CS271848B1 - Device for semiconductor silicon's monocrystals growing by means of czochralski method - Google Patents

Device for semiconductor silicon's monocrystals growing by means of czochralski method Download PDF

Info

Publication number
CS271848B1
CS271848B1 CS892109A CS210989A CS271848B1 CS 271848 B1 CS271848 B1 CS 271848B1 CS 892109 A CS892109 A CS 892109A CS 210989 A CS210989 A CS 210989A CS 271848 B1 CS271848 B1 CS 271848B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
graphite
container
silicon
crucible
melt
Prior art date
Application number
CS892109A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS210989A1 (en
Inventor
Ales Ing Kadlec
Dusan Prom Chem Mrazek
Zdenek Danicek
Original Assignee
Ales Ing Kadlec
Mrazek Dusan
Zdenek Danicek
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ales Ing Kadlec, Mrazek Dusan, Zdenek Danicek filed Critical Ales Ing Kadlec
Priority to CS892109A priority Critical patent/CS271848B1/en
Publication of CS210989A1 publication Critical patent/CS210989A1/en
Publication of CS271848B1 publication Critical patent/CS271848B1/en

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

The purpose of the solution is to increase efficiency as regards the growth of single crystals in order to reduce the frequency of failures and the occurrence of crystallographically defective single crystals, to reduce the risk of melt hardening of the container wall and to lower the weight of technologically unworkable melt surplus in the container. The above-mentioned purpose is achieved by the device, which consists of a co-axial system of graphite warmer, graphite container and silicon container. The wall of the graphite container is - at least in its lower half - equipped with warming openings covering from 5 to 50 % of the surface of the graphite container and evenly distributed on the circumference and radially to the graphite container wall surface.<IMAGE>

Description

Vynález ee týká zařízeni pro pěstováni monokrystalů polovodičového křemíku metodou Czochralekiho.The invention relates to a device for the cultivation of single-crystal silicon semiconductors by the Czochraleki method.

Pěstováni monokrystalů polovodičového křemíku tažením z taveniny na zárodku metodou Czochralekiho Je jednou z nejčastějáich a průmyslově nejrozšířenějších metod přípravy tohoto základního materiálu pro elektroniku. Metoda Czochralekiho ja efektivní průmyslovou metodou používanou všude tam.kde ae požaduje velký průměr připravovaných monokrystalů, relativně velká koncentrace elektricky aktivních příměsi a kde nevadl, popřípadě je i technologicky příznivá vyšěí koncentrace kyslíku ve vyrobených monokrystalech křemíku.Czochraleki single-crystal silicon single crystal growth is one of the most common and industrially widespread methods of preparing this base material for electronics. The Czochraleki method is an efficient industrial method used everywhere there where a large diameter of prepared single crystals is required, a relatively high concentration of electrically active impurities and where it does not matter, or the technologically favorable higher concentration of oxygen in the silicon single crystals produced.

Tavba ee provádí v uzavřené pracovní komoře ve vakuu nebo při nizkém tlaku v průtočném prostředí inertního plynu, nebo plynu nereagujícího a roztaveným křemíkem. Tzv. teplotní uzel je tvořen koaxiální soustavou, složenou z rostoucího monokrystalu křemiku, taveniny křemiku v křemenném kelímku vloženém do podpůrného grafitového kelímku, který je obklopen grafitovým nahřivatelem a vnější izolační soustavou několika grafitových zrcadel, popřípadě vyplněnou grafitovou pleti.The melting is carried out in a closed working chamber under vacuum or at low pressure in a flowing medium of an inert gas or a non-reacting gas with molten silicon. Tzv. the temperature node is formed by a coaxial system consisting of a growing silicon single crystal, a silicon melt in a quartz crucible embedded in a graphite crucible, surrounded by a graphite heater and an outer insulating system of several graphite mirrors, or filled graphite skin.

Optimalizace teplotních podmínek v průběhu procesu pěstováni monokrystalů křemiku metodou Czochralekiho, na kterých závisi parametry vyrobených monokrystalů, úspěšnost růstu a ekonomičnost výroby, so velmi složitě a citlivě zajišťuje stabilizaci a řizenim tepelného výkonu nahřlvatele, rychlosti posuvu a rotace monokrystalů, rýchloeti posuvu a rotace křemenného kelímku.Optimization of temperature conditions during the process of cultivation of single crystals of silicon by the Czochraleki method, on which the parameters of produced single crystals depend, the success rate of growth and economical production, with very complicated and sensitively ensured stabilization and control of heater heat output, speed of feed and rotation of single crystals .

Při dosud používaných způsobech pěstováni monokrystalů polovodičového křemíku metodou Czochralekiho je zvléší obtížná optimalizace teplotních podmínek v končící fázi růstu monokrystalu, kdy ea prudce měni poměr plochy povrchu k objemu taveniny a snižuje se účinnost převodu tepla z nahřlvatele. V této fázi procesu pěstováni si různá hlediska, napřiklad maximální využiti navážky a objemová, radiální i axiální homogenita vlastnosti vyrobeného monokrystalu, vynucuji protichůdné technologické zásahy, takže stávajícím technologickým postupem není komplexní optimalizace teplotních podmínek prakticky možná.In the methods used to grow single-crystal silicon single crystals by the Czochraleki method, it is difficult to optimize the temperature conditions at the end of the single crystal growth stage when ea sharply changes the surface area to melt volume ratio and reduces heat transfer efficiency from the heater. At this stage of the cultivation process, various aspects, such as the maximum utilization of the charge and the volumetric, radial and axial homogeneity of the properties of the produced single crystal, necessitate contradictory technological interventions, so that complex technological optimization of temperature conditions is practically impossible.

Podle způeobu řešeni úpravy teplotních podmínek je nevýhodou stávajícího způsobu pěstováni zvýšená objemová nehomogenita vlastnosti připravených morxkryetalů, popřípadě zatuháváni taveniny od vnitřního povrchu křemenného kelímku, popřípadě nižší výtěžnost přípravy způsobená větším nezpracovatelným zbytkem v křemenném kelímku, což je spojeno s akutním nebezpečím znehodnoceni nebo zničeni grafitových dilů.According to the method of adjusting the temperature conditions, the disadvantage of the current cultivation method is the increased volume inhomogeneity of the properties of the prepared morxcryetals, or the solidification of the melt from the inner surface of the quartz crucible, or lower preparation yield caused by a larger unprocessable residue in the quartz crucible. .

Uvedená nevýhody odstraňuje zařízeni pro pěstováni monokrystalu křemíku, sestávající z koaxiální soustavy grafitového nahřlvatele, grafitového kelímku a křemenného kelímku, kde stěna grafitového kelímku je alespoň ve evé spodní polovině opatřena průchozími přihřivacimi průzory. Tyto přihřivaci průzory zaujímají 5 až 50 % plochy grafitového kelímku a jsou rovnoměrně rozloženy po obvodu a radiálně k povrchu etěny grafitového kelímku.These disadvantages are overcome by a silicon monocrystal cultivation device consisting of a coaxial graphite heater, a graphite crucible and a quartz crucible, wherein the wall of the graphite crucible is provided with through gratings through at least the lower half. These grinding windows occupy 5 to 50% of the surface of the graphite crucible and are evenly distributed circumferentially and radially to the surface of the graphite crucible.

Výhodou zařízeni podle vynálezu Je zvýšeni efektivity pěstováni monokrystalů, omezení četnosti nezdarů a výskytu krystalograficky defektních monokrystalů. Současně se eliminuje nebezpečí zatuháváni taveniny od stěn kelímku a zmenšuje se hmotnost technologicky nezpracovatelného zbytku taveniny křemiku v křemenném kelímku o 30 až 50 %.The advantage of the device according to the invention is to increase the efficiency of single crystal cultivation, to reduce the frequency of failure and the occurrence of crystallographically defective single crystals. At the same time, the risk of solidification of the melt from the crucible walls is eliminated and the weight of the non-processable silicon melt in the quartz crucible is reduced by 30 to 50%.

Na připojeném výkresu Je v částečném řezu znázorněn teplotní uzel zařízeni pro pěstováni monokrystalu křemiku metodou Czochralekiho, tvořený koaxiální soustavou složenou z rostoucího monokrystalu, taveniny křemiku v křemenném kelímku, vloženém do podpůrného kelímku, který Je obklopen grafitovým nahřivatelem < vnější izolační soustavou grafitových zrcadel.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the accompanying drawing, a partial cross-sectional view of the temperature node of the Czochraleki silicon single crystal cultivation apparatus consists of a coaxial system consisting of a growing single crystal, a silicon melt in a quartz crucible embedded in a crucible surrounded by a graphite reflector.

Přiklad provedeniExample of execution

Připrava bezdislokačnlch monokrystalů křemiku o β 20 vysoce dotovaných borem na koncentraci 5.1018 at/cm3 až 5.1019 at/cm3, odpovidajici rezistivitě 0,002 až 0,015 Zicm, p-typuPreparation of is 20 silicon-free silicon single crystals highly doped with boron to a concentration of 5.10 18 at / cm 3 to 5.10 19 at / cm 3 , corresponding to a resistivity of 0.002 to 0.015 Zicm, p-type

CS 271 848 Bl elektrické vodivosti, které se zpracovávají na křemíkové elektrody se provede metodou. Czochralekiho v zařízeni, kde tepelný uzel je tvořen koaxiální soustavou. Soustava je složena z rostoucího monokrystalu JL, taveniny 2 křemíku v křemenném kelímku 3. o (3 152 mm, uloženém do podpůrného grafitového kelímku 4, který je obklopen grafitovým nahřivatelem 5 a vnější izolační soustavou grafitových zrcadel 6, 15, vyplněnou grafitovu plstí 7. Tavba se provádí v uzavřené pracovni komoře v průtočném prostředí Ar při tlaku 200 až 2 500 Pa a průtoku 2 až 20 1/min z navážky polykrystalickóho křemíku o hmotnosti 3 až 4 kg, tažením ze zárodku o krystalografické orientaci 111. Ve spodní čésti grafitového kelímku 4 ve spodní části do výšky 55 mm Jsou vytvořeny přihřivaci průzory í) ve formě průchozich zářezů o šířce 1 až 1,5 mm, rovnoměrně rozložených ve vzdálenosti 15 až 20 mm po obvodu grafitového kelímku 4, které jsou vedsny radiálně do jeho osy rotace.CS 271 848 B1 electrical conductivities which are processed into silicon electrodes are performed by the method. Czochraleki in a device where the thermal node is formed by a coaxial system. The system consists of a growing single crystal 11, a silicon melt 2 in a quartz crucible 3. o (3,152 mm), embedded in a graphite crucible 4, surrounded by a graphite heater 5 and an outer insulating system of graphite mirrors 6, 15 filled with graphite felt 7. The melting is carried out in a closed working chamber in a flow medium Ar at a pressure of 200 to 2500 Pa and a flow rate of 2 to 20 l / min from a 3 to 4 kg batch of polycrystalline silicon, drawn from a seed of crystallographic orientation 111. 4 in the lower part up to a height of 55 mm. The grating apertures 1) are formed in the form of through slits 1 to 1.5 mm wide, evenly spaced 15 to 20 mm along the circumference of the graphite crucible 4, which are pivoted radially to its axis of rotation.

Řizenim plošná hustoty, regulaci umístěni, respektive integrální plošné světlosti » přihřivacích průzorů _9 lze regulovat přihřivaci efekt. K optimalizaci objemového rozloženi teploty a časového průběhu teploty taveniny 2 křemíku v křemenném kelímku 3 v průběhu pěstování monokrystalu J. křemíku, zejména v končící fázi Jeho růstu, kdy se prudce mění poměr plochy povrchu k objemu taveniny 2 křemíku dojde přímým tepelným vyzařováním grafitového nahřivatele 5 průchozími přihřivacimi průzory 9 ve stěně 8 grafitového kelímkuBy controlling the surface density, the location control, and the integral surface area of the grouting windows 9, the grinding effect can be controlled. To optimize the volume distribution of temperature and the time course of the temperature of the silicon melt 2 in the quartz crucible 3 during the cultivation of the silicon single crystal, especially in the end of its growth, when the surface area to volume ratio of the silicon melt 2 changes abruptly. through the through-view windows 9 in the wall 8 of the graphite crucible

4. Dochází k 10 až 20% prodlouženi stacionární čáeti regulace teplotních podmínek růstu monokrystalu .1 a končici fáze růstu se vyznačuje plynulejšími změnami Jednotlivých regulačních funkci.4. There is a 10 to 20% extension of the stationary part of the temperature control of the single crystal growth conditions1, and the end of the growth phase is characterized by smoother changes in the individual control functions.

Zařizení podle vynálezu Je zvláště vhodné pro přípravu vysocedotovaných monokrystalů křemíku,' například pro výrobu křemíkových elektrol nahrazujících Mo a W, popřípadě pro výrobu křemíkových substrátů pro epltaxii. Úpravu zařizení lze aplikovat na libovolné zařízeni pro taženi monokrystalů křemíku metodou Czochralekiho.The device according to the invention is particularly suitable for the preparation of siliceous monocrystals of silicon, for example for the production of silicon electrodes replacing Mo and W, or for the production of silicon substrates for epltaxia. The device treatment can be applied to any device for drawing single-crystal silicon by the Czochraleki method.

Claims (1)

Zařízeni pro pěstováni monokrystalů polovodičového křemíku metodou Czochralskiho, sestávající z koaxiální soustavy grafitového nahřivatele, grafitového kelímku a křemenného kelímku, vyznačující ee tim, že stěna (8) grafitového kelímku (4) Je alespoň ve své spodní polovině opatřena průchožimi přihřivacimi průzory (9) zaujimajicimi 5 až 50 % plochy grafitového kelímku (4) a rovnoměrně rozloženými po obvodu a radiálně k povrchu stěny (8) grafitového kelímku (4).Apparatus for the cultivation of single-crystal silicon semiconductor by the Czochralski method, consisting of a coaxial system of graphite desiccant, graphite crucible and quartz crucible, characterized in that the wall (8) of the graphite crucible (4) has at least its lower half equipped with peening visors (9) 5 to 50% of the surface of the graphite crucible (4) and evenly distributed over the circumference and radially to the wall surface (8) of the graphite crucible (4).
CS892109A 1989-04-06 1989-04-06 Device for semiconductor silicon's monocrystals growing by means of czochralski method CS271848B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS892109A CS271848B1 (en) 1989-04-06 1989-04-06 Device for semiconductor silicon's monocrystals growing by means of czochralski method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS892109A CS271848B1 (en) 1989-04-06 1989-04-06 Device for semiconductor silicon's monocrystals growing by means of czochralski method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS210989A1 CS210989A1 (en) 1990-02-12
CS271848B1 true CS271848B1 (en) 1990-11-14

Family

ID=5357241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS892109A CS271848B1 (en) 1989-04-06 1989-04-06 Device for semiconductor silicon's monocrystals growing by means of czochralski method

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS271848B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS210989A1 (en) 1990-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5059596B2 (en) A system for continuous growth in single crystal silicon.
JP4147599B2 (en) Silicon single crystal and manufacturing method thereof
JP2003277197A (en) CdTe single crystal and CdTe polycrystal and method for producing the same
JP5731349B2 (en) A system for continuous growth in single crystal silicon.
EP0992618B1 (en) Method of manufacturing compound semiconductor single crystal
EP0141495B1 (en) A method for pulling a single crystal
JPH076972A (en) Silicon single crystal growth method and apparatus
JPH06345584A (en) Single crystal pulling method and apparatus
CN101831696B (en) Silicon single crystal growth method
KR100331552B1 (en) Czochralski Pullers and Pulling Methods for Manufacturing Monocrystalline Silicon Ingots by Controlling Temperature Gradients at the Center and Edge of an Ingot-Melt Interface
JP7826309B2 (en) Method for forming a single crystal silicon ingot with reduced crucible corrosion
JP2000335993A (en) Czochral skipper, thermal barrier for the use of the Czochral skipper and method of improving the Czochral skipper for the production of single crystal silicon ingots by adjusting the temperature gradient at the center and at the edge of the ingot-melt boundary
EP1774068B1 (en) Method of growing single crystals from melt
US7195671B2 (en) Thermal shield
Henry et al. Growth of (100) GaAs by vertical zone melting
Woodbury Vertical-gradient-freeze growth of GaP
JP4184622B2 (en) Method for producing silicon carbide single crystal ingot
CZ6682U1 (en) Apparatus for cultivation of single crystals of semiconductor silicon by employing Czochralski method
CN221254774U (en) Crucible for Czochralski silicon single crystal furnace
GB1365724A (en) Methods of manufacturing single crystals of semiconductor mater ial
KR100324481B1 (en) Graphite crucible for growth of single crystalline silicon by czochralski method
JP3885245B2 (en) Single crystal pulling method
JPH08319189A (en) Single crystal manufacturing method and single crystal manufacturing apparatus
JPH05294784A (en) Single crystal growth device
CN112210819A (en) Preparation method and equipment of crystal bar