JP2021066652A - 半導体結晶成長装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、LQは、シリコン溶融体のシリコン結晶への相転移のポテンシャル(Potential)であり、Kc及びKmは、それぞれ、結晶及び溶融体の熱伝導係数を表し;Kc、Km及びLQはすべて、シリコン材料の物性パラメータであり;PSは、結晶の引っ張り方向における結晶化速度を表し、結晶の引き上げ速度と略同じであり;Gc及びGmは、それぞれ、界面のところでの結晶及び溶融体の温度勾配(dT/dZ)である。半導体結晶成長過程では、半導体結晶と溶融体との界面の下方の温度が円周角の変化に伴って周期的に変動し、即ち、界面での結晶及び溶融体の温度勾配(dT/dZ)としてのGc及びGmが変動するので、円周角方向における結晶の結晶化速度PSは周期的な変動を示し、これは結晶成長品質の制御に不利である。
炉本体;
前記炉本体の内部に設置され、シリコン溶融体を収納するために用いられる坩堝;
前記炉本体の頂部に設置され、前記シリコン溶融体のうちからシリコン結晶棒を引き上げるために用いられる引き上げ装置;
バレルの形状を有し、且つ垂直方向に沿って前記炉本体の内部における前記シリコン溶融体の上方に設置される導流筒であって、前記引き上げ装置は前記シリコン結晶棒を引き上げて垂直方向において前記導流筒を通過させる、導流筒;及び
前記坩堝の内部における前記シリコン溶融体に対して水平方向の磁場を印加するために用いられる磁場印加装置を含み、
前記導流筒の底部にて下へ突出する階段(step)が設けられ、前記磁場の方向における前記導流筒の底部と前記シリコン溶融体の液面との間の距離が、前記磁場の方向に垂直する方向における前記導流筒の底部と前記シリコン溶融体の液面との間の距離よりも小さい。
10.シリコン結晶棒
11.坩堝
12.加熱器
13.シリコン溶融体
14.引き上げ装置
15.駆動装置
16.導流筒
17.磁場印加装置
18.挿入部品
161.内筒
162.外筒
163.断熱材
1601、1602.階段
181.突出部
182.挿入部
Claims (10)
- 半導体結晶成長装置であって、
炉本体;
前記炉本体の内部に設置され、シリコン溶融体を収納するための坩堝;
前記炉本体の頂部に設定され、前記シリコン溶融体のうちからシリコン結晶棒を引き上げるための引き上げ装置;
バレルの形状を有し、垂直方向に沿って前記炉本体の内部における前記シリコン溶融体の上方に設置される導流筒;及び
前記坩堝の内部における前記シリコン溶融体に対して水平方向の磁場を印加する磁場印加装置を含み、
前記引き上げ装置が、前記シリコン結晶棒を引き上げて垂直方向において前記導流筒を通過させ、
前記導流筒の底部に下へ突出する階段が設けられ、前記磁場の向きにおける前記導流筒の底部と前記シリコン溶融体の液面との間の距離が、前記磁場の向きに垂直な方向における前記導流筒の底部と前記シリコン溶融体の液面との間の距離よりも小さい、半導体結晶成長装置。 - 請求項1に記載の半導体結晶成長装置であって、
前記階段が、前記磁場の印加方向における前記導流筒の相対する両側に設置される、半導体結晶成長装置。 - 請求項2に記載の半導体結晶成長装置であって、
前記階段が、前記導流筒の円周方向に沿う円弧状階段として設置される、半導体結晶成長装置。 - 請求項3に記載の半導体結晶成長装置であって、
前記円弧状階段に対応する円周角の範囲が20°〜160°である、半導体結晶成長装置。 - 請求項1に記載の半導体結晶成長装置であって、
前記階段の高さの範囲が2〜20mmである、半導体結晶成長装置。 - 請求項1に記載の半導体結晶成長装置であって、
前記導流筒が内筒、外筒及び断熱材を含み、
前記外筒の底部が前記内筒の底部の下方に延伸して前記内筒の底部とともに、前記内筒と前記外筒との間にキャビティを形成し、
前記断熱材が前記キャビティの内部に設置される、半導体結晶成長装置。 - 請求項6に記載の半導体結晶成長装置であって、
前記外筒の底部が、異なる壁厚を有することで、前記導流筒の底部に下へ突出する階段を形成する、半導体結晶成長装置。 - 請求項6に記載の半導体結晶成長装置であって、
前記導流筒が挿入部品を含み、
前記挿入部品が突出部及び挿入部を含み、
前記挿入部が、前記内筒の底部の下方に延伸する前記外筒の底部の部分と、前記内筒の底部との間に挿入し、
前記突出部が前記外筒の底部を覆うように延伸する、半導体結晶成長装置。 - 請求項8に記載の半導体結晶成長装置であって、
前記突出部が、前記磁場の印加方向における前記導流筒の相対する両側に設置される2つを含み、
前記突出部が前記階段を形成する、半導体結晶成長装置。 - 請求項8に記載の半導体結晶成長装置であって、
前記突出部が環状を有し、且つ前記導流筒の底部を覆い、
前記突出部には前記階段が設置される、半導体結晶成長装置。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0656571A (ja) * | 1992-04-16 | 1994-03-01 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 単結晶引き上げ時における単結晶酸素濃度の制御方法及び該方法に使用する結晶成長装置 |
JP2001002492A (ja) * | 1999-06-17 | 2001-01-09 | Komatsu Electronic Metals Co Ltd | 単結晶製造方法およびその装置 |
JP2002538064A (ja) * | 1999-02-26 | 2002-11-12 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | 結晶引揚装置のための熱シールド装置 |
JP2013075785A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Globalwafers Japan Co Ltd | 単結晶引上装置の輻射シールド |
JP2014080302A (ja) * | 2012-10-12 | 2014-05-08 | Globalwafers Japan Co Ltd | 単結晶引上装置及び単結晶引上方法 |
CN104328485A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-02-04 | 天津市环欧半导体材料技术有限公司 | 一种提高直拉硅单晶生长速度的新型导流筒 |
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---|---|---|---|---|
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JP2004315258A (ja) * | 2003-04-14 | 2004-11-11 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の製造方法 |
EP2270264B1 (en) * | 2009-05-13 | 2011-12-28 | Siltronic AG | A method and an apparatus for growing a silicon single crystal from melt |
CN102011181B (zh) * | 2010-12-24 | 2012-10-03 | 温州神硅电子有限公司 | 一种直拉法生长太阳能用8吋硅单晶的热场装置 |
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JP5974974B2 (ja) * | 2013-05-23 | 2016-08-23 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の製造方法 |
CN203653741U (zh) * | 2013-08-30 | 2014-06-18 | 宁晋赛美港龙电子材料有限公司 | 一种用于磁场单晶炉的导流筒结构 |
CN106498494A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-03-15 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | 一种mems器件制作用硅单晶材料的热场和制备方法 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0656571A (ja) * | 1992-04-16 | 1994-03-01 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 単結晶引き上げ時における単結晶酸素濃度の制御方法及び該方法に使用する結晶成長装置 |
JP2002538064A (ja) * | 1999-02-26 | 2002-11-12 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | 結晶引揚装置のための熱シールド装置 |
JP2001002492A (ja) * | 1999-06-17 | 2001-01-09 | Komatsu Electronic Metals Co Ltd | 単結晶製造方法およびその装置 |
JP2013075785A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Globalwafers Japan Co Ltd | 単結晶引上装置の輻射シールド |
JP2014080302A (ja) * | 2012-10-12 | 2014-05-08 | Globalwafers Japan Co Ltd | 単結晶引上装置及び単結晶引上方法 |
CN104328485A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-02-04 | 天津市环欧半导体材料技术有限公司 | 一种提高直拉硅单晶生长速度的新型导流筒 |
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