JPH024558B2 - - Google Patents

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JPH024558B2
JPH024558B2 JP56028281A JP2828181A JPH024558B2 JP H024558 B2 JPH024558 B2 JP H024558B2 JP 56028281 A JP56028281 A JP 56028281A JP 2828181 A JP2828181 A JP 2828181A JP H024558 B2 JPH024558 B2 JP H024558B2
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JP
Japan
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protective cover
rod
protective
silicon rod
heating coil
Prior art date
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JP56028281A
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JPS56134595A (en
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Keraa Uorugangu
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Siemens Corp
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Siemens Corp
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Publication date
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Publication of JPH024558B2 publication Critical patent/JPH024558B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02Elements
    • C30B29/06Silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B13/00Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • C30B13/16Heating of the molten zone
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B33/00After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure

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  • 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)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空引きされた、又は保護ガスで満た
された反応容器内にシリコン棒を垂直に保持し、
誘導加熱により生ぜしめた融帯をシリコン棒を通
して長手方向に導くようにしたシリコン棒の無る
つぼ帯域溶融装置に関する。
帯域溶融は周知のように半導体材料を精製する
際にも、融着させた種結晶を用いて単結晶成長さ
せる際にも用いられる。そのような方法において
は、例えばドイツ連邦共和国特許第2343779号明
細書から公知のように、結晶棒はその両端で固定
され垂直に保持される。垂直軸に固定されている
両保持部はその軸の周りに回転し、又例えば帯域
溶融の際に棒断面を変えねばならないときには垂
直方向に変位させることができるようになつてい
る。加熱装置(一般には誘導加熱コイル)は棒の
中に融帯を形成するのに用いられる。結晶棒を通
して融帯を長手方向に導くためには、加熱装置は
固定させておいて上下の保持部を平行に変位させ
るか、あるいは加熱装置そのものを軸方向に変位
可能に構成することができる。
単結晶の棒の製造のためには、通常多結晶棒の
下端に多結晶棒の直径よりも小さい直径を持つ単
結晶の種結晶を誘導加熱コイルを用いて融着させ
る。つづいて、融着部から出発し、誘導加熱コイ
ルによつて生成される一つまたは複数の融帯を半
導体棒を通して動かす。半導体棒に生じる転位を
少くするために、半導体棒の断面を種結晶との融
着部のすぐ近くにおいてすぼめることはドイツ連
邦共和国特許出願公開第1079593号明細書から公
知である。それによつて生ずる種結晶と半導体棒
との間の瓶首状の結合片の中で種結晶に存在する
転位を消減させることができる。
例えば10cmの大きな直径を持つシリコン棒の製
造の際には、再結晶した棒の部分に著しい熱応力
が生じ、それが冷却の後亀裂に導くこともある。
そのような熱応力の発生は後加熱によつて通常避
けることができるが、従来の後加熱装置は構造が
複雑で極めて費用がかかる。
帯域移動過程中に故障が発生すると、下の引張
り軸が損傷する危険が存在する。それ故例えば振
動が生じた場合には種結晶と再結晶棒との間の瓶
首状の肩部がこわれ、そして下方に倒れる再結晶
棒が引張り軸をいためる。時には融帯から融体が
滴下することもある。損傷を避けるために、例え
ば下の引張軸は軸の垂直変位に望遠鏡式に対応す
る被いによつて保護された。しかしこの方法は費
用がかかり個個の被い部分の間に生ずる摩擦のた
め必ずしも確実には働かない。
本発明の目的は上述のような問題点を解決し、
冷却する結晶棒部分中に熱応力が発生するのを技
術的に簡単でかつ経済的に阻止することができ、
しかも融体の落下による損傷を防止できる無るつ
ぼ帯域溶融装置を提供することにある。
この目的は本発明によれば、真空引き可能か又
は保護ガスで満たし得る反応容器内に垂直に配置
されシリコン棒の端部を軸方向に変位可能に保持
する上部保持部および下部保持部と、シリコン棒
の一部をリング状に囲み軸方向に変位可能な誘導
加熱コイルと、シリコン棒の帯域溶融時少なくと
もシリコン棒の再結晶部分を同軸に囲む円筒状の
保護カバーと、下部保持部の上端に配置され少な
くともシリコン棒に向く側に熱線を反射する層が
設けられた円形の保護皿とを備えることによつて
達成される。
再結晶棒部分の融体から軸方向に0〜60cm離れ
ている範囲が再加熱されるように構成すると有利
である。
保護カバーが再結晶棒部分を同心に囲み、保護
カバーが15ないし100cmの直径を持ち、保護カバ
ーが少くともその内面はアルミニウムまたは銀か
らなり、そして保護カバーの上縁と誘導加熱コイ
ルの軸方向の間隔が0ないし10cm、また保護カバ
ーと再結晶棒部分の間の半径方向の間隔が5ない
し50cmであるようにすると有利である。
熱反射を良好にするために、保護カバーの内面
を研摩するかあるいは反射性の、特にアルミニウ
ムまたは銀からなる箔で張ることが有効である。
本発明によれば保護カバーの内面をその上縁から
下の方へ20ないし50cmに及ぶ範囲において研摩す
るか反射性の箔で張るとよい。
保護カバーの内径が保護皿の直径より10ないし
60cmだけ大きく、そして高周波導入部および高周
波誘導加熱コイルの間の接続導体を再結晶棒部分
から離してたわめるか折曲げるようにすると有利
である。
次に本発明を図について詳細に説明する。図
は、部分的に示した帯域溶融装置中に組込まれた
本発明方法の実施のための保護カバーおよび保護
皿に対する実施例を断面図で示す。
図において無るつぼ帯域溶融のために用意され
た反応容器1の中に垂直に立つシリコン棒5が存
在する。接続導体14と高周波導入部2とを介し
て図示されない高周波発生器と接続されている扁
平コイルとして形成された誘導加熱コイル3は融
帯8を生成し、それからシリコン単結晶棒4が引
き出される。この再結晶棒4の下端には初めに述
べた瓶首状の遷移部分10および種結晶9が見ら
れる。種結晶9およびそれとつながつた再結晶棒
4が下部保持部すなわち下部引張り軸11の上端
に保持されている。結晶棒の上部保持部もしくは
引張り軸は図を簡単にするために図示していな
い。
下部引張り軸11の上端に水平に円形保護皿6
が引張り軸11の軸に同心に設けられている。万
一滴下する溶融シリコンとの反応を阻止するため
に、保護皿6は良導体の金属、例えばアルミニウ
ムまたは銀から成るを良とする。保護カバー7は
結晶化した棒部分4を同心状にとり囲む。保護カ
バー7は円筒状に形成されるのが望ましいが、例
えば角形または長円の断面をもつ他の形も同様に
適用することができる。保護カバー7の内径は保
護皿6の直径より例えば20mm大きい。このような
配置によつて保護カバー7と保護皿6との間から
シリコン片が落ちて引張り軸11を損傷すること
が阻止される。保護カバー7の長さは、帯域溶融
工程の終りに対しても引張り軸11の損傷が阻止
されることを確実にするために、製造されるシリ
コン棒の長さにほぼ等しくするのがよい。
保護カバー7の内面の上部、例えば20ないし50
cmの領域は鏡面研摩するか、例えばアルミニウム
箔のような反射性箔で張られる。これは、特に融
帯から出る熱線が保護カバー7の内面において反
射され、再結晶棒部分4の上部を再加熱し、従つ
てこの部分に温度勾配によつて引き起される熱応
力を低減させる効果を持つ。保護カバー7に対す
る製造材料としては例えばアルミニウムまたは銀
が適当である。
誘導加熱コイル3と高周波導入部2との間の接
続導体14は導入部2から下の方へ折り曲げら
れ、しかも導入部2の最下点が加熱コイル3のほ
ぼ最下点に一致する。しかし接続導体14を折り
曲げないでたわめるようにすることも可能であ
る。これは、接続導体14の折り曲げ構成によつ
て、保護カバー7を高周波導入部2に突き当たる
ことなく誘導加熱コイル3のすぐ下に配置するこ
とが可能となる利点を有する。それによつてまさ
に温度差に対して最も敏感な、すなわち再結晶し
たばかりの棒部分において半径方向および軸方向
の温度分布が著しく改善される。固定した誘導加
熱コイル3でなくて軸方向に移動可能な誘導加熱
コイル3を備えるならば、通電のための接続導体
は同様に、保護カバー7を誘導加熱コイル3まで
引き上げることができるように配置することがで
きる。
固定した誘導加熱コイルの場合には、保護カバ
ー7の上縁と加熱コイル3との間の軸方向の間隔
が0cmと最大10cmとの間にあるように保護カバー
7を配置するのが有効である。軸方向に移動可能
の誘導加熱コイルの場合には、保護カバー7の上
縁と加熱コイル3との間の間隔が同様に軸方向に
0ないし10cmの範囲にあり、すなわちできるだけ
小さいように保護カバー7を軸方向に移動しなけ
ればならない。
直径および断面が保護カバー7に一致する反応
容器1を用いる場合には、分離した保護カバー7
の配置をやめて反応容器の内壁の対応する領域を
鏡面研摩するか反射性の箔で張ることも可能であ
る。
本発明によれば、シリコン棒の少なくとも再結
晶部分を同軸に囲む円筒状の保護カバーと、シリ
コン棒の下部保持部の上端に配置された円形の保
護皿とを備えるという簡単な構造だけで、極めて
効率よくシリコン棒の再結晶部分を再加熱するこ
とができるとともに、溶融中に滴下することのあ
る融体から結晶保持部を確実に保護することがで
きるものである。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例を示す断面図である。 1…反応容器、2…高周波導入部、3…誘導加
熱コイル、4…シリコン再結晶棒部分、6…保護
皿、7…保護カバー、8…融帯、9…種結晶、1
0…瓶首状の遷移部分、11…下部引張り軸(下
部保持部)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 真空引き可能か又は保護ガスで満たし得る反
    応容器内に垂直に配置されシリコン棒の端部を軸
    方向に変位可能に保持する上部保持部および下部
    保持部と、シリコン棒の一部をリン状に囲み軸方
    向に変位可能な誘導加熱コイルと、シリコン棒の
    帯域溶融時少なくともシリコン棒の再結晶部分を
    同軸に囲む円筒状の保護カバーと、前記下部保持
    部の上端に配置され少なくともシリコン棒に向く
    側に熱線を反射する層が設けられた円形の保護皿
    とを備えたことを特徴とするシリコン棒の無るつ
    ぼ帯域溶融装置。 2 保護カバーが15〜100cmの直径を持つことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装置。 3 保護カバーが少なくともその内面はアルミニ
    ウムまたは銀からなることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項または第2項記載の装置。 4 保護カバーの上縁と誘導加熱コイルとの軸方
    向の間隔が0〜10cmの間にあることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか1
    項に記載の装置。 5 保護カバーと再結晶棒部分の間の半径方向の
    間隔が5〜50cmの間にあることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第4項のいずれか1項に
    記載の装置。 6 保護カバーの内面が研摩されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5項のい
    ずれか1項に記載の装置。 7 保護カバーの内面の上縁から下の方へ20〜50
    cmの範囲が研摩されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第6項のいずれか1項に
    記載の装置。 8 保護カバーの内面がアルミニウムまたは銀か
    らなる箔で張られていることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項ないし第7項のいずれか1項に記
    載の装置。 9 保護カバーの上縁から下の方へ20〜50cmの範
    囲が反射性の箔で張られていることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項ないし第8項のいずれか1
    項に記載の装置。 10 保護皿がアルミニウムまたは銀からなるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第9
    項のいずれか1項に記載の装置。 11 保護カバーの内径が保護皿の直径より10〜
    60cm大きいことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項ないし第10項のいずれか1項に記載の装置。 12 高周波導入部と高周波誘導加熱コイルとの
    間の接続導体が再結晶棒部分から離してたわめら
    れるか折り曲げられていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第11項のいずれか1項
    に記載の装置。
JP2828181A 1980-02-27 1981-02-27 Silicon rod crucible free zone melting method and device Granted JPS56134595A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19803007377 DE3007377A1 (de) 1980-02-27 1980-02-27 Verfahren und vorrichtung zum tiegelfreien zonenschmelzen eines siliciumstabes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS56134595A JPS56134595A (en) 1981-10-21
JPH024558B2 true JPH024558B2 (ja) 1990-01-29

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ID=6095703

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JP2828181A Granted JPS56134595A (en) 1980-02-27 1981-02-27 Silicon rod crucible free zone melting method and device

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JPS56134595A (en) 1981-10-21

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