單晶體錠塊、用于生產(chǎn)單晶體錠塊的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]實(shí)施例涉及一種單晶體錠塊、一種用于生產(chǎn)該單晶體錠塊的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1是示出了傳統(tǒng)單晶體錠塊生產(chǎn)設(shè)備的視圖。
[0003]圖1示出的單晶體錠塊生產(chǎn)設(shè)備包括坩禍10、晶種30、熱罩42和44、加熱器50、線62和牽引馬達(dá)64。
[0004]通過使用柴氏(Czochralski)法的娃單晶體生產(chǎn)方法，在;t甘禍10填充多晶娃后，由加熱器50加熱坩禍10以熔化多晶硅，這導(dǎo)致硅熔體20。接著，降低晶種30以接觸硅熔體20，并且然后通過使用牽引馬達(dá)64旋轉(zhuǎn)連接到晶種30的線62而向上牽引，以隨后形成頸部、肩部和具有預(yù)定錠塊直徑的直徑部(或者直體)。以此方式，完成單晶體錠塊的生長。在該情形中，熱罩42和44用于屏蔽由硅熔體20、坩禍10和加熱器50產(chǎn)生的輻射熱。
[0005]當(dāng)晶種30接觸硅熔體20時(shí)，由于快速的溫度差導(dǎo)致的熱沖擊而在晶種30的下端發(fā)生高密度的滑動(dòng)錯(cuò)位。消除滑動(dòng)錯(cuò)位的成頸操作是重要的，以使無錯(cuò)位硅單晶體錠塊生長。由Dash開發(fā)的成頸操作產(chǎn)生細(xì)長的頸部，該頸部具有在大約3mm至4mm的范圍內(nèi)的直徑和在大約10mm或更大的范圍內(nèi)的長度。
[0006]具有在3mm至4mm的范圍內(nèi)的小直徑的頸部可能會(huì)隨著生長過程中娃單晶體錠塊的增大的直徑和重量而損壞，這會(huì)導(dǎo)致各種意外，例如單晶體錠塊掉落等。具體地，單晶體錠塊的更大直徑和重量會(huì)使對頸部的損壞惡化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問題
[0008]實(shí)施例提供了具有無錯(cuò)位和大直徑頸部的單晶體錠塊。
[0009]另外，實(shí)施例提供了用于生產(chǎn)單晶體錠塊的設(shè)備和方法。
[0010]一種單晶體錠塊生產(chǎn)設(shè)備包括:坩鍋，熔體容置在坩鍋中；加熱器，構(gòu)造成加熱坩鍋；熱屏蔽構(gòu)件，構(gòu)造成屏蔽來自加熱器和熔體的輻射熱量；和頸蓋，構(gòu)造成在坩鍋上方包圍晶種單元，該頸蓋被引入熱屏蔽構(gòu)件的開口中，輻射熱量在開口中不被屏蔽，該頸蓋在預(yù)定范圍內(nèi)隨著晶種單元的豎直運(yùn)動(dòng)而豎直地運(yùn)動(dòng)。
[0011]該設(shè)備還可以包括導(dǎo)引單元，以在預(yù)定范圍內(nèi)導(dǎo)引頸蓋的豎直運(yùn)動(dòng)路徑。
[0012]導(dǎo)引單元的兩個(gè)端部可以限定該預(yù)定范圍，并且導(dǎo)引單元具有從其兩端中更靠近坩鍋的一端向內(nèi)突出的止擋部，該止擋部用以限制豎直運(yùn)動(dòng)路徑。
[0013]該頸蓋可以具有:頂部，由第一區(qū)和第二區(qū)組成，其中第一區(qū)由晶種單元支承并且具有通孔，連接到晶種單元的線穿過該通孔，而第二區(qū)從頂部的邊緣向外突出，從而由止擋部接??；側(cè)部，從該頂部延伸；以及底部，從該側(cè)部向內(nèi)突出并且構(gòu)造成包圍晶種單元，該底部限定用于晶種單元進(jìn)入/退出的開口。
[0014]當(dāng)?shù)诙^(qū)的突出部由止擋部接住時(shí)，該頸蓋的底部和熱屏蔽構(gòu)件可以形成熱屏蔽構(gòu)件。
[0015]該設(shè)備還可以具有控制器以在形成熱屏蔽構(gòu)件過程中通過將晶種單元浸入熔體中來控制單晶體錠塊的頸部生長。
[0016]頸蓋的頂部和側(cè)部可以由金屬或金屬氧化物形成。
[0017]頸蓋的底部可以由具有1.0ppma或更小的Μ/I (單體與引發(fā)劑的比值)的材料形成。
[0018]該頸蓋可以包括:至少一個(gè)內(nèi)壁層；和至少一個(gè)外壁層，放置在至少一個(gè)內(nèi)壁層上以防止從頸蓋的內(nèi)部發(fā)出的熱量的傳送。
[0019]至少一個(gè)外壁層的孔隙率大于至少一個(gè)內(nèi)壁層的孔隙率。
[0020]該至少一個(gè)外壁層可以包括氣泡，并且該至少一個(gè)內(nèi)壁層可以不包括氣泡。
[0021]該至少一個(gè)內(nèi)壁層和該至少一個(gè)外壁層中的每個(gè)可以由二氧化硅形成。
[0022]一種單晶體錠塊生產(chǎn)方法，由單晶體錠塊生產(chǎn)設(shè)備執(zhí)行，該單晶體錠塊生產(chǎn)設(shè)備包括:坩鍋，熔體容置在坩鍋中；加熱器，構(gòu)造成加熱坩鍋；熱屏蔽構(gòu)件，構(gòu)造成屏蔽來自加熱器和熔體的輻射熱量；和頸蓋，構(gòu)造成在坩鍋上方包圍晶種單元，該頸蓋被引入熱屏蔽構(gòu)件的開口中，輻射熱量在開口中不被屏蔽，該頸蓋在預(yù)定范圍內(nèi)隨著晶種單元的豎直運(yùn)動(dòng)而豎直地運(yùn)動(dòng)，該方法可以包括:制造熔體；在預(yù)定范圍內(nèi)將晶種單元和頸蓋一起降下；在已下降的頸蓋保持靜止以將晶種單元浸在熔體中的狀態(tài)下通過進(jìn)一步降下晶種單元而使單晶體錠塊的頸部生長，并且然后將晶種單元向上牽引；并且在使該頸部生長后，將晶種單元和頸蓋一起向上牽引。
[0023]一種由單晶體錠塊生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)的單晶體錠塊，該單晶體錠塊生產(chǎn)設(shè)備包括:坩鍋，熔體容置在坩鍋中；加熱器，構(gòu)造成加熱坩鍋；熱屏蔽構(gòu)件，構(gòu)造成屏蔽來自加熱器和熔體的輻射熱量；和頸蓋，構(gòu)造成在坩鍋上方包圍晶種單元，該頸蓋被引入熱屏蔽構(gòu)件的開口中，福射熱量在開口中不被屏蔽，該頸蓋在預(yù)定范圍內(nèi)隨著晶種單元的豎直運(yùn)動(dòng)而豎直地運(yùn)動(dòng)，該單晶體錠塊可以包括頸部，該頸部隨著由頸蓋包圍的晶種單元浸入熔體中而生長，該頸部沒有錯(cuò)位并且具有5.5mm或更大的直徑。
[0024]該錠塊還可以包括:肩部，在該頸部下方生長；和直徑部，在該肩部下方生長并且具有300mm或更大的直徑。
[0025]一種單晶體錠塊生產(chǎn)設(shè)備，可以包括:坩鍋，熔體容置在坩鍋中；加熱器，構(gòu)造成加熱坩鍋；熱屏蔽構(gòu)件，構(gòu)造成屏蔽來自加熱器和熔體的輻射熱量；和頸蓋，構(gòu)造成在坩鍋上方包圍晶種，該頸蓋被引入熱屏蔽構(gòu)件的開口中，輻射熱量在開口中不被屏蔽，其中，該頸蓋包括:至少一個(gè)內(nèi)壁層；和至少一個(gè)外壁層，位于至少一個(gè)內(nèi)壁層上以防止從頸蓋的內(nèi)部發(fā)出的熱量傳送。
[0026]如從上述描述明顯的是，根據(jù)實(shí)施例，在單晶體錠塊和用于生產(chǎn)單晶體錠塊的設(shè)備和方法中，在晶種由引入到熱屏蔽構(gòu)件的開口中的頸蓋包圍并且因此晶種保持溫暖的狀態(tài)中，通過將晶種浸在熔體中，可以生長由具有5.5mm或更大的大直徑的無錯(cuò)位頸部和具有300mm或更大的大直徑的直徑部所組成的單晶體錠塊。另外，由于使用由多個(gè)層組成的頸蓋，可以確保晶種在形成頸部過程中更可靠地保持溫暖，這導(dǎo)致具有增大直徑的單晶體錠塊的無錯(cuò)位頸部的生長。
【附圖說明】
[0027]參照以下附圖詳細(xì)地描述各布置和實(shí)施例，附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，其中:
[0028]圖1是示出了傳統(tǒng)單晶體錠塊生產(chǎn)設(shè)備的視圖；
[0029]圖2是示出了根據(jù)實(shí)施例的單晶體錠塊生產(chǎn)設(shè)備的視圖；
[0030]圖3是示出了根據(jù)實(shí)施例的圖2的頸蓋和導(dǎo)引單元的放大截面圖；
[0031]圖4(a)是示出了圖3所示頂部的平面圖，而圖4(b)是示出了圖3的部分“A”的放大截面圖；
[0032]圖5是流程圖，該流程圖說明了根據(jù)實(shí)施例的用于形成大直徑無錯(cuò)位硅單晶體頸部的方法；
[0033]圖6a至圖6h是圖2所示單晶體錠塊生產(chǎn)設(shè)備的視圖，它們示出了頸蓋通過實(shí)施圖5方法的移動(dòng)。
[0034]圖7是根據(jù)實(shí)施例的單晶體錠塊的截面圖；
[0035]圖8是示出了根據(jù)另一實(shí)施例的單晶體錠塊生產(chǎn)設(shè)備的視圖；
[0036]圖9a至圖9c是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的頸蓋的截面圖；以及
[0037]圖10是單層頸蓋的截面圖。
[0038]最佳實(shí)施方式
[0039]下文將參照附圖以最佳方式詳細(xì)描述各個(gè)實(shí)施例，以提高對這些實(shí)施例的理解。但是，這些實(shí)施例的各種修改也是可能的，并且這些實(shí)施例的技術(shù)精神不解釋為限制這些實(shí)施例。提供本公開的各個(gè)實(shí)施例以為本領(lǐng)域技術(shù)人員解釋本公開。
[0040]圖2是示出了根據(jù)實(shí)施例的單晶體錠塊生產(chǎn)設(shè)備100A的視圖。
[0041]參照圖2，單晶體錠塊生產(chǎn)設(shè)備100A包括坩鍋110、可旋轉(zhuǎn)支承軸132、加熱器134、隔離器136、反應(yīng)室138、熱屏蔽構(gòu)件140、頸蓋150A、導(dǎo)引單元160、晶種單元170、線180、牽引驅(qū)動(dòng)單元182和控制件184。
[0042]根據(jù)實(shí)施例的單晶體錠塊生產(chǎn)設(shè)備100A用于通過柴氏