TWI453310B - 再裝填原料多晶矽的方法 - Google Patents

再裝填原料多晶矽的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI453310B
TWI453310B TW100148846A TW100148846A TWI453310B TW I453310 B TWI453310 B TW I453310B TW 100148846 A TW100148846 A TW 100148846A TW 100148846 A TW100148846 A TW 100148846A TW I453310 B TWI453310 B TW I453310B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
crucible
polycrystalline
block
refilling
raw material
Prior art date
Application number
TW100148846A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201226641A (en
Inventor
Hideo Kato
Satoko Yoshimura
Takeshi Ninomiya
Original Assignee
Siltronic Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siltronic Ag filed Critical Siltronic Ag
Publication of TW201226641A publication Critical patent/TW201226641A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI453310B publication Critical patent/TWI453310B/zh

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02Elements
    • C30B29/06Silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/02Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B28/00Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B28/04Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids
    • C30B28/10Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids by pulling from a melt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/001Continuous growth
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/002Continuous growth
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10Apparatus
    • Y10T117/1024Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
    • Y10T117/1032Seed pulling
    • Y10T117/1056Seed pulling including details of precursor replenishment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

再裝填原料多晶矽的方法
本發明涉及一種再裝填原料多晶矽的方法,尤其是在使用切克勞斯基法(Czochralski method,下文稱為『CZ法』)製備矽單晶錠(下文稱為『錠』)的方法中,用來再供應原料多晶矽塊至坩堝中的再裝填原料多晶矽的方法。
用於製備半導體裝置的半導體基材由單晶矽晶圓製成,並且該CZ法係廣泛用於生長矽單晶錠。在該CZ法中,坩堝裝有多晶矽,並且將這種多晶矽熔化以獲得矽熔體。然後,使晶種與該矽熔體接觸,並且藉由提拉該晶種而生長錠。
用過的坩堝係難以再次使用。因此,為了降低製備錠的成本,傳統上使用多段拉晶技術,其中向該坩堝再供應作為原料的多晶矽,以補足由於提拉錠而減少的矽熔體,並且反復提拉該錠而不更換坩堝。
例如,WO 02/068732中揭露了藉助於圓柱形再裝填管再裝填多晶矽的方法。這種再裝填管包括圓柱形管和在該再裝填管下端的可拆開的圓錐形閥。在使用這種再裝填管的再裝填方法中,在該管被該圓錐形閥封閉的情況下,將固態多晶矽裝入該管中,在移除該錠後將該再裝填管置於該坩堝上方,拆開該圓錐形閥以打開該管的下端,並且將多晶矽從該管的下端供給至該坩堝中。
根據這種傳統的再裝填方法,該多晶矽從該再裝填管落入該坩堝中的矽熔體中,該坩堝中的矽熔體因此濺出。如果該矽熔體飛濺出坩堝,則會對錠製備設備造成損壞,必須停止錠的生長過程,並且對錠的生長過程造成嚴重損害。此外,該矽熔體中係經混入預定百分比的雜質,該矽熔體的飛濺改變了坩堝中的矽熔體的雜質濃度,因此,生長了不具備理想品質的錠,引起品質下降。
因此,傳統上已揭露了在再裝填的時候,防止坩堝中的矽熔體飛濺的方法。
例如,WO 02/068732中揭露了以下方法。在多晶矽落下前,降低加熱器的輸出,以固化坩堝中的矽熔體表面,其後,提高加熱器的輸出,而原料固態多晶矽從再裝填管落下。
但是,在傳統的再裝填方法中,當大塊多晶矽落下時,不能緩衝落下的多晶矽的衝擊。然後,落下的多晶矽衝破固化的矽熔體的表面,並且坩堝中的矽熔體可能會飛濺,可能會停止錠的製備。為此,在傳統再裝填方法中,不能落下大塊的多晶矽。大塊原料多晶矽具有可以以低成本製備的優點,因此可以降低製備成本。此外,在使用大塊原料多晶矽的情況下,相同重量的原料多晶矽的總表面積小於在使用小塊多晶矽的情況下原料多晶矽的總表面積。因此,可以減少該多晶矽表面上的SiO2 、雜質(如金屬)以及混入大氣氣體等。因而,在使用大塊原料多晶矽的情況中,在生長的錠中,可以限制由於雜質污染、針孔形成等引起的無位錯率(dislocation free rate)和品質的下降。
此外,在傳統再裝填方法中,坩堝中的矽熔體表面固化。因此,該矽熔體表面的體積膨脹,並且產生擠壓坩堝內壁的力,這種力有可能使該坩堝破裂。
本發明的目的是提供再裝填原料多晶矽的方法,其能夠再裝填大塊多晶矽,同時防止坩堝被損壞或破裂,以及限制生長的錠的無位錯率和品質的下降。
為了實現上述目的,再裝填原料多晶矽的方法如下所述。該方法是在製備矽單晶錠的方法中再裝填原料多晶矽的方法,該再裝填方法包括一將原料多晶矽裝入一坩堝中的裝入步驟,一於坩堝中熔化所裝入的多晶矽以形成一矽熔體的熔化步驟,以及一使一晶種接觸該矽熔體並且提拉該晶種,從而生長一矽單晶錠的提拉步驟。其中,係在該熔化步驟和提拉步驟後,向該坩堝進一步供應原料多晶矽,其中,藉由將小尺寸的小多晶矽塊引入到該坩堝中的矽熔體的表面而形成緩衝區(cushioning region),並且將尺寸大於該等小多晶矽塊的大多晶矽塊供給至該緩衝區上。
在根據本發明的再裝填原料多晶矽的方法中,該等小多晶矽塊的尺寸為5毫米至50毫米。
在根據本發明的再裝填原料多晶矽的方法中,該等小多晶矽塊的尺寸為5毫米至小於20毫米。
在根據本發明的再裝填原料多晶矽的方法中,該小等多晶矽塊的尺寸為20毫米至50毫米。
在根據本發明的再裝填原料多晶矽的方法中,使用再裝填裝置將原料多晶矽供給至該坩堝中的矽熔體,該再裝填裝置包括一具有一通道貫通的主體以及使該主體的一端打開或閉合的蓋體。
在根據本發明的再裝填原料多晶矽的方法中,大多晶矽塊的尺寸係使得該等大多晶矽塊得以通過該主體的通道,並且大於50毫米。
在根據本發明的再裝填原料多晶矽的方法中,係藉由該蓋體閉合該再裝填裝置的主體的一端,將該等小多晶矽塊裝入該主體中,將該等大多晶矽塊裝在已裝入該主體中的小多晶矽塊上,並且打開該蓋體以將該原料多晶矽供給至該坩堝中的矽熔體。
本發明效果
根據本發明的再裝填原料多晶矽的方法,即使當再裝填大塊原料多晶矽時,在該坩堝中的矽熔體表面上形成的緩衝區起到衝擊緩衝構件的作用,由此能夠防止該坩堝中的矽熔體飛濺,並且防止該坩堝被損壞或破裂。此外,可以在該矽熔體不飛濺的情況下再裝填該大塊多晶矽,這可以防止所生長的錠的無位錯率和品質的下降。而且,由於可以以低成本製備該等大塊原料多晶矽,因此可獲得可以降低錠製備成本的優點。
下面將參照顯示較佳實施態樣的附圖說明本發明。
第1圖的截面圖顯示用於實施根據本發明實施態樣的再裝填原料多晶矽的方法的再裝填裝置。
如第1圖所示,再裝填裝置10放置在坩堝20的上方,坩堝20設置在圖中未顯示的錠製備設備內部。在該錠製備設備中實施CZ法。在CZ方法中,將作為原料的多晶矽裝入坩堝中,並且在惰性氣體(如氬氣)的氣氛中將裝入該坩堝中的多晶矽熔化,以形成矽熔體。使一晶種與該矽熔體接觸,並且藉由提拉該晶種而生長錠。如第1圖所示,坩堝20在其外周被一加熱器30包圍。加熱器30是用於加熱坩堝20的內部,並熔化多晶矽的塊(下文也稱為『多晶矽塊』)。坩堝20例如為一由石英製成的石英坩堝,加熱器30例如為一石墨加熱器。
再裝填裝置10具有中空圓柱形主體1和能夠使該主體一端打開和閉合的蓋體2,中空圓柱形主體1具有通道(through passageway),該通道的兩端1a和1b在外部打開。主體1例如由石英製成。蓋體2為具有圓錐形表面2a的圓錐形狀,該圓錐形表面可以與端1a的周邊緊密接觸。線(wire)3與蓋體2相連,並且線3端1a至端1b貫穿主體1的內部,以與再裝填裝置10的未顯示的打開/閉合裝置相連。應當注意,主體1的形狀不限於圓柱形,也可以採用其他形狀如柱形。相似地,對於蓋體2的形狀,也可以採用如金字塔形的其他形狀。
在再裝填裝置10中,利用放出或捲繞未顯示的線3的打開/閉合裝置,從而垂直地移動蓋體2,進行主體1的端1a的打開和閉合。
下面將說明根據本發明第一實施態樣使用上述再裝填裝置10的再裝填原料多晶矽的方法。第2(a)至(f)圖顯示根據本發明第一實施態樣的再裝填原料多晶矽的方法。
在錠的生長期間,係在熔化多晶矽塊之步驟或提拉錠之步驟後進行再裝填。首先,再裝填裝置10的主體1的端1a被蓋體2閉合。然後,將原材料多晶矽裝入主體1中。當裝入原材料多晶矽時,再裝填裝置10所採取的姿勢是例如使主體1的軸向在垂直方向上定向的形式。此外,如第3圖所示,再裝填裝置10可以藉助於例如一支撐體4而採取這樣的姿勢,使主體1可以傾斜,使得主體1的軸向相對於垂直方向具有預定的角度,如45度。
這裡,取決於多晶矽塊的尺寸,將作為原料多晶矽的多晶矽塊分成三類:小尺寸多晶矽塊S1、中尺寸多晶矽塊S2和大尺寸多晶矽塊S3。如第4圖所示,小尺寸多晶矽塊S1是具有小塊尺寸的多晶矽塊,中尺寸多晶矽塊S2是具有中塊尺寸的多晶矽塊,大尺寸多晶矽塊S3是具有大塊尺寸的多晶矽塊。該等塊的尺寸是由塊的最大寬度h定義。最大寬度h小於20毫米的多晶矽塊為小尺寸多晶矽塊S1。最大寬度h為20毫米至50毫米的多晶矽塊為中尺寸多晶矽塊S2。最大寬度h大於50毫米的多晶矽塊為大尺寸多晶矽塊S3。
如第2(b)圖所示,將原料多晶矽填充入主體1的填充係以用於緩衝層形成多晶矽塊(cushioning layer formation polycrystalline silicon chunks)Sb開始。緩衝層形成多晶矽塊Sb係使用小尺寸多晶矽塊S1或中尺寸多晶矽塊S2。也就是說,將小尺寸多晶矽塊S1或中尺寸多晶矽塊S2裝入還未裝有原料多晶矽的主體1中。待裝入的緩衝層形成多晶矽塊Sb的量是基於坩堝20的直徑等,且坩堝20中之矽熔體40的表面41完全被緩衝層形成多晶矽 塊Sb覆蓋。在本實施態樣中,是用中尺寸多晶矽塊S2作為緩衝層形成多晶矽塊Sb。
接下來,如第2(c)圖所示,將尺寸大於中尺寸多晶矽塊S2的多晶矽塊,即大尺寸多晶矽塊S3裝入主體1中。因此,中尺寸多晶矽塊S2從下端1a沉積在主體1內,隨後,大尺寸多晶矽塊S3沉積在中尺寸多晶矽塊S2上,塊S3的尺寸大於塊S2的尺寸。
當如上所述將多晶矽塊裝入主體1中時,主體1可以如第3圖所示相對於垂直方向以預定角度傾斜。按這種方式,當將多晶矽塊裝入主體1中時,可以緩衝多晶矽塊對主體1的衝擊。特別是當裝入大尺寸多晶矽塊S3時,預先沉積在主體1底部的中尺寸多晶矽塊S2作為緩衝構件緩衝由於大尺寸多晶矽塊S3落下而引起的衝擊。
在將多晶矽塊裝入主體1後,將再裝填裝置10置於坩堝20上方的預定位置。如第2(a)圖所示,欲放置再裝填裝置10的位置係在坩堝20的上方,其中主體1的軸向與垂直方向一致。
接下來,如第2(d)圖所示,線3由未顯示的打開/閉合裝置放出並延伸,使得蓋體2向下移動以打開主體1的端1a。按這種方式,首先,將沉積在主體1下部的中尺寸多晶矽塊S2供給至坩堝20中的矽熔體40上。由於中尺寸多晶矽塊S2尺寸小,所以它們漂浮在矽熔體40的表面41上。因此,中尺寸多晶矽塊S2沉積在矽熔體40的表面41上,並且覆蓋表面41。然後,如第2(e)圖所示,將尺寸大於中尺寸多晶矽塊S2的大尺寸多晶矽塊S3供給至坩堝20中的多晶矽熔體40上。此時,為了使主體1的端1a的開口寬度更大,可以進一步降下蓋體2。因為此時矽熔體40的表面41被中尺寸多晶矽S2覆蓋,並且大尺寸多晶矽塊S3落在漂浮在矽熔體40的表面41上的中尺寸多晶矽塊S2的層上,所以漂浮的中尺寸多晶矽塊S2的層即緩衝由於大尺寸多晶矽塊S3落下而引起的衝擊。也就是說,首先供給至坩堝20中的中尺寸多晶矽塊S2沉積在多晶矽熔體40的表面41上,並且形成作為緩衝區的緩衝層50。然後,如第2(f)圖所示,將裝入再裝填裝置10的主體1內的所有多晶矽塊供給至坩堝20中而結束再裝填。
再裝填的多晶矽塊由於被加熱器30加熱而熔化,並且變成矽熔體。按這種方式,將所需量的矽熔體供給至坩堝20中。
下面說明根據本發明第二實施態樣的再裝填原料多晶矽的方法。
根據本發明第二實施態樣的再裝填原料多晶矽的方法與根據上述第一實施態樣的再裝填原料多晶矽的方法的區別僅在於,使用小尺寸多晶矽塊S1而不是中尺寸多晶矽塊S2作為緩衝層形成多晶矽塊Sb。也就是說,在根據本發明第二實施態樣的再裝填方法中,小尺寸多晶矽塊S1在坩堝20中之矽熔體40的表面41上形成緩衝層50,並且將大尺寸多晶矽塊S3供給至緩衝層50上。根據本發明第二實施態樣的再裝填方法與根據本發明第一實施態樣的再裝填方法的區別僅在於,以小尺寸多晶矽塊S1用作緩衝層形成多晶矽塊Sb。由於這兩種方法的其餘過程相同,將省略對它們的詳細說明。
下面說明在本發明第一和第二實施態樣中將原料多晶矽從主體1供給至坩堝20的方法。較佳地,藉由調節線3的長度,首先將緩衝層形成多晶矽塊Sb(即小尺寸多晶矽塊S1或中尺寸多晶矽塊S2)供給至坩堝20中;然後,將所有緩衝層形成多晶矽塊Sb供給至坩堝20中,使得由緩衝層形成多晶矽塊Sb組成的緩衝層50形成在矽熔體40的表面41上;然後,將大尺寸多晶矽塊S3引入到緩衝層50上。例如,當將多晶矽塊從該主體1供給至該坩堝20時,首先降下蓋體2以使主體1的端1a打開一定寬度,該寬度允許緩衝層形成多晶矽塊Sb通過並且防止大尺寸多晶矽塊S3通過,然後,將所有緩衝層形成多晶矽塊Sb填充入坩堝20中後,進一步降下蓋體2以使大尺寸多晶矽塊S3通過。
關於裝入該再裝填裝置10的主體1中的多晶矽塊的量,較佳係緩衝層形成多晶矽塊Sb和大尺寸多晶矽塊S3的總量相當於待再裝填的多晶矽的所欲的量。
如上所述,當在根據本發明實施態樣的再裝填方法中再裝填多晶矽塊時,首先引入小尺寸多晶矽塊S1或中尺寸多晶矽塊S2;然後,小尺寸多晶矽塊S1或中尺寸多晶矽塊S2沉積在坩堝20中的矽熔體40的表面41上,從而形成緩衝層50。由於接下來將具有大尺寸的大尺寸多晶矽塊S3引入到緩衝層50上,因此該緩衝層50緩衝由於大尺寸多晶矽塊S3落下而引起的衝擊。這可以防止坩堝20中的矽熔體40由於大多晶矽塊落下的衝擊而飛濺。
藉由形成該緩衝層50,得以再裝填大尺寸多晶矽塊S3,大尺寸多晶矽S3的尺寸很大,以致於它們不能通過傳統方法再裝填而不使矽熔體40飛濺。
此外,緩衝層50由漂浮在矽熔體40上的小尺寸多晶矽塊S1或中尺寸多晶矽塊S2形成。緩衝層50的形成能防止對坩堝20施加力,因此坩堝20不會損壞或破裂。
如上所述,根據本發明實施態樣的再裝填方法,在再裝填大多晶矽塊的情況下,具有可以以低成本製備該等大多晶矽塊原料的優點。因此,可以降低製備錠的成本,並且原料多晶矽的總表面積變得更小,因而可以減少多晶矽表面上的SiO2 、雜質(如金屬)以及混入的大氣氣體等,如此,在所生長的錠中,可以限制由於雜質污染、針孔形成等所引起的無位錯率和品質的下降。因此,將被再裝填的多晶矽塊較佳為大尺寸多晶矽塊,而大尺寸多晶矽塊的尺寸很大,以致於在傳統再裝填方法中,它們不能在不使矽熔體40飛濺的情況下再裝填入坩堝中。
為了防止缺陷(例如在錠中形成針孔)發生,較佳地,作為緩衝層形成多晶矽塊Sb的小尺寸多晶矽塊S1的尺寸設置為至少5毫米。
引入到形成於坩堝20中之緩衝層50上的大尺寸多晶矽塊S3的最大尺寸係以使得塊S3可以穿過再裝填裝置10的主體1中的通道的方式設置,例如,如果主體1的通道的直徑為200毫米,大尺寸多晶矽塊S3的最大尺寸為200毫米。然而,當將多晶矽塊引入到主體1中時,較佳是考慮防止主體1由於衝擊而被損壞,因此,同樣較佳地,大尺寸多晶矽塊S3的尺寸最大為200毫米。但 是,考慮到防止對主體1的損壞,大尺寸多晶矽塊S3的最大尺寸是取決於主體1的材料和尺寸,並且不限於以上所述。
實施例
下面將說明本發明的實施例。
使用上述根據本發明第一實施態樣的再裝填原料多晶矽的方法再裝填該多晶矽塊(實施例1至4)。
在實施例1中,使用最大寬度h為60毫米的多晶矽塊作為大尺寸多晶矽塊S3。在實施例2中,使用最大寬度h為100毫米的多晶矽塊作為大尺寸多晶矽塊S3。在實施例3中,使用最大寬度h為150毫米的多晶矽塊作為大尺寸多晶矽塊S3。在實施例4中,使用最大寬度h為200毫米的多晶矽塊作為大尺寸多晶矽塊S3。在實施例1至4中的任一實施例中,是使用最大寬度h為50毫米的多晶矽塊作為用作緩衝層形成多晶矽塊Sb的中尺寸多晶矽塊S2。在再裝填裝置10中,主體1中的通道的直徑略大於200毫米。
作為比較實施例,使用再裝填原料多晶矽的傳統方法再裝填多晶矽塊(比較實施例1至4)。該傳統再裝填方法與根據本發明實施態樣的再裝填方法的區別在於,再裝填多晶矽塊而不形成緩衝層。換句話說,在每個實施例中將相同尺寸的多晶矽塊從再裝填裝置10引入到坩堝20中。
在比較實施例1中,再裝填最大寬度h為60毫米的大尺寸多晶矽塊S3。在比較實施例2中,再裝填最大寬度h為100毫米的大尺寸多晶矽塊S3。在比較實施例3中,再裝填最大寬度h為150毫米的大尺寸多晶矽塊S3。在比較實施例4中,再裝填最大寬度h為200毫米的大尺寸多晶矽塊S3。
作為參考實施例,使用再裝填原料多晶矽的上述傳統方法再裝填最大寬度h為30毫米的中尺寸多晶矽塊S2(參考例1)和最大寬度h為50毫米的中尺寸多晶矽塊S2(參考例2)。
在實施例1至4、比較實施例1至4和參考實施例1及2中,觀察在引入多晶矽塊時矽熔體飛濺的狀態。下面顯示觀察結果。
表1中,符號「○」表示矽熔體沒有飛濺出坩堝的外面,符號「△」表示矽熔體飛濺出坩堝的外面,但是坩堝未被損壞或破裂,符號「×」表示矽熔體飛濺出坩堝的外面,且坩堝被損壞或破裂。
如表1所示,根據本發明實施態樣的再裝填方法,可以再裝填尺寸大的大尺寸多晶矽塊S3,而不使矽熔體飛濺。然而,在傳統再裝填方法中,如果再裝填大尺寸多晶矽塊S3時,矽熔體會飛濺。此外,如參考實施例所示,當再裝填該中尺寸多晶矽塊S2時,即使在傳統再裝填方法的情況下也不發生該矽熔體飛濺。
如上所述,根據本發明的再裝填方法,即使當再裝填大尺寸的大尺寸多晶矽塊S3時,也不發生矽熔體飛濺。因此,可以再裝填大尺寸多晶矽塊S3,所述大尺寸多晶矽塊的尺寸很大,以致於以前通常不能在不使矽熔體飛濺的情況下而將它們再裝填;也可以防止該坩堝由於再裝填而損壞或破裂,並且進一步防止所生長的錠的無位錯率和品質的下降。此外,其具有可以以低成本製備該大塊原料多晶矽的優點,因此,可以降低錠的製備成本。
應當注意,在根據本發明實施態樣的再裝填原料多晶矽的方法中,使用再裝填裝置10將多晶矽塊引入到坩堝20中。然而,引入多晶矽塊的方法不限於此方法。可以使用任何方法作為引入該多晶矽塊的方法,只要如上所述形成緩衝層即可。例如,可以使用不同形式的再裝填裝置,此外還可以不使用再裝填裝置而引入多晶矽塊。
在根據本發明實施態樣的再裝填原料多晶矽塊的方法中,是使用小尺寸多晶矽塊S1或中尺寸多晶矽塊S2作為緩衝層形成多晶矽塊Sb。然而,也可以使用藉由混合小尺寸多晶矽塊S1和中尺寸多晶矽塊S2而得到的多晶矽塊作為緩衝層形成多晶矽塊Sb。
此外,根據本發明實施態樣的再裝填原料多晶矽的方法可應用於CZ法。這種CZ法不限於以上所述,所以本發明可應用於例如使用磁場的MCZ法以及除矽以外的材料。
1‧‧‧主體
1a、1b‧‧‧通道的兩端
2‧‧‧蓋體
2a‧‧‧蓋體的圓錐形表面
3‧‧‧線
4‧‧‧支撐體
10‧‧‧再裝填裝置
20‧‧‧坩堝
30‧‧‧加熱器
40‧‧‧矽熔體
41‧‧‧矽熔體表面
50‧‧‧緩衝層
S1‧‧‧小尺寸多晶矽塊
S2‧‧‧中尺寸多晶矽塊
S3...大尺寸多晶矽塊
Sb...緩衝層形成多晶矽塊
h...最大寬度
第1圖的截面圖顯示用於實施根據本發明實施態樣的再裝填原料多晶矽的方法的再裝填裝置;第2(a)至(f)圖顯示根據本發明第一實施態樣的再裝填原料多晶矽的方法;第3圖顯示該再裝填裝置的主體的佈置的一個實例;以及第4圖顯示作為原料的多晶矽塊的類型。
1‧‧‧主體
1a、1b‧‧‧通道的兩端
2‧‧‧蓋體
2a‧‧‧蓋體的圓錐形表面
3‧‧‧線
10‧‧‧再裝填裝置
20‧‧‧坩堝
30‧‧‧加熱器
40‧‧‧矽熔體
41‧‧‧矽熔體表面
50‧‧‧緩衝層
S2‧‧‧中尺寸多晶矽塊
S3‧‧‧大尺寸多晶矽塊
Sb‧‧‧緩衝層形成多晶矽塊

Claims (7)

  1. 一種再裝填原料多晶矽的方法,該原料多晶矽係用於製備矽單晶錠,該方法包含:一將原料多晶矽裝入一坩堝中的裝入步驟;一於該坩堝中熔化所裝入的多晶矽以形成一矽熔體的熔化步驟;以及一使一晶種與該矽熔體接觸並且提拉該晶種,從而生長一矽單晶錠的提拉步驟,其中,係在該熔化步驟和提拉步驟後,向該坩堝中進一步供給原料多晶矽,其中,係藉由將具有5毫米至50毫米尺寸的多晶矽塊引入到該坩堝中之矽熔體的一表面而於該坩堝中之矽熔體的該表面上形成一緩衝區,並且將具有大於50毫米尺寸多晶矽塊供給至該緩衝區上。
  2. 如請求項1所述之再裝填原料多晶矽的方法,其中該等用以形成該緩衝區之多晶矽塊的尺寸為5毫米至小於20毫米。
  3. 如請求項1所述之再裝填原料多晶矽的方法,其中該等用以形成該緩衝區之多晶矽塊的尺寸為20毫米至50毫米。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之再裝填原料多晶矽的方法,其中係使用一再裝填裝置將該原料多晶矽供給至該坩堝中的矽熔體,該再裝填裝置包括一具有一通道貫通的主體以及一使該主體的一端可打開或閉合的蓋體。
  5. 如請求項4所述之再裝填原料多晶矽的方法,其中該等具有大於50毫米尺寸的多晶矽塊可穿過該主體的通道。
  6. 如請求項4所述之再裝填原料多晶矽的方法,其中係用該蓋體閉合該再裝填裝置之主體的一端,將該等具有5毫米至50毫米尺寸的多晶矽塊裝入該主體中,將該等具有大於50毫米 尺寸的多晶矽塊裝到該等具有5毫米至50毫米尺寸的多晶矽塊上,並且打開該蓋體以將該原料多晶矽供給至該坩堝中的矽熔體。
  7. 如請求項5所述之再裝填原料多晶矽的方法,其中係用該蓋體閉合該再裝填裝置之主體的一端,將該等具有5毫米至50毫米尺寸的多晶矽塊裝入該主體中,將該等具有大於50毫米尺寸的多晶矽塊裝到該等具有5毫米至50毫米尺寸的多晶矽塊上,並且打開該蓋體以將該原料多晶矽供給至該坩堝中的矽熔體。
TW100148846A 2010-12-28 2011-12-27 再裝填原料多晶矽的方法 TWI453310B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010294170A JP5777336B2 (ja) 2010-12-28 2010-12-28 多結晶シリコン原料のリチャージ方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201226641A TW201226641A (en) 2012-07-01
TWI453310B true TWI453310B (zh) 2014-09-21

Family

ID=45463229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100148846A TWI453310B (zh) 2010-12-28 2011-12-27 再裝填原料多晶矽的方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9670593B2 (zh)
EP (1) EP2471978B1 (zh)
JP (1) JP5777336B2 (zh)
KR (1) KR20120075387A (zh)
CN (1) CN102534755B (zh)
SG (2) SG10201403709UA (zh)
TW (1) TWI453310B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101472352B1 (ko) * 2013-06-11 2014-12-12 주식회사 엘지실트론 충전 장치
CN103643286B (zh) * 2013-12-13 2016-08-17 英利集团有限公司 单晶炉的加料方法
CN103757691B (zh) * 2014-01-10 2016-04-20 英利集团有限公司 多晶硅料复投方法
JP2015214473A (ja) * 2014-04-24 2015-12-03 京セラ株式会社 多結晶シリコンのインゴットの製造方法
CN105887185A (zh) * 2016-05-30 2016-08-24 上海超硅半导体有限公司 一种多重提拉单晶硅的制造方法
CN107815735A (zh) * 2016-09-14 2018-03-20 上海新昇半导体科技有限公司 一种多晶硅二次加料装置及方法
JP6708173B2 (ja) * 2017-07-07 2020-06-10 信越半導体株式会社 リチャージ管及び単結晶の製造方法
KR102014927B1 (ko) * 2018-02-07 2019-08-27 에스케이실트론 주식회사 실리콘 공급부, 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 방법
KR102270393B1 (ko) * 2019-10-22 2021-06-30 에스케이실트론 주식회사 원료 공급 유닛, 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 원료 공급 방법
KR102460012B1 (ko) * 2021-01-19 2022-10-28 에스케이실트론 주식회사 원료 공급 호퍼

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030159647A1 (en) * 2002-02-20 2003-08-28 Arvidson Arvid Neil Flowable chips and methods for the preparation and use of same, and apparatus for use in the methods

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0856599A3 (en) * 1997-01-31 2000-03-22 Komatsu Electronic Metals Co., Ltd Apparatus for feeding raw material into a quartz crucible and method of feeding the same
JP3189764B2 (ja) * 1997-09-29 2001-07-16 住友金属工業株式会社 シリコン単結晶原料の溶解方法
US5919303A (en) 1997-10-16 1999-07-06 Memc Electronic Materials, Inc. Process for preparing a silicon melt from a polysilicon charge
WO2002068732A1 (fr) 2001-02-28 2002-09-06 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Tube de recharge pour matériau polycristallin solide, et procédé de production de monocristal au moyen de ce tube
US20030101924A1 (en) 2001-11-15 2003-06-05 Memc Electronic Materials, Inc. Intermittent feeding technique for increasing the melting rate of polycrystalline silicon
JP4658453B2 (ja) * 2002-11-14 2011-03-23 ヘムロック・セミコンダクター・コーポレーション 流動性チップ、それを製造する方法及び使用する方法並びにその方法の実施に用いる装置
US7141114B2 (en) * 2004-06-30 2006-11-28 Rec Silicon Inc Process for producing a crystalline silicon ingot
JP4672579B2 (ja) * 2006-03-17 2011-04-20 コバレントマテリアル株式会社 固形状原料のリチャージ方法
JP2009263178A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Sumco Corp 単結晶育成装置および原料供給方法
CN201261817Y (zh) 2008-06-12 2009-06-24 新疆新能源股份有限公司 一种单晶拉制加料装置
JP5272247B2 (ja) * 2009-04-02 2013-08-28 株式会社Sumco Cz法における多結晶シリコン原料の溶解方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030159647A1 (en) * 2002-02-20 2003-08-28 Arvidson Arvid Neil Flowable chips and methods for the preparation and use of same, and apparatus for use in the methods

Also Published As

Publication number Publication date
CN102534755A (zh) 2012-07-04
JP2012140291A (ja) 2012-07-26
TW201226641A (en) 2012-07-01
US20120160156A1 (en) 2012-06-28
SG182094A1 (en) 2012-07-30
CN102534755B (zh) 2016-06-29
SG10201403709UA (en) 2014-10-30
KR20120075387A (ko) 2012-07-06
EP2471978A1 (en) 2012-07-04
JP5777336B2 (ja) 2015-09-09
EP2471978B1 (en) 2015-02-11
US9670593B2 (en) 2017-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI453310B (zh) 再裝填原料多晶矽的方法
JP4959456B2 (ja) 単結晶成長装置に固体原料を供給する装置及び方法
JP4103593B2 (ja) 固形状多結晶原料のリチャージ管及びそれを用いた単結晶の製造方法
WO2009130943A1 (ja) 単結晶育成装置および原料供給方法
US20100319613A1 (en) Silicon monocrystal growth method
WO2003027362A1 (en) Process for preparing an arsenic-doped single crystal silicon using a submersed dopant feeder
JP2010083685A (ja) 原料供給装置、単結晶製造装置および単結晶の製造方法
US20120160154A1 (en) Method For Producing Silicon Single Crystal Ingot
US7001456B2 (en) Apparatus and method for supplying Crystalline materials in czochralski method
JP6708173B2 (ja) リチャージ管及び単結晶の製造方法
JP2004083322A (ja) Cz原料供給方法及び供給治具
JP4224906B2 (ja) シリコン単結晶の引上げ方法
JP2024501567A (ja) 単結晶シリコンインゴットの成長中における緩衝部材の使用
JP2008087995A (ja) 単結晶引上装置
JP4563951B2 (ja) 固形状原料のリチャージ装置
JP2007254162A (ja) 単結晶製造装置およびリチャージ方法
JP2009274920A (ja) シリコン単結晶の製造方法
JP4498457B1 (ja) 結晶成長方法
JP2007277069A (ja) 固形状原料のリチャージ装置およびリチャージ方法
JP2010006657A (ja) シリコン単結晶の製造装置およびシリコン単結晶の製造方法
TW201229332A (en) Container for producing silicon ingot and method for producing silicon ingot
JP2009102194A (ja) フッ化金属単結晶体引上げ装置及び該装置を用いたフッ化金属単結晶体の製造方法
TW202248470A (zh) 石英板於單晶矽錠生長期間之用途
JP2007070150A (ja) 半導体単結晶の製造方法
TW201435157A (zh) 進料方法、原料及單晶製造裝置