DK177332B1 - Fremgangsmåde til fremstilling af en énkrystal af halvledermateriale - Google Patents

Fremgangsmåde til fremstilling af en énkrystal af halvledermateriale Download PDF

Info

Publication number
DK177332B1
DK177332B1 DKPA200900904A DKPA200900904A DK177332B1 DK 177332 B1 DK177332 B1 DK 177332B1 DK PA200900904 A DKPA200900904 A DK PA200900904A DK PA200900904 A DKPA200900904 A DK PA200900904A DK 177332 B1 DK177332 B1 DK 177332B1
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
melting
induction heating
heating coil
semiconductor material
mass
Prior art date
Application number
DKPA200900904A
Other languages
English (en)
Inventor
Ludwig Altmannshofer
Wilfried Von Ammon
Joerg Fischer
Helge Riemann
Original Assignee
Siltronic Ag
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 Siltronic Ag filed Critical Siltronic Ag
Publication of DK200900904A publication Critical patent/DK200900904A/da
Application granted granted Critical
Publication of DK177332B1 publication Critical patent/DK177332B1/da

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/006—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/001—Continuous growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/003—Heating or cooling of the melt or the crystallised material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/02—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method without using solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/04—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
    • C30B11/08—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt every component of the crystal composition being added during the crystallisation
    • C30B11/10—Solid or liquid components, e.g. Verneuil method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • C30B13/08—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • C30B13/16—Heating of the molten zone
    • C30B13/20—Heating of the molten zone by induction, e.g. hot wire technique
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • C30B13/28—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10—Apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10—Apparatus
    • Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10—Apparatus
    • Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
    • Y10T117/1076—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state having means for producing a moving solid-liquid-solid zone
    • Y10T117/1088—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state having means for producing a moving solid-liquid-solid zone including heating or cooling details
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10—Apparatus
    • Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
    • Y10T117/1092—Shape defined by a solid member other than seed or product [e.g., Bridgman-Stockbarger]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af en énkrystal af halv omfattende sme af granulat af ha ved hjælp af en første induktionsvarmespole på en tallerken med et udløbsrør bestående af haivledermaterialet, dannelsen af en smeltemasse af smeltet granulat, som strækker sig fra udløbsrøret i form af en smeltehals og en smeltetop indtil en fasegrænse, tilførsel af varme til smeltemassen ved hjælp af en anden induktionsvarmespole, som har en åbning, hvorigennem smeltehalsen fører, krystallisering af smeltemassen på fasegrænsen og tilførsel af en kølende gas til udløbsrøret og til smeltehalsen for at regulere den aksiale position af en grænseflade mellem udløbsrøret og smeltehalsen. Opfindelsen angår også et apparat til udøvelse af fremgangsmåden.

Description

DK 177332 B1
Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af en énkrystal af halvledermateriale, hvorved granulat af halvledermateriale smeltes på en tallerken, der har et udløbsrør bestående af halvledermateriale, og der dannes en smeltemasse af smeltet granulat, der strækker sig fra udløbsrøret i form af en smeltehals og en 5 smeltetop indtil en fasegrænse, og der ledes varme til smeltemassen ved hjælp af en induktionsvarmespole, som har en åbning, hvorigennem smeltehalsen fører, og smeltemassen krystalliserer på fasegrænsen.
En sådan fremgangsmåde er eksempelvis beskrevet i US 2003145781 A. Den 10 muliggør fremstillingen af en énkrystal af halvledermateriale med granulat som råstof.
Figur 4 i US 2003145781 A viser et apparat, som er egnet til udførelse af fremgangsmåden. Granulatet smeltes på en tallerken, i midten af hvilken der befinder sig en forlænget gennemstrømningsåbning til et udløbsrør. En første induktionsvarmespole anbragt over tallerkenen tjener til smeltning af granulatet. Det 15 smeltede granulat danner først og fremmest en film og senere i forløbet en smeltemasse, som krystalliserer ved en fasegrænse og dermed øger rumfanget af den voksende énkrystal. Det krystalliserende rumfang udlignes af et tilsvarende rumfang af nysmeltet granulat. Smeltemassen strækker sig fra udløbsrøret til fasegrænsen, på hvilken énkrystallen vokser. Den har i området for udløbsrøret form af en smeltehals, 20 der fører igennem åbningen af en anden induktionsvarmespole og går over i en bredere smeltetop, som ligger på den voksende énkrystal. Ved hjælp af den anden induktionsvarmespole tilføres der varme til smeltemassen for at kontrollere énkrystallens vækst.
25 Da udløbsrøret består af halvledermaterialet, kan det bringes til smeltning via den anden induktionsvarmespole, når energitilførslen er tilsvarende høj. Omvendt kan udløbsrøret vokse nedad, når energien, som leveres via den anden induktionsvarmespole, ikke er tilstrækkelig til at holde smeltemassen i området for udløbsrøret flydende. Grænsefladens position mellem udløbsrøret og smeltemassen 30 må dog ikke forskubbe sig vilkårligt langt i aksial retning, det vil sige opad eller nedad.
Hvis grænsefladen vandrer for langt opad, fordi udløbsrøret begynder at smeltes, øges smeltehalsens rumfang, og der er risiko for, at smeltemassen berører den anden induktionsvarmespole, eller at smeltehalsen udvides og rives løs. Hvis grænsefladen vandrer for langt nedad, fordi udløbsrøret vokser i denne retning, er der risiko for, at 35 udløbsrøret fryser til, og strømningen af smeltemasse stopper. Begge begivenheder må ikke forekomme, da de hindrer énkrystallen i at vokse yderligere.
DK 177332 B1 2
Der forelå derfor den opgave at modificere fremgangsmåden sådan, at en mere effektiv regulering af grænsefladens aksiale position er mulig.
5 Opgaven løses ved hjælp af en fremgangsmåde til fremstilling af en énkrystal af halvledermateriale omfattende smeltning af granulat af halvledermateriale ved hjælp af en første induktionsvarmespole på en tallerken med et udløbsrør bestående af halvledermaterialet, dannelsen af en smeltemasse af smeltet granulat, der strækker sig fra udløbsrøret i form af en smeltehals og en smeltetop til en fasegrænse, tilførsel 10 af varme til smeltemassen ved hjælp af en anden induktionsvarmespole, der har en åbning, hvorigennem smeltehalsen fører, og krystallisering af smeltemassen på fasegrænsen, som er ejendommelig ved, at tilførsel af en kølende gas til udløbsrøret og til smeltehalsen regulerer grænsefladens aksiale position mellem udløbsrøret og smeltehalsen.
15
Opgaven løses desuden ved hjælp af et apparat til fremstilling af en énkrystal af halvledermateriale, som omfatter følgende kendetegn: en tallerken til optagelse af granulat af halvledermateriale, hvorved der i midten af tallerkenen er en åbning, som er forlænget til et udløbsrør; 20 en første induktionsvarmespole til smeltning af granulatet på tallerkenen; en anden induktionsvarmespole til overførsel af energi til en smeltemasse af smeltet granulat, hvorved den anden induktionsvarmespole har en gennemstrømningsåbning i midten til smeltemassen; og en indretning til tilførsel af en gas i et område, hvor en smeltehals, dannet af 25 smeltemassen, og udløbsrøret er i kontakt.
Figur 1 viser et apparat, der er særligt egnet til gennemførelsen af fremgangsmåden.
Granulat 13 smeltes på en tragt 14 på en drejelig tallerken 9, i midten af hvilken der 30 befinder sig en gennemstrømningsåbning forlænget til et udløbsrør 11. En første induktionsvarmespole over tallerkenen tjener til smeltning af granulatet 13. Den første induktionsvarmespole er fortrinsvis udformet således, at højfrekvensstrøm, som tilføres via spoletilslutninger 5, i alt væsentligt strømmer igennem en spole 1 og segmenter 2. Segmenterne er elektrisk ledende forbundet med hinanden ved deres 35 nedre ender via et tyndt forbindelsesstykke 3. Spolen 1 fremviser radialt rettede strømførespalter, som fremtvinger en elektrisk strømning i en mæanderformet bane DK 177332 B1 3 gennem spolen. På denne måde sikres det, at alle områder af tallerkenens overflade dækkes lige meget af det elektromagnetiske felt. Spolen 1 har på et ydre område i det mindste én gennemstrømningsåbning 6 til tilførsel af granulatet 13 af halvledermateriale på den drejende tallerken 9. Den første induktionsvarmespole er 5 endvidere udstyret med et kølesystem, som omfatter kølekanaler 7 i spolen 1, hvorigennem der strømmer kølemiddel eksempelvis vand. For også at opnå en intensiv køling af segmenterne 2 er kølekanalerne ført frem til segmenterne og forbundet med hinanden via en rørbro 8. Rørbroen når i midten af spolen 1's overside frem til segmenterne 2 og er eksempelvis loddet eller svejset på disse. Rørbroen 8 er 10 snoet én eller flere gange således, at den har en tilstrækkelig høj induktans. Højfrekvensstrømmen strømmer derfor i alt væsentligt via forbindelsesstykket 3, som forbinder segmenterne 2, og ikke via rørbroen 8. På grund af strømfluxet er feltlinietætheden omkring forbindelsesstykket meget høj, og den induktive opvarmning af den del af smeltemassen, som ved fremstillingen af énkrystallen 10 ligger 15 umiddelbart over for forbindelsesstykket 3, er særlig effektiv. Der ligger fortrinsvis det samme elektriske potentiale, især fortrinsvis stelpotentiale, på smeltemassen og forbindelsesstykket.
Tallerkenen 9 består af det samme halvledermateriale som granulatet 13 og er 20 fortrinsvis udført på en måde ligesom beholderen, der er beskrevet i tysk offentliggørelsesskrift nr. 102 04 178 A1. Den kan dog også være udført som enkelt flad plade med centralt udløbsrør.
Det smeltede granulat danner i løbet af processen en smeltemasse, som kan inddeles 25 i en lukket film 12, en smeltehals 18 og en smeltetop 16. Smeltemassen krystalliserer på en fasegrænse 4 og øger dermed rumfanget for den voksende énkrystal 10. Det krystalliserende rumfang udlignes af et tilsvarende rumfang af nysmeltet granulat. Smeltehalsen 18 strækker sig fra den nedre ende af udløbsrøret 11 indtil smeltetoppen 16 og fører igennem åbningen af en anden induktionsvarmespole 15.
30 Den i sammenligning med smeltehalsen bredere smeltetop 16 ligger på den voksende énkrystal 10. Ved hjælp af den anden induktionsvarmespole 15 føres der varme til smeltemassen for at kontrollere væksten af énkrystallen 10. Et skjold 19, der fortrinsvis består af en aktivt kølet metalplade, er anbragt mellem induktionsvarmespolerne for at afskærme dem elektromagnetisk fra hinanden.
35 Derudover køler skjoldet 19 bunden af tallerkenen 9.
DK 177332 B1 4
Til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen er der tilvejebragt en indretning, der muliggør en reguleret tilførsel af en kølende gas til udløbsrøret 11 og til smeltehalsen 18 omkring grænsefladen 17 mellem udløbsrøret og smeltehalsen. I den viste udførelsesform omfatter indretningen en dyse 20, hvorigennem den kølende gas, 5 fortrinsvis argon, føres fra siden til udløbsrøret 11 og til smeltehalsen 18. Dysen 20 er fortrinsvis integreret i den anden induktionsvarmespole. Den kan dog også være anbragt i eller på skjoldet 19. Indretningen omfatter desuden et kamera 21 til optisk genkendelse af grænsefladen 17's aksiale position og en regulator 22 til forsyning af dysen med den kølende gas. Kameraet, dysen og regulatoren er forbundet til en 10 styrekreds. Kameraet registrerer grænsefladens aksiale position ved den udprægede forskel i lysstyrken mellem udløbsrøret og smeltemassen. Regulatoren, fortrinsvis en PID-regulator (kombination af proportional-, integral- og differentialeregulator) regulerer gassens volumenstrøm gennem dysen afhængigt af grænsefladen 17's fastsatte position. Hvis grænsefladen 17 vandrer opad over en tolereret øvre 15 grænseposition, øger regulatoren volumenstrømmen således, at halvledermateriale, som er smeltet på grund af den forstærkede kølevirkning stivner ved enden af udløbsrøret og forlænger udløbsrøret. Resultatet er en forskydning nedad af grænsefladen 17. Hvis grænsefladen 17 vandrer nedad under en tolereret nedre grænseposition, reducerer regulatoren volumenstrømmen således, at udløbsrøret på 20 grund af reduceret kølevirkning smeltes ved den nedre ende. Resultatet er, at grænsefladen flyttes opad.
Afstanden fra midten af den anden induktionsvarmespole 15 til den øvre og den nedre grænseposition udgør fortrinsvis ikke mere end 10 mm, især ikke mere end 5 mm.
25 Grænsefladen 17's aksiale position reguleres derfor således, at grænsefladen 17 fortrinsvis forbliver inden for et område med en aksial længde på mindre end 20 mm, særlig foretrukket er 10 mm.
Reguleringen kan understøttes, idet den anden induktionsvarmespole 15 skubbes til 30 siden således, at smeltehalsen 18 ikke længere fører aksialsymmetrisk i forhold til omdrejningsaksen for tallerkenen og énkrystallen igennem den anden induktionsvarmespoles åbning. Denne forholdsregel er især fordelagtig i den fase, hvori énkrystallens diameter udvides til en slutdiameter. Jo nærmere den anden induktionsvarmespole når hen til smeltehalsen, desto kraftigere er den integrate 35 energitilførsel, det vil sige den energimængde, som i alt tilføres smeltehalsen. Ved at nærme den anden induktionsvarmespole til smeltehalsen fremkommer en yderligere DK 177332 B1 5 energitilførsel, selvom smeltehalsens afstand til en side formindskes ved forskydning af induktionsvarmespolen til siden, men samtidig øges dog også smeltehalsens afstand til den overfor liggende side. Forskydningen til siden af den anden induktionsvarmespole fra en position, hvor smeltehalsen fører aksialsymmetrisk 5 igennem spolens åbning, hen imod smeltehalsen har altså kvalitativt den samme virkning som en nedsættelse af volumenstrømmen for den kølende gas gennem dysen.
Eksempel: 10 For at demonstrere opfindelsens succes blev der fremstillet flere énkrystaller af silicium med en diameter på 70 mm, 105 mm og 150 mm i et apparat ifølge Figur 1.

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af en énkrystal af halvledermateriale omfattende smeltning af granulat af halvledermateriale ved hjælp af en første 5 induktionsvarmespole på en tallerken med et udløbsrør bestående af halvledermaterialet, dannelse af en smeltemasse af smeltet granulat, som strækker sig fra udløbsrøret i form af en smeltehals og en smeltetop indtil en fasegrænse, tilførsel af varme til smeltemassen ved hjælp af en anden induktionsvarmespole, som 10 har en åbning, hvorigennem smeltehalsen fører, og krystallisering af smeltemassen på fasegrænsen, kendetegnet ved, tilførsel af en kølende gas til udløbsrøret og til smeltehalsen for at regulere en grænseflades aksiale position mellem udløbsrøret og smeltehalsen. 15
2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at grænsefladens aksiale position reguleres således, at den forbliver i et område med en aksial længde på mindre end 20 mm.
3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller krav 2, kendetegnet ved, at grænsefladens aksiale position ændres ved at den anden induktionsvarmespole forskydes hen imod smeltehalsen.
4. Apparat til fremstilling af en énkrystal af halvledermateriale, omfattende 25 en tallerken til optagelse af granulat af halvledermateriale, hvorved der i midten af tallerkenen er en åbning, som er forlænget til et udløbsrør; en første induktionsvarmespole til smeltning af granulatet på tallerkenen; en anden induktionsvarmespole til overførsel af energi til en smeltemasse dannet af smeltet granulat, hvorved den anden induktionsvarmespole i midten har en 30 gennemstrømningsåbning til smeltemassen; og en indretning til reguleret tilførsel af en gas i et område, hvor en smeltehals af smeltemassen og udløbsrøret er i kontakt med hinanden.
5. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at indretningen til reguleret tilførsel af 35 gassen omfatter et kamera, en regulator og en dyse.
DKPA200900904A 2008-08-13 2009-07-30 Fremgangsmåde til fremstilling af en énkrystal af halvledermateriale DK177332B1 (da)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008038810 2008-08-13
DE102008038810A DE102008038810B4 (de) 2008-08-13 2008-08-13 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls aus Halbleitermaterial

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DK200900904A DK200900904A (da) 2010-02-14
DK177332B1 true DK177332B1 (da) 2013-01-21

Family

ID=41566646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DKPA200900904A DK177332B1 (da) 2008-08-13 2009-07-30 Fremgangsmåde til fremstilling af en énkrystal af halvledermateriale

Country Status (8)

Country Link
US (2) US8475592B2 (da)
JP (1) JP5352376B2 (da)
KR (1) KR101132877B1 (da)
CN (1) CN101649485B (da)
DE (1) DE102008038810B4 (da)
DK (1) DK177332B1 (da)
SG (2) SG178724A1 (da)
TW (1) TWI415979B (da)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9664448B2 (en) 2012-07-30 2017-05-30 Solar World Industries America Inc. Melting apparatus
DE102014207149A1 (de) * 2014-04-14 2015-10-29 Siltronic Ag Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls aus Silizium

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5133829A (en) * 1991-01-08 1992-07-28 Sematech, Inc. Single wafer regrowth of silicon
US5217565A (en) * 1991-11-13 1993-06-08 Wisconsin Alumni Research Foundation Contactless heater floating zone refining and crystal growth
JP3127981B2 (ja) * 1995-01-31 2001-01-29 信越半導体株式会社 高周波誘導加熱装置
DE19538020A1 (de) * 1995-10-12 1997-04-17 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Einkristallen aus Silicium
JP3601280B2 (ja) * 1997-12-25 2004-12-15 信越半導体株式会社 Ｆｚ法による半導体単結晶の製造方法
JPH11292682A (ja) * 1998-04-02 1999-10-26 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコン単結晶の製造方法および製造装置
US6942730B2 (en) * 2001-11-02 2005-09-13 H. C. Materials Corporation Hybrid stockbarger zone-leveling melting method for directed crystallization and growth of single crystals of lead magnesium niobate-lead titanate (PMN-PT) solid solutions and related piezocrystals
DE10204178B4 (de) 2002-02-01 2008-01-03 Siltronic Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Einkristalls aus Halbleitermaterial

Also Published As

Publication number Publication date
SG159442A1 (en) 2010-03-30
DE102008038810B4 (de) 2012-03-01
TW201006970A (en) 2010-02-16
TWI415979B (zh) 2013-11-21
US20130192518A1 (en) 2013-08-01
US8580033B2 (en) 2013-11-12
DK200900904A (da) 2010-02-14
KR101132877B1 (ko) 2012-04-03
JP2010042988A (ja) 2010-02-25
US8475592B2 (en) 2013-07-02
SG178724A1 (en) 2012-03-29
JP5352376B2 (ja) 2013-11-27
KR20100020898A (ko) 2010-02-23
DE102008038810A1 (de) 2010-02-25
CN101649485A (zh) 2010-02-17
CN101649485B (zh) 2013-07-31
US20100037815A1 (en) 2010-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI424100B (zh) 藉由再熔化顆粒以製造由矽構成之單晶體之裝置
JP2008503427A5 (da)
JP5216879B2 (ja) 溶融した顆粒を用いてシリコンから成る単結晶を製造する方法
JP5227854B2 (ja) 誘導加熱コイル及び半導体材料から成る細粒を溶融するための方法
DK177332B1 (da) Fremgangsmåde til fremstilling af en énkrystal af halvledermateriale
JP5183719B2 (ja) 粒体の包囲溶融によりシリコンから単結晶を製作するための方法
EP1276914B1 (en) Consumable electrode continuous feed system and method in electroslag refining
KR100694332B1 (ko) 하부 유출 시스템, 하부 유출 일렉트로슬래그 정련 시스템 및 방법
JPH09320752A (ja) 底穴出湯式浮揚溶解装置

Legal Events

Date Code Title Description
PBP Patent lapsed

Effective date: 20210730