[发明专利]连续CZ方法和设备

说明书

一种连续CZ方法和设备，本发明有关一种CZ成长方法和设备，较佳为一种连续CZ成长方法和设备，其中实质上防止输送系统所提供的固体原料在晶锭成长期间进入坩埚的成长区域。以此方式，产生具有特别一致性质的晶锭。

本申请是申请号为201380046750.6,申请日为2013年09月09日，发明名称为“连续CZ方法和设备”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明有关利用连续CZ单晶成长法制备晶锭，诸如硅晶锭，以及用于以此方法制备晶锭的装置。

背景技术

制备用于制造集成电路和光伏打太阳能电池用材料的硅晶锭的最有效率和经济的方法之一为CZ(Czochralski)方法(以下有简称为CZ或CZ制程的情形)。在典型的CZ制程中，将硅进料置于坩埚内，并且将硅进料在约1416℃的温度熔化至其液态。接着，将具预定结晶取向的小晶质硅晶种下降以接触熔化物的表面，接着将其逐渐地收回。在适当地控制温度下，液态硅在晶质晶种上冷冻成具有与该晶种所具者相同的取向。接着，将晶种缓慢地提高远离熔化物，以形成具有最终长度为一公尺或更多和直径为数百毫米(mm)的成长中的硅晶质晶锭。

已知有两种类型CZ技术，通常称为批式CZ方法和连续CZ法。于批式CZ，在经加热的坩埚中，将需要用于生长硅晶锭的全部量的进料材料在制程开始时熔化，而且将一块晶锭取出以使该坩埚实质上耗乏。接着，将坩埚在一块晶锭之后丢弃。相较于言，于连续CZ(CCZ)成长，在成长制程的期间连续地或周期性地补充进料材料，结果可在成长期间从经补料的单一坩埚拉出多个晶锭。仅在许多晶锭循环之后，丢弃坩埚，并且以新的坩埚置换。

为了进行CCZ制程，需要将传统的批式CZ成长设备修改以包含一种用于以连续或半连续的方式将额外的进料材料供给熔化物，但不会不利地影响成长中晶锭性质的装置。为了减少此补料行为对同时结晶成长的不利效果，通常修改传统的石英坩埚以提供将经添加的材料传送入其中的外或环形熔融区域，以及从其拉出硅晶锭的内成长区域。此等区域彼此液态流动连通。

虽然此等和其他已知的修改使得CCZ能用于制备具有良好的整体性质的硅晶锭，产业中对于改良的CCZ方法和装置仍有需求，尤其是彼等最小化或消除在拉出晶锭时由补料给坩埚所造成的效果者。

发明内容

本发明有关一种CZ成长设备，较佳为包括坩埚的连续CZ成长设备，该坩埚具有由至少一个壁分隔的内成长区域和外进料区域，该壁具有至少一个在该等区域之间提供限制的流体连通的开口。该设备进一步包括固体原料输送系统，其包括具有悬伸于坩埚的外进料区域上且在其中输送固体原料的输送点的进料器，以及至少一个实质上防止固体原料进入坩埚的内成长区域的粒子阻挡装置。于一个具体例，该设备进一步包括安置在坩埚的内成长区域上的隔热屏蔽。较佳地，隔热屏蔽和坩埚的壁是为空隙所分隔，而且粒子阻挡装置实质上防止固体原料通过该空隙。粒子阻挡装置可为至少部分覆盖坩埚的内成长区域的粒子屏蔽。例如，粒子屏蔽可安置在坩埚的壁上，而且伸入内成长区域。替代地，或额外地，粒子阻挡装置可为环绕隔热屏蔽周围安置(诸如，环绕其外底边缘)的隔离外壳。再者，或替代地，粒子阻挡装置可为至少部分环绕或位于该固体原料输送系统内而安置的粒子屏蔽，特别是环绕进料器的输送点，诸如与进料器一同安置的套件。

本发明进一步有关一种CZ成长的方法，较佳为一种连续CZ成长硅晶锭的方法，包括以下步骤：在CZ成长设备中提供具有由至少一个壁分隔的内成长区域和外进料区域的坩埚；提供包括硅的固体预进料进入该内成长区域和该外进料区域；熔化该固体预进料；起始固体晶锭的成长；以及自该装置移除所产生的硅晶锭。生长硅晶锭同时，将固体原料从硅输送系统传输送至坩埚的外进料区域。另外，CZ成长设备包括至少一个实质上防止固体硅进入坩埚的内成长区域的粒子阻挡装置。较佳地，用于本发明的方法的CZ成长设备为本发明的设备。

如所主张，应暸解前述一般性描述和以下详细描述两者为例示性且应仅为解释性，并且意欲以提供本发明的进一步解释。

附图说明