[發明專利]含籽晶的晶體材料及其制造方法和制造裝置

無效

• 申請號: 201010218723.0
• 申請日: 2010-07-05
• 公開（公告）號: CN102312281A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 趙鈞永
• 申請（專利權）人: 趙鈞永
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種使用籽晶誘導的垂直方向凝固法制造晶體的方法，包括提供具有基本上直立的側壁的坩堝以容納晶體原料，其中坩堝的底壁包含有位于坩堝最底部的籽晶容納部位，和提供包含有坩堝加熱裝置、坩堝支撐裝置的垂直方向凝固法的晶體制造裝置以容納所述的坩堝，啟動加熱裝置并控制該加熱，形成從坩堝底部向上方溫度逐漸上升的溫度梯度分布熱場，保持籽晶的下部分的固態的同時，熔化坩堝內的原料及籽晶的上部分，然后冷卻坩堝內的熔體使其從與未熔化的籽晶部分的上端的交界面開始向上作方向凝固，獲得晶體實體，本發明的特征是，在底壁的籽晶容納部位的上口和坩堝側壁底部之間，包含有其圍成的腔體的水平截面逐漸擴大的漸變性過渡部位。

2.根據權利要求1的方法，其特征是，所述的坩堝底壁的漸變性過渡部位，形成以一個籽晶容納部位為中心，以取自包括向外凸的碗形、向內凹形(喇叭形)、單階或多階的圓臺形或棱臺形的一組結構中的任一種逐漸向上向側壁方向傾斜延續而連接到側壁底部。

3.根據權利要求2的方法，其中，所述的坩堝由直立的側壁所圍成的腔體與底壁的籽晶容納部位上口處的腔體之間具有大于60的水平截面面積之比。

4.一種使用籽晶誘導的垂直方向凝固法制造晶體的裝置，其包含具有基本上直立的側壁、連接側壁的底壁的坩堝，和坩堝支撐裝置，及含有至少一組加熱器的加熱裝置，其中坩堝的底壁包含有位于坩堝最底部的籽晶容納部位，本發明的特征在于，在底壁的籽晶容納部位的上口和坩堝側壁底部之間，包含有其圍成的腔體的水平截面逐漸擴大的漸變性過渡部位。

5.根據權利要求4的裝置，其特征是，籽晶容納部位上口較小橫截面面積與坩堝腔體的較大的橫截面面積之比小于1/60，所述的坩堝底壁的漸變性的過渡部位，形成以一個籽晶容納部位為中心，以取自以下一組形狀中的任意一種、逐漸向上向側壁方向傾斜延續而連接到側壁底部或底壁的其余部位的底壁結構：向外凸的碗形、向內凹形(喇叭形)、單階或多階的圓臺形或棱臺形。

6.根據權利要求4～5的裝置，其特征是，所述的籽晶容納部位附近，設置有任選自加熱器和冷卻裝置之一的獨立溫度調節裝置。

7.根據權利要求4～5的裝置，其特征是，還設置有任選自機械攪拌裝置和電磁攪拌裝置之一的熔體攪拌裝置。

8.一種使用垂直方向凝固法鑄造晶體的坩堝，其包含具有基本上直立的側壁、連接側壁的底壁的坩堝，坩堝的底壁包含有位于坩堝最底部的籽晶容納部位，其中籽晶容納部位的腔體水平截面面積與穿過側壁的水平截面面積之比小于1/60，本發明的特征是，在坩堝底壁的籽晶容納部位的上口和坩堝側壁底部之間，包含有其圍成的腔體的水平截面逐漸擴大的漸變性過渡部位。

9.根據權利要求8的坩堝，所述的坩堝底壁的漸變的漸變性過渡部位，形成以一個籽晶容納部位為中心，以取自以下一組形狀中的任意一種、逐漸向上向側壁方向傾斜延續而連接到側壁底部或底壁的其余部位的底壁結構：向外凸的碗形、向內凹形(喇叭形)、單階或多階的圓臺形或棱臺形。

10.根據8～9的坩堝，其材質的主要成分為任選自石墨、碳化硅、碳化硅結合氮化硅、氮化硅、石英、石英陶瓷、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈣、氧化鎂中的一種。

11.一種籽晶誘導的方向凝固鑄造單晶或多晶連續實體，包含有靠近凝固起始部位的籽晶部位和晶體主體部位，其特征是，與凝固方向垂直的橫切截面的面積在所述的主體部位與凝固起始部位之比大于60，在所述的凝固起始部位和晶體主體部位之間，包含有其與凝固方向垂直的橫切截面的面積逐漸擴大的漸變性過渡部位。

12.根據11，所述的晶體是含有摻雜劑的半導體晶體。

13.半導體晶片或器件的制造方法，包括提供根據權利要求1～5的方法制取的摻雜的半導體晶體實體，由該晶體形成晶片，在該晶片上，任選形成至少一個p-n結，任選形成導電觸點(或線/帶)，任選封裝該晶片，任選將附加的器件連接該晶片上。