NL8502286A - APPARATUS FOR CULTURING A SINGLE CRYSTAL. - Google Patents
APPARATUS FOR CULTURING A SINGLE CRYSTAL. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8502286A NL8502286A NL8502286A NL8502286A NL8502286A NL 8502286 A NL8502286 A NL 8502286A NL 8502286 A NL8502286 A NL 8502286A NL 8502286 A NL8502286 A NL 8502286A NL 8502286 A NL8502286 A NL 8502286A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- heat generator
- liquid
- single crystal
- crucible
- crystal
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
i' B Br/mf/1698 Sonyi'B Br / mf / 1698 Sony
Inrichting voor het kweken van een eenkristalSingle crystal cultivation device
De uitvinding betreft een inrichting voor het kweken van een eenkristal, met een kroes voor het opnemen van een vloeistof, waaruit het kristal moet groeien, middelen voor het verhitten van de vloeistof en middelen voor het trekken 5 van een eenkristal uit de vloeistof. Een dergelijke inrichting is geschikt voor het maken van een staafvormig eenkristal .The invention relates to a device for growing a single crystal, with a crucible for receiving a liquid from which the crystal is to grow, means for heating the liquid and means for drawing a single crystal from the liquid. Such a device is suitable for making a rod-shaped single crystal.
Voor het maken van silicium-eenkristallen wordt doorgaans de Czochralsky-methode gebruikt, die in figuur 13 van 10 de tekeningen wordt geïllustreerd. Men ziet daar een kwarts-kroes 2, die zich binnen een grafietgroes 1 bevindt en een smelt 3 bevat, waaruit het kristal moet worden gevormd. De smelt wordt verhit door een warmtegenerator die de kroes 1 omringt. Uitgaande van een entkristal 5 aan een klem 7 wordt 15 een staafvormig eenkristal 6 uit de vloeistof getrokken.Typically, the Czochralsky method is used to make silicon single crystals, which is illustrated in Figure 13 of the drawings. There is seen a quartz crucible 2, which is inside a graphite green 1 and contains a melt 3, from which the crystal is to be formed. The melt is heated by a heat generator surrounding the crucible 1. Starting from a seed crystal 5 on a clamp 7, a rod-shaped single crystal 6 is pulled out of the liquid.
Tijdens het trekken worden de kroesen 1,2 en het eenkristal 6 met constante snelheid in tegengestelde richting rondgedraaid met behulp van een as 8 en/of de klem 7. Verder wordt de kroes 1 met behulp van de as 8 omhoog bewogen, zodat de 20 warmtegenerator 4 steeds een vooraf bepaalde stand ten opzichte van het oppervlak van de vloeistof 3 inneemt.While drawing, the crucibles 1,2 and the single crystal 6 are rotated at a constant speed in the opposite direction using a shaft 8 and / or the clamp 7. Furthermore, the crucible 1 is moved upwards using the shaft 8, so that the 20 heat generator 4 always occupies a predetermined position relative to the surface of the liquid 3.
Aannemend dat het scheidingsvlak tussen het eenkristal 6 en de vloeistof 3 vlak is en dat geen temperatuurgradient in radiale richting van het eenkristal 6 optreedt, kan de 25 maximale groeisnelheid Vmay van het eenkristal bij deze bekende methode door de volgende vergelijking worden uitgedrukt :Assuming that the interface between the single crystal 6 and the liquid 3 is flat and that no temperature gradient in the radial direction of the single crystal 6 occurs, the maximum growth rate Vmay of the single crystal in this known method can be expressed by the following equation:
Vmax “ hTp (dX} 30 waarin k de warmtegeleidbaarheid van het eenkristal 6, h de oploswarmte en p de dichtheid aangeeft, terwijl dT/dX de temperatuurgradient in de vaste fase (het eenkristal 6) en het scheidingsvlak van vaste stof en vloeistof weergeeft.Vmax “hTp (dX} 30 where k denotes the heat conductivity of the single crystal 6, h the heat of dissolution and p the density, while dT / dX represents the temperature gradient in the solid phase (the single crystal 6) and the interface of solid and liquid.
g§62 28 6 * * ί -2-g§62 28 6 * * ί -2-
Verder geeft X een coördinaat in langsrichting van het eenkristal 6 aan. Aangezien k, h en p materiaaleigenschappen zijn, dient de waarde van dT/dX te worden vergroot om een grote waarde van Vmax te krijgen. Aangezien bij deze 5 methode het getrokken eenkristal 6 echter door stralings-warmte vanaf het oppervlak van de smelt 3/ de binnenwand van de kroes 2 en de warmtegenerator 4 wordt verhit, zal de waarde van dT/dX onvermijdelijk minder worden, zodat de groeisnelheid in de praktijk betrekkelijk gering is.Furthermore, X indicates a longitudinal coordinate of the single crystal 6. Since k, h and p are material properties, the value of dT / dX must be increased to get a large value of Vmax. However, since in this method the drawn single crystal 6 is heated by radiant heat from the surface of the melt 3 / the inner wall of the crucible 2 and the heat generator 4, the value of dT / dX will inevitably decrease, so that the growth rate in the practice is relatively limited.
10 In het algemeen kan de groeisnelheid worden vergroot door de temperatuur van de warmtegenerator 4 te verlagen. Aangezien de temperatuur nabij het oppervlak van de smelt 3 echter lager is dan in het midden van de vloeistof (zie figuur 10A en 10B), zal de vloeistof 3 bij verlaging van de 15 temperatuur van de warmtegenerator 4 gaan stollen in het gedeelte 3A waar het oppervlak van de smelt 3 met de kroes 2 in contact komt. Het is dan onmogelijk om het eenkristal continu uit de vloeistof te trekken. Daarom zal bij het werken met de inrichting van figuur 13 de verkrijgbare groei-20 snelheid hooguit 1 mm/min zijn. In de figuren 10A, 11A en 12A is de temperatuur Τχ <T2 <T3, terwijl T2 - T4 en T3 * T5.Generally, the growth rate can be increased by lowering the temperature of the heat generator 4. However, since the temperature near the surface of the melt 3 is lower than in the center of the liquid (see Figures 10A and 10B), when the temperature of the heat generator 4 is lowered, the liquid 3 will solidify in the part 3A where the surface of the melt 3 comes into contact with the crucible 2. It is then impossible to continuously extract the single crystal from the liquid. Therefore, when working with the device of Figure 13, the available growth rate will be at most 1 mm / min. In Figures 10A, 11A and 12A, the temperature is Τχ <T2 <T3, while T2 - T4 and T3 * T5.
Voor de stand der techniek kan worden verwezen naar de Japanse octrooischriften 51-47153 en 58-1080. Laatstgenoemd document beschrijft een uitvoeringsvorm, waarbij een 25 stralingsscherm over de smelt is aangebracht, teneinde de groeisnelheid op 2 mm/min te brengen.For the prior art, reference can be made to Japanese Patents 51-47153 and 58-1080. The latter document describes an embodiment in which a radiation shield is applied over the melt to bring the growth rate to 2 mm / min.
v De uitvinding beoogt een inrichting te verschaffen, waarmee de eerder genoemde nadelen kunnen worden ondervangen. Zij verschaft een inrichting voor het kweken van een een-30 kristal met een kroes voor het opnemen van een vloeistof, waaruit het kristal moet groeien, middelen voor het verhitten van de vloeistof en middelen voor het trekken van een eenkristal uit de vloeistof, welke inrichting is gekenmerkt, doordat de verhittingsmiddelen zodanig zijn geconstrueerd, 35 dat een deel van de kroes nabij het oppervlak van de vloeistof sterker kan worden verhit (een grotere hoeveelheid warmte kan ontvangen) dan de andere delen van de groes.The object of the invention is to provide a device with which the aforementioned drawbacks can be obviated. It provides an apparatus for growing a one-crystal with a liquid-absorbing crucible from which the crystal is to grow, means for heating the liquid and means for drawing a single-crystal from the liquid, which apparatus is characterized in that the heating means are constructed such that a part of the crucible near the surface of the liquid can be heated more strongly (can receive a greater amount of heat) than the other parts of the crucible.
8502286 it .* -3-8502286 it. * -3-
Als bij deze inrichting de temperatuur van de warmte-generator laag wordt gehouden, is het mogelijk om een stolling van de vloeistof op de plaats waar het vloeistofopper-vlak met de wand van de kroes in contact komt te verhinderen.If the temperature of the heat generator is kept low with this device, it is possible to prevent the liquid from solidifying where the liquid surface comes into contact with the crucible wall.
5 Daarom is het nu mogelijk om het eenkristal met grote snelheid te laten groeien zonder dat defecten optreden en zonder dat de kwaliteit van het eenkristal achteruitgaat.Therefore, it is now possible to grow the single crystal at great speed without defects occurring and without deteriorating the quality of the single crystal.
De inrichting volgens de uitvinding omvat verder een afdekkend lichaam voor het omringen van het getrokken een-10 kristal en voor het vasthouden van warmte, die door de warmtegenerator aan het eenkristal is afgegeven. De warmte-generator bestaat bij voorkeur uit een cilinder van elec-trisch geleidend materiaal met een aantal hoger liggende groeven en een aantal lager liggende groeven, die zich beide 15 in axiale richting van de warmtegenerator uitstrekken en elkaar afwisselend op regelmatige hoekafstanden in omtreks-richting van de warmtegenerator zijn aangebracht. Daarbij zijn diverse mogelijkheden aanwezig om te zorgen dat een deel van de kroes sterker kan worden verhit dan andere delen daar-20 van. In een uitvoeringsvorm zijn verder nog middelen aanwezig om een magneetveld op de warmtegenerator aan te leggen.The device according to the invention further comprises a covering body for surrounding the drawn single crystal and for retaining heat which has been delivered to the single crystal by the heat generator. The heat generator preferably consists of a cylinder of electrically conductive material with a number of higher-lying grooves and a number of lower-lying grooves, both of which extend in axial direction of the heat generator and alternately at regular angular distances in circumferential direction of the heat generator. There are various possibilities for ensuring that part of the crucible can be heated more strongly than other parts thereof. In one embodiment, further means are provided for applying a magnetic field to the heat generator.
De uitvinding wordt nader geïllustreerd door de tekeningen, die uitsluitend bij wijze van voorbeeld zijn bedoeld.The invention is further illustrated by the drawings, which are intended by way of example only.
Figuur 1 toont een uitvoeringsvorm van de inrichting 25 volgens de uitvinding in vertikale doorsnede.Figure 1 shows an embodiment of the device 25 according to the invention in vertical section.
Figuur 2 laat de warmtegenerator uit deze inrichting op grotere schaal en in perspektief zien.Figure 2 shows the heat generator from this device on a larger scale and in perspective.
Figuur 3 is een grafiek, die het verband aangeeft tussen de dichtheid van foutieve laminering en de 30 zuurstofconcentratie binnen het groeiende eenkristal.Figure 3 is a graph showing the relationship between the density of faulty lamination and the oxygen concentration within the growing single crystal.
Figuren 4-6 zijn dwarsdoorsneden door verschillende uitvoeringsvormen van de warmtegenerator uit de inrichting volgens de uitvinding.Figures 4-6 are cross sections through different embodiments of the heat generator from the device according to the invention.
Figuur 7 toont nog een modificatie van de warmte-35 generator in bovenaanzicht.Figure 7 shows a top view of a modification of the heat generator.
Figuren 8 en 9 geven andere uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de uitvinding in dwarsdoorsneden weer.Figures 8 and 9 show other embodiments of the device according to the invention in cross sections.
3502 28 6 * % -4-3502 28 6 *% -4-
Figuren 10A, 11A en 12A zijn schetsen die de tempera-tuurverdeling binnen de smelt met behulp van isothermen weergeven voor resp. een bekende inrichting/ een inrichting volgens de uitvinding en een modificatie daarvan (met een 5 extra magneetveld).Figures 10A, 11A and 12A are sketches depicting the temperature distribution within the melt using isotherms for, respectively. a known device / a device according to the invention and a modification thereof (with an additional magnetic field).
Figuren 10B/ 11B en 12B zijn grafieken die met de figuren 10A, 11A en 12A overeenkomen en de temperatuur-verdeling binnen de smelt in de richting van de centrale as daarvan weergeven.Figures 10B / 11B and 12B are graphs corresponding to Figures 10A, 11A and 12A showing the temperature distribution within the melt in the direction of its central axis.
10 Figuur 13 geeft een inrichting voor het uitvoeren van de bekende methode in doorsnede weer.Figure 13 shows a device for carrying out the known method in cross-section.
De uitvoeringsvorm van figuur 1 heeft evenals die van figuur 13 een kwartskroes 2, die een vloeistof 3 van gesmolten silicium bevat en zich binnen een grafietkroes 1 15 bevindt. Rondom de kroes 1 bevinden zich een warmtegenerator 4 van grafiet en ook een thermisch isolerend materiaal 9. Dit laatste wordt omringd door een aantal koelmantels 10a, 10b en 10c. In de koelmantel 10b bevindt zich een venster 12 voor het waarnemen van het eenkristal 6. In de bodem van de koel-20 mantel 10a is een afvoerleiding 13 aangebracht voor het afvoeren van een inert gas (gas uit de atmosfeer) dat van bovenaf in de mantels 10a, 10b en 10c is toegelaten. Onderaan de kroes 1 bevindt zich een as 8 die vrij door een opening lOd in de bodem van de koelmantel 10a kan bewegen, teneinde 25 de kroes 1 rond te draaien en op en neer te bewegen. De onderzijde van de warmtegenerator 4 is aan een ringplaat 14. Aan de onderzijde van deze ringplaat 14 bevinden zich een paar assen 15,. die vrij door openingen 10e en lOf in de bodem van de koelmantel 10a kunnen passeren, teneinde de warmte-30 generator 4 op en neer te bewegen. Boven de smelt 3 bevindt zich een cilindrisch afdekkend lichaam 16 van molybdeen, waarvan de binnendiameter·iets groter is dan de buitendiameter van het getrokken eenkristal 6. Boven dit lichaam 16 ziet men het entkristal 5 in een klem 7 die aan het onder-35 einde van een as 17 is aangebracht, zodat, uitgaande van dit entkristal 5, een staafvormig eenkristal 6 uit de vloeistof kan worden getrokken.The embodiment of figure 1, like that of figure 13, has a quartz crucible 2, which contains a liquid 3 of molten silicon and which is contained within a graphite crucible 11. Surrounding the crucible 1 are a graphite heat generator 4 and also a thermally insulating material 9. The latter is surrounded by a number of cooling jackets 10a, 10b and 10c. In the cooling jacket 10b there is a window 12 for detecting the single crystal 6. In the bottom of the cooling jacket 10a, a discharge pipe 13 is provided for discharging an inert gas (gas from the atmosphere) which flows from above into the jackets 10a, 10b and 10c are allowed. At the bottom of the crucible 1 is a shaft 8 which can move freely through an opening 10d in the bottom of the cooling jacket 10a, in order to rotate the crucible 1 and move it up and down. The underside of the heat generator 4 is attached to a ring plate 14. At the bottom of this ring plate 14 there are a pair of shafts 15. which can pass freely through openings 10e and 10 in the bottom of the cooling jacket 10a, in order to move the heat generator 4 up and down. Above the melt 3 there is a cylindrical molybdenum covering body 16, the inner diameter of which is slightly larger than the outer diameter of the drawn single crystal 6. Above this body 16, the seed crystal 5 is seen in a clamp 7 which is at the bottom end. of a shaft 17, so that, starting from this seed crystal 5, a rod-shaped single crystal 6 can be pulled out of the liquid.
8502286 r * -5-8502286 r * -5-
Figuur 2 laat de mogelijke opbouw van de warmte-generator 4 zien. Deze warmtegenerator 4 bestaat uit elec-trisch geleidend materiaal, zoals grafiet, en heeft de vorm van een cilinder met een taps gedeelte 4a aan de bovenzijde.Figure 2 shows the possible construction of the heat generator 4. This heat generator 4 consists of electrically conductive material, such as graphite, and has the shape of a cylinder with a tapered portion 4a on the top.
5 Deze warmtegenerator 4 is voorzien van een groot aantal hoger gelegen groeven 4b en een aantal lager gelegen groeven 4a, die zich beide in axiale richting van de warmtegenerator uitstrekken en elkaar afwisselend op regelmatige hoekafstanden in omtreksrichting van de warmtegenerator 4 zijn aangebracht.This heat generator 4 is provided with a large number of higher grooves 4b and a number of lower grooves 4a, which both extend in axial direction of the heat generator and are arranged alternately at regular angular distances in the circumferential direction of the heat generator 4.
10 De boveneinden van de lager liggende groeven 4c zijn gevorkt, zodat daar twee korte groeven 4d en 4e, die een hoek van 45° met de groef 4c maken. Door de delen, begrensd door de groeven 4b en 4a, wordt een electrische stroom gevoer, teneinde daarin warmte op te wekken.The upper ends of the lower grooves 4c are forked so that there are two short grooves 4d and 4e which make an angle of 45 ° with the groove 4c. An electric current is passed through the parts bounded by the grooves 4b and 4a in order to generate heat therein.
15 Tijdens het trekken van het eenkristal 6 uit de vloei stof 3 worden de twee kroesen 1,2 met behulp van de as 8 in de ene richting rondgedraaid (bijvoorbeeld met de wijzers van de klok mee), terwijl het eenkristal 6 door de as 17 in de andere richting wordt rondgedraaid (bijvoorbeeld tegen de 20 wijzers van de klok in). Verder wordt de as 17 met behulp van een niet-getekend mechanisme geleidelijk opgetild voor het trekken van het eenkristal 6. Ook de twee kroesen 1,2 worden geleidelijk opgetild, zodat het oppervlak van de vloeistof 3 op een vooraf bepaalde hoogte ten opzichte van de warmte-25 generator 4 blijft.15 During the drawing of the single crystal 6 from the liquid 3, the two crucibles 1,2 are rotated in one direction (e.g. clockwise) using the shaft 8, while the single crystal 6 is rotated through the shaft 17 is rotated in the other direction (for example, counterclockwise 20). Furthermore, the shaft 17 is gradually lifted by means of an un-drawn mechanism to draw the single crystal 6. The two crucibles 1,2 are also lifted gradually, so that the surface of the liquid 3 is at a predetermined height relative to the heat generator 4 remains.
De beschreven inrichting heeft de volgende voordelen: Aangezien de warmtegenerator 4 aan de bovenzijde een taps gedeelte 4a heeft en de groeven 4c aan de bovenzijde gevorkt zijn, zal het doorsnede-oppervlak daar kleiner zijn 30 dan in andere delen van de generator. Vooral nabij de vork-groeven 4d en 4e is het doorsnede-oppervlak bijzonder klein.The described device has the following advantages: Since the heat generator 4 has a tapered section 4a at the top and the grooves 4c are forked at the top, the cross-sectional area there will be smaller than in other parts of the generator. The cross-sectional area is particularly small near the fork grooves 4d and 4e.
Als men dan een stroom door de warmtegenerator laat gaan, zullen de tapse delen 4a daarvan tot een hogere temperatuur dan de andere delen worden verhit. Dit betekent dat ook het 35 gedeelte 3a van de vloeistof, dat in hoogte met het tapse deel 4a overeenkomt (en waar het oppervlak van de vloeistof de binnenwand van de kroes raakt), slechts een gering temperatuurverschil met de binnen de vloeistof maximumwaarde zal 8502 2 8 6 • Ί -6- vertonen. Zie het teraperatuurverloop in de figuren 11A en 11B (inrichting volgens de uitvinding) vergeleken met dat in de figuren 10A en 10B (de bekende inrichting).If a current is then passed through the heat generator, the tapered parts 4a thereof will be heated to a higher temperature than the other parts. This means that also the part 3a of the liquid, which corresponds in height to the tapered part 4a (and where the surface of the liquid touches the inner wall of the crucible), will only have a slight temperature difference with the maximum value inside the liquid 8502 2 8 6 • Ί -6-. See the teraperature course in Figures 11A and 11B (device according to the invention) compared to that in Figures 10A and 10B (the known device).
Door het tapse gedeelte 4a in de warmtegenerator 4 is 5 de electrische weerstand van de gehele generator groter dan bij het bekende geval, zodat de temperatuur bij gebruik van eenzelfde electrische stroom hoger kan worden. Doorgaans zal men hier dan ook een electrische stroom van kleinere stroom-sterkte nemen.Due to the tapered portion 4a in the heat generator 4, the electrical resistance of the entire generator is greater than in the known case, so that the temperature can be higher when using the same electrical current. Usually an electrical current of less current will therefore be taken here.
10 Overigens is het ook hier nodig om de temperatuur- gradient (dT/dX) binnen het vaste eenkristal 6 aan het schei-dingsvlak tussen vaste stof en vloeistof te vergroten, indien men de maximale groeisnelheid Vmax groter wil hebben. Het is dan aan te bevelen om de temperatuur van de warmte-15 generator te verlagen, aangezien het getrokken eenkristal door stralingswarmte uit de warmtegenerator 4 wordt verhit.Incidentally, it is also necessary here to increase the temperature gradient (dT / dX) within the solid single crystal 6 at the interface between solid and liquid if one wants to have the maximum growth rate Vmax greater. It is then recommended to lower the temperature of the heat generator, since the drawn single crystal is heated by radiant heat from the heat generator 4.
Bij de inrichting volgens de uitvinding kan men de temperatuur van de warmtegenerator 4 om deze reden verlagen, zonder dat de vloeistof in het gedeelte 3a (waar het vloei-20 stofoppervlak met de binnenwand van de kroes in contact komt) stolt. Dit komt omdat het verschil in temperatuur tussen het gedeelte 3a en de maximale waarde binnen de vloeistof 3 zo gering is. Met andere woorden, het is mogelijk om de temperatuur van de warmtegenerator 4 zonder bezwaar te verrain-25 deren, zodat de stralingswarmte uit de generator 4 ter verhoging van de temperatuurgradient kan worden verminderd. Als gevolg hiervan is het mogelijk om de groeisnelheid wel met 0,4 mm/min te verhogen, vergeleken met het bekende geval. Verder is het mogelijk om het eenkristal 6 continu te laten 30 groeien, waardoor de produktiviteit wordt vergroot en de kostprijs van het eenkristal wordt verlaagd.In the device according to the invention the temperature of the heat generator 4 can be lowered for this reason, without the liquid in the part 3a (where the liquid surface comes into contact with the inner wall of the crucible) solidifying. This is because the difference in temperature between the portion 3a and the maximum value within the liquid 3 is so small. In other words, it is possible to adjust the temperature of the heat generator 4 without any problem, so that the radiant heat from the generator 4 can be reduced to increase the temperature gradient. As a result, it is possible to increase the growth rate by 0.4 mm / min compared to the known case. Furthermore, it is possible to continuously grow the single crystal 6, thereby increasing productivity and reducing the cost of the single crystal.
Figuur 3 is een grafiek die de dichtheid van foutieve laminering aangeeft. Uit deze grafiek blijkt, dat de genoemde dichtheid bij een groeisnelheid van het eenkristal van ca. 1 35 mm/min buitengewoon groot is, maar bij een groeisnelheid van ca. 2 mm/min uiterst klein is. Hierdoor is het mogelijk om de kwaliteit van het eenkristal 6 te verbeteren.Figure 3 is a graph indicating the density of faulty lamination. It can be seen from this graph that the said density is extremely high at a single crystal growth rate of about 1 35 mm / min, but is extremely small at a growth rate of about 2 mm / min. This makes it possible to improve the quality of the single crystal 6.
8502 2 8 6 -7- ft8502 2 8 6 -7- ft
Aangezien zich boven de vloeistof 3 een afdekkend lichaam 16 bevindt/ is het mogelijk om te verhinderen dat het eenkristal 6 door stralingswarmte uit de warmtegenerator 4 wordt verhit. Op deze wijze kan de temperatuurgradient 5 worden vergroot en daarmee ook de groeisnelheid van het eenkristal 6.Since a covering body 16 is / is located above the liquid 3, it is possible to prevent the single crystal 6 from being heated by radiant heat from the heat generator 4. In this way, the temperature gradient 5 can be increased, and with it also the growth rate of the single crystal 6.
Aangezien het doorsnede-oppervlak van de warmtegenerator 4 aan de bovenzijde kleiner is dan bij een gebruikelijke warmtegenerator/ is de gehele electrische weerstand 10 van de warmtegenerator betrekkelijk hoog/ zodat het mogelijk wordt om de vloeistof 3 met een geringer electrisch vermogen tot eenzelfde temperatuur als voorheen op te warmen. Het stroomverbruik van de warmtegenerator 4 kan daardoor worden verminderd.Since the cross-sectional area of the heat generator 4 at the top is smaller than with a conventional heat generator / the entire electrical resistance 10 of the heat generator is relatively high / so that it is possible to bring the liquid 3 with a lower electrical power to the same temperature as before to warm up. The power consumption of the heat generator 4 can thereby be reduced.
15 Op de beschreven uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding zijn nog vele varianten mogelijk. Zo is het soms voldoende om alleen het tapse gedeelte 4a (zonder de vorkgroeven 4df 4e) en soms ook om alleen de vorkgroeven 4d, 4e (zonder het tapse gedeelte 4a) aan te brengen. Volgens 20 figuur 4 is het ook mogelijk om de gehele warmtegenerator in dwarsdoorsnede een tapse vorm te geven, zodat het bovengedeelte dan geleidelijk smaller wordt. Volgens figuur 5 is het mogelijk om insnoeringen 4f in het bovengedeelte van de warmtegenerator 4 aan te brengen. Figuur 6 toont een variant, 25 waarbij een aantal groeven 4g van verschillende diepte in het bovengedeelte is aangebracht. Figuur 7 laat zien dat het mogelijk is om de breedte Τχ aan het bovengedeelte van de warmtegenerator 4 kleiner te maken dan de breedte T2 aan het ondergedeelte daarvan. Ook kan men het bovengedeelte van de 30 warmtegenerator 4 uit een materiaal met grotere soortelijke weerstand dan het ondergedeelte maken.Many variants are possible on the described embodiment of the device according to the invention. For example, it is sometimes sufficient to provide only the tapered section 4a (without the 4df 4e fork grooves) and sometimes also to provide only the fork grooves 4d, 4e (without the 4a tapered section). According to figure 4, it is also possible to shape the entire heat generator in cross section, so that the upper part then gradually becomes narrower. According to figure 5, it is possible to provide constrictions 4f in the top part of the heat generator 4. Figure 6 shows a variant, in which a number of grooves 4g of different depth are arranged in the top section. Figure 7 shows that it is possible to make the width Τχ at the top part of the heat generator 4 smaller than the width T2 at the bottom part thereof. Also, the top portion of the heat generator 4 can be made from a material with greater resistivity than the bottom portion.
Figuur 8 toont een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding, waarin de warmtegenerator 4 in twee delen is gesplitst, namelijk een bovenste warmte-35 generator 18 en een onderste warmtegenerator 19. In dit geval wordt de bovenste generator 18 op hogere temperatuur gebracht dan de onderste generator 19. In het geval dat de vloeistof 3 door inductiewarmte van hoog frequent spoelen wordt verhit, 85 0 2 2 & vFigure 8 shows a second embodiment of the device according to the invention, in which the heat generator 4 is split into two parts, namely an upper heat generator 18 and a lower heat generator 19. In this case, the upper generator 18 is brought to a higher temperature than the lower generator 19. In case the liquid 3 is heated by induction heat of high frequency flushing, 85 0 2 2 & v
• I• I
-8- is het mogelijk om een aantal windingen per lengte-eenheid in het bovengedeelte van de spoel groter te maken dan het aantal windingen in het ondergedeelte daarvan.It is possible to make a number of turns per unit length in the top part of the coil larger than the number of turns in the bottom part thereof.
Figuur 9 toont een derde uitvoeringsvorm van de inrich-5 ting volgens de uitvinding, waarbij een electromagneet 21 nabij de koelmantel 10a is aangebracht, zodat tijdens het trekken van het eenkristal 6 een magneetveld op de smelt wordt aangelegd. Aangezien de smelt electrisch geleidend is, wordt het dan mogelijk om de warmteconfectie te onderdrukken. 10 Aangezien de temperatuurverdeling in de warmte-generator 4 duidelijk gereflecteerd wordt door de temperatuurverdeling in de vloeistof 3 (zie figuur 12A, 12B), is het bij onderdrukking van de warmteconfectie mogelijk om de temperatuur van de vloeistof in het centrale deel te verminderen, de temperatuur 15 van de vloeistof in het randgedeelte te verhogen en bovendien het temperatuurverschil tussen het centrale deel en het deel nabij het vloeistofoppervlak verder te verkleinen, vergeleken met de omstandigheden in de eerste en de tweede uitvoeringsvorm. Als gevolg hiervan is het mogelijk om de groeisnelheid 20 van de eenkristal 6 verder te vergroten, vergeleken met een inrichting, waarin geen magneetveld wordt toegepast. Ofschoon volgens figuur 9 het magneetveld in dwarsrichting wordt toegepast, is het ook mogelijk om het magneetveld in langsrich-ting van de inrichting toe te passen.Figure 9 shows a third embodiment of the device according to the invention, in which an electromagnet 21 is arranged near the cooling jacket 10a, so that a magnetic field is applied to the melt during the drawing of the single crystal 6. Since the melt is electrically conductive, it then becomes possible to suppress the heat contamination. 10 Since the temperature distribution in the heat generator 4 is clearly reflected by the temperature distribution in the liquid 3 (see Figures 12A, 12B), when suppressing the heat contamination it is possible to reduce the temperature of the liquid in the central part, the increase the temperature of the liquid in the rim portion and further reduce the temperature difference between the central portion and the portion near the fluid surface, compared to the conditions in the first and second embodiments. As a result, it is possible to further increase the growth rate of the single crystal 6, compared to a device in which no magnetic field is applied. Although according to Figure 9 the magnetic field is applied in the transverse direction, it is also possible to use the magnetic field in the longitudinal direction of the device.
25 VOORBEELD 1EXAMPLE 1
In een kroes met een diameter van 30 cm wordt 20 kg polycristallijn silicium gebracht. Nadat het materiaal is gesmolten, wordt daaruit een eenkristal 6 getrokken. Bij de bekende methode zal de vloeistof in het gedeelte 3a (waar het 30 vloeistofoppervlak de binnenwand van de kroes 2 raakt) reeds bij een groeisnelheid van 1,2 mm/min gaan stollen. Bij de methode volgens de uitvinding, waar het afdekkende lichaam 16 over de smelt 3 is geplaatst, is het echter mogelijk om het eenkristal 6 met een snelheid van 1,5 mm/min te laten 35 groeien. Wordt het afdekkende lichaam 16 aangebracht en wordt bovendien de warmtegenerator 4 voorzien van een taps gedeelte 4a en van vorkgroeven 4d, 4e, dan is het mogelijk om een eenkristal 6 met een diameter van 10 cm te laten groeien met een snelheid van 2,0 mm/min.20 kg of polycrystalline silicon are placed in a crucible with a diameter of 30 cm. After the material has melted, a single crystal 6 is drawn therefrom. In the known method, the liquid in the part 3a (where the liquid surface touches the inner wall of the crucible 2) will already solidify at a growth rate of 1.2 mm / min. However, in the method according to the invention, where the covering body 16 is placed over the melt 3, it is possible to grow the single crystal 6 at a speed of 1.5 mm / min. If the covering body 16 is applied and the heat generator 4 is additionally provided with a tapered section 4a and with fork grooves 4d, 4e, it is possible to grow a single crystal 6 with a diameter of 10 cm at a speed of 2.0 mm / min.
8502286 -9- - 6 r ·* VOORBEELD 28502286 -9- - 6 r · * EXAMPLE 2
In een kroes met een diameter van 30 cm wordt 20 kg polycristallijn silicium gebracht en gesmolten/ waarna er een staafvormig eenkristal uit wordt getrokken. Is over de smelt 5 3 een lichaam 16 geplaatst en is de warmtegenerator 4 voorzien van een taps gedeelte 4a en vorkgroeven 4d/ 4e, dan is het mogelijk om een groeisnelheid van 2,0 mm/min te bereiken. Door het aanbrengen van een magneetveld volgens figuur 9, is het zelfs mogelijk om de groeisnelheid tot 2,3 10 mm/min te verhogen.20 kg of polycrystalline silicon are placed in a crucible with a diameter of 30 cm and melted / after which a rod-shaped single crystal is drawn out. When a body 16 is placed over the melt 5 3 and the heat generator 4 is provided with a tapered section 4a and fork grooves 4d / 4e, it is possible to achieve a growth speed of 2.0 mm / min. By applying a magnetic field according to figure 9, it is even possible to increase the growth rate to 2.3 10 mm / min.
8502 2^:8502 2 ^:
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17642084 | 1984-08-24 | ||
| JP59176420A JPS6153187A (en) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | Device for growing single crystal |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8502286A true NL8502286A (en) | 1986-03-17 |
| NL193666B NL193666B (en) | 2000-02-01 |
| NL193666C NL193666C (en) | 2000-06-06 |
Family
ID=16013382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8502286A NL193666C (en) | 1984-08-24 | 1985-08-19 | Device for manufacturing a monocrystalline crystal body. |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6153187A (en) |
| AT (1) | AT400848B (en) |
| CA (1) | CA1290654C (en) |
| DE (1) | DE3530231A1 (en) |
| FR (1) | FR2569430B1 (en) |
| GB (1) | GB2163367B (en) |
| IT (1) | IT1200719B (en) |
| MY (1) | MY101257A (en) |
| NL (1) | NL193666C (en) |
| SE (1) | SE467258B (en) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62105998A (en) * | 1985-10-31 | 1987-05-16 | Sony Corp | Production of silicon substrate |
| JPS62223090A (en) * | 1986-03-20 | 1987-10-01 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Device for pulling up semiconductor single crystal |
| JPS6389488A (en) * | 1986-09-30 | 1988-04-20 | Toshiba Corp | Production of single crystal |
| DE3733487C2 (en) * | 1987-10-03 | 1997-08-14 | Leybold Ag | Device for pulling single crystals |
| EP0450089A4 (en) * | 1989-10-16 | 1992-07-08 | Nkk Corporation | Apparatus for manufacturing silicon single crystals |
| JPH03183689A (en) * | 1989-12-11 | 1991-08-09 | Mitsubishi Materials Corp | Device and method for pulling up single crystal |
| JP3016897B2 (en) * | 1991-03-20 | 2000-03-06 | 信越半導体株式会社 | Method and apparatus for producing silicon single crystal |
| EP0530397A1 (en) * | 1991-09-04 | 1993-03-10 | Kawasaki Steel Corporation | Czochralski crystal pulling process and an apparatus for carrying out the same |
| US5363795A (en) * | 1991-09-04 | 1994-11-15 | Kawasaki Steel Corporation | Czochralski crystal pulling process and an apparatus for carrying out the same |
| JP2862158B2 (en) * | 1993-08-27 | 1999-02-24 | 信越半導体株式会社 | Silicon single crystal manufacturing equipment |
| JPH1179889A (en) * | 1997-07-09 | 1999-03-23 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Production of and production unit for silicon single crystal with few crystal defect, and silicon single crystal and silicon wafer produced thereby |
| US6285011B1 (en) | 1999-10-12 | 2001-09-04 | Memc Electronic Materials, Inc. | Electrical resistance heater for crystal growing apparatus |
| KR101105526B1 (en) * | 2008-12-30 | 2012-01-13 | 주식회사 엘지실트론 | Heater used for manufacturing single crystal ingot and single crystal ingot manufacturing apparatus having the same |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2979386A (en) * | 1956-08-02 | 1961-04-11 | Shockley William | Crystal growing apparatus |
| FR1316707A (en) * | 1961-12-22 | 1963-02-01 | Radiotechnique | Improvements to devices for obtaining single crystals by pulling |
| DE1289950B (en) * | 1963-07-24 | 1969-02-27 | Siemens Ag | Device for pulling semiconductor crystals |
| US3359077A (en) * | 1964-05-25 | 1967-12-19 | Globe Union Inc | Method of growing a crystal |
| DE1769860A1 (en) * | 1968-07-26 | 1971-11-11 | Siemens Ag | Device for pulling dislocation-free semiconductor single crystal rods |
| JPS4921063A (en) * | 1972-06-15 | 1974-02-25 | ||
| JPS6027464B2 (en) * | 1976-09-28 | 1985-06-28 | 日本電気株式会社 | High pixel density conversion device |
| DE2821481C2 (en) * | 1978-05-17 | 1985-12-05 | Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen | Device for pulling high-purity semiconductor rods from the melt |
| US4277441A (en) * | 1979-01-15 | 1981-07-07 | Mobil Tyco Solar Energy Corporation | Apparatus for monitoring crystal growth |
| DE3005492C2 (en) * | 1980-02-14 | 1983-10-27 | Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen | Process for the production of the purest single crystals by crucible pulling according to Czochralski |
| JPS5711897A (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method of pulling up single crystal and device therefor |
| JPS5645890A (en) * | 1980-06-30 | 1981-04-25 | Sony Corp | Crystal growing apparatus |
| DE3027262A1 (en) * | 1980-07-18 | 1982-02-11 | Skf Kugellagerfabriken Gmbh, 8720 Schweinfurt | DRAWING PROCESSED, THIN-WALLED BEARING BUSHING |
| JPH0244799B2 (en) * | 1981-10-26 | 1990-10-05 | Sony Corp | KETSUSHOSEICHOHOHO |
| JPS5964591A (en) * | 1982-09-30 | 1984-04-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Apparatus for pulling up single crystal |
| JPH0669917B2 (en) * | 1982-10-08 | 1994-09-07 | 住友電気工業株式会社 | Control method for multiple stage heater |
| JPS59137399A (en) * | 1983-01-28 | 1984-08-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and apparatus of growing low-dislocation density single crystal |
| JPS60103097A (en) * | 1983-11-08 | 1985-06-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Device for pulling up single crystal |
-
1984
- 1984-08-24 JP JP59176420A patent/JPS6153187A/en active Granted
-
1985
- 1985-08-16 GB GB08520574A patent/GB2163367B/en not_active Expired
- 1985-08-19 NL NL8502286A patent/NL193666C/en not_active IP Right Cessation
- 1985-08-22 FR FR8512629A patent/FR2569430B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-08-23 IT IT21977/85A patent/IT1200719B/en active
- 1985-08-23 SE SE8503935A patent/SE467258B/en not_active IP Right Cessation
- 1985-08-23 DE DE19853530231 patent/DE3530231A1/en active Granted
- 1985-08-23 AT AT0247085A patent/AT400848B/en not_active IP Right Cessation
- 1985-08-23 CA CA000489331A patent/CA1290654C/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-06-25 MY MYPI87000893A patent/MY101257A/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MY101257A (en) | 1991-08-17 |
| SE8503935D0 (en) | 1985-08-23 |
| IT1200719B (en) | 1989-01-27 |
| GB2163367A (en) | 1986-02-26 |
| SE8503935L (en) | 1986-02-25 |
| SE467258B (en) | 1992-06-22 |
| ATA247085A (en) | 1995-08-15 |
| GB8520574D0 (en) | 1985-09-25 |
| IT8521977A0 (en) | 1985-08-23 |
| FR2569430A1 (en) | 1986-02-28 |
| GB2163367B (en) | 1988-04-07 |
| FR2569430B1 (en) | 1993-12-03 |
| AT400848B (en) | 1996-03-25 |
| JPS6153187A (en) | 1986-03-17 |
| NL193666B (en) | 2000-02-01 |
| NL193666C (en) | 2000-06-06 |
| DE3530231A1 (en) | 1986-02-27 |
| CA1290654C (en) | 1991-10-15 |
| DE3530231C2 (en) | 1991-01-17 |
| JPH0357072B2 (en) | 1991-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL8502286A (en) | APPARATUS FOR CULTURING A SINGLE CRYSTAL. | |
| CA1336061C (en) | High-oxygen-content silicon monocrystal substrate for semiconductor devices and production method therefor | |
| JPH01153589A (en) | Pulling of single crystal and apparatus therefor | |
| KR930003044B1 (en) | Method and apparatus for manufacturing silicon single crystal | |
| EP1801268B1 (en) | Magnetic field application method of pulling silicon single crystal | |
| US5499598A (en) | Method for producing a silicon rod | |
| CN112204174B (en) | Method for estimating oxygen concentration of silicon single crystal and method for producing silicon single crystal | |
| EP0095298A1 (en) | Casting | |
| CN1015187B (en) | Monocrystal growing apparatus | |
| TW201012983A (en) | Method for growing silicon single crystal | |
| US5902508A (en) | Induction heating coil suitable for floating zone processing | |
| EP0135676A2 (en) | Apparatus for growing Czochralski crystals and growth method using such apparatus | |
| JP5777888B2 (en) | Crystal formation method of conductive material in molten state | |
| CA1184095A (en) | Process and apparatus for recrystallization of thin strip material | |
| JPH0315550Y2 (en) | ||
| KR930007852B1 (en) | Monocrystal growing apparatus | |
| JPH05208891A (en) | Single crystal growing apparatus | |
| JPH0769778A (en) | Equipment for single crystal growth | |
| JPH07277875A (en) | Method for growing crystal | |
| JP2005104751A (en) | Single crystal growing apparatus | |
| JPH037405Y2 (en) | ||
| JPH06279170A (en) | Production of single crystal and its device | |
| CN218673115U (en) | Heating body and horizontal zone smelting furnace comprising same | |
| JP2914077B2 (en) | High frequency induction heating coil | |
| US3467557A (en) | Polycrystalline semiconductor devices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1A | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| BB | A search report has been drawn up | ||
| BC | A request for examination has been filed | ||
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20030301 |