483954 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ------ B7_____ 五、發明說明（1 ) 發明背景 . '本發明關於一種根據柴克勞斯基（C Z )法的矽單晶 製造方法，而不需要執行所謂的縮頸操作。另外，本發明 也關於一種在該製造方法中所使用的晶種。 相關技術說明 在利用柴克勞斯基（c Z )法的矽單晶製造方法中， 矽單晶澆錠的成長是藉由將晶種與矽熔融接觸，並且當其 旋轉時，藉由緩慢拉出晶種而進行。此時，執行用以形成 頸部的操作（縮頸操作）以消除當晶種與矽熔融接觸時之 熱震所造成高密度晶種的錯位。接著，增加晶體的直徑到 預定的大小，然後再將矽單晶澆錠拉出。這種縮頸操作便 是熟知的、、Dash Necking Method 〃，而且在根據C Z法而 拉出矽單晶澆錠的情況下，這種方法的使用種非常普遍的 〇 尤其是如圖3 A與3 B所示，習知的晶種是形成一個 具有8 - 2 0公釐直徑的圓柱形狀’或是形成一種具有8 - 2 0公釐邊長的角控形狀，並且形成一個用以連接於晶 種固定器的切除部。首先與矽熔融接觸之晶種尖端或底端 是形成平板面。在維持澆錠的重量時，爲了要安全拉出重 份量的單晶澆錠，所以晶種必須具有上述範圍的尺寸。 然而，因爲具有上述形狀與尺寸的晶種在與矽熔融接 觸的尖端具有大的熱容量，所以當晶種與政熔融接觸時’ 在晶體內會同時產生陡劇的溫度梯度’使得產生高密度的 ----------农 I!訂!1!! (請先閱讀背面之注音3事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -4 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483954 A7 ____ B7 五、發明說明X ) 滑動錯位。因此，上述的縮頸操作必須要能夠生長單晶並 且消除錯位的發生。 在Dash Necking Method中，當晶種與矽熔融接觸之後 ，在晶體直徑增加之前先要縮小到大約3公釐，以便形成 頸部，藉此消除由於晶種產生之滑動錯位所引起的錯位， 並藉此生長出無錯位的單晶。 然而，在此方法中，即使當適當地選擇縮頸操作的條 件時，晶體直徑也必須縮小到5 - 6公釐或更小，以便消 除錯位。在此情況下，其強度變得不足以支持單晶澆錠（ 其重量由於直徑的增加而變大），而造成在拉出單晶澆錠 的過程中發生頸部斷裂的高危險性。這可能造成嚴重的意 外，例如單晶澆錠的掉落。 爲了解決上述的問題，發展出一種利用晶體固定機制 而拉出重大直徑單晶澆錠的方法（見日本特許公告第5 -6 5 4 7 7 號）。 在此方法中，生長單晶澆錠是直接且機械式地被固定 。然而在考慮上述縮頸操作於消除錯位中是不可或缺的情 況下，因此並無法增加頸部的強度。 然而，在這種單晶澆錠（該澆錠是在被旋轉時而生長 於高溫之中）直接被固定的方法中，用於執行這種方法的 裝置變得複雜又昂貴，而且也會產生有關熱阻抗的問題。 另外，實際上，很難將生長的晶體固定而不產生震動，因 此該生長的晶體可能變成多晶。另外，因爲包含旋轉、滑 動機制與其他馬達等之裝置必須安置於高溫矽熔融之上， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）胃5 - I---I I I ---I I---V 訂-2--I----. I ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483954 A7 B7 五、發明說明（3 ) 所以會產生該晶體摻雜有重金屬雜質的問題。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了解決這些問題，本發明之申請人也曾提出許多不 同的發明，例如日本公開特許案第5 — 1 3 9 8 8 0號以 及曰本申請案第8 - 8 7 1 8 7號。根據這些發明，晶種 尖端是形成楔形形狀，或是具有中空部位，以便減少某種 程度的滑動錯位，否則該錯位將會在晶種與矽熔融接觸的 時候產生。即使當這些發明的頸部具有相當大的直徑，藉 此增加頸部的強度時，也能夠消除錯位。 雖然這些發明能夠藉由增加頸部直徑而將頸部的強度 增加到某種程度，但是這些方法仍然需要縮頸操作，造成 形成具有滑動錯位的頸部。因此，在某些情況下，如果由 於單晶澆錠的直徑與長度的增加而使得其具有1 5 0公斤 或更大的重量的話，根據這些方法所產生之單晶澆錠的頸 部強度變得不足以拉出該澆錠。因此，這些方法並無法徹 底解決習知技術中所存在的問題。 發明槪述 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據上述習知技術中的缺點觀之，本發明是確實可解 決該缺點的。本發明的目的是要提供一種矽單晶的製造方 法’該方法可以生長出單結晶的晶體而不需要進行用以形 成頸部的縮頸操作，該縮頸操作會造成強度上的問題，藉 此，本發明能夠形成非常容易拉出且具有大直徑與長度之 重矽單晶而不須使用諸如晶體固定機制等的複雜裝置。 本發明的另一個目的是要提供一種上述方法中所使用 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483954 A7 ____B7 五、發明說明供) 的晶種。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了達成此目的，本發明提供一種利用柴克勞斯基法 的矽單晶製造方法，其中晶種與矽熔融接觸，然後在旋轉 時緩慢地拉出，以便在晶種之下拉出矽單晶澆錠，該方法 包含下列步驟：提供具有要與矽熔融接觸之尖端的晶種， 該尖端具有尖點形狀或是具有截頭；緩慢將晶種尖端與矽 熔融接觸，然後以緩慢的速度降低晶種的高度，以便熔融 晶種尖端部直到該尖端部增加到預定大小爲止；以及接著 慢慢將晶種向上拉出，以便生長出具有預定直徑的矽單晶 澆錠而不須執行縮頸操作。 因爲使用一種其尖端具有尖點形狀或截頭的晶種，所 以晶種尖端首先與矽熔融接觸的接觸區很小，而且該尖端 部的熱容量也很小。因此，可避免在晶種之內產生熱震或 是陡劇的溫度梯度，進而避免滑動錯位的產生。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當以緩慢速度來降低晶種高度而使得該晶種尖端部被 熔融增加成預定的大小時，便可將晶種融成所需的大小， 而避免在晶種之內產生陡劇的溫度梯度（在本說明說中'' 大小〃一詞表示如果尖端具有圓形截面的話，則代表其直 徑；以及如果該尖端具有矩形截面的話，則代表其橫斷面 )。因此，在上述的熔融操作期間不會有滑動錯位產生於 晶種之內。 最後，在控制溫度、拉出速度以及其他條件之下，緩 慢第向上拉出晶種，以便生長出矽單晶澆錠。因爲晶種具 有所需的大小且無錯位之發生，所以不需要縮頸之操作， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483954 A7 __B7 五、發明說明$ ) 因此具有足夠的強度，所以可以將晶種生長成所需的直徑 而產生矽晶澆錠。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在晶種尖端與矽熔融接觸之前，該晶種最好就固定在 矽熔融之上，以便增加晶種的溫度。 當在增加晶種溫度之後而將晶種與矽熔融接觸時，可 以減緩晶種與矽熔融接觸時所產生的熱震，以便更可靠地 避免滑動錯位的產生。尤其是在晶種尖端是尖點形狀的橫 斷面的情況下，更需要這種增加晶種溫度的步驟。 爲了溶融晶種尖端而降低晶種局度之速度最好是2〇 公釐/分鐘或更小。 這種低速的融熔進一步降低在熔融操作期間，該晶種 之內發生滑動錯位的可能性。 本發明也提供一種根據C Z法之矽單晶澆錠製造過程 中所使用的矽晶種，其中與矽熔融接觸之矽晶體的尖端具 有尖點形狀或是截頭。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因爲矽晶體的尖端具有尖點形狀或是截頭，所以晶種 尖端首先與矽熔融接觸的接觸區很小，而且該尖端部的熱 容量也很小。因此，可避免在晶種之內產生熱震或是陡劇 的溫度梯度，進而避免滑動錯位的產生。 當以緩慢速度來降低晶種高度而使得該晶種尖端部被 熔融增加成預定的大小時，晶種之浸漬部與熔融之間的接 觸區漸漸增加。因此，避免在晶種之內產生陡劇的溫度梯 度，使得在上述的熔融操作期間不會有滑動錯位產生於晶 種之內。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）-8 - 483954 A7 B7 五、發明說明（6 ) 矽晶體之尖端最好是圓錐形或金字塔形。在此情況下 ’方便於加工該晶種。另外，因爲晶種尖端具有對稱的形 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 狀’所以溫度梯度變得很均勻，而因此很難產生滑動錯位 〇 首先與矽熔融接觸之晶種的端表面最好具有9 7Γ (公 釐2 )或更小之區域，而以2 · 2 5 π (公釐2 )或更小者 爲佳。 當首先與矽熔融接觸之晶種的端表面區域如上述而減 少時，則該尖端的熱容量會減少，使得降低接觸時的熱震 。因此，理想的形狀是點形，其接觸面積可以減少到零。 在本發明中，矽單晶澆錠可以是單結晶的而不需要執 行用以形成頸部的縮頸操作，否則當根據習知C Z法而拉 出矽晶澆定時，該縮頸操作將會造成強度上的問題。 因此’可以非常容易拉出且具有大直徑與長度之重矽 單晶而不須使用諸如晶體固定機制等的複雜裝置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此’可以將具有8 -1 2英吋直徑（近來之需求）的 矽單晶澆錠拉到所需的長度，而不會有例如單晶澆錠掉落 等的危險。另外，因爲不需要縮頸之操作，所以可增進產 率。另外，因爲可將垂直移動晶種的過程減少一個相當於 頸部長度的量，所以可以減少拉伸裝置的大小。因此，可 以顯著地增進大直徑之矽單晶澆錠的產能與產量，因而降 低製造成本。 圖示簡單說明 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483954 A7 _____B7 五、發明說明c ) 圖1 A -1 C是用以解釋測試1 —3的說明視圖； 圖2 A -2 D是根據本發明之晶種的立體圖，其中圖 2 A顯示具有圓錐形尖端的圓柱晶種，圖2 B顯示具有尖 字塔形尖端的金字塔形晶種，圖2 C顯示具有水平截頭尖 端的晶種，而圖2 D顯示具有傾斜截頭尖端的晶種； 圖3 A與3 B是習知晶種的立體圖，其中圖3 A顯示 圓柱形晶種，而圖3 B顯示金字塔形晶種。 本發明較佳實施例之詳細說明 本發明極其較佳實施例將詳述如下。然而，本發明並 不侷限於此。 本發明之發明人質疑有關於柴克勞斯基（C Z )法的 技術，其中當單晶晶種與矽熔融接觸時，會產生滑動錯位 ’因此，除非在接觸之後進行縮頸操作，否則無法拉出單 晶澆錠，所以發明人以不同的方法硏究判斷是否可以將晶 種與矽熔融接觸而不在晶種之內產生滑動錯位。 如果可以將晶種與矽熔融接觸而不在晶種之內產生滑 動錯位的話，便可排除執行用已形成頸部的縮頸操作，藉 此能夠使用生長成預定直徑的晶種，以便生長出矽單晶澆 錠。 如果想要了解這種生長作業的話，則必須先解決相關 的問題，例如晶種固定器以及強度不足等問題。 當晶種與與矽熔融接觸時，則晶種尖端會部分被熔融 ，而且晶種會與矽熔融結合，藉此促使隨後的晶體生長。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）_彳〇 _ 11——-------MW------- ------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483954 A7 ^ B7 五、發明說明參) (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 然而’當單晶（晶種）與矽熔融如上所述地接觸或分離時 ’便會產生錯位。本發明之發明人發現了有關於這種錯位 的有趣現象。 眾所皆知，當想要將以C Z法生長之矽單晶澆錠與矽 熔融分離時，滑動錯位通常會沿著端度梯度而發生於該生 長的單晶部分，而且所產生之滑動錯位的密度與面積會隨 生長中之單晶澆錠內的溫度梯度而定。當增加單晶澆錠的 生長率以加大溫度梯度時，則滑動錯位的密度與面積便會 增加，然而當降低單晶澆錠的生長率以減少溫度梯度時， 則滑動錯位的密度與面積便會跟隨減少。尤其是當欲以緩 慢速度生長之晶體澆錠與矽熔融分離時，在某些情況下不 會產生滑動錯位。綜上所述，可以理解的是：可以將單晶 與矽熔融分離而不會產生滑動錯位。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外，在所謂的F Z (浮動區）方法中，形成矽的熔 融區以便生長出單晶澆錠，而且可以在單晶澆錠的生長期 間內藉由增加加熱器的功率來輕易地增加熔融區。在這種 情況下，雖然在單晶澆錠中與矽熔融所接觸的生長區再次 被熔融，但是卻很少發生錯位。由上述現象觀之，可以將 單晶中與矽熔融所接觸的部位熔融而不會在單晶中產生滑 動錯位。 另外，在根據C Z法之矽單晶澆錠的生長期間中，可 以藉由調整溫度而在預定的範圍內任意地改變其生長率。 眾所皆知，在單晶澆錠的生長期間中’單晶澆錠知生長界 面（固-液態界面）的形狀會隨著生長率而改變。在這些 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 1巧- 483954 A7 ---- B7 五、發明說明φ ) 情況下’生長的單晶部分再次被熔融於固一液態界面中。 €此情況下’可繼續拉出晶種而不會再單晶澆錠內產生錯 位。由這種現象觀之，可以將單晶中與矽熔融所接觸的部 位熔融而不會在單晶中產生滑動錯位。 將上述現象納入考慮之後，可以得知：即使當矽單晶 與石夕熔融接觸、分離或熔融時，只要能夠避免熱震或劇烈 之溫度梯度的產生的話，就不會發生錯位現象。 爲了證明上述觀念是正確的，所以進行下列的測試。 【測試1】 如圖1 Α所示，藉由使用具有金字塔形狀的一般晶種 1而執行習知的縮頸操作。形成頸部3而移除當晶種1與 矽熔融接觸時所產生的滑動錯位2，藉此產生沒有錯位的 晶體。接著，將晶體生長成具有約爲1 0公釐的直徑，並 且繼續單晶的生長。繼續生長具有約爲1 〇公釐直徑的單 晶，直到單晶的長度變成約爲1 0公分爲止，然後停止晶 種的拉伸，以便停止單晶的生長。接著，以3公釐/分鐘 的緩慢速度降低晶種的高度，以便將所生長之晶體的部分 (約2公分長）浸入於矽熔融中，以便再熔融。當2公分 長的部分再次熔融時，便再次拉出晶種，此時降低矽熔融 的溫度，以便形成圓錐部4。當單晶的直徑變成1 0公分 時，則藉由連續的拉伸操作而生長出筆直的主體部5。在 此情況下，該單晶澆錠的生長是在無錯位的狀態下持續進 行。另外，此測試是在下列的條件下進行而獲得相同的結 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） .12 - (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) - I-----.訂—-------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483954 A7 B7 五、發明說明¢0 ) 果：分別以1 0公釐/分鐘與2 0公釐/分鐘的緩慢速度 來降低晶種的高度。 由此實驗結果觀之，可以了解的是，當具有約爲1 〇 公釐直徑的單晶（與習知晶種相同）僅在單晶與矽熔融接 觸之後才熔融時，不會有滑動錯位產生。 這種現象是由於已經與矽熔融接觸之單晶是緩慢地浸 入矽熔融中，所以熱震不會作用在單晶上’而且單晶內也 不會形成陡劇的溫度梯度之緣故。 【測試2】 接著，判斷已經與矽熔融分離之單晶是否可以在無錯 位狀態下再次熔融。 也就是如圖1 B所示，藉由使用具有金字塔形狀的一 般晶種1而執行習知的縮頸操作。形成頸部3而移除當晶 種1與矽熔融接觸時所產生的滑動錯位2，藉此產生沒有 錯位的晶體。接著，將晶體生長成具有約爲1 0公釐的直 徑，並且繼續單晶的生長。繼續生長具有約爲1 0公釐直 徑的單晶，直到單晶的長度變成約爲1 0公分而且圓錐尾 部6具有約爲5公分之長度爲止。接著將單晶從矽熔融中 分離出來，並且暫停單晶的生長。 在單晶澆錠透過頸部而連接於晶種的狀態下，將形成 之小的單晶澆錠從製造爐中移出，然後將澆錠冷卻到室溫 。接著，晶種是固定於未顯示的晶種固定器中，並且送回 到晶體製造爐中。然後降低晶種的高度，並且在晶體尾部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】〇χ 297公釐） _ 13 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --------•訂----------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483954 A7 — B7 五、發明說明（11 ) 6緊接固定於矽熔融之上的位置中停留1 〇分鐘，以便增 加尾部6的溫度。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在增加尾部6的溫度之後，以3公釐/分鐘的緩慢速 度來降低晶種的高度。透過這種降低高度的操作，圓錐尾 部6的尖端緩慢與矽熔融接觸，並且逐漸熔融。當具有 1 0公釐直徑之筆直部的底部（約2公分長）浸入於矽熔 融中且熔融時，便開始晶種的拉伸操作，當矽熔融的溫度 降低時，便形成圓錐部4，而不需要縮頸的操作。當晶體 的直徑達到1 0公分時，便生長出筆直主體部。在此情況 下’單晶澆淀在無錯位的狀態下持續生長。另外，此測試 是在下列的條件下進行而獲得相同的結果：分別以1 〇公 釐/分鐘與2 0公釐/分鐘的緩慢速度而從緊接於矽熔融 之上的位置中來降低晶種的高度。 由此實驗結果觀之，可以了解的是，即使當暫時冷卻 單晶時，單晶可以與矽熔融接觸並熔融而不會產生滑動錯 位。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此現象是因爲下列原因之故。即使單晶與矽熔融接觸 ，並且晶體是在從矽熔融中分離出來的狀態下熔融的話， 當單晶與矽熔融接觸時，熱震也不會作用在單晶上，這是 由於首先與矽熔融接觸的部分具有小面積與小熱容量的關 係。另外，因爲緩慢降低晶種的高度而使得接觸區域逐漸 增加，所以在熔融期間，不會有陡劇的溫度梯度形成於單 晶之內。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ _ 483954 A7 五、發明說明（12 【測試3】 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接著，判斷經過機械加工過的晶種是否可以在無錯位 狀fe下再次熔融，以便生長出單晶而不須執行縮頸操作。 首先，從無錯位之單晶澆錠中切割出具有1 〇公釐直 徑與1 0公分長度之圓柱晶體（如圖1 c所示），圓柱晶 體之一端是機械加工成超過5公分之圓錐形。接著，透過 刻蝕法而移出以機械加工所形成的表面受損層，以便製造 出從矽單晶中所產生的晶種1，該晶種1基本上與測試2 中所製造之小單晶澆錠的圓錐尾部6具有相同的形狀。 然後以測試2中所使用的相同方法來利用晶種而生長 出單晶澆錠。 具有圓錐尖端之晶種首先固定於未顯示的晶種固定器 中，並且在圓錐尖端緊接固定於砂熔融之上的位置中停留 1 ◦分鐘，以便增加晶體的溫度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在增加晶體的溫度之後，以3公釐/分鐘的緩慢速度 來降低晶種的高度。透過這種降低高度的操作，圓錐部的 尖端緩慢與矽熔融接觸，並且逐漸熔融。當具有1 0公釐 直徑之筆直部的底部（約2公分長）浸入於矽熔融中並且 熔融時，便開始晶種的拉伸操作，當矽熔融的溫度降低時 ，便形成圓錐部4，而不需要縮頸的操作。當晶體的直徑 達到2 0公分時，便持續生長出筆直主體部。在此情況下 ，單晶澆錠在無錯位的狀態下持續生長。另外，此測試是 在下列的條件下進行而獲得相同的結果：分別以1 0公釐 /分鐘與2 0公釐/分鐘的緩慢速度來降低晶種的高度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） _ 15 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483954 A7 __ B7 五、發明說明（13 ) 由此實驗結果觀之，可以了解的是，即使當晶種是像 ^知晶種^一*樣地從大早晶湊淀中切割出’且透過刻触法而 移除表面受損區時，可以將晶種與矽熔融接觸而不會在晶 種之內產生滑動錯位，然後當逐漸增加接觸面積時，將晶 體熔融到所需的直徑。本發明是根據這種發現而完成的。 此現象是因爲下列原因之故。即使單晶與矽熔融接觸 ’並且晶體是在從矽熔融中分離出來的狀態下熔融的話， 當單晶與矽熔融接觸時，熱震也不會作用在單晶上，這是 由於首先與砂熔融接觸的部分具有小面積與小熱容量的關 係。另外，因爲緩慢降低晶種的高度而使得接觸區域逐漸 增加，所以在熔融期間，不會有陡劇的溫度梯度形成於單 晶之內。 因此，當根據C Z法來製造矽單晶澆錠時，只要使用 具有尖U而或尖端截頭（此兩者皆具有小的接觸面積）的晶 種，或是只要執行緩慢地將晶種尖端與矽熔融接觸的拉伸 操作，便可不必執行縮頸操作；緩慢地降低晶種的高度， 使得晶種尖端熔融成所需的直徑而維持重單晶澆錠的最終 重量，然後緩慢向上拉出，以便將單晶澆錠生長成所需的 直徑。 在本發明中，需要將晶種尖端形成尖點形狀或是尖點 截頭。如果晶種具有這種形狀的話，則因爲晶種尖端具有 小的初始接觸面積以及小熱容量的關係，所以即使晶中尖 端與矽熔融接觸的話，熱震也不會作用在單晶上，而且也 不會有陡劇的溫度梯度形成於單晶之內，因此不會發生滑 -----------1-11---11 · I h---- f - (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -16- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483954 A7 _ B7 五、發明說明（14 ) 動錯位。 當以緩慢速度來降低晶種高度而使得該晶種尖端部被 熔融成所需的直徑時，晶種之浸漬部與熔融之間的接觸區 漸漸增加。因此，可以將晶種熔融而不會產生陡劇的溫度 梯度，使得在上述的熔融操作期間不會有滑動錯位產生於 晶種之內。 本發明所使用之矽晶體的尖端最好是圓錐形或金字塔 形以便具有上述的尖點形狀，或是尖點截頭。 如果晶種具有這種形狀的話，則晶種尖端會具有小的 熱容量，且其大小（直徑或橫截面）會朝向基底部逐漸增 加。因此，這種晶種將可滿足本發明之需求。另外，因爲 晶種尖端具有對稱的形狀，所以很容易對晶種進行加工， 且溫度梯度也會變得很均勻，而因此不會產生滑動錯位。 在此情況下，在考量加工的情形下·，可任意決定本發 明之晶種之圓錐部7或金字塔部8的長度t (如圖2 A與 2 B所示）。然而，如果長度t太小的話，與矽熔融接觸 之接觸面積的增加率會增加，所以必須減緩熔融速率。相 反地，如果長度t太大的話，則會太浪費晶種。因此，長 度t最好是晶種大小（直徑或橫截面）的1至1 0倍，尤 以2至8倍爲佳。 因爲晶種形狀之需求爲尖點形狀（其大小逐漸朝基底 端漸增）、三邊金字塔形狀、四邊金字塔形狀或是多邊金 字塔形狀。另外，筆直主體部的剖面形狀並不需要對應於 尖端部的剖面形狀。例如，金字塔晶種的尖端可以是圓錐 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 17 - -------------------tti·^------- r ^ (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 483954 A7 B7 五、發明說明（15 ) 形。另外，可以組合任意的形狀以滿足要求。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 除了圖2 A與2 B所示的尖點形狀之外，晶種尖端也 可具有截頭形狀，這是因爲由於矽單晶的脆度、硬度，晶 種尖端很難被加工成尖銳的形狀，以及其他處理時可能會 發生之問題例如晶種的破裂，且當晶種的接觸面積小於預 定値時可避免熱震。另外，可以任意決定用以截斷尖端的 方法，其尖端可以結成圖2 D所示的橢圓截頭，而不是水 平截頭。 當截除晶種尖端時，首先與矽熔融接觸之尖端的初始 接觸面積最好不要大於9 7Γ (公釐2)，尤以不大於 2 · 25；r (公釐2)爲佳。 這是因爲實驗結果顯示：錯位是透過習知的縮頸操作 而消除的，藉由縮頸操作所形成的頸部直徑必須小於等於 6公釐，或是小於等於3公釐，以便有效地消除錯位，而 如果初始接觸面積不小於上述値的話，則當與矽熔融接觸 時，可能會發生滑動錯位。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，爲了避免當晶種與矽熔融接觸時所產生的滑動 錯位，便採用一種完全尖銳的形狀（如圖2 Α與2 Β所示 )，其接觸面積已經被減少到零。 另外，在本發明中，在具有上述形狀之晶種尖端逐漸 與矽熔融接觸之前，晶種最好就固定在矽熔融之上，以便 增加並維持晶種的溫度。 這是因爲如果在升高晶種溫度之後再將晶種與矽熔融 接觸的話，可減緩接觸時所產生的熱震，因而可有效地避 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 18 · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483954 A7 ___ B7 五、發明說明（16 ) 免滑動錯位的發生。尤其是，當晶種具有截頭形尖端時， 則必須要進行用以將晶種溫度升高的作業。 無庸置疑，最好將晶種固定於接近矽熔融的位置上一 段時間。然而，當晶種固定於緊接於矽熔融之上的位置約 爲1 0 - 2 0分鐘，而使得晶種尖端與矽熔融之間的距離 爲5 — 1 〇 〇公釐時，便可獲得充分的結果。 在本發明中，在晶種與矽熔融接觸之後，用以降低晶 種高度的速度作好設定爲不大於2 0公釐/分鐘。 藉由緩慢的熔融操作，可進一步降低在熔融操作期間 內，晶種中內發生滑動錯位的可能性。因此，用以降低高 度的速度會受到晶種尖端與矽熔融間之接觸面積增加率的 影響，即晶種尖端的形狀。熔融速度也會隨著尖端的尖銳 程度而增加。 如上所述，晶種尖端部是熔融成所需的大小（直徑或 橫截面），該大小足以支撐重單晶澆錠的重量。例如，該 所需的大小可爲8公釐或更大。在本發明中，因爲單晶澆 錠可持續從晶種中生長出來，而且在晶種與生長澆錠之間 的連接區不會產生滑動錯位，所以當與習知具有相同直徑 之頸部比較起來，根據本發明所生長出來之單晶澆錠的連 接區可以具較大的強度。另外，因爲晶種可以不需要縮頸 操作來生長成所需的直徑，以便生長出矽單晶澆錠。因此 ，可以節省習知縮頸操作用以生長出具有2 0公分或以上 長度之頸部所需的時間。
最後，在晶種尖端熔融成所需大小之後，在如同C Z 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -19- ——-II------------ r- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tti-------Aw. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483954 Α7 _____ Β7 五、發明說明（17 ) 法之溫度、拉伸速度的控制下，緩慢地將晶種往上拉出， 以形成圓錐部。當晶種達到預定的直徑時，便形成筆直的 主體部。上述一連串的操作可以安全地拉出重矽單晶澆錠 〇 近來，對矽單晶澆錠之直徑的要求已達8英吋（2〇 公釐）到12英吋（300公釐），甚至達16英吋（ 40公釐）。然而，在本發明中，因爲不需要執行縮頸操 作，也不會產生滑動錯位，所以如果單晶澆錠的直徑、長 度不超過矽單晶澆錠本身的實際限制的話，則理論上可拉 出具有任意直徑、長度的單晶澆錠。 本發明並不僅侷限於上述的實施例。上述之實施例僅 作爲說明之用。具有與申請專利範圍中所界定之實施例相 同結構、原理與功效之實施例皆包含在本發明之範圍之內 〇 例如，本發明不僅可應用於一般的c Z法，也可應用 於M C Z法（施加磁場之柴克勞斯基晶體生長法），其中 在M C Ζ .法中，當拉出矽單晶時，磁場是施加於矽熔融上 。因此，'ν柴克勞斯基法〃或C Ζ法〃一詞不僅是指一 般的C Ζ法，也是指M C Ζ法。 主要元件對照表 1 晶種 2 錯位 3 頸部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 20- --------I I I --------訂 ---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483954 A7 _B7 五、發明說明（18 ) 4 圓錐部 5 主體部 6 圓錐尾部 7 圓錐部 8 金字塔部 II II---------------訂 ------- *4 ψ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -21 -