LV15636B

LV15636B - The method of growing silicon crystals

Info

Publication number: LV15636B
Application number: LVP-21-50A
Authority: LV
Inventors: Anatoly KRAVTSOV
Original assignee: Kepp Eu, Sia
Priority date: 2021-08-31
Filing date: 2021-08-31
Publication date: 2023-07-20
Also published as: LV15636A

Abstract

Izgudrojums atklāj silīcija kristālu audzēšanas ar indukcijas sildīšanu, neizmantojot tīģeli, paņēmienu, kas ietver kristāla audzēšanu, pārvietojot ierosinājuma kristālu ar rotāciju uz augšu, izmantojot pjedestālu ar diametru, kas ir lielāks par audzējamā kristāla diametru. Turklāt pjedestāls atrodas zem kausēšanas induktora, tiek padots uz augšu ar rotāciju, un augšējā daļā ir aptverts ar fokusējošo spoli, bet zem spoles ir uzstādīts papildu sildītājs, kas silda pjedestālu. Izmantojot sildītājus, uz pjedestāla virsmas nodrošina temperatūras gradientu. Piedāvātais izgudrojums ļauj izmantot monokristālu audzēšanai sākotnējos stieņus - pjedestālus ar diametru 200 līdz 400 mm, kā rezultātā samazinās pjedestālu cena un, tādējādi, samazinās silīcija monokristālu cena.The invention discloses a technique for growing silicon crystals by induction heating without the use of a crucible, which involves growing the crystal by moving the induction crystal in an upward rotation using a pedestal with a diameter larger than the diameter of the crystal to be grown. In addition, the pedestal is located below the fusing inductor, is fed upward by rotation, and is surrounded by a focusing coil in the upper part, while an additional heater is installed below the coil, which heats the pedestal. Using heaters, a temperature gradient is provided on the surface of the pedestal. The proposed invention makes it possible to use the original rods - pedestals with a diameter of 200 to 400 mm for growing single crystals, as a result of which the price of the pedestals decreases and, thus, the price of silicon single crystals decreases.

Description

IZGUDROJUMA APRAKSTSDESCRIPTION OF THE INVENTION

[001] Izgudrojums attiecas uz silīcija rūpniecisko ražošanu, piemēram, spēka mikroelektronikai, ieskaitot spēka pusvadītāju ierīču ražošanai kā diodes, tiristori utt.[001] The invention relates to the industrial production of silicon, for example for power microelectronics, including power semiconductor devices such as diodes, thyristors, etc.

Zināmais tehnikas līmenisThe known state of the art

[002] Šī paņēmiena uzdevums ir iegūt augstas kvalitātes silīciju galvenokārt ar izvilkšanas no kausējuma metodi¹, neizmantojot tīģeli. Šādu procesu veic, izkausējot sākotnējo stieni ar indukcijas kausēšanas metodi, un kristalizējot monokristālu, kura diametrs no sākotnējā stieņa diametra 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. Turklāt monokristālu, kuru diametrs ir 300 mm, audzēšanas iekārtu un tehnoloģiju, izmantojot izvilkšanas no kausējuma metodi, neizmantojot tīģeli, pagaidām nav. 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 sākotnējo stieņu ražošanas Siemens procesa tehnoloģiju.[002] The task of this technique is to obtain high-quality silicon mainly by the extraction method ¹ without using a crucible. Such a process is carried out by melting the original rod by induction melting and crystallizing a single crystal, the diameter of which differs from the diameter of the original rod by no more than 20%. Due to the fact that it is not possible to produce initial silicon rods with a diameter of 300 mm in the traditional Siemens process, a new technology for the production of such rods was developed, namely the technology described in patent no. LV15065. In addition, the equipment and technology for growing single crystals with a diameter of 300 mm using the method of extraction from the melt without the use of a crucible do not yet exist. Such technology is potentially applicable to pedestals with diameters from 100 mm, but in the last 50 years it has not been practically applied due to the fact that the development of the technology of extraction from the melt without using a crucible has always been ahead of the original Siemens process technology of bar production.

[003] Šī izgudrojuma mērķis ir izveidot procesu dažāda diametra silīcija monokristālu audzēšanai no pjedestāla, neizmantojot tīģeli.[003] The object of this invention is to create a process for growing silicon single crystals of various diameters from a pedestal without the use of a crucible.

[004] Šāda procesa pamatproblēma ir nepilnīga pjedestāla (1) centrālās zonas izkausēšana , paradīts 1. zīmējumā. Šī problēma rodas pjedestāla (1) centrālās zonas nepietiekamās uzsildīšanas dēļ, jo šajā zonā siltumu novada pjedestālā (1) (siltuma plūsmas virziens apzīmēts ar (Q1)), bet pievada tikai caur kausējumu (siltuma plūsmas virziens apzīmēts ar (Q2)) no izkausētās zonas pārkāršanas vietas no induktora (3) (siltuma plūsmas virziens apzīmēts ar Q3). Turklāt, ja tiek izmantots tikai induktors (3), siltuma padeves palielināšanās izkausētajā zonā (siltuma plūsma (Q3)) palielina attālumu starp pjedestālu (1) un induktoru (3) ), un zonas centrālā daļa nesasilst.[004] The basic problem of such a process is the incomplete melting of the central area of the pedestal (1), shown in Figure 1. This problem occurs due to the insufficient heating of the central area of the pedestal (1), because in this area the heat is conducted into the pedestal (1) (the direction of heat flow is denoted by (Q1)), but only through the melt (the direction of heat flow is denoted by (Q2)) from the molten the areas of zone remapping from the inductor (3) (the direction of the heat flow is denoted by Q3). In addition, if only the inductor (3) is used, the increase in heat input to the molten zone (heat flux (Q3)) increases the distance between the pedestal (1) and the inductor (3) ), and the central part of the zone does not heat up.

[005] Ir zināms silīcija kristālu audzēšanas paņēmiens un iekārta paņēmiena realizēšanai saskaņā ar patentu Nr. LV15452. Patents Nr. LV15452 ir izvēlēts kā pieteiktā izgudrojuma prototips. Iegūstot silīcija monokristālus, izmantojot pjedestālu, monokristāla diametrs ir 'Ar FZ metodi (FZ - floating zone) ievērojami mazāks nekā sākotnējais pjedestāls. Šim nolūkam silīcija kristālu audzēšanas paņēmienā ar indukcijas sildīšanu, neizmantojot tīģeli, ieskaitot kristāla audzēšanu, pārvietojot ierosinājuma kristālu ar rotāciju uz augšu, saskaņā ar prototipu, tiek izmantota iekārta, kas ietver kausēšanas induktoru, fokusējošo spoli un papildu sildītāju. Turklāt sākotnējais stienis pjedestāls (1) atrodas zem kausēšanas induktora (3), un tiek padots uz augšu ar rotāciju, un augšējā daļā to aptver fokusējošā spole (4). Zem spoles (4) ir uzstādīts papildu sildītājs (5), kurš silda pjedestālu (1). Apstrādājot pjedestālu ar diametru 200 mm sildītajam (5) ir gredzena forma un augstums 60-100 mm. Izgudrojuma izmantošanas rezultātā, izmantojot fokusējošo spoli (4) un papildu sildītāju (5), ir iespējams samazināt siltuma plūsmas (Ql) daudzumu pjedestālā un pjedestāla kausēšanas frontes līnija (parādīta uz 1. zīmējuma ar līkni ar šķērssvītrām) pārvietojas no punkta (2) uz punktu (2¹), (parādīts ar oranžo līkni). Tas samazina iespēju saskarties pjedestāla (1) kušanas virsmai un monokristāla (6) augošai virsmai. Tomēr procesa laikā, palielinoties augšanas ālrumam, palielinās arī pjedestāla padeves ātrums, līdz ar to palielinās siltuma plūsma (Ql), un kausēšanas frontes forma atkal cenšas atgriezties stāvoklī, kas apzīmēts ar (2). Tādējādi liela diametra monokristālu audzēšanas no pjedestāla problēma patentā Nr. LV 15452 ir tikai daļēji atrisināta, un, palielinoties augšanas ātrumam līdz vērtībai, kas nepieciešama ekonomiski lietderīgai rūpnieciskai ražošanai, procesa ārkārtas izbeigšanas varbūtība strauji palielinās. Minētais ir paņēmiena, kas aprakstīts patentā Nr. I,VI5452, trūkums.[005] There is a known technique for growing silicon crystals and a device for implementing the technique according to patent no. LV15452. Patent no. LV15452 has been selected as the prototype of the claimed invention. When obtaining silicon single crystals using a pedestal, the diameter of the single crystal is 'By the FZ method (FZ - floating zone) significantly smaller than the original pedestal. For this purpose, the technique of growing silicon crystals by induction heating without the use of a crucible, including growing the crystal by moving the excitation crystal with upward rotation, according to the prototype, uses a device that includes a melting inductor, a focusing coil and an additional heater. In addition, the initial rod pedestal (1) is located below the melting inductor (3) and is fed upward by rotation, and is covered in the upper part by the focusing coil (4). An additional heater (5) is installed under the coil (4), which heats the pedestal (1). When processing a pedestal with a diameter of 200 mm, the heated one (5) has a ring shape and a height of 60-100 mm. As a result of the use of the invention, by means of the focusing coil (4) and the additional heater (5), it is possible to reduce the amount of heat flux (Ql) in the pedestal and the melting front line of the pedestal (shown in Figure 1 by the curve with crossed lines) moves from point (2) to point (2 ¹ ), (shown by the orange curve). This reduces the possibility of contact between the melting surface of the pedestal (1) and the growing surface of the single crystal (6). However, during the process, as the growth distance increases, the pedestal feed rate also increases, so the heat flux (Ql) increases, and the shape of the melting front again tries to return to the state denoted by (2). Thus, the problem of growing large diameter single crystals from a pedestal in patent no. LV 15452 is only partially resolved, and as the growth rate increases to the value required for economically viable industrial production, the probability of emergency termination of the process increases rapidly. This is the technique described in patent no. I,VI5452, lack.

Izgudrojuma mērķis un būtībaPurpose and essence of the invention

[006] Tādējādi uzdevums ir stabilizēt kausēšanas frontes līniju pozīcijā, kas apzīmēta (2^!). Eksperimentāli tika konstatēts, ka veids, kā panākt pozitīvu efektu, ir izveidot temperatūras gradientu TG¹ pjedestālā (1) zonā no kausēšanas frontes redzamās robežas uz leju 120-140 mm attālumā 10-18 °C/cm izmērā. Šajā gadījumā pjedestāla (1) padeves darbības ātrumu diapazonā 0,5-1,0 mm/min temperatūras gradients TG¹ svārstās norādītajā diapazonā, un procesi ar pjedestāla (1) kausējamās virsmas saskari ar monokristāla (6) augšanas virsmu netika novēroti. [007] Tehnisko rezultātu panāk tādēļ, ka silīcija monokristālus iegūst, izmantojot pjedestālu (1), kura diametrs ir būtiski lielāks nekā augošais monokristāls (6). Tā kā komerciālo monokristālu diametrs ir koncentrēts diapazonā no 100 līdz 200 mm, sākotnējo stieņu pjedestālu ražošanu var koncentrēt lielākajos diametros - no 200 līdz 400 mm, kas palielina stieņu, ko izmanto kā pjedestālus, audzēšanas aprīkojuma ražīgumu un rezultātā samazinās pjedestālu un silīcija monokristālu cenas, kuru pašizmaksā izejvielu cena ir aptuveni 50 %.[006] Thus, the task is to stabilize the melting front line at the position marked (2 ^! ). It was found experimentally that the way to achieve a positive effect is to create a temperature gradient in the TG ¹ pedestal (1) zone from the visible border of the melting front downwards at a distance of 120-140 mm at a rate of 10-18 °C/cm. In this case, the temperature gradient TG ¹ fluctuates in the specified range in the range of feed operating speeds of the pedestal (1) of 0.5-1.0 mm/min, and the processes with contact of the melting surface of the pedestal (1) with the growth surface of the single crystal (6) were not observed. [007] The technical result is achieved due to the fact that silicon single crystals are obtained using a pedestal (1), the diameter of which is significantly larger than the growing single crystal (6). Since the diameter of commercial single crystals is concentrated in the range of 100 to 200 mm, the initial production of rod pedestals can be concentrated in the larger diameters - from 200 to 400 mm, which increases the productivity of the equipment for growing rods used as pedestals and, as a result, reduces the prices of pedestals and silicon monocrystals. of which the cost price of raw materials is about 50%.

[008] Tehniskais rezultāts tiek panākts ar to, ka silīcija kristālu audzēšanas paņēmienā ar indukcijas sildīšanu, neizmantojot tīģeli, kas iekļauj kristālu audzēšanu, pārvietojot ierosinājuma kristālu ar rotāciju uz augšu, izmanto sākotnējo stieni ar diametru ne mazāku, bet galvenokārt 2 reizes lielāku nekā audzējamā kristāla diametrs. Turklāt sākotnējais stienis pjedestāls (1) atrodas zem kausēšanas induktora (3), tiek padots uz augšu ar rotāciju, un augšējā daļā ir aptverts ar fokusējošo spoli (4), bet zem spoles (4) ir uzstādīts papildu sildītājs (5), kas silda pjedestālu (1). Saskaņā ar piedāvāto izgudrojumu, uz pjedestāla (1) virsmas no redzamās kausēšanas frontes robežas (2²) 120-140 mm garumā tiek nodrošināts temperatūras gradients diapazonā 12-15 °C/cm.[008] The technical result is achieved by the fact that in the method of growing silicon crystals with induction heating without using a crucible, which includes crystal growth by moving the excitation crystal with rotation upwards, an initial rod with a diameter not less than, but preferably 2 times larger than, the one to be grown is used crystal diameter. In addition, the initial rod pedestal (1) is located under the melting inductor (3), is fed up by rotation, and is covered by the focusing coil (4) in the upper part, while an additional heater (5) is installed under the coil (4) which heats pedestal (1). According to the proposed invention, a temperature gradient in the range of 12-15 °C/cm is provided on the surface of the pedestal (1) from the visible border of the melting front (2 ² ) 120-140 mm long.

[009] Paņēmiena būtība ir tāda, ka, audzējot silīcija kristālus ar indukcijas sildīšanu, neizmantojot tīģeli, pjedestāls (1), kura diametrs 2 vai vairāk reizēs pārsniedz audzētā kristāla diametru, atrodas zem kausēšanas induktora (3), tiek padots uz augšu ar rotāciju un augšējā daļā ir aptverts ar fokusējošo spoli (4), un zem spoles (4) ir uzstādīts papildu sildītājs (5), kas uzsilda pjedestālu (1). Pjedestāla (1) (2. zīmējums, kreisajā pusē) sildīšanas zonu palielina. Izmantojot sildītāju (5) un/vai papildu sildīšanas avotus, uz pjedestāla (1) virsmas no kausēšanas frontes redzamās robežas, kas apzīmēta (2²), uz 120-140 mm garā posmā nodrošina temperatūras gradientu diapazonā 10-18 °C/cm, kā ir parādīts 2. zīmējumā ( labajā pusē). Turklāt centrālajā daļā kausēšanas fronte pārvietojas no pozīcijas (2) uz pozīciju (2¹), dziļāk kausējumā. Tas ir skaidri redzams 2. zīmējumā attiecībā pret salīdzinājuma līniju (8).[009] The essence of the technique is that when silicon crystals are grown by induction heating without using a crucible, a pedestal (1) whose diameter is 2 or more times the diameter of the grown crystal is placed under the melting inductor (3) and is fed upwards by rotation and in the upper part is covered with a focusing coil (4), and under the coil (4) an additional heater (5) is installed, which heats the pedestal (1). The heating area of the pedestal (1) (picture 2, left side) is increased. Using a heater (5) and/or additional heating sources, a temperature gradient in the range of 10-18 °C/cm is provided on a 120-140 mm long section on the surface of the pedestal (1) from the visible border of the melting front, marked (2 ² ), as shown in Figure 2 (right). Moreover, in the central part, the melting front moves from position (2) to position (2 ¹ ), deeper into the melt. This is clearly visible in Figure 2 in relation to the comparison line (8).

Izgudroļuma īstenošanas piemēriExamples of implementation of the invention

[010] Paņēmiena realizēšanas veids. Sākotnējais pjedestāls (1) tiek piestiprināts pie iekārtas apakšējā turētāja (iekārta un tās elementi nav parādīti zīmējumos) ar augstfrekvences sildīšanu, kas tiek padota kausēšanas induktoram (3). Zem induktora (3) ir uzstādīta fokusēšanas spole (4) un gredzenveida sildītājs (5). Augšējā turētājā uzstāda vajadzīgas kristālogrāfiskas orientācijas ierosinājuma kristālu (6). Iekārtu aizver un veido tajā tīrā argona atmosfēru. Procesu veic argona plūsmā, ko padod caur gredzenveida sildītāja (5) apakšējo daļu, tādējādi radot sildītāja (5) appūti ar gāzi. Tālāk ieslēdz sildītāju (5), un rotējot sakarsē pjedestālu (11) līdz pārejai vadāmības stāvoklī, pēc tam pjedestālu (1) sāk pārvietot uz augšu, pietuvinot kausēšanas induktora (3) apakšējam griezumam. Ieslēdz induktora (3) augstfrekvences maiņstrāvu un uz pjedestāla (1) augšēja griezuma izveido izkausētu zonu. Ierosinājuma kristālu savieno ar kausējumu un sāk monokristāla audzēšanu. Kā sildītāju (5) var izmantot infrasarkanās lampas, kas uzstādītas nesēja korpusā, kas ir aprīkots ar fokusējošiem reflektoriem. Fokusējošie reflektori koncentrē lampu starojumu un izveido sildīšanas gredzenu (7) uz pjedestālā (1) virsmas. Ka sildītāju (5) var izmantot ari citas iences, piemēram, indukcijas sildītājs vai lāzers, ar kuru pjedestāls tiek uzkarsēts, ar staru skenējot pjedestāla (1) virsmu, ka arī tiek pieļauta kombinēto sildīšanas avotu izmantošana Sildītājam (5) un/vai papildu sildīšanas ierīcēm piegādāto jaudu izvēlas tā, lai izveidot temperatūras gradientu TG¹, kas ir vienāds ar 10-18 °C/cm, uz pjedestāla (1) virsmas posma 120-140 mm garumā no redzamās kausēšanas frontes robežas. Šim nolūkam ar pirometru mēra temperatūru zem sildītāja (5) apakšējā griezuma 120-140 mm attālumā no kausēšanas frontes redzamās robežas. [011] Izgudrojuma realizācijas piemērs. Sākotnējo pjedestālu (1), kura diametrs ir 200 mm un garums 1,5 m, nostiprina iekārtas apakšējā turētājā (nav parādīts) ar augstfrekvences sildīšanu, kas tiek padota uz kausēšanas induktoru (3). Starp kausēšanas induktora apakšējo griezumu un pjedestāla (1) augšējo griezumu ir iestatīts attālums 60-80 mm. Paņēmiena realizācijai izmanto kausēšanas induktoru (3) ar iekšējo diametru 130 mm, ārējo diametru 240 mm un biezumu 5 mm. Attālumā 20 mm virziena zem induktora (3) ir uzstādītā fokusējoša spole (4), kuras augstums ir 12 mm un diametrs 215x245 mm. Apkārt pjedestālam (1) ir gredzena sildītājs (5), kas sastāv no nesēja korpusa un 12 infrasarkanām lampām ar fokusējošām lēcām (reflektoriem). Lampu kvēldiega garums ir 100 mm. Sildītāju (5) var pakāpeniski regulēt vajadzīgajā diapazonā.[010] Way of implementing the technique. The initial pedestal (1) is attached to the lower holder of the machine (the machine and its elements are not shown in the drawings) with high-frequency heating, which is fed to the melting inductor (3). A focusing coil (4) and an annular heater (5) are installed under the inductor (3). An excitation crystal (6) of the required crystallographic orientation is installed in the upper holder. The device is closed and an atmosphere of pure argon is formed in it. The process is carried out in a stream of argon fed through the lower part of the annular heater (5), thus creating a gas sparge of the heater (5). Next, the heater (5) is turned on, and by rotating, the pedestal (11) is heated until the transition to the controllable state, then the pedestal (1) begins to be moved up, bringing it closer to the lower cut of the melting inductor (3). The high-frequency alternating current of the inductor (3) is switched on and a molten zone is created on the upper cut of the pedestal (1). The excitation crystal is connected to the melt and single crystal growth begins. As a heater (5), infrared lamps installed in the carrier body equipped with focusing reflectors can be used. Focusing reflectors concentrate the radiation of the lamps and create a heating ring (7) on the surface of the pedestal (1). That the heater (5) can also be used by other sources, such as an induction heater or a laser, with which the pedestal is heated by scanning the surface of the pedestal (1) with a beam, that the use of combined heating sources for the Heater (5) and/or additional heating the power supplied to the devices is chosen in such a way as to create a temperature gradient TG ¹ equal to 10-18 °C/cm on the surface section of the pedestal (1) 120-140 mm long from the border of the visible melting front. For this purpose, the temperature under the lower cut of the heater (5) is measured with a pyrometer at a distance of 120-140 mm from the visible border of the melting front. [011] An example of the implementation of the invention. An initial pedestal (1) with a diameter of 200 mm and a length of 1.5 m is fixed in the bottom holder of the machine (not shown) with high frequency heating applied to the melting inductor (3). A distance of 60-80 mm is set between the lower cut of the melting inductor and the upper cut of the pedestal (1). A melting inductor (3) with an inner diameter of 130 mm, an outer diameter of 240 mm and a thickness of 5 mm is used for the implementation of the technique. A focusing coil (4) with a height of 12 mm and a diameter of 215x245 mm is installed at a distance of 20 mm below the inductor (3). Surrounding the pedestal (1) is a ring heater (5), consisting of a carrier body and 12 infrared lamps with focusing lenses (reflectors). The length of the lamp filament is 100 mm. The heater (5) can be gradually adjusted to the required range.

[012] Augšējā turētājā uzstāda nepieciešamās kristalografiskas orientācijas ierosinājuma monokristālu (nav parādīts). Kameru (nav parādīta) aizver un daudzkārt piepilda ar argonu, kas tiek aizvākts kopā ar gaisa paliekām, līdz iekārtā tiek panākta tīra argona atmosfēra. Procesu veic argona plūsmā, veicot tā padošanu caur sildītāja korpusa apakšdaļu (5), izveidojot infrasarkano lampu appūšanu ar gāzi. Procesā saskaņā ar šo izgudrojumu piepildīšana tiek veikta 3 reizes.[012] An excitation single crystal of the required crystallographic orientation is installed in the upper holder (not shown). The chamber (not shown) is closed and repeatedly filled with argon, which is removed along with residual air until a pure argon atmosphere is achieved in the apparatus. The process is carried out in a stream of argon, passing it through the lower part of the heater housing (5), creating gas inflation of the infrared lamps. In the process according to the present invention, filling is performed 3 times.

[013] Pēc argona atmosfēras izveidošanas iekārtas kamerā ieslēdz sildītāju (5), un rotējot uzsilda pjedestālu (1) līdz temperatūrai, kas nav zemāka par 600 °C (sarkankvēle). Pēc tam pjedestālu (1) sāk pārvietot uz augšu, kamēr ar to sasniedz 5-7 mm attālumu līdz kausēšanas induktora (3) apakšējam griezumam. Ieslēdz induktora (3) augstfrekvences maiņstrāvu un uz pjedestāla (1) augšējā griezuma izveido izkausētu zonu, turklāt veidojas kausēšanas frontes redzamā robeža, kas apzīmēta ar (2²). Ar ātrumu 15-30 apgr./min. rotējošo ierosinājuma kristālu (1) nolaiž, savieno to ar kausējuma zonu un pēc ierosinājuma kristāla apkausēšanas sāk audzēt monokristālu. Sildītājam (5) padodamo jaudu piemeklē tā, lai temperatūra uz pjedestāla (1) virsmas 120-140 mm attālumā no kausēšanas frontes būtu 1200 -1280°C, proti, temperatūras gradients šajā pjedestāla virsmas zonā sastāda 10-18 °C/cm (t.i., temperatūra pie kausēšanas frontes redzamās robežas, ko apzīmē ar (2²), ir 1420 °C, kas ir silīcija kušanas temperatūra). Aprakstītajā procesā uz induktoru (3) padeva 17,5 kW jaudu, bet uz sildītāju (5) 6,4 kW jaudu. Augošo monokristālu (6) izvilka ar ātrumu 3 mm/min pie rotācijas ātruma 7 apgr./min; pjedestālu (1) padeva ar ātrumu 0,75 mm/min pie rotācijas ātruma 0,3 apgr./min. Rezultātā tika izaudzēts monokristāls (6) ar garumu 1,2 m.[013] After creating an argon atmosphere in the chamber of the equipment, the heater (5) is turned on, and the pedestal (1) is heated while rotating to a temperature not lower than 600 °C (red glow). After that, the pedestal (1) begins to be moved up until it reaches a distance of 5-7 mm to the lower cut of the melting inductor (3). The high-frequency alternating current of the inductor (3) is turned on and a molten zone is formed on the upper section of the pedestal (1), and the visible boundary of the melting front, marked (2 ² ), is also formed. At a speed of 15-30 rpm. the rotating excitation crystal (1) is lowered, connected to the melting zone, and after the excitation crystal is melted, the single crystal begins to grow. The power supplied to the heater (5) is adjusted so that the temperature on the surface of the pedestal (1) at a distance of 120-140 mm from the melting front is 1200-1280°C, that is, the temperature gradient in this area of the pedestal's surface is 10-18 °C/cm (ie , the temperature at the visible boundary of the melting front, denoted by (2 ² ), is 1420 °C, which is the melting point of silicon). In the described process, 17.5 kW of power was supplied to the inductor (3), and 6.4 kW of power to the heater (5). The growing single crystal (6) was pulled at a rate of 3 mm/min at a rotation speed of 7 rpm; the pedestal (1) was fed at a rate of 0.75 mm/min at a rotation speed of 0.3 rpm. As a result, a single crystal (6) with a length of 1.2 m was grown.

[014] Pēc tam pjedestāla (1) pārvietošanas ātrumu samazināja līdz 0,6 mm/min, izveidoja apgrieztu konusu (nav parādīts) un izaudzēto kristālu (6) atrāva no kausējum. Jaudu, ko padeva uz sildītāju (5) palielināja līdz 9 kW, bet uz induktoru (3) padoto jaudu samazināja līdz 10 kW, un ieslēdza pjedestāla (1) pārvietošanu uz leju. Pjedestālu (1) pārvietoja uz leju tik daudz, kamēr attālums no kristalizētā silīcija līdz induktoram (3) nebija sasniedzis 70 mm. Pēc tam uz sildītāju (5) padoto jaudu 60 minūšu laikā laideni samazināja līdz 0. Tika izlietoti 350 mm pjedestāla (1). Izaudzēto bezdislokāciju monokristālu (6) izkrāva, pēc ka procesu atkārtoja. Kopumā no viena pjedestāla (1) tika izaudzēti četri monokristāli ar garumu 1,1-1,2 metri (neņemot vērā konusu un smalka kakliņa garumu).[014] The speed of the pedestal (1) was then reduced to 0.6 mm/min, an inverted cone (not shown) was formed, and the grown crystal (6) was removed from the melters. The power supplied to the heater (5) was increased to 9 kW, and the power supplied to the inductor (3) was reduced to 10 kW, and the downward movement of the pedestal (1) was switched on. The pedestal (1) was moved down until the distance from the crystallized silicon to the inductor (3) reached 70 mm. After that, the power supplied to the heater (5) was gradually reduced to 0 within 60 minutes. 350 mm of the pedestal (1) was used. The grown dislocation-free single crystal (6) was unloaded, after which the process was repeated. In total, four single crystals with a length of 1.1-1.2 meters (not taking into account the length of the cone and fine neck) were grown from one pedestal (1).

[015] Zīmējumu apraksts:[015] Description of drawings:

1. zīmējumā ir attēlota paņēmiena realizācija, proti, termiskās analīzes shematisks attēlojums; 2. zīmējumā ir attēlota prototipa un piedāvātā paņēmiena termisko apstākļu salīdzinošā analīze.Figure 1 shows the implementation of the technique, namely a schematic representation of the thermal analysis; Figure 2 shows a comparative analysis of the thermal conditions of the prototype and the proposed technique.

Claims

1. A technique for growing silicon crystals by induction heating, without a crucible, which includes growing a single crystal (6) by moving the excitation crystal with upward rotation, using a pedestal (1) whose diameter is larger than the diameter of the single crystal (6) to be grown, which is located below the melting inductor (3) surrounded by a focusing coil (4) and heated by an annular heater (5), which differs in that on the surface section of the pedestal (1), with a length of 120 to 140 mm, downwards from the visible boundary of the melting front, a temperature gradient TG ^! , which is equal to 10-18 °C/cm.