JP2021088483A - Apparatus and method for manufacturing single crystal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、FZ法(Floating Zone法)による単結晶製造装置及び単結晶の製造方法に関し、特に、シリコン単結晶中にドーパントを添加するための装置及び方法に関する。 The present invention relates to a single crystal manufacturing apparatus and a method for producing a single crystal by the FZ method (Floating Zone method), and more particularly to an apparatus and method for adding a dopant to a silicon single crystal.
シリコン単結晶の製造方法としてFZ法が知られている。FZ法は、多結晶シリコンからなる原料ロッドの一部を誘導加熱コイルで加熱して溶融帯を生成し、溶融帯の上方及び下方にそれぞれ位置する原料ロッド及び種結晶を徐々に降下させることにより、種結晶の上方に大きな単結晶を成長させる方法である。FZ法ではCZ法(Czochralski)法のように石英ルツボを使用しないため、酸素濃度が非常に低い単結晶を製造することができる。 The FZ method is known as a method for producing a silicon single crystal. In the FZ method, a part of a raw material rod made of polycrystalline silicon is heated by an induction heating coil to generate a melting zone, and the raw material rod and the seed crystal located above and below the melting zone are gradually lowered. , A method of growing a large single crystal above a seed crystal. Unlike the CZ method (Czochralski) method, the FZ method does not use a quartz crucible, so that a single crystal having a very low oxygen concentration can be produced.
シリコン単結晶中にドーパントを添加する方法として、溶融帯にドーパントを含むガスを吹き付けてドーパントを添加する方法が知られている。例えば特許文献1には、誘導加熱コイルの上方に設けたドーパントガス吹き付け用ノズルから溶融帯のネック部に向けてArベースのPH3ガスを吹き付けることが記載されている。 As a method of adding a dopant to a silicon single crystal, a method of spraying a gas containing a dopant on a melting zone to add the dopant is known. For example, Patent Document 1 describes that Ar-based PH 3 gas is blown from a nozzle for blowing a dopant gas provided above the induction heating coil toward the neck of the melting zone.
また特許文献2及び3には、FZ法による単結晶の製造方法おいて、誘導加熱コイルの下方に配置されたドーピングノズルから単結晶側の溶融帯に向けてドーパントガスを吹き付けることが記載されている。
Further,
FZ法によるシリコン単結晶の製造方法において、単結晶の抵抗率の面内分布の均一化は重要な課題の一つである。本発明者らは、特許文献1のように溶融帯のネック部に向けてドーパントガスを供給した場合には、シリコン単結晶の外周部のドーパント濃度が低くなり、単結晶の外周部における抵抗率が高くなりやすいという問題があることを知見した。
In the method for producing a silicon single crystal by the FZ method, uniformization of the in-plane distribution of the resistivity of the single crystal is one of the important issues. When the dopant gas is supplied toward the neck portion of the fusion zone as in
一方、特許文献2のように誘導加熱コイルの下方かつ単結晶より外側に配置したドーパント供給管から溶融帯にドーパントガスを供給した場合は、常に単結晶の最外周部に位置する溶融帯に向かう流れによるドーパント供給しか実現できず、単結晶面内のドーパント分布を任意に調整することができない。しかも、特許文献2のような供給形態では、溶融帯に取り込まれることなくそのまま排出されるドーパント量が増大してしまい、製造コストの上昇を招いてしまう問題がある。
On the other hand, when the dopant gas is supplied to the melting zone from the dopant supply pipe arranged below the induction heating coil and outside the single crystal as in
また、特許文献3では誘導加熱コイルと単結晶との空間内にドーパント供給管を設置した例が示されているが、誘導加熱コイルと単結晶との隙間が狭く、この隙間にドーピングノズルを安定的に設置することは困難であり、ドーパント供給管が溶融帯と接触するおそれがある。ドーパント供給管が溶融帯と接触してしまうと、単結晶成長そのものが行えなくなってしまう。
Further,
したがって、本発明の目的は、ドーパント供給管を安定的に設置しつつ、単結晶の抵抗率の面内分布をできるだけ均一にすることが可能な単結晶製造装置及び単結晶の製造方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a single crystal manufacturing apparatus and a single crystal manufacturing method capable of making the in-plane distribution of the resistivity of a single crystal as uniform as possible while stably installing a dopant supply tube. There is.
上記課題を解決するため、本発明による単結晶製造装置は、FZ法による単結晶の製造に用いられる装置であって、原料ロッドを回転可能及び昇降可能に支持する上軸と、前記上軸と同軸配置され、前記原料ロッドの下方に配置された種結晶を回転可能及び昇降可能に支持する下軸と、前記原料ロッドを加熱して溶融帯を生成する誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルの上面側に設置され、前記溶融帯にドーパントガスを供給するドーパント供給管とを備え、前記誘導加熱コイルは、上面から下面まで貫通する開口部を有し、前記ドーパント供給管の先端部は、前記開口部内に挿入されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the single crystal manufacturing apparatus according to the present invention is an apparatus used for producing a single crystal by the FZ method, and includes an upper shaft that rotatably and vertically supports the raw material rod, and the upper shaft. A lower shaft that is coaxially arranged and rotatably and vertically supports a seed crystal arranged below the raw material rod, an induction heating coil that heats the raw material rod to generate a melting zone, and an induction heating coil. The induction heating coil is provided on the upper surface side and includes a dopant supply pipe that supplies the dopant gas to the melting zone, the induction heating coil has an opening that penetrates from the upper surface to the lower surface, and the tip portion of the dopant supply pipe is the said. It is characterized by being inserted into the opening.
また、本発明による単結晶の製造方法は、原料ロッドを誘導加熱コイルで加熱して溶融帯を形成し、前記溶融帯の上方及び下方にそれぞれ位置する前記原料ロッド及び単結晶を降下させて前記単結晶を成長させるFZ法による単結晶の製造方法であって、前記誘導加熱コイルの上面側から前記誘導加熱コイルの下面側に位置する前記溶融帯に向けてドーパントガスを吹き付けることを特徴とする。 Further, in the method for producing a single crystal according to the present invention, the raw material rod is heated by an induction heating coil to form a melting zone, and the raw material rod and the single crystal located above and below the melting zone are lowered to form the melting zone. A method for producing a single crystal by the FZ method for growing a single crystal, which comprises blowing a dopant gas from the upper surface side of the induction heating coil toward the melting zone located on the lower surface side of the induction heating coil. ..
本発明によれば、誘導加熱コイルよりも下方に位置する溶融帯の単結晶側溶融部にドーパントを供給することができる。単結晶側溶融部から導入されたドーパントは中心部に向かって拡散するため、単結晶の外周部のドーパント濃度を高めつつ、抵抗率の面内分布が均一な単結晶を製造することができる。また、ドーパント供給管は誘導加熱コイルの上面側に設置されているため、ドーパント供給管を安定的に設置することができ、単結晶側溶融部の上方から下向きにドーパントガスを供給することができる。 According to the present invention, the dopant can be supplied to the single crystal side melting portion of the melting zone located below the induction heating coil. Since the dopant introduced from the melting portion on the single crystal side diffuses toward the central portion, it is possible to produce a single crystal having a uniform in-plane distribution of resistivity while increasing the dopant concentration on the outer peripheral portion of the single crystal. Further, since the dopant supply pipe is installed on the upper surface side of the induction heating coil, the dopant supply pipe can be stably installed, and the dopant gas can be supplied downward from above the melting portion on the single crystal side. ..
本発明において、前記ドーパント供給管の先端部は、前記単結晶の中心から0.7R以上1R以下の領域内(ただしRは前記単結晶の最大半径)の直上に配置されていることが好ましく、前記単結晶の中心から0.7R以上1R以下の領域内に存在する前記溶融帯に向けて前記ドーパントガスを供給する好ましい。これにより、単結晶面内の抵抗率分布を十分に均一化させることができる。 In the present invention, the tip of the dopant supply tube is preferably arranged directly above the region of 0.7R or more and 1R or less (where R is the maximum radius of the single crystal) from the center of the single crystal. It is preferable to supply the dopant gas toward the melting zone existing in the region of 0.7R or more and 1R or less from the center of the single crystal. Thereby, the resistivity distribution in the single crystal plane can be sufficiently made uniform.
本発明による単結晶の製造方法は、前記誘導加熱コイルの内側開口部から最外周まで伸びるスリットを通じて前記溶融帯にドーパントガスを吹き付けることが好ましい。このように、誘導加熱コイルのスリットを利用することで、専用の開口部を用意することなくドーパント供給管の先端部が誘導加熱コイルを貫通するように構成することができる。 In the method for producing a single crystal according to the present invention, it is preferable to blow a dopant gas onto the molten zone through a slit extending from the inner opening of the induction heating coil to the outermost periphery. In this way, by using the slit of the induction heating coil, it is possible to configure the tip of the dopant supply tube to penetrate the induction heating coil without preparing a dedicated opening.
本発明によれば、ドーパント供給管を安定的に設置しつつ、単結晶の抵抗率の面内分布をできるだけ均一にすることが可能なFZ法による単結晶製造装置及び単結晶の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a single crystal manufacturing apparatus and a single crystal manufacturing method by the FZ method capable of making the in-plane distribution of the resistivity of a single crystal as uniform as possible while stably installing a dopant supply tube. can do.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の形態による単結晶製造装置の構成を示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a single crystal manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、この単結晶製造装置1は、FZ法によりシリコン単結晶を育成するための装置であって、原料ロッド2を回転可能及び昇降可能に支持する上軸11と、上軸11と共に原料ロッド2を回転させながら下方に送る原料送り機構12と、上軸11と同軸配置され、原料ロッド2の下方に配置された種結晶3を回転可能及び昇降可能に支持する下軸13と、下軸13と共に種結晶3を回転させながら下方に送る結晶送り機構14と、結晶成長が進んで大型化したシリコン単結晶4のテーパー部4aに当接してシリコン単結晶4の重量を支える単結晶重量保持具17と、原料ロッド2の下端部を加熱する誘導加熱コイル20と、原料ロッド2とシリコン単結晶4との間の溶融帯5(シリコン融液)にドーパントを供給するドーパント供給装置30とを有している。
As shown in FIG. 1, this single
原料ロッド2はモノシラン等のシリコン原料を精製して得られた高純度多結晶シリコンからなり、原料ロッド2の上端部は原料保持具15を介して上軸11の下端部に取り付けられている。また種結晶3の下端部は種結晶保持具16を介して下軸13の上端部に取り付けられている。通常、原料ロッド2の最大直径はシリコン単結晶4の最大直径よりも小さい。
The
誘導加熱コイル20は、原料ロッド2又は溶融帯5を取り囲む高周波コイルである。誘導加熱コイル20に高周波電圧を印加することにより、原料ロッド2の一部は誘導加熱されて溶融帯5が生成される。こうして生成された溶融帯5に種結晶3を融着させた後、原料ロッド2及びシリコン単結晶4を回転させながら下降させることにより、溶融帯5からシリコン単結晶4を成長させることができる。
The
ドーパント供給装置30は、溶融帯5にドーパントガスを吹き付けるドーパント供給管31を有している。図示のように、溶融帯5は、誘導加熱コイル20の上方に位置する原料側溶融部5aと、誘導加熱コイル20の内側開口部内に位置するネック部5bと、誘導加熱コイル20の下方に位置する単結晶側溶融部5cとを有しており、ドーパント供給管31は単結晶側溶融部5cにドーパントガスを吹き付ける。溶融帯5へのドーパントの供給量はドーパントガスの濃度を変えることによって調整される。ドーパントの供給量を安定的に制御するためにはドーパントガスの流量を一定に維持し、ドーパントガスの濃度のみを調整することが好ましい。
The
ドーパント供給管31は、石英ガラス製の細長い配管である。本実施形態によるドーパント供給管31は略L字型の配管であって、誘導加熱コイル20の上面に沿って略水平方向に伸びた後、略直角に折り曲げられた下向きの先端部を有している。ドーパント供給管31の先端部は、誘導加熱コイル20を貫通してその下面よりも下方に突出しており、単結晶側溶融部5cの外周部にドーパントガスを吹き付けることができるように構成されている(図1参照)。ドーパント供給管31の先端部は、単結晶側溶融部5cから離間して設けられると共に、平面視にてシリコン単結晶4の中心から好ましくは0.7R以上1R以下の領域内(ただしRは単結晶の最大半径)、より好ましくは0.8R以上0.95R以下の領域内に配置されている。
The
図2は、誘導加熱コイル20及びドーパント供給管31の構成の一例を詳細に示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のX1−X1線に沿った断面図、(c)は(a)の矢印X0方向から見た側面図である。
Figure 2 is a diagram showing in detail an example of the configuration of the
図2(a)〜(c)に示すように、誘導加熱コイル20は、略円環状の導体板からなるコイル導体21と、コイル導体21に高周波電圧を印加するための一対の端子電極22,22とを有している。コイル導体21は主に銅又は銀からなり、一対の端子電極22,22は図示しない交流電源に接続されている。
As shown in FIGS. 2A to 2C, the
コイル導体21は、円板状の導体の中心部に内側開口部23が形成され、さらに内側開口部23から径方向に伸びるスリット24によって円環状の導体の一部が周方向に分断されている。スリット24は周方向に近接する一対の端子電極22,22の間に配置されており、一対の端子電極22,22の接続位置を周方向に分断している。コイル導体21の外径は原料ロッド2及びシリコン単結晶4の直径(直胴部4bの直径)よりも大きく、コイル導体21の内径(内側開口部23の直径)は原料ロッド2及びシリコン単結晶4の直径よりも小さい。
In the
ドーパント供給管31は、誘導加熱コイル20の上面に沿って略水平方向に伸びるストレート部31aと、ストレート部31aの先端部が略直角に折り曲げられてなる下向きの先端部31bとを有している。ドーパント供給管31のストレート部31aは、平面視でスリット24の延在方向(X方向)と異なる方向に延設されていることが好ましい。このようにすることで、ドーパント供給管31を誘導加熱コイル20の上面に安定的に設置することができる。
The
また誘導加熱コイル20に設けられたスリット24を開口部として利用してドーパント供給管31を設けることにより、専用の開口部を設けることなく下向きのドーパント供給管31を設置することができる。ドーパント供給管31の先端部31bは、誘導加熱コイル20の上面側からスリット24を通って下面側に達しており、下面よりも下方に突出している。単結晶側溶融部5cの外周部(肩部)の上方から下方に向けてドーパントガスを吹き付けることにより、ドーパントガスは単結晶側溶融部5cに取り込まれやすくなるので、単結晶側溶融部5cに取り込まれるドーパントの量を増やすことができる。
Further, by providing the
誘導加熱コイル20のスリット24内には放電防止用の絶縁部材25が充填されていることが好ましい。この場合、ドーパント供給管31の挿入位置には絶縁部材25を設けず、径方向に伸びるスリット24の一部を開口部として残しておくことにより、スリット24を開口部として利用することができ、さらに絶縁部材25をドーパント供給管31の位置決め部材及び固定部材として利用することができる。なお説明の便宜上、図2(c)では絶縁部材25の図示を省略している。
It is preferable that the
誘導加熱コイル20と単結晶側溶融部5cとの間隔は狭いため、従来のように誘導加熱コイル20の下面側にドーパント供給管31を配置することは非常に困難である。誘導加熱コイル20の上面側にドーパント供給管31を設置することも難しいが、原料ロッド2のサイズ(直径)がシリコン単結晶4よりも小さいため、誘導加熱コイル20の外周部寄りであればドーパント供給管31の設置は可能であり、これにより単結晶側溶融部5cへの局所的なドーパント供給が可能である。
Since the distance between the
図3は、誘導加熱コイル20及びドーパント供給管31の構成の他の例を詳細に示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のX1−X1線に沿った断面図である。
Figure 3 is a diagram showing in detail another example of the configuration of the
図3(a)及び(b)に示すように、誘導加熱コイル20には、ドーパント供給管31の先端部31bを貫通させるための専用の開口部26がスリット24とは別に設けられていてもよい。このような構成であっても、ドーパント供給管31を誘導加熱コイル20の上方に配置しつつ、単結晶側溶融部5cにドーパントガスを吹き付けることができる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, even if the
以上説明したように、本実施形態による単結晶製造装置1は、原料ロッド2を誘導加熱コイル20により加熱して溶融帯5を生成すると共に、誘導加熱コイル20を貫通するように下向きに配置されたドーパント供給管31を用いて溶融帯5の単結晶側溶融部5cにドーパントガスを吹き付けるので、ドーパントを単結晶側溶融部5cの隅々まで均一に行き渡らせることができ、シリコン単結晶4の外周部の抵抗率の増加を抑えて面内均一な抵抗率分布を実現することができる。またドーパント供給管31は誘導加熱コイル20の上面側に設置され、ドーパント供給管31の先端部31bが誘導加熱コイル20を貫通するように設けられているので、ドーパント供給管31を安定的に設置することができ、単結晶側溶融部5cの上方から下向きにドーパントガスを供給することができる。
As described above, the single
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention, and these are also the present invention. Needless to say, it is included in the range.
例えば、上記実施形態においてはシリコン単結晶の製造方法を例に挙げたが、本発明はシリコン単結晶に限定されず、種々の単結晶を対象とすることができる。 For example, in the above embodiment, the method for producing a silicon single crystal has been given as an example, but the present invention is not limited to the silicon single crystal, and various single crystals can be targeted.
本発明例として、図1に示す誘導加熱コイルを貫通するドーパント供給管を用いて溶融帯の単結晶側溶融部の外周部にドーパントガスを吹き付けて、直径200mmのシリコン単結晶の育成を行った。具体的には、単結晶の中心から0.8R位置にドーパント供給管先端部の外径が位置するようにして、ホスフィンガスをアルゴンガスで希釈したドーパントガスを吹き付けた。 As an example of the present invention, a dopant gas was sprayed on the outer peripheral portion of the single crystal side melting portion of the melting zone using a dopant supply pipe penetrating the induction heating coil shown in FIG. 1 to grow a silicon single crystal having a diameter of 200 mm. .. Specifically, the dopant gas obtained by diluting the phosphine gas with argon gas was sprayed so that the outer diameter of the tip of the dopant supply tube was located 0.8R from the center of the single crystal.
比較例として、誘導加熱コイルの上側に設けたドーパント供給管から溶融帯のネック部に向けてホスフィンガスをアルゴンガスで希釈したドーパントガスを吹き付けて、直径200mmのシリコン単結晶の育成を行った。なお、ドーパントガスの吹き付け態様を変更した以外は、本発明例と比較例の単結晶育成条件は同条件とした。 As a comparative example, a dopant gas obtained by diluting phosphine gas with argon gas was sprayed from a dopant supply pipe provided on the upper side of the induction heating coil toward the neck portion of the melting zone to grow a silicon single crystal having a diameter of 200 mm. The single crystal growth conditions of the examples of the present invention and the comparative examples were the same except that the spraying mode of the dopant gas was changed.
次に、本発明例及び比較例で育成したシリコン単結晶をそれぞれ加工してシリコンウェーハのサンプルを25枚ずつ用意した。ウェーハサンプルの抵抗率を直径方向にスキャンし、ウェーハの一方の外周位置(最外周から内側に6mmの位置)、一方の中間位置(−R/2)、ウェーハ中心位置(C)、他方の中間位置(+R/2)、ウェーハの他方の外周位置(最外周から内側に6mmの位置)の合計5点の抵抗率を測定した。その後、25枚のウェーハサンプルの抵抗率の面内分布の最大偏差を比較した。その結果、図4に示すように、本発明例では比較例と比べて良化傾向にあることが分かった。
Next, 25 silicon wafer samples were prepared by processing the silicon single crystals grown in the examples of the present invention and the comparative examples. The resistivity of the wafer sample is scanned in the radial direction, and one outer peripheral position (6 mm inward from the outermost circumference) of the wafer, one intermediate position (-R / 2), the wafer center position (C), and the other intermediate position. The resistivity at a total of 5 points was measured at the position (+ R / 2) and the other outer peripheral position of the wafer (
図5は、シリコンウェーハ面内の抵抗率分布((抵抗率測定値−抵抗率目標値)/抵抗目標値)を示すグラフであって、(a)は比較例、(b)は本発明例をそれぞれ示している。 FIG. 5 is a graph showing the resistivity distribution in the surface of the silicon wafer ((resistivity measurement value-resistivity target value) / resistivity target value), (a) is a comparative example, and (b) is an example of the present invention. Are shown respectively.
図5(a)に示す比較例によるシリコンウェーハの抵抗率分布はウェーハ外周部における抵抗率の増加が大きいのに対して、図5(b)に示す本発明例によるシリコンウェーハの抵抗率分布はウェーハ外周部における抵抗率の増加が小さく、抵抗率の面内ばらつきが小さいことが確認された。 The resistivity distribution of the silicon wafer according to the comparative example shown in FIG. 5 (a) shows a large increase in the resistivity at the outer peripheral portion of the wafer, whereas the resistivity distribution of the silicon wafer according to the example of the present invention shown in FIG. 5 (b) is It was confirmed that the increase in resistivity at the outer periphery of the wafer was small and the in-plane variation in resistivity was small.
1 単結晶製造装置
2 原料ロッド
3 種結晶
4 シリコン単結晶
4a テーパー部
4b 直胴部
5 溶融帯
5a 原料側溶融部
5b ネック部
5c 単結晶側溶融部
11 上軸
12 料送り機構
13 下軸
14 晶送り機構
15 原料保持具
16 種結晶保持具
17 単結晶重量保持具
20 誘導加熱コイル
21 コイル導体
22 端子電極
23 内側開口部
24 スリット
25 絶縁部材
26 開口部
30 ドーパント供給装置
31 ドーパント供給管
31a ストレート部
31b ノズル部
1 Single
Claims (6)
原料ロッドを回転可能及び昇降可能に支持する上軸と、
前記上軸と同軸配置され、前記原料ロッドの下方に配置された種結晶を回転可能及び昇降可能に支持する下軸と、
前記原料ロッドを加熱して溶融帯を生成する誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルの上面側に設置され、前記溶融帯にドーパントガスを供給するドーパント供給管とを備え、
前記誘導加熱コイルは、上面から下面まで貫通する開口部を有し、
前記ドーパント供給管の先端部は、前記開口部内に挿入されていることを特徴とする単結晶製造装置。 A single crystal manufacturing apparatus used for manufacturing a single crystal by the FZ method.
An upper shaft that supports the raw material rod so that it can rotate and move up and down,
A lower shaft coaxially arranged with the upper shaft and rotatably and vertically supporting a seed crystal arranged below the raw material rod,
An induction heating coil that heats the raw material rod to generate a melting zone,
A dopant supply pipe which is installed on the upper surface side of the induction heating coil and supplies a dopant gas to the melting zone is provided.
The induction heating coil has an opening that penetrates from the upper surface to the lower surface.
A single crystal manufacturing apparatus characterized in that the tip end portion of the dopant supply tube is inserted into the opening portion.
前記誘導加熱コイルの上面側から前記誘導加熱コイルの下面側に位置する前記溶融帯に向けてドーパントガスを吹き付けることを特徴とする単結晶の製造方法。 Production of a single crystal by the FZ method in which a raw material rod is heated by an induction heating coil to form a melting zone, and the raw material rod and the single crystal located above and below the melting zone are lowered to grow the single crystal. It ’s a method,
A method for producing a single crystal, which comprises blowing a dopant gas from the upper surface side of the induction heating coil toward the melting zone located on the lower surface side of the induction heating coil.
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---|---|---|---|---|
JPS61266386A (en) * | 1985-05-20 | 1986-11-26 | シ−メンス、アクチエンゲゼルシヤフト | Semiconductor rod doping device |
JPH09142988A (en) * | 1995-10-12 | 1997-06-03 | Wacker Siltronic G Fuer Halbleitermaterialien Ag | Method and apparatus for forming silicon single crystal |
JP2015229612A (en) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | 株式会社Sumco | Manufacturing method of single crystal |
CN110438558A (en) * | 2019-08-14 | 2019-11-12 | 天津中环领先材料技术有限公司 | It is a kind of improve zone melting single-crystal uniformity gas mix coil |
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---|---|---|---|---|
JP5029637B2 (en) * | 2009-03-13 | 2012-09-19 | 信越半導体株式会社 | Manufacturing method of semiconductor single crystal |
DK2679706T3 (en) * | 2011-02-23 | 2018-12-17 | Shinetsu Handotai Kk | PROCEDURE FOR MANUFACTURING N-TYPE SILICON MONO CRYSTAL |
JP5234148B2 (en) * | 2011-08-04 | 2013-07-10 | 信越半導体株式会社 | Semiconductor single crystal manufacturing method and semiconductor single crystal manufacturing apparatus |
CN202246977U (en) * | 2011-08-08 | 2012-05-30 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | Crystal supporting device for growing zone-melting monocrystal |
CN105177698A (en) * | 2015-10-19 | 2015-12-23 | 天津市环欧半导体材料技术有限公司 | Gas blowing coil for zone-melting gas-doped monocrystalline |
CN107177882A (en) * | 2016-03-11 | 2017-09-19 | 上海新昇半导体科技有限公司 | Zone-melting process growing silicon single crystal gas injection and radio frequency heating integrated device and method |
CN106995935B (en) * | 2017-05-23 | 2023-04-18 | 天津中环领先材料技术有限公司 | Doping device for improving radial resistivity distribution of zone-melting silicon single crystal |
CN107937978A (en) * | 2017-12-11 | 2018-04-20 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | A kind of impurity gas charging device for being used to produce vapor doping zone-melted silicon single crystal |
JP6954088B2 (en) * | 2017-12-19 | 2021-10-27 | 株式会社Sumco | Method for manufacturing silicon single crystal |
-
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-
2020
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61266386A (en) * | 1985-05-20 | 1986-11-26 | シ−メンス、アクチエンゲゼルシヤフト | Semiconductor rod doping device |
JPH09142988A (en) * | 1995-10-12 | 1997-06-03 | Wacker Siltronic G Fuer Halbleitermaterialien Ag | Method and apparatus for forming silicon single crystal |
JP2015229612A (en) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | 株式会社Sumco | Manufacturing method of single crystal |
CN110438558A (en) * | 2019-08-14 | 2019-11-12 | 天津中环领先材料技术有限公司 | It is a kind of improve zone melting single-crystal uniformity gas mix coil |
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