[发明专利]允许杂质稀释的穿过堰体的通路的设计方法

说明书

本发明提供一种用于在晶体生长系统中从熔体生长晶锭的方法。该系统包括坩埚和设置在坩埚内的屏障。该方法包括：确定平流输送率小于扩散输送率的佩克莱特数(Pe)；基于所确定的佩克莱特数计算要形成在屏障中的通路的截面积，以允许杂质在晶锭的生长期间通过所述通路向外扩散；以及使用其中形成有所述通路的屏障生长晶锭。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2014年7月25日提交的美国非临时专利申请No.14/341,589的优先权，其全部公开内容通过引用整体并入本文中。

技术领域

本发明总体涉及半导体或太阳能材料的晶锭的生产，更特别地涉及用于延长生长过程的寿命周期的穿过堰体的通路的设计方法。

背景技术

在通过直拉(CZ)法生长的单晶硅的生产中，将多晶硅在拉晶装置的诸如为石英坩埚的坩埚中熔化，以形成硅熔体。提拉器然后将晶种下降到熔体中，并且缓慢地将晶种从熔体中提出，从而使熔体在晶种上固化。随着晶锭被拉出，某些杂质从正在形成的晶锭结构上被排斥到紧邻晶锭的熔体中，这导致杂质偏析。杂质包含金属和掺杂剂类别。与晶锭紧邻的熔体中的杂质的浓度随着晶锭从熔体被连续拉出而增大。结果，被拉出的晶锭的纯度随着杂质的浓度增大而减小，直至该过程最终由于晶锭的纯度下降到可接受的水平以下而停止。为了使用该方法生产高品质的单晶锭，紧邻晶锭的熔体的表面的温度和稳定性必须维持基本恒定，同时限制正在生长的晶锭附近的杂质浓度。用于实现此目标的已有系统并非完全令人满意。因此，需要更高效和有效的系统和方法来限制温度和表面扰动，以及限制与晶锭紧邻的熔体中的杂质浓度。

此“背景技术”章节意在向读者介绍可能与下文被描述和/或要求保护的本发明的各方面相关的技术的各方面。相信此讨论有助于为读者提供背景信息，以帮助更好地理解本发明的各方面。因此，应当理解的是，这些叙述应当从这个角度阅读，而不是作为对已有技术的认可。

发明内容

一方面，提供一种用于在晶体生长系统中从熔体生长晶锭的方法。该系统包括坩埚和设置在坩埚内的屏障。该方法包括：确定平流输送率小于扩散输送率的佩克莱特数(Pe)；基于所确定的佩克莱特数计算要形成在屏障中的通路的截面积，以允许杂质在晶锭生长期间通过所述通路向外扩散；以及使用其中形成有所述通路的屏障来生长晶锭。

另一方面，提供一种用于在晶体生长系统中从熔体生长晶锭的方法。该系统包括坩埚和在坩埚内的屏障。屏障具有通路以允许熔体从中移动通过，并且所述通路具有构造成允许杂质在晶锭的生长期间扩散的截面积。该方法包括：设计穿过屏障的通路以允许杂质在晶锭生长期间通过所述通路向外扩散；将晶种下降到熔体中；将晶种从熔体提升出来以生产晶锭；将晶锭与熔体分离；在晶锭与熔体分离后已经过一定的晶锭交替时间之后，将第二晶种下降到熔体中；以及将第二晶种从熔体提升出来以生产第二晶锭。

又一方面，提供一种用于在晶体生长系统中从熔体生长晶锭的方法。该系统包括坩埚和在坩埚内的屏障。屏障具有允许熔体从中移动通过的通路。该方法包括：设计穿过屏障的通路以允许杂质在晶锭生长期间通过所述通路向外扩散；将原料放置在所述坩埚中并位于屏障外侧；以及将所述原料熔化以形成熔体，从而允许所述熔体移动到屏障内侧。

存在对关于上述各方面提及的特征的各种改进。其它特征也可以结合在上述各方面中。这些改进和附加的特征可以单独地或以任意组合存在。例如，下面关于图示的任意实施例所讨论的各种特征可以单独地或以任意组合结合在任一上述方面中。

附图说明

图1是根据一个实施例的晶体生长系统的剖视图，该晶体生长系统包括具有延伸穿过其中的通路的堰体；

图2是描绘佩克莱特数(Pe)随通路尺寸的变化的曲线图；以及

图3是描绘对于各种通路尺寸，特征混合时间随特征熔体质量的变化的曲线图。

在全部附图的多个视图中，对应的附图标记表示对应的部件。