技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及晶體生長領(lǐng)域?

背景技術(shù)：

區(qū)熔(FZ)法指晶體生長的一種方法，又稱懸浮區(qū)熔法，用來獲取半導(dǎo)體如硅鍺，砷化鎵等的單晶。區(qū)熔法是利用熱能在半導(dǎo)體棒料的一端產(chǎn)生一熔區(qū)，再熔接單晶籽晶。調(diào)節(jié)溫度使熔區(qū)緩慢地向棒的另一端移動(dòng)，通過整根棒料，生長成一根單晶，晶向與籽晶的相同。?

同其他晶體生長方法相比，區(qū)熔生長僅能使用西門子還原爐經(jīng)過特殊工藝生產(chǎn)的柱狀原料多晶硅，以使外形尺寸，內(nèi)部應(yīng)力都滿足區(qū)熔生長的要求。一般來說，即使采用特殊工藝，從西門子還原爐直接產(chǎn)出的區(qū)熔多晶硅棒也還須經(jīng)圓周磨床滾圓以滿足幾何尺寸要求。該種西門子還原工藝極大地犧牲多晶硅料還原生長的速度，從而導(dǎo)致區(qū)熔工藝的成本遠(yuǎn)高于其他晶體生長方法。全球僅有有限的工廠提供極少產(chǎn)量的該種區(qū)熔多晶硅料，使得區(qū)熔方法未能如其他硅晶體生長方法一樣得到普及。但是區(qū)熔法相較于其他晶體生長方法可以提供極低污染的硅單晶，在晶體質(zhì)量上的優(yōu)勢(shì)無可比擬。?

發(fā)明內(nèi)容：

本方法旨在通過一種低成本，無污染的連續(xù)局部鑄造方法；對(duì)西門子工藝生產(chǎn)的普通柱狀多晶硅原料進(jìn)行區(qū)熔生長前的預(yù)加工，使得多晶硅外形尺寸，內(nèi)部應(yīng)力滿足區(qū)熔生長的要求。從而使得半導(dǎo)體和太陽能工業(yè)獲得大量高質(zhì)量低成本的硅單晶。該方法使用所謂冷坩堝(即坩堝并不對(duì)硅棒傳導(dǎo)或者輻射熱量，坩堝溫度相對(duì)硅棒較低，處在所謂冷態(tài)。從而避免從高溫下，坩堝內(nèi)的雜質(zhì)導(dǎo)入硅棒形成污染)對(duì)硅棒進(jìn)行局部熔融加熱，從而鑄造出區(qū)熔工藝可以接受的區(qū)熔原料硅棒。?

附圖說明：

圖1同圖2?

1原生還原爐產(chǎn)出的棒狀多晶硅?

2熔融硅?

3鑄造后的硅棒?

4水冷坩堝及加熱器?

5硅棒上平臺(tái)?

6硅棒下平臺(tái)?

具體實(shí)施方式：

如圖1所示設(shè)備。從還原爐取下的普通原生還原硅棒(推薦對(duì)硅棒在使用前退火，以消除內(nèi)應(yīng)力)截去兩端頭部后，夾持在(5)硅棒上平臺(tái)(6)硅棒下平臺(tái)之間。(4)為銅鉬等金屬或者陶瓷制作的坩堝，內(nèi)置水冷回路通過感應(yīng)線圈對(duì)熔融硅進(jìn)行加熱。?

鑄造晶體時(shí)，(2)熔融硅的熔區(qū)可以從硅棒的頂部自上而下，也可以由底部自下而上鑄造。?

鑄造晶體時(shí)，(4)水冷坩堝及加熱器可以固定不動(dòng)，硅棒上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行鑄造。也可以硅棒相對(duì)固定，移動(dòng)(4)水冷坩堝及加熱器進(jìn)行鑄造。無論采用哪種物理運(yùn)動(dòng)方式，由于原生還原爐的硅棒直徑變化比較大，其鑄造后長度的硅棒將短于原生硅棒的長度，所以(5)硅棒上平臺(tái)(6)硅棒下平臺(tái)，必須具有進(jìn)行一定程度相對(duì)運(yùn)動(dòng)的行程。?

為了便于控制晶體鑄造速度等工藝參數(shù)，可以在(4)水冷坩堝及加熱器內(nèi)設(shè)計(jì)溫度及視像傳感器進(jìn)行閉環(huán)控制。同時(shí)在(5)硅棒上平臺(tái)(6)硅棒下平臺(tái)上分別設(shè)置稱重傳感器也可以提供鑄造工藝所需要的控制參數(shù)。?

在(4)水冷坩堝及加熱器設(shè)置導(dǎo)入通道，可以在鑄造時(shí)對(duì)硅棒進(jìn)預(yù)摻雜。摻雜方式可以是氣，液，固三?相中的任意一種。?

在圖2中，提供了一種類似鑄造方法，其電耗更低。在原生還原硅料棒外徑上下偏差和內(nèi)應(yīng)力滿足一定要求情況下，將原料棒夾持在(5)硅棒上平臺(tái)(6)硅棒下平臺(tái)之間。坩堝保持對(duì)硅棒的無物理接觸，進(jìn)行鑄造。同圖1所示方法鑄造的熔融硅由坩堝進(jìn)行約束不同，圖2方法中，熔融硅通過液體硅的表面張力維持。在該方法下，摻雜僅可通過氣相方式進(jìn)行。?

圖2方法，由于坩堝同硅棒無物理接觸，鑄造過程可能帶入的雜質(zhì)數(shù)量得到進(jìn)一步的減少。?