[发明专利]具有熔体掺杂功能的晶体生长装置

说明书

发明背景

本发明涉及一种用于生产掺杂晶体的方法和装置，更具体地说，涉及用于生长掺杂硅晶体、特别是掺锑硅晶体的方法和装置。

本发明特别针对用直拉法(“CZ”法)生长掺杂硅单晶，更具体地说，针对用锑作为掺杂剂生长这类晶体。

对有关掺杂的信息，一般可以参考1979年1月16日授权的美国专利No.4,134,785、1985年12月3日授权的美国专利No.4,556,448和1995年6月13日授权的美国专利No.5,423,283，而对有关用锑掺杂的信息，可以特别参考这三篇专利中的最后一篇，有关用锑掺杂的信息包括利用CZ法生长掺锑硅单晶的方法，其中将惰性气体(氩)引入坩埚室，并使压力保持在10-50毫巴范围内，多晶硅在该室内的坩埚中熔化，及将锑粒放入熔融硅中(见No.5,423,283的第三栏第41-42行)。如何加锑粒未作详细说明。

发明概述

在本发明的若干目的中，可以注意到：用于生产具有理想电阻率的比较高掺杂晶体的一种改进方法和装置；在没有如上所述增压的方法中，利用CZ法，用掺杂熔融硅熔体生产硅晶体的装置；供用锑掺杂熔体的这种方法和装置；便于将掺杂剂输送到熔体中的这种方法和装置；在熔体掺杂之后(允许生长具有理想电阻率的高掺杂硅单晶)，可以立即在其中继续进行晶体生长过程的这种方法和装置；及能缩短生产掺杂晶体时间的这种方法和装置。

一般，本发明用于生长掺杂晶体的方法包括：将籽晶降落到源材料熔体中；降落籽晶时将掺杂剂填充料从掺杂剂源输送到熔体中及升起籽晶用于生长掺杂晶体。

一般，本发明的晶体生长装置包括：生长室，该室内有一坩埚，用于生产晶体的源材料在此坩埚中熔化；提拉室，它在生长室上方，用于从坩埚内的熔体中提拉晶体；和拉晶工具，它具有一个上端和一个下端，在提拉室中的一个升起位置和向下延伸到生长室中的降落位置之间活动。拉晶工具在其下端处有一籽晶夹持器，用于夹持籽晶降落到熔体中，同时设置了用于升降带籽晶的拉晶工具的装置。为了给晶体掺杂，该装置具有一个供装入流体形式掺杂剂的料斗，用于将掺杂剂填充料向下输送到坩埚内的熔体中，该料斗具有一个卸料口和一个用于卸料口的封闭件，该封闭件通常占据一个堵住卸料口的闭合位置，用于将掺杂剂装在料斗中，并且当降落带籽晶的拉晶工具，用于降落籽晶到熔体中，来达到将掺杂剂向下输送到熔体中时，封闭件就打开。

另一些目的和特点一部分是很明显的，一部分在下面指出。

附图简要说明

图1是本发明装置的一般垂直剖面图，为了降低视图的高度，该垂直剖面图部分断开，它示出装置的拉晶工具，以实线示出该工具处于完全升起的位置，而以虚线示出其处于中间位置和下面位置，还示出该装置的一个分离阀，用实线示出该阀处于完全打开的位置，而以虚线示出该阀处于中间位置；另外用虚线(部分断开)示出用提拉工具向上提拉时的晶体；

图2是以比图1大的比例示出拉晶工具的视图，该拉晶工具处于其降落路线中的中间位置，其中与上述工具有关的掺杂剂料斗关闭，并即将打开用于在稍微进一步降落时输送掺杂剂，用实线示出分离阀处于完全打开的位置，而用虚线示出该分离阀处于关闭位置；

图2A是图2的局部放大图，它示出在料斗中掺杂剂的填充料；

图3是类似于图2的视图，它在实线示出分离阀处于其上述中间位置，其中它实施打开料斗，并且图3还示出料斗打开用于输送掺杂剂；

图3A是图3的局部放大图；

图4是图3的放大平面图；和

图5是从图3右面所取的正视图，同时各部件断开关以剖面示出。

在附图的几个视图中，始终都是用相同的标号表示相同的部件。

附图的详细说明