RU2231582C1 - Устройство для выращивания монокристаллов кремния, экранирующее приспособление и способ выращивания монокристаллов кремния по методу чохральского - Google Patents
Устройство для выращивания монокристаллов кремния, экранирующее приспособление и способ выращивания монокристаллов кремния по методу чохральского Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231582C1 RU2231582C1 RU2002127035/15A RU2002127035A RU2231582C1 RU 2231582 C1 RU2231582 C1 RU 2231582C1 RU 2002127035/15 A RU2002127035/15 A RU 2002127035/15A RU 2002127035 A RU2002127035 A RU 2002127035A RU 2231582 C1 RU2231582 C1 RU 2231582C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- screen
- growing
- single crystal
- shielding device
- Prior art date
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения монокристаллов полупроводниковых материалов и может быть использовано при выращивании монокристаллов кремния из расплава по методу Чохральского. Сущность изобретения: устройство для выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского включает камеру выращивания монокристалла с расположенным в ней тиглем для получения расплава и вытягивания из расплава монокристалла кремния, и экранирующее приспособление, расположенное соосно выращиваемому монокристаллу, которое выполнено в виде двойного экрана - внутреннего и внешнего, при этом внешний экран имеет форму, повторяющую или близкую к форме кварцевого тигля, а зазор между внутренней поверхностью кварцевого тигля и внешним экраном составляет 10-30 мм, и двойной экран установлен таким образом, что расстояние между его нижним торцом и поверхностью расплава составляет 8-40 мм. Экранирующее приспособление позволяет увеличить скорость потока инертного газа вблизи поверхности расплава в зоне выращивания, в результате чего процесс выращивания происходит при более высокой скорости и с большим выходом структурно-совершенных монокристаллов. 3 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области получения монокристаллов полупроводниковых материалов и может быть использовано при выращивании монокристаллов кремния из расплава по методу Чохральского.
При выращивании монокристалла кремния из расплава по методу Чохральского тепловые процессы оказывают значительное влияние на устойчивость роста, стабильность диаметра и структуру выращиваемого монокристалла. При повышении скорости выращивания монокристалла из расплава достигается повышение такого важного показателя качества монокристалла кремния, как время жизни неравновесных носителей заряда (τн.н.з.). Для создания соответствующего повышения скорости выращивания, формирования газового потока над расплавом, для расширения возможностей управления тепловыми полями в расплаве и в растущем из него монокристалле используют различные системы экранировки тигля с расплавом (А.Я. Нашельский. Технология специальных материалов электронной техники. - М., 1993, с. 169-173) [1].
Наиболее близким является устройство для выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского, включающее камеру выращивания монокристалла с расположенным в ней тиглем для получения расплава и вытягивания из расплава монокристалла кремния и экранирующее приспособление, расположенное соосно выращиваемому монокристаллу (JP, заявка № 2-31040, М. кл. С 30 В 15/14, H 01 L 21/208, опубл. 11.07.90) [2]. Экранирующее приспособление выполнено в виде экрана, имеющего форму перевернутого усеченного конуса. Верхняя часть экрана изогнута в виде треугольника или дуги. Экранирующее приспособление установлено таким образом, что нижняя часть (торцевая часть экрана) расположена над плоскостью расплава, а верхняя часть в виде кольца закрывает тигель на участке от выращиваемого монокристалла до краев тигля.
Наиболее близким является также способ выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского, включающий вытягивание монокристалла кремния из расплава в присутствии экранирующего приспособления, расположенного соосно вытягиваемому монокристаллу [2]. В известном способе используют экран, имеющий форму перевернутого усеченного конуса, описанный выше.
Однако на наклонных стенках экрана часто конденсируется испаряющийся монооксид кремния и летучие легирующие примеси, что обусловлено недостаточной тепловой изоляцией конического экрана. В процессе выращивания возможно отслаивание осажденных частиц монооксида кремния и попадание их в расплав. Это приводит к образованию дислокации в растущем монокристалле, обрыву бездислокационного роста выращиваемого монокристалла, а также к снижению возможной скорости выращивания монокристалла и, следовательно, к снижению производительности получения монокристаллов.
Задачей изобретения является усовершенствование устройства для выращивания монокристаллов кремния, в котором за счет установки дополнительного экрана определенной формы происходит увеличение скорости потока инертного газа вблизи поверхности расплава в зоне выращивания, что приводит к эффективному удалению испаряющихся монооксида кремния и летучих легирующих примесей из зоны кристаллизации. Это обеспечивает возможность проводить процесс выращивания при более высоких скоростях и с большим выходом структурно совершенных монокристаллов.
Задачей изобретения является создание экранирующего приспособления для выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского, позволяющего увеличить скорость потока инертного газа вблизи поверхности расплава в зоне выращивания. Процесс выращивания монокристалла происходит при более высокой скорости и с большим выходом структурно-совершенных монокристаллов.
Задачей изобретения является также усовершенствование способа выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского, в котором за счет использования двойного экрана определенной формы и размещения его определенным образом над расплавом повышается производительность процесса, увеличивается выход структурно совершенных монокристаллов.
Поставленная задача решается предложенным устройством для выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского, включающим камеру выращивания монокристалла с расположенным в ней тиглем для получения расплава и вытягивания из расплава монокристалла кремния и экранирующее приспособление, расположенное соосно выращиваемому монокристаллу, в котором экранирующее приспособление выполнено в виде двойного экрана - внутреннего и внешнего, при этом внешний экран имеет форму, повторяющую или близкую к форме кварцевого тигля, а зазор между внутренней поверхностью кварцевого тигля и внешним экраном составляет 10-30 мм, и двойной экран установлен таким образом, что расстояние между его нижним торцом и поверхностью расплава составляет 8-40 мм.
Внутренний экран имеет форму усеченного конуса.
Поставленная задача решается также экранирующим приспособлением для выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского, выполненным в виде двойного экрана - внутреннего и внешнего, при этом внешний экран имеет форму, повторяющую или близкую к форме кварцевого тигля для вытягивания слитка монокристалла кремния.
И, наконец, поставленная задача решается предложенным способом выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского, включающим вытягивание монокристалла кремния из расплава в присутствии экранирующего приспособления, расположенного соосно вытягиваемому монокристаллу, в котором в качестве экранирующего приспособления используют описанное выше экранирующее приспособление, которое располагают таким образом, что зазор между внутренней поверхностью кварцевого тигля и внешним экраном составляет 10-30 мм, а расстояние между нижним торцом двойного экрана и поверхностью расплава составляет 8-40 мм.
Нами было обнаружено, что при выращивании монокристаллов кремния по методу Чохральского в присутствии экранирующего приспособления, выполненного в виде двойного экрана - внутреннего и внешнего, когда внешний экран имеет форму, повторяющую или близкую к форме кварцевого тигля, происходит изменение радиального градиента температуры в расплаве. За счет создания оптимальных тепловых полей в расплаве и в растущем из расплава монокристалле а также увеличения и стабилизации скорости потока инертного газа над поверхностью расплава в зоне выращивания увеличивается скорость выращивания монокристалла, возрастает значение времени жизни неравновесных носителей заряда. Предложенная форма внешнего экрана, его размещение над расплавом, а также скорость потока инертного газа обеспечивают то, что на стенках экрана не конденсируется испаряющийся монооксид кремния и летучие легирующие примеси, а удаляются из камеры.
Изобретение поясняется чертежом, где изображено устройство для выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского.
На чертеже изображена камера выращивания монокристалла кремния 1 по методу Чохральского, в которой расположен кварцевый тигель 2 для получения расплава 3 и вытягивания из расплава монокристалла кремния 4 на затравку 5. Тепловой узел представлен резистивным нагревателем 6, графитовой подставкой 7 под кварцевый тигель, нижним экраном 8, боковым экраном 9, верхним экраном 10 и экранирующим приспособлением 11, расположенным соосно выращиваемому монокристаллу кремния 4. Экранирующее приспособление 11 выполнено в виде двойного экрана - внутреннего конического экрана 12 и внешнего экрана 13, имеющего форму повторяющую или близкую к форме кварцевого тигля.
Устройство работает и способ осуществляется следующим образом.
В камере выращивания монокристалла кремния 1 на графитовой подставке 7 вначале устанавливают кварцевый тигель 2, загруженный поликристаллическим кремнием и необходимым количеством лигатуры.
Затем на боковой экран 9 устанавливают верхний экран 10, в котором размещают внешний экран 13 соосно затравке 5 таким образом, чтобы расстояние от внутренней стенки кварцевого тигля 2 до внешнего экрана 13 составляло 10-30 мм. Затем соосно затравке 5 устанавливается внутренний конический экран 12. Осуществляют герметизацию камеры выращивания, устанавливают подачу и отвод инертного газа (аргона) с расходом 15-20 л/мин. После расплавления загрузки кварцевый тигель с расплавом поднимают на такую высоту, чтобы расстояние между нижним торцом экранирующего приспособления 11 в виде двойного экрана и поверхностью образовавшегося в тигле расплава 3 составляло 8-40 мм. По мере расходования расплава 3 тигель 2 поднимается, а конический экран 12 и внешний экран 13 входят в кварцевый тигель 2. Расстояние между нижним торцом экранирующего приспособления 11 в виде двойного экрана и плоскостью расплава 3 в процессе выращивания монокристалла 4 сохраняется постоянным.
Предлагаемая форма дополнительного внешнего экрана 13 способствует увеличению скорости протока инертного газа возле поверхности расплава в зоне выращивания, за счет чего обеспечивается эффективное удаление испаряющихся монооксида кремния и летучих легирующих примесей из зоны кристаллизации. Дополнительное тепловое экранирование приводит к изменению радиального градиента температуры в расплаве и обеспечивает возможность производить процесс выращивания монокристаллов кремния при более высоких скоростях выращивания и с большим выходом структурно-совершенных монокристаллов.
При зазоре между внешним экраном 13 и внутренней стенкой кварцевого тигля 2 менее 10 мм возникает опасность касания внешним экраном вращающегося тигля. При зазоре более 30 мм уменьшается эффективность воздействия внешнего экрана.
По результатам проведения 10 плавок с использованием известного устройства с экранирующим приспособлением в виде конического экрана и предложенного устройства с экранирующим приспособлением в виде двойного экрана предложенные устройство и способ обеспечивают:
- увеличение скорости выращивания монокристалла кремния на 15%;
- увеличение выхода бездефектных кристаллов на 10,9%;
- увеличение монокристаллов без обрыва бездислокационного роста на 86%;
- повышение производительности печи на 24,1%.
Claims (5)
1. Устройство для выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского, включающее камеру выращивания монокристалла с расположенным в ней тиглем для получения расплава и вытягивания из расплава монокристалла кремния, и экранирующее приспособление, расположенное соосно выращиваемому монокристаллу, отличающееся тем, что экранирующее приспособление выполнено в виде двойного экрана - внутреннего и внешнего, при этом внешний экран имеет форму, повторяющую или близкую к форме кварцевого тигля, а зазор между внутренней поверхностью кварцевого тигля и внешним экраном составляет 10-30 мм, и двойной экран установлен таким образом, что расстояние между его нижним торцом и поверхностью расплава составляет 8-40 мм.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренний экран имеет форму усеченного конуса.
3. Экранирующее приспособление для выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского, выполненное в виде двойного экрана - внутреннего и внешнего, при этом внешний экран имеет форму, повторяющую или близкую к форме кварцевого тигля для вытягивания монокристалла кремния.
4. Экранирующее приспособление по п.3, в котором внутренний экран имеет форму усеченного конуса.
5. Способ выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского, включающий вытягивание монокристалла кремния из расплава в присутствии экранирующего приспособления, расположенного соосно выращиваемому монокристаллу, отличающийся тем, что в качестве экранирующего приспособления используют экранирующее приспособление по п.3, которое располагают таким образом, что зазор между внутренней поверхностью кварцевого тигля и внешним экраном составляет 10-30 мм, а расстояние между нижним торцом двойного экрана и поверхностью расплава составляет 8-40 мм.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2002097353 | 2002-09-10 | ||
| UA2002097353A UA72795C2 (en) | 2002-09-10 | 2002-09-10 | An apparatus for growing monocrystals of silicon, screening device therefor and a method for growing monocrystals using czochralski method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002127035A RU2002127035A (ru) | 2004-04-27 |
| RU2231582C1 true RU2231582C1 (ru) | 2004-06-27 |
Family
ID=34421075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002127035/15A RU2231582C1 (ru) | 2002-09-10 | 2002-10-10 | Устройство для выращивания монокристаллов кремния, экранирующее приспособление и способ выращивания монокристаллов кремния по методу чохральского |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2231582C1 (ru) |
| UA (1) | UA72795C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2531514C1 (ru) * | 2013-06-28 | 2014-10-20 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" | Нагреватель устройства для выращивания монокристаллов из расплава методом чохральского |
| CN114574940A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-06-03 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | 一种拉制六英寸区熔硅单晶的方法及使用的热屏 |
-
2002
- 2002-09-10 UA UA2002097353A patent/UA72795C2/uk unknown
- 2002-10-10 RU RU2002127035/15A patent/RU2231582C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2531514C1 (ru) * | 2013-06-28 | 2014-10-20 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" | Нагреватель устройства для выращивания монокристаллов из расплава методом чохральского |
| CN114574940A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-06-03 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | 一种拉制六英寸区熔硅单晶的方法及使用的热屏 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA72795C2 (en) | 2005-04-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4950985B2 (ja) | ほぼ多角形の横断面を有する単結晶性のＳｉウェーハを製造する方法およびこのような単結晶性のＳｉウェーハ | |
| JPH0676274B2 (ja) | シリコン単結晶の製造装置 | |
| KR101563221B1 (ko) | 단결정 제조장치 및 단결정의 제조방법 | |
| US4957712A (en) | Apparatus for manufacturing single silicon crystal | |
| RU2231582C1 (ru) | Устройство для выращивания монокристаллов кремния, экранирующее приспособление и способ выращивания монокристаллов кремния по методу чохральского | |
| JP2003286024A (ja) | 一方向凝固シリコンインゴット及びこの製造方法並びにシリコン板及び太陽電池用基板及びスパッタリング用ターゲット素材 | |
| JPH06227891A (ja) | シリコン単結晶引上げ用ルツボ | |
| JP2009179524A (ja) | 単結晶製造装置および製造方法 | |
| US3261722A (en) | Process for preparing semiconductor ingots within a depression | |
| JP2952733B2 (ja) | シリコン単結晶製造方法 | |
| KR100946558B1 (ko) | 커스프 자기장을 이용한 반도체 단결정 제조장치 및 방법 | |
| JPH04331790A (ja) | シリコン単結晶製造装置 | |
| RU2200775C2 (ru) | Способ выращивания монокристалла кремния из расплава | |
| EP4130348A1 (en) | Device and method for producing a monocrystalline silicon rod | |
| JP2734820B2 (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JPH06340493A (ja) | 単結晶育成装置および育成方法 | |
| JPH11274537A (ja) | 大粒径多結晶シリコンの製造法 | |
| JP2990661B2 (ja) | 単結晶成長方法 | |
| JPH11246294A (ja) | 単結晶引上装置 | |
| JPH07110798B2 (ja) | 単結晶製造装置 | |
| EP0221051A1 (en) | Method and apparatus for growing single crystal bodies | |
| JP4702266B2 (ja) | 単結晶の引上げ方法 | |
| JPS61146788A (ja) | 単結晶成長法 | |
| JPH01294592A (ja) | 単結晶の育成方法 | |
| RU2560402C1 (ru) | Способ выращивания монокристаллов из расплава |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20110531 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161011 |