包括坩埚和屏障的拉晶系统和方法技术方案

一种用于由熔体形成晶锭的系统，包括限定用于接纳熔体的凹腔的第一坩埚和在凹腔内的第二坩埚。第二坩埚将外部区域与内部区域分隔开。第二坩埚包括穿过其中的通道，以允许位于外部区域内的熔体移动到内部区域中。内部区域限定了晶锭的生长区域。该系统还包括位于外部区域内的屏障，以限制熔体移动通过外部区域。屏障包括布置成限定供熔体流动的迷宫的构件。

Crystal drawing system and method including crucible and barrier

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括坩埚和屏障的拉晶系统和方法
本公开总体上涉及用于由熔体形成半导体或太阳能材料的晶锭的单晶拉制系统，并且更具体地涉及包括坩埚和限制熔体内的运动的屏障的系统和方法。
技术介绍
在通过提拉(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。拉晶器将籽晶下降到熔体中，并且缓慢地将籽晶从熔体中提升出来，从而使熔体在籽晶上凝固以形成晶锭。在连续CZ法中，在将籽晶从熔体中提升出来的同时，将多晶硅添加到熔体中。多晶硅的添加可能影响熔体的温度，并且可能沿熔体表面产生干扰。然而，必须维持紧邻晶锭的熔体表面的温度和稳定性基本恒定，以生产高品质的单晶。另外，紧邻晶锭的熔体必须保持不含固体原料。而且，必须严格控制熔体的特性，例如含氧量。用于实现这些目标的现有系统还不能完全令人满意。因此，需要一种更有效和高效的系统和方法来控制紧邻晶锭的熔体的特性。此“
技术介绍
”部分意在向读者介绍可能与下文所描述和/或要求保护的本专利技术的各方面相关的技术的各个方面。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专利技术的各方面。因此，应当理解的是，这些叙述应当从这个角度阅读，而不是认可为已有技术。
技术实现思路
在一个方面，一种用于由熔体形成晶锭的系统包括限定用于接纳熔体的凹腔的第一坩埚和在凹腔中的第二坩埚。第二坩埚将外部区域与内部区域分隔开。第二坩埚包括穿过其中的通道，以允许位于外部区域内的熔体移动到内部区域中。内部区域限定用于晶锭的生长区域。该系统还包括位于外部区域内的屏障，以限制熔体移动通过外部区域。屏障包括布置成限定用于熔体流动的迷宫的构件。在另一方面，一种用于由熔体形成晶锭的系统包括限定用于接纳熔体的凹腔的坩埚和连接到该坩埚的堰体。堰体位于凹腔中，以限制熔体从堰体的外侧向堰体的内侧移动。坩埚和堰体形成外部区域和内部区域。堰体包括一通道，以允许位于外部区域内的熔体移动到内部区域中。该系统还包括在外部区域内的屏障，以限制熔体移动通过外部区域。屏障包括布置成限定用于熔体流动的间隙的迷宫的构件。在另一方面，描述了一种用于在拉晶系统中由熔体拉制晶锭的方法。该系统包括限定凹腔的坩埚。该方法包括将第一屏障放置在凹腔内以限制熔体从第一屏障外侧的位置向第一屏障内侧的位置的运动。该方法还包括将第二屏障放置在凹腔内的第一屏障与坩埚之间。第二屏障限定了用于供熔体流过的间隙的迷宫。该方法还包括将原料放入凹腔中并使原料在第二屏障上方熔化以形成熔体。熔体移动通过第二屏障中的间隙。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是拉晶系统的示意图。图2是图1所示的拉晶系统的一部分的示意图。图3是包括堰体的拉晶系统的一部分的示意图。图4是包括屏障环的拉晶系统的一部分的示意图。图5是图4所示的拉晶系统的另一构型的示意图。图6是包括屏障环的拉晶系统的示意图。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。具体实施方式参照图1，其示意性示出了拉晶系统，总体上以100表示。拉晶系统100可用于通过提拉法来生产晶锭。图示的拉晶系统100包括支承坩埚组件104的基座102，该坩埚组件104容纳半导体或太阳能级材料(例如，硅)的熔体106。可以通过加热固体原料111来形成熔体106。在系统100运转期间，由拉晶器110将籽晶112下降到熔体106中，然后从熔体106缓慢地提起。当籽晶112被从熔体106中缓慢地提起时，来自熔体106的硅原子自身与籽晶112对准并附着于其上以形成晶锭108。图示的系统100还包括热屏障114，以屏蔽晶锭108免受来自熔体106的辐射热并允许晶锭108固化。坩埚组件104包括第一坩埚116和第二坩埚118。在其它实施例中，除了第一坩埚116和第二坩埚118中的任一者之外或代替第一坩埚116和第二坩埚118中的任一者，系统100还可以包括一个或多个堰体。在合适的实施例中，坩埚组件104可以由使系统100能够如所描述的那样操作的任何合适的材料构造而成。例如，在一些实施例中，坩埚组件104可以由石英构成。第一坩埚116包括第一基部120和第一侧壁122。第二坩埚118包括第二基部124和第二侧壁126。在图示的实施例中，第一侧壁122围绕第一基部120的圆周延伸且第二侧壁126围绕第二基部124的圆周延伸。凹腔132由第一坩埚116的第一基部120和第一侧壁122的内表面形成。在其它实施例中，坩埚组件104可以包括使系统100能够如描述的那样操作的任何坩埚。在此实施例中，第一坩埚116和第二坩埚118的尺寸和形状设置成允许将第二坩埚118放置在第一坩埚116的凹腔132内。在一些实施例中，第一坩埚116可以具有40、36、32、28或24英寸的外径，而第二坩埚118可以具有36、32、28、24、22或20英寸的外径。在其它实施例中，第一坩埚116和第二坩埚118中的每一者可以具有使系统100能够如所描述的那样操作的任何合适的直径。例如，在一些实施例中，第一坩埚116可具有32英寸的外径，而第二坩埚118可具有22英寸的外径。第一坩埚116和第二坩埚118形成外部区域134和内部区域136。外部区域134在凹腔132中形成于第一侧壁122的内表面与第二侧壁126的外表面之间。内部区域136形成在第二坩埚118内。外部区域134和内部区域136的尺寸由第一坩埚116和第二坩埚118的尺寸决定。例如，内部区域136的直径等于第二坩埚118的内径。在一些实施例中，内部区域136具有大约19英寸的直径。此外，在此实施例中，内部区域136基本上没有屏障和障碍物。结果，与一些已知系统相比，晶锭108的生长区域可以增加，并且从生长区域到任何屏障例如侧壁126的内表面的距离可以增大。而且，与具有较小生长区域的系统相比，内部区域136为熔体106提供了更大的自由表面区域，并允许更好的氧释放。第二坩埚118形成第一屏障，其限制熔体106从外部区域134流入内部区域136。坩埚通道138延伸穿过第二坩埚118的侧壁126，以便熔体106从外部区域134移动到内部区域136中。坩埚通道138可以沿着第二基部124定位，以增大熔体106移动到内部区域136中所行进的距离。虽然在图1中示出了一个通道138，但是在合适的实施例中，第二坩埚118可包括任何合适数量的通道138。在图示的实施例中，屏障140在外部区域134中位于第一侧壁122的内表面与第二侧壁126的外表面之间。屏障140限制熔体106和固体原料111穿过外部区域134向内部区域136的移动。因此，屏障140形成第二屏障，该第二屏障限制熔体106和固体原料111从外部区域134流入内部区域136。屏障140包括构件或主体142以及在构件142之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于由熔体形成晶锭的系统，所述系统包括：/n第一坩埚，该第一坩埚限定用于接纳熔体的凹腔；/n在所述凹腔中的第二坩埚，所述第二坩埚将外部区域与内部区域分隔开，所述第二坩埚包括穿过该第二坩埚的通道，以允许位于外部区域中的熔体移动到内部区域中，其中所述内部区域限定晶锭的生长区域；和/n位于所述外部区域中的屏障，用以对熔体移动通过所述外部区域进行限制，所述屏障包括布置成限定供熔体流动的迷宫的构件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170504 US 15/587,0081.一种用于由熔体形成晶锭的系统，所述系统包括：
第一坩埚，该第一坩埚限定用于接纳熔体的凹腔；
在所述凹腔中的第二坩埚，所述第二坩埚将外部区域与内部区域分隔开，所述第二坩埚包括穿过该第二坩埚的通道，以允许位于外部区域中的熔体移动到内部区域中，其中所述内部区域限定晶锭的生长区域；和
位于所述外部区域中的屏障，用以对熔体移动通过所述外部区域进行限制，所述屏障包括布置成限定供熔体流动的迷宫的构件。


2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括用于将固体原料输送到所述凹腔中的进料器系统，其中所述构件从所述第一坩埚基本上穿过所述外部区域延伸到所述第二坩埚，使得在固体原料熔化时熔体移动通过所述屏障。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述构件是有浮力的，使得固体原料在熔化之前与所述构件接触。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述构件包含石英，以防止对熔体的污染。


5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第一坩埚和所述第二坩埚包含石英。


6.根据权利要求1所述的系统，进一步包括围绕所述屏障延伸穿过所述外部区域的屏障环，所述屏障环包括供熔体流过的第二通道。


7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述屏障环包含石英。


8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述构件具有以下形状中的至少一种：长方体形、圆锥形、圆柱形、球形、棱柱形和棱锥形。


9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述构件是不规则的。


10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述屏障延伸到熔体线。


11.一种用于由熔体形成晶锭的系统，所述系统包括：
坩埚，该坩埚限定用于接纳熔体的凹腔；
连接到所述坩埚的堰体，所述堰体位于所述凹腔中，以对熔体从所述堰体的外侧向所述堰体的内侧的移动进行限制，所述坩埚和所述堰体形成外部区域和内部区域，所述堰体包括允许位于所述外部区域中的熔体...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·塞佩达，R·J·菲利普斯，C·V·吕尔斯，
申请(专利权)人：各星有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81