单结晶制造装置及其制造方法

摘要

本发明系关于在利用上拉法(Pulling method或称 Czochralski method)进行拉制单结晶时所使用的装置以及使用此装置制造单结晶之方法，特别是藉由可自由自在地控制拉单晶时的温度分布、热迟滞(thermal hystere- sis)而得以提高单结晶的制造效率及品质之单结晶制造装置及制造方法。本发明之要旨系就:具有其上端系气密(不漏气)地结合于拉单晶室的顶棚，其下端系靠近于坩锅内的熔融液表面之上拉单结晶棒、及以同轴方式围绕于该上拉单结晶棒外围之圆筒(19)之利用上拉法(Pulling method或称Czochralskimethod)进行拉制单结晶的单结晶制造装置,其特征为:在于上述圆筒(19)的下端部设置有一个热遮蔽体(25),该热遮蔽体(25)的大小系:占据被结晶表面与石英坩锅内壁与熔融液表面所围绕且高度相当于从熔融液往上方拉昇的结晶的半径长度之空间的30~95容量%者。以及使用这种单结晶制造装置来制造单结晶之方法;控制上拉结晶的温度分布、热迟滞之方法;以及利用这种方法所制造的单结晶。根据本发明，因为具备：具有充分的遮热效果的热遮蔽体（２５），所以可提供：即使上拉单结晶的口径趋大亦不会导致上拉速度的下降，而且可谋求整个固液界面的温度之均一化，不仅不会降低单结晶化速率，又可很容易且精确地控制结晶热迟滞、结晶的温度分布之结晶制造装置及制造方法。

主权项

1.一种单结晶制造装置,系就具有其上端系气密地结合于拉单晶室的顶棚,其下端系靠近于坩锅内的熔融液表面之上拉单结晶棒、及以同轴方式围绕于该上拉单结晶棒外围之圆筒(19)之利用上拉法(Pulling method或称Czochralski method)进行拉制单结晶的单结晶制造装置,其特征为:在于上述圆筒(19)的下端部设置有一个热遮蔽体(25),该热遮蔽体(25)的大小系:占据被结晶表面与石英坩锅内壁与熔融液表面所围绕且高度相当于从熔融液往上方拉昇的结晶的半径长度之空间的30-95容量%者。2.如申请专利范围第1项之单结晶制造装置,其中上述热遮蔽体(25)与圆筒(19)系制作成可互相地安装及拆卸者。3.如申请专利范围第1或2项之单结晶制造装置,其中上述热遮蔽体(25)系具有中空状的外壳(26),并可在其中空部(27)插入热遮蔽材之构造者。4.如申请专利范围第3项之单结晶制造装置,其中热遮蔽体的外壳(26)系由石墨或者镀覆SiC之石墨或者SiC、Si3N4所构成,并在于内侧的中空部(27)插入着碳纤维、玻璃纤维、钨、铌、钽、钼,或者系维持中空状态者。5.如申请专利范围第1或2项之单结晶制造装置,其中上述圆筒(19)或热遮蔽体(25)的其中一方与熔融液表面、结晶、坩锅内壁之间的最短距离分别为5-50mm、5-150mm、5-150mm者。6.一种制造单结晶之方法,系使用申请专利范围第1项或第2项的装置来制造单结晶。7.一种制造单结晶之方法,系使用申请专利范围第1项或第2项的装置来制造矽单结晶。8.一种控制拉单晶的温度分布及热迟滞之方法,系使用申请专利范围第1项或第2项的装置来进行控制拉单晶的温度分布及热迟滞。9.一种控制拉单晶的温度分布及热迟滞之方法,系使用申请专利范围第3项的装置来进行控制拉单晶的温度分布及热迟滞。图式简单说明:第一图系显示本发明相关的利用上拉法(Pullingmethod或称Czochralski method)进行拉制单结晶的单结晶制造装置之断面概略图。第二图系显示本发明的热遮蔽体的各种实施形态的断面图。第三图系显示熔融液的正上方的单结晶温度分布的实测値。第四图系显示传统的上拉法的装置的断面概略图。第五图系显示传统的上拉法的装置之其他例的断面概略图(一部分实施覆盖之装置)。第六图系显示传统的上拉法的装置之其他例的断面概图(具有环圈部之装置)。