。利用此機(jī)構(gòu)，可將具有預(yù)定結(jié)晶取向的晶種下降以接觸坩禍內(nèi)所含熔化的材料，接著將其逐漸地收回。適當(dāng)控制溫度下，液體材料在晶質(zhì)晶種上冷凍成具有與該晶種所具相同的取向，藉以引發(fā)晶質(zhì)晶錠的成長(zhǎng)。接著，將種晶緩慢地提高遠(yuǎn)離熔化物，以形成具有期望的最終長(zhǎng)度和直徑的生長(zhǎng)中的晶質(zhì)晶錠。亦可使用一個(gè)或更多個(gè)支援拉取機(jī)構(gòu)的荷重元，連同回應(yīng)該荷重元的控制裝置，以啟動(dòng)從該固體原料輸送系統(tǒng)供應(yīng)原料至成長(zhǎng)設(shè)備。
[0036]如上述，坩禍較佳具有內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域和外進(jìn)料區(qū)域，而且固體原料輸送系統(tǒng)包括具有懸伸于坩禍的外進(jìn)料區(qū)域上的輸送點(diǎn)的進(jìn)料器，其將晶錠拉出時(shí)對(duì)內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)熔化硅的干擾最小化。然而，已觀察到甚至采用包括有安置在坩禍的外成長(zhǎng)區(qū)域上的輸送點(diǎn)的進(jìn)料器時(shí)，固體原料粒子仍可不經(jīng)意地進(jìn)入內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域，并且負(fù)面地影響生長(zhǎng)中的晶錠的晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。例如，硅晶錠典型地是由CZ成長(zhǎng)制程在惰性氣氛下制備，而且已發(fā)現(xiàn)來(lái)自氣體的對(duì)流攜帶來(lái)自硅原料輸送系統(tǒng)的固體硅的粒子進(jìn)入內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域。另外，粒子亦可通過(guò)意外的粒子反彈和通過(guò)外進(jìn)料區(qū)域中所含熔化硅的沸騰而進(jìn)入成長(zhǎng)區(qū)域。
[0037]基于此原因，本發(fā)明的CZ成長(zhǎng)設(shè)備進(jìn)一步包括至少一個(gè)實(shí)質(zhì)上防止固體原料進(jìn)入坩禍的內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域的粒子阻擋裝置。能阻擋粒狀物材料的任何裝置都可使用。例如，該裝置可為固體隔障或可具有多個(gè)孔或空間(諸如屏或網(wǎng)目)以允許氣態(tài)氣體的流動(dòng)，但不會(huì)使粒狀物實(shí)質(zhì)通過(guò)。該成長(zhǎng)設(shè)備中亦可使用多個(gè)裝置。該裝置可由能抵擋固體材料碰撞和能進(jìn)一步抵擋該成長(zhǎng)設(shè)備內(nèi)的高溫度和條件的任何材料所制成，但不會(huì)對(duì)成長(zhǎng)設(shè)備的整體熱廓線有實(shí)質(zhì)效果。較佳地，該粒子阻擋裝置可包括石英、石墨、經(jīng)碳化硅涂布的石墨或碳化硅。更佳地，該裝置是由石英所制成。
[0038]粒子阻擋裝置可被安置在CZ成長(zhǎng)設(shè)備內(nèi)的各種位置，只要對(duì)晶錠的成長(zhǎng)不具有實(shí)質(zhì)負(fù)面影響。例如，粒子阻擋裝置可為粒子屏蔽，其安置以至少部分覆蓋坩禍的內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域，諸如，置于此區(qū)域的表面上的屏。此外，粒子阻擋裝置可亦為安置在分隔內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域和外進(jìn)料區(qū)域的坩禍壁上的粒子屏蔽。此屏蔽可從內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域的壁向上或向內(nèi)延伸。較佳地，粒子屏蔽鄰近固體原料輸送系統(tǒng)的提供固體原料進(jìn)入坩禍的外進(jìn)料區(qū)域的位置而安置。
[0039]至于另一個(gè)實(shí)例，粒子阻擋裝置可為安置在坩禍壁中的開(kāi)口的粒子屏蔽。以此方式，粒子屏蔽會(huì)防止輸送入坩禍的外成長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)所含熔化物的固體原料通過(guò)開(kāi)口和進(jìn)入內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域。特別地，粒子屏蔽可為橫跨壁的開(kāi)口的粒狀物屏，或可為置于開(kāi)口之前或之內(nèi)的一層石英丸粒。
[0040]亦作為實(shí)例，粒子阻擋裝置可為至少部分環(huán)繞或于固體原料輸送系統(tǒng)內(nèi)安置的粒子屏蔽，特別是環(huán)繞輸送系統(tǒng)的進(jìn)料器的輸送點(diǎn)，從該輸送點(diǎn)處，固體原料離開(kāi)和進(jìn)入坩禍的外進(jìn)料區(qū)域。例如，該粒子屏蔽可為安置在固體原料輸送系統(tǒng)的進(jìn)料器內(nèi)的套件。該套件較佳為至少部分延伸至進(jìn)料器的輸送點(diǎn)下，更佳為坩禍的壁下，而且具有安置在外進(jìn)料區(qū)域內(nèi)的下邊緣，藉以防止原料的任何散逸的粒子進(jìn)入內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域。
[0041]如上述，本發(fā)明的CZ成長(zhǎng)設(shè)備可進(jìn)一步包括安置在坩禍的內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域上的隔熱屏蔽或錐體。這可在隔熱屏蔽和坩禍的壁之間創(chuàng)制空隙。對(duì)于此設(shè)備來(lái)說(shuō)，粒子阻擋裝置防止固體原料通過(guò)此空隙和進(jìn)入內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域。例如，粒子阻擋裝置可為安置在坩禍的壁上且延伸至鄰近隔熱屏蔽的位置的粒子屏蔽，藉以有效地防止固體材料通過(guò)空隙，但不會(huì)完全阻擋該空隙。替代地，或額外地，粒子阻擋裝置可為環(huán)繞隔熱屏蔽周圍安置的隔離外殼，較佳為環(huán)繞屏蔽的外表面之外，而且具有足以防止固體材料進(jìn)入空隙的尺寸和形狀。隔離外殼可至少部分安置在外進(jìn)料區(qū)域上，而作為用于使固體材料從進(jìn)料器進(jìn)入此區(qū)域的偏轉(zhuǎn)器，或可至少部分安置在內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域上，而有效地防止固體材料通過(guò)空隙。較佳地，隔熱屏蔽安置在內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)，且具有位在坩禍中分隔區(qū)域的壁的上邊緣之下的下邊緣，而且隔離外殼在該下邊緣環(huán)繞隔熱屏蔽的外表面周圍安置。
[0042]圖1、圖2以及圖3顯示本發(fā)明的CZ成長(zhǎng)設(shè)備的特定具體例和組件，并且于下討論。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，這些本質(zhì)上僅為闡釋性且非限制性，而且僅以實(shí)施例的方式呈現(xiàn)應(yīng)是顯而易見(jiàn)的。許多修改和其他具體例是在本領(lǐng)域技術(shù)人員的范疇內(nèi)，而且意圖落入本發(fā)明的范疇內(nèi)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解特定配置為例示性，而且實(shí)際的配置將取決于特定系統(tǒng)。利用不超過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將亦能認(rèn)知和辨識(shí)與顯示的特定元件相當(dāng)者。
[0043]圖1例示性地闡釋連續(xù)單晶(CCZ)成長(zhǎng)設(shè)備100的具體例，包括坩禍110，其具有將坩禍110分隔成內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域112和外進(jìn)料區(qū)域113的壁111。壁111具有至少一個(gè)開(kāi)口，諸如切口或孔(未顯示)，以在內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域112和外進(jìn)料區(qū)域113之間提供限制的流體連通。加熱器114環(huán)繞坩禍110，而且加熱器114加熱預(yù)進(jìn)料以形成熔化物115。CCZ成長(zhǎng)設(shè)備100進(jìn)一步包括具有倒錐形幾何的隔熱屏蔽116，以及包括進(jìn)料器118的固體原料輸送系統(tǒng)117，該進(jìn)料器118具有安置在坩禍110的外進(jìn)料區(qū)域113上的輸送點(diǎn)119。隔熱屏蔽116安置在內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域112上，而在隔熱屏蔽116和壁111之間形成空隙120。
[0044]如圖1所示，連續(xù)單晶成長(zhǎng)設(shè)備100進(jìn)一步包括至少一個(gè)實(shí)質(zhì)上防止固體原料輸送系統(tǒng)117所提供的固體原料進(jìn)入內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域112的粒子阻擋裝置。特別地，該設(shè)備包括安置在壁111且環(huán)繞其整個(gè)周圍的粒子屏蔽121。粒子屏蔽121具有部分覆蓋內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域112的水平段122和安置在壁111的垂直段123，各延伸至鄰近隔熱屏蔽116的位置。以此方式，粒子屏蔽121有效地防止固體原料輸送系統(tǒng)117所提供的固體原料通過(guò)空隙120并且進(jìn)入內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域112。此外，CCZ成長(zhǎng)設(shè)備100進(jìn)一步包括環(huán)繞隔熱屏蔽116的外表面的下邊緣而周圍安置的隔離外殼124(其在壁111的上邊緣下方)，藉以提供額外的保護(hù)以防止粒子進(jìn)入內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域112。
[0045]圖2顯示本發(fā)明的CZ成長(zhǎng)設(shè)備的另一個(gè)具體例，其類似于圖1中顯示者，但具有不同的粒子阻擋裝置。特別地，連續(xù)CZ成長(zhǎng)設(shè)備200具有安置在壁211上但僅接近固體原料輸送系統(tǒng)217的進(jìn)料器218的輸送點(diǎn)219的粒子屏蔽221。亦包含環(huán)繞隔熱屏蔽216的外表面的下邊緣而周圍安置的隔離外殼224(其在壁211的上邊緣下方)。以此方式，CCZ成長(zhǎng)設(shè)備200的粒子輸送系統(tǒng)可防止固體原料粒子進(jìn)入坩禍的內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域，但亦對(duì)設(shè)備的整體熱廓線具有較少影響。
[0046]圖3顯示本發(fā)明的CZ成長(zhǎng)設(shè)備的另一個(gè)具體例，其似于圖2中顯示者，但具有不同的坩禍和不同的粒子阻擋裝置。特別地，連續(xù)CZ成長(zhǎng)設(shè)備300包括坩禍310，其具有分隔坩禍310成內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域312和兩個(gè)外進(jìn)料區(qū)313a和313b的兩個(gè)壁311a和311b。CCZ成長(zhǎng)設(shè)備300進(jìn)一步包括具有倒錐形幾何的隔熱屏蔽316，以及包括進(jìn)料器318的固體原料輸送系統(tǒng)317，該進(jìn)料器318具有安置在坩禍310的外進(jìn)料區(qū)域313a上的輸送點(diǎn)319。該隔熱屏蔽316安置在內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域312上，而在隔熱屏蔽316和壁311a之間形成空隙320。類似于圖2所示的具體例，CCZ成長(zhǎng)設(shè)備300具有安置在接近輸送點(diǎn)319的壁311a上的粒子屏蔽321，以及環(huán)繞隔熱屏蔽316的外表面的下邊緣而周圍安置的隔尚外殼324 (其在壁311a的上邊緣下方)。此外，套件330是提供在進(jìn)料器318內(nèi)，而且延伸至輸送點(diǎn)319以下和壁311a以下，而引導(dǎo)固體原料直接進(jìn)入外進(jìn)料區(qū)域313a，而且防止粒子進(jìn)入內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域312。
[0047]如上述，本發(fā)明進(jìn)一步有關(guān)一種硅晶錠的CZ成長(zhǎng)方法。較佳地，該方法為一種連續(xù)CZ成長(zhǎng)法。該方法包括在CZ成長(zhǎng)設(shè)備中提供具有至少一個(gè)分隔內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域和外進(jìn)料區(qū)域的壁的坩禍，該壁具有在內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域和外進(jìn)料區(qū)域之間提供限制的流體連通的至少一個(gè)開(kāi)口，以及進(jìn)一步提供包括硅的固體預(yù)進(jìn)料進(jìn)入坩禍的內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域和外進(jìn)料區(qū)域。此等步驟可以任何順序發(fā)生。因此，坩禍可在置入設(shè)備之前或之后進(jìn)料。坩禍可為任何彼等上述者。
[0048]后續(xù)地，將固體預(yù)進(jìn)料在內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域中和外進(jìn)料區(qū)域中加熱以形成熔化物，而且從內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域起始硅晶錠的成長(zhǎng)。本發(fā)明的方法中生長(zhǎng)硅晶錠時(shí)，將包括硅的固體原料從硅輸送系統(tǒng)輸送入外進(jìn)料區(qū)域。該硅輸送系統(tǒng)包括具有懸伸于坩禍的外進(jìn)料區(qū)域上且在其中輸送固體硅的輸送點(diǎn)的進(jìn)料器，而且該進(jìn)料器可為任何彼等上述者。接著，從CZ成長(zhǎng)設(shè)備移除廣生的娃晶徒。
[0049]至于本發(fā)明的方法，CZ成長(zhǎng)設(shè)備包括至少一個(gè)實(shí)質(zhì)上防止固體硅進(jìn)入坩禍的內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域的粒子阻擋裝置。粒子阻擋裝置可為任何彼等上述者。因此，較佳地，本發(fā)明的CZ成長(zhǎng)法利用本發(fā)明的CZ成長(zhǎng)設(shè)備。業(yè)經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于從坩禍的內(nèi)成長(zhǎng)區(qū)域具體排除固體原料，所產(chǎn)生的硅晶錠具有特別的性質(zhì)，特別是一