由多晶矽爐料製備熔矽熔料的方法
2023-09-18 21:54:25 3
專利名稱：由多晶矽爐料製備熔矽熔料的方法
技術領域：
本發明涉及單晶矽的生產，具體涉及由多晶矽製備熔矽熔料的工藝。本發明的優選實施方案特別涉及一項由塊狀和顆粒狀多晶矽混合爐料製備熔矽熔料的工藝。
大多數用於製造微電子電路的單晶矽是由切克勞斯基(Czochralski)工藝製備而成的。在這種工藝中，一個單晶矽晶錠是通過下述方法製造的在坩鍋中將多晶矽熔化，將一顆籽晶浸入熔矽中，將該籽晶以足夠使其達到晶錠所要求的直徑的方式進行拉晶並使單晶體以該直徑生長。被熔化成為熔矽的多晶矽，一般是由西門子(Siemens)工藝製備而成的不規則形狀多晶矽塊，或者是自由流動的、通常為球形的顆粒狀多晶矽，它們一般由流化床反應工藝製備而成。塊狀和顆粒狀多晶矽的製備與特性在F.Shimura所著《半導體矽晶體技術》一書第116～121頁及其所引用的參考文獻中有詳細描述，該書由學術出版社出版(聖地牙哥，加州，1989)。
塊狀多晶矽初始填充到坩鍋中並在其中熔化會將不希望有的雜質和缺陷帶入單晶矽晶錠中。例如，當坩鍋中初始全部填充塊狀多晶矽時，塊料的稜邊會在全部爐料的負荷下，刮傷和鑿傷坩鍋的壁，導致坩鍋損傷，並且使坩鍋的微粒浮在矽熔料上或懸浮於矽熔料中。這些雜質大大提高了在單晶體中形成位錯的可能性，並且降低了無位錯單晶體的成品率和產量。在初始填充時精心排列塊狀多晶矽可以減小熱應力。然而當進行熔化時，爐料會移位或塊狀多晶矽的下層部分會熔化掉，而留下另外一部分，該部分或者是一個由附著在坩堝壁上的未熔化材料在熔料之上形成的「懸架」，或者是一個在熔料之上由未熔化材料在坩堝的相對兩壁之間架起的「橋」。當爐料移位或所謂的懸架或橋坍塌時，會將熔矽濺起，並且/或者引起對坩堝的機械應力損傷。此外，初始填充100％的塊狀多晶矽限制了可被裝入材料的容量，這是因為這種塊狀材料的填充密度較小。容量的限制直接影響著單晶體的產量。
當切克勞斯基坩堝中初始全部填充顆粒狀多晶矽時，問題同樣存在。由於顆粒狀多晶體的熱傳導率低，所以熔化它們就需要大量的能量。坩堝由於暴露在如此高的熔化功率之中而產生熱應力，導致坩堝變形，而且坩堝的微粒會鬆脫開並懸浮於熔料中。就象機械應力一樣，這些熱應力也導致零缺陷晶體成品率與產量的降低。其它與初始填充100％顆粒狀多晶矽有關的問題將在下面的敘述中對照本發明揭示出來。最後，儘管初始填充顆粒狀多晶矽比填充100％塊狀多晶矽在容量上要大，但一般並不能使總產量提高，因為坩堝上熱應力的程度隨著初始填充物料的增加而增加。
無論坩堝中初始填充的是塊狀還是顆粒狀多晶矽，在許多工藝中需用一個送料/計量系統向熔料中添加多晶矽以提高熔矽的數量，眾所周知，這種額外添加多晶矽的方法應用在成批、半連續或連續工藝系統中。例如在成批系統中，在已有的熔料中可根據初始多晶矽爐料熔化後體積的減小添加額外的矽，以達到整個坩堝的容積。日本實用新型申請第50-11788號(1975)是該方法的典型例。在半連續和連續切克勞斯基系統中，在矽熔料中要加入額外的多晶矽，以補充已成為單晶體而被拉走的矽。見F.Shimura所著《半導體矽晶體技術》一書，175-183頁，學術出版社出版(聖地牙哥，加州，1989)。
儘管顆粒狀多晶矽由於它的自由流動形態，通常被成批、半連續和連續切克勞斯基系統選用為補充材料，但它不是沒有缺點。正如娓本(Kajimoto)等人在美國專利第5037503號中揭示的那樣，由矽烷工藝製備的顆粒狀多晶矽含有一定數量的氫氣，當它們沉入熔矽中時，這些氫氣足以引起矽顆粒的爆裂或爆炸。多晶矽顆粒的爆裂或爆炸致使所刮產生出的矽熔滴聚積在坩堝的表面以及拉晶機的其它元件的表面，而使該元件沉入熔矽，以妨礙晶體生長。作為該問題的一種解決方法，娓本(Kajimoto)等人建議在一個隔離的加熱裝置內，將顆粒狀多晶矽在惰性氣體環境中進行預加熱，直到氫氣濃度按重量計達到7.5ppm(210ppma)或更低，以減少顆粒狀多晶矽中氫的含量。儘管這種方法可減小顆拉爆炸所產生的力，但並沒有消除該現象，甚至當顆粒狀多晶體中氫濃度按重量計低於1ppm(28ppma)時，爆裂現象依然可見。目前，能夠得到的商業批量的顆粒狀多晶矽的含氫濃度範圍按重量計為約0.4ppm至約0.7ppm(11～20ppma)。
因此，本發明的一個目的是製備一種熔矽熔料，該熔料適於生產零位錯生長以及產量均得到改善的單晶矽晶錠，其途徑為降低坩堝上的機械應力和熱應力，將熔料中氫的濃度減至最低，使初始填充的多晶矽的容量達到最大，為補充材料的處理提供便利，並且在加入補充的多晶矽時避免氫爆裂效應。本發明的另一個目的是製備一種適於生產單晶矽晶錠並改善其零位錯生長與產量的熔矽熔料，而無需額外增加顯著的生產成本、設備或時間。
因此簡單地說，本發明旨在一種由多晶矽製備熔矽熔料的工藝，該熔矽熔料的用途是採用切克勞斯基法生產單晶矽。該工藝包括填充多晶矽到坩堝中並熔化這些多晶矽，直到形成局部熔化的爐料。該局部熔化的爐料包括具有上表面的熔矽和暴露在熔矽上表面之上的未熔化多晶矽。該工藝還包括以一種方式向暴露的未熔化多晶矽添加多晶矽，該方式足以使多晶矽在逐漸沉入熔矽之前脫氫，然後將未熔化多晶矽和向暴露的未熔化多晶矽上添加的多晶矽進行熔化，直到熔矽熔料形成為止。
本發明的其它特徵和目的，部分對於本領域技術人員來說是顯而易見的，部分將在其後闡述。
圖1為切克勞斯基坩堝的剖面圖，圖示為初始填充塊狀多晶矽的情況；圖2為開始添加顆粒狀多晶矽時的剖面圖；圖3為繼續添加顆粒狀多晶矽並且形成一個固化矽體時的剖面圖；圖4為添加顆粒狀多晶矽結束時的剖面圖；圖5為熔矽體的剖面圖。
在本發明中，初始向切克勞斯基坩堝中填入多晶矽並熔化形成為包含有熔矽和未熔化多晶矽的局部熔化爐料。熔矽有一個上表面，至少有一部分未熔化多晶矽暴露在該上表面之上。以一種方式向暴露的未熔化多晶矽添加顆粒狀多晶矽，該方式足以使顆粒狀多晶矽在停留於未熔化多晶矽表面時和在逐漸沉入熔矽之前實現脫氫。然後顆粒狀多晶矽和初始填充的未熔化多晶矽全部熔化形成熔矽熔料。下面參照附圖進一步詳細說明本發明，在幾張圖中，相同的物品編號相同。
現參照圖1，將多晶矽10填充入標準切克勞斯基坩堝20中，儘管顆粒狀多晶矽或塊狀多晶矽都可被用作初始填充物，但一般優先選用塊狀多晶矽。使用顆粒狀多晶矽作為初始填充物會導致相對較差的成品率和在單晶矽晶錠中形成大空隙缺陷的高發生率。據信顆粒狀多晶矽能將如氬或氫等氣體封閉在坩堝20的底部24處，隨後這些氣體會在晶體生長期間以氣泡的形式釋放到矽熔料中。一些氣泡在晶體生長界面處附著於晶體上，於是形成空隙缺陷。用塊狀多晶矽作為初始填充物避免了這些空隙缺陷的形成，並且一般可使成品率較高。
初始填充到坩堝中的多晶矽的數量最好應根據單晶矽晶錠的質量和生產產量進行優化。如坩堝中填充太多的塊狀多晶矽，會出現較高的機械應力，並且爐料移位和形成橋或懸架的可能性也會提高。經濟性、可供性或其它有利於顆粒狀多晶矽的因素也促使減少初始填充塊狀多晶矽的量。然而如果填充的塊狀多晶矽太少，就需要相當大量的能量來熔化爐料。與使用如此高的功率相關的較高的壁溫會導致坩堝的過早損壞。除這些因素外，初始填充量亦應隨坩堝的設計、熱區的設計和所要生產的晶體產品的類型而變化。例如，總計100公斤爐料，使用一個22英寸的坩鍋時，初始填充塊狀多晶矽的優選量為40-65公斤，50-60公斤更佳。
在優選實施方案中，坩堝中的塊狀多晶矽初始爐料被如下安排多晶矽10的中心12比邊緣14處大約高出23.5至31毫米。坩堝20的安放位置使其頂沿22比側面加熱器30的頂沿32大約高出10到80毫米，優選值約為50毫米。在熔化過程中，坩堝所處的位置保持不變。
熔化多晶矽10直到在坩堝20中形成局部熔化爐料。如圖2所示，局部熔化的爐料同時包含熔矽16和未熔化多晶矽11。熔矽16具有上表面18，未熔化多晶矽11暴露在該上表面之上。未熔化多晶矽11基本上是一個被熔矽16所環繞的島。
局部熔化爐料是由側面加熱器30和底部加熱器34同時加熱坩堝20而形成的。例如，在一個22英寸的坩堝中熔化55公斤的塊狀多晶矽初始爐料，則側面加熱器30和底部加熱器34應分別維持161千瓦和30千瓦的功率。
初始填充的多晶矽被熔化而形成多晶矽島的程度，可根據在局部熔化爐料中熔矽16的上表面18的表面面積相對於總表面面積的大小來具體確定，這裡的總表面面積是指熔矽16的上表面18和未熔化多晶矽11的表面13兩部分。按這一方法，初始填充的多晶矽10最好熔化到熔矽16的上表面18約佔總表面面積的25-50％為止，30％左右為最佳。或者，熔化的程度可根據熔矽16和未熔化多晶矽11的相對量值來確定。在優選實施方案中，初始填充的多晶矽10被熔化，直到在局部熔化爐料中熔矽16與未熔化的塊狀多晶矽11的重量之比在大約3∶2與4∶1之間。在優選實施方案中使用前述的加熱功率，形成局部熔化爐料大約需要五個小時。
在坩堝20中形成了局部熔化爐料後，向暴露的未熔化多晶矽11添加多晶矽40，如圖2所示。多晶矽應添加到由未熔化多晶矽11形成的島上，而不是熔矽16中。
初始填充的多晶矽與添加到島上的多晶矽的重量之比最好在大約2∶3與約2∶1之間，在大約1∶1與3∶2之間則更佳。例如對於總共100公斤爐料與一個22英寸的坩堝而言，依據上面詳述的各因素，填充塊狀多晶矽的最優選值為55公斤，總爐料的其餘部分被添加到島的暴露部分。
最好應控制添加多晶矽的方式，使多晶矽40在停留於未熔化多晶矽11的表面13期間並在逐漸沉入熔矽16之前即脫氫。脫氫是指將截留的氫分子(H2)或氫原子(H)從多晶矽的晶體結構中擴散出來。因此，影響脫氫的因素包括氫的與溫度相關的擴散常數，氫離開晶體結構擴散出來所需的距離和時間。一般地，對於特定量值的多晶矽塊或顆粒，當溫度升高時，擴散常數也升高，氫擴散所要求的時間縮短。反之，當氫擴散可用的時間縮短時，實現擴散所需的溫度就較高。
由於多晶矽40的添加速度影響著多晶矽在沉入熔矽16之前受熱時間的長度，故最好以一定的速度將多晶矽40添加到暴露的未熔化多晶矽11上，該速度足以使多晶矽40的停留時間與停留溫度相互配合，從而足以使多晶矽40在沉入熔矽16之前將氫從中擴散出來。對本發明來說，停留時間定義為多晶矽40在沉入熔矽16之前停留在(即直接接觸)暴露的未熔化的多晶矽11上的時間。同樣地，停留溫度定義為多晶矽停留在暴露的未熔化的多晶矽11上達到並保持的以時間平均的溫度。儘管一些添加到暴露的未熔化多晶矽11上的多晶矽的停留時間可能相對較短，但可以控制該添加使大部分多晶矽有一個足夠實現脫氫的停留時間。
添加到暴露的未熔化的多晶矽上的多晶矽最好為顆粒狀。與塊狀多晶矽相比，顆粒狀多晶矽一般較容易添加並具有更為一致的停留時間。顆粒狀多晶矽最好為無塵的，而且90％(按重量)的顆粒，其大小在從約400微米到約1400微米的範圍之內。
在優選實施方案中，顆粒狀多晶矽40添加到暴露的未熔化的多晶矽11上，其添加速度足以使顆粒狀多晶矽40在逐漸沉入熔矽16之前的大約30秒時間內溫度升高到約1200攝氏度。儘管優選的停留時間為30秒，但象10秒這麼短的停留時間可認為已足以保證能適當的脫氫。更具體地說，對於在優選工藝中所採用的特定坩堝設計和初始填充的塊狀多晶矽的量與布置來說，顆粒狀多晶矽添加到暴露的未熔化多晶矽上的速度範圍為從約5公斤/小時到約15公斤/小時，約10公斤/小時的速度為最佳。如此低的添加速度也能減小坩堝上的熱應力，從而減小坩堝的損壞。
只要控制添加速度和其他工藝參數以保證相當好的脫氫，則本發明優選實施方案中所使用的顆粒狀多晶矽的類型和含氫濃度不是很嚴格。本發明優越於已往技術方法之處在於具有可使用含氫濃度範圍較寬的顆粒狀多晶矽的能力，其濃度可高達約500ppma。添加到暴露的未熔化多晶矽11上的顆粒狀多晶矽40的含氫濃度最好低於400ppma，低於50ppma則更好，低於20ppma為最佳。
參照圖2和圖3，在一個實施方案中，顆粒狀多晶矽40通過一個石英玻璃加料管42添加到暴露的未熔化多晶矽11上，在顆粒狀多晶矽加料之前和加料過程中，加料管42可動地定位於坩堝20的中心上方，並正好位於暴露的未熔化多晶矽11的中心12之上。當局部熔化爐料形成後，象前邊所定義的那樣開始加料。顆粒狀多晶矽40在暴露的未熔化多晶矽11的表面13上形成一個島44，該島44的斜度與顆粒狀多晶矽40的休止角相等。由阿爾比馬爾(Albemarle)可得到的顆粒狀多晶矽的休止角近似為31度。當顆粒狀多晶矽40的顆粒停留在島44上時，顆粒的溫度迅速升高，導致這些顆粒在沉入熔矽16之前快速脫氫。正如在切克勞斯基坩堝中製備矽熔料的技術所知顆粒狀多晶矽的脫氫也可在某種形式的大氣條件下，典型的是在惰性氣體條件下實現。在脫氫後，顆粒中的氫濃度低於矽在熔點時矽中的氫飽和濃度。就是說在脫氫後氫的濃度低於1ppma(按重量0.036ppm)。
在向暴露的未熔化多晶矽11上添加顆粒狀多晶矽40期間，側面加熱器30和底部加熱器34均保持供電狀態。在優選實施方案中，當開始加料後大約一小時，側面加熱器30的功率值由161千瓦降低到160千瓦，在加料開始以後大約兩小時，進一步降低到155千瓦。底部加熱器34的功率值保持30千瓦不變。如圖3所示，在添加顆粒狀多晶矽期間，持續加熱的聯合作用導致在島44下面形成一個固化矽體46。在優選實施方案中，固化矽體46包括初始填充的塊狀多晶矽和後來添加的顆粒狀多晶矽。
以最佳添加速度繼續加料，直到最終所要求的矽熔料的全部數量的矽都已被填充到坩堝20中為止。對於熔料總質量為100公斤，其中有55公斤塊狀多晶矽用於初始填充的情況，須經加料管42添加45公斤顆粒狀多晶矽。然而當坩堝20可容納更多的矽熔料時，可以使總爐料量更大。熔料總量為120公斤時，以如上所述的相同方式填充65公斤顆粒狀多晶矽。在優選實施方案中，以最佳添加速度分別對100公斤和120公斤的熔料總質量進行添加，則需要大約4.5和6.5小時。當顆粒狀多晶矽40添加完畢後，為允許拉晶，加料管42可從坩堝20的中心處移走。如圖4所示，此時坩堝20中大部分的矽是熔矽16，使留下的固化矽體46的體積相對更小。
共同構成 固體矽體46的顆粒狀多晶矽和未熔化多晶矽，進一步被熔化形成熔矽熔料。如圖5所示，熔矽熔料由100％的熔矽16組成。優選實施方案中，側面加熱器30和底部加熱器34的功率值分別保持為155千瓦和30千瓦，大約半小時完成最終熔化。因此，形成100公斤的熔矽熔料所需的時間總共約為10小時。至於120公斤的熔矽熔料，大約需要12小時。
下面的例子說明了本發明的原理和優點。
實 例採用由傳統方法和本發明的方法分別製備的熔矽熔料，通過切克勞斯基方法生產單晶矽晶錠。所採集的數據用於對不同方法所製備的熔矽熔料的相對性能進行評價。
在下面給出的每個例子中，熔矽熔料是由三種不同的爐料和方法製備的。首先，熔矽熔料由含100％塊狀多晶矽的多晶矽爐料通過現有技術所知的傳統方法製備而成。其次，熔矽熔料由含100％顆粒狀多晶矽的多晶矽爐料按照本發明次優實施方案製備而成(即初始填充約50公斤顆粒狀多晶矽，剩餘的顆粒狀多晶矽在其後的步驟中添加進來)。最後，熔矽熔料由混合多晶矽爐料按照本發明的優選實施方案製備而成，該混合爐料包含大約55公斤塊狀多晶矽，其餘為顆粒狀多晶矽。在下文中這三種不同類型的爐料以及與之相應的熔矽熔料分別被稱為「純塊」，「純顆粒」和「混合」爐料或熔料。
顆粒狀多晶矽中典型的含氫濃度範圍在大約11ppma到28ppma之間，其結果並沒有可檢測到的影響。而且，在對混合爐料進行的一個測試中，使用含氫濃度約400ppma的顆粒狀多晶矽製成了全長晶體。該晶體與用含氫濃度更低的顆粒狀多晶矽所製成的晶體在基本特性方面並沒有可檢測到的差別。儘管含氫量更高的顆粒狀多晶矽會導致如下結果位於最終熔料之上的坩堝壁上的極細小矽熔滴的密度會加大，但對於零缺陷晶體的生長並無影響。
在每個例子中，所採集的數據用於支持計算以下性能參數零缺陷(ZD)成品率、產量、平均熱循環時間。在已有技術中，零缺陷成品率是根據下述方法衡量生產效率即消耗每公斤多晶矽原材料所製成的無位錯單晶矽晶錠的英寸值(英寸/公斤)。產量則以所生成無位錯單晶矽晶錠的英寸值與總循環時間的比率(英寸/小時)來衡量時間效率。最後，平均熱循環時間是指拉單晶機加熱器每個供電循環總時間的平均值(小時)。因此較好的結果是高的零缺陷成品率值、高的產量值和低的平均熱循環時間值。例1在第一組實驗測試中，製備了69份100公斤的熔矽熔料47份是由純塊爐料製成的、12份是由純顆粒爐料製成的、10份是由混合爐料製成的。這些熔矽熔料的每一份都用於製造相應的單晶矽晶錠。所採集的數據用於對所製備的每種矽熔料確定以下參數零缺陷成品率、產量、平均熱循環時間。
表I對於由純塊、純顆粒和混合爐料分別製備成的熔矽熔料給出了這些參數的歸一化平均值。表I所列數值已按純塊爐料所得出的平均值進行了歸一化。
表I100公斤熔矽熔料*
*所有數值均按使用純塊狀填充物生產100公斤熔料所得到的平均值進行了歸一化。
例1清楚地證明了本發明的優點。如表I所示，根據本發明的優選方法，由混合爐料製備而成的熔矽熔料與按傳統方法由純塊狀爐料所製備的熔料相比，所生產的單晶矽晶錠在零缺陷成品率方面提高了20％，產量提高了近30％。而且，與傳統純塊狀爐料的方法相比，平均熱循環時間下降了將近8％。這個例子還證明根據本發明使用純顆粒爐料來形成矽熔料是次優實施方案。例2在第二組實驗測試中，製備了35份熔矽熔料26份是各由100公斤純塊狀爐料製成的、4份是各由120公斤純顆粒爐料製成的、5份是由總重120公斤混合爐料製成。這些熔矽熔料的每一份都用於製造相應的單晶矽晶錠。所採集的數據用於對所製備的每種矽熔料確定以下參數零缺陷成品率、產量、平均熱循環時間。
表II對於由純塊、純顆粒和混合爐料分別製備成的熔矽熔料給出了這些參數的歸一化平均值。表II所列數值已按純塊狀爐料所得出的平均值進行了歸一化。
表II120公斤熔矽熔料*
*所有數值均按使用純塊狀填充物生產100公斤熔料所得到的平均值進行了歸一化。
例2也證明零缺陷成品率(提高25％)和產量(提高14％)明顯優於傳統方法。而且，零缺陷成品率和產量的提高是在所製成的熔料比純塊狀填充物所得到的熔料多20％的情況下實現的。
根據對本發明的詳細說明和上述例子可知，本發明的幾個目標均已實現。
在此所提供的解釋和舉例說明用於向其他本領域技術人員介紹本發明的原理和實際應用。本領域技術人員可採納並以各種形式來應用本發明，以便最好地適應特定用途的需要。因此，如上所述的本發明的特殊實施方案並不代表本發明的全部或只將本發明局限於此。
權利要求
1.一種用於在坩堝中製備一熔池熔矽的工藝，該熔矽用於通過切克勞斯基法在其中生長單晶矽晶錠，該工藝包括(a)在坩堝中形成一種部分熔化爐料，該部分熔化爐料包含具有上表面的熔矽和暴露在熔矽的上表面之上的未熔化多晶矽；(b)向暴露的未熔化多晶矽上添加多晶矽，並且(c)將未熔化多晶矽和添加到暴露的未熔化多晶矽之上的多晶矽進行熔化，形成一熔池熔矽。
2.如權利要求1所述的工藝，其特徵在於部分熔化爐料是通過在坩堝中填充塊狀多晶矽並將該塊狀多晶矽的一部分熔化而形成的；在部分熔化爐料中熔矽與未熔化的塊狀多晶矽重量之比的範圍是從約3∶2到約4∶1。
3.如權利要求1所述的工藝，其特徵在於部分熔化爐料是通過在坩堝中填充塊狀多晶矽並將該塊狀多晶矽的一部分熔化而形成的；添加到暴露的未熔化多晶矽之上的多晶矽為顆粒狀多晶矽。
4.如權利要求3所述的工藝，其特徵在於填充到坩堝中的塊狀多晶矽與添加到暴露的未熔化多晶矽之上的顆粒狀多晶矽的重量之比的範圍是從約2∶3到約2∶1。
5.如權利要求3所述的工藝，其特徵在於添加到暴露的未熔化多晶矽之上的顆粒狀多晶矽的含氫量低於約50ppma。
6.如權利要求3所述的工藝，其特徵在於當顆粒狀多晶矽被添加到暴露的未熔化多晶矽上後，停留在暴露的未熔化多晶矽之上，隨後一部分顆粒狀多晶矽逐漸沉入到熔矽中，向暴露的未熔化多晶矽上添加顆粒狀多晶矽的速度可以被控制，使得顆粒狀多晶矽在停留於暴露的未熔化多晶矽上的至少約10秒鐘時間內，溫度升高到約1200攝氏度。
7.如權利要求3所述的工藝，其特徵在於向暴露的未熔化多晶矽上添加顆粒狀多晶矽的速度範圍為從約5公斤/小時到約15公斤/小時。
8.一種用於在坩堝中製備一熔池熔矽的工藝，該熔矽用於通過切克勞斯基法在其中生長單晶矽晶錠，該工藝包括(a)在坩堝中形成一種部分熔化爐料，該部分熔化爐料包含具有上表面的熔矽和暴露在熔矽的上表面之上的未熔化多晶矽；(b)向暴露的未熔化多晶矽上添加顆粒狀多晶矽；(c)讓顆粒狀多晶矽在暴露的未熔化多晶矽上以一定的溫度停留一段時間，以便足以使得顆粒狀多晶矽中的氫逸出。(d)將未熔化多晶矽和添加到暴露的未熔化多晶矽之上的顆粒狀多晶矽進行熔化，形成一熔池熔矽。
9.如權利要求8所述的工藝，其特徵在於當顆粒狀多晶矽停留在暴露的未熔化多晶矽上至少約10秒鐘時間內，停留在暴露的未熔化多晶矽上的顆粒狀多晶矽的溫度升高到約1200攝氏度
10.如權利要求8所述的工藝，其特徵在於當顆粒狀多晶矽停留在暴露的未熔化多晶矽上時，顆粒狀多晶矽的含氫濃度下降到低於1ppma。
全文摘要
公開了一種用多晶矽製備熔矽熔料的工藝，該熔矽熔料用於通過切克勞斯基方法生產單晶矽。初始向坩堝中填充多晶矽並加以熔化，形成包含熔矽和未熔化多晶矽的特殊熔化爐料。熔矽具有一個上表面，未熔化多晶矽部分暴露於該上表面之上。以一種方式向暴露的未熔化多晶矽上添加顆粒狀多晶矽，該方法足以使顆粒狀多晶矽在停留於暴露的未熔化多晶矽的表面期間和在逐漸沉入熔矽之前實現脫氫。然後顆粒狀多晶矽和未熔化的多晶矽全部熔化形成熔矽熔料。該方法使生產單晶矽晶錠時的零缺陷成品率、產量和平均熱循環時間均得到改善。
文檔編號C30B15/02GK1147032SQ9611066
公開日1997年4月9日 申請日期1996年7月24日 優先權日1995年7月25日
發明者約翰·D·霍爾德 申請人:Memc電子材料有限公司