LV15499B - SILICON CRYSTAL GROWING METHOD AND EQUIPMENT FOR ITS IMPLEMENTATION - Google Patents

SILICON CRYSTAL GROWING METHOD AND EQUIPMENT FOR ITS IMPLEMENTATION Download PDF

Info

Publication number
LV15499B
LV15499B LVP-19-50 LV15499B LV 15499 B LV15499 B LV 15499B LV 15499 B LV15499 B LV 15499B
Authority
LV
Latvia
Prior art keywords
pedestal
crystal
diameter
inductor
growing
Prior art date
Application number
LVP-19-50
Other languages
Latvian (lv)
Inventor
KRAVTSOV Anatoly
Original Assignee
KRAVTSOV Anatoly
Filing date
Publication date
Application filed by KRAVTSOV Anatoly filed Critical KRAVTSOV Anatoly
Publication of LV15499B publication Critical patent/LV15499B/en

Links

Abstract

Izgudrojums attiecas uz kristālu audzēšanu, īpaši uz silīcija kristālu audzēšanu ar indukcijas sildīšanu bez tīģeļa. Piedāvāta uzlabota metode un tās realizācijai nepieciešamā iekārta silīcija kristālu audzēšanai. Metode ietver kristāla audzēšanu ar dīgļa kristāla (1) pārvietošanu rotējot uz augšu, izmantojot sākotnējo stieni, kura diametrs ir ne mazāks kā audzējamā kristāla diametrs, turklāt pjedestāls (11), ko ar rotāciju pārvieto uz augšu, ir izvietots zemāk par kausēšanas induktoru (5) un ir aptverts ar fokusējošu spoli (7). Metode ir papildināta ar to, ka pjedestālu (11) zonā, kas atrodas zem fokusējošās spoles (7), kas aizvada siltumu, uzsilda ar gredzenveida sildītāju (10). Papildus piedāvāta iekārta metodes realizācijai, kas satur vakuuma kameru (14), kas aprīkota ar ierosinājuma kristāla (2) turētāju, kurš ir vertikāli pārvietojams ar pagriešanas iespēju un pjedestāla (11) apakšējo turētāju.The invention relates to crystal growth, in particular to the growth of silicon crystals by induction heating without a crucible. An improved method and the necessary equipment for growing silicon crystals are proposed. The method involves growing a crystal by rotating the seed crystal (1) upward using an initial rod with a diameter no smaller than the diameter of the crystal to be grown, and a pedestal (11) that is rotated upward is positioned below the melting inductor (5 ) and is surrounded by a focusing coil (7). The method is supplemented by the fact that the pedestal (11) is heated by an annular heater (10) in the area below the focusing coil (7) which conducts heat. In addition, a device for the implementation of the method is proposed, which contains a vacuum chamber (14) equipped with a holder for the excitation crystal (2), which is vertically movable with the possibility of rotation, and a lower holder for the pedestal (11).

Description

IZGUDROJUMA APRAKSTSDESCRIPTION OF THE INVENTION

[01] Izgudrojums attiecas uz silīcija ražošanu, piemēram, silīcija rūpnieciskā ražošana elektroenerģijas mikroelektronikai, ieskaitot tādu lieljaudas pusvadītāju ierīču ražošanai kā diodes, tiristori utt.[01] The invention relates to the production of silicon, such as the industrial production of silicon for microelectronics of electricity, including the production of high-power semiconductor devices such as diodes, thyristors, etc.

Zināmais tehnikas līmenisPrior art

[02] Šīs ražošanas mērķis ir iegūt augstas kvalitātes silīciju galvenokārt ar izvilkšanas no kausējuma metodi [1], neizmantojot tīģeli. Šādu procesu veic, izkausējot sākotnējo stieni ar indukcijas kausēšanas metodi, un kristalizējot monokristālu, kura diametrs no sākotnējā stieņa atšķiras ne vairāk kā par 20 %. Sakarā ar to, ka nav iespējams ražot sākotnējus silīcija stieņus ar diametru 300 mm tradicionālajā Siemens procesā, tika izstrādāta jauna tādu stieņu ražošanas tehnoloģija, respektīvi, tehnoloģija, kas aprakstīta patentā Nr. LV15065. Šai tehnoloģijai nav redzamu audzēto kristālu diametra ierobežojumu. Turklāt monokristālu, kuru diametrs ir 300 mm, audzēšanas iekārtu un tehnoloģiju, izmantojot izvilkšanas no kausējuma metodi, neizmantojot tīģeli, pagaidām nav. Sakarā ar to, stieņus, kuru diametrs ir 300 mm un vairāk, ir lietderīgi izmantot kā pjedestālu izvilkšanas no kausējuma procesā, neizmantojot tīģeli. Šādos procesos var tikt izaudzēti monokristāli, kuru diametrs ir ievērojami mazāks (1,5 -3 reizes) nekā pjedestāla diametrs. Šāda tehnoloģija ir potenciāli pielietojama pjedestāliem ar diametriem no 100 mm, bet pēdējo 50 gadu laikā tā nav praktiski pielietota sakarā ar to, ka izvilkšanas no kausējuma tehnoloģijas attīstība, neizmantojot tīģeli, vienmēr ir apsteigusi Siemens sākotnējo stieņu ražošanas procesa tehnoloģiju. Indukcijas sildīšanas pielietošana paredz saistību starp aprīkojuma (indukcijas sildītājiem, ekrāniem utt.) izmēriem, t.i., starp audzēšanai izmantotās ierīces elementiem un pjedestāla (Dp), kā arī izaudzēta monokristāla (Dc) diametriem.[02] The aim of this production is to obtain high-quality silicon mainly by the melt extraction method [1] without the use of a crucible. This process is carried out by melting the original rod by the induction melting method and crystallizing a single crystal whose diameter differs from the original rod by not more than 20%. Due to the impossibility of producing original silicon bars with a diameter of 300 mm in the traditional Siemens process, a new technology for the production of such bars was developed, namely the technology described in patent no. LV15065. There are no visible restrictions on the diameter of the crystals grown for this technology. In addition, there is currently no equipment and technology for growing single crystals with a diameter of 300 mm using the crucible extraction method. For this reason, bars with a diameter of 300 mm and more are useful as a pedestal in the melt extraction process without the use of a crucible. In such processes, single crystals with a diameter significantly smaller (1.5 -3 times) than the diameter of the pedestal can be grown. Such technology is potentially applicable to pedestals with a diameter of 100 mm, but has not been used in practice for the last 50 years due to the fact that the development of melt extraction technology without the use of a crucible has always surpassed Siemens' original bar manufacturing process technology. The use of induction heating involves a relationship between the dimensions of the equipment (induction heaters, screens, etc.), i.e. between the elements of the growing device and the diameters of the pedestal (Dp) as well as the grown single crystal (Dc).

[03] Šāda procesa problēmas ir nepilnīga pjedestāla centrālās zonas izkausēšana [1], bet pēc izkausēšanas - problēmas ar monokristāla audzēšanu, kas jāsāk ar smalka kakliņa izaudzēšanu, kuru diametrs ir aptuveni 5 mm. Ja, pielietojot kādus paņēmienus, izdodas izkausēt centrālo zonu, tad kausējumam tajā ir salīdzinoši pastāvīga temperatūra. Kad ierosinājuma kristāliņš pieskaras kausējuma virsmai, kuras temperatūra it tuva silīcija kristalizēšanas temperatūrai, uz kausējuma virsmas notiek spontāna kristalizācija (1. zīmējums), tāpēc smalkā kakliņa izaudzēšana pēc Deša [6] metodes nav iespējama. Kausēšanas induktora iekšējam diametram, kad tas tiek audzēts no pjedestāla, jābūt lielākam par izaudzētā monokristāla diametru, un interese ir komerciāli izmantojamiem monokristāliem ar diametru 50-200 mm. Acīmredzams, ka procesā jāievieš papildu kausēšanas virsmas sildīšana, audzējot smalko kakliņu, kura diametrs ir aptuveni 5 mm, tālākai monokristāla ar diametru 50-200 mm audzēšanai.[03] The problems with this process are the incomplete melting of the central area of the pedestal [1], but after melting, the problems with single crystal growth, which start with the cultivation of a fine neck with a diameter of about 5 mm. If, using any technique, the central zone can be melted, then the melt in it has a relatively constant temperature. When the excitation crystal touches the surface of the melt, the temperature of which is close to the crystallization temperature of silicon, spontaneous crystallization takes place on the surface of the melt (Figure 1), so it is not possible to grow a fine neck by the method of Sausage [6]. The inner diameter of the melting inductor when grown from a pedestal should be larger than the diameter of the single crystal grown, and commercially available single crystals with a diameter of 50-200 mm are of interest. It is obvious that additional heating of the melting surface must be introduced in the process by growing a fine neck with a diameter of about 5 mm for further growth of a single crystal with a diameter of 50-200 mm.

[04] Ir zināms FZ procesa [2] aparāts, kurā izmanto infrasarkano sildīšanu ar halogēna vai ksenona lampām, vai izmanto lāzeru monokristālu audzēšanai no pjedestāla. Turklāt, lai izveidotu optimālos audzēšanas apstākļus, lampas silda pjedestālu un kausējuma brīvo virsmu, tam izmantojot vairākas lampas, kas nosacīti izvietotas vertikāli trijās rindās. Apakšējā rinda silda pjedestālu, vidēja - kausējumu tuvu pjedestāla kausēšanas trīsfāžu robežai un augšēja - trīsfāžu kristalizācijas robežas tuvumā. Strādājot ar silīciju, virsmu (cieto un šķidro) atstarošanas koeficienti atšķiras, bet abi tuvojas 90 %. Lai kompensētu silīcija virsmas summāro starojumu monokristālu ar diametru 90 mm audzēšanai no pjedestāla 200 mm, kas veido aptuveni 10,5 kW, jāieslēdz lampas ar kopējo jaudu 105 kW, kas ir ekvivalents 21 lampai pa 5 kW katrai (šādas jaudas spuldzes parasti tiek izmantotas prožektoros, lai apgaismotu lielas platības, piemēram, stadionus utt.). Turklāt audzēšanas process ir jāvada, vizuāli vērojot abas trīs fāžu robežas.[04] Apparatus of the FZ process [2] is known, which uses infrared heating with halogen or xenon lamps, or is used to grow laser single crystals from a pedestal. In addition, in order to create optimal growing conditions, the lamps heat the pedestal and the free surface of the melt using several lamps conditionally arranged vertically in three rows. The bottom row heats the pedestal, the middle one melts the melt close to the three-phase melting limit of the pedestal and the upper one near the three-phase crystallization limit. When working with silicon, the reflection coefficients of the surfaces (solid and liquid) differ, but both approach 90%. To compensate for the total radiation of 90 mm in diameter from a pedestal 200 mm from a pedestal 200 mm of approximately 10.5 kW, lamps with a total wattage of 105 kW, equivalent to 21 lamps of 5 kW each, must be switched on (such wattage lamps are commonly used in floodlights). to illuminate large areas such as stadiums, etc.). In addition, the cultivation process must be guided by visual observation of both boundaries of the three phases.

[05] Ir zināma metode un aparāts monokristālu audzēšanai [3], kurā tiek izmantota kombinētā sildīšana - indukcijas pamata sildīšana, parastā FZ procesa veikšanai un papildu sildīšana, izmantojot infrasarkanās lampas. Turklāt ar lampām sasilda augošā monokristāla virsmu un iegūst kristalizācijas virsmas formas vadības efektu. Šāda vai līdzīga procesa tiešā pielietošana nav iespējama, audzējot monokristālu ar FZ metodi no pjedestāla.[05] There is a known method and apparatus for growing single crystals [3], which uses combined heating - basic induction heating, for the usual FZ process and additional heating using infrared lamps. In addition, the surface of the growing single crystal is heated by lamps and the control effect of the crystallization surface shape is obtained. The direct application of this or a similar process is not possible when growing a single crystal by the FZ method from a pedestal.

[06] Ir zināma kristālu audzēšanas metode [4], kurā audzēšana notiek ar elektronu staru sildīšanu, un nodrošina nepieciešamos apstākļus monokristāla augšanai no minimālā diametra līdz norādītajam, palielinot loku kustības rādiusu, ko apraksta staru fokālie punkti uz kausējuma virsmas. Šī metode tiek realizēta vakuumā, kas nav saderīga ar liela diametra silīcija monokristālu audzēšanu, un izmantojot tīģeli, kas ir pretrunā ar izvirzīto mērķi monokristālu audzēšanu bez kontakta ar konteineru.[06] A method of crystal growth [4] is known, in which the growth takes place by electron beam heating and provides the necessary conditions for the single crystal to grow from the minimum diameter to the specified one by increasing the arc radius described by the focal points of the beam on the melt surface. This method is carried out in a vacuum which is incompatible with the cultivation of large diameter silicon single crystals and using a crucible which runs counter to the intended purpose of growing single crystals without contact with the container.

[07] Ir zināma metode un ierīce tās īstenošanai [5], kurā pjedestāla izkausēšanas uzlabošanai lieto īsslēgtu gredzenu, kas uzstādīts zemāk par kausēšanas induktoru, un pjedestāla papildu sildītāju, kas atrodas zem īsslēgtā gredzena. Tādējādi audzēšana tiek veikta ar kausējuma neatkarīgu sildīšanu un pjedestāla uzsildīšanu, kas ļauj kompensēt pamata siltuma novadīšanu tādam procesam, kas notiek caur pjedestāla virsmu. Neskatoties uz induktora lielo iekšējo diametru, šī metode un ierīce ļauj pilnībā izkausēt pjedestāla centrālo zonu. Tomēr, ievadot ierosinājuma kristāliņu, kura diametrs ir 5 mm, rodas nekontrolēta kristalizācija, kas aprakstīta avotā [1] un parādīta 1. zīmējumā. Izmantojot ierosinājumu kristālus ar lielāku diametru, piemēram, 12 mm, process turpina būt grūti vadāms un nenodrošina stabilus smalka kakliņa audzēšanas apstākļus pēc Deša metodes [6]. Turklāt ir zināms, ka, izmantojot induktorus ar iekšējo diametru 30-40 mm, šāds process ir iespējams, un monokristāli tika iegūti [7, 8].[07] There is a known method and apparatus for its implementation [5], which uses a short-circuit ring installed below the melting inductor and an additional pedestal heater located under the short-circuit ring to improve the melting of the pedestal. Thus, cultivation is performed by independent heating of the melt and heating of the pedestal, which allows to compensate for the transfer of basic heat to a process that takes place through the surface of the pedestal. Despite the large internal diameter of the inductor, this method and device allows the central area of the pedestal to be completely melted. However, the introduction of an excitation crystal with a diameter of 5 mm results in uncontrolled crystallization as described in [1] and shown in Figure 1. Using excitation crystals with a larger diameter, such as 12 mm, the process continues to be difficult to control and does not provide stable fine-neck growth conditions according to the Six method [6]. In addition, it is known that using inductors with an inner diameter of 30-40 mm, such a process is possible, and single crystals were obtained [7, 8].

Izgudrojuma mērķis un būtībaPurpose and essence of the invention

[08] Piedāvātie izgudrojumi atrisina uzdevumu silīcija monokristālu iegūšanā, izmantojot pjedestālu, savukārt monokristāla diametrs ir ievērojami mazāks nekā sākotnējais pjedestāls, nodrošinot apstākļus smalka kakliņa audzēšanai, kas nepieciešama monokristālu augšanai bez dislokācijām. Šis izgudrojums ļauj izmantot sākotnējos stieņus - pjedestālus - ar diametru 200-400 mm un iegūt komerciāli efektīvus FZ kvalitātes silīcija monokristālus.[08] The present inventions solve the problem of obtaining silicon single crystals using a pedestal, while the diameter of the single crystal is significantly smaller than the original pedestal, providing the conditions for growing the fine neck required for the growth of single crystals without dislocations. The present invention makes it possible to use original rods - pedestals - with a diameter of 200-400 mm and to obtain commercially efficient FZ quality silicon single crystals.

[09] Tehnisko rezultātu veido fakts, ka, lai iegūtu FZ silīcija monokristālus ar diametru 100-200 mm, izmantojot pjedestālu, tiek nodrošināti apstākļi monokristālu audzēšanai bez dislokācijām, sākot no smalkā kakliņa audzēšanas ar Deša metodi [6] un beidzot ar noteiktā diametra monokristālu reproducējamu augšanu. Pie tam sākotnējo stieņu-pjedestālu ražošanu var koncentrēt lielos diametros, proti, no 200 līdz 400 mm, kas noved pie stieņu audzēšanas aprīkojuma, kas tiek izmantots kā pjedestāli, produktivitātes palielināšanās un līdz ar to pjedestālu cenas samazināšanās un FZ silīcija monokristālu cenas samazināšanās, kuru pašizmaksā izejvielu cena veido aptuveni 50 %.[09] The technical result is the fact that in order to obtain FZ silicon single crystals with a diameter of 100-200 mm, using a pedestal, conditions are provided for growing single crystals without dislocations, starting from fine neck cultivation by the Six method [6] and ending with a fixed diameter single crystal. reproducible growth. In addition, the initial production of bar-pedestals can be concentrated in large diameters, ie from 200 to 400 mm, which leads to an increase in the productivity of bar-growing equipment used as a pedestal and thus to a reduction in the price of pedestals and a decrease in the price of FZ silicon single crystals. the cost price of raw materials is about 50%.

[10] Tehniskais rezultāts tiek panākts ar to, ka silīcija kristālu audzēšanā ar indukcijas sildīšanu, neizmantojot tīģeli, iekļaujot kristālu audzēšanu, pārvietojot ierosinājuma kristālu ar griešanos uz augšu, izmanto sākotnējo stieni ar diametru ne mazāku, bet galvenokārt 2 reizes lielāku kā audzējamā kristāla diametrs. Sākotnējais stienis - pjedestāls (11) (2. līdz 4.zīm.) atrodas zem induktora (5), tiek padots uz augšu ar griešanos, un augšējā daļā ir pārklāts ar fokusējošo spoli (7), kas bloķē pjedestāla sānu virsmas papildu uzsildīšanu ar induktoru (5), bet zem spoles (7) pjedestālu (11) uzsilda ar gredzena sildītāju (10). Induktora (5) iekšējais diametrs ir mazāks par pjedestāla (11) diametru, slēgtā fokusējošā spole (7) ir par 10-20 mm lielāka par pjedestāla (11) diametru, bet gredzena sildītājam (10) ir gredzena forma un tas ir uzstādīts zem fokusējošās spoles (7) un izveido sildīšanas gredzenu (12) uz pjedestāla virsmas (11). Saskaņā ar piedāvāto metodi, lai nodrošinātu bezavārijas procesa vadības iespēju, smalkā kakliņa un kristāla konusa audzēšanu veic, izmantojot papildu virsmas uzsildīšanu ar mainīgu jaudu starp kristalizācijas fronti un kausēšanas induktora iekšējo diametru. Šim nolūkam, papildu sildīšanai izmanto, piemēram, lampu (21) infrasarkano starojumu (2. zīm.), kas aprīkotas ar eliptiskiem atstarotājiem (22) un uzstādītas virs kausējuma ar iespēju kontrolēt staru virzienu, vai papildu sildīšanai tiek izmantoti vismaz divi elektronu staru avoti (31) (3. zīm.), katrs no kuriem virzās uz kausējuma virsmas lokveidā ar noteiktu rādiusu un centrālo leņķi. Paši elektronu staru avoti (31) atrodas virs kausējuma. Starpposma indukcijas sildītājs (41) (4. zīm.) izveido kausējuma virsmas lokālo sildīšanas gredzenu ar diametru, kas ir mazāks par sildīšanas gredzena diametru no pamata induktora (5), audzējot konusa (3) smalko kakliņu (2). Pēc lietošanas starpposma indukcijas sildītājs (41) tiek novirzīts vertikāli uz augšu.[10] The technical result is obtained by using an initial rod with a diameter of not less than, but mainly 2 times the diameter of the crystal to be grown, by induction heating of silicon crystals without the use of a crucible, including crystal growth by moving the excitation crystal with the rotation upwards. . The original pedestal bar (11) (Figures 2 to 4) is located under the inductor (5), is fed upwards by rotation, and is covered at the top with a focusing coil (7), which blocks additional heating of the side surface of the pedestal with inductor (5), but under the coil (7) the pedestal (11) is heated by a ring heater (10). The inner diameter of the inductor (5) is smaller than the diameter of the pedestal (11), the closed focusing coil (7) is 10-20 mm larger than the diameter of the pedestal (11), but the ring heater (10) has a ring shape and is mounted under the focusing coils (7) and form a heating ring (12) on the pedestal surface (11). According to the proposed method, in order to ensure the control of the accident-free process, the cultivation of the fine neck and the crystal cone is performed by using additional surface heating with variable power between the crystallization front and the inner diameter of the melting inductor. For this purpose, for example, infrared radiation (Fig. 2) from lamps (21) equipped with elliptical reflectors (22) and mounted above the melt with the possibility of controlling the direction of the beam is used for additional heating, or at least two electron beam sources are used for additional heating. (31) (Fig. 3), each of which moves on the surface of the melt in a circle with a certain radius and central angle. The electron beam sources themselves (31) are located above the melt. The intermediate induction heater (41) (Fig. 4) forms a local heating ring of the melt surface with a diameter smaller than the diameter of the heating ring from the basic inductor (5), growing a fine neck (2) of the cone (3). After use, the intermediate induction heater (41) is moved vertically upwards.

[11] Metodes būtība pamatojas uz to, ka iekārtā ar augstfrekvences indukcijas sildīšanu ir reaktors (14) (5. zīm.), un pjedestāla (11), kā arī ierosinājuma monokristāla (1) turētāji ar griešanas un ass pārvietošanas iespēju (attēlos nav parādīts), zem induktora (5) ir uzstādīta secīgi slēgta fokusēšanas spole (7), kas tiek atdzesēta ar ūdeni un gredzena sildītājs (10), un virs induktora (5) ir viens no papildu sildīšanas avotiem, proti, infrasarkanās lampas (21) (2. zīm.) ar eliptiskiem atstarotājiem (22) vai elektronu staru avoti (31) (3.zīm.), vai starpposma indukcijas sildītājs (41) (4.zīm.). Pjedestāls (11) tiek uzkarsēts, izmantojot gredzena sildītāju (10) un koncentrējot siltuma izdalīšanos sildīšanas gredzenā (12) uz pjedestāla (11) virsmas, kam vajadzētu būt pietiekamam, lai samazinātu aksiālo siltuma novadīšanu no kausēšanas virsmas, un tad iedarbina izvēlētu papildu siltuma avotu un izkausē pjedestāla augšējo daļu (11). Ierosinājuma monokristālu (1) pievada pie kausējuma, savieno ar kausēšanas zonu (6) un ar Deša metodi [6] audzē smalko kakliņu (2) ar apmēram 5 mm diametru, līdz tiek noņemtas visas dislokācijas, un tad uzsāk monokristāla koniskās daļas (3) audzēšanu. Pēc tam tiek ieslēgts induktors (5) un, pakāpeniski samazinot sildīšanu no izmantotā papildu sildītāja (21) vai (31) vai (41), tiek palielināta sildīšana no induktora (5), lai ar to varētu veikt galveno audzēšanas procesa daļu. Šajā gadījumā piegādātais sildīšanas gredzenam (12) siltums (Q2) tiek sadalīts siltuma izvadīšanai pa pjedestāla (11) virsmu uz augšu (Q21), uz leju (Q22) un pjedestāla radiālo sildīšanu (Q23). Siltuma plūsmas (Q21) un (Q23) rada rezultāta sildīšanu, kas tiek virzīta uz pjedestāla (11) centrālo zonu (15). Tādējādi siltuma novadīšana (Q3) samazinās, kas 5. zīmējumā ir parādīts kompensējoša siltuma plūsmas (Q31) veidā. Šajā gadījumā slēgtā fokusēšanas spole (7), veidojot siltuma novadīšanu (Q5), bloķē pjedestāla (11) virsmas sildīšanu ar induktoru (5) un noved lieko siltumu (Q21), kas izdalās sildīšanas gredzenā (12). Turklāt siltuma novadīšana (Q5), ko palielina fokusēšanas spole (7), ļauj palielināt siltuma izdalīšanos (Q1) no induktora (5) un uzlabot kausējuma izsildīšanu, kā rezultātā - pjedestāla (11) centrālās zonas (15) izsildīšanu.[11] The essence of the method is based on the fact that the equipment with high-frequency induction heating has a reactor (14) (Fig. 5) and pedestal (11) as well as excitation single crystal (1) holders with the possibility of cutting and axis movement (not shown in the figures). shown below), a sequentially closed focusing coil (7) is installed under the inductor (5), which is cooled by water, and a ring heater (10), and above the inductor (5) is one of the additional heating sources, namely infrared lamps (21) (Fig. 2) with elliptical reflectors (22) or electron beam sources (31) (Fig. 3), or an intermediate induction heater (41) (Fig. 4). The pedestal (11) is heated using a ring heater (10) and concentrating the heat dissipation in the heating ring (12) on the surface of the pedestal (11), which should be sufficient to reduce axial heat dissipation from the melting surface, and then activating a selected additional heat source and melt the upper part of the pedestal (11). The excitation single crystal (1) is applied to the melt, connected to the melting zone (6) and the fine neck (2) with a diameter of about 5 mm is grown by the Sausage method [6] until all dislocations are removed, and then the conical parts of the single crystal (3) are started. cultivation. The inductor (5) is then switched on and, by gradually reducing the heating from the auxiliary heater (21) or (31) or (41) used, the heating from the inductor (5) is increased so that it can carry out the main part of the growing process. In this case, the heat (Q2) supplied to the heating ring (12) is distributed to dissipate heat along the surface of the pedestal (11) upwards (Q21), downwards (Q22) and radially heating the pedestal (Q23). The heat flows (Q21) and (Q23) result in the heating of the result, which is directed to the central zone (15) of the pedestal (11). Thus, the heat dissipation (Q3) decreases, which is shown in Figure 5 as a compensating heat flow (Q31). In this case, the closed focusing coil (7), by generating heat dissipation (Q5), blocks the heating of the surface of the pedestal (11) by the inductor (5) and conducts the excess heat (Q21) released in the heating ring (12). In addition, the heat dissipation (Q5), which is increased by the focusing coil (7), allows to increase the heat dissipation (Q1) from the inductor (5) and to improve the heating of the melt, resulting in heating of the central area (15) of the pedestal (11).

Izgudrojuma īstenošanas piemēriExamples of implementation of the invention

[12] Metode tiek īstenota sekojoši. Sākotnējais pjedestāls (11) tiek piestiprināts pie iekārtas ar augstfrekvences sildīšanu apakšējā turētāja (nav parādīts), kas tiek padota induktoram (5) (2. zīm.). Zem induktora (5) attālumā L1 ir uzstādīta slēgta fokusēšanas spole (7), kas tiek atdzesēta ar ūdeni. Ap pjedestālu (11) atrodas gredzena sildītājs (10). Mūsu realizētajā variantā gredzena sildītājs (10) ir divu viju induktors. Turklāt gredzena sildītāja (10) augstums ir L3, un tas atrodas attālumā L2 no slēgtās fokusēšanas spoles (7), kas tiek atdzesēta ar ūdeni. Augšējā turētājā uzstāda ierosinājuma monokristālu (1) ar nepieciešamo kristālogrāfisko orientāciju. Virs induktora (5) ir uzstādītas 4 halogēna lampas (21) ar 5 kW jaudu eliptiskos atstarotājos (22), kas izvēlētas tādā veidā, lai fokusa attālums F2 ļautu uzturēt pieļaujamo temperatūru uz atstarotāju virsmas, bet fokusa attālums F1 un eliptiska atstarotāja forma fokusētu lampas starojumu uz pjedestāla virsmas optimālajā fokālajā plankumā, piemēram, ar diametru 10 mm. Lampas (21) ar atstarotājiem (22) ir uzstādītas uz piedziņām (nav parādīti), kas ir aizsargāti no karsēšanas ar ekrāniem, kuri nodrošina lampām (21) ar atstarotājiem (22) radiālās rotācijas iespēju un vertikālo pārvietošanos. Reaktoru (14) aizver un ierīcē izveido tīra argona atmosfēru. Process notiek argona caurplūdē (24), pasniedzot to caur dalītājiem (23) atstarotāju (22) virzienā, tādējādi radot lampu (21) un atstarotāju (22) aptecējumu ar gāzi. Tālāk pjedestāls (11) tiek ievietots gredzena sildītājā (10), tam tiek piegādāta strāva un lampu (21) starus iestāda uz pjedestāla augšējā griezuma. Griežot, uzsilda pjedestālu (11) līdz pārejai uz vadošo stāvokli. Tad pjedestālu (11) sāk pārvietot uz augšu, tuvinot induktora (5) apakšējam griezumam. Ieslēdz induktora (5) augstfrekvences strāvu un izveido izkausētu zonu. Uz optimālā loka, piemēram, 30 mm, nostāda fokālo plankumu centrus un nolaiž ierosinājuma kristālu. Ierosinājuma monokristālu (1) savieno ar kausējumu zonā (6) un, pēc ierosinājuma monokristāla (1) izkausēšanas, izaudzē smalko kakliņu (2), savukārt temperatūra kausēšanas zonā (6) ierosinājuma kristāla tuvumā tiek regulēta, mainot lampām (21) piegādāto strāvu. Pēc smalkā kakliņa (2) audzēšanas pakāpeniski palielina augoša kristāla (4) diametru, veidojot konusu (3) līdz norādītajam diametram. Turklāt lampas (21) un atstarotāji (22) pakāpeniski radiāli novada no audzēšanas ass un maina lampām (21) piegādāto jaudu, lai nodrošinātu vienmērīgu monokristāla konusa daļas augšanu. Gredzena sildītājam (10) piegādāto jaudu izvēlas tā, lai izvairītos no pjedestāla (11) izciļņa veidošanās centrālajā zonā (15), kas var sasniegt augošu kristālu (4), un visā procesā tiek uzturēta pastāvīga jauda. Izvelk ierosinājuma monokristāla (1) cilindrisko daļu ar noteiktu ātrumu, kas ir proporcionāla pjedestāla ātruma padeves kvadrātu diametru attiecībai (11). Pjedestālu (11) un ierosinājuma monokristālu (1) griež ar optimāliem ātrumiem. Lampu vietā (21) var izmantot starpposma indukcijas sildītāju (41), kam ir iespēja pārvietoties vertikāli (4.zīm.) vai ne mazāk kā divus elektronu staru avotus (31) (3.zīm.). Lietojot elektronu staru avotus (31), procesu uzsāk, neieslēdzot induktoru (5), samazināta spiedienā ūdeņraža (33) atmosfērā, ko padod caur gredzenveida padevēju (32). Tālāk ieslēdz induktoru (5), konusam (3) augot paaugstina induktoram (5) jaudas padevi, vienlaikus ar ūdeņraža spiediena pieaugumu. Turklāt pakāpeniski samazinās elektronu staru avotam (31) padodamā jauda, bet padeves ūdeņradi aizstāj ar argona maisījumu un tālāk jau ar tīru argonu.[12] The method is implemented as follows. The original pedestal (11) is attached to the high-frequency heating unit in the lower holder (not shown), which is fed to the inductor (5) (Fig. 2). A closed focusing coil (7) is installed under the inductor (5) at a distance L1, which is cooled with water. A ring heater (10) is located around the pedestal (11). In our version, the ring heater (10) is a two-wire inductor. In addition, the height of the ring heater (10) is L3 and it is located at a distance L2 from the closed focusing coil (7), which is cooled by water. Mount an excitation single crystal (1) with the required crystallographic orientation in the upper holder. Above the inductor (5) are mounted 4 halogen lamps (21) with 5 kW power in elliptical reflectors (22), selected in such a way that the focal length F2 allows to maintain the allowable temperature on the reflector surface, while the focal length F1 and the elliptical reflector shape focus the lamps radiation on the surface of the pedestal in the optimal focal spot, for example, with a diameter of 10 mm. The lamps (21) with reflectors (22) are mounted on drives (not shown) which are protected from heating by screens which allow the lamps (21) with reflectors (22) to be radially rotated and to move vertically. The reactor (14) is closed and a pure argon atmosphere is created in the apparatus. The process takes place in an argon stream (24), passing it through dividers (23) in the direction of the reflectors (22), thus creating a gas overflow of the lamps (21) and reflectors (22). Next, the pedestal (11) is placed in the ring heater (10), it is supplied with current and the rays of the lamps (21) are placed on the upper section of the pedestal. When turning, heat the pedestal (11) to the transition position. Then the pedestal (11) starts to move upwards, approaching the lower section of the inductor (5). Switch on the high-frequency current of the inductor (5) and create a molten zone. Place the centers of the focal spots on the optimal arc, for example 30 mm, and lower the excitation crystal. The excitation single crystal (1) is connected to the melt in the zone (6) and, after melting the excitation single crystal (1), a fine neck (2) is grown, while the temperature in the melt zone (6) near the excitation crystal is regulated by changing the current supplied to the lamps (21). After growing the fine neck (2), gradually increase the diameter of the growing crystal (4), forming a cone (3) to the specified diameter. In addition, the lamps (21) and the reflectors (22) gradually radiate radially from the growing axis and change the power supplied to the lamps (21) to ensure a smooth growth of the single crystal cone section. The power supplied to the ring heater (10) is selected so as to avoid the formation of a protrusion of the pedestal (11) in the central area (15), which can reach a growing crystal (4), and a constant power is maintained throughout the process. Pull out the cylindrical part of the excitation single crystal (1) at a certain speed, which is proportional to the ratio of the diameters of the squares of the speed of the pedestal (11). The pedestal (11) and excitation single crystal (1) are rotated at optimal speeds. Instead of lamps (21), an intermediate induction heater (41) can be used, which has the possibility to move vertically (Fig. 4) or at least two electron beam sources (31) (Fig. 3). Using electron beam sources (31), the process is started without switching on the inductor (5) under reduced pressure in the atmosphere of hydrogen (33) fed through the annular feeder (32). Next, the inductor (5) is switched on, as the cone (3) grows, the power supply to the inductor (5) increases, at the same time as the hydrogen pressure increases. In addition, the power supplied to the electron beam source (31) gradually decreases, but the supply hydrogen is replaced by a mixture of argon and then by pure argon.

[13] Metodes īstenošanas piemērs. Sākotnējo pjedestālu (11) ar diametru 200 mm un garumu 1,5 m nostiprina iekārtas ar augstfrekvences sildīšanu apakšējā turētājā (nav parādīts). Induktors (5) ar iekšējo diametru 130 mm un ārējo diametru 240 mm un 5 mm biezumu shematiski parādīts 2. līdz 5. zīmējumā. 20 mm attālumā zem induktora (5) ir uzstādīta noslēgta ar ūdeni atdzesējama fokusēšanas spole (7), kuras augstums ir 12 mm un diametrs 215x245 mm. Apkārt pjedestālam (11) izvietots gredzena sildītājs (10), divu vijumu induktora veidā ar diametru 210 x 230 mm un 15 mm attālumu starp vijumiem, kuru baro ģenerators ar frekvenci 5-100 kHz.[13] Example of method implementation. The original pedestal (11) with a diameter of 200 mm and a length of 1.5 m is secured by equipment with high-frequency heating in the lower holder (not shown). An inductor (5) with an inner diameter of 130 mm and an outer diameter of 240 mm and a thickness of 5 mm is shown schematically in Figures 2 to 5. A closed water-cooled focusing coil (7) with a height of 12 mm and a diameter of 215x245 mm is installed 20 mm below the inductor (5). A ring heater (10) is arranged around the pedestal (11) in the form of a two-winding inductor with a diameter of 210 x 230 mm and a distance of 15 mm between the windings fed by a generator with a frequency of 5-100 kHz.

[14] Augšējā turētājā uzstāda vajadzīgas kristālogrāfiskas orientācijas ierosinājuma monokristālu (1). Reaktoru (14) aizver, vakuumē un pēc tam aizpilda ar argonu. Process notiek argona (24) caurplūdē, to padod caur dalītājiem (23) atstarotāju (22) virzienā, tādējādi radot lampu (21) un atstarotāju (22) aptecējumu ar gāzi.[14] A single crystal of the required crystallographic orientation (1) is mounted in the upper holder. The reactor (14) is closed, vacuumed and then filled with argon. The process takes place in a stream of argon (24), fed through manifolds (23) in the direction of the reflectors (22), thus creating a gas overflow of the lamps (21) and reflectors (22).

[15] Pēc argona atmosfēras izveidošanas iekārtas (14) kamerā, ievada pjedestālu (11) gredzena sildītājā (10), bet ne fokusējošā gredzenā, un ieslēdz lampas (21) un gredzena sildītāju (10). Uzsilda pjedestālu (11) līdz pārejai uz vadošo stāvokli, uzstāda nepieciešamo gredzena sildītāja (10) un lampu (21) jaudu un pārvieto pjedestālu 5-7 mm attālumā no induktora (5) apakšējā griezuma. Ieslēdz induktora (5) augstfrekvences strāvu un pjedestāla (11) augšējā griezumā izveido izkausētu zonu (6). Uzstāda lampu (21) fokālo plankumu centrus 15 mm attālumā no ass divos savstarpēji perpendikulāros diametros. Ierosinājuma monokristālu (1), kas griežas ar ātrumu 15-30 apgr./min, nolaiž, savieno to ar kausējuma (6) zonu un, pēc ierosinājuma monokristāla (1) izkausēšanas, sāk audzēt smalko kakliņu (2) ar diametru, kas ir mazāks par ierosinājuma monokristāla (1) diametru un ar garumu 30100 mm, līdz dislokāciju izvadīšanai. Turklāt temperatūru kausēšanas (6) zonā, ierosinājuma monokristāla (1) tuvumā, regulē, mainot piegādājamo lampām (21) jaudu. Pēc šaurā kakliņa (2) audzēšanas pakāpeniski palielina augoša kristāla (4) diametru, veidojot konusu (3) līdz norādītajam diametram. Turklāt lampas (21) un atstarotājus (22) pakāpeniski radiāli noved no audzēšanas ass, un maina lampām (21) piegādājamo jaudu, lai nodrošinātu vienmērīgu monokristāla (1) konusa daļas augšanu. Tiklīdz konusa diametrs sasniedz 60 mm un līdz diametra lielumam 90 mm, pakāpeniski samazina lampām (21) piegādājamo jaudu un palielina induktoram (5) piegādājamo jaudu. Augošā kristāla (4) diametru pakāpeniski palielina, veidojot konusu (3), līdz tiek sasniegts 100 mm diametrs ar ierosinājuma monokristāla (1) vertikālo pacelšanās ātrumu 1-3 mm/min. Gredzena sildītājam (10) piegādātā jauda tiek izvēlēta tā, lai pjedestāla (11) centrālajā zonā (15) neveidotos izcilnis, kas var sasniegt augošo kristālu (4). Aprakstītajā procesā jauda no 5 līdz 18 kW tika piegādāta induktoram (5), 11 kW - gredzena sildītājam (10) un no 0,5 līdz 4,5 kW katrai lampai (21). Augošais monokristāls (4) tika izvilkts ar ātrumu 3 mm/min ar griešanos 7 apgr./min; pjedestāls (11) tika padots ar ātrumu 0,75 mm/min ar griešanās ātrumu 0,3 apgr./min. Tā rezultātā tika izaudzēts 1,2 m garš monokristāls (4).[15] After creating an argon atmosphere in the chamber of the device (14), insert the pedestal (11) into the ring heater (10), but not into the focusing ring, and turn on the lamps (21) and the ring heater (10). Heat the pedestal (11) to the transition position, set the required power of the ring heater (10) and lamps (21) and move the pedestal 5-7 mm from the lower section of the inductor (5). Switch on the high-frequency current of the inductor (5) and create a molten zone (6) in the upper section of the pedestal (11). Install the centers of the focal spots of the lamps (21) at a distance of 15 mm from the axis in two mutually perpendicular diameters. The excitation single crystal (1) rotating at 15-30 rpm is lowered, connected to the zone of the melt (6) and, after the excitation of the excitation single crystal (1), begins to grow a fine neck (2) with a diameter of Less than the diameter of the excitation single crystal (1) and a length of 30100 mm until the dislocations are removed. In addition, the temperature in the melting zone (6) in the vicinity of the excitation single crystal (1) is regulated by changing the power supplied to the lamps (21). After growing the narrow neck (2), gradually increase the diameter of the growing crystal (4), forming a cone (3) to the specified diameter. In addition, the lamps (21) and the reflectors (22) are gradually removed radially from the growing axis and the power supplied to the lamps (21) is changed to ensure an even growth of the cone part of the single crystal (1). As soon as the cone diameter reaches 60 mm and up to a diameter of 90 mm, the power supplied to the lamps (21) is gradually reduced and the power supplied to the inductor (5) is increased. The diameter of the growing crystal (4) is gradually increased by forming a cone (3) until a diameter of 100 mm is reached with a vertical ascent rate of the excitation single crystal (1) of 1-3 mm / min. The power supplied to the ring heater (10) is chosen so that no protrusion forms in the central area (15) of the pedestal (11) which can reach the growing crystal (4). In the described process, power from 5 to 18 kW was supplied to the inductor (5), 11 kW to the ring heater (10) and from 0.5 to 4.5 kW to each lamp (21). The growing single crystal (4) was extracted at a speed of 3 mm / min with a rotation of 7 rpm; the pedestal (11) was fed at a speed of 0.75 mm / min with a rotation speed of 0.3 rpm. As a result, a 1.2 m long single crystal was grown (4).

[16] Pēc tam pjedestāla (11) pārvietošanas ātrumu samazināja līdz 0,6 mm/min, izveidoja pretējo konusu (nav parādīts) un izaudzēto kristālu atdalīja no kausējuma (6). Palielināja gredzena sildītājam (10) piegādājamo jaudu līdz 9 kW, bet induktoram (5) piegādājamo jaudu samazināja līdz 10 kW un ieslēdza pjedestāla (11) pārvietošanos lejup. Pjedestāls (11) tika pārvietots lejup, līdz attālums no kristalizētā silīcija virsmas līdz induktoram (5) nebija sasniedzis 70 mm. Pēc tam gredzena sildītājam (10) piegādājamo jaudu samazināja līdz “0” 60 minūšu laikā. Tika izlietoti pjedestāla (11) 350 mm. Izaudzētais bezdislokāciju monokristāls tika izkrauts, pēc tam procesu atkārtoja. Kopā no viena pjedestāla (11) tika izaudzēti 4 monokristāli 1,1-1,2 metru garumā (neņemot vērā konusu un smalka kakliņa garumu (2)).[16] The speed of the pedestal (11) was then reduced to 0.6 mm / min, the opposite cone was formed (not shown) and the grown crystal was separated from the melt (6). The power supplied to the ring heater (10) was increased to 9 kW, but the power supplied to the inductor (5) was reduced to 10 kW and the pedestal (11) moved downwards. The pedestal (11) was moved down until the distance from the surface of the crystallized silicon to the inductor (5) reached 70 mm. The power supplied to the ring heater (10) was then reduced to "0" within 60 minutes. 350 mm of the pedestal (11) were used. The grown dislocation single crystal was unloaded, then the process was repeated. A total of 4 single crystals 1.1-1.2 m in length were grown from one pedestal (11) (excluding the length of the cone and the fine neck (2)).

[17] Metodes realizācijai izmanto aparātu, kas iekļauj reaktoru (14) un indukcijas karsēšanu caur induktoru (5), kuru baro ar ģeneratoru ar frekvenci virs 1 MHz, sildītājs (10), kuru baro ar ģeneratoru ar frekvenci, kas mazāka par 100 kHz. Reaktors (14) ir aprīkota ar ierosinājuma monokristāla (1) turētāju, kam ir iespēja vertikāli pārvietoties un griezties (nav parādīts) un pjedestāla (11) turētāju, kam ir vertikālās pārvietošanās un griešanās iespēja (nav parādīts).[17] The method uses an apparatus comprising a reactor (14) and induction heating through an inductor (5) fed by a generator above 1 MHz, a heater (10) fed by a generator below 100 kHz . The reactor (14) is equipped with an exciter single crystal (1) holder capable of vertical movement and rotation (not shown) and a pedestal (11) holder with vertical movement and rotation (not shown).

[18] Reaktorā (14), zemāk par induktoru (5), L1 attālumā, ir uzstādīta ar ūdeni dzesējama slēgtā fokusējošā spole (7). Zem fokusējošās spoles (7) L2 attālumā ir uzstādīts pjedestāla (11) sildītājs (10) ar L3 augstumu. Turklāt L1 vērtību izvēlas no diapazona (0,08-0,12)*Dp; L2 ir (0,10-0,15)*Dp, bet sildītājs (10) ir divu viju induktors. L3 sildītāja augstums (10) ir (0,2-0,3)*Dp.[18] A reactor (14), below the inductor (5), at a distance L1, is fitted with a water-cooled closed focusing coil (7). A pedestal heater (10) with a height of L3 is installed below the focusing coil (7) at a distance of L2. In addition, the value of L1 is selected from the range (0.08-0.12) * Dp; L2 is (0.10-0.15) * Dp, but the heater (10) is a two-wire inductor. L3 heater height (10) is (0.2-0.3) * Dp.

Zīmējumu aprakstsDescription of drawings

[19] 1.zīmējums: Silīcija spontāna kristalizācija apkārt ierosinājuma kristālam;[19] Figure 1: Spontaneous crystallization of silicon around an excitation crystal;

[20] 2. zīmējums: Procesa realizācijas shēma, izmantojot papildu sildīšanu ar lampām;[20] Figure 2: Scheme of process implementation using additional heating with lamps;

[21] 3. zīmējums: Procesa realizācijas shēma, izmantojot papildu sildīšanu ar elektronu stariem;[21] Figure 3: Scheme of process implementation using additional heating with electron beams;

[22] 4. zīmējums: Procesa realizācijas shēma, izmantojot papildu sildīšanu ar induktoru;[22] Figure 4: Scheme of process implementation using additional heating with inductor;

[23] 5. zīmējums: Siltuma plūsmu sadale procesā.[23] Figure 5: Distribution of heat flows in the process.

[24] Apzīmējumi uz zīmējumiem: ierosinājuma monokristāls (1), smalks monokristāla kakliņš (2), konuss (3), augošā kristāla diametrs (4), induktors (5), kausēšanas zona (6), fokusēšanas spole (7), sildītājs ( 10), pjedestāla virsma (11), sildīšanas gredzens (12), reaktors (14), pjedestāla centrāla zona (15), lampas (21), eliptiski atstarotāji (22), dalītājs (23), gāzes (argona) kanāls (24), elektronu staru avots (31), gredzenveida padevējs (32), piegādājamā gāze (ūdeņradis/ argons) (33), starpposma indukcijas sildītājs (41).[24] Symbols on the drawings: excitation single crystal (1), fine single crystal neck (2), cone (3), growing crystal diameter (4), inductor (5), melting zone (6), focusing coil (7), heater (10), pedestal surface (11), heating ring (12), reactor (14), pedestal central zone (15), lamps (21), elliptical reflectors (22), divider (23), gas (argon) channel ( 24), electron beam source (31), annular feeder (32), supply gas (hydrogen / argon) (33), intermediate induction heater (41).

Informācijas avotiSources of information

[1] Kravtsov A. “Float zone single crystals for testing rods, pulled under electron beam heating”,et al 2019 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 503 012022[1] Kravtsov A. “Float zone single crystals for testing rods, pulled under electron beam heating”, et al 2019 IOP Conf. Ser .: Mater. Sci. Eng. 503 012022

[2] Petentpieteikums Nr. US20100307406A1, pieteikuma datums 12.08.2010.[2] Petition application no. US20100307406A1, filing date 12.08.2010.

[3] Petentpieteikums Nr. US9422634B2, pieteikuma datums 05.12.2012.[3] Petition application no. US9422634B2, filing date 05.12.2012.

[4] Petentpieteikums Nr. US3494804, pieteikuma datums 15.07.1968.[4] Petition application no. US3494804, filed July 15, 1968.

[5] Petentpieteikums Nr. Р-18-81, pieteikuma datums17.10.2018.[5] Petition application no. Р-18-81, application date17.10.2018.

[6] Petentpieteikums Nr. US2961305 A, pieteikuma datums 27.12.1957.[6] Petition application no. US2961305 A, filed December 27, 1957.

[7] , Michael Wūnscher, Helge Riemann, Birgit Hallmann-Seifert, Anke Lūdge, “Germānija kristāla beztīģeļa vilkšana” (“Crucible-free Crystal Pulling of Germanium”, Leibnica kristālu audzēšanas institūts (Leibniz-Institut for Crystal Growth), Berlīne/Vācija, Zinātniskais seminārs par germānija detektoru pielietošanu Tsinghua universitātes fundamentālajos pētījumos, Pekina/Ķīna, 2011. gada 23.-30. marts; Otrais izdevums, 2, 241.-279.lpp.;[7], Michael Wūnscher, Helge Riemann, Birgit Hallmann-Seifert, Anke Lüdge, "Crucible-free Crystal Pulling of Germanium", Leibniz-Institut for Crystal Growth, Berlin / Germany, Scientific Seminar on the Application of Germanium Detectors in Basic Research at Tsinghua University, Beijing / China, March 23-30, 2011, Second Edition, 2, pp. 241-279;

[8] Petentpieteikums Nr. US3275417, pieteikuma datums 15.10.1963.11[8] Petition application no. US3275417, filing date 15.10.1963.11

Claims (3)

PRETENZIJAS 1. Silīcija kristālu audzēšanas metode ar indukcijas karsēšanu, kas iekļauj kristāla audzēšanu, pārvietojot ierosinājuma monokristālu (1) ar griešanos uz augšu, pjedestāla (11) ar diametru, kas nav mazāks par audzējamā kristāla diametru un lielāks par induktora (5) iekšējo diametru izmantošanu, turklāt pjedestāls (11) tiek padots uz augšu kausēšanas zonā un tiek izkausēts, kas atšķiras ar to, ka kristāla smalka kakliņa (2) un konusa (3) audzēšana tiek veikta, izmantojot kausējuma virsmas papildu sildīšanu ar mainīgas jaudas kustīgo avotu.A method of growing silicon crystals by induction heating, comprising growing the crystal by moving the excitation single crystal (1) upwardly, using a pedestal (11) having a diameter not less than the diameter of the crystal to be grown and greater than the inner diameter of the inductor (5). , in addition, the pedestal (11) is fed upwards in the melting zone and is melted, characterized in that the crystal fine neck (2) and the cone (3) are grown by additional heating of the melt surface with a moving power source of variable power. 2. Metode, saskaņā ar 1. pretenziju, kur kā papildu sildīšanas avoti tiek izmantoti vismaz divi elektronu staru avoti (31), no kuriem katrs virzās lokveidā uz kausējuma virsmas ar noteiktu rādiusu un centrālo leņķi.A method according to claim 1, wherein at least two electron beam sources (31) are used as additional heating sources, each of which moves in an arc on a melt surface with a defined radius and a central angle. 3. Ierīce kristālu audzēšanai, kas satur reaktoru (14), kas aprīkota ar ierosinājuma kristāla (2) augšējo turētāju un pjedestāla (11) apakšējo turētāju, abiem turētājiem ir griešanās un ass pārvietošanās iespēja, induktoru (5), slēgto fokusēšanas spoli (7) un gredzena sildītāju (10), turklāt visi minētie elementi ir piespiedu atdzesēti, kas atšķiras ar to, ka virs induktora (5) ir uzstādīti papildu sildītāji infrasarkano lampu (21) veidā, kas aprīkoti ar kustīgiem eliptiskiem atstarotājiem (22).A device for growing crystals, comprising a reactor (14) equipped with an upper holder for the excitation crystal (2) and a lower holder for the pedestal (11), both holders having the possibility of rotation and axis movement, an inductor (5), a closed focusing coil (7) ) and a ring heater (10), all of which are forcibly cooled, in that additional heaters in the form of infrared lamps (21) fitted with movable elliptical reflectors (22) are mounted above the inductor (5).
LVP-19-50 2019-09-24 SILICON CRYSTAL GROWING METHOD AND EQUIPMENT FOR ITS IMPLEMENTATION LV15499B (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
LV15499B true LV15499B (en) 2021-09-20

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1433420A3 (en) Cold crucible
JP5559203B2 (en) Method and apparatus for manufacturing a silicon mandrel
US9562304B2 (en) Polycrystalline silicon ingot, preparation method thereof, and polycrystalline silicon wafer
JPH09278590A (en) Forming ingot by unidirectionally coagulating molten liquid consisting of silicon in bottomless type crystallization room and device therefor
KR20120051894A (en) Sapphire ingot grower
EP3305948B1 (en) Apparatus for producing single crystal and method for producing single crystal
US5492079A (en) Process for producing rods or blocks of semiconductor material and an apparatus for carrying out the process
US20210222320A1 (en) Method of Producing a Single-Crystal
US6099641A (en) Apparatus for pulling a single crystal
US5556461A (en) Method for producing a silicon single crystal by a float-zone method
JP2008247706A (en) Method for growing corundum single crystal, corundum single crystal and corundum single crystal wafer
CN104120488A (en) Dynamic-temperature-field preparation method for large-size C-axis sapphire crystal
US3351433A (en) Method of producing monocrystalline semiconductor rods
US7326297B2 (en) Device for the production of crystal rods having a defined cross-section and column-shaped polycrystallization structure by means of floating-zone continuous crystallization
LV15499B (en) SILICON CRYSTAL GROWING METHOD AND EQUIPMENT FOR ITS IMPLEMENTATION
WO2021020539A1 (en) Scalmgo4 single crystal, preparation method for same, and free-standing substrate
US3935059A (en) Method of producing single crystals of semiconductor material by floating-zone melting
KR20150049327A (en) Manufacturing device for single crystal slicon ingot and manufacturing method thereof
LV15452B (en) SILICON CRYSTAL GROWING METHOD AND EQUIPMENT FOR ITS IMPLEMENTATION
KR101411275B1 (en) The appratus of silicon for solar cell and the method thereof
JP2004262723A (en) Single crystal pulling unit and single crystal pulling method
KR101511826B1 (en) Process for production multicrystalline silicon ingots by induction method
LV15636B (en) The method of growing silicon crystals
FI84498B (en) Device for producing a single crystal for semiconductors
RU2785892C1 (en) Apparatus for growing single crystals of gallium arsenide by the czochralski method