TW420730B - Magnetic-field applied Czochralski crystal growth apparatus - Google Patents

Magnetic-field applied Czochralski crystal growth apparatus Download PDF

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TW420730B
TW420730B TW086116496A TW86116496A TW420730B TW 420730 B TW420730 B TW 420730B TW 086116496 A TW086116496 A TW 086116496A TW 86116496 A TW86116496 A TW 86116496A TW 420730 B TW420730 B TW 420730B
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Takashi Sasaki
Yoshihiro Koguchi
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Toshiba Corp
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    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/30Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
    • C30B15/305Stirring of the melt
    • HELECTRICITY
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Description

A7 B7 420730 五、發明說明(1 ) 發明背景 本發明有關一柴氏晶體生長裝置,爲一種製造晶體碇 之裝置’以用於製造半導體晶圓等。尤其,本發明有關施 加磁場之柴氏晶體生長裝置,其中施加磁場至熔化半導體 材料。 施加磁場之柴氏晶體生長裝置(之後稱MCZ裝置)爲一種 晶體生長裝置。此MCZ裝置中,施加磁場至熔化半導體材 料’因此控制熔化半導體材料中熱對流。MCZ裝置可製造 大直徑之高晶質結晶碇。 圖1顯示一習知MCZ裝置,此MCZ裝置包含一磁場產生 器6 0及一生長爐8 0。半導體材料熔化於生長爐8 0中 ’而由熔化半導體材料向上拉引晶體。磁場產生器6 〇產 生一磁場。施加磁場至生長爐/8 0中熔化半導體材料。 生長爐8 0包含一爐體1,一坩堝2,~加熱器,一 坩堝支承機構5 0及一升降器5 1。坩堝2位於爐體.1內 以容納半導體材料。加熱器3加熱坩堝2中材料6以熔化 之。機構5 0支承±甘禍2。升降器5 1可用由坦渦2中熔 化材料6拉引一晶體。機構5 0及升降器5 1彼此相對轉 動,故晶體與增渦2彼此相對轉動。磁場產生器6 0裝於 一支座6 1上並包圍爐體1。磁場產生器6 〇包含一低溫 器5,低溫器5具內建超導線圈3。 現在說明圖1所示MCZ裝置所製晶碇》 首先’半導體材料6引入坩堝2。然後加熱器3加熱 半導體材料6,將其熔化。,一種晶嵌入財堝2中溶化半 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐)_ 4 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---- •I n n i n tmw I I I . 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 420730 at ____B7________五、發明說明¢2 ) 導體材料6。升降器5 1以定速逐漸拉起種晶。隨種晶拉 起,晶體逐漸生長於材料之固液體界面。結果,得到大晶 體9。 隨加熱器3加熱半導體材料6,熔化半導體材料6中 產生熱對流。然而’材料6不會在坩堝2中移動,因低溫 器5內建超導線圏4產生並施加硫通量7至熔化半導體材 料6。晶體9利用升降器由坩堝2於其軸線1 0拉引而立 即生長。 磁場產生器6 0爲(即超導磁鐵)可爲圖2所示種類6 0 -1或圖3所示種類6〇 — 2 ^ 圖2所示磁場產生器(超導磁鐵)6 0 — 1有一U形低溫 器5 a。二超導線圈4 a及4 b內建於低溫器5 a中而彼 此相對。磁場產生器6 0 — 1具一電流引線1 1。一小型 氦冰凍器1 2,一排氣管1 3,及一保養1 2(未口)。電流 引線1 1供應電流至超導線圈4 a及4 b。氦冰凍器1 2 冷卻低溫器5 a中輻射屏蔽(未示)。排氣器1 3釋放低溫器 5 a之氦。保養口用於補充冰凍器1 2中氦氣。 圖3所示磁場產生器(超導磁鐵)6 0 - 2具一中空圓柱 低溫器5 b。二超導線圏4 a及4 b內建於低溫器5 b中 ,如圖2磁場產生器60 — 1。如磁場產生器60 — 1, 磁場產生器6 0 — 2,具一電流引線1 1,一小型氣冰凍 器1 2,一排氣器1 3,及一保養口(未示)。 二磁場產生器6 0 - 1及6 0 - 2產生並施加磁場於 水平方向。換言之1其施加磁場與坩堝2軸線1 〇成直角 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .¾ -s .線. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-5- 420730 at -- -B7_, 五、發明說明(3 ) 〇 參考圖4詳述磁場產生器6 0,即磁場產生器6 0 -1(圖2)或磁場產生器60 — 2(圖3)。 圖4爲磁場產生器60示意截面,顯示包含超導線圈 4a及4b之低溫器。如圖4所示,超導線圈4 a及4b 串接。線圈4 a與4 b之自由端連接至電流引線1 1。當 經由引線1 1供應同一電流,線圈4 a及4 b產生同強度 且延伸於同向之磁場。一持續電流開關(P C S)2 0並接至 超導線圏4 a及4 b,乃平行於電流引線1 1 ^即使開關 2 0關掉後,停止經由引線1 1供應電流,電流保持永久 流經超導線圈4 a及4 b。線圈4 a及4 b保持產生磁場 〇 超導線圈4 a及4 b及持續電流開關2 0浸入冷媒容 器1 6中之冷媒。容器1 6以第一輻射屏蔽1 7密封,進 而密封於第二輻射屏蔽1 8內。輻射屏蔽1 7及1 8·保持 於不同溫度。二輻射屏蔽1 7及1 8置於一真空容器1 9 中,其內部爲熱絕緣。氦冰凍器1 2冷卻輻射屏蔽1 7及 1 8,降低射入冷媒容器1 6之輻射熱。 超導線圈4 3及413爲以111111〇11磁鐵,並產生磁通量7 如圖2及3所示。磁通量7形成水平向延伸之磁場,對稱 於坩堝2之軸線1 0 (圖1 )。 參考圖5說明另一 MCZ裝置。類似或相同於圖1及2 MCZ裝置之零件以圖5中相同數字標示,不再贅述。 如圖5所示,磁場產生器6 0 — 1具一低溫器5,低 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-6 - !!!1"----Q (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 420730 ______B7_____ 五、發明說明@ ) 溫器5含二超導線圈4 a及4 b,如圖1及2所示MCZ裝 置。線圈4 c及4 d同心安置,其共同軸線延伸於晶體向 上拉引之方向。線圏4 c及4 d產生之磁通量7亦延伸於 方向8。超導線圈4c及4d爲Cu sp線圈,產生 C u s p磁場延伸於相反方向。磁場產生器6 0 _ 1具二 Cu s p線圏而作爲一 Cu s ρ磁鐵= 可用Helmholt線圈取代線圈4 c及4 d,而產生延伸於 同向之線圏,若果,磁場產生器6 0_ 1可作爲 Helmholt磁鐵。一般,Helmholt線圏用於產生水平磁場之磁 場產生器,而C u s p線圈用於產生垂直磁場之磁場產生 器。 二種磁場產生器缺點如下。 1 ·爐體1大小取決向上拉引之晶體9大小。爐體1 內提供之孔空間1 5 (圖2 )幾乎不能改變,因真空容器1 9 容納磁場產生器6 0任何其他零件。因此,若使用一大或 小爐體,必須使用新磁場產生器以提供適當孔空間以保持 新磁場產生器。 2 .若欲改變Helmholt磁鐵之磁場產生器6 0成 Cu s p磁鐵,串接之線圈4 a及4b必須分離再以不同 方式連接。反之,另外超導線圈必須接至線圈4 a及4 b 。任何情況均不易改變Helmholt磁鐵成Cusp磁鐵。卻改 變圖5所示C u s p磁鐵之磁場產生器6 0_ 1成Helmholt 磁鐵亦同等困難。 3 .根據圖1磁場產生器,不易改變經由線圈4 a或 本紙張尺度適用^國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)~~~-T- "~~~ I1H.1II1IIH ---— — — — — ^-1 —---11 (請先閱讀背面之注意事項再填窵本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 420730 _B7_;_ 五、發明説明(5 ) 4b或二者之電流而調整磁場中央,產生水平磁場之磁場 產生器因此必須高精度定位相對於升降器5 0,故磁場可 相對坩堝2軸線1 0對稱》 根據圖5磁場產生器,不能隨熔化半導體材料6表面 下降而移下磁場中心,而升降器5 1向上拉引晶體9。靠 近熔化半導體材料6表面之磁場不能製造品質均勻之晶碇 〇 4.用於產生水平磁場之磁場產生器不能改成產生垂 直磁場之磁場產生器。磁場產生器-6 0 — 2(圖3)具中空 圓柱低溫器5 b,不僅需線圏4 a及4 b,亦需再二線圈 產生垂直線圈,故亦用於產生垂直磁場。磁場產生器6 0 -2變更大而貴。 5 .圖2所示二U形低溫器5可逐側安置,而二爐體 1可以間距2 2設置,如圖6所示。若果,空間2 4與低 溫器5體積小能降低,只要低溫器5間距離2 3降至零。 本發明目的提供MCZ裝置,其具磁場產生器可較易改 變孔尺寸,可作爲Helmholt磁場及C u s p磁鐵,可產生水 平磁場及垂直磁場,可輕易移動磁場之中心,並可設於小 空間中。 根據本發明,提供施加磁場之柴氏晶體生長裝置包含 至少一生長爐供容納熔化半導體材料,拉引機構供拉引自 熔化半導體材料之晶體於一預定方向,又一磁場產生器供 產生磁場而施加於熔化半導體材料,特徵在於:磁場產生 器包含多數磁鐵單元及一耦合機構將磁鐵單元耦合一起, 本紙張尺度適用令國國家標準(CNS)A4規格(2】0 X 297公釐)-8 - ----_---ίιιιιύ^,-------I 訂 -------線·^* . * Γ - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 心?0730 A7 ____B7_ 五、發明說明(6 ) 使至少—生長爐位於磁鐵單元之間。 欲改變任何相鄰磁鐵單元間內徑空間,可僅更換另一 不同長度之耦合機構,或調整耦合機構之長度。因此,許 多磁場產生器不須具備不同尺寸之內徑空間以容納不同尺 寸之生長爐。 此外,磁鐵單元不須精確相對生長爐定位,因可輕易 改變磁場之分佈中心》 再者,此裝置可準備高品質晶碇,因施加至熔化材料 之磁場強度可根據熔化半導體材料之表面高度變化而調整 〇 本發明其他目的及特性可由以下說明了解,或予以實 施而學習。由申請專利範圍具體所述可實施本發明之目的 及優點。 本發明詳細說明 參考圖7及8,說明本發明第一例之MCZ裝置。 如圖7所示,MAD裝置包含一生長爐8. 0及二磁鐵單 元7 0A及7 0 B »半導體材料6熔化於生長爐8 0中, 故由熔化半導體材料向上拉引一晶體。使用磁鐵單元7 0 A及7 Ο B爲磁場產生器,以產生施加至生長爐8 0中熔 化半導體材料6之磁場。 生長爐8 0與習知MCZ裝置所用相同’其包含一爐體 1,一坩堝2位於爐體1內’―加熱器供加熱坩堝2中半 導體材料6,一坩堝支承機構5 0供支承坩堝2 ’及一升 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公楚)-9 - — — — ΙΊ--1— — — — ---I i I I - ^ · - — — — — —--^^ . . 一,. - . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 20730 五、發明説明(7 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 降器5 1供自熔化半導體材料6 0向上拉引晶體。機構 5 〇與升降器5 1彼此相對轉動,而晶體與坩堝2彼此相 對轉動。磁鐵單元70A及70B裝置於支座61上。 MCZ裝置特徵在於磁鐵單元70A及70B。磁鐵單 元7 Ο A及7 Ο B由一耦合機構9 0耦合一起。生長爐 8 0位於第—磁鐵單元7 與第二磁鐵單元7 Ο B間。 現在.說明圖7所示MCZ裝置所製之晶碇。 首先,半導體材料6引入坩堝2。然後加熱器3加熱 半導體材料6予以熔化a —種晶嵌入坩堝2中熔化半導體 材料6。升降器以定速逐漸向上拉引種晶。隨種晶向上拉 引,晶體逐漸生長於半導體材料之固液體界面。結果得到 大晶體9。 當加熱器3加熱半導體材料6,熔化半導體材料6中 發生熱對流。然而,半導體材料6不會在坩堝2中移動, 因磁鐵單元7 Ο A及7 Ο B產生並施加磁通量至熔化半導 體材料6。晶體被升降器5 1向上由坩堝2拉引於軸線1 〇而立即生長。 詳述磁鐵單元7 Ο A及7 Ο B。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 --------------Π'- ...... 如圖8所示,第一磁鐵單元7 Ο A具一低溫器2 5 a ,第二磁鐵單元7 Ο B具一低溫器2 5 b。低溫器2 5 a 及2 5 b結構相同。超導線圈2 6 a及2 6 b分別內建於 低溫器2 5 a及2 5 b中。耦合機構9 0耦合低溫器2 5 a及25b,故可調整低溫器25a及25b間距離。 耦合機構9 0可爲圖9或圖1 0所示種類。圖9耦合 冢紙張尺度遇用t國國家^準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)~~-10- ~ 420730 A7 _______B7_^_ 五、發明說明β ) 機構爲固定長度式,圖1 0耦合機構爲可變長度式。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖9固定長度式耦合機構包含四支承桿2 7。二凸緣 9 1分別以焊接等冶金方式或機械方式連接至各支承桿 27端。第一凸緣9 1以螺栓9 2固定至第一低溫器 2 5 a,第二凸緣9 1以螺拴9 2固定至第二低溫器 2 5b。 圖1 0所示可變長度式耦合機構具四可變長度式支承 桿9 3之轉扣。各支承桿9 3由二桿9 3 a及9 3 1)及一 環形耦合件9 3 c構成。第一桿9 3 a具一右手螺紋9 4 於一端部上。第二桿9 3 b具一左手螺紋9 5於一端部上 。耦合件9 3 c分別具二螺孔於其端內.桿9 3 a及9 3 b上螺紋分別設定於耦合件9 3 c之螺孔內。以焊接冶金 方式或圖9使用凸緣之機械方式分別固定桿9 3 a及9 3 b至低溫器25a及25b。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 可用較長或較短者取代固定長度耦合機構之支承桿 2 7 (圖9 )。低溫器2 5 a及2 5 b間內徑空間可改變至適 當尺寸。可僅轉動環形耦合件9 3而伸長或縮短可變耦合 機構之支承桿9 3長度(圖1 0)。結果,低溫器2 5 a及 2 5 b間內徑空間變至適當尺寸。 由圖8可見,電流引線2 8 a及2 8 b分別接至低溫 器25a及25t>。第一低溫器25a包含一小型氦冰凍 器29 a及有一保養口 30a。同樣地,第二低溫器2 5 b包含一小型氦冰凍器29b及有一保養口 30b。第一 冰凍器2: 9 a冷卻第一低溫器2 5 a中輻射屏蔽(未示)。經 _本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公H"""""- 11 - 420730 A7 ___B7___ 五、發明説明包) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 甲保養口 3 0 a供應液體氦至第一低溫器2 5 a中再經由 排出氨氣。第二冰凍器2 9 b冷卻第二低溫器中輻射屏蔽( 未示)。經由保養口 3 0 b供應液體氦至第二低溫器2 5 b 中,再經由排出氦氣。 如圖7所示,低溫器2 5 a及2 5 b逐側安排,由相 同,長度之支承桿2 7彼此分開。因此,低溫器2 5 a及 2 5 b間有一空間。如此空間中,生長爐8 0位置如圖7 所示。 圖7及8所示MCZ裝置中,必須以較大或較小者更換 生長爐8 0。若果,以更長或更短者取代耦合機構9 0之 支承桿2 7,乃擴大或縮小低溫器間空間。較大或較小生 長爐可置於如此改變大小之空間中。 內建於低溫器2 5 a及2 5 b之超導線圏2 6 a及 2 6 b分別接至電流引線2 8 a及2 8 b。因此,供至線 圏2 6 a及2 6 b之電流可由外部電源單元輕易由標準値 增減。如此,線圈2 6 a及2 6 b產生之磁場中心移向左 ,或朝向供應較小電流之線圈2 6 b。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者,由線圈之一(線圈2 6 a或2 6 b)產生之磁場方 向可切換接至線圈之電流引線二端子極性而改變(引線2 8 a或引線2 8 b)。因此,磁鐵單元7 OA及7 Ο B組合可 作爲Helmholt磁鐵及C u s p磁鐵,可輕易由Helmholt磁鐵 切換至Cusp磁鐵,反之亦然。 參考圖1 1及1 2說明本發明第二例MCZ裝置。圖 1 1及1 2中以相同數字表示與圖7及8 MCZ裝置相似或 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2J〇x297公釐)-12- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印?衣 420730 A7 ---- B7 五、發明說明(1〇 ) 相同之零件,亦再贅述。 弟—例與第一例不同有二點。第一,二磁鐵單元7 〇 A >及7 〇 B —位置同心互疊,與坩堝2軸線軸向對齊, 坩堝2中向上拉引晶體9。第二,以耦合機構g 〇耦合— 起分開之磁鐵單元7 0Α —及7 Ο Β ;,尤係以支承桿 27。磁鐵單元70Α及70Β —及耦合機構90以外零 件位置與第一例相同(圖7 )。 由圖1 1及1 2可見,第一磁鐵單元70Α >之低溫 器25a有一通孔32a,第二磁鐵單元70Β-之低溫 器25b有一通孔32b。孔32a及32b彼此同軸而 垂直延伸。爐體1直立,經過低溫器2 5 a及2 5 b之孔 3 2 a及3 2 b延伸。低溫器2 5 a及2 5 b中超導線圈 2 6 a及2 6 b分別產生磁場,磁場延伸於晶體9向上拉 引之箭頭8方向^ 如第一例之磁鐵單元7 0A及7 0 B,磁鐵單元7 0 A 及7 0 B '之組合可作爲Helmholt磁鐵及C u s p磁鐵 。磁場中心是否落於坩堝2中熔化半導體材料6之表面3 3影響晶體9之生長。然而僅藉供應不同電流至超導線圈 2 6 a及2 6 b可移動磁場中心。 現在參考圖1 3說明本發明第三例MCZ裝置。 第三例與第一例相同(圖7及8 ),但無保養口供應液體 氦或排出氦氣。第二例具二磁鐵單元70A *及706〃 ,其中以小型氦冰凍器2 9 a及2 9 b冷卻超導線圈’並 維持於超導狀態。第三例亦無冷媒容器。超導線圈2 6 a 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-13 - — Ί 11-^------H -----ί·訂 i1·!---線 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 42^730 五、發明說明(11 ) 及2 6 b分別位於低溫器2 5 a/及2 5 b 〃中。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 磁鐵單元7 0A#及7 Ο B 〃結構相同’但參考圖 13僅說明第一磁鐵單元70A"。如圖13所示’以低 溫器2 5 b"之真空容器1 9中輻射屏蔽1 7密封線圏2 6a 〇 —電流引線28a置於低溫器2 5 a"上。電流經 由引線28a供至超導線圈26a。氦冰凍器29 a具二 冷卻檯29 a 1及29 a 2 "第一冷卻檯2 9 a 1冷卻超 導線圈2 6 a,第二冷卻檯2 9 a 2冷卻輻射屏蔽1 7。 二磁鐵單元7 0A#及7 Ο B 〃爲直接冷卻之超導磁 鐵。即以冰凍器2 9 a直接冷卻磁鐵單元7 0 A,以冰凍 器29a直接冷卻磁鐵單元70B"。如此冷卻後’磁鐵 單元70A〃及70B〃保持爲超導狀態,不須引入液體 氦冷媒至低溫器2 5 a 〃及2 5 b"。第二例所節省之操 作成本爲更換低溫器中冷媒及排出使用後冷媒之成本。 現在參考圖1 4說明本發明第四例MCZ裝置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由圖1 4可見,此MCZ裝置具三磁鐵單元7 〇 A ’ 70B及70C。磁鐵單元70A,70B及70C分別 具低溫器25a,25b及25c低溫器25a,25b 及2 5 c逐側安排並以八支承桿2 7彼此耦合。雖圖1 4 未示,第四例具二生長爐,與圖7生長爐8 0相同。第一 生長爐位於第一低溫器2 5 a與第二低溫器2 5 b間空間 3 4中。第二生長爐位於第二低溫器2 5 b與第三低溫器 2 5 c間空間中。 圖6所示習知MCZ裝置具二低溫器5,共需四超導線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)_ 14 - A7 420730 _____B7__ 五、發明說明(12 ) (請先閱讀背面之注意事項再底寫本頁) 圈。相對地’本發明第四例僅需三超導線圈,分別位於低 溫器25a ’ 25b及25c中。顯然地,各含一超導線 圏之三低溫器2 5 a,2 5 b及2 5 c所佔空間較各低二 超導線圈之二低溫器5所佔零間小。此外,第四例具三超 導線圈之製造成本較習知MCZ裝置(圖6 )四具超導線圈爲低 〇 圖1 4所示第四例包含三低溫器及二生長爐若使用 一以上生長爐,再加一低溫器即足夠。再者,第四例僅需 N + 1超導線圏,N爲所用生長爐數,而圖6習知MCZ裝 置須用N X 2超導線圈。若任一 MCZ裝置具+生長爐,第 四例(圖1 4 )較習知M C Z裝置(圖6 )少用九超導線圈。 第四例可具圖1 3所示直接冷卻之超導線圈。如此, 第四例可簡單地大量製造可壓低成本。 由上可知,本發明之MCZ裝置優點如下。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因磁鐵單元間空間可根據空間中所置生長爐之大小輕 易改變,不須製造磁場產生器使內徑空間適合容納生長爐 。此外,磁鐵單元不須精確相對生長爐定位,因磁場分佈 及中心可輕易改變。再者,因加至熔化半導體材料之磁場 強度可根據熔化半導體材料表面高度變化而調整,故MCZ 裝置可製成高品質晶碇。 再者,該對超導線圈可產生水平磁場及垂直磁場。此 外,該對超導線圈可構成Helmholt磁鐡及C u s ρ磁鐵。 如上述,以氦冰凍器直接冷卻磁鐵單元,磁鐵單元中 不須補充冷媒,並不須由其排出使用後之冷媒。因此可降 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)_ 15- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4^0730 A7 B7 五、發明説明扣) 低MCZ裝置之操作成本。同理,MCZ裝置整體結構簡單,可 輕易大量製造,故製造成本更低。 此外,本發明MCZ裝置可減少容納生長爐之空間。 熟習本技術者可立即了解其他優點及變化。因此,本 發明廣義上不限於其中所述特例。因此申請專利範圍及其 等效物之範圍內可有各式變化。 圖式簡要說明 以下圖式爲全文一部分,說明本發明·具體實施例,與 較佳實施例說明提供本發明之技術原理。 圖1爲習知MCZ裝置垂直截面圖。 圖2爲圖1 MCZ裝置所結合之磁場產生器立體圖; 圖3爲圖1 MCZ裝置所結合另一磁場產生器立體圖; 圖4爲圖2及3所示磁場產生器之一截面圖: 圖5爲另一種習知MCZ裝置垂直截面圖; 圖6爲習知MCZ裝置所結合磁場產生器之缺點說明; 圖7爲本發明第一例MCZ裝置截面圖: 圖8爲圖7所示MCZ裝置結合之磁場產生器立體圖; 圖9爲圖7所示MCZ裝置所用耦合機構: 圖1 0爲圖7所示MCZ裝置所用另一種耦合機構; 圖1 1爲本發明第二例MCZ裝置截面圖; 圖1 2爲圖1 1 MCZ裝置所結合磁場產生器立體圖; 圖1 3爲本發明第三例MCZ裝置中所結合二相同磁鐵 單元之一截面圖:及 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱)-16- i„-------------^ ------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 ^0730 B7_ 五、發明說明(14 ) 圖1 4爲本發明第四例之MCZ裝置所結合之磁鐵單元 立體圖。 符號說明: 6 0磁場產生器 8 0生長爐 1爐體 2坩堝 3加熱器 5 0坩堝支承機構 5 1升降器 6半導體材料 5低溫器 4超導線圈 9晶體 1 0軸線 60_1磁場產生器 60—2磁場產生器 4 a超導線圈 4 b超導線圈 1 2氦冰凍器 1 1電流引線 1 3排氣管 2 0持續電流開關 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-17- .!1·---f---------- rv (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4-^0730 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _B7五、發明說明(<5 ) 1 6冷媒容器 1 7輻射屏蔽 1 8輻射屏蔽 1 9真空容器 7磁通量 2 3距離 2 2間距 2 4空間 7 0 A磁鐵單元 7 0 B磁鐵單元 6 1支座 9 2螺栓 9 1凸緣 2 7支承桿 9 3支承桿 9 3 a桿 9 3 b桿 9 3 c環形耦合機構 9 4螺紋 9 5螺紋 9 0耦合機構 3 0 a保養口 3 0 b保養口 2 8 a電流引線 -----------—1----訂---------5J (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-18 - ^20730 A7 B7 五、發明說明(16 ) 2 8 b電流引線 2 9 a氨冰凍器 2 9 b氦冰凍器 3 3表面 3 2 a孔 3 2 b孔 2 9 a 1第一冷卻檯 2 9 a 2第二冷卻檯 !JI—Q------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-19 -

Claims (1)

  1. 衣 告 公 ο 3 7 ο 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 · 一種施加磁場之柴氏畢體生長裝置,包含至少一 生長爐供容納熔化之半導體材料,拉引機構供拉引晶體自 熔化之半導體材料於一預定方向,及一磁場產生器供產生 施加至熔化半導體材料之磁場, 其中磁場產生器包含多數磁鐵單元及一耦合機構將磁 鐵單元耦合一起,使至少一生長爐位於磁鐵單元間。 2 .如申請專利範圍第1項之晶體生長裝置,其中各 磁鐵單元包含機構供產生垂直於該預定方向而延伸之磁場 0 3 .如申請專利範圍第1項之晶體生長裝置,其中各 磁鐵單元包含機構供產生延伸於該預定方向之磁場。 4 .如申請專利範圍第1項之晶體生長裝置,其中耦 合機構包含固定長度支承桿。 5 .如申請專利範圍第1項之晶體生長裝置,其中耦 合機構包含可變長度支承桿。 6 .如申請專利範圍第1項之晶體生長裝置,其中各 磁鐵單元具電流供應機構以供應不同數値之電流。 7 .如申請專利範圍第1項之晶體生長裝置,其中磁 鐵單元具機構可產生延伸於同向之磁場並形成Helmholtz磁 場。 8 .如申請專利範圍第1項之晶體生長裝置,其中磁 鐵單元具機構可產生延於反向之磁場並形成C u s p磁場 〇 9 .如申請專利範圍第1項之晶體生長裝置,其中各 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐).-20- ---^---^— 11 i n 11 —; ---^ (請先閱讀背面之‘注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 ^2^730 1 六、申請專利範圍 磁鐵單元爲—直接冷卻式超導磁鐵並包含真空容器,超導 線圈分別位於真空容器中,而冰凍器分別直接冷卻超導線 圏,以設定超導線圈於超導狀態。 10 ·如申請專利範圍第9項之晶體生長裝置,其中 各磁鐵單元另包含輻射屏蔽分別位於真空容器(2 5 a,2 5b)中,並由冰凍器(29a,29b)冷卻。 1 1 .如申請專利範圍第1項之晶體生長裝置,其中 耦合機構包含串接磁鐵單元之機構。 1 2 .如申請專利範圍第1項之晶體生長裝置,其中 各磁鐵單元爲一間接冷卻超導磁鐵並包含由冷媒冷卻之超 導線圏而設定於超導狀態。 1 3 ·如申請專利範圍第1項之晶體生長裝置’其中 至少一生長爐包含一爐體,一坩堝位於爐體中供容納半導 體材料,一加熱器供加熱坩堝中半導體材料’及一生長並 向上拉引晶體之機構。 14.如申請專利範圍第13項之晶體生長裝置’其 中用於生長並向上加拉晶體之機構包含轉動晶體與纟甘渦彼 此相對之機構= 1 5 .如申請專利範圍第1項之晶體生長裝置’其中 至少一磁鐵單元具孔,孔中提供至少一生長爐° 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -21 - ΙΛ----.e---^-----0^------i—^ ^i,-----I . (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁)
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