【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本领域涉及用于用具有合成内衬的坩埚形成单晶锭的系统及方法，且特定来说，本领域涉及用于通过丘克拉斯基(czochralski)或连续丘克拉斯基工艺来形成单晶硅锭的系统及方法，其中合成内衬与熔融改质剂组合用于促进内衬失透。
技术介绍
1、单晶硅(其为许多电子组件(例如半导体装置及太阳能电池)的大部分制造工艺的起始材料)通常通过丘克拉斯基(cz)或连续丘克拉斯基(ccz)方法来制备。在这些方法中，呈固体原料材料的形式的多晶源材料(例如多晶硅(“polysilicon”))经进料到石英坩埚且熔融，使单个晶种与熔融硅接触或熔融，且通过缓慢提取来使单晶硅锭生长。
2、石英坩埚包含界定用于接纳熔体的腔的内表面。一些坩埚包含具有涂覆于内表面上的涂层的玻璃硅内衬。此类内衬可经设计以在高温下经历失透工艺，其引起内衬结晶，从而变成方石英而非玻璃硅石且使结晶层形成于坩埚上。内衬的失透向加热坩埚侧壁提供增强硬度且减少会诱发硅熔体振动且负面影响所得锭的熔体与坩埚之间的反应。可使用合成硅石或天然硅石内衬。
3、合成硅石内衬具有含有比天然硅石内衬更低的杂质的优点，从而降低污染熔体的可能性。然而，坩埚中的合成内衬的一个问题在于失透工艺导致合成内衬上的随机成核，且随着这些核生长，所得失透也随机。这引起向熔体呈现的表面是具有玻璃性质及结晶性质的混合结构。由于混合表面，无其它改质的合成内衬坩埚必须在较短时间间隔内操作以限制暴露于熔体的时长，也称为“高温时间”。另外，在无改质的情况下，所得结晶层具有增大表面粗糙度，从而引起熔体中的气泡成核增加，这
4、例如钯(ba)、钙(ca)或锶(sr)的失透剂或成核剂(在本文中可互换使用的术语)可涂布于合成内衬上以促进合成内衬失透。然而，一旦通过此类剂成核，内衬的失透就相对于天然内衬快得多地进行且导致结晶层的厚度增大。例如，针对相同浓度的成核剂，从涂覆有成核剂的合成内衬产生的一些此类结晶层具有相对于天然内衬增加5倍或更多的厚度。作为实例，坩埚上的典型失透合成内衬具有约2毫米(mm)的厚度。
5、合成失透内衬相对于天然内衬增大的厚度降低失透层在使用期间的结构稳定性。例如，在锭生长期间，失透层在从约1100℃到约1500℃的大温度范围内热循环以产生沿内衬的厚度的不同区段处的温差且在内衬中诱发应变。如果应变变得足够大，那么发生热剥落且内衬的部分破裂到熔体中以提供熔体中的颗粒的潜在来源且可能导致晶锭中的缺陷。另外，因为合成内衬相对于天然内衬变厚，所以其会在熔融之前漂移朝向及接触生长锭的弯月面。如果内衬的未熔融部分接触弯月面，那么导致零错位结构的损耗且单晶错位且导致多晶材料，从而使晶体无法操作用于装置应用中。
6、本章节旨在向读者介绍可与下文将描述及/或主张的本公开的各种方面相关的技术的各种方面。我们认为此讨论有助于向读者提供背景信息以促进更好地理解本公开的各种方面。因此，应了解，这些叙述应鉴于此来解读，而不应被解读为对现有技术的任何认可。
技术实现思路
1、本公开的一个方面涉及一种用于从保持于定位于锭提拉器设备内的坩埚内的硅熔体产生单晶硅锭的方法。所述方法包含将坩埚设置于锭提拉器的内室内，所述坩埚包含内表面及在所述内表面上的合成内衬。所述方法进一步包含将多晶硅的初始进料添加到所述坩埚，熔融多晶硅的所述初始进料以使所述硅熔体形成于所述坩埚中，且使熔体改质剂溶解到所述硅熔体中以使所述合成内衬失透且使结晶层形成于所述坩埚上。所述结晶层具有小于700微米的厚度。所述方法进一步包含从所述硅熔体提拉单晶硅锭。
2、本公开的另一方面涉及一种用于与锭提拉器设备一起使用的坩埚。所述坩埚包含具有内表面及相对外表面的主体及经设置于所述主体的所述内表面上的合成内衬。所述合成内衬具有当暴露于硅熔体时失透以在晶体生长操作期间使结晶层形成于所述坩埚上的组成。所述结晶层具有小于700微米的厚度。
3、本公开的另一方面涉及一种用于从保持于定位于锭提拉器设备内的坩埚内的硅熔体产生单晶硅锭的方法。所述方法包含将所述坩埚设置于所述锭提拉器的内室内，所述坩埚包含内表面及在所述内表面上的合成内衬。所述方法进一步包含将多晶硅的初始进料添加到所述坩埚且将熔体改质剂前体添加到所述坩埚。所述方法进一步包含熔融多晶硅的所述初始进料以使所述硅熔体形成于所述坩埚中且使所述熔体改质剂前体溶解于所述硅熔体中以将一定浓度的熔体改质剂释放到所述硅熔体中。所述浓度的熔体改质剂使所述合成内衬失透且使结晶层形成于所述坩埚上。所述结晶层具有小于700微米的厚度。
4、存在相对于上述方面所提及的特征的各种改进。进一步特征也可并入于上述方面中。这些改进及额外特征可独立或以任何组合存在。例如，下文将相对于任何所说明的实施例来讨论的各种特征可独立或以任何组合并入到上述方面中的任何者中。
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1.一种用于从保持于定位于锭提拉器设备内的坩埚内的硅熔体产生单晶硅锭的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述合成内衬具有第一厚度且其中所述结晶层的所述厚度大于所述第一厚度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述坩埚包含主体，所述主体具有底壁及从所述底壁延伸的侧壁以界定所述坩埚的所述主体内的腔，所述内表面沿所述底壁及所述侧壁延伸，其中所述合成内衬跨所述侧壁及底壁连续延伸以大体上覆盖所述主体的所述内表面。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其中所述合成内衬包含合成硅石材料。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的方法，其进一步包括通过电弧熔合工艺来使所述坩埚形成有所述合成内衬。
6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的方法，其中溶解所述熔体改质剂掺杂所述熔体以包含约0.013毫克熔体改质剂/千克硅的浓度。
7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的方法，其中所述方法进一步包含：
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述熔体改质剂前体是碳酸钡且其中所述熔体改
9.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的方法，其进一步包括通过馈送管来将所述熔体改质剂添加到所述熔体。
10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的方法，其进一步包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述起始厚度小于500微米。
12.一种用于与锭提拉器设备一起使用的坩埚，所述坩埚包括：
13.根据权利要求12所述的坩埚，其中所述合成内衬具有第一厚度且其中所述结晶层的所述厚度大于所述第一厚度。
14.根据权利要求12或13所述的坩埚，其中所述坩埚包含主体，所述主体具有底壁及从所述底壁延伸的侧壁以界定所述坩埚的所述主体内的腔，所述内表面沿所述底壁及所述侧壁延伸，其中所述合成内衬跨所述侧壁及底壁连续延伸以大体上覆盖所述主体的所述内表面。
15.根据权利要求12到14中任一权利要求所述的坩埚，其中所述合成内衬包含合成硅石材料。
16.根据权利要求12到15中任一权利要求所述的坩埚，其中所述合成内衬具有小于500微米的厚度。
17.一种用于从保持于坩埚内的硅熔体产生单晶硅锭的方法，所述方法包括：
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述合成内衬具有第一厚度且其中所述结晶层的所述厚度大于所述第一厚度。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中所述坩埚包含主体，所述主体具有底壁及从所述底壁延伸的侧壁以界定所述坩埚的所述主体内的腔，所述内表面沿所述底壁及所述侧壁延伸，其中所述合成内衬跨所述侧壁及底壁连续延伸以大体上覆盖所述主体的所述内表面。
20.根据权利要求17到19中任一权利要求所述的坩埚，其中所述合成内衬包含合成硅石材料。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于从保持于定位于锭提拉器设备内的坩埚内的硅熔体产生单晶硅锭的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述合成内衬具有第一厚度且其中所述结晶层的所述厚度大于所述第一厚度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述坩埚包含主体，所述主体具有底壁及从所述底壁延伸的侧壁以界定所述坩埚的所述主体内的腔，所述内表面沿所述底壁及所述侧壁延伸，其中所述合成内衬跨所述侧壁及底壁连续延伸以大体上覆盖所述主体的所述内表面。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其中所述合成内衬包含合成硅石材料。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的方法，其进一步包括通过电弧熔合工艺来使所述坩埚形成有所述合成内衬。
6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的方法，其中溶解所述熔体改质剂掺杂所述熔体以包含约0.013毫克熔体改质剂/千克硅的浓度。
7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的方法，其中所述方法进一步包含：
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述熔体改质剂前体是碳酸钡且其中所述熔体改质剂是氧化钡。
9.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的方法，其进一步包括通过馈送管来将所述熔体改质剂添加到所述熔体。
10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的方法，其进一步包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·菲利普斯，
申请(专利权)人：环球晶圆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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