控制重摻銻或砷的矽片中氧含量的方法和裝置的製作方法
2023-05-09 02:18:41 1
專利名稱：控制重摻銻或砷的矽片中氧含量的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及調節氧在矽單晶棒內的濃度和分布的方法和裝置，其中矽單晶棒，任選地摻雜銻或砷，是按照引上法(Czochralski)製備的；具體涉及的方法和裝置中，熔體上方氣氛的氣體壓力在晶體生長工藝期間調節到超過100乇的數值。
矽晶體中的氧具有有益和有害兩種作用。在製造電子器件期間進行的各種熱處理工藝中，晶體中的氧會造成諸如沉澱物、位錯環和堆垛層錯等缺陷。另外，還會在器件中造成電活性缺陷使器件具有較差的性能。然而晶體中氧的存在可增大矽片的機械強度，並且晶體缺陷由於捕獲重金屬雜質而改良整形產物的屈服點。因此，矽晶體中氧含量是產品質量的一個重要因素，必須根據矽片的實際使用要求來仔細控制。
在常規引上方法中，矽熔體盛在石英坩堝內。生長期間，一些石英以氧和矽或氧-矽複合體形式溶入熔體。一部分溶解的氧或氧-矽複合體遷移到熔體的自由表面並蒸發成一氧化矽。另一部分溶解的氧或氧-矽複合體結合進入生長的晶體。剩餘的氧或氧-矽複合體殘留在矽熔體。
繼續生長晶體時，熔體自由表面面積保持恆定而坩堝內熔體水平面卻下降。當熔體水平面下降時，接觸熔體的坩堝表面面積減少，則結合進入晶體的氧也減少。最後的效果是熔體的體積氧含量降低，造成在矽棒生產中氧含量軸向降低。
作為摻雜劑銻或砷的添加使氧含量的降低日趨嚴重，出現公知的氧衰減現象。氧衰減歸因於一氧化矽氣體在熔體自由表面上蒸汽壓力的增加，這是熔體中銻或砷的存在造成的。這種蒸汽壓力的增加使得一氧化矽的蒸發速率加大，造成熔體內體積氧含量更低。
己有控制單晶矽和摻銻單晶矽氧含量的工藝報導。例如，Seki在US5423283中公開一種控制摻銻單晶矽棒中氧含量的方法，其中(i)在晶體生長過程中逐漸增加坩堝轉速，或(ii)將石英坩堝轉速中的類似脈衝式的變化疊加在連續增加坩堝轉速過程中上。但是在兩者的情況下，艙室內氣氛保持在7-38乇範圍的壓力。
Oda等人在US5131794中公開一種控制由引上法製備單晶矽中氧含量的方法，其中通過相對於晶體長度或歷經時間來控制艙室內壓力和惰性氣體引入艙室的供給速度。這個方法既可通過降低惰性氣體進入艙室的流動又可通過增加艙室壓力來減緩一氧化矽的蒸發速度。
Izunome等人的文章中，「調整環境壓力在提拉(CZ法)重摻銻晶體中氧含量的控制」MatRes.Soc.Symp.Proc.，Vol.378(1995)，pp.53-58，也揭示從摻銻矽熔體中的蒸發一氧化矽可通過增加熔體上方壓力採抑制。發現在100乇恆定壓力下拉出的摻銻矽棒與30乇恆定壓力下的相比，有更高的氧含量。
但是Oda等人和Izunome等人公開的方法沒有著手解決當壓力超過50乇時艙室內所密封的蒸汽造成的問題和隨著壓力增加時造成的更為嚴重的問題。當熔體上方壓力增加時，不穩定的一氧化矽蒸汽易於反應形成二氧化矽和矽微粒。如果這種微粒接觸矽棒或熔體表面，則形成晶體內的位錯或晶體缺陷。另外，如果不將其從艙室除去，則捕獲的蒸汽和微粒將沉積在晶體提拉器的視窗表面部分。在進行提拉工藝時，這種沉積將阻礙操縱者觀察艙室和矽棒而幹擾晶體提拉工藝。
因此在本發明目的之中，關注的是按照引上法從矽熔體提拉的、具有從中等到高等氧含量(亦即ASTM標準F-121-83，13-18PPMA，每百萬原子的份數)的單晶矽棒中控制氧含量方法的措施；提拉任選地摻銻或砷單晶矽的上述這種方法的措施；採用提高壓力來影響氧含量的這種方法的措施；在生產單晶矽棒期間去除蒸汽和微粒的這種方法的措施；和在生長工藝期間工藝設備免受蒸汽和微粒沉積的這種方法的措施。
本發明的這些目的和特點之中進一步關注的是蒸汽和微粒被吹洗出晶體提拉器的晶體提拉器的措施；吹洗氣體的高速幕簾將蒸汽和微粒抽吸到晶體提拉器排放口的這種晶體提拉器的措施；基本限制蒸汽和微粒在鄰近熔體區域的這種晶體提拉器的措施；抑制材料沉積在視窗部分的這種晶體提拉器的措施。
因此，本發明主要涉及控制單晶矽棒中氧含量的方法，其中晶體矽棒按照引上法從矽熔體(任選地含有銻或砷作摻雜劑)提拉。可批量式進行晶體生長工藝，其中是將多晶矽一次裝料在坩堝內並且隨著固化單晶的增加而矽熔體的水平面降低，或者連續式工藝，其中多晶矽連續裝入坩堝以便使得在固化單晶增加時保持相對恆定的矽熔體水平面。在批量式的實施方案中，隨著矽熔體固化部分的增加，熔體上方氣氛的氣體壓力逐漸增加。在連續式的實施方案中，熔體上方氣氛的氣體壓力被保持在或接近恆定值。在上述兩者的實施方案中，晶體生長期間皆達到超過100乇的氣體壓力。
本發明進一步涉及去除生產單晶矽棒期間產生的蒸汽和微粒的方法，此單晶矽棒是按照引上法提拉的。該去除方法包括用吹洗氣體的幕簾吹洗晶體提拉器內的氣氛，其中吹洗氣體的作用是從熔體和矽棒徑向朝外吸出蒸汽和微粒。在優選實施方案中，使用一種蓋罩將坩堝上方的部分氣氛隔離。
本發明進一步涉及去除生產單晶矽棒期間產生的蒸汽和微粒的裝置。該裝置包括一個內有晶體生長艙室和提拉艙室的外殼，一種吹洗體系，該體系從矽棒表面和坩堝中間上方徑向朝外吸出蒸汽和微粒，和一個讓吹洗氣體體系夾雜的蒸汽和微粒去除的排放口。在優選實施方案中，使用一種蓋罩隔離坩堝上方的部分氣氛。
本發明還涉及防止凝聚物和微粒在晶體提拉器視窗部分沉積的一種裝置。這種裝置採用多個薄擋板和惰性氣流，使得在晶體生長艙室內的蒸汽停滯和沉積在擋板氛面。在優選實施方案中，使用一種犧牲性視窗來防止晶體提拉器視窗部分的任何沉積。
本發明的其他目的隨著下文分成幾部分的指明將逐步地更加明了。
圖1是按照本發明實施方案含有引上生長晶體艙室的晶體提拉器截面示意圖；圖2是圖1放大的晶體提拉器局部截面圖；圖3是晶體生長艙室內使用蓋罩的底部平面圖；圖4是顯示一種選擇性實施方案吹洗體系的晶體提拉器局部截面圖；圖5是顯示本發明擋板的晶體提拉器局部放大視圖；圖6是視窗部分擋板的底部透視圖，其中部分剖開以顯示內部結構；圖7是視窗部分的頂部平面圖，其中部分剖開以顯示內部結構；及圖8說明使用本發明生產的三根矽棒的軸向氧含量，以及使用常規壓力條件得到的軸向氧含量範圍的曲線。
在附圖的一些視圖中相應的參考數字符號表示相應的部件。
參看圖1，按照本發明原理構造的晶體提拉器一般表示為1。晶體提拉器包括圍繞一定容積的外殼3，所述容積內含晶體生長艙室5和晶體提拉艙室7。外殼是氣密的，以便維持兩個艙室內所控制的氣氛。外殼上視窗部分9可觀察晶體生長工藝。
晶體生長艙室5內的坩堝11由圓筒形石墨加熱盤13環繞，加熱盤安裝在電板15上，而加熱盤連接一個電源(未畫出)。坩堝11安裝在轉臺17上，轉臺17有個連接到坩堝驅動裝置(未畫出)以使坩堝繞中心軸A旋轉的軸19，並且在需要時可升高或降低坩堝。坩堝11頂部敞開且可盛有一定量的矽熔體。單晶矽棒21從熔體23提拉，自固定在夾具25內的籽晶(未畫出)開始提拉，所述夾具25結合在連接支承結構29的提拉杆27上。
具有倒杯形狀的蓋罩31由內壁33支承，並且起的作用是將垂直坩堝11上方晶體生長艙室內的氣氛部分與其餘氣氛隔離。蓋罩31由高純石英製造，或者由生長期間不沾汙坩堝內熔體並可被加熱防止蒸汽的凝聚物沉積在其表面的其他的合適材料製造。在蓋罩31頂部的中央開口35(見圖3)在提拉工藝繼續進行時可讓矽棒21穿過。蓋罩31還有個開口36A，可以允許通過視窗9觀察晶體生長工藝，以及開口36B，可以允許傳感器(未畫出)方便地進行監視。
外殼底部的排放口37允許提拉器1內待排放的真空壓力通過泵(未畫出)排出外殼3。生長期間空氣基本被抽空並用惰性氣體(例如氬氣)替換。吹洗氣體通過提拉艙室7頂部的噴嘴(未畫出)，以及通過下文敘述的其他部位和噴嘴饋入外殼3，以此形成本發明的吹洗體系。
為了生長單晶矽棒21，坩堝11裝載一定量的多晶矽，並且電流通過加熱盤來熔化載料。矽熔體23可含有一定的摻雜劑，諸如銻或砷，引入它們為的是改良矽的電性能，這是本領域熟知的。製備高摻雜矽棒時，要添加足夠量的銻或砷，使得矽棒所具有的摻雜劑量能產生優選的大約8-20mohm-cm(毫歐姆-釐米)的電阻率。
在坩堝11和籽晶旋轉的同時，降下籽晶接觸熔體23，然後從熔體緩慢提拉，與此同時保持生長艙室5內熔體上方的氣氛。矽在籽晶上固化而引起單晶矽棒21的生長。在批量式生長的實施方案中，熔體23上方氣氛的氣體壓力隨著熔體固化份數的增加而逐漸加大。對含有銻或砷的熔體，熔體上方的氣體壓力其初始值大約15乇，優選大約25乇，更加優選大約30乇，而終值是大約250乇，優選275乇，最佳是大約300乇。經驗表明，可以使用超過300乇的終值，超過這個值對所得氧含量無影響。本文所用術語初始值意指完成籽晶圓錐的生長(俗稱完成放肩)並開始形成矽棒主體時的氣體壓力值，而術語終值意指完成矽棒主體生長並開始形成尾錐時的氣體壓力值。
隨著生長工藝的進行和矽棒21長度的增加，增加矽熔體23上方的氣體壓力以抑制一氧化矽蒸發來補償熔體內氧含量的降低。這種壓力的增加起的作用是將矽棒的軸向氧含量保持在大約13-18PPMA，優選大約14-17PPMA。壓力增加的速度隨著一氧化矽的蒸發速度而變化。銻或砷的存在造成蒸發速度的增加，這是因為這些摻雜劑使得一氧化矽蒸汽壓力加大的緣故。
製備摻雜銻或砷的矽棒時，熔體上方氣氛的氣體壓力在大約固化25％熔體後優選超過大約50乇，在熔體固化大約60％後為大約100乇，而熔體固化大約75％後為大約200乇。更加優選的是，在熔體固化大約25％後將超過大約75乇，在熔體固化大約50％後是大約100乇，而熔體固化大約75％後為大約240乇。
在生長工藝的連續式裝載的實施方案中，熔體上方氣氛的氣體壓力一般保持在恆定值，亦即整個生長期間超過100乇的值。這意味著如上述的氣體壓力起始值和終值大至相等。氣體壓力通常保持在大約250乇，優選大約275乇，最佳大約300乇。
第一實施方案中的吹洗體系包括圍繞坩堝11中心軸A以90°間隔配置的四個吹洗氣體噴嘴39(僅畫出兩個)。應當了解，所用噴嘴數目及其角度位置可以是其它方式的但仍落入本發明範圍。一般可以觀察到，當噴嘴39彼此位於大約28-30cm時會得到最好結果。噴嘴39安裝穿過並固定在蓋罩31上，以便將高速氣體以氣流形式沿著設置的流動線路直接向下從坩堝11周邊徑向朝外輸送。蓋罩31內接受噴嘴39的洞孔41可見圖3。從噴嘴39發散的吹洗氣體氣流在一起環繞坩堝11中心軸形成第一種的一般是圓筒形的氣體幕簾。應當了解，該幕簾不必是全部連續地環繞坩堝11的中心軸A。
從坩堝11的敞開頂部周邊外側向下的第一幕簾氣流其速度在晶體生長艙室5內從坩堝的敞開頂部徑向朝外建立一個低壓區。氣流的方向在圖1中以箭頭43表示。坩堝11上方的蒸汽和微粒被吸入第一幕簾的氣流並通過排放口37排出生長艙室5。
第一幕簾的徑向向內提供了一般是圓筒形的且向下流動的第二種吹洗氣體幕簾，並且從坩堝11的敞開頂部周邊徑向向內流動。第二幕簾比第一幕簾的速度多少低一些，但仍然建立一個低壓區，可趨於將蒸汽和微粒吸入其氣流。通過排放口37的抽吸形成第二幕簾形式的氣流，如用圖1的箭頭45來示意。第二幕簾在坩堝11頂部附近向下和徑向朝外流動流經坩堝頂部周圍與第一幕簾合併。第一和第二幕簾的結合效果是實際上立即基本吹洗了坩堝上方蒸汽和微粒的整個區域，否則它們會在晶體提拉器1的內表面沉積。
現參看圖2和3，通過套管47並配合晶體提拉器1的脖頸部形成第二幕簾。環套51包括晶體提拉艙室5內安裝在外殼3上的凸緣53和從凸緣懸掛的管件55。管件55具有圓筒形內表面57(見圖3)，其第一直徑大約20-22釐米。在優選實施方案中，環套51構成外殼3的內脖頸部分。外殼3的外脖頸部分59從外殼3的頂部壁向上伸出，它有一個環形凸緣61和與環套51的第一直徑基本相同的直徑的內表面。套管47有環形凸緣63與外脖頸部分59的凸緣61重疊，使得套管支承在外殼3上。從套管47的環形凸緣63懸掛的管件65有個圓筒形外表面67(見圖3)，其第二直徑大約19-21釐米，比環套51和外脖頸部分59內表面的第一直徑小一些。
套管47的外表面67和外脖頸部分59的內表面57以及外殼3的環套51限定了一個環形通道71，該通道向下伸展通過蓋罩31進入晶體生長艙室5並在坩堝11上方終止。優選的是吹洗氣體管線將吹洗氣體通過環套51的部件73饋入晶體生長艙室內部的環形通道71，或者作為選擇方式，通過外脖頸部分59的部件75(虛線所示)饋入。吹洗氣體充入環形通道71並從圓筒形內的通道通過向下溢出而形成氣體的第二幕簾。第二幕簾的速度比第一幕簾的低。連同批量式生長的實施方案使用時，隨著熔體上方氣體壓力的增加，第二幕簾的速度降低。來自第二幕簾吹洗氣體的速度優選在大約30乇時超過大約250cm/sec(釐米/秒)，在大約100乇時為大約75cm/sec，在大約200乇時為大約35cm/sec，而在大約300乇時是大約20cm/sec。更加優選的是，大約30乇時超過大約280cm/sec(釐米/秒)，在大約100乇時為大約80cm/sec，在大約200乇時為大約40cm/sec，而在大約300乇時是大約25cm/sec。應當了解，第二幕簾內的氣體速度可以並非上述數值而並不超出本發明範圍。
形成第一幕簾可通過由不鏽鋼製造的四個吹洗氣體噴嘴39，噴嘴通過不鏽鋼軟管(未畫出)連接到惰性氣體源。連同批量式生長的實施方案使用時，每個噴頭髮射的氣體速度隨著熔體上方氣體壓力增加時而減小。該速度優選大約30乇時為大約325cm/sec(釐米/秒)，在大約100乇時為大約100cm/sec，在大約200乇時為大約45cm/sec，而在大約300乇時是大約30cm/sec。更加優選的是該速度大約30乇時超過大約350cm/sec(釐米/秒)，在大約100乇時為大約105cm/sec，在大約200乇時為大約52cm/sec，而在大約300乇時是大約35cm/sec。應當了解，在第一幕簾內的氣體的速度可以並非上述數值而並不超出本發明範圍。
對於連續式裝料的實施方案中，熔體上方氣體壓力在整個工藝期間保持在一般超過100乇的恆定值。因此，第一幕簾和第二幕簾的氣體速度也一般保持恆定。就第一幕簾而言，氣體速度在大約250乇時超過大約38cm/sec(釐米/秒)，在大約275乇時為大約34cm/sec，而在大約300乇時是大約30cm/sec。更加優選的是氣體速度在大約250乇時超過大約44cm/sec(釐米/秒)，在大約275乇時為大約40cm/sec，而在大約300乇時是大約35cm/sec。而第二幕簾的氣體速度在大約250乇時超過大約28cm/sec(釐米/秒)，在大約275乇時為大約24cm/sec，而在大約300乇時是大約20cm/sec。更加優選的是氣體速度在大約250乇時超過大約33cm/sec(釐米/秒)，在大約275乇時為大約29cm/sec，而在大約300乇時是大約25cm/sec。應當了解，第一和第二幕簾兩者的氣體速度可以並非上述數值而並不超出本發明範圍。
惰性氣體的高速流動起的作用是將熔體上方的蒸汽和微粒吸收，並攜帶這些混和物徑向朝外地離開熔體表面。然後，這種氣體、蒸汽和微粒的流動通過排放口37被排出艙室。在優選實施方案中，產生第一幕簾吹洗氣體的噴嘴39和套管47，脖頸部分59，環套51和產生第二幕簾氣體的吹洗管線構成了氣體輸送結構。
現參看圖4，表示第二實施方案中吹洗氣體的輸送結構。第一實施方案的噴嘴39用支承在生長艙室內部的圓環集氣管77來代替。向下伸出的輸送管79從集氣管77伸展以輸送吹洗氣體形成第一幕簾。這些輸送管77的空間關係類似於第一實施方案的噴嘴39的空間關係。可用單一的吹洗氣體饋給管線(未畫出)饋給集氣管77。集氣管可用來連接套管47，脖頸部分59和環套51，這樣便產生單一和第二幕簾。
應當注意，在本發明單一和第二實施方案中，提供的第二幕簾的措施是可選的。
儘管採取了吹洗體系的措施，某些矽和二氧化矽還會在晶體提拉器1的內表面沉積。特別重要的是通過視窗部分9的觀察晶體生長艙室5內部要通暢無阻。參看圖5，視窗部分9包括在外殼3內形成的具有矩形截面的部分。透明窗口81密封式安裝在這個部分的上端。一個連接到這個部分上的窗蓋83迫使窗口81通過用在這個部分的溝槽的O-型環85密封嚙合從而得到密封。一般情況下，吹洗氣體管線87(見圖7)通過入口89連接到這個部分9，讓吹洗氣體從透明窗口81下面注入。但是，採用吹洗氣體的措施並未防止材料在窗口凝聚，它將會很快失去透明性。
一般以91表示的擋板安放在這個部分9的底端，它向晶體生長艙室5敞開。擋板91配合來自吹洗氣體管線87的吹洗氣體流動來抑制蒸汽和微粒向透明窗口81遷移。擋板91包括多個薄鉬片93(見圖6)，一般以一定間隔面對面地鄰近視窗部分9來安裝。要選擇這個間隔使來自坩堝上方氣氛的氣體滯留在擋板93之間，同時允許通過擋板93觀察，在優選實施方案中，該間隔是大約2-4cm。應當了解，擋板的材質及其間隔可以不是如上所述而並不超出本發明範圍。
參看圖5、6和7，薄片擋板93在框架97的相對側壁95之間伸展，並被該框架支承。從每個側壁95朝外伸出的凸緣99由合適的緊固器101安裝在外殼3的頂部內壁上。框架97還在擋板93上方的部分支承一個犧牲式視窗103。犧牲式視窗103靠在擋板93的上端並接受任何蒸汽沉積，它能夠通過擋板從晶體生長艙室遷移。它是一種相當簡單和廉價的材料，可通過使框架97脫離外殼3和將框架滑出部件來更換犧牲式視窗103。犧牲式視窗103在擋板頂部基本蓋住擋板93的空間。而且，犧牲式視窗103和框架97可允許來自吹洗管線87的吹洗氣體圍繞視窗邊緣流動並進入擋板93之間的空間，這樣，就有一些正壓將不需要的蒸汽從擋板之間向下驅除。
隨著下面實施例的說明，可用本發明方法控制單晶矽棒的氧含量，所述矽棒用銻或砷重摻雜，即電阻率大約8-20mohm-cm，得到中到高的氧含量，即大約13～高於16PPMA。所述實施例每一組所用的設計條件都可達到所要求的效果。可在其他的晶體直徑、坩堝和多晶矽裝載容積上產生類似於表I、II和圖8給出的數據。因此，實施例絕非視為有限制含義。
實施例根據本發明方法，從含有34kg摻銻矽熔體載料的350mm直徑的坩堝中使用圖1裝置提拉單晶矽棒(150mm標定直徑)。表I說明，當矽熔體固化部分增加時，熔體上方氣氛的氣體壓力值增加。表II說明，當熔體上方的氣體壓力增加時，來自吹洗體系的第一和第二幕簾的吹洗氣體進入晶體生長艙室的速度降低情況。
表I
表II
圖8提供了三根單晶矽棒的軸向氧含量，每根都是按照實施例所述方法製備的。可以看出，每根矽棒的軸向氧含量的範圍大約13-大於16PPMA。圖8還存在兩片陰影區。一片陰影區說明使用常規氣體壓力(通常在10～20乇)時，所得氧濃度範圍與晶體位置的關係。另一片陰影區說明現存氧數據的三根矽棒所用氣體壓力方面的變化。
比較這些軸向氧含量，應當注意到己實現本發明的幾個目的。當熔體固化部分增加時，並不增加熔體上方氣體壓力，在熔體固化大約40-60％之後，軸向氧含量落入所要求的中到高氧含量範圍以下。
上述方法可作各種變化而並不背離本發明精神範圍，這就意味上述詳述所含內容僅供說明絕非限制。
權利要求
1.一種控制按照引上法從矽熔體提拉的單晶矽棒中氧含量的方法，其中熔體處於熔體上方保持一種氣氛的晶體提拉器的氣密密封艙室內，該方法包括當單晶矽棒從含有矽成分的熔體生長時將氣氛的氣體壓力調節到超過100乇的數值。
2.根據權利要求1的方法，其中熔體含有選自銻和砷的摻雜劑。
3.根據權利要求1的方法，其中氣氛的氣體壓力調節到至少大約250乇。
4.根據權利要求1的方法，其中氣體壓力在熔體固化量增加時逐漸提高。
5.根據權利要求4的方法，其中在熔體固化大約25％後逐漸增加的氣體壓力超過大約50乇，在熔體固化大約60％後是大約100乇，在熔體固化大約75％後是大約200乇。
6.根據權利要求1的方法，其中調節熔體上方氣氛的氣體壓力以便將氧含量保持在大約14-17PPMA的範圍之內。
7.一種在按照引上法從矽熔體提拉製備單晶矽棒期間去除所產生的蒸汽和微粒的方法，其中熔體處於熔體上方保持一種氣氛的晶體提拉器的氣密密封艙室內，該方法包括在晶體生長艙室內用第一幕簾的吹洗氣體徑向朝外吹洗坩堝頂部開口周邊的氣氛，以便將蒸汽和微粒吹離熔體表面；和用第二幕簾的吹洗氣體徑向朝內吹洗坩堝頂部開口周邊的氣氛，以便將蒸汽和微粒吹離矽棒和熔體表面。
8.根據權利要求7的方法，其中來自第二幕簾的吹洗氣體的速度低於第一幕簾吹洗氣體的速度。
9.一種具有吹洗體系的晶體提拉裝置，該吹洗體系用於去除按照引上法從矽熔體提拉單晶矽棒的製備期間所產生的蒸汽和微粒，該晶體提拉裝置包括一個外殼包圍包括晶體生長艙室的容積，此外殼能夠基本保持其內氣氛；用於盛放矽熔體的一個坩堝，坩堝具有中心軸並且安裝成可繞在晶體生長艙室內的中心軸旋轉；加熱坩堝和其內熔體的加熱器；一個晶體提拉機械，包括一個籽晶提拉杆，它連接到能夠使籽晶從熔體中提拉單晶矽棒升高的支承結構；一種吹洗體系，它包括吹洗氣體輸送結構，位於晶體提拉裝置外殼內一般直接以向下氣流形式位於坩堝中心軸徑向朝外以輸送高速度氣體，高速度氣體氣流建立相對於坩堝中間上方壓力的低壓區域，從而使蒸汽和微粒從矽棒表面徑向朝外吸入，並且從坩堝上方朝向高速度氣流吸去；和在外殼內的排放口，以便使吹洗氣體和進入其內的蒸汽和微粒通過流出外殼。
10.根據權利要求9的晶體提拉裝置，其中建立一種吹洗氣體的輸送結構，以便以幕簾形式輸送位於坩堝頂部開口外周邊徑向朝外的氣體流。
11.根據權利要求10的晶體提拉裝置，其中吹洗氣體輸送結構包括位於環繞坩堝中心軸的成角度間隔的多個吹洗氣體噴嘴。
12根據權利要求11的晶體提拉裝置，其中吹洗氣體輸送結構包括一般是圓環形的吹洗氣體集氣管，從集氣管向下伸展的吹洗氣體噴嘴。
13.根據權利要求10的晶體提拉裝置，其中吹洗氣體幕簾包括第一幕簾和其內進一步建造吹洗氣體輸送結構以便一般環繞和間隔於坩堝中心軸以第二幕簾形式輸送氣體的氣流，第二幕簾一般徑向向內地位於第一幕簾內，第一和第二幕簾配合徑向朝外抽吸坩堝頂部上方氣氛內的蒸汽和微粒使之離開坩堝頂部上方。
14.根據權利要求13的晶體提拉裝置，其中吹洗氣體的第二幕簾徑向向內地位於坩堝頂部開口徑向的外周邊以內。
15.根據權利要求14的晶體提拉裝置，其中吹洗氣體的第一幕簾徑向朝外地位於坩堝頂部開口的徑向外周邊以外。
16.根據權利要求13的晶體提拉裝置，其中吹洗氣體的輸送結構進一步包括在坩堝上方限定一種圓環形通道的設備，所述圓環形通道設備一般以圓筒形氣流形成第二幕簾來輸送吹洗氣體。
17.根據權利要求13的晶體提拉裝置，進一步包括安裝在晶體提拉艙室的蓋罩，此蓋罩被加熱可防止蒸汽在其表面凝聚，蓋罩位於坩堝頂部上方，並將坩堝上方晶體提拉裝置部分與就在坩堝上方氣氛內的蒸汽和微粒屏蔽。
18.根據權利要求13的晶體提拉裝置，進一步包括通過外殼觀察晶體提拉艙室的視窗部分，視窗部分包括密封式安裝在該部分的透明窗口和擋板，該擋板一般以一定間隔面對面地鄰近視窗部分安裝的多個薄片擋板構成，要選擇鄰近擋板之間的間隔使來自坩堝上方氣氛的氣體滯留，同時允許通過擋板觀察晶體提拉艙室，從而保護視窗部分的窗口不沉積來自氣氛的材料。
19.根據權利要求18的晶體提拉裝置，進一步包括視窗部分吹洗氣體發射器，它將吹洗氣體從擋板朝外發射進入視窗部分，並且其中擋板包括支承擋板的框架，並安裝在視窗部分內以阻擋除通過擋板的氣體以外的氣體在視窗部分內流動，使得從擋板外邊發射進入視窗部分的吹洗氣體在擋板之間流動，以將晶體提拉艙室氣氛洗出，以及擋板朝外和透明窗口向內式由框架支承的一種犧牲式透明窗口，以便阻擋來自透明窗口的氣氛。
全文摘要
一種在按照引上法從熔體提拉單晶矽棒中調節氧濃度和分布的方法和裝置,熔體任選地摻雜銻或砷,且熔體上方保持一種氣氛。在批量式生長工藝中,當熔體固化部分增加時,逐漸增加熔體上方氣氛的氣體壓力使之超過100乇。在連續式生長工藝中,熔體上方氣氛的氣體壓力保持在或接近超過100乇的恆定值。該工藝和裝置進一步的特徵在於使用控制的惰性氣體流,以便將蒸汽和微粒從矽棒和熔體表面去除,使得製造的單晶矽棒具有零位錯。
文檔編號C30B15/00GK1188821SQ97122810
公開日1998年7月29日 申請日期1997年10月14日 優先權日1996年10月15日
發明者J·D·霍爾德 申請人:Memc電子材料有限公司