[發明專利]一種用于3寸多晶硅生長的裝置及方法

無效

• 申請號: 201110055703.0
• 申請日: 2011-03-09
• 公開（公告）號: CN102140682A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 柳祝平;黃小衛
• 申請（專利權）人: 元亮科技有限公司
• 主分類號: C30B28/10
• 分類號: C30B28/10;C30B29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種3″多晶硅生長裝置及其方法，具體地說，使用一種3″多晶硅生長的隔板，長晶過程中防止硅液表面渣漂浮到籽晶或晶體周圍，以提高成品質量。

背景技術

使用切克拉斯基方法(Czchohralski?method)生產晶體硅已經眾所周知，其技朮基本完善，在此基礎上提出的改進創新方案也層出不窮，但其中有些由于技朮方面存在著問題，以至至今尚未付諸實用。

在多晶硅提拉過程中，如果雜質分布不均，將導致電阻率也不均。電阻率均勻性包括縱向電阻率均勻度、斷面電阻率均勻度和微區電阻率均勻度，它直接影響器件參數的一致性和成品率。與此同時，非平衡載流子壽命間接地反映多晶硅的純度，如果多晶硅中存在重金屬雜質又會使其壽命值大大降低。隨著多晶硅的生長，硅液逐漸減少，雜質濃度逐漸增大，存在于硅液表面的雜質很可能漂浮到籽晶或晶體生長周圍，從而影響多晶硅的生長，降低多晶硅質量。

發明內容

為了提高晶體硅的成品率，日本專利NO.141578/84公開了連續或間斷地向坩堝內添加硅料以始終保持硅液在預定的高度上，其方法中存在的問題已由日本專利NO.136448/89作出了詳細描述。同時日本專利NO.136448/89又公開了一種新發明，就是將不透明的石英玻璃作為隔板，放于石英坩堝內，將熔融的硅料分隔成兩部分，內側是單晶硅生長部分，外側是硅料熔化部分。通過漏斗向外側硅料熔化部分添加新硅料，熔化了的硅料再通過隔板上的小孔流入單晶硅生長部分。這種方法固然有其優點，但也存在著不少缺陷：

1)隔板內外側溫度不容易掌控；

2)要使硅液一直保持在預定位置，內側生長單晶損耗的料與添加的新硅料其量不好精確把握，且單晶生長速度與硅料進料速度之間可能出現不平?衡；

3)容易造成濃度漲落而影響高質量硅單晶的生長；

4)生長單晶之前需先提渣，而添加新硅料又會引入雜質，對長晶產生不良影響。

日本專利NO.114522/90公開了將由高純度的蜂窩狀的二氧化硅玻璃制成的分隔板同心配置在石英坩堝中，同樣，分隔板上開有若干小孔，使硅液從原料熔融區流到單晶生長區。除此之外，該專利還在分隔板上方裝有保溫蓋，用以穩定單晶硅生長時的徑向溫度梯度。但用此方法使凝固速度45克/分以上以穩定生產單晶硅，其對坩堝、分隔件、保溫蓋等材料及設備要求較苛刻。

日本專利NO.308766/87公開了一種單晶硅的制造方法和設備，同樣也是維持硅液面恒定，用隔板將熔硅隔開，且在隔板及其外部熔化原料的上方覆蓋一塊保溫板，使原料熔融區溫度比單晶生長區溫度高出10℃或更高，防止熔態硅液固化或圍繞隔板的硅液固化。但是一旦溫度有所波動，就會導致氧化誘發層積缺陷。

上述各發明專利都有共同的特點，就是原料熔融區溫度要高于單晶生長區溫度，也就意味著須要為隔板熔化部分提供足夠的熱源，此法在操作上較有挑戰性，不易實現。同時其隔板材料選用方面還有待于探討，因為隔板與硅液接觸部分越多，說明與硅反應的幾率及程度越大，影響了硅液本身的純度。本發明一種用于3”多晶硅生長裝置及其方法則有效避免了上述問題。本發明中，使用石英制成的隔板，距頂端5mm以下通有若干孔隙，隔板內外溫度相同，不須要控制溫差。隔板頂端高于硅液面5mm，并且拉晶過程中一直保持此狀態。本發明的裝置及其方法，能防止長晶過程中硅液表面的渣漂浮到籽晶或晶體生長周圍，從而提高成品的質量。

附圖說明

1-3”多晶硅棒；2-爐蓋；3-隔板；4-石英坩堝；5-石墨坩堝；

6-加熱器；7-上下傳動機構；8-驅動電機；9-硅液

具體實施方式

本發明的一種3”多晶硅生長裝置，主要包括三個組成部分：石英制成的隔板，上下傳動機構和驅動電機。下種前，啟動驅動電機，將隔板下降到距?硅液面1～2mm處進行預熱，待二者溫度接近后下降隔板使之上端高出硅液面5mm，下端浸沒于硅液中，且在拉晶過程中一直保持此狀態，穩定后下種；等徑生長過程中，隨著晶體的提拉，硅液逐漸消耗，隔板依靠上下傳動機構將與硅液同時下降以盡量保持原始狀態；拉晶結束后，將隔板提拉出硅液面。隔板為空心圓柱形，內徑200mm，厚度10mm，高度30mm。隔板下端開有若干孔隙，且均勻分布于距上端5mm處，以維持硅液混合均勻。上下傳動機構設計于爐蓋右上方，整體裝置參見說明書附圖。本發明的隔板與硅液接觸部分較少，能減少其與熔硅反應的概率。除此之外，本發明的隔板，能防止長晶過程中硅液表面的渣漂浮到籽晶或晶體生長周圍，從而提高成品的質量。