Способ получения монокристаллов кремния Советский патент 1992 года по МПК C30B15/02 C30B29/06 

Изобретение относится к области получения монокристаллов полупроводниковых материалов и может быть использовано при получении монокристаллов кремния методом Чохральского.

Наиболее бизким техническим решением является способ выращивания монокристаллов кремния, в котором, не открывая камеры отделяют выращенный монокристалл с затравкой от затравкодержателя, размещают выращенный монокристалл с затравкой от затравкодержателя. размещают выращенный монокристалл внутри камеры в стороне от оси выращивания, устанавливают новую затравку и производят повторное выращивание следующего монокристалла.

Недостатком известного способа является то, что при смене затравки, не открывая камеры, не гарантируется, особенно при

гибкой подвеске, точность установки каждой следующей затравки, что приводит к выращиванию нескольких кристаллов в одном технологическом цикле с различным отклонением от заданной кристаллографической ориентации, снижая качество продукции.

Целью изобретения является повышение качества монокристаллов в едином технологическом цикле и повышение воспроизведения заданной кристаллографической ориентации.

Поставленная цель достигается за счет того, что, не открывая камеры, отделяют выращенный монокристалл от затравки, размещают его внутри камеры в стороне от оси выращивания, доплавляют расплав размещенными в камере подпиточными стержнями и производят затравливание следующего монокристалла этой же затрав«« k

Ч XI GO Ю СЛ СЛ

кой, причем за один цикл вытягивают не более 2/3 расплава, содержащегося в тигле. В частности, предложенный способ вытягивания из расплава монокристаллов кремния включает в себя следующие операции: расплавляют первоначальную загрузку в тигле, вытягивают монокристалл, причем за один цикл вытягивают не более 2/3 расплава, закрепляют монокристалл в устройство для хранения, не открывая камеры, отделяют выращенный монокристалл от затравки, размещают его внутри камеры в стороне от оси выращивания, перемещают находящиеся в камере подпиточные стержни коси выращивания, доплавляютими расплав, производят затравливание следующего монокристалла этой же затравкой, вытягивают следующий монокристалл и так несколько циклов, при последнем выращивании вытягивают весь расплав.

Предложенное решение является усовершенствованием известного способа и выгодно отличается от него. Так как отсутствует механизм смены затравок и последующее выращивание производится с помощью того же механизма и на ту же затравку, то устраняются факторы, которые могут привести к сбою бездислакационного роста кристалла. Вытягивание за один цикл не более 2/3 расплава, содержащегося в тигле, позволяет увеличить выход годного, так как при этом, как показала практика, в монокристалл вытягивается оптимальная доля расплава, которая может пойти в годную продукцию, а в тигле остается достаточ- ный остаток расплава, который после сплавления подпиточных стержней используется повторно для вытягивания следующего монокристалла, идентичного по составу.

Таким образом, признаков в объеме формулы изобретения необходимо и достаточно для достижения цели изобретения.

Устройство для реализации предложенного способа вытягивания монокристаллов кремния методом Чохральского изображено на фиг. 1 и 2, где на фиг.1 изображена верхняя камера установки; на фиг. 2 - поперечный разрез верхней камеры.

Установка содержит нижнюю плавильную камеру (на чертеже не показана), верхнюю камеру 1 для вытягивания, устройство 2 для отсоединения выращенного монокристалла от затравки, устройство 3 для хране- ния выращенного монокристалла 4 с верхними нижним захватами, привод5этого устройства, устройство 6 для хранения подпиточных стержней.

Пример. Расплавляют первоначальную загрузку в тигле, затравкой 7 производят затравливание монокристалла, вытягивают монокристалл,, вытягивая не более 2/3 расплава, содержащегося в тигле, не открывая камеры приводом 5 перемещают верхний и нижний рычаги устройства 3 для хранения монокристалла, фиксируют в нем монокристалл 4, устройством 2 отделя0 ют выращенный монокристалл 4 от затравки 8 и перемещают его в сторону от оси выращивания. Затем доплавляют расплав подпи- точными стержнями 7, перемещая их к центру и опуская в тигель с помощью уст5 ройства 6, после доплавления расплава до исходного уровня подпиточные стержни поднимают и отводят в сторону. Той же затравкой 8 производят затравливание следу- ющего монокристалла. Количество

0 выращенных монокристаллов может быть на один больше, чем устройств для хранения, так как последний монокристалл может оставаться на затравке, при его выращивании вытягивается весь расплав из тигля.

5

Таким образом, экономический эффект от использования предложенного способа достигается за счет экономии и электроэнергии и тиглей, так как, не открывая кзме0 ры, выращивают несколько монокристаллов из одного тигля со строго заданной кристаллографической ориентацией, также за счет увеличения товарной части увеличивается выход годного.

5 Технический эффект в получении воспроизводимых бездислакационных кристаллов, так как для их выращивания используется одна и та же затравка, отсутствует механизм смены затравок.

0

Формула изобретения Способ получения монокристаллов кремния, включающий затравливание на ориентированную затравку, вытягивание

5 монокристалла в герметичной камере, отрыв кристалла от расплава, размещение его в стороне от оси вытягивания внутри камеры, подпитку, расплава и вытягивание следующего кристалла, отличающийся

0 тем, что, с целью повышения качества монокристаллов путем получения монокристаллов в едином технологическом цикле и повышения воспроизведения заданной кристаллографической ориентации, вытягивают не

5 более 2/3 расплава, содержащегося в тигле, выращенный кристалл отделяют от затравки и следующий монокристалл вытягивают на ту же затравку.

Использование: получение монокристаллов кремния методом Чохральского. Сущность изобретения: расплавляют загрузку в тигле, вытягивают монокристалл на затравку в герметичной камере из не более 2/3 расплава, содержащегося в тигле, отрывают кристалл от расплава, отделяют кристалл от затравки и размещают его в стороне от оси вытягивания, проводят подпитку расплава и вытягивание следующего кристалла на ту же затравку. Достигается экономия электроэнергии и тиглей, так как не открывая камеры выращивают несколько монокристаллов из одного тигля со строго заданной кристаллографической ориентацией, а за счет увеличения длины товарной части увеличивается выход годного.

Щиг.1