[发明专利]用于单晶硅连续生长的系统

权利要求书

1.一种用于从熔融晶体原料生长单晶锭的改进CZ系统，包括：

包括底部和侧壁的低长宽比、宽直径坩埚，用于容纳与从熔融材料生长锭的籽晶相关的熔体/晶体界面处的一定量熔融材料，其中所述坩锅的低长宽比，直径对高度，为4∶1-10∶1；

预熔化器，用于为坩埚提供熔融晶体原料的基本连续源，使得熔体/晶体界面维持在所需水平而没有坩埚的垂直移动；

包括以辐射状模式布置在坩埚底部之下的独立可控加热元件的环形加热装置，对用于对每个加热元件施加功率的控制器作出响应，使得横跨熔体和生长晶体的半径建立代表对于晶体生长最佳的热分布的相应热区。

2.如权利要求1中的改进CZ系统，其中环形加热装置包括以辐射状模式布置的多个独立控制的电阻加热器，以建立横跨熔体的相应热区，每一个热区由各电阻加热器的热输出控制，使得横跨熔体和在晶体熔体界面处建立最佳热分布。

3.如权利要求1中的改进CZ系统，还包括：

一个或多个分别控制的侧壁加热器以及一个或多个用于监测每一个热区温度和用于产生代表检测温度的信号的传感器；

对传感器信号作出响应的控制装置，用于激活每一个侧壁加热器和环形加热装置，使得横跨熔体和在晶体熔体界面处建立最佳热分布。

4.如权利要求1中的改进CZ系统，还包括多个相继关于坩埚布置的晶体提拉室，每一个提拉室包括用于在熔体/晶体界面处定位籽晶和用于提拉生长锭的装置，使得当第一锭的生长完成时第一提拉室将第一锭移离坩埚以冷却，并且后续提拉室移动来将新晶体定位于坩埚中的熔体/晶体界面处。

5.如权利要求1中的改进CZ系统，其中坩埚的低长宽比为8∶1。

6.如权利要求1中的改进CZ系统，还包括用于将一定量的掺杂剂材料加入到预熔化器中使得整个锭中掺杂剂浓度周向和径向基本均匀的装置。

7.如权利要求1或5中的改进CZ系统，还包括：

低长宽比、宽直径坩埚，该坩埚具有涂覆有选自α或β烧结碳化硅或氮化钽的材料的内表面，用于容纳熔融材料。

8.如权利要求1或5中的改进CZ系统，还包括：

低长宽比、宽直径坩埚，该坩埚包含选自α或β烧结碳化硅或氮化钽的材料。

9.如权利要求1中的改进CZ系统，其中所述预熔化器用于使接收自源的固态晶体原料熔融和为坩埚提供熔融晶体原料输出，该系统还包括：

测压元件装置，用于检测坩埚中熔体的重量和产生代表该检测重量的输出信号；

水平控制器，包括对来自测压元件的信号作出响应的微处理器，并用于基于生长坩埚中熔体的所需深度D确定预熔化器的输出；

流控制装置，与水平控制器通信连接并且布置在固态原料源和预熔化器之间，用于对来自水平控制器的信号响应从而截取或分配来自源的原料至预熔化器，使得预熔化器输出将坩埚中熔体水平维持在最佳晶体生长的预定深度。

10.一种用于连续生长单晶锭的系统，包括：

包括底部的低长宽比、大直径坩埚，用于容纳晶体材料的熔体，其中所述坩锅的低长宽比，直径对高度，为4∶1-10∶1；

预熔化器，该预熔化器具有用于接收晶体材料供给的进口、用于熔化所述材料的装置和用于当熔体被生长晶体吸收时补充熔体的与坩埚连通的出口，使得坩埚中的熔体相对于晶体维持在所需水平而没有坩埚的垂直移动；

多个相继关于坩埚布置的晶体提拉室，使得在生长第一锭时第一提拉室将第一锭移离坩埚以冷却，并且后续提拉室移动来将新晶体定位于坩埚中；

分别可控的加热装置，靠近坩埚底部布置，对用于维持每个加热装置的热输出的控制器作出响应，使得横跨熔体和横跨生长晶体的半径建立代表最佳热分布的相应热区。

11.如权利要求10中的用于连续生长单晶锭的系统，还包括布置在晶体/熔体界面和预熔化器出口之间的熔体中的堰；该堰包括在熔体上方延伸的顶表面，以阻止当将预熔化器中的熔融材料分配到熔体中时在熔体中形成波纹或热扰动。