| 主权项 |
1.一种以柴式法(Czochralski)生长单晶矽锭之拉晶装置,在该生成晶锭半径范围之显着的一部分中,并无聚集的本质点缺陷,该拉晶装置包含:一壳体,其定义一内部而具有一下层生长室与一上层拉晶室,该拉晶室具有一小于该生长室的横断面积;一坩锅,系位于该壳体的该生长室内,用以容置熔化矽;一拉晶机构,其用以将一生长晶锭从该熔化矽经过该生长室与该拉晶室向上拉;及一电阻加热器,其具有一大小与形状适可至少部分地配置在该壳体的上层拉晶室内的加热元件,该壳体是与生长晶锭的外表面成径向间隔关系,用以当该生长晶锭在相关于该熔化矽的拉晶室中向上拉时,可将热辐射至该晶锭,该加热元件具有一上层端及一下层端,当该加热元件设置于壳体内时,该加热元件的下层端系实质配置在比上层端更接近于该熔化矽处;该壳体包含一拉晶室侧壁,以定义该上层拉晶室,该加热元件安装在该壳体的上层拉晶室中的该上层拉晶室屏壁上;该加热元件包括概呈并排上以电气性连接所配置的第一及第二垂直方向加热元件,并包括电气性连接至该各加热元件之第一及第二安装架,该等安装架系用以安装该加热元件在壳体上之该上层拉晶室内,而该壳体是与一电流源相连接。2.如申请专利范围第1项之拉晶装置,其中该加热元件向下延伸入该壳体的该下层生长室。3.如申请专利范围第2项之拉晶装置,进一步包含在该壳体中的一孔口,用以当该晶锭从该熔化矽向上拉时,可从该壳体的外部看到该生长晶锭,该加热元件的下层端较高于该熔化矽的高度,以致于经由该壳体的该孔口观看该生长室内之该生长晶锭不会被该加热元件阻碍。4.一种以柴式法(Czochralski)生长单晶矽锭之拉晶装置,在该生成晶锭半径范围之显着的一部分中,并无聚集的本质点缺陷,该拉晶装置包含:一壳体,其定义一内部而具有一下层生长室与一上层拉晶室,该拉晶室具有一小于该生长室的横断面积;一坩锅,系位于该壳体的该生长室内,用以容置熔化矽;一拉晶机构,其用以将一生长晶锭从该熔化矽经过该生长室与该拉晶室向上拉;及一电阻加热器,其具有一大小与形状适可至少部分地配置在该壳体的上层拉晶室内的加热元件,该壳体是与生长晶锭的外表面成径向间隔关系,用以当该生长晶锭在相关于该熔化矽的拉晶室中向上拉时,可将热辐射至该晶锭,该加热元件具有一上层端及一下层端,当该加热元件设置于壳体内时,该加热元件的下层端系实质配置在比上层端更接近于该熔化矽处;该加热元件系建构使得由该加热元件所产生的加热电力输出系逐渐从该加热元件的下层端往上层端增加。5.如申请专利范围第4项之拉晶装置,其中该第一及第二加热元件各具有一上层端与一下层端,该第二元件具有一实质大于该第一元件的长度,而且在配置上相关于该第一元件,使得当该加热元件设置在壳体内时,该第二元件的下层端位在比该第一元件的下层端更接近于坩锅中的熔化矽。6.如申请专利范围第1至5项中任一项之拉晶装置,其系用于生长具有大约200公厘直径的矽晶锭,该加热元件具有之尺寸可将足够的热量辐射至该生长晶锭,藉使该晶锭的温度在超过1050℃之时间能有25小时以上。7.如申请专利范围第6项之拉晶装置,其中该加热元件具有之尺寸可将足够的热量辐射至该生长晶锭,藉使该晶锭的温度在超过1050℃之时间能有35小时以上。8.如申请专利范围第7项之拉晶装置,其中该加热元件具有之尺寸可将足够的热量辐射至该生长晶锭,藉使该晶锭的温度在超过1050℃之时间能有50小时以上。9.一种用于以一柴式法(Czochralski)生长单晶矽锭之拉晶装置中的电阻加热器,该拉晶装置具有一壳体,一设于该壳体中之坩锅,用以容置熔化矽,及一拉晶机构,用以将一生长晶锭从该熔化矽向上拉,该加热器具有一加热元件,其大小与形状使其可置于拉晶装置之壳体中,该壳体大致位于坩锅上方,并与生长晶锭之外表面成间隔关系,用以当该生长晶锭在该壳体中相对于熔化矽而向上拉时,可将热辐射至该晶锭,该加热元件具有一上层端及一下层端,当该加热元件设置于壳体中时,该加热元件的下层端系实质地配置在比上层端更接近于该熔化矽处,该加热元件系建构使得由该加热元件所产生的加热电力输出逐渐从该加热元件的下层端往上层端增加。10.如申请专利范围第9项之加热器,其中该加热元件包括概呈并排且以电气性连接所配置的第一及第二垂直方向加热元件,该第一及第二加热元件各具有一上层端与一下层端,该第二元件具有一实质上大于该第一元件的长度,而且在配置上相关于该第一元件,使得当该加热元件设置在壳体内时,该第二元件的下层端位在较该第一元件的下层端更接近于坩锅中的熔化矽。11.如申请专利范围第10项之加热器,其中该第一及第二加热元件之上层端系大致与该加热元件之上层端呈同一平面,该第二加热元件之下层端与该加热元件之下层端重合。12.如申请专利范围第11项之加热器,其中该加热元件包括复数片段,其系紧密地配置且彼此电气连接,用以传导一电流而环绕该加热元件,该等片段系由电阻材料制成,使其可于电流流通时藉其电阻产生热量。13.如申请专利范围第9项之加热器,其中该加热元件系定出尺寸与形状,以利于当其设置于该拉晶装置内时,可延伸环绕该晶锭周围之至少一部分,该加热元件之上层端系定出尺寸与形状,以利实质上较该加热元件之下层端环绕更大部分之该晶锭周边。图式简单说明:图1显示自我间隙性[I]与空缺[V]的最初浓度如何与v/G0比値增加变化的范例图式,其中v是生长率,而G0是平均轴向温度梯度。图2显示聚集间隙性缺陷构成所需的能量变化GI如何在温度T减少而于自我间隙性[I]的最初浓度增加的范例图式。图3显示聚集间隙性缺陷构成所需的自由能量变化GI如何减少(当温度T减少),其结果经由辐射状扩散装置而使自我间隙性[I]浓度受到抑制的范例图式。实线描述在没有辐射状扩散的情况,而虚线系包括扩散的效果。图4显示聚集间隙性缺陷构成所需的自由能量变化GI如何完全地减少(当作温度T减少),其结果经由辐射状扩散装置而使自我间隙性[I]浓度受到抑制,以致可避免一聚集反应的范例图式。实线描述在没有辐射状扩散的情况,而虚线包括扩散的效果。图5显示当G0値的增加而使v/G0比値减少时,自我间隙性[I]的最初浓度与空缺如何沿着晶锭或晶圆的半径改变的范例图式。注意,在V/I边界上发生从空缺为主材料至自我间隙性为主材料的一转变。图6是单晶矽晶锭或晶圆的上视图,其系分别显示空缺V与自我间隙性I为主材料的区域,及存在于其间的V/I边界。图7a显示由于自我间隙性辐射状扩散,空缺或自我间隙性的最初浓度如何以辐射状位置函数变化的范例图式。同时显示此扩散是如何使V/I边界的位置移近晶锭(由于空缺与自我间隙性的复合结果)的中心,及所要抑制的自我间隙性[I]的浓度。图7b是当作辐射状位置函数的GI图式,其系显示自我间隙性浓度[I](如图7a所述)的抑制如何维持GI,其在任何地方皆小于发生矽自我间隙性反应的临界値。图7c显示由于自我间隙性辐射状扩散,空缺或自我间隙性的最初浓度是如何以辐射状位置函数改变的另一范例图式。注意,与图7a相比较,此扩散引起V/I边界位置接近晶锭(由于空缺与自我间隙性复合的结果)的中心,造成在V/I边界区域外的间隙性浓度增加。图7d是当作辐射状位置函数功能的GI图式,其显示自我间隙性浓度[I](如图7c所述)的抑制不足以维持GI,其在任何地方皆小于发生矽自我间隙性反应的临界値。图7e显示由于自我间隙性辐射状扩散,空缺或自我间隙性的最初浓度如何以辐射状位置函数变化的另一范例图式。注意,与图7a相比较,增加的扩散造成较大的自我间隙性浓度抑制。图7f是当作辐射状位置函数的GI图式,其系显示自我间隙性浓度[I](如图7e所述)的较大抑制如何造成GI的较大抑制程度,这是与图7b相比较的结果。图7g显示由于自我间隙性辐射状扩散,空缺或自我间隙性的最初浓度如何以辐射状位置函数变化的另一范例图式。注意,与图7c相比较,增加的扩散造成较大的自我间隙性浓度抑制。图7h是当作辐射状位置函数的GI图式,其系显示自我间隙性浓度[I](如图7g所述)的较大抑制如何造成GI的较大抑制程度,这是与图7d相比较的结果。图7i显示由于自我间隙性辐射状扩散,空缺或自我间隙性的最初浓度如何以辐射状位置函数变化的另一范例图式。注意,在此范例中,自我间隙性的一足够数量会与空缺再结合,以致于不再有空缺为主的区域。图7j当作辐射状位置函数的GI图式,其系显示自我间隙性(如图7i所述)的辐射状扩散如何足以维持在沿着晶体半径的任何地方的聚集间隙性缺陷抑制。图8是一单晶矽晶锭的纵向截面图式,其详细显示晶锭固定直径部分轴向对称区域。图9是一单晶矽晶锭的固定直径片段部份的纵向截面图式,其详细显示轴向对称区域宽度的轴向变化。图10是具有小于该晶锭半径宽度之轴向对称区域的一单晶矽晶锭的固定直径片段部份之纵向截面图式,其详细显示此区域系进一步包含空缺为主之材料的一大致圆柱形区域。图11是在图10中所示的轴向对称区域之纵向截面图。图12是具有等于该晶锭半径宽度之轴向对称区域的一单晶矽晶锭的固定直径片段部份之纵向截面图式,其详细显示此区域实质没有聚集本质点缺陷的自我间隙性为主之材料的一大致圆柱形区域。图13是由在一连串氧沉积物热处理后晶锭轴向切削的少数载体寿命扫描所产生的一影像,其详细显示空缺为主之材料的一大致圆柱形区域、一大致自我间隙性为主之材料的环状轴向对称区域、在其之间所出现的V/I边界、及聚集间隙性缺陷的一区域。图14是当作晶体长度的一函数之拉晶率(亦即晶粒升起)图式,其显示该拉晶率是如何在晶体长度部分上呈线性减少。图15是在如范例1所述在一连串氧沉积物热处理后的晶锭轴向切削之少数载体寿命扫描所产生的影像。图16是拉晶率的图式,当作分别标示1-4的四个其中每一单晶矽锭的晶体长度的函数,其可用来产生标示v*(Z)的一曲线。图17是在熔化/固态界面G0上的平均轴向温度梯度图式,如同图2所述之两不同情况的辐射位置函数。图18是空缺[V]或自我间隙性的最初浓度图式,如同图2所述之两不同情况的辐射位置函数。图19是当作轴向位置函数的温度图式,如同范例3所述之两不同情况的晶锭轴向温度轮廓。图20是自我间隙性的浓度图式,其是从图19中所述的两冷却情况所造成,而且在范例3会更详细描述。图21是在一连串氧沉积物热处理后一整个晶锭轴向切削之少数载体寿命的扫描所产生的影像,如同范例4所述。图22描述当作该单晶矽锭函数的V/I边界位置图式,如同范例5所述。图23a是在一连串氧沉积物热处理后,由一晶锭片段轴向切削之少数载体寿命的扫描所产生的影像,其范围是从大约100公厘到距离肩部大约250公厘处,如同范例6所述。图23b是在一连串氧沉积物热处理后,由一晶锭片段轴向切削之少数载体寿命的扫描所产生的影像,其范围是从大约250公厘到距离晶锭肩部大约400公厘,如同范例6所述。图24描述在4个不同热域结构的一晶锭的轴向温度轮廓。图25是在一晶锭的各种不同轴向位置上的轴向温度梯度G0图式,如同范例7所述。图26是在一晶锭的各种不同的平均轴向温度梯度G0辐射状变化之图式,如同范例7所述。图27描述在轴向对称区域的宽度与冷却率之间的关系图,如同范例7所述。图28是在铜饰与一描绘缺陷蚀刻后,范围从大约235公厘到距离晶锭肩部大约350公厘的一晶锭片段轴向切削图式,如同范例7所述。图29是在铜饰与一描绘缺陷蚀刻后,范围从大约305公厘到距离晶锭肩部大约460公厘的一晶锭片段轴向切削图式,如同范例7所述。图30是在铜饰与一描绘缺陷蚀刻后,范围从大约140公厘到距离晶锭肩部大约275公厘的一晶锭片段轴向切削图式,如同范例7所述。图31是在铜饰与一描绘缺陷蚀刻后,范围从大约600公厘到距离晶锭肩部大约730公厘的一晶锭片段轴向切削图式,如同范例7所述。图32是本发明的拉晶装置的片段垂直部分图式,其显示当在一单晶矽锭的生长期间,电阻加热器定位的一第一具体实施例之电阻加热器;图33是图1的电阻加热器立体图;图34是在图1的拉晶装置中使用的一电阻加热器之一第二具体实施例的立体图;图35是在图1的拉晶装置中使用的一电阻加热器之一第三具体实施例的立体图;图36是没有图1的电阻加热器之一拉晶装置的垂直部分图式,其显示在使用一有限元件分析而在拉晶装置中生长的一晶锭温度等温线;图37系包括图1的电阻加热器之本发明拉晶装置垂直部分图式,其显示在使用一有的元件分析的拉晶装置中生长的一晶锭温度等温线;图38是类似图37所示拉晶装置垂直部分图式,但是包括具有较图37的加热器为长的长度,其显示在使用一有限元件分析的拉晶装置中生长的一晶锭温度等温线;及图39是来自图36.37与38的晶锭等温线资料图式,其是将该晶锭的轴向温度与自该熔化源物料的晶锭距离相比较。 |
