[发明专利]用于由半导体材料制造定向凝固块的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于由半导体材料制造定向凝固块的方法，其中，盛放在坩埚内的熔液在用来进行定向凝固的过程室内、在充分利用结晶的情况下、至少从上面得到加热。

此外，本发明还涉及一种用于由半导体材料制造定向凝固块的装置，其具有里面盛放熔液的坩埚和至少从上面和侧面环绕坩埚的隔热体，该隔热体至少在坩埚的上面与其相距，还具有至少一个设置在坩埚上方的加热装置。

背景技术

在按照现有技术用于制造半导体材料的定向凝固块、特别是定向凝固硅的方法和装置中，盛放在坩埚内的熔液或者从侧面出来或者从底面出来得到加热。从上面加热的优点是可以达到良好的水平能量分布，从而在凝固时产生一种所追求的水平相界。但缺点是，加热件直接处于凝固期间保持液态的半导体材料的蒸汽流中并因此与半导体材料例如硅产生反应。在按照现有技术常用的石墨加热件方面，这一点导致迅速老化并还导致电阻被改变从而产生相应后果。

发明内容

本发明的目的在于，提供用于制造定向凝固块的一种方法和一种装置，也就是用于实施结晶过程的装置，特别是避免加热件由于金属蒸汽的影响而老化，此外还提供下述可能，即能够明确地并且可再生产地加热熔液。

该目的通过一种用于由半导体材料制造定向凝固块的方法得以实现，其中，盛放在坩埚内的熔液在过程室内进行定向凝固，在充分利用结晶的情况下至少从上面得到加热，其特征在于，坩埚的加热间接从上方通过与过程室隔开的上部加热室间接进行。

在装置方面，该目的通过一种用于由半导体材料制造定向凝固块的装置得以实现，该装置具有里面盛放熔液的坩埚和至少从上面和侧面环绕坩埚的隔热体，该隔热体至少在坩埚的上面与其相距，还具有至少一个设置在坩埚上方的加热装置，其特征在于，隔热体内部在坩埚上方的区域通过隔板被分成一个过程室和一个处于其上方的上部加热室，该加热室内设置至少一个加热件。

这种方法以及这种装置的特征在于，在由金属熔液排放的金属蒸汽与加热件之间不出现直接接触。

该方法最好这样实施，使坩埚至少从上面通过上部加热室和用于定向凝固的过程室并在充分利用结晶的情况下得到加热，而使上部加热件不受到损坏。

具体地说，在与依据本发明装置的结合下按照下述实施该方法，即通过坩埚上方亦即熔液上方的隔板将上部加热装置气密隔开，从而让从加热熔液升起的金属蒸汽、例如硅蒸汽远离该有源加热件。

依据优选的措施，过程室内熔液上方生成的气体这样排出，使其不进入加热室内。

此外为达到所追求的目标，优选将隔板置于框架上；这种框架从侧面以一定间距将坩埚环绕。这种框架应由隔热材料制成并与外部隔热体相关形成中间隔热壁，也就是说，外部隔热体以一定间距环绕形成间隙的中间隔热壁。

坩埚支承在支承板上，在装置的另一种构成中，该支承板在其边缘区域上具有一个作为底板部件的弯边；利用底板的该弯边使得支承板相对于中间隔热体基本上气密密封。

利用隔热体将整个坩埚设置在一个真空室内。

侧面环绕坩埚支承板的底板的框架同时构成接收槽或者接收槽的一部分，用于可能从坩埚流出的熔液。对于这种接收槽来说，侧面环绕坩埚的框架可以构成接收槽的侧壁。此外，接收槽的底部可以通过装入底板内的坩埚支承板构成。

底板优选由石墨或者由石墨板和/或石墨膜的组合构成。具有优点的是，接收槽的侧壁由吸收硅的石墨毡构成。

底板在几何形状的水平熔液面的投影上具有一个作为导热窗的开口或者穿孔。

为防止熔液或者熔液蒸汽从装置的内腔逸出，应该让间隙以迷宫式阶梯构成，硅可以通过间隙流出或者逸出。

上面支承坩埚或支承坩埚的支承板的支承结构同时可以被设为输气通道。为此优选设置至少一根支承梁，该支承梁在其朝向坩埚底部的面上具有例如喷嘴开口的气体排放口，冷却气体通过这些喷嘴开口可以被输送到坩埚底板或支承板的底面上。加热的冷却气体优选在循环中通过一个换热器回流冷却并利用泵重新输送到支承梁。

在坩埚底部的下方，确切地说是在支承梁的下方相距设置了一个下部有源加热件以及一个处于其下方的、具有冷却蛇形管的冷却板，以便从下方也能有效加热和冷却坩埚，具体地说室在与设置在上部加热室内的加热件的相互作用下。

最后设置了可以穿过外隔热体侧壁和中间隔热体的侧面排气口。

附图说明

本发明的其他细节和特征来自下面借助唯一附图所示实施例的说明，该附图示意示出依据本发明装置的剖面图。

具体实施方式