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 PDFInfo
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title abstract description 20
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title abstract description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 claims 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 20
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 19
- 230000012010 growth Effects 0.000 abstract description 6
- 230000002950 deficient Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012364 cultivation method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
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)
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) |
-
1989
- 1989-04-06 CS CS892109A patent/CS271848B1/en unknown
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 |