[发明专利]从熔体中通过CZ法提拉半导体材料单晶的装置以及使用该装置的方法

说明书

通过CZ法从熔体中提拉半导体材料单晶的装置，所述装置包括用于容纳熔体的坩埚；布置在坩埚周围的电阻加热器；用于观察熔体和生长中的单晶之间的相界的相机系统，其中该相机系统具有光轴；以及截头圆锥形的隔热罩，在其下端区域具有变窄的直径，且其被布置在坩埚的上方并围绕生长中的单晶，其特征在于：用于捕获颗粒的环形元件，其从隔热罩的内侧面向内突出，且在其内端具有朝向上方的捕集器边缘，其中相机系统的光轴在捕集器边缘和生长中的单晶之间延伸。

本发明提供一种装置，以及使用该装置从熔体中通过CZ法提拉半导体材料单晶。该装置包括用于容纳熔体的坩埚、布置在该坩埚周围的电阻加热器、用于观察熔体和生长中的单晶之间的相界的相机系统以及截头圆锥形的隔热罩，该隔热罩在其下端区域具有变窄的直径，且在坩埚上方并围绕单晶设置。

现有技术/问题

EP 2 031 100 A1描述了一种具有上述特征的装置以及使用该装置通过CZ法制备单晶的方法。

US 5 919 303描述了一种再装填硅的方法，其中以颗粒形式的多晶硅再装填坩埚。

JP2001-3978 A公开了一种隔热罩，其另外具有内圆筒以阻止氧化硅(SiO)颗粒落入熔体中。如果这些颗粒进入生长中的单晶中，他们会引起位错，并使单晶不能用于预期的用途。这种隔热罩的缺点在于它阻碍了对熔体和生长单晶之间的相界的清楚观察。

本发明的目的是提出一种具有本申请开头所述特征的装置，使用该装置可以在很大程度上阻止不需要的颗粒进入熔体，而没有任何相关联的缺点。

本发明的目的是通过一种装置来实现，该装置用于通过CZ法从熔体中提拉半导体材料的单晶，该装置包括：

用于容纳熔体的坩埚；

布置在该坩埚周围的电阻加热器；

用于观察熔体和生长中的单晶之间的相界的相机系统，其中该相机系统具有光轴；以及

截头圆锥形的隔热罩，在其下端区域具有变窄的直径，且其被布置在该坩埚的上方并围绕生长中的单晶，其特征在于：

用于捕获颗粒的环形元件，其从隔热罩的内侧面向内突出，且在其内端具有朝向上方的捕集器边缘，其中相机系统的光轴在捕集器边缘和生长中的单晶之间延伸。

可能破坏或终止半导体材料晶体的单晶生长的颗粒不仅在SiO的再升华中形成，而且尤其在半导体材料的再填装中形成，特别是来自隔热罩的以磨损材料的形式形成。本发明确保位错现象变得较不常见，并且源自颗粒并溶解在熔体中的外来元素的浓度，尤其是碳的浓度变得更低。

本发明的装置包括由环形元件延伸的隔热罩，该环形元件捕获在该环形元件不存在的情况下会落入坩埚中的颗粒。环形元件从隔热罩的内侧面向内凸出，即在生长单晶的方向上向内凸出，并且具有截面区域，该截面区域具有在该环形元件内端向上凸出的捕集器边缘(捕获外壳)。颗粒在捕集器边缘和隔热罩之间被捕获。环形元件朝向生长中的单晶凸出，且相机系统的光轴在捕集器边缘和生长中的单晶之间延伸。换句话说，光轴不会与隔热罩或者环形元件或其捕集器边缘相遇。

隔热罩完全地或者至少在其下端区域中呈截头圆锥形并具有变窄的直径。

优选地，将环形元件固定到隔热罩上，使得环形元件和隔热罩下端之间保持一段距离。该距离优选地为10毫米至100毫米。

环形元件优选地为可拆卸地连接到隔热罩。环形元件优选地由与隔热罩的内侧面相同的材料构成。

捕集器边缘从环形元件的内端向上凸出，优选地不小于2毫米且不大于100毫米的距离。另外，捕集器边缘优选地向外倾斜，即朝向隔热罩倾斜。

本发明还提供一种在本发明的装置中提拉半导体材料单晶的方法，包括用固体半导体材料装填坩埚；

熔化该固体半导体材料的一部分或者全部；