专利名称：晶种以及利用该晶种的长晶方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明有关 一种晶种以及利用该晶种的长晶方法及其装 置，旨在提供一种由复数单晶晶锭所形成的晶种，利用该晶种 所形成的晶棒具有较佳的效率与晶棒强度。
背景技术：
由于电子时代的来临，电子性产品大量受到重视，故晶圆材料即 成为半导体产业与光电产业大量需求的产品。而晶圆的生长方式有很
多种，例如浮融带长晶法(FloatingZoneMethod)、雷射加热提拉长晶法 (Laser Heated Pedestal Growth)、及柴式长晶法(Czochralski Method)等， 而更因每种长晶方式不同而所使用的设备亦不尽相同；其中柴式长晶 法主要普遍应用于晶棒成长，亦可以广泛应用于化合物半导体与氧化 物长晶的领域。而如图l所示利用柴式长晶法应用于成长氧化物晶棒的 长晶炉结构的第一实施例示意图，该长晶炉1中，在坩埚ll外设有提供 对内部原料保温效果的保温内筒12,以及于坩埚11的外围设有对坩埚 11内部的原料15进行加热的加热器13,另外在加热器13以及坩埚11的 外围设有断热保温层14，将原料15置放于坩埚11中，然后把欲长晶的 晶种16(seed)插入原料15中，之后再将该晶种16緩慢拉出形成晶棒17。
虽然，早期市场的产品仍以单晶硅为主，但由于单晶硅的生产成 本较高，加上近年来多晶硅的技术进展很快，使得多晶硅的转换效率 大幅的提高，在低成本的优势下，多晶硅已有取代单晶硅产品的趋势。
如图2A F所示，为美国专利案号第5702538号的成型结构流程图， 其先利用柴式长晶法形成三个方向为(1,0,0)的第一、二、三单晶晶锭21、 22、 23,并将各单晶晶锭锯成八面体的钻石型，因此各单晶晶锭具有8 个(l,l，l)切割面，再将第一、二单晶晶锭21、 22用钼线或鴒线绑在一起 使其结合，建立一级双晶界，利用柴式长晶法而形成双晶锭24。用测角器及钻石锯将角块K移除以提供第三单晶晶锭23的空间，因钻石锯是 延(1,1，2)及(1，1,4)方向切割，因此双晶锭24的切割面方向为(1，1，1)。将 第三单晶晶锭23用钼线插入双晶锭24中，将双晶锭24锯成同第三单晶 晶锭23的长度，因此产生由三晶锭所构成的晶种25，利用该晶种25进 行拉晶而形成晶纟奉26 。
然而，该晶种由三个单晶晶锭连结而成，各个单晶晶锭的接触面 间具有微小间隙，其间隙小于lmm,而在利用柴式长晶法进行拉晶的 过程中，坩埚中的原料会由该间隙形成虹吸现象，使得于该间隙中形 成不同方向排列的晶界，成为多晶结构，并会形成有错排，容易造成 相对位移，进而使整体晶棒强度降低，且效率不佳。
发明内容
有鉴于此，本发明即在提供一种由复数单晶晶锭所形成的晶种， 利用该晶种所形成的晶棒具有较佳效率与晶棒强度的晶种以及利用该 晶种的长晶方法及其装置。
为达上述目的，本发明的晶种设有二个以上相互连接的单晶晶锭， 而各晶锭间形成有适当间隙D，且D〉lmm，利用该晶种进行拉晶而形 成晶棒，使该晶棒具有复数个由单晶晶锭所形成的单晶区，以及由各 晶锭间隙所形成的晶界，使该晶棒可以具有较佳的效率与晶棒强度。
图l为习有长晶炉的结构示意图2A F为美国专利案号第5702538号的成型结构流程图； 图3为本发明中长晶装置的结构示意图； 图4为本发明中晶种的结构示意图； 图5为本发明中晶棒的结构示意图。图号说明
角块K 长晶炉l 坩埚ll 保温内筒12加热器13 原料15 晶棒17
第二单晶晶锭23 双晶锭24 晶棒26 蚶埚31 原料33
断热保温层35 旋转提拉件37 晶锭41 单晶区5具体实施例方式
为能使贵审查员清楚本发明的主要技术内容，以及实施方式，兹 配合图式说明如下
本发明晶种以及利用该晶种的长晶方法及其装置，该长晶装置3同 样如图3所示，其设有一坩埚31,其外围设有提供对内部原料保温效果 的绝热材料32，以及于坩埚31的外围设有对坩埚31内部的原料33进行 加热的加热器34，另外在加热器34以及坩埚31的外围设有断热保温层 35,以增加保温效果，而坩埚31底部并设置有一旋转支撑轴36,利用 该旋转支撑轴36得以支撑坩埚31,并使其以一定速率旋转，使坩埚31 内部的原料33得以平均接受加热器34的加热作用，将原料33置放于坩 埚31中，然后把欲长晶的晶种4(seed)插入原料33中，之后再利用一旋 转提拉件3 7将该晶种4緩慢拉出形成晶棒5 。
其中，该晶种4设有二个以上相互连接的晶锭41,各晶锭41间形成 适当间隙D,且D〉lmm，如图4所示实施例中，该晶种4由二个晶锭41 利用钼线或鴒线(图中未标示)相互连接，当然亦可利用夹具或模具(例 如利用上述的旋转提拉件夹持二个晶锭)相互连接，再利用该该晶种4
断热保温层14 晶种16
第一单晶晶锭21
第三单 曰曰曰曰 锭23
晶种25
长晶装置3
绝热才才申卜32
加热器34
旋转支撑轴36
晶种4
晶棒5
晶界52进行拉晶而形成晶棒。
因各晶锭41利用柴氏拉晶法而形成，且各晶锭41的方向为(1，1，0), 而各晶锭41间形成的D〉 lmm,于拉晶过程中可以克服虹吸现象，而不 会有多晶晶界产生；如图5所示，所形成的晶棒5形成有复数个单晶区 51以及一个以上的晶界52，若如图4实施例中利用二个晶锭所形成的晶 棒5,其具有二个由各晶锭所形成单晶区51,其方向为(l，l,O)，以及一 个由各晶锭间之间隙所形成的晶界52，其方向为(l,l,l)，且该晶界52亦 为单晶，不会产生错排，使该晶棒5可以具有较佳的效率与晶棒强度。
如上所述，本发明提供一种较佳可行的晶种以及利用该晶种的长 晶方法及其装置，于是依法提呈发明专利的申请；然而，以上的实施 说明及图式所示，是本发明较佳实施例，并非以此局限本发明，是以， 举凡与本发明的构造、装置、特征等近似、雷同的，均应属本发明的 创设目的及申请专利范围之内。
权利要求
1、一种晶种，设有二个以上相互连接的晶锭，各晶锭间形成适当间隙D，且D＞1mm。
2、 如权利要求l所述的晶种，其中，各晶锭利用钼线或 鵠线相互连接，或者可利用夹具或模具相互连接。
3、 一种应用如权利要求l的晶种的长晶方法，包含有下 列步骤A、 提供二个以上晶锭；B、 各个晶4定间形成适当间隙D，且D > lmm;C、 将各个晶锭相互连接以形成晶种；D、 利用该晶种进行拉晶而形成晶棒。
4、 如权利要求3所述的长晶方法，其中，该晶棒形成有 复数个单晶区以及一个以上的晶界。
5、 如权利要求3所述的长晶方法，其中，各晶锭利用柴 氏拉晶法而形成，且各晶锭的方向为(l,l，O)，而该晶棒形成 有复数个单晶区以及一个以上的晶界，复数个单晶区由各晶 锭形成，其方向为(l,l，O),而晶界则由各晶锭间之间隙所形 成，其方向为(l,l，l)。
6、 如权利要求3所述的长晶方法，其中，各晶锭利用钼 线或鴒线相互连接，或者可利用夹具或模具相互连接。
7、 一种应用如权利要求l的晶种的长晶装置，主要设有 一坩埚以供盛放长晶的原料，并利用晶种进行拉晶而形成晶 棒；其特征在于该晶种设有二个以上相互连接的晶锭，各晶锭间形成适 当间隙D,且D〉 lmm。
8、 如权利要求7所述的长晶装置，其中，该晶棒形成有 复数个单晶区以及一个以上的晶界。
9、 如权利要求7所述的长晶装置，其中，各晶锭利用柴 氏拉晶法而形成，且各晶锭的晶界为(l，l,O),而该晶棒形成 有复数个单晶区以及一个以上的晶界，复数个单晶区由各晶 锭形成，其方向为(l,l，O)，而晶界则由各晶锭间之间隙所形 成，其方向为(l，l，l)。
10、 如权利要求7所述的长晶装置，其中，各晶锭利用 钼线或钨线相互连接，或者可利用夹具或模具相互连接。
全文摘要
本发明晶种以及利用该晶种的长晶方法及其装置，该晶种设有二个以上相互连接的单晶晶锭，而各晶锭间形成有适当间隙D，且D＞1mm，利用该晶种进行拉晶而形成晶棒，使该晶棒具有复数个由单晶晶锭所形成的单晶区，以及由各晶锭间隙所形成的晶界，使该晶棒可以具有较佳的效率与晶棒强度。
文档编号C30B15/36GK101619486SQ200810132948
公开日2010年1月6日 申请日期2008年7月2日 优先权日2008年7月2日
发明者何思桦, 徐文庆, 蓝崇文, 谢兆坤, 郑经礼 申请人:昆山中辰矽晶有限公司