气体如一氧化 硅气体的分压在最大堰腐蚀点230处局部提高的方式产生气体流动方式（图3)而使帽207 下面与熔体202之间的改进流动区215最佳化以降低堰的腐蚀。
[0029] 图3显示根据一个实施方案的改进流动区215中的示例改进气流线300,其具有 界面高度304。选择帽207的尺寸使得帽堰208的伸出侧与相邻熔体202组合提供氩气吹 扫气体从锭流出的改进流路，在图3中表示为流线300。在一个实施方案中，氩气吹扫气体 和/或一氧化硅气体的流出通过改进室内的压力，例如通过使用真空泵220 (图2)而补充。 即改进流动区215借助帽部分207的分级而定尺寸，以提供外流吹扫气体的变窄聚焦流路， 其具有相对于在改进流动区215外部的流动区302提高流出吹扫气体的压力的作用。气体 压力的这一局部提高有利地降低侧壁222处堰的腐蚀，因此提高堰的可用寿命。选择帽堰 208的直径以提供外部熔体补充区212中足够的熔体体积，使得保持保持硅在其熔点温度 或熔点温度以上所需的熔化潜热和热能。
[0030] 下表1显示帽堰与对比堰如图1的堰相比的示例性能结果。
[0031]
[0032] 表1 一堰性能结果
[0033] 如所示，在具有相同参数的CZ方法中，示例帽堰提供与典型的非帽堰相比降低的 内部腐蚀速率。如本文所用，G的值为熔体-晶体界面上晶体中的轴向温度梯度的度量。如 本领域技术人员所知，G为热如何快地通过晶体除去和/或晶体如何快地冷却的度量。例 如，对于给定的晶体冷却配置，较低的G值可表示存在提高晶体的拉引速率的另外空间。对 于给定的配置，界面高度为熔体线与熔体-晶体界面的最上部分之间的竖直距离的度量， 并且可用作晶体如何热的直接度量。在一些情况下，较深的界面可表示由于较高的晶体温 度，存在提高晶体拉引速率的较小空间。
[0034] 如图4所示，包含帽堰208的坩埚200还可包括从帽堰208径向向外布置的第二 堰408。尽管第二堰408显示为从帽堰208径向向外，在其它实施方案中，第二堰408可从 帽堰径向向内布置。第二堰限定外部熔体补充区212与熔体202的生长区210之间的互连 区 411。
[0035] 无论是固体还是液体形式，在221处加入坩埚的外部熔体补充区212中的原料应 当在它达到中心生长区210中以前完全熔融，否则中心生长区210中的小颗粒，特别是未熔 融的硅原料的氧化物可能本身附着在生长锭上并导致位错。因此，原料熔融的额外时间由 通过外部熔体补充区212、通过通路414和互连区411的原料提供。另外，生长区210中的 熔体不含大的局部温度波动，所述局部温度波动可能导致生长晶体204中的位错。在该实 施方案中，选择第二堰408在基本不干扰改进流路215的高度处。第二堰408的高度可以 为与帽堰208相同高度、更高或更短，在一些实施方案中，第二堰408包括类似于帽部分207 的帽部分。类似地，帽堰以一定直径分级，使得第二堰基本不干扰改进流路215。
[0036] 上文详细描述了用于连续Czochralski方法中改进的晶体生长的设备、系统和方 法的示例实施方案。设备、系统和方法不限于本文所述的具体实施方案，而是，系统和设备 的组件和/或方法的步骤可与本文所述其它组件和/或步骤独立且分开地使用。例如，方 法还可与其它晶体形成系统、方法和设备组合使用，且不限于仅用本文所述系统、方法和设 备实行。而是，示例实施方案可以与许多其它应用相关执行和使用。
[0037] 当介绍本发明的元件或其实施方案时，冠词"一个/ 一种（a/an)"、"该"和"所述" 意欲指存在一个或多个该元件。术语"包含"、"包括"和"具有"意欲为包括性的且意指可 能存在不同于所列元件的其它元件。
[0038] 由于可不偏离本发明的范围而做出上文的各种变化，意欲以上描述中包含和附图 中显示的所有主题应当理解为说明性而不是限定性意义。
【主权项】
1. 用于通过Czochralski方法生长锭的设备，其中锭在由结晶原料补充的一些熔融硅 中从熔体/晶体界面生长，所述设备包含： 限定配置用于使吹扫气体围绕生长锭循环的腔的生长室； 在生长室中提供且配置用于保持熔融硅的坩埚； 安装在坩埚中并配置用于将熔融硅分离成围绕熔体/晶体界面的内部生长区与配置 用于接收结晶原料的外部区域的堰，堰包含至少一个竖直延伸的侧壁和基本垂直于侧壁延 伸的帽。2. 根据权利要求1的设备，其中帽从至少一个侧壁径向向内延伸。3. 根据权利要求1的设备，其中帽从至少一个侧壁径向向外延伸。4. 根据权利要求1的设备，其中帽从至少一个侧壁径向向内和径向向外延伸。5. 根据权利要求1的设备，其进一步包含具有至少一个竖直延伸的侧壁的第二堰，且 第二堰从堰径向向外布置。6. 根据权利要求5的设备，其中堰具有比第二堰更低的高度。7. 根据权利要求1的设备，其进一步包含具有至少一个竖直延伸的侧壁的第二堰，且 第二堰从堰径向向内布置。8. 根据权利要求1的设备，其中堰由石英制成。9. 根据权利要求1的设备，其进一步包含至少一个加热器以加热坩埚。10. 连续Czochralski晶体生长方法，其中一个或多个晶体锭在生长室中从包含由原 料补充的熔融结晶材料的坩埚中限定的熔体/晶体界面拉引，所述方法包括： 使用堰将熔融结晶材料分离成围绕熔体/晶体界面的内部生长区和用于接收原料的 外部区域； 惰性气体与堰和熔体接触地流动使得从熔体释放的一氧化硅气体的分压在最大堰腐 蚀点处提尚。11. 根据权利要求10的方法，其中堰包括帽，且惰性气体以在帽下流动的方式引导。12. 根据权利要求10的方法，其中使惰性气体流动包括使氩气流动。13. 根据权利要求10的方法，其进一步包括使用接近坩埚的至少一个加热器加热坩 埚。14. 根据权利要求10的方法，其进一步包括操纵室内的压力以将一氧化硅气体抽空。15. 根据权利要求14的方法，其中操纵压力包括使用真空装置。16. 根据权利要求10的方法，其中最大堰腐蚀点为沿着熔体/晶体界面的点。17. 用于通过Czochralski方法生长锭的系统，其中锭在由结晶原料补充的一些熔融 硅中从熔体/晶体界面拉引，所述设备包含： 限定配置用于使吹扫气体围绕生长锭循环的腔的生长室； 在生长室中提供且配置用于保持熔融硅的坩埚； 用于提供结晶原料的进料供应； 用于加热结晶原料和熔融硅的加热器；和 支撑于坩埚中并配置用于将熔融硅分离成围绕熔体/晶体界面的内部生长区与配置 用于接收结晶原料的外部区域的堰，所述堰包含至少一个竖直延伸的侧壁和基本垂直于侧 壁延伸的帽。18. 根据权利要求17的系统，其中帽从至少一个侧壁径向向内延伸。19. 根据权利要求17的系统，其中帽从至少一个侧壁径向向内和径向向外延伸。20. 根据权利要求17的系统，其进一步包含具有至少一个竖直延伸的侧壁的第二堰， 所述第二堰从堰径向向外布置。21. 根据权利要求20的系统，其中堰具有比第二堰更低的高度。22. 根据权利要求17的系统，其中堰包含石英。
【专利摘要】用于通过Czochralski方法生长锭的设备包含：限定配置用于使吹扫气体围绕生长锭循环的腔的生长室，和在生长室中提供且配置用于保持熔融硅的坩埚。堰支撑于坩埚中并配置用于将熔融硅分离成围绕熔体/晶体界面的内部生长区与配置用于接收结晶原料的外部区域。堰包含至少一个竖直延伸的侧壁和基本垂直于侧壁延伸的帽。
【IPC分类】C30B29/06, C30B15/12
【公开号】CN104955991
【申请号】CN201380071427
【发明人】T·N·斯瓦米纳坦
【申请人】索拉克斯有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2013年11月26日
【公告号】US20140144372, WO2014085391A1