专利名称：用于通过使用熔融颗粒产生由硅构成的单晶体的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过使用熔融颗粒产生由硅构成的单晶体的方法。所述方法 包括借助于第一感应加热线圈，在生长的单晶体与由硅构成的锥形管的下端之间产生 第一体积的熔融硅，所述管在下端被封闭，且围出由硅构成的转动板的中心开口，所述管延 伸到所述板的下方，且所述第一感应加热线圈设置在所述板的下方；借助于设置在所述板的上方的第二感应加热线圈产生第二体积的熔融硅；将所述管的下端熔化到产生用于第二体积的熔融硅的通道开口的程度；以及在消耗第一和第二体积的熔融硅的情况下使单晶体硅在生长的单晶体上结晶。
背景技术：
首先细颈、然后单晶体的锥形延伸区段、最后单晶体的圆柱形区段产生结晶。在所 述方法开始时，结晶所需的熔融硅源自晶种和锥形管的下端，所述锥形管的下端为此目的 被熔化。在该方法的进一步的过程中，结晶所需的熔融硅还通过第二感应加热线圈熔化板 的上侧和管的内壁获得。单晶体结晶所需的硅的主要部分通过第二感应加热线圈熔化传送 到板上的颗粒并作为液体膜通过管传导到达生长的单晶体获得。所述方法与浮区方法(FZ方法)主要不同在于，为了提供单晶体生长所需的熔融 硅的主要部分，熔化的是颗粒、而不是多晶体块，基于此，专用的感应加热线圈(“感应线 圈，，)分别用于熔化颗粒和用于控制单晶体的结晶。在所述方法开始时，此时其下端封闭的锥形管初始借助于设置在板的下方的第一 感应加热线圈熔化。熔融的硅滴出现在锥形管的下端处。晶种附着到所述硅滴。然后，晶 种借助于第一感应加热线圈再次结晶，以形成细颈，且最终的细颈上的熔融硅的体积通过 使管的下端的另外的硅逐渐熔化而增加到第一体积的熔融硅。与FZ方法类似，在细颈上结 晶出单晶体的无位错的锥形延伸区段，最终结晶出单晶体的圆柱形区段。在单晶体的锥形 延伸区段结晶过程中或甚至在单晶体的锥形延伸区段结晶之前，锥形管的下端熔化到使用 于熔融硅的通道开口在管的下端产生的程度。从该时刻开始，第二体积的熔融硅可沿着管 的内壁流动并通过通道开口流入第一体积的熔融硅。第二体积的熔融硅借助于第二感应加 热线圈产生。所述方法和适合于执行所述方法的装置例如描述于DE 102 04 178 Al中。DE 10 2008 013 326 Al描述了一种感应加热线圈，所述感应加热线圈可用作本 方法的第二感应加热线圈。它在下侧的中心处具有突出区段，借助于所述突出区段，流过锥 形管的熔融硅的膜可被加热和保持为液态。当执行所述方法时，可产生干扰事件，所述干扰事件降低了单晶体的生产率，单晶 体半导体晶片可由所述单晶体制造。因此，位错可突然地形成，或熔融硅在单晶体的已生长 到那点的一侧流走。
发明内容
本发明的发明人已经找出了这种干扰的原因，且在这一过程中提出了本发明。本 发明的目的是减少所述干扰事件的发生。上述目的通过一种用于通过使用熔融颗粒产生由硅构成的单晶体的方法实现，所 述方法包括借助于第一感应加热线圈，在生长的单晶体与由硅构成的锥形管的下端之间产生 第一体积的熔融硅，所述管在下端被封闭，且围出由硅构成的转动板的中心开口，所述管延 伸到所述板的下方，且所述第一感应加热线圈设置在所述板的下方；借助于设置在所述板的上方的第二感应加热线圈产生第二体积的熔融硅；将所述管的下端熔化到产生用于第二体积的熔融硅的通道开口的程度，所述通道 开口在第二体积的熔融硅还没有出现或少于第一体积的熔融硅的体积的两倍时产生；以及在消耗第一和第二体积的熔融硅的情况下使单晶体硅在生长的单晶体上结晶。由于在锥形管中产生通道开口而对生长的单晶体施加的过高的载荷被认为是干 扰事件的原因。如果第二体积的熔融硅利用通道开口的产生几乎即刻流入第一体积的熔融 硅，则会对生长的单晶体施加载荷。根据本发明，通过使通道开口在第二体积的熔融硅还没 有出现或少于第一体积的熔融硅的体积的两倍时产生，该施加的载荷被限制。如果所述方 法通过该措施执行，则所述干扰事件很少地产生。
下面，参看图1更详细地解释本发明。图1示出了马上要在锥形管中产生通道开 口的阶段。
具体实施例方式在所述方法开始时，锥形管1的下端初始借助于第一感应加热线圈2被熔化，从而 出现熔融的硅滴。在该阶段，第一感应加热线圈和锥形管优选相对彼此设置成使第一感应 加热线圈中的内孔的边缘与熔融的硅滴之间的距离尽可能小。该距离优选通过从同轴布置 位置向一侧移动第一感应加热线圈而被缩短。此时，与锥形管和第一感应加热线圈同轴布 置的情况相比，以感应方式传递到硅滴和管的下端的能量密度较高。随后，特别是在单晶体 的圆柱形区段正结晶时，优选采用同轴布置。锥形管1在由硅构成的转动板3中围出中心 开口，且延伸到板的下方。板的下侧借助于设置在板与第一感应加热线圈2之间的冷却装 置4被冷却，以便板3的下侧未被熔化。冷却装置4也可被实施为第一感应加热线圈2的 上层。单晶体晶种从下方浸蘸到由于管的下端的初始熔化而产生的熔融的硅滴中。于 是，晶种借助于第一感应加热线圈2再结晶而形成细颈5，以便当晶种与硅滴接触时形成的 位错从晶格指向。在所述方法的进一步的过程中，细颈4与锥形管1的端部之间的垂直距 离逐渐地增加，首先，单晶体的锥形延伸区段(未示出)在细颈5上结晶，然后，单晶体的圆 柱形区段(同样未示出)在锥形延伸区段上结晶。单晶体优选包含至少一种搀杂物，所述掺杂物添加给熔融硅，例如成掺杂气体的 形式，或所述掺杂物在熔化之前包含在硅中。
结晶所需的熔融的硅初始源自晶种和锥形管的下端，随后源自板的上侧和管的内 壁，特别是在单晶体的圆柱形区段的结晶过程中源自传送到板3上的颗粒6，所述颗粒借助 于设置在板3的上方的第二感应加热线圈7熔化，且作为液体膜8通过管传导到生长中的 单晶体。熔化的颗粒也可已经用于单晶体的锥形延伸区段的结晶。第二感应加热线圈优选与DE 10 2008 013 326 Al中描述的感应加热线圈类似地 实施，从而具有伸入到锥形管1中的区段12。图1示出了单晶体的细颈5已结晶时的状态。第一体积9的熔融硅位于锥形管1 的封闭的下端与细颈5之间。根据本方法的第一实施例，第二体积10的熔融硅通过借助于第二感应加热线圈7 熔化转动的板3的上侧和锥形管1的内壁而在封闭的锥形管1中产生。第二体积10的熔 融硅积聚在锥形管的下端中。此时，它也可已经包含源自颗粒6的熔融硅，所述颗粒通过一 个或多个料斗11和第二感应线圈7中的相应数量的开口传送到转动的板3上，然后借助于 第二感应加热线圈7被熔化。锥形管1的下端借助于第一感应加热线圈2进一步被熔化，直到锥形管的下端的 封闭锥形管1的下端的那部分已被完全熔化为止。这样，在锥形管1中产生通道开口，已积 聚在管中的第二体积10的熔融硅几乎即刻通过所述通道开口流入第一体积9的熔融硅。优 选地，通过暂时将第二感应加热线圈7的伸入管中的区段12下降到距离管的内壁较小的距 离来支持通道开口的产生，直到已经产生通道开口为止。根据本方法的第一实施例，通道开口在第二体积10的熔融硅少于第一体积9的熔 融硅的体积的两倍时产生。在这种情况下，由生长中的单晶体构成的敏感系统仅轻微地被 干扰，从而使得形成位错或组合熔融体积的熔融硅行进超过接合边缘到达生长的单晶体的 可能性低。根据本方法的第二实施例，通道开口在锥形管中还没有第二体积10的熔融硅时 产生在锥形管1中。在这种情况下，借助于第二感应加热线圈7熔化硅的过程仅在通道开 口已产生在锥形管中之后才开始。在该过程的情况下，对生长的单晶体的相关干扰保持在 不明显的程度上。
权利要求
1.一种用于通过使用熔融颗粒产生由硅构成的单晶体的方法，所述方法包括借助于第一感应加热线圈，在生长的单晶体与由硅构成的锥形管的下端之间产生第一 体积的熔融硅，所述管在下端被封闭，且围出由硅构成的转动板的中心开口，所述管延伸到 所述板的下方，且所述第一感应加热线圈设置在所述板的下方；借助于设置在所述板的上方的第二感应加热线圈产生第二体积的熔融硅；将所述管的下端熔化到产生用于第二体积的熔融硅的通道开口的程度，所述通道开口 在第二体积的熔融硅还没有出现或少于第一体积的熔融硅的体积的两倍时产生；以及在消耗第一和第二体积的熔融硅的情况下使单晶体硅在生长的单晶体上结晶。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过降低第二感应加热线圈 的伸入到所述管中的区段来支持通道开口的产生。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过从板的上侧和管的 内壁熔化硅产生第二体积的熔融硅的一部分。
4.如权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，所述方法包括在单晶体的锥形延 伸区段的结晶过程中或在单晶体的锥形延伸区段的结晶之后开始熔化传送到所述板的颗
全文摘要
本发明涉及一种用于通过使用熔融颗粒产生由硅构成的单晶体的方法，所述方法包括借助于第一感应加热线圈，在生长的单晶体与由硅构成的锥形管的下端之间产生第一体积的熔融硅，所述管在下端被封闭，且围出由硅构成的转动板的中心开口，所述管延伸到所述板的下方，且所述第一感应加热线圈设置在所述板的下方；借助于设置在所述板的上方的第二感应加热线圈产生第二体积的熔融硅；将所述管的下端熔化到产生用于第二体积的熔融硅的通道开口的程度，所述通道开口在第二体积的熔融硅还没有出现或少于第一体积的熔融硅的体积的两倍时产生；以及在消耗第一和第二体积的熔融硅的情况下使单晶体硅在生长的单晶体上结晶。
文档编号C30B29/06GK102140674SQ20111003266
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月27日 优先权日2010年2月3日
发明者L·阿尔特曼绍夫尔, W·冯阿蒙 申请人:硅电子股份公司