TW548353B - Process and device for the production of a single - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 548353 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明相闞於藉由融體抽拉單晶體以製造半導體材料 單晶體之一種方法及一種裝置，其中該融體係容納在一坩 堝内且係藉坩堝周圍之旁側加熱器加熱。 此種製造單晶體之方法係稱為左科拉斯基法且係 經常研究之目摞。業已習知的是，成長中單晶體内若干特 殊缺點之影響視抽拉速率V及單晶體與融體間相界處之軸 向溫度梯度G而定。若抽拉單晶體期間之情況能滿足V/ G〈 Ccrit (C crit 係一常數）之條件，將形成許多稱作大 凹痕之填隙缺點（杜恩伯格，安孟合著，電化學學會學報， 第143卷，第5期（1996))。該類缺點（M下稱作L-缺點）將 大幅損及進一步加工單晶體Μ製造功能性電子分件之產率 。由上述條件可清楚地顯示，為避免L-缺點之發生，應試 圖儘可能提高抽拉速率。 但抽拉單晶體時，經發琨：若單晶體成長之方式變化 不大，抽拉速率僅能增加至某一程度。特別是，成長速率 過高時，單晶體開始喪失預期之圓柱形成長且以不完全呈 圓形成長，亦即形成對應其晶體取向之平面晶體面，Μ取 代圓柱形側表面。再者，若成長並非完全圓形，在經抽拉 之材料内產生晶體結晶格子缺點之風險則增加，因而導致 該材料不能再使用。 本發明顯示一種方法用Μ拖延由圓柱型成長過渡至不 完全11Μ成長直至成長速率達到高於現行者為止。 本發明相鬮於一種藉由融體抽拉單晶體Μ製造半導體 材料單晶體之方法，該融體係容納在一坩堝内且係藉坩渦 - 3 - 本紙張尺度適用中國國家檩準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (讀先閱鍊背面之注意事項再填寫本頁) •1^^· 訂 548353 Α7 Β7 五、發明説明（2 ) 周圍之旁側加熱器加熱，其中於圍繞單晶體之環型區域内 ，藉圍繞單晶體且位於融體上方之環型加熱裝置，該融體 得Μ進一步加熱。 該方法更便於製造實際上無L-缺點之圓柱形單晶體。 用其製造大直徑（例如：直徑200公厘、300公厘或400公厘) 矽單晶體特別有利。 為實施該方法，特建議一種裝置，其中圍繞單晶體之 環型加熱裝置係配置在融體上方，其所釋出之輻射能係用 Μ加熱圍鐃單晶體之環型區域之融體。 有利的是，該環型加熱裝置係適當地配置在單晶體上 方，俾單晶體與加熱裝置間之距離小於加熱裝置與坩堝壁 間之距雛。若加熱裝置與單晶體間之距離儘可能小至僅3 公分，將特別合意。若加熱裝置係固定在一絕熱型防熱護 罩（該護罩可防止單晶體接受旁側加熱器之熱輻射能）之下 緣上則更為合意。應謹慎從事的是，加熱裝置僅係用以加 熱融體，並非單晶體。所Μ,假若適當，單晶體與加熱裝 置間應設置絕熱型防熱護罩。環型加熱裝置與融體表面間 之距離Μ10至20公厘為佳。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲氟背面之注意事項再填寫本頁) 環型加熱裝置係於單晶體周圍之近-表面區域内加熱融 體。所以在單晶體與坩堝間之融體中產生一陡峭軸向溫度 梯度，Μ促使單晶體之圓柱型成長。 該環型加熱裝置更可用Μ提供製造融體所需之部分能 源並縮短熔化半導體材料所需之時間。若旁側加熱器及（ 假若適當）及底部加熱器（配置在坩堝下方）之熱源減少， 一 4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 548353 A7 B7 五、發明説明（3 ) Μ環型加熱器進一步加熱融體亦屬合意。如此可防止坩渦 材料（通常係石英玻璃且易遭熱融體侵襲）提前腐蝕。坩堝 腐蝕速率之減緩有助於提昇單#型半導體材料之產率。 再者，由於其熱慣性低，該環型加熱裝置亦可合意地 用Μ實施迅速能源控制，進而影響徑向成長及抽拉速率。 因此直徑及抽拉速率之變動可大幅減低。 在另一具體實施例中，藉改變熱源，該環型加熱裝置 係用Μ控制融體及晶體中之氧含量。增加環型裝置之熱源 可促使SiO自融體表面蒸發，而旁側加熱器及（隨意地）底 加熱器之熱源則減少，因而降低石英玻璃之腐蝕作用。所 以，融體内之氧濃度減低且混入晶體之氧減少。 藉助於附圖，玆將本發明作更詳细說明如下，其中 圖1係概略顯示本發明之第一個具體實施例。 圖2係概略顯示本發明之第二個且較為合意之具體實 施例。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讒背面之注意事項再填寫本頁) 依照圖1所示本發明之具體實施例，位於融體2上方 之環型加熱裝置（反射器）1係固定在一絕熱器3之下方且 將熱輻射能反射至融體。該反射器係配置在單晶體周圍且 距單晶體4甚近。藉助於所反射之熱輻射能，該融體得以 在單晶體周圍之環型區域内加熱。 如圖2所示，該環型加熱裝置亦可設計成為一有效加 熱器5。該有效加熱器可能係一電阻加熱器（例如：由石墨 或钼製成）或一由射頻交流電操作之感應加熱器。後者最 好是由高溫下安定且導電性高之材料（例如：钼、_或钽) -5 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 548353 A7 B7 五、發明説明（4 ) 所組成，或經設計成一水冷式銅管或銀管。 圖式簡單說明： 圖1 :本發明「製造單晶體裝萱」之第一個具體實施例 圖2 :本發明「製造單晶體裝置」之第二個且較為合意之 具體實施例 各元件編號： 1 環型加熱裝置（反射器） 2 融體 3 絕熱器 4 單晶體 5 有效加熱器 (請先閱讒背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 548353 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 6.如申請專利範圍第5項之裝置，其中該環型加熱裝置 係一朝向融體反射熱輻射能之反射器。 7·如申請專利範圍第5項之裝置，其中該環型加熱裝置 係一朝向融體放射熱輻射能之電阻加熱器。 8.如申請專利範圍第5項之裝置，其中該環型加熱裝置 係一感應加熱器，並以電磁感應方式加熱圍繞單晶體之環 型區域内之融體。 9·如申請專利範圍第5、6、7或8項之裝置，其中該環 型護罩係固定在一防熱護罩之下緣以防止單晶體受熱。 10·如申請專利範圍第5項之裝置，其中單晶體與環型加 熱裝置間具有絕熱效果。 11·如申請專利範圍第1項之方法，其中係藉調整環型加 熱裝置之熱源連同旁侧加熱器及底部加熱器之熱源以改變 成長中晶體内之氧含量。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂i:-------線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）