專利名稱：一種用于3寸多晶硅生長的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(zhì)量。
背景技術(shù)：
使用切克拉斯基方法(Czchohralski method)生產(chǎn)晶體硅已經(jīng)眾所周知，其技朮 基本完善，在此基礎(chǔ)上提出的改進(jìn)創(chuàng)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(shí)用。在多晶硅提拉過程中，如果雜質(zhì)分布不均，將導(dǎo)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(qū)電阻率均勻度，它直接影響器件參數(shù)的一 致性和成品率。與此同時(shí)，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(zhì)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(zhì)濃度逐漸增 大，存在于硅液表面的雜質(zhì)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(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高晶體硅的成品率，日本專利NO. 141578/84公開了連續(xù)或間斷地向 坩堝內(nèi)添加硅料以始終保持硅液在預(yù)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(xì)描述。同時(shí)日本專利NO. 136448/89又公開了一種新發(fā)明，就是 將不透明的石英玻璃作為隔板，放于石英坩堝內(nèi)，將熔融的硅料分隔成兩部分，內(nèi)側(cè)是單晶 硅生長部分，外側(cè)是硅料熔化部分。通過漏斗向外側(cè)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(yōu)點(diǎn)，但也存在著不少缺 陷1)隔板內(nèi)外側(cè)溫度不容易掌控；2)要使硅液一直保持在預(yù)定位置，內(nèi)側(cè)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(jìn)料速度之間可能出現(xiàn)不平衡；3)容易造成濃度漲落而影響高質(zhì)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(zhì)，對長晶產(chǎn)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(qū)流到單晶生 長區(qū)。除此之外，該專利還在分隔板上方裝有保溫蓋，用以穩(wěn)定單晶硅生長時(shí)的徑向溫度梯 度。但用此方法使凝固速度45克/分以上以穩(wěn)定生產(chǎn)單晶硅，其對坩堝、分隔件、保溫蓋等 材料及設(shè)備要求較苛刻。日本專利N0. 308766/87公開了一種單晶硅的制造方法和設(shè)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(qū)溫度比單晶生長區(qū)溫度高出10°c或更高，防止熔態(tài)硅液固化或圍繞隔板的硅液固
3化。但是一旦溫度有所波動，就會導(dǎo)致氧化誘發(fā)層積缺陷。上述各發(fā)明專利都有共同的特點(diǎn)，就是原料熔融區(qū)溫度要高于單晶生長區(qū)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(zhàn)性，不易實(shí)現(xiàn)。同 時(shí)其隔板材料選用方面還有待于探討，因?yàn)楦舭迮c硅液接觸部分越多，說明與硅反應(yīng)的幾 率及程度越大，影響了硅液本身的純度。本發(fā)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(fā)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(nèi)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(tài)。本發(fā)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(zhì)量。


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(jī)構(gòu)；8-驅(qū)動電機(jī)；9-硅液
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一種3”多晶硅生長裝置，主要包括三個(gè)組成部分石英制成的隔板，上 下傳動機(jī)構(gòu)和驅(qū)動電機(jī)。下種前，啟動驅(qū)動電機(jī)，將隔板下降到距硅液面1 2mm處進(jìn)行 預(yù)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(tài)，穩(wěn)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(jī)構(gòu)將與硅液同時(shí)下降以盡量保持原始狀態(tài)；拉晶結(jié)束后，將隔板提拉出 硅液面。隔板為空心圓柱形，內(nèi)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)于爐蓋右上方，整體裝 置參見說明書附圖。本發(fā)明的隔板與硅液接觸部分較少，能減少其與熔硅反應(yīng)的概率。除 此之外，本發(fā)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(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種用于3”多晶硅生長裝置，其裝置包括隔板，上下傳動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動電機(jī)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于3”多晶硅生長裝置，其中所述隔板由石英材料制 成，空心圓柱形，內(nèi)徑200mm，厚度10mm，高度30mm ；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于3”多晶硅生長方法，其特征在于下種前，啟動驅(qū)動 電機(jī)，將隔板下降到硅液上方預(yù)熱，待隔板溫度與硅液溫度接近后，下降隔板至硅液面上， 隔板上端高出硅液面5mm，下端浸沒于硅液中，并在拉晶過程中一直保持此狀態(tài)，隔板5mm 以下開有若干孔隙，均勻分布于距隔板5mm以下處，用來維持硅液混合均勻；
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于3”多晶硅生長裝置，其中所述上下傳動機(jī)構(gòu)位 于爐蓋右上方，用于支持隔板上下移動，以保持隔板上端始終高于硅液面5mm ；
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的一種用于3”多晶硅生產(chǎn)裝置，其中所述驅(qū)動電機(jī)用于 支持上下傳動機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種用于3寸多晶硅生長裝置及其方法，包括石英制成的隔板、上下傳動機(jī)構(gòu)、驅(qū)動電機(jī)。下種之前，啟動驅(qū)動電機(jī)，將隔板下降到接近硅液面處預(yù)熱；待隔板溫度與硅液溫度接近后，再將隔板下降到硅液面上，隔板上端高出硅液5mm，穩(wěn)定后下種；等徑生長過程中，隨著晶體的提拉，硅液逐漸消耗，隔板將與硅液同時(shí)下降以盡量保持隔板上端始終高出硅液面5mm；拉晶結(jié)束后，將隔板提拉出硅液面。隔板為空心圓柱形，下端開有若干孔隙，以維持硅液混合均勻。
文檔編號C30B29/06GK102140682SQ20111005570
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者柳祝平, 黃小衛(wèi) 申請人:元亮科技有限公司