单晶体锭块、用于生产单晶体锭块的设备和方法
【技术领域】
[0001]实施例涉及一种单晶体锭块、一种用于生产该单晶体锭块的设备和方法。
【背景技术】
[0002]图1是示出了传统单晶体锭块生产设备的视图。
[0003]图1示出的单晶体锭块生产设备包括坩祸10、晶种30、热罩42和44、加热器50、线62和牵引马达64。
[0004]通过使用柴氏(Czochralski)法的娃单晶体生产方法，在;t甘祸10填充多晶娃后，由加热器50加热坩祸10以熔化多晶硅，这导致硅熔体20。接着，降低晶种30以接触硅熔体20，并且然后通过使用牵引马达64旋转连接到晶种30的线62而向上牵引，以随后形成颈部、肩部和具有预定锭块直径的直径部(或者直体)。以此方式，完成单晶体锭块的生长。在该情形中，热罩42和44用于屏蔽由硅熔体20、坩祸10和加热器50产生的辐射热。
[0005]当晶种30接触硅熔体20时，由于快速的温度差导致的热冲击而在晶种30的下端发生高密度的滑动错位。消除滑动错位的成颈操作是重要的，以使无错位硅单晶体锭块生长。由Dash开发的成颈操作产生细长的颈部，该颈部具有在大约3mm至4mm的范围内的直径和在大约10mm或更大的范围内的长度。
[0006]具有在3mm至4mm的范围内的小直径的颈部可能会随着生长过程中娃单晶体锭块的增大的直径和重量而损坏，这会导致各种意外，例如单晶体锭块掉落等。具体地，单晶体锭块的更大直径和重量会使对颈部的损坏恶化。
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]实施例提供了具有无错位和大直径颈部的单晶体锭块。
[0009]另外，实施例提供了用于生产单晶体锭块的设备和方法。
[0010]一种单晶体锭块生产设备包括:坩锅，熔体容置在坩锅中；加热器，构造成加热坩锅；热屏蔽构件，构造成屏蔽来自加热器和熔体的辐射热量；和颈盖，构造成在坩锅上方包围晶种单元，该颈盖被引入热屏蔽构件的开口中，辐射热量在开口中不被屏蔽，该颈盖在预定范围内随着晶种单元的竖直运动而竖直地运动。
[0011]该设备还可以包括导引单元，以在预定范围内导引颈盖的竖直运动路径。
[0012]导引单元的两个端部可以限定该预定范围，并且导引单元具有从其两端中更靠近坩锅的一端向内突出的止挡部，该止挡部用以限制竖直运动路径。
[0013]该颈盖可以具有:顶部，由第一区和第二区组成，其中第一区由晶种单元支承并且具有通孔，连接到晶种单元的线穿过该通孔，而第二区从顶部的边缘向外突出，从而由止挡部接住；侧部，从该顶部延伸；以及底部，从该侧部向内突出并且构造成包围晶种单元，该底部限定用于晶种单元进入/退出的开口。
[0014]当第二区的突出部由止挡部接住时，该颈盖的底部和热屏蔽构件可以形成热屏蔽构件。
[0015]该设备还可以具有控制器以在形成热屏蔽构件过程中通过将晶种单元浸入熔体中来控制单晶体锭块的颈部生长。
[0016]颈盖的顶部和侧部可以由金属或金属氧化物形成。
[0017]颈盖的底部可以由具有1.0ppma或更小的Μ/I (单体与引发剂的比值)的材料形成。
[0018]该颈盖可以包括:至少一个内壁层；和至少一个外壁层，放置在至少一个内壁层上以防止从颈盖的内部发出的热量的传送。
[0019]至少一个外壁层的孔隙率大于至少一个内壁层的孔隙率。
[0020]该至少一个外壁层可以包括气泡，并且该至少一个内壁层可以不包括气泡。
[0021]该至少一个内壁层和该至少一个外壁层中的每个可以由二氧化硅形成。
[0022]一种单晶体锭块生产方法，由单晶体锭块生产设备执行，该单晶体锭块生产设备包括:坩锅，熔体容置在坩锅中；加热器，构造成加热坩锅；热屏蔽构件，构造成屏蔽来自加热器和熔体的辐射热量；和颈盖，构造成在坩锅上方包围晶种单元，该颈盖被引入热屏蔽构件的开口中，辐射热量在开口中不被屏蔽，该颈盖在预定范围内随着晶种单元的竖直运动而竖直地运动，该方法可以包括:制造熔体；在预定范围内将晶种单元和颈盖一起降下；在已下降的颈盖保持静止以将晶种单元浸在熔体中的状态下通过进一步降下晶种单元而使单晶体锭块的颈部生长，并且然后将晶种单元向上牵引；并且在使该颈部生长后，将晶种单元和颈盖一起向上牵引。
[0023]一种由单晶体锭块生产设备生产的单晶体锭块，该单晶体锭块生产设备包括:坩锅，熔体容置在坩锅中；加热器，构造成加热坩锅；热屏蔽构件，构造成屏蔽来自加热器和熔体的辐射热量；和颈盖，构造成在坩锅上方包围晶种单元，该颈盖被引入热屏蔽构件的开口中，福射热量在开口中不被屏蔽，该颈盖在预定范围内随着晶种单元的竖直运动而竖直地运动，该单晶体锭块可以包括颈部，该颈部随着由颈盖包围的晶种单元浸入熔体中而生长，该颈部没有错位并且具有5.5mm或更大的直径。
[0024]该锭块还可以包括:肩部，在该颈部下方生长；和直径部，在该肩部下方生长并且具有300mm或更大的直径。
[0025]一种单晶体锭块生产设备，可以包括:坩锅，熔体容置在坩锅中；加热器，构造成加热坩锅；热屏蔽构件，构造成屏蔽来自加热器和熔体的辐射热量；和颈盖，构造成在坩锅上方包围晶种，该颈盖被引入热屏蔽构件的开口中，辐射热量在开口中不被屏蔽，其中，该颈盖包括:至少一个内壁层；和至少一个外壁层，位于至少一个内壁层上以防止从颈盖的内部发出的热量传送。
[0026]如从上述描述明显的是，根据实施例，在单晶体锭块和用于生产单晶体锭块的设备和方法中，在晶种由引入到热屏蔽构件的开口中的颈盖包围并且因此晶种保持温暖的状态中，通过将晶种浸在熔体中，可以生长由具有5.5mm或更大的大直径的无错位颈部和具有300mm或更大的大直径的直径部所组成的单晶体锭块。另外，由于使用由多个层组成的颈盖，可以确保晶种在形成颈部过程中更可靠地保持温暖，这导致具有增大直径的单晶体锭块的无错位颈部的生长。
【附图说明】
[0027]参照以下附图详细地描述各布置和实施例，附图中，相同的附图标记表示相同的元件，其中:
[0028]图1是示出了传统单晶体锭块生产设备的视图；
[0029]图2是示出了根据实施例的单晶体锭块生产设备的视图；
[0030]图3是示出了根据实施例的图2的颈盖和导引单元的放大截面图；
[0031]图4(a)是示出了图3所示顶部的平面图，而图4(b)是示出了图3的部分“A”的放大截面图；
[0032]图5是流程图，该流程图说明了根据实施例的用于形成大直径无错位硅单晶体颈部的方法；
[0033]图6a至图6h是图2所示单晶体锭块生产设备的视图，它们示出了颈盖通过实施图5方法的移动。
[0034]图7是根据实施例的单晶体锭块的截面图；
[0035]图8是示出了根据另一实施例的单晶体锭块生产设备的视图；
[0036]图9a至图9c是根据各个实施例的颈盖的截面图；以及
[0037]图10是单层颈盖的截面图。
[0038]最佳实施方式
[0039]下文将参照附图以最佳方式详细描述各个实施例，以提高对这些实施例的理解。但是，这些实施例的各种修改也是可能的，并且这些实施例的技术精神不解释为限制这些实施例。提供本公开的各个实施例以为本领域技术人员解释本公开。
[0040]图2是示出了根据实施例的单晶体锭块生产设备100A的视图。
[0041]参照图2，单晶体锭块生产设备100A包括坩锅110、可旋转支承轴132、加热器134、隔离器136、反应室138、热屏蔽构件140、颈盖150A、导引单元160、晶种单元170、线180、牵引驱动单元182和控制件184。
[0042]根据实施例的单晶体锭块生产设备100A用于通过柴氏