氣體如一氧化 硅氣體的分壓在最大堰腐蝕點230處局部提高的方式產(chǎn)生氣體流動方式（圖3)而使帽207 下面與熔體202之間的改進(jìn)流動區(qū)215最佳化以降低堰的腐蝕。
[0029] 圖3顯示根據(jù)一個實施方案的改進(jìn)流動區(qū)215中的示例改進(jìn)氣流線300,其具有 界面高度304。選擇帽207的尺寸使得帽堰208的伸出側(cè)與相鄰熔體202組合提供氬氣吹 掃氣體從錠流出的改進(jìn)流路，在圖3中表示為流線300。在一個實施方案中，氬氣吹掃氣體 和/或一氧化硅氣體的流出通過改進(jìn)室內(nèi)的壓力，例如通過使用真空泵220 (圖2)而補充。 即改進(jìn)流動區(qū)215借助帽部分207的分級而定尺寸，以提供外流吹掃氣體的變窄聚焦流路， 其具有相對于在改進(jìn)流動區(qū)215外部的流動區(qū)302提高流出吹掃氣體的壓力的作用。氣體 壓力的這一局部提高有利地降低側(cè)壁222處堰的腐蝕，因此提高堰的可用壽命。選擇帽堰 208的直徑以提供外部熔體補充區(qū)212中足夠的熔體體積，使得保持保持硅在其熔點溫度 或熔點溫度以上所需的熔化潛熱和熱能。
[0030] 下表1顯示帽堰與對比堰如圖1的堰相比的示例性能結(jié)果。
[0031]
[0032] 表1 一堰性能結(jié)果
[0033] 如所示，在具有相同參數(shù)的CZ方法中，示例帽堰提供與典型的非帽堰相比降低的 內(nèi)部腐蝕速率。如本文所用，G的值為熔體-晶體界面上晶體中的軸向溫度梯度的度量。如 本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，G為熱如何快地通過晶體除去和/或晶體如何快地冷卻的度量。例 如，對于給定的晶體冷卻配置，較低的G值可表示存在提高晶體的拉引速率的另外空間。對 于給定的配置，界面高度為熔體線與熔體-晶體界面的最上部分之間的豎直距離的度量， 并且可用作晶體如何熱的直接度量。在一些情況下，較深的界面可表示由于較高的晶體溫 度，存在提高晶體拉引速率的較小空間。
[0034] 如圖4所示，包含帽堰208的坩堝200還可包括從帽堰208徑向向外布置的第二 堰408。盡管第二堰408顯示為從帽堰208徑向向外，在其它實施方案中，第二堰408可從 帽堰徑向向內(nèi)布置。第二堰限定外部熔體補充區(qū)212與熔體202的生長區(qū)210之間的互連 區(qū) 411。
[0035] 無論是固體還是液體形式，在221處加入坩堝的外部熔體補充區(qū)212中的原料應(yīng) 當(dāng)在它達(dá)到中心生長區(qū)210中以前完全熔融，否則中心生長區(qū)210中的小顆粒，特別是未熔 融的硅原料的氧化物可能本身附著在生長錠上并導(dǎo)致位錯。因此，原料熔融的額外時間由 通過外部熔體補充區(qū)212、通過通路414和互連區(qū)411的原料提供。另外，生長區(qū)210中的 熔體不含大的局部溫度波動，所述局部溫度波動可能導(dǎo)致生長晶體204中的位錯。在該實 施方案中，選擇第二堰408在基本不干擾改進(jìn)流路215的高度處。第二堰408的高度可以 為與帽堰208相同高度、更高或更短，在一些實施方案中，第二堰408包括類似于帽部分207 的帽部分。類似地，帽堰以一定直徑分級，使得第二堰基本不干擾改進(jìn)流路215。
[0036] 上文詳細(xì)描述了用于連續(xù)Czochralski方法中改進(jìn)的晶體生長的設(shè)備、系統(tǒng)和方 法的示例實施方案。設(shè)備、系統(tǒng)和方法不限于本文所述的具體實施方案，而是，系統(tǒng)和設(shè)備 的組件和/或方法的步驟可與本文所述其它組件和/或步驟獨立且分開地使用。例如，方 法還可與其它晶體形成系統(tǒng)、方法和設(shè)備組合使用，且不限于僅用本文所述系統(tǒng)、方法和設(shè) 備實行。而是，示例實施方案可以與許多其它應(yīng)用相關(guān)執(zhí)行和使用。
[0037] 當(dāng)介紹本發(fā)明的元件或其實施方案時，冠詞"一個/ 一種（a/an)"、"該"和"所述" 意欲指存在一個或多個該元件。術(shù)語"包含"、"包括"和"具有"意欲為包括性的且意指可 能存在不同于所列元件的其它元件。
[0038] 由于可不偏離本發(fā)明的范圍而做出上文的各種變化，意欲以上描述中包含和附圖 中顯示的所有主題應(yīng)當(dāng)理解為說明性而不是限定性意義。
【主權(quán)項】
1. 用于通過Czochralski方法生長錠的設(shè)備，其中錠在由結(jié)晶原料補充的一些熔融硅 中從熔體/晶體界面生長，所述設(shè)備包含： 限定配置用于使吹掃氣體圍繞生長錠循環(huán)的腔的生長室； 在生長室中提供且配置用于保持熔融硅的坩堝； 安裝在坩堝中并配置用于將熔融硅分離成圍繞熔體/晶體界面的內(nèi)部生長區(qū)與配置 用于接收結(jié)晶原料的外部區(qū)域的堰，堰包含至少一個豎直延伸的側(cè)壁和基本垂直于側(cè)壁延 伸的帽。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中帽從至少一個側(cè)壁徑向向內(nèi)延伸。3. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中帽從至少一個側(cè)壁徑向向外延伸。4. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中帽從至少一個側(cè)壁徑向向內(nèi)和徑向向外延伸。5. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其進(jìn)一步包含具有至少一個豎直延伸的側(cè)壁的第二堰，且 第二堰從堰徑向向外布置。6. 根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其中堰具有比第二堰更低的高度。7. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其進(jìn)一步包含具有至少一個豎直延伸的側(cè)壁的第二堰，且 第二堰從堰徑向向內(nèi)布置。8. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中堰由石英制成。9. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其進(jìn)一步包含至少一個加熱器以加熱坩堝。10. 連續(xù)Czochralski晶體生長方法，其中一個或多個晶體錠在生長室中從包含由原 料補充的熔融結(jié)晶材料的坩堝中限定的熔體/晶體界面拉引，所述方法包括： 使用堰將熔融結(jié)晶材料分離成圍繞熔體/晶體界面的內(nèi)部生長區(qū)和用于接收原料的 外部區(qū)域； 惰性氣體與堰和熔體接觸地流動使得從熔體釋放的一氧化硅氣體的分壓在最大堰腐 蝕點處提尚。11. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中堰包括帽，且惰性氣體以在帽下流動的方式引導(dǎo)。12. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中使惰性氣體流動包括使氬氣流動。13. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其進(jìn)一步包括使用接近坩堝的至少一個加熱器加熱坩 堝。14. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其進(jìn)一步包括操縱室內(nèi)的壓力以將一氧化硅氣體抽空。15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中操縱壓力包括使用真空裝置。16. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中最大堰腐蝕點為沿著熔體/晶體界面的點。17. 用于通過Czochralski方法生長錠的系統(tǒng)，其中錠在由結(jié)晶原料補充的一些熔融 硅中從熔體/晶體界面拉引，所述設(shè)備包含： 限定配置用于使吹掃氣體圍繞生長錠循環(huán)的腔的生長室； 在生長室中提供且配置用于保持熔融硅的坩堝； 用于提供結(jié)晶原料的進(jìn)料供應(yīng)； 用于加熱結(jié)晶原料和熔融硅的加熱器；和 支撐于坩堝中并配置用于將熔融硅分離成圍繞熔體/晶體界面的內(nèi)部生長區(qū)與配置 用于接收結(jié)晶原料的外部區(qū)域的堰，所述堰包含至少一個豎直延伸的側(cè)壁和基本垂直于側(cè) 壁延伸的帽。18. 根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中帽從至少一個側(cè)壁徑向向內(nèi)延伸。19. 根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中帽從至少一個側(cè)壁徑向向內(nèi)和徑向向外延伸。20. 根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含具有至少一個豎直延伸的側(cè)壁的第二堰， 所述第二堰從堰徑向向外布置。21. 根據(jù)權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中堰具有比第二堰更低的高度。22. 根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中堰包含石英。
【專利摘要】用于通過Czochralski方法生長錠的設(shè)備包含：限定配置用于使吹掃氣體圍繞生長錠循環(huán)的腔的生長室，和在生長室中提供且配置用于保持熔融硅的坩堝。堰支撐于坩堝中并配置用于將熔融硅分離成圍繞熔體/晶體界面的內(nèi)部生長區(qū)與配置用于接收結(jié)晶原料的外部區(qū)域。堰包含至少一個豎直延伸的側(cè)壁和基本垂直于側(cè)壁延伸的帽。
【IPC分類】C30B29/06, C30B15/12
【公開號】CN104955991
【申請?zhí)枴緾N201380071427
【發(fā)明人】T·N·斯瓦米納坦
【申請人】索拉克斯有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2013年11月26日
【公告號】US20140144372, WO2014085391A1