[發明專利]允許雜質稀釋的穿過堰體的通路的設計方法

有效

• 申請號: 201580051664.3
• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN106715764B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: T·N·斯瓦米納坦;H·W·科布
• 申請（專利權）人: 各星有限公司
• 主分類號: C30B15/02
• 分類號: C30B15/02;C30B15/12;C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 秘鳳華;吳鵬

本發明提供一種用于在晶體生長系統中從熔體生長晶錠的方法。該系統包括坩堝和設置在坩堝內的屏障。該方法包括：確定平流輸送率小于擴散輸送率的佩克萊特數(Pe)；基于所確定的佩克萊特數計算要形成在屏障中的通路的截面積，以允許雜質在晶錠的生長期間通過所述通路向外擴散；以及使用其中形成有所述通路的屏障生長晶錠。

對相關申請的交叉引用

本申請要求2014年7月25日提交的美國非臨時專利申請No.14/341,589的優先權，其全部公開內容通過引用整體并入本文中。

技術領域

本發明總體涉及半導體或太陽能材料的晶錠的生產，更特別地涉及用于延長生長過程的壽命周期的穿過堰體的通路的設計方法。

背景技術

在通過直拉(CZ)法生長的單晶硅的生產中，將多晶硅在拉晶裝置的諸如為石英坩堝的坩堝中熔化，以形成硅熔體。提拉器然后將晶種下降到熔體中，并且緩慢地將晶種從熔體中提出，從而使熔體在晶種上固化。隨著晶錠被拉出，某些雜質從正在形成的晶錠結構上被排斥到緊鄰晶錠的熔體中，這導致雜質偏析。雜質包含金屬和摻雜劑類別。與晶錠緊鄰的熔體中的雜質的濃度隨著晶錠從熔體被連續拉出而增大。結果，被拉出的晶錠的純度隨著雜質的濃度增大而減小，直至該過程最終由于晶錠的純度下降到可接受的水平以下而停止。為了使用該方法生產高品質的單晶錠，緊鄰晶錠的熔體的表面的溫度和穩定性必須維持基本恒定，同時限制正在生長的晶錠附近的雜質濃度。用于實現此目標的已有系統并非完全令人滿意。因此，需要更高效和有效的系統和方法來限制溫度和表面擾動，以及限制與晶錠緊鄰的熔體中的雜質濃度。

此“背景技術”章節意在向讀者介紹可能與下文被描述和/或要求保護的本發明的各方面相關的技術的各方面。相信此討論有助于為讀者提供背景信息，以幫助更好地理解本發明的各方面。因此，應當理解的是，這些敘述應當從這個角度閱讀，而不是作為對已有技術的認可。

發明內容

一方面，提供一種用于在晶體生長系統中從熔體生長晶錠的方法。該系統包括坩堝和設置在坩堝內的屏障。該方法包括：確定平流輸送率小于擴散輸送率的佩克萊特數(Pe)；基于所確定的佩克萊特數計算要形成在屏障中的通路的截面積，以允許雜質在晶錠生長期間通過所述通路向外擴散；以及使用其中形成有所述通路的屏障來生長晶錠。

另一方面，提供一種用于在晶體生長系統中從熔體生長晶錠的方法。該系統包括坩堝和在坩堝內的屏障。屏障具有通路以允許熔體從中移動通過，并且所述通路具有構造成允許雜質在晶錠的生長期間擴散的截面積。該方法包括：設計穿過屏障的通路以允許雜質在晶錠生長期間通過所述通路向外擴散；將晶種下降到熔體中；將晶種從熔體提升出來以生產晶錠；將晶錠與熔體分離；在晶錠與熔體分離后已經過一定的晶錠交替時間之后，將第二晶種下降到熔體中；以及將第二晶種從熔體提升出來以生產第二晶錠。

又一方面，提供一種用于在晶體生長系統中從熔體生長晶錠的方法。該系統包括坩堝和在坩堝內的屏障。屏障具有允許熔體從中移動通過的通路。該方法包括：設計穿過屏障的通路以允許雜質在晶錠生長期間通過所述通路向外擴散；將原料放置在所述坩堝中并位于屏障外側；以及將所述原料熔化以形成熔體，從而允許所述熔體移動到屏障內側。

存在對關于上述各方面提及的特征的各種改進。其它特征也可以結合在上述各方面中。這些改進和附加的特征可以單獨地或以任意組合存在。例如，下面關于圖示的任意實施例所討論的各種特征可以單獨地或以任意組合結合在任一上述方面中。

附圖說明

圖1是根據一個實施例的晶體生長系統的剖視圖，該晶體生長系統包括具有延伸穿過其中的通路的堰體；

圖2是描繪佩克萊特數(Pe)隨通路尺寸的變化的曲線圖；以及

圖3是描繪對于各種通路尺寸，特征混合時間隨特征熔體質量的變化的曲線圖。

在全部附圖的多個視圖中，對應的附圖標記表示對應的部件。