[发明专利]通过FZ法提拉单晶的方法和设备

说明书

本发明涉及通过FZ法提拉单晶的方法，其中借助于电磁熔化装置熔化多晶(100)，然后使其再结晶，其中在第一阶段中，借助于所述熔化装置熔化所述多晶(100)的下端，其中在第二阶段中，使单晶晶种(140)附着至所述多晶(100)的所述下端，并从所述晶种(140)的上端开始熔化，其中在第三阶段中，在所述晶种(140)的下区段和所述多晶(100)之间，形成直径(d_D)小于所述晶种(140)的直径(d_I)的细颈区段(130)，其中在第四阶段中，在所述细颈区段(130)和所述多晶(100)之间，形成所述单晶的锥形区段，其中，在达到所述第四阶段之前，确定所述多晶(100)的转换位置(h')，即所述多晶(100)相对于所述熔化装置移动的速率在量上将要降低的位置，并且其中在所述第四阶段中，当达到所述转换位置(h')时，所述多晶(100)相对于所述熔化装置移动的所述速率在量上降低，并且还涉及相应的设备。

技术说明

本发明涉及通过FZ法提拉单晶的方法，其中借助于电磁熔化装置熔化多晶，然后使其再结晶，本发明还涉及相应的设备。

背景技术

在通过FZ法、所谓的悬浮区法或区熔法提拉单晶，特别是半导体材料的单晶时，有可能产生高纯度的单晶。在该方法中，将多晶(换句话说，更特别地，由多晶半导体材料制成的晶体)熔化，然后再结晶。

在这一方法中，可区分不同的阶段，如例如WO 2014/033212 A1中所述。在这种情况下，首先将多晶熔化，然后在单晶晶种上再结晶。

在所谓的细颈区段中，待制作的单晶的直径从大约晶种的直径开始减小，随后在锥形区段中加宽至期望的直径。然后可保持直径不变，以得到例如棒形式的单晶。

例如，从JP 4 016 363 B2中已知FZ法，其中使用四个不同的照相机来记录多晶、附着在其上的晶种以及位于它们之间的液体或熔融材料的不同区域。从这些记录，不仅确定多晶和单晶的直径，还确定液体或熔融材料的区或区域的高度，称为区域高度。

在这种方法中，可确定多晶外部边缘的下缘和晶种部分上的液体材料和固体材料之间的下相边界之间的距离。基于这些确定，可进行各种调控操作。

在多晶锥形区段将被熔化的阶段中，通常需要(偶尔急剧地)降低多晶相对于熔化装置移动的速率。以这种方式，可熔化必要量的材料。然而，如上所述，使用距离，不可能或难以确定多晶将发生速率降低的位置。

因此，在这一背景下，目的是提供调节多晶位置的更容易和/或更精确的手段，在该位置处多晶的速率(rate)将要降低，从而特别是允许操作自动化。

发明内容

根据本发明提出了用于提拉单晶的方法和设备，其具有独立权利要求的特征。有利的实施方案是从属权利要求以及下文描述的主题。

本发明的出发点是通过FZ法提拉单晶的方法，其中借助于电磁熔化装置熔化多晶，然后使其再结晶。适于多晶并因此也适于这里要制作的单晶的材料特别是半导体材料，优选硅。应当理解，该材料还可包括某些杂质或掺杂剂。

在第一阶段中，首先借助于熔化装置从较低(在棒形多晶垂直布置的情况下与重力有关)端开始熔化通常呈例如直径为160mm的棒形式的多晶。这里设想的熔化装置特别是感应器或感应线圈。在这种情况下，借助于射频激励，可将电磁能耦合至多晶中，所述多晶被带至感应器附近。

在上述第一阶段中，可将多晶(通常在其下端为圆锥形，任选地具有窄的(shallow)下区段)下降并带至感应器中的中心孔。为了使耦合至多晶中的电磁能最大化，将多晶的下端带至孔的边缘是有用的。然后多晶在下端开始熔化，最初形成从多晶上垂下的液体材料的小滴。