[發明專利]通過再熔化顆粒制造由硅構成的單晶體的裝置

有效

• 申請號: 201010294171.1
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN102051671A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: W·馮阿蒙;L·阿爾特曼紹夫爾;A·穆茲尼克斯
• 申請（專利權）人: 硅電子股份公司
• 主分類號: C30B13/00
• 分類號: C30B13/00;C30B29/06
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡洪貴

技術領域

本發明涉及一種用于通過再熔化顆粒制造由硅構成的單晶體的裝置。所述裝置包括：由硅構成的轉動板，所述轉動板具有中心開口和由硅構成的管狀延伸部，所述管狀延伸部環繞所述開口，且延伸到板的下方；第一感應加熱線圈，所述第一感應加熱線圈設置在板的上方，以熔化顆粒；以及第二感應加熱線圈，所述第二感應加熱線圈設置在板的下方，以使熔化的顆粒結晶。

背景技術

單晶體借助于這種類型的裝置的制造與浮區方法(FZ方法)類似。特殊區別在于，主要再熔化由硅構成的多晶顆粒而不是由硅構成的多晶給料桿。可通過在流化床上沉淀而獲得所述顆粒。專門的感應加熱線圈(“感應線圈”)相應地用于熔化顆粒和使熔融的顆粒結晶，所述線圈分別位于由硅構成的轉動板的上方和下方。供給到由硅構成的板的顆粒在那里被感應熔化，且作為液體硅的膜通過板中的中心開口和沿著由硅構成的管狀延伸部流動到熔融體，所述熔融體形成在由硅構成的生長的單晶體的端部上。

在所述方法開始時，此時在其下邊緣處仍由固體硅層封閉的管狀延伸部首先借助于設置在板的下方的感應加熱線圈熔化，其中，出現了少量的液體硅。管狀延伸部的下邊緣被使得離感應加熱線圈中的內孔的邊緣具有可能最短的距離，以便使高的能量密度能夠感應式地傳遞到管狀延伸部和所形成的體積量的熔融硅。為此，設置在板的下方的感應加熱線圈側向移位。然后，單晶晶種添加到所述體積的熔融的硅，且根據FZ方法，首先細頸、然后錐形地延伸到端徑部的單晶體的一部分以及最后的具有恒定的期望直徑的一部分結晶。熔融硅的所需材料通過部分熔化管狀延伸部、通過熔化封閉管狀延伸部的所述層、通過從部分地熔化板的上側以及隨后通過熔化由硅構成的顆粒提供。延伸通過設置在板下方的感應加熱線圈中的內孔的熔融體形成。當具有恒定的期望直徑的區段結晶時，或者在合適情況下之前已結晶，則感應加熱線圈和熔融體相對彼此定位，使得熔融體大致對稱地延伸穿過感應加熱線圈中的內孔。

DE10204178A1描述了所述方法和適合于執行所述方法的裝置。這些裝置中的一些裝置包括由金屬構成的水冷屏蔽板，所述屏蔽板設置在由硅構成的板與第二感應加熱線圈之間。它用于屏蔽由硅構成的板以免遭受到第二感應加熱線圈的電磁場作用，且用作從由硅構成的板散熱的冷源。

在操作過程中，屏蔽板經受嚴重的熱負載，從而它往往會彎曲。如果為此屏蔽板被制得較厚以避免彎曲或軸向留下足夠的空間以便使屏蔽板可彎曲而不接觸第二感應加熱線圈或由硅構成的板，則在管狀延伸部的端部處具有熔融體凝結和連續流動的硅膜被打斷的危險。

發明內容

本發明的目的是消除這種危險，而沒有不利的后果。

上述目的借助于這樣一種用于通過再熔化顆粒制造由硅構成的單晶體的裝置實現，所述裝置包括：由硅構成的轉動板，所述轉動板具有中心開口和由硅構成的管狀延伸部，所述管狀延伸部環繞所述開口，且延伸到所述板的下方；第一感應加熱線圈，所述第一感應加熱線圈設置在所述板的上方，以用于熔化顆粒；以及第二感應加熱線圈，所述第二感應加熱線圈設置在所述板的下方，以用于使熔化的顆粒結晶，其中，第二感應加熱線圈在其與由硅構成的所述板相對的一側上具有由可透過磁場的材料構成的下層、和上層，在所述上層中，具有用于傳導冷卻劑的至少一個冷卻通道。

轉動板具有中心開口和由硅構成的管狀延伸部，所述管狀延伸部環繞所述開口且延伸到所述板的下方。第二感應加熱線圈在其與由硅構成的所述板相對的一側具有下層和上層，所述下層由可透過磁場的材料構成，在所述上層中，具有用于傳導冷卻劑的至少一個冷卻通道。第二感應加熱線圈優選由銀或銅制成。下層與第二感應加熱線圈直接熱接觸，上層與下層直接熱接觸。上層和第二感應加熱線圈彼此之間直接電隔離。槽可加入到上層的繞著第二感應加熱線圈中的內孔的邊緣中，以抵制第二感應加熱線圈感應耦合到上層的該區域的狀態。流過上層的冷卻通道的冷卻劑例如水冷卻轉動板的與第二感應加熱線圈相對的下側。具有良好的熱傳導率的材料例如金屬或陶瓷優選被考慮作為形成上層的材料。具有良好的熱傳導率且不會不利地影響作為半導體材料的硅的電性能的金屬材料是特別優選的。銀和銅是特別合適的。上層應向相對的板輻射盡可能少的熱。因此，優選地，在與板相對的一側上使上層暗黑化。