CN114787429A - 使用水平磁场生产硅的系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于通过水平磁场柴可斯基方法生产硅碇的方法包含：旋转装纳硅熔融物的坩埚；将水平磁场施加到所述坩埚；使所述硅熔融物与晶种接触；及在旋转所述坩埚的同时从所述硅熔融物抽出所述晶种以形成硅碇。所述坩埚具有可湿表面及形成于其上的方石英层。

Description

使用水平磁场生产硅的系统及方法

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2019年12月13日申请的第62/947,785号美国临时专利申请案的优先权，所述专利申请案的整个公开内容的全文特此以引用的方式并入。

技术领域

本公开大体上涉及硅碇的生产，且更具体来说，涉及用于实现在使用水平磁场的柴可斯基(Czochralski)制程中生产硅碇的高成功率的方法及系统。

背景技术

在20世纪90年代期间，至少一些高质量硅生长主要由提拉器的热条件及更具体来说，热区(HZ)设计自身控制，这是因为提拉速度对热梯度的比率(v/G)被视为主导因素。在20世纪90年代后期，在至少一些高质量硅的生长中包含晶体/熔融物接口在相同v/G下的进一步考量。当时，随着更多客户从磊晶硅过渡到抛光硅且从200mm硅过渡到300mm硅，高质量硅确实扩展到应用于存储器装置。不久之后，已确定，高质量硅生长需要非常稳定的制程生长条件及受控熔融物流，以实现用于实现生长期间的所要低晶体缺陷率所需的特定晶体/熔融物。

在周边，随着硅晶体生长从200mm过渡到300mm且对应电荷大小增加以维持生产力，磁场应用以稳定不断增加的熔融物体积中的熔融物流的需要被辨识为主导特征。

在21世纪00年代初期，当高质量300mm硅生产开始时，若干硅制造商过渡到水平磁场柴可斯基制程(HMCZ)以便有效地控制晶体/熔融物接口。其它硅制造商使用尖点磁场用于高质量硅的300mm生产。在两个情况中，硅熔融物中的磁场对晶体质量及性能具有显著影响，且每一制造商开发其自身的技术以从开始优化性能及质量。

在使用CZ制程及磁场生产单晶硅碇的制程期间，可通过熔融物-固体或熔融物晶体接口将氧引入到硅晶体碇中。氧可引起由碇生产的晶片中的各种缺陷，从而降低使用碇制造的半导体装置的良率。例如，存储器装置、绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)、高质量射频(RF)、高电阻率绝缘体上覆硅(HR-SOI)及电荷陷留层SOI(CTL-SOI)应用通常需要低间隙氧浓度(Oi)以便实现高电阻率。在HMCZ制程的情况中，据信，制程通常需要非常低坩埚旋转(C/R)以控制正在生长晶体中的氧，尤其控制氧包含到适用于存储器装置的所要范围。此外，相较于使用尖点磁场的制程，在HMCZ中发现从本体的冠部到端的失零差排(LZD)的更高发生率。

因此，需要降低使用HMCZ生长的LZD损耗且提供从冠部到本体的高质量硅生长的经改进ZD成功率的方法及系统。

此背景技术段落希望为读者介绍可与在下文描述及/或主张的本公开的各种方面相关的所属领域的各种方面。据信，此论述有助于为读者提供背景技术信息以促进本公开的各种方面的更好理解。因此，应理解，这些陈述应在此意义上阅读且不作为现有技术的认可。

发明内容

在本公开的一个方面中，一种用于通过水平磁场柴可斯基方法生产硅碇的方法包含：旋转装纳硅熔融物的坩埚；将水平磁场施加到所述坩埚；使所述硅熔融物与晶种接触；及在旋转所述坩埚的同时从所述硅熔融物抽出所述晶种以形成硅碇。所述坩埚具有可湿表面及形成于其上的方石英层。

另一方面是一种从使用上文描述的方法生产的硅碇产生的晶片。

另一方面是一种用于生产硅碇的系统。所述系统包含经配置以根据上文描述的方法生产硅锭的控制器。

存在关于上述方面提及的特征的各种改善。进一步特征还可并入上述方面中。这些改善及额外特征可个别地或以任何组合存在。例如，下文关于任何经说明实施例论述的各种特征可独立或以任何组合并入上述方面中。

附图说明

图1是一个实施例的坩埚的俯视图。

图2是图1中展示的坩埚的侧视图。

图3是说明施加到晶体生长设备中装纳熔融物的坩埚的水平磁场的示意图。

图4是晶体生长系统的框图。

图5呈现通过MGP以mm为单位的无熔融物表面中的温度场及以RPM为单位的坩埚旋转。

图6是依据时间而变化的结晶速率的图表。

图7是在1360℃的温度下依据时间而变化的经形成层的厚度的图表。

图8是通过坩埚旋转的ZD成功率及天然砂坩埚中的熔融物改质剂的数量的等高线图。

各种图式中的相同参考符号指示相同元件。

具体实施方式

首先参考图1及2，大体上以10指示一个实施例的坩埚。用于坩埚10的柱面坐标系包含径向方向R12、角方向θ14及轴向方向Z16。坩埚10装纳具有熔融物表面36的熔融物25。从熔融物25生长晶体27。熔融物25可装纳由坩埚10的加热及坩埚10及/或晶体27在角方向θ14中的旋转引发的一或多个对流胞元17、18。这一或多个对流胞元17、18的结构及互动经由一或多个制程参数的调节及/或磁场的施加调变，如本文中在下文详细描述。

图3是说明施加到晶体生长设备中装纳熔融物25的坩埚10的水平磁场的图式。如展示，坩埚10装纳从其生长晶体27的硅熔融物25。熔融物与晶体之间的过渡通常被称为晶体-熔融物接口(替代地，熔融物-晶体、固体-熔融物或熔融物-固体接口)且通常是非线性的，例如，相对于熔融物表面凹、凸或鸥翼形。两个磁极29相对放置以产生通常垂直于晶体生长方向且通常平行于熔融物表面36的磁场。磁极29可为常规电磁体、超导体电磁体或用于生产具有所要强度的水平磁场的任何其它适合磁体。水平磁场的施加导致沿轴向方向(在与流体运动相对的方向上)的洛伦兹(Lorentz)力，其是驱动熔融物对流的反作用力。因此，抑制熔融物中的对流，且晶体中在接口附近的轴向温度梯度增加。熔融物-晶体接口接着向上移动到晶体侧以适应晶体中在接口附近的经增加轴向温度梯度且坩埚中来自熔融物对流的贡献减少。水平配置具有有效地在熔融物表面36处抑制对流的优点。

图4是晶体生长系统100的框图。系统100采用柴可斯基晶体生长方法来生产半导体碇。在此实施例中，系统100经配置以生产具有一百五十毫米(150mm)、大于一百五十毫米(150mm)、更具体来说在从大致150mm到460mm的范围中且甚至更具体来说，大致三百毫米(300mm)的直径的碇直径的圆柱形半导体碇。在其它实施例中，系统100经配置以生产具有二百毫米(200mm)碇直径或四百五十毫米(450mm)碇直径的半导体碇。另外，在一个实施例中，系统100经配置以生产具有至少九百毫米(900mm)的总碇长度的半导体碇。在一些实施例中，系统经配置以生产具有一千九百五十毫米(1950mm)、二千二百五十毫米(2250mm)、二千三百五十毫米(2350mm)或长于2350mm的长度的半导体碇。在其它实施例中，系统100经配置以生产具有在从大致九百毫米(900mm)到一千二百毫米(1200mm)、大致900mm到大致二千毫米(2000mm)之间、或大致900mm到大致二千五百毫米(2500mm)之间的范围中的总碇长度的半导体碇。在一些实施例中，系统经配置以生产具有大于2000mm的总碇长度的半导体碇。

晶体生长系统100包含围封坩埚10的真空腔室101。侧加热器105(例如，电阻加热器)包围坩埚10。底部加热器106(例如，电阻加热器)定位于坩埚10下方。在加热及晶体提拉期间，坩埚驱动单元107(例如，电机)例如在如由箭头108指示的顺时针方向上旋转坩埚10。坩埚驱动单元107还可在生长制程期间根据需要升高及/或降低坩埚10。在坩埚10内是具有熔融物位准或熔融物表面36的硅熔融物25。在操作中，系统100以附接到提拉轴件或缆线117的晶种115开始从熔融物25提拉单晶体27。提拉轴件或缆线117的一个端通过滑轮(未展示)或鼓状物(未展示)或任何其它适合类型的提升机构(例如，轴件)连接，且另一端连接到固持晶种115及从晶种115生长的晶体27的卡盘(未展示)。

坩埚10及单晶体27具有共同对称轴38。坩埚驱动单元107可使坩埚10沿轴38升高以在熔融物25空乏时将熔融物位准36维持于所要高度处。晶体驱动单元121在与其中坩埚驱动单元107旋转坩埚10的方向相对的方向110上类似地旋转提拉轴件或缆线117(例如，反向旋转)。在使用等向旋转的实施例中，晶体驱动单元121可在其中坩埚驱动单元107旋转坩埚10的相同方向上(例如，在顺时针方向上)旋转提拉轴件或缆线117。等向旋转还可称为共同旋转。另外，晶体驱动单元121在生长制程期间根据需要相对于熔融物位准36升高及降低晶体27。

根据柴可斯基单晶体生长制程，将一定数量的多晶硅(polycrystallinesilicon/polysilicon)装填到坩埚10。加热器电力供应器123供能给电阻加热器105及106，且绝热件125衬在真空腔室101的内壁上。在真空泵131从真空腔室101移除气体时，气体供应器127(例如，瓶)经由气流控制器129将氩气馈给到真空腔室101。使用来自水槽135的冷水馈给的外部腔室133包围真空腔室101。

接着，将冷水汲取到冷水返回歧管137。一般来说，温度传感器(例如光电管139(或高温计))测量熔融物25在其表面处的温度，且直径传感器141测量单晶体27的直径。在此实施例中，系统100不包含上加热器。上加热器的存在或上加热器的缺乏更改晶体27的冷却特性。

磁极29定位于真空腔室101外部以产生水平磁场(图3中展示)。虽然经说明在熔融物表面36上大致地居中，但可变化磁极29相对于熔融物表面36的位置以调整最大高斯平面(MGP)相对于熔融物表面36的位置。在经由冷水返回歧管137汲取之前，水槽153将冷水提供到磁极29。含铁屏蔽件155包围磁极29以减少杂散磁场且增强所产生场的强度。

控制单元143用于调节多个制程参数，包含(但不限于)晶体旋转速率、坩埚旋转速率及磁场强度中的至少一者。在各项实施例中，控制单元143可包含存储器173及处理从系统100的各种传感器(包含(但不限于)光电管139及直径传感器141)接收的信号以及控制系统100的一或多个装置(包含(但不限于)坩埚驱动单元107、晶体驱动单元121、加热器电力供应器123、真空泵131、气流控制器129(例如，氩气流控制器)、磁极电力供应器149及其任何组合)的处理器144。存储器173可存储在通过处理器144执行时，引起处理器执行本文中描述的一或多个方法的指令。也就是说，指令配置控制单元143以执行本文中描述的一或多个方法、制程、过程及类似者。

控制单元143可为计算机系统。如本文中描述，计算机系统是指任何已知运算装置及计算机系统。如本文中描述，全部此类计算机系统包含处理器及存储器。然而，本文中提及的计算机系统中的任何处理器还可是指一或多个处理器，其中处理器可在一个运算装置或并行起作用的多个运算装置中。另外，本文中提及的计算机装置中的任何存储器还可是指一或多个存储器，其中存储器可在一个运算装置或并行起作用的多个运算装置中。此外，计算机系统可定位在系统100附近(例如，在相同房间中，或在邻近房间中)，或可经远程定位且经由网络(例如乙太网络、因特网或类似者)耦合到系统的剩余部分。

如本文中使用，术语处理器是指中央处理单元、微处理器、微控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路及能够执行本文中描述的功能的任何其它电路或处理器。上文仅是实例，且因此不希望以任何方式限制术语“处理器”的定义及/或意义。存储器可包含(但不限于)随机存取存储器(RAM)(例如动态RAM(DRAM)或静态RAM(SRAM))、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)及非易失性RAM(NVRAM)。

在一个实施例中，提供计算机程序以启用控制单元143，且此程序体现于计算机可读媒体上。计算机可读媒体可包含控制单元143的存储器173。在实例实施例中，在单一计算机系统上执行计算机系统。替代地，计算机系统可包括多个计算机系统、到服务器计算机的连接、云端运算环境或类似者。在一些实施例中，计算机系统包含分布于多个运算装置当中的多个组件。一或多个组件可呈体现于计算机可读媒体中的计算机可执行指令的形式。

计算机系统及制程不限于本文中描述的特定实施例。另外，每一计算机系统的组件及每一制程可独立且与本文中描述的其它组件及制程分开实践。每一组件及制程还可与其它组装封装及制程组合使用。

在一个实施例中，计算机系统可经配置以从一或多个传感器(包含(但不限于)温度传感器139、直径传感器141及其任何组合)接收测量，以及控制系统100的一或多个装置(包含(但不限于)坩埚驱动单元107、晶体驱动单元121、加热器电力供应器123、真空泵131、气流控制器129(例如，氩气流控制器)、磁极电力供应器149及其任何组合，如本文中描述且在图4中在一个实施例中说明)。计算机系统执行用于控制如本文中描述的系统100的一或多个装置的全部步骤。

与尖点(或垂直)磁场中的生长相比，通常在水平磁场中的硅晶体Cz生长(HMCZ)期间零差排(ZD)结构的损耗(通过LZD速率量化)更高。然而，如果晶体在合成衬层坩埚中生长，那么与天然砂衬层坩埚相比，HMCZ中的LZD速率可显著降低。但虽然ZD速率更好，然而合成衬层坩埚的成本高于天然砂。另外，薄(大致2mm厚度)合成衬层在相对短制程时间中溶解，留下背砂层暴露到熔融物，此允许石英颗粒进入熔融物且撞击正在生长的晶体。因此，衬层中或甚至从背砂到熔融物中气泡的暴露更高。为了避免在使用合成衬层坩埚时的气泡暴露及/或溶解对背砂的污染，制程热小时通常限于小于约250小时，其是远短于天然砂坩埚可实现的制程时间(大致400到500小时或更多)。由于晶体生长的热时间取决于制程条件、HZ配置及尝试，因此使用合成衬层坩埚可影响每一批次的再充电能力及多棒生长。因此，使用HMCZ在合成衬层坩埚中的硅生长通常需要坩埚条件的优化以确保最佳ZD速率及最低尝试，使得可实现最大再充电能力。

此外，Cz生长中的水平磁体使用以强力依瞬时行为连续撞击坩埚壁表面的不规则速度熔融物波增强熔融物流。在此情况中，坩埚表面条件对于石英件产生(其与ZD成功直接相关)非常关键。此在图5中说明，其中熔融物流及熔融物的温度场由磁场强度及MGP位置显著影响。如图中展示，熔融物表面处的圆周方向的温度变化随磁场方向明显改变。

在本公开的实施例中可通过使用下文详细描述的两种技术中的一者或两者来克服或缓解这些及其它困难。一般来说，在第一方面中，在坩埚的内部的可湿表面上形成方石英层。可湿表面通常是指坩埚的在硅生产期间可与熔融物接触的表面。可湿表面通常包含坩埚的内底部、坩埚的内侧壁的至少一部分，及连接坩埚的内侧壁与底部的内部分。在图2中，可湿表面是坩埚10的在熔融物表面36下方且包含熔融物表面36的全部内表面。可湿表面还可延伸到熔融物表面36上方。本公开中描述的第二技术是增加坩埚的旋转速度。

一般来说，强且不稳定熔融物流由HMCZ磁场引发且此可在坩埚壁上产生强热-机械应力及机械冲击，从而引起石英颗粒产生。然而，高坩埚旋转(C/R)将在坩埚壁表面(其可与通过磁场驱动的熔融物流介接)附近产生更快对流。此将减少壁表面上的应力及冲击。因此，减少石英颗粒在壁表面处的产生，此又减少晶体生长期间的LZD。

还可通过实现在坩埚的可湿表面上形成大体上均匀结晶SiO2层(称为方石英层)而减少LZD。此层比非晶石英自身更稳定且更强，且借此其更抵抗通过应力或机械冲击的熔融物攻击。因此，方石英层减少石英颗粒产生。

存在用于促进石英坩埚上的结晶层生长的至少两种方法。第一方法是使用运用化合物(例如BaOH)预涂布的经预涂布坩埚，此将促进方石英生长，且另一方法是在晶体生长之前将适合熔融物改质剂(MM)添加到熔融物中。适合MM的非限制性实例包含钡(Ba)及锶(Sr)。更具体来说，适合MM的非限制性实例包含碳酸钡(BaCO3)、氧化钡(BaO)及碳酸锶(SrC03)。

非晶石英衬层壁上的方石英形成由压力、Oi浓度、H2O及氢含量及类似者控管。如图6及7中展示，结晶层在坩埚壁上的形成及生长由坩埚壁的温度及由坩埚消耗的MM的浓度控管。图6比较无MM及8％AL2O3 MM的依据时间而变化的结晶速率。图7比较无MM、8％AL2O3MM及钡基MM的在1360℃的温度下依据时间而变化的经形成层的厚度。这些图表指示到熔融物中的适当MM添加(例如，钡基MM)或钡化合物的预涂布在天然砂坩埚的壁上产生均匀且厚的结晶(即，方石英)层，从而给出与合成衬层坩埚类似的行为及性能。由于方石英层具有比熔融石英更缓慢的溶解速率，因此减少石英件通过热或机械应力的产生，因此随后减少晶体LZD发生。此外，归因于材料性质的差异，天然砂坩埚的无泡层(BFL)中的二次气泡的产生及其到熔融物中的传播通常远少于合成衬层坩埚的产生及传播。

在稳定化模式期间在晶体生长之前(即，在多晶硅的熔融之后或熔融期间)开始通过坩埚上的预涂布或熔融物改质剂到熔融物中之后添加形成且生长均匀方石英层。在后MM添加的情况中，在熔毁之后引入MM，因此方石英的形成速度比以其它方式预涂布情况更缓慢。然而，MM之后添加可产生更低气穴(APK)损耗，这是因为在形成稳定方石英层之前可将在坩埚壁处形成且陷留的气泡释放到表面。由于从稳定化步骤的开始到本体生长的开始通常耗费3到7小时，因此估计方石英厚度大于约2mm，其中添加适当量的MM以增加方石英的形成速率。实务上，通常在坩埚(天然砂或合成)的表面上形成小于约1.0mm的方石英层。某一特殊情况(例如针对P++或N++的重度掺杂制程)通过添加大量MM而产生更厚方石英层。在此类情况中，形成大致1.0mm(+/-)的方石英层。这些厚度不同于2.0mm，这是因为虽然方石英层随着热时间生长，如图7中展示，但湿方石英层被持续溶解到熔融物。其它实施例包含形成于坩埚的可湿表面上的大致2.0mm、大于1.5mm、大于1.0mm、大于0.75mm、大于0.5mm或大于0.25mm的方石英层。在一些实施例中，方石英层小于3.0mm厚、小于2.0mm厚、小于1.25mm厚或小于1.0mm厚。在一些实施例中，方石英层落在由上文的最小值及最大值界定的范围内，例如在0.25mm到1.25mm之间。一般来说，太薄的方石英层可能不足以提供本文中描述的益处，而太厚的方石英层可更可能在硅生产期间破裂且进入熔融物(潜在地贡献于LZD)。

上文描述的熔融物改质剂添加在坩埚可湿表面处形成均匀结晶层且此结晶结构具有抵抗由在HMCZ期间产生的不规则(瞬态)熔融物流引发的热机械应力的强抵抗力。厚且均匀方石英的形成可抵抗来自熔融物流的应力及冲击，从而降低坩埚表面损害(即，抵抗在熔融物中产生石英颗粒的损害)，此将增加ZD成功。

如先前提及，由更高石英旋转引起的强对流将减小无熔融物表面中的温度的变化且减少由水平磁体引发的熔融物流，如在图5中的情况6中所见。在情况6中，相较于情况1到5及7中的0.6RPM，C/R是1.6RPM。换句话说，由磁场从熔融物到坩埚壁表面产生的力由与更高坩埚旋转相关的对流降低或阻挡。借此，降低归因于坩埚壁表面的损害的石英件产生的可能性，从而还改进ZD成功的潜力。

为了理解ZD成功且对合成衬层坩埚及天然砂坩埚两者在水平磁体中执行依据坩埚旋转速度及熔融物改质剂添加而变化的测试条件。合成坩埚展示跨广范围的坩埚旋转及MM的高ZD成功率。针对天然砂衬层坩埚，完成使用19个不同条件的总共96个实验且使用图8中的等高线图概述结果。图8的数据是从大致200mm本体长度到晶体的大致OE。在图8中，CR是以RPM为单位的坩埚旋转，0.0的成功％_3是ZD失败(LZD)，且1.0的成功％_3是100％ZD成功。坩埚旋转的正负号指示坩埚的旋转方向。针对一些提拉，坩埚旋转在提拉的部分期间的速度之间倾斜，选择坩埚旋转的任意值用于绘图，且从大于1000mm的本体长度到晶体的大致OE收集数据。结果清晰地展示随着坩埚旋转的速度的绝对值及熔融物改质剂(在此情况中，Ba基)的数量增加，实现更高ZD成功率。

展示坩埚旋转的经增加速度的使用及方石英层的产生以个别地且组合导致经改进ZD结果。在较低C/R下(例如在约0到约2RPM之间)，需要添加适合MM(或使用经预涂布坩埚)以增加ZD成功率。在C/R增加到约2RPM到约5RPM之间时，获得等效成功率所需的MM的量减小且可甚至为零MM。在此范围内，可通过使用至少一些MM而获得ZD成功率的额外增益。当C/R超过约5RPM时，通常不存在来自坩埚的ZD问题及可能不需要MM。然而，在此类速度下，将可能需要额外制程条件以控制产品的质量，这是因为其可具有其它问题，例如归因于熔融物流速的氧控制、由离心力引起的熔融物位准控制及类似者。

因此，本公开的一些实施例在HMCZ制程期间在任何C/R速率下在坩埚的可湿表面积的每平方米使用多于1.7克的MM以改进ZD成功率。在一些实施例中，使用坩埚的可湿表面的1.7克/m²到2.0克/m²之间的MM。在又其它实施例中，使用坩埚的可湿表面的1.7克/m²到5.4克/m²之间的MM。在又其它实施例中，可使用坩埚的可湿表面的大于5.4克/m²的MM，但大量MM可在多个再充电过程中引起LZD。高于(例如，1.7克/m²)的数量是基于BaCO3作为MM。使用BaO或SrCO3的类似实施例包含功能上等效于BaCO3的量的一定量的特定MM。

一些实施例使用在约0到0.5g/m²之间的MM及大于约2.0RPM的坩埚旋转。在一些此类实施例中，坩埚是天然砂坩埚。替代地，坩埚可为合成坩埚。

相较于先前方法及系统，本文中描述的方法的实施例实现优越结果。例如，本文中描述的方法促进以高于一些其它方法的ZD成功率生产硅。

当介绍本发明或本发明的实施例的元件时，冠词“一(a/an)”及“所述(the/said)”希望意味着存在一或多个元件。术语“包括”、“包含”及“具有”希望为包含性且意味着除了所列举的元件之外，可存在额外元件。

如本文中贯穿说明书及权利要求书使用的大致语言可适用于修饰可允许变化而不导致与其相关的基本功能的改变的任何定量表示。因此，通过例如“约”、“大致”及“大体上”的术语或若干术语修饰的值不限于经指定的精确值。在至少一些例子中，大致语言可对应于用于测量值的仪器的精确性。此处且贯穿说明书及权利要求书，范围限制可组合及/或互换；此类范围经识别且包含其中含有的全部子范围，除非背景内容或语言另外指示。

由于可在上文作出各种改变而不脱离本发明的范围，因此其希望上文描述中含有及所附图式中展示的全部标的应解释为阐释性且非限制性意义。

Claims (15)

1.一种用于通过水平磁场柴可斯基方法生产硅碇的方法，所述方法包括：

旋转装纳硅熔融物的坩埚，所述坩埚具有可湿表面及形成于其上的方石英层；

将水平磁场施加到所述坩埚；

使所述硅熔融物与晶种接触；及

在旋转所述坩埚的同时从所述硅熔融物抽出所述晶种以形成硅碇。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述坩埚包括天然砂坩埚。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法进一步包括：

将固相多晶硅添加到所述天然砂坩埚；及

加热所述多晶硅以形成所述硅熔融物。

4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括将熔融物改质剂添加到所述天然砂坩埚，以在所述天然砂坩埚的所述可湿表面上形成所述方石英层。

5.根据权利要求4所述的方法，其中添加熔融物改质剂包括：在加热所述多晶硅的同时添加所述熔融物改质剂以形成所述硅熔融物。

6.根据权利要求4所述的方法，其中添加熔融物改质剂包括：在形成所述硅熔融物之后添加所述熔融物改质剂。

7.根据权利要求4到6中任一权利要求所述的方法，其中添加熔融物改质剂包括添加碳酸钡(BaCO₃)。

8.根据权利要求7所述的方法，其中添加碳酸钡包括使所述天然砂坩埚的所述可湿表面每平方米添加多于1.7克。

9.根据权利要求4到6中任一权利要求所述的方法，其中添加熔融物改质剂包括：添加氧化钡(BaO)或碳酸锶(SrCO₃)中的一者。

10.根据权利要求9所述的方法，其中添加氧化钡或碳酸锶中的一者包括：以大体上等效于所述天然砂坩埚的所述可湿表面的每平方米1.7克的碳酸钡的量添加氧化钡或碳酸锶中的一者。

11.根据权利要求3所述的方法，其中将固相多晶硅添加到所述天然砂坩埚包括：将固相多晶硅添加到具有已形成于天然砂坩埚的所述可湿表面上的钡基涂层的所述天然砂坩埚。

12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中旋转天然砂坩埚包括：以每分钟多于两转来旋转所述天然砂坩埚。

13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述方石英层大于约2.00mm厚。

14.一种来自根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法生产的硅碇的晶片。

15.一种用于生产硅碇的系统，所述系统包含经配置以根据权利要求1到13中任一权利要求所述的方法来生产硅碇的控制器。

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