[发明专利]通过再熔化颗粒制造由硅构成的单晶体的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过再熔化颗粒制造由硅构成的单晶体的装置。所述装置包括：由硅构成的转动板，所述转动板具有中心开口和由硅构成的管状延伸部，所述管状延伸部环绕所述开口，且延伸到板的下方；第一感应加热线圈，所述第一感应加热线圈设置在板的上方，以熔化颗粒；以及第二感应加热线圈，所述第二感应加热线圈设置在板的下方，以使熔化的颗粒结晶。

背景技术

单晶体借助于这种类型的装置的制造与浮区方法(FZ方法)类似。特殊区别在于，主要再熔化由硅构成的多晶颗粒而不是由硅构成的多晶给料杆。可通过在流化床上沉淀而获得所述颗粒。专门的感应加热线圈(“感应线圈”)相应地用于熔化颗粒和使熔融的颗粒结晶，所述线圈分别位于由硅构成的转动板的上方和下方。供给到由硅构成的板的颗粒在那里被感应熔化，且作为液体硅的膜通过板中的中心开口和沿着由硅构成的管状延伸部流动到熔融体，所述熔融体形成在由硅构成的生长的单晶体的端部上。

在所述方法开始时，此时在其下边缘处仍由固体硅层封闭的管状延伸部首先借助于设置在板的下方的感应加热线圈熔化，其中，出现了少量的液体硅。管状延伸部的下边缘被使得离感应加热线圈中的内孔的边缘具有可能最短的距离，以便使高的能量密度能够感应式地传递到管状延伸部和所形成的体积量的熔融硅。为此，设置在板的下方的感应加热线圈侧向移位。然后，单晶晶种添加到所述体积的熔融的硅，且根据FZ方法，首先细颈、然后锥形地延伸到端径部的单晶体的一部分以及最后的具有恒定的期望直径的一部分结晶。熔融硅的所需材料通过部分熔化管状延伸部、通过熔化封闭管状延伸部的所述层、通过从部分地熔化板的上侧以及随后通过熔化由硅构成的颗粒提供。延伸通过设置在板下方的感应加热线圈中的内孔的熔融体形成。当具有恒定的期望直径的区段结晶时，或者在合适情况下之前已结晶，则感应加热线圈和熔融体相对彼此定位，使得熔融体大致对称地延伸穿过感应加热线圈中的内孔。

DE10204178A1描述了所述方法和适合于执行所述方法的装置。这些装置中的一些装置包括由金属构成的水冷屏蔽板，所述屏蔽板设置在由硅构成的板与第二感应加热线圈之间。它用于屏蔽由硅构成的板以免遭受到第二感应加热线圈的电磁场作用，且用作从由硅构成的板散热的冷源。

在操作过程中，屏蔽板经受严重的热负载，从而它往往会弯曲。如果为此屏蔽板被制得较厚以避免弯曲或轴向留下足够的空间以便使屏蔽板可弯曲而不接触第二感应加热线圈或由硅构成的板，则在管状延伸部的端部处具有熔融体凝结和连续流动的硅膜被打断的危险。

发明内容

本发明的目的是消除这种危险，而没有不利的后果。

上述目的借助于这样一种用于通过再熔化颗粒制造由硅构成的单晶体的装置实现，所述装置包括：由硅构成的转动板，所述转动板具有中心开口和由硅构成的管状延伸部，所述管状延伸部环绕所述开口，且延伸到所述板的下方；第一感应加热线圈，所述第一感应加热线圈设置在所述板的上方，以用于熔化颗粒；以及第二感应加热线圈，所述第二感应加热线圈设置在所述板的下方，以用于使熔化的颗粒结晶，其中，第二感应加热线圈在其与由硅构成的所述板相对的一侧上具有由可透过磁场的材料构成的下层、和上层，在所述上层中，具有用于传导冷却剂的至少一个冷却通道。

转动板具有中心开口和由硅构成的管状延伸部，所述管状延伸部环绕所述开口且延伸到所述板的下方。第二感应加热线圈在其与由硅构成的所述板相对的一侧具有下层和上层，所述下层由可透过磁场的材料构成，在所述上层中，具有用于传导冷却剂的至少一个冷却通道。第二感应加热线圈优选由银或铜制成。下层与第二感应加热线圈直接热接触，上层与下层直接热接触。上层和第二感应加热线圈彼此之间直接电隔离。槽可加入到上层的绕着第二感应加热线圈中的内孔的边缘中，以抵制第二感应加热线圈感应耦合到上层的该区域的状态。流过上层的冷却通道的冷却剂例如水冷却转动板的与第二感应加热线圈相对的下侧。具有良好的热传导率的材料例如金属或陶瓷优选被考虑作为形成上层的材料。具有良好的热传导率且不会不利地影响作为半导体材料的硅的电性能的金属材料是特别优选的。银和铜是特别合适的。上层应向相对的板辐射尽可能少的热。因此，优选地，在与板相对的一侧上使上层暗黑化。