětšující vzdáleností směrem od osy induktoru do místa připojení přívodů. Vnější ohřívací závit je ve tvaru souosé kruhové cívky, která svým vnitřním průměrem navazuje v místě připojení přívodů na vnitřní ohřívací závit. Cívka je tvořena vodičem nekruhového průřezu. Horní činná plocha vnějšího ohřívacího závitu je vymezena mezikružím o šířce 5 až 12 mm. Stabilizační závit je umístěný pod vnějším ohřívacím závitem a vnitřním ohřívacím závitem. Je tvořen kruhovou cívkou souosou s vnějším ohřívacím závitem.

Výhodou třízávitového trubkového induktoru podle vynálezu je dosažení bezpečného protavení střední části pásma, potlačení vzniku dentrických výrůstků a možnost přípravy monokrystalů nad průměr 60 mm při relativně nízké indukčnosti vnitřního ohřívacího závitu.

Na připojeném výkresu je znázorněn třízávitový trubkový induktor podle vynálezu v bočním řezu s taveným ingotem a induktor v půdorysu.

Příklad provedení

Pro přípravu bezdislokačních monokrystalů křemíku s radiální homogenitou rozložení příměsí v rozmezí + 10 % v rozsahu průměrů rostoucích monokrystalů i tavených ingotů 52 až 66 mm, při rychlosti narůstání monokrystalů v rozsahu 2,5 a 3 mm/min v argonovém ochranném prostředí je použit třízávitový trubkový induktor podle výkresu.

Jeho vnitřní ohřívací závit JL je ve tvaru oválu o menším rozměru 26 mm a větším rozměru 36 mm. Vnější ohřívací závit 5 má vnější průměr 70 mm a šířka mezikruží horní činné plochy 6 je 7 mm. Vnitřní průměr stabilizačního závitu .8 je 65 mm. Všechny závity induktoru jsou vyrobeny z měděné trubky o průměru 5 mm, případně 6 mm, přičemž vnější ohřívací závit je upraven do potřebného průřezu lisováním. Vnitřní ohřívací závit 1_, vnější ohřívací závit 5_ a stabilizační závit J3 jsou spojeny v místě 2 připojení k přívodům 2·

Tavený ingot 7, roztavené pásmo 10, rostoucí monokrystal 4 a stabilizační závit

8^ tvoří osově symetrickou soustavu. Vnitřní ohřívací závit _1 ve tvaru oválu, případně jiné asymetrické křivky, zajištuje bezpečné protavení roztaveného pásma 10 v jeho nejužší části 2_ a vlivem rotace taveného ingotu 1_ natavuje opakovaně část taveného ingotu ]_ do poloměru nejvýše rovnému největší ochylce vnitřního ohřívacího závitu JL od osy rotace taveného ingotu J7« Vnější ohřívací závit zajištuje čelné natavování části taveného ingotu Ί_ o větším poloměru. Horní činná plocha 6 tvaru mezikruží vnějšího ohřívacího závitu 5_ zajištuje symetrické natavování taveného ingotu 7_ do průměru srovnatelného s vnějším průměrem činné plochy _6, přičemž vzniklá tavenina je odváděna do roztaveného pásma IQ prostřednictvím odtokových kanálků vytvořených působením vnitřního ohřívacího závitu Proto horní činná plocha 6 by měla být umístěna nad horní rovinou vnitřního ohřívacího závitu _1 ve vzdálenosti nejvýše 5 mm pro snadnější odvádění taveniny do roztaveného pásma IQ. Stabilizační závit J3 zajištuje svým elektrodynamickým účinkem tepelnou a geometrickou stabilitu v obvodové oblasti krystalizačního rozhraní rostoucího monokrystalu

Třízávitový trubkový induktor podle vynálezu je zvlášt vhodný pro přípravu bezdislokačních monokrystalů křemíku větších průměrů při výrobě velkoplošných výkonových polovodičových součástek.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Třízávitový trubkový induktor pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu souose rotujícího ingotu sestávající z paralelní kombinace dvou ohřívacích závitů a stabilizačního závitu, vyznačený tím, že vnitřní ohřívací závit /1/ má tvar asymetrické křivky s plynule se zvětšující vzdáleností směrem od osy induktoru do místa /9/ připojení přívodů /3/, zatímco vnější ohřívací závit /5/ je ve tvaru souosé kruhové cívky, která svým vnitřním průměrem navazuje v místě /9/ připojení přívodů /3/ na vnitřní ohřívací závit /1/ a je tvořena vodičem nekruhového průřezu, přičemž horní činná plocha /6/ vnějšího ohřívacího závitu /5/ je vymezena mezikružím o Šířce 5 až 12 mm a stabilizační závit /8/ umístěný pod vnějším ohřívacím závitem /5/ a vnitřním ohřívacím závitem /1/ je tvořen kruhovou cívkou souosou s vnějším ohřívacím závitem /5/.
2. 2. Třízávitový trubkový induktor podle bodu 1, vyznačený tím, že horní činná plocha /6/ vnějšího ohřívacího závitu /5/ je umístěna do 5 mm nad horní rovinu vnitřního ohřívacího závitu /1/.

   1 výkres