TWI632256B - 用於控制氧之柴可斯基（ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）坩堝及相關方法 - Google Patents

用於控制氧之柴可斯基（ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）坩堝及相關方法 Download PDF

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Abstract

一種自熔體生長晶錠之系統包括第一坩堝、第二坩堝及堰。該第一坩堝具有形成用於容納該熔體之外部空腔之第一底座及第一側壁。該堰位於該第一底座之頂部上在自該第一側壁向內之位置處以抑制該熔體自該堰向外之位置移動至該堰向內之位置。該第二坩堝經定大小以用於放置於該外部空腔內且具有形成內部空腔之第二底座及第二側壁。本發明亦揭示相關方法。

Description

用於控制氧之柴可斯基(CZOCHRALSKI)坩堝及相關方法 相關申請案之交叉參考
本申請案主張於2013年3月14日提出申請之美國非臨時專利申請案第13/804,585號之優先權，該案之全部揭示內容藉此以其全文引用之方式併入本文中。
本發明概言之係關於用於產生半導體或太陽能材料之晶錠之系統及方法，且更具體而言係關於藉由限制或抑制矽熔體內之移動用於減小晶錠中之差排的系統及方法。
在藉由柴可斯基(Czochralski,CZ)生長單矽晶體之生產中，首先使多晶矽於晶體抽拉裝置之坩堝(例如石英坩堝)內熔融以形成矽熔體。然後拉晶機使種晶降入於熔體中並使種晶緩慢升高離開熔體。為使用此方法產生高品質單晶，直接毗鄰晶錠之熔體表面之溫度及穩定性必須實質上維持恆定。用於實現此目標之現有系統並不能完全令人滿意。因此，業內需要更有效率且高效之系統及方法以限制直接毗鄰晶錠之熔體中之溫度波動及表面破壞。
此先前技術部分意欲為讀者介紹可能與下文所闡述及/或所請求之本發明之各種態樣有關之各種技術態樣。相信本論述有助於為讀者提供背景資訊以促使讀者更好的理解本發明之各個態樣。因此，應理 解，應以此種觀點來閱讀此等敍述，而非作為對先前技術之認可。
第一態樣係自熔體生長晶錠之系統。該系統包括第一坩堝、第二坩堝及堰。該第一坩堝具有形成用於容納該熔體之外部空腔之第一底座及第一側壁。堰定位於該第一底座之頂部上在自該第一側壁向內之位置處以抑制該熔體自該堰向外之位置移動至該堰向內之位置。該第二坩堝經定大小以放置於該外部空腔內且具有形成內部空腔之第二底座及第二側壁。該第二底座由該堰保持與該第一底座成間隔關係。該第二坩堝具有貫穿其之坩堝通道以允許位於該堰內之熔體移動至該第二坩堝之內部空腔中。
另一態樣係自熔體生長晶錠之系統。該系統包括第一坩堝、第二坩堝及堰。該第一坩堝具有形成用於容納該熔體之外部空腔之第一底座及第一側壁。
該第二坩堝位於第一坩堝之外部空腔內且包括第二底座及第二側壁。該第二側壁經定大小以放置於第一坩堝之外部空腔內。第二底座及第二側壁形成內部空腔。第二底座包括貫穿其之坩堝通道以允許在該第二坩堝向外之區域中之熔體之部分移動至該第二坩堝之該內部空腔中。
堰定位於第一坩堝之外部空腔內以抑制該熔體自該堰向外之位置移動至該堰向內之位置。該堰位於第一底座與第二底座之間以使第二底座與第一底座間隔開。
另一態樣係在晶錠生長系統中自熔體生長晶錠之方法。該系統具有第一坩堝，該第一坩堝具有第一底座及自該第一底座向上延伸之第一側壁以界定外部空腔。該方法包括在外部空腔中放置堰，在該堰上放置第二坩堝，將原料材料放置於該外部空腔中，及熔融該原料材料。
該堰沿第一底座放置以抑制該熔體自該堰向外之位置移動至該堰向內之位置。該第二坩堝具有形成內部空腔之第二底座及第二側。第二底座具有延伸貫穿其之坩堝通道。自該堰向內在第一坩堝與第二坩堝之間形成中間空腔。熔融原料材料形成熔體且自外部空腔、中間空腔向內移動至內部空腔中。
存在與上文所提及態樣相關闡述之特徵之各種改進形式。其他特徵亦可同樣地併入上文所提及態樣中。此等改進形式及額外特徵可個別地或以任一組合形式存在。舉例而言，下文所討論與所圖解說明實施例中之任一者相關之各種特徵可單獨地或以任一組合形式併入上文所提及態樣中之任一者中。
5‧‧‧線
6‧‧‧線
9‧‧‧線
15‧‧‧線
16‧‧‧線
100‧‧‧晶體生長系統
112‧‧‧矽熔體
114‧‧‧晶錠
116‧‧‧固體原料材料
118‧‧‧進給器
120‧‧‧進給管
122‧‧‧控制器
124‧‧‧加熱器
126‧‧‧加熱器
128‧‧‧加熱器
130‧‧‧感測器
132‧‧‧種晶
134‧‧‧拉晶機
150‧‧‧承受器/熱反射器
160‧‧‧熱反射器
200‧‧‧坩堝總成
210‧‧‧第一坩堝
212‧‧‧第一底座
214‧‧‧第一側壁
216‧‧‧外部空腔
218‧‧‧頂部表面
230‧‧‧堰
232‧‧‧頂部堰表面
234‧‧‧底部堰表面
236‧‧‧中間空腔
238‧‧‧堰通道
250‧‧‧第二坩堝
252‧‧‧第二底座
254‧‧‧第二側壁
256‧‧‧內部空腔
258‧‧‧底部表面
260‧‧‧坩堝通道
300‧‧‧晶體生長系統
310‧‧‧單一坩堝
320‧‧‧堰
330‧‧‧堰
400‧‧‧晶體生長系統
402‧‧‧坩堝總成
410‧‧‧第一坩堝
412‧‧‧熔體
420‧‧‧第一堰
428‧‧‧徑向通道
430‧‧‧第二堰
438‧‧‧徑向通道
450‧‧‧第二坩堝
500‧‧‧晶體生長系統
502‧‧‧坩堝總成
510‧‧‧第一坩堝
512‧‧‧熔體
520‧‧‧第一堰
528‧‧‧徑向通道
530‧‧‧第二堰
538‧‧‧徑向通道
540‧‧‧第三堰
548‧‧‧徑向通道
550‧‧‧第二坩堝
圖1係根據一個實施例之晶體生長系統之側面剖面圖；圖2係圖1之坩堝總成之經放大剖面圖。
圖3係圖1之晶體生長系統中所用堰之頂部透視圖；圖4係圖3之堰的側視圖；圖5係圖3-5之堰沿圖4之線5-5獲得之剖面圖；圖6係圖3-5之堰沿圖5之線6-6獲得之剖面圖；圖7係圖1之晶體生長系統中所用第二坩堝之頂部透視圖；圖8係圖7之第二坩堝之俯視圖；圖9係圖7-8之堰沿圖8之線9-9之剖面圖；圖10係根據另一實施例之晶體生長系統之局部剖面圖；圖11係根據另一實施例之晶體生長系統之局部剖面圖；圖12係圖15之晶體生長系統之局部剖面圖，其圖解說明熔體之溫度場及流線；圖13係圖10之晶體生長系統所用堰之頂部透視圖；圖14係圖13之堰之側視圖； 圖15係圖13-14之堰沿圖14之線15-15之剖面圖；圖16係圖13-15之堰沿圖15之線16-16之剖面圖；及圖17係根據另一實施例之晶體生長系統之局部剖面圖。
穿過該等圖式之若干視圖中，對應參考字符指示對應部分。
通常，堰係放置於坩堝內以限制熔體移動之石英管。在許多情形中，堰之底部並未形成完美障壁以阻止熔體之流動。因此，未液化或固體顆粒之原料材料穿過堰之底部與坩堝之間之小間隙。固體顆粒進入毗鄰正形成之晶錠之區域極大地增加晶錠受到撞擊且使其結晶結構受到破壞(有時稱為結構損失或LOS)之風險。
在使用連續柴可斯基製程之晶體生長系統中，一或多個二氧化矽堰位於外部或第一坩堝與內部或第二坩堝之間以形成坩堝總成。第二坩堝係由一或多個浸沒於熔體內之堰支撐。該等堰在坩堝總成內產生多個區以限制一個區內之熔體進入另一區至特定位置。
參照圖1，示意性展示晶體生長系統且大體上在100處指示。晶體生長系統100係用於藉由柴可斯基方法產生單晶晶錠。如本文所討論，該系統係關於產生單晶晶錠之連續柴可斯基方法來闡述，但可使用間歇製程。舉例而言，製程可用於「再裝料」CZ製程。
晶體生長系統100包括支撐坩堝總成200之承受器150，該坩堝總成含有矽熔體112，藉由拉晶機或拉晶系統134自其抽拉晶錠114。在晶體抽拉製程期間，種晶132藉由拉晶機134降入熔體112中且然後自熔體緩慢升高。隨著種晶132自熔體112緩慢升高，來自熔體之矽原子自身與種晶對準並附著至種晶以形成晶錠114。
額外參照圖2，坩堝總成200包括具有第一底座212及第一側壁214之第一坩堝210、堰230及具有第二底座252及第二側壁254之第二坩堝250。第一底座212具有頂部表面218且第二底座252具有底部表面 258。
每一側壁214、254圍繞各別底座212、252之周長延伸。第一側壁214及第一底座212形成外部空腔216。第二側壁254及第二底座252形成內部空腔256。第二坩堝250經定大小且經成型以允許將第二坩堝放置於第一坩堝210之外部空腔216內。在一些實施例中，第一坩堝之內半徑可為32英吋且第二坩堝之內半徑可為24英吋。
坩堝通道260延伸穿過第二坩堝250以允許熔體移動至第二坩堝之內部空腔256中。坩堝通道260可沿第二底座252定位以增加延伸穿過其之坩堝通道之距離。儘管圖3-5中展示兩個坩堝通道260，但可存在任一數量之坩堝通道260。
額外參照圖3-6，堰230係具有頂部堰表面232及底部堰表面234之管狀體。底部堰表面234抵靠第一底座212之頂部表面218佈置。第二底座252之底部表面258抵靠頂部堰表面232佈置。頂部表面218及底部表面258分別與堰230之底部表面234及該堰之頂部表面232互補。該等互補表面形成障壁以抑制熔體112在堰230與第一坩堝210或第二坩堝250之間穿過。
堰230經定大小並成型以允許將堰放置於第一坩堝210之外部空腔216內。堰230係沿第一底座212定位於自第一側壁214向內之位置處以抑制熔體112自該堰向外之位置移動至該堰向內之位置。堰230可包括至少一個延伸貫穿其之堰通道238以允許外部空腔216中之熔體自該堰向內移動至中間空腔236中。
在此實施例中，堰230係20英吋石英圓柱體，其具有經成型以與第一坩堝210之接觸點一致之底部表面234及經成型以與第二坩堝250之接觸點一致之頂部表面232。堰230經火焰拋光。在此實施例中，堰230之高度在第二坩堝250與熱反射器160之間提供必要的空隙。有利地，使用浸沒堰提供相對較大之敞開內部熔體表面積以降低晶錠中之 氧含量。使用氣體流來移除氧之蒸發式氧移除子系統亦可用於降低系統內氧之總含量。
在一些實施例中，堰結合至第一底座。在其他實施例中，堰結合至該第二底座，而在其他實施例中，堰結合至第一及第二底座二者。第一坩堝210及第二坩堝250可經火焰拋光以改良該結合，例如結合之耐久性及可靠性。然而，由於第二坩堝係完整坩堝，因此存在極少或沒有與結合相關聯之失效風險。
存在至少三種途徑來降低晶錠內之氧量。首先，減小在正形成之晶錠下方之矽熔體之深度。因此，降低自熔體晶錠界面至第二坩堝底部之距離。浸沒堰支撐第二坩堝以與第一坩堝成間隔關係，此減小此距離。此外，熔體在內部區中之深度可藉由改變浸沒堰之高度而改變，此有效地調節納入晶錠中之氧量。第二，藉由在熔體上方使用單一石英障壁來增加內部熔體之表面積。第二坩堝在堰上方之定位最大化自由熔體表面積，此減小晶錠內之氧含量。第三，堰在晶體下方提供額外石英層以隔離內部熔體區，此減小內部石英之溫度，減小石英溶解，減小熔體中之氧且最終減小晶錠中之氧量。
在外部空腔216中在第一側壁214與堰230之間形成外部區。使用較大之第一坩堝增加外部區中熔體之體積且允許自堰空腔236向內在第一底座212與第二底座252之間所形成之中間區之更快進料。在內部空腔中形成自第二坩堝250向內之內部區。
進一步參照圖1，晶體生長系統100包括毗鄰坩堝總成200之熱反射器160。熱反射器160覆蓋內部空腔256之一部分及所有外部空腔216以在添加固體原料材料116期間抑制視線多晶矽拋射體到達內部熔體表面並阻止來自外部區之氣體進入內部區。
固體原料材料116可藉助進給管120自進給器118放置於或供應於外部區。進給管120毗鄰第一坩堝210安置以用於在第二坩堝250向外 之位置處將原料材料供應至第一坩堝。原料材料116處於遠低於周圍熔體112之溫度且自熔體吸收熱，由此原料材料之溫度升高且由此固體原料材料在外部區中液化以形成外部熔體部分。隨著固體原料材料116(有時稱為「冷原料」)自熔體112吸收能量，周圍熔體之溫度隨所吸收能量而成比例下降。
所添加原料材料116之量係由進給器118控制，該進給器因應於來自控制器122之啟動信號。藉由控制器122精確測定並控制熔體112之冷卻量。控制器122添加或不添加原料材料116來調整熔體112之溫度及質量。原料材料116之添加可基於坩堝中矽之質量，例如藉由量測重量或量測熔體之液體高度。
隨著固體原料材料116添加於熔體112，熔體之表面可受到擾動。此擾動亦影響熔體112之矽原子與種晶132之矽原子正確對準之能力。堰230及第二側壁254抑制擾動之向內傳播，如下文將討論。
藉由在環繞坩堝總成之適宜位置處配置之加熱器124、126及128將熱提供至坩堝總成200。來自加熱器124、126及128之熱初始熔融固體原料材料116且然後將熔體112維持在液化狀態。加熱器124之形狀為大體圓柱形且將熱提供至坩堝總成200之側面，且加熱器126及128將熱提供至坩堝總成之底部。在一些實施例中，加熱器126及128之形狀為大體環狀。
加熱器124、126及128係耦合至控制器122之電阻加熱器，該控制器可控制地將電流施加至加熱器以改變其溫度。感測器130(例如高溫計或類似溫度感測器)提供在正生長單晶晶錠114之晶體/熔體界面處之熔體112之溫度的連續量測。感測器130亦可經引導以量測正生長晶錠之溫度。感測器130以通信方式與控制器122耦合。可使用額外溫度感測器來量測並相對於對正生長晶錠至關重要之點將溫度回饋提供至控制器。儘管為清晰起見展示單一通信引線，但可藉由多個引線 或無線連接(例如紅外資料鏈路或另一適宜方式)將一或多個溫度感測器鏈接至控制器。
藉由控制器122供應至加熱器124、126及128中每一者之電流量可單獨並獨立地經選擇以最佳化熔體112之熱特性。在一些實施例中，一或多個加熱器可安置於坩堝周圍以提供熱。
如上文所討論，種晶132附裝至位於熔體112上方之拉晶機134之一部分。拉晶機134使種晶132在垂直於熔體112表面之方向上移動，以允許種晶向下降低或進入熔體中，並升高或離開熔體。為產生高品質晶錠114，在毗鄰種晶132/晶錠114之區域中之熔體112必須維持在實質上恆定溫度且表面破壞必須最小化。
為限制直接毗鄰種晶132/晶錠114之區域中之表面擾動及溫度波動，將堰230及第二坩堝250放置於第一坩堝210之外部空腔216。堰230及第二坩堝250將熔體112分為中間區中之中間熔體部分及內部區中之內部熔體部分。內部熔體部分係自第二坩堝250向內毗鄰種晶132/晶錠114。
熔體112在外部熔體區與中間熔體區之間之移動容許穿過堰230中之通道238。第二坩堝250中之通道260限制熔體112在中間熔體區與內部熔體區之間之移動。如圖2中所示，該等通道238、260彼此徑向相對以為熔體提供曲折路徑。
熔體112之移動實質上限於通道238、260沿坩堝總成200之底部之位置處。因此，熔體112進入內部區之任何移動係處於與熔體之頂部直接相對之位置處，在熔體頂部抽拉晶錠114。熔體移動之此約束限制沿熔體112之內部熔體部分之頂部的表面破壞及溫度波動。
通道238、260容許熔體112在外部區及中間區與內部區之間之受控制移動。抑制或限制熔體區之間之熔體移動允許隨著原料材料進入並穿過中間區將外部區中之原料材料加熱至大約等於內部熔體部分溫 度的溫度。
參照圖10，展示具有單一坩堝310及一對堰320、330之晶體生長系統300。參考圖11，展示根據另一實施例之晶體生長系統400用於與圖10之系統進行比較。熔體412容納於坩堝總成402內。為限制坩堝總成402之中心區域中之熔體412的表面擾動及溫度波動，將第一堰420及第二堰430及第二坩堝450放置於第一坩堝410內以將熔體412分成外部區、多個中間熔體區及內部區。內部熔體區形成自第二坩堝450向內之中心區域。
第一及第二堰420及430類似於堰230，類似處在於堰420及430每一者具有帶有敞開頂部及底部之圓柱體。堰420實質上類似於堰230。堰430稍微不同於堰230，不同處在於頂部及底部經造型以在不同位置處抵靠第一坩堝410及第二坩堝450佈置。因此，堰430之頂部及底部表面經造型以補足該等位置，如圖13-16中所示。每一堰420及430之底部毗鄰第一坩堝410之內表面定位。第二坩堝450抵靠堰420及430之頂部佈置。容許熔體412移動穿過延伸穿過每一堰420及430之徑向通道428及438。在一些實施例中，通道可未經對準以形成熔體自外部區穿過中間區並進入內部區之曲折路徑。
熔體412在各個區之間之移動限於沿第一坩堝410之內表面。抑制各個區之間之熔體移動允許隨著矽材料穿過多個中間區而將外部區中之矽材料加熱至大約等於內部區中之熔體溫度的溫度。
特定參考圖12，展示晶體生長系統400在操作期間內部區中熔體之流線及溫度場。外部熔體部分較中間或內部熔體部分冷。在晶體生長系統之操作期間將額外材料添加至外部熔體部分，此降低外部熔體部分之溫度。如上文所討論，額外材料比熔體冷且因此當添加至熔體時自周圍熔體吸收熱。迫使較冷熔體材料沿坩堝毗鄰加熱器之表面移動允許在較冷材料進入內部熔體部分之前將熱傳遞至較冷材料。
參照圖17，展示根據另一實施例之晶體生長系統500。熔體512容納於坩堝總成502內。為限制坩堝總成502之中心區域中之熔體512的表面擾動及溫度波動，第一堰520、第二堰530、第三堰540及第二坩堝550放置於第一坩堝510內以將熔體512分成外部區、多個中間熔體區及內部區。內部熔體區形成自第二坩堝550向內之中心區域。
第一、第二及第三堰520、530及540類似於堰230，類似處在於堰520、530及540每一者具有帶有敞開頂部及底部之圓柱體。堰520實質上類似於堰230及420。堰530實質上類似於堰430。堰540不同於其他堰，不同處在於堰540之頂部及底部經造型以在不同位置處抵靠第一坩堝510及第二坩堝550佈置。因此，堰540之頂部及底部表面經造型以補足該等位置。每一堰520、530及540之底部毗鄰第一坩堝510之內表面定位。第二坩堝550抵靠堰520、530及540之頂部佈置。熔體512之移動容許穿過延伸穿過每一堰520、530及540之徑向通道528、538及548。在一些實施例中，通道528、538及548可未對準以形成熔體自外部區穿過中間區並進入內部區之曲折路徑。
熔體512在各個區之間之移動限於沿第一坩堝510之底部。抑制各個區之間之熔體移動允許隨著矽材料穿過多個中間區而將外部區中之矽材料加熱至大約等於內部區中之熔體溫度的溫度。
在具有第一坩堝210、堰230及第二坩堝250之坩堝總成200中生長單晶晶錠114之一個實施例的方法中，將固體原料材料放置於第一坩堝中。
加熱器124、126及128毗鄰坩堝總成200放置以提供熱用於液化或熔融原料材料116，形成熔體112。一旦液化，熔體112既自外部區進入中間區中且然後進入內部區中。熔體112在各個區之間之移動限於分別穿過堰230及第二坩堝250之通道238、260。
種晶132降入熔體112中且然後緩慢升高離開熔體112以自種晶生 長晶錠。隨著種晶132緩慢升高，來自熔體112之矽原子與種晶132之矽原子對準並附著至其，此允許晶錠變得越來越大。矽原子自熔體112之升高使其冷卻並凝固。
在其他實施例中，堰並不包括通道。在該等實施例中，熔體自外部區至中間區之移動限於在堰上方或下放移動。
抑制熔體在各區之間之移動實質上防止未液化之原料材料進入至內部區中並擾動正自其形成之晶錠之結構完整性。
此外，隨著熔體自外部區傳遞至中間區且然後進入內部區，熔體之溫度增加。在熔體到達內部區時，熔體之溫度實質上等於已存於內部區中之熔體的溫度。在熔體到達內部區之前升高其溫度減小內部區內之溫度場。
而且，抑制熔體在各區之間移動以穿過通道允許內部區之表面維持相對未經擾動。堰藉由實質上容納外部區及中間區中之擾動所產生之能量波實質上防止外部區或中間區中之擾動破壞內部區中熔體之表面。擾動亦可藉由通道之位置來抑制。通道沿第二坩堝之底部定位且穿過堰以允許熔體移動進入內部區中而不破壞內部區之表面穩定性。
內部區中之熔體溫度可藉由感測器在直接毗鄰正生長晶錠之位置處適宜地量測。感測器與控制器連接。控制器藉由將更多或更少之電流供應至加熱器且藉由將更多或更少之原料材料供應至熔體來調整熔體的溫度。控制器亦能夠在種晶自熔體升高時同時供應原料材料且生長晶錠。
實例
根據以上方法構造並操作晶體生長系統。將來自此製程之晶錠與來自圖10之晶體生長系統之晶錠進行比較。參考下表1，藉由以上方法產生之晶錠具有較低量的納入晶體中之氧。
本發明之實施例可減小晶錠中之氧量，降低堰及第二坩堝之消耗速率(此提供較長運行壽命)且提供較佳系統性能。較大之外部區或進給區防止在外部進給區中結冰且允許晶錠之較高生長速率。迷宮式流動為固體原料材料提供足夠時間以在到達正生長晶錠之前溶解。
另一益處在於外部區之體積及液體-石英表面積增加。外部區之體積及液體-石英表面積之增加增強至該區之熱傳遞，此增加固體原料材料液化之速率。當添加固體原料材料之速率高且需要將大量能量供應至該區以連續液化固體原料材料時，轉換速率之增加尤其有益。
以上實施例提供經改良之雜質特性，同時減小由於固體顆粒碰撞晶體而損失晶體結構之事件。亦提供具有多個堰以將熔體分成多個區之優點。
另外，以上實施例之使用藉由使用完整內部坩堝(此在內部區與相鄰中間區之間提供無洩漏分離)顯著減小與結構結合失效相關聯之風險。風險之減小及經改良之效率既增加晶體形成系統之總產量，且亦降低總操作成本。
當介紹本發明要素或其實施例時，冠詞「一(a、an)」、「該(the、said)」意欲指存在若干要素中之一或多者。術語「包含(comprising)」、「包括(including)」及「具有(having)」意欲具有囊 括性且意指除所列示要素以外亦可存在額外要素。指示特定定向(例如，「頂部」、「底部」、「側」等)之術語之使用係為方便闡述且並不需要所闡述物項之任何特定定向。
由於可對上述構造及方法作出各種改變而不背離本發明之範圍，因此意欲應將上文闡述中所含有及附圖中所展示之所有事物解釋為說明性且不具有限制意義。

Claims (20)

  1. 一種自熔體生長晶錠之系統，該系統包含：第一坩堝，其包含第一底座及第一側壁以形成用於容納該熔體之外部空腔，該第一底座具有頂部表面；堰，其沿該第一底座之該頂部表面定位於自該第一側壁向內之位置處，以抑制該熔體自該堰向外之位置移動至該堰向內之位置；及第二坩堝，其經定大小以用於放置並定位於該第一坩堝之該外部空腔內，該第二坩堝具有第二底座及第二側壁，該第二底座及該第二側壁形成內部空腔，該第二底座藉由該堰與該第一底座間隔開，且該第二底座包括貫穿其之坩堝通道以允許位於該堰內之該熔體移動至該第二坩堝之該內部空腔中，該坩堝通道位於該堰向內處，該堰與該第一坩堝之該第一底座及/或該第二坩堝之該第二底座連續沿著該堰的周長(circumference)接觸。
  2. 如請求項1之系統，其進一步包含加熱器，其直接安置於該第一坩堝下方以用於將熱供應至該第一坩堝及該第二坩堝以維持其中之該熔體。
  3. 如請求項1之系統，其進一步包含進給管、感測器及控制器，該進給管毗鄰該第一坩堝安置以用於在該第二坩堝向外之位置處將原料材料供應至該第一坩堝，該感測器經組態以偵測該熔體的高度，該控制器經組態以控制通過該進給管的原料材料之流。
  4. 如請求項1之系統，其中該堰沿著該堰的周長結合至該第一坩堝以形成具有兩個側壁及單一底座之經組裝坩堝。
  5. 如請求項1之系統，其中該堰沿著該堰的周長結合至該第二坩堝 之該第二底座。
  6. 如請求項1之系統，其中該堰具有延伸貫穿其之堰通道以允許在該第一坩堝之該外部空腔中之該熔體在該堰內移動。
  7. 如請求項6之系統，其中該堰通道及穿過該第二坩堝之該坩堝通道彼此徑向相對以為該熔體提供曲折路徑。
  8. 如請求項1之系統，其進一步包含拉晶系統以用於將種晶降入該熔體中並使其升高離開該熔體。
  9. 如請求項1之系統，其進一步包含位於該第一坩堝與該第二坩堝之間之第二堰。
  10. 一種自熔體生長晶錠之系統，該系統包含：第一坩堝，其具有第一底座及第一側壁以形成用於容納該熔體之外部空腔；第二坩堝，其定位於該第一坩堝之該外部空腔內且包括第二底座及第二側壁，該第二坩堝經定大小以用於放置於該第一坩堝之該外部空腔內，該第二底座及該第二側壁形成內部空腔，該第二坩堝包括貫穿該第二底座之坩堝通道以允許在該第二坩堝向外區域中之該熔體之部分移動至該第二坩堝之該內部空腔中；及堰，其定位於該第一坩堝之該外部空腔內以抑制該熔體自該堰向外之位置移動至該堰向內之位置；該堰位於該第一底座與該第二底座之間以將該第二底座與該第一底座間隔開，該坩堝通道位於該堰向內處，該堰與該第一坩堝之該第一底座及/或該第二坩堝之該第二底座連續沿著該堰的周長(circumference)接觸。
  11. 如請求項10之系統，其進一步包含溫度感測器、控制器及複數個加熱器，該複數個加熱器直接安置於該第一坩堝下方以用於 將熱供應至該第一坩堝及該第二坩堝以維持其中之該熔體，該溫度感測器經組態以量測溫度，該控制器經組態以獨立地控制該複數個加熱器之每一者。
  12. 如請求項10之系統，其進一步包含進給管、感測器及控制器，該進給管毗鄰該第一坩堝安置以用於在該第二坩堝向外之位置處將原料材料供應至該第一坩堝，該感測器經組態以偵測該熔體的高度，該控制器經組態以控制通過該進給管的原料材料之流。
  13. 如請求項10之系統，其中該第二坩堝沿著該堰的周長結合至該堰以形成具有兩個側壁及單一底座之經組裝坩堝，該兩個側壁自該單一底座在相反方向上延伸。
  14. 如請求項10之系統，其中該堰具有延伸貫穿其之堰通道以允許在該第一坩堝之該外部空腔中之該熔體移動至該堰向內之位置。
  15. 如請求項14之系統，其中該堰通道及穿過該第二坩堝之該坩堝通道彼此徑向相對以為該熔體提供曲折路徑。
  16. 如請求項10之系統，其進一步包含拉晶系統以用於將種晶降入該熔體中並使其升高離開該熔體。
  17. 一種在晶體生長系統中自熔體生長晶錠之方法，該系統包括具有第一底座及自該第一底座向上延伸之第一側壁之第一坩堝，該第一坩堝界定自該第一壁向內之外部空腔，該方法包含：於該外部空腔內在沿該第一底座之位置處放置堰，以抑制該熔體自該堰向外之位置移動至該堰向內之位置處；於該外部空腔內在該堰之頂部上之位置處放置第二坩堝，該第二坩堝具有第二底座及第二側壁以形成外部空腔，該第二底座具有延伸貫穿其之坩堝通道，該堰自該堰向內且在該第一坩 堝與該第二坩堝之間形成中間空腔，該坩堝通道位於該堰向內處，該堰與該第一坩堝之該第一底座及/或該第二坩堝之該第二底座連續沿著該堰的周長(circumference)接觸；於該第一坩堝下方直接放置加熱器將原料材料放置於該外部空腔中；以該加熱器使該原料材料熔融以形成該熔體以允許該熔體自該外部空腔、自該中間空腔向內移動至該內部空腔中。
  18. 如請求項17之方法，其進一步包含將種晶降入該熔體中並使該種晶及正生長之晶錠升高離開該熔體之步驟。
  19. 如請求項18之方法，其中該種晶之該升高係與將該原料材料放置於該坩堝之該外部空腔中同時實施。
  20. 如請求項17之方法，其進一步包含將第二堰在毗鄰該第一底座及第二底座之位置處放置於該外部空腔中之步驟。
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