制造单晶硅的方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104024491 A (43)申请公布日 2014.09.03 CN 104024491 A (21)申请号 201280063749.X (22)申请日 2012.05.15 2011-283331 2011.12.26 JP C30B 15/10(2006.01) C30B 29/06(2006.01) C30B 35/00(2006.01) C03B 19/09(2006.01) (71)申请人 硅电子股份公司 地址 德国慕尼黑 (72)发明人 加藤英生 久府真一 大久保正道 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 李振东 过晓东 。

2、(54) 发明名称 制造单晶硅的方法 (57) 摘要 提供了制造单晶硅的方法， 其能够在采用由 同一坩埚中的原料熔体提拉多根单晶硅的多重提 拉法生长单晶硅时减少单晶硅的位错的产生。解 决问题的手段 ： 制造单晶硅的方法涉及采用通过 Czochralski 法在腔室内由同一坩埚 8 中的原料 熔体 7 提拉多根单晶硅 1 的多重提拉法制造单晶 硅1的方法， 该方法包括在磁场中生长单晶硅1的 步骤， 其中将在大直径的坩埚 8 的内壁上形成的 钡的添加量控制在特定的范围内。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.06.20 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP。

3、2012/059017 2012.05.15 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/097951 EN 2013.07.04 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书7页 附图6页 (10)申请公布号 CN 104024491 A CN 104024491 A 1/1 页 2 1. 采用通过 Czochralski 法在腔室内由同一坩埚中的原料熔体提拉多根单晶硅的多 重提拉法制造单晶硅的方法， 该方法包括以下步骤 ： 在所述坩埚中制备所述原料熔体， 其中坩埚的直径为 2。

4、4 英寸、 32 英寸或 40 英寸， 及在 坩埚的内壁上形成含钡层， 所述钡的量在坩埚的直径为 24 英寸的情况下为 2.21014个原 子 cm-2以上且 1.11015个原子 cm-2以下， 在坩埚的直径为 32 英寸的情况下为 5.41013 个原子 cm-2以上且 2.21014个原子 cm-2以下， 或者在坩埚的直径为 40 英寸的情况下为 1.11013个原子cm-2以上且 5.41013个原子cm-2以下 ； 由所述原料熔体提拉单晶硅 ； 在提拉单晶硅之后额外地将多晶材料投入留下的所述原料熔体中， 及使多晶材料熔化 进入所述原料熔体中， 同时继续加热所述原料熔体 ； 及 由具有。

5、额外地投入及熔化在其中的所述多晶材料的所述原料熔体提拉下一单晶硅， 其 中 将所述额外地投入及熔化多晶材料的步骤及所述提拉下一单晶硅的步骤重复一次或 多次， 及 在所述提拉单晶硅的步骤及重复一次或多次的所述提拉下一单晶硅的步骤中的至少 一个步骤中， 在磁场中生长所述单晶硅。 2. 根据权利要求 1 的制造单晶硅的方法， 其中 所述提拉单晶硅的步骤及重复一次或多次的所述提拉下一单晶硅的步骤中的至少一 个步骤包括省略掉单晶硅的尾部的形成的至少一部分并由所述原料熔体分离出单晶硅的 步骤。 权 利 要 求 书 CN 104024491 A 2 1/7 页 3 制造单晶硅的方法 技术领域 0001 本发。

6、明涉及制造单晶硅的方法， 特别是涉及通过 Czochralski 法制造单晶硅的方 法。 背景技术 0002 Czochralski法已被广泛地用于制造单晶硅。 在Czochralski法中， 使多晶材料在 石英坩埚中熔化， 并将晶种与原料熔体接触及进行提拉， 从而生长单晶硅。 0003 在生长单晶硅期间在某些情况下会产生单晶硅的位错。需要指出的是， 单晶硅的 位错的一个原因是在由石英玻璃制成的坩埚的内表面上析出的方石英释放在硅熔体中， 并 在提拉硅时方石英被带入硅锭。 0004 特开平 9-110590 号公报描述了一种通过将含有诸如钡的碱土金属的失透促进剂 附着在石英坩埚的内表面上而促进石。

7、英结晶及防止释放出方石英的方法。 0005 特开 2003-160393 号公报描述了一种通过在提拉单晶硅期间温度高的部分降低 附着在石英坩埚的内表面上的失透促进剂的浓度及在温度低的部分提高失透促进剂的浓 度从而在生长单晶硅期间减少位错的产生的方法。 0006 本发明要解决的问题 0007 近年来， 采用由同一坩埚中的原料熔体提拉多根单晶硅的多重提拉法制造单晶 硅。 根据该方法， 由原料熔体提拉单晶， 然后在不关闭加热器的情况下额外地将多晶材料投 入及熔化在剩余的原料熔体中， 然后提拉下一单晶。 通过重复以下这些步骤， 额外地将多晶 材料投入原料熔体中， 并使多晶材料在原料熔体中熔化， 然后提。

8、拉下一单晶， 从而使用同一 坩埚提拉多根单晶硅。 0008 在采用上述多重提拉法在同一坩埚中提拉多根硅单晶时， 操作时间长， 因此坩埚 长时间暴露于高温下。 即使在通过多重提拉法制造单晶硅时使用具有附着在其上的含有钡 的失透促进剂的坩埚， 在由原料熔体分离出单晶硅时仍然在某些情况下会产生位错。 0009 本发明是鉴于上述问题提出的， 本发明的目的是提供制造单晶硅的方法， 其能够 在采用由同一坩埚中的原料熔体提拉多根单晶硅的多重提拉法生长单晶硅时减少单晶硅 的位错的产生。 0010 解决问题的手段 0011 本发明的发明人的最新研究成果表明， 通过在坩埚的内壁表面上钡的添加量 ( 剂 量 ) 影。

9、响单晶硅的位错的产生。在钡的添加量 ( 剂量 ) 大的情况下， 单晶硅的位错的产生 率高。另一方面， 在钡的添加量 ( 剂量 ) 小的情况下， 单晶硅的位错的产生率低。在钡的添 加量 ( 剂量 ) 变得小于特定的量 ( 剂量 ) 的情况下， 单晶硅的位错的产生率变高。 0012 在钡的添加量 ( 剂量 ) 大时单晶硅的位错的产生率高的原因被认为如下。首先， 来自附着在坩埚的表面上的失透促进剂等的钡熔化在硅熔体中。 在由具有熔化在其中的钡 的硅熔体提拉单晶硅至一定长度然后分离出单晶硅时， 在释放在硅熔体中的方石英由尾部 向下流至硅熔体之前硅固化， 方石英被作为杂质带入硅中。因此， 在单晶硅中产生。

10、位错， 硅 说 明 书 CN 104024491 A 3 2/7 页 4 发生位错化。 0013 另一方面， 在钡的添加量 ( 剂量 ) 极小时， 单晶硅的位错的产生率高。其一个原因 被认为如下。在钡的添加量 ( 剂量 ) 小时， 无法在坩埚的内壁上实现石英的均匀结晶， 因此 方石英释放在硅熔体中并被带入单晶硅中。 0014 在坩埚的尺寸大时， 在生长单晶硅期间坩埚的温度高。 坩埚的温度高促进了结晶。 因此， 熔化在硅熔体中的钡的量取决于坩埚的尺寸发生改变。 此外， 即使在具有相同尺寸的 坩埚中， 在向坩埚施加磁场的情况下提拉单晶硅时， 在生长单晶硅期间坩埚的温度高于不 向坩埚施加磁场的情况。。

11、向硅熔体施加磁场能够抑制硅熔体的对流。因此， 为了保持条件 与不向硅熔体施加磁场的情况相同， 必须升高坩埚的温度。 0015 本发明是基于上述发现。根据本发明制造单晶硅的方法涉及采用通过 Czochralski 法在腔室内由同一坩埚中的原料熔体提拉多根单晶硅的多重提拉法制造单晶 硅的方法， 该方法包括以下步骤。在直径为 24 英寸的坩埚中制备原料熔体。由原料熔体提 拉单晶硅。 额外地将多晶材料投入及熔化在剩余的原料熔体中， 同时继续加热原料熔体。 由 具有额外地投入及熔化在其中的多晶材料的原料熔体提拉下一单晶硅。 将额外地投入及熔 化多晶材料的步骤和提拉下一单晶硅的步骤重复一次或多次。 在提拉。

12、单晶硅的步骤和重复 一次或多次的提拉下一单晶硅的步骤中的至少一个步骤中， 在磁场中生长单晶硅。在坩埚 的内壁上形成含钡层， 钡的添加量为 2.21014个原子cm-2以上且 1.11015个原子cm-2 以下。 0016 钡的添加量在此是指在坩埚的内表面的单位面积上钡的添加量。 含钡层可以是钡 单质的层或者是诸如碳酸钡或氢氧化钡的钡化合物的层。此外， 含钡层可以是通过在坩埚 的表面上注入钡获得的富钡层。 0017 根据本发明制造单晶硅的方法涉及采用通过 Czochralski 法在腔室内由同一坩 埚中的原料熔体提拉多根单晶硅的多重提拉法制造单晶硅的方法， 该方法包括以下步骤。 在直径为 32 。

13、英寸的坩埚中制备原料熔体。由原料熔体提拉单晶硅。额外地将多晶材料投 入及熔化在剩余的原料熔体中， 同时继续加热原料熔体。由具有额外地投入及熔化在其中 的多晶材料的原料熔体提拉下一单晶硅。 将额外地投入及熔化多晶材料的步骤和提拉下一 单晶硅的步骤重复一次或多次。 在提拉单晶硅的步骤和重复一次或多次的提拉下一单晶硅 的步骤中的至少一个步骤中， 在磁场中生长单晶硅。 在坩埚的内壁上形成含钡层， 钡的添加 量为 5.41013个原子cm-2以上且 2.21014个原子cm-2以下。 0018 根据本发明制造单晶硅的方法涉及采用通过 Czochralski 法在腔室内由同一坩 埚中的原料熔体提拉多根单晶。

14、硅的多重提拉法制造单晶硅的方法， 该方法包括以下步骤。 在直径为 40 英寸的坩埚中制备原料熔体。由原料熔体提拉单晶硅。额外地将多晶材料投 入及熔化在剩余的原料熔体中， 同时继续加热原料熔体。由具有额外地投入及熔化在其中 的多晶材料的原料熔体提拉下一单晶硅。 将额外地投入及熔化多晶材料的步骤和提拉下一 单晶硅的步骤重复一次或多次。 在提拉单晶硅的步骤和重复一次或多次的提拉下一单晶硅 的步骤中的至少一个步骤中， 在磁场中生长单晶硅。 在坩埚的内壁上形成含钡层， 钡的添加 量为 1.11013个原子cm-2以上且 5.41013个原子cm-2以下。优选地， 在上述制造单 晶硅的方法中， 提拉单晶硅。

15、的步骤和重复一次或多次的提拉下一单晶硅的步骤中的至少一 个步骤包括省略掉单晶硅的尾部的形成的至少一部分并由原料熔体分离出单晶硅的步骤。 说 明 书 CN 104024491 A 4 3/7 页 5 0019 本发明的效果 0020 在根据本发明制造单晶硅的方法中， 在采用由同一坩埚中的原料熔体提拉多根单 晶硅的多重提拉法生长单晶硅时， 可以减少单晶硅的位错的产生。 附图说明 0021 图 1 为显示根据本发明的实施方案的单晶硅制造设备的示意图。 0022 图 2 为显示根据本发明的实施方案的单晶硅制造设备的运行状态的一个实施例 的示意图。 0023 图 3 为显示根据本发明的实施方案的制造单晶。

16、硅的方法的流程图。 0024 图 4(a) 至 (d) 为显示单晶硅的生长面形状变化过程的示意图。 0025 图 5 显示了自由跨越 (free span) 成功率与钡的剂量之间的关系。 0026 图 6 显示了再熔化次数与提拉的硅锭数量之间的关系。 0027 图 7 显示了坩埚温度与坩埚尺寸之间的关系以及钡的剂量与坩埚尺寸之间的关 系。 0028 图 8 显示了坩埚温度与是否存在磁场之间的关系以及钡的剂量与是否存在磁场 之间的关系。 具体实施方式 0029 下面依照附图描述本发明的实施方案， 其中通过相同的附图标记表示相同或相应 的部件， 其描述不再重复。 0030 首先， 参照图 1 描述。

17、根据本发明的实施方案的制造单晶硅的制造设备。 0031 如图1所示， 单晶硅制造设备10主要包括腔室2、 加热器6、 坩埚8、 坩埚支撑轴13、 提拉线 14 和产生磁场的线圈 18。腔室 2 的内壁上设置有绝热材料 3。在腔室 2 的上部设 置有用于导入诸如氩气 (Ar) 的惰性气体的进气口 4， 在腔室 2 的底部设置有用于排出腔室 2 内的气体的排气口 5。坩埚 8 装有用于形成硅熔体 7 的固体硅材料。围绕坩埚 8 设置有 加热器 6 以熔化固体硅材料， 由此可以制造硅熔体 7。坩埚支撑轴 13 由坩埚 8 的下端向腔 室的底部延伸， 并由坩埚支撑轴驱动装置 12 以可旋转的方式加以支。

18、撑。坩埚 8 可以通过坩 埚支撑轴驱动装置12上下移动。 提拉线14用于提拉单晶硅1， 并且可以通过提拉线驱动装 置 15 上下移动。坩埚支撑轴驱动装置 12 和提拉线驱动装置 15 由控制装置 19 加以控制。 通过使电流流过产生磁场的线圈 18， 可以向硅熔体施加磁场。含钡层是在坩埚 8 的内壁上 形成的。含钡层可以是钡单质的层或者是诸如碳酸钡或氢氧化钡的钡化合物的层。 0032 下面， 参照图 1 至 3 描述根据本发明的实施方案的制造单晶硅的方法。 0033 如图 3 所示， 根据本发明的实施方案的制造单晶硅的方法涉及采用通过 Czochralski 法在腔室内由同一坩埚中的原料熔体提。

19、拉多根单晶硅的多重提拉法制造单晶 硅的方法， 并且主要包括硅熔体制备步骤 S1、 单晶硅生长步骤 S2、 单晶硅分离步骤 S3、 多晶 材料投料步骤 S4 和单晶硅生长步骤 S5。 0034 在硅熔体制备步骤 S1 中， 坩埚 8 装有固体硅材料， 其通过加热器 6 进行加热以熔 化固体硅材料。坩埚 8 的直径例如为 18 英寸、 24 英寸、 32 英寸、 40 英寸等。在坩埚 8 的内 壁上形成含钡层。钡的添加量 ( 剂量 ) 取决于坩埚 8 的尺寸发生改变。 说 明 书 CN 104024491 A 5 4/7 页 6 0035 在坩埚的直径为 18 英寸并且在生长单晶硅期间不施加磁场的。

20、情况下钡的添加量 为 1.41016个原子cm-2以上且 5.41016个原子cm-2以下。在坩埚的直径为 24 英寸 并且在生长单晶硅期间不施加磁场的情况下钡的添加量为 5.41015个原子cm-2以上且 2.71016个原子cm-2以下。在坩埚的直径为 32 英寸并且在生长单晶硅期间不施加磁场 的情况下钡的添加量为 1.41015个原子cm-2以上且 5.41015个原子cm-2以下。 0036 如下所述， 在坩埚的直径为 24 英寸并且施加磁场的情况下钡的添加量为 2.21014个原子cm-2以上且 1.11015个原子cm-2以下。在坩埚的直径为 32 英寸并且 施加磁场的情况下钡的添。

21、加量为 5.41013个原子cm-2以上且 2.21014个原子cm-2以 下。在坩埚的直径为 40 英寸并且施加磁场的情况下钡的添加量为 1.11013个原子cm-2 以上且 5.41013个原子cm-2以下。 0037 在单晶硅生长步骤 S2 中， 首先使附着在晶种夹持装置 16 上的晶种 17 向下移动至 硅熔体 7 的表面并浸入硅熔体 7 中。然后， 由提拉线驱动装置 15 卷起提拉线 14 以提拉单 晶硅 1。在单晶硅 1 经过生长锥形部分 ( 扩大部分 ) 达到目标直径之后， 生长直筒部分 11 以具有预定长度。 0038 在单晶硅分离步骤S3中， 首先生长直筒部分11以具有预定长。

22、度， 然后停止卷起提 拉线 14。然后， 使坩埚 8 向下移动从而由硅熔体 7 分离出单晶硅 1。虽然作为分离出单晶 硅的方法存在各种不同的方法， 但是出于提高产率的观点， 优选分离出单晶硅以使其尾部 尽可能短。 作为分离出单晶硅以实现短尾部的方法， 存在一种称作 “自由跨越法(free span method， 尾部无锥法 tail-coneless method)” 的方法。根据自由跨越法， 在提拉单晶硅 1 期 间直筒部分的长度达到预定长度时， 坩埚支撑轴驱动装置开始向上移动坩埚 8。如图 2 所 示， 向上移动坩埚 8 的速度被设定为与向上移动单晶硅 1 的速度相等， 单晶硅 1 和坩。

23、埚 8 向 上移动。在坩埚 8 达到预定高度时， 停止通过坩埚支撑轴驱动装置 12 向上移动坩埚 8 及卷 起提拉线 14。然后， 坩埚支撑轴驱动装置 12 使坩埚 8 向下移动以由硅熔体 7 分离出单晶 硅 1。通过上述方法， 可以在使尾部的形成最小化的同时分离出单晶硅 1。应当注意， 可以 通过除自由跨越法以外的方法实现尾部的分离。 0039 然后实施多晶材料投料步骤 S4。在多晶材料投料步骤中， 在由硅熔体 7 分离出单 晶硅 1 之后， 通过未示出的供料口额外地将多晶材料投入留在坩埚 8 中的硅熔体 7 中， 并使 多晶材料熔化。在额外地投入多晶材料时， 不关闭加热坩埚 8 的加热器 。

24、6。因此， 在继续加 热坩埚 8 的同时， 将多晶材料投入坩埚 8 中。 0040 然后实施单晶硅生长步骤 S5。在该步骤中， 由包含额外地投入及熔化在其中的多 晶材料的原料熔体 ( 硅熔体 7) 提拉下一单晶硅 1。在直筒部分 11 达到预定长度时， 由硅熔 体 7 分离出单晶硅 1。 0041 将单晶硅分离步骤、 额外地投入及熔化多晶材料的步骤及提拉下一单晶硅的步骤 重复一次或多次。由此可以提拉多根单晶硅 1。在提拉多根单晶硅 1 的步骤中的至少一个 步骤中， 在磁场中生长单晶硅。优选所有的提拉多根单晶硅 1 的步骤均在磁场中实施。提 拉多根单晶硅1的步骤中的至少一个步骤可以包括省略掉单晶。

25、硅1的尾部的形成的至少一 部分并由原料熔体 ( 硅熔体 7) 分离出单晶硅 1 的步骤。尾部的形成的至少一部分的忽略 还包括在部分地形成尾部之后通过自由跨越法分离出单晶硅的情况。 0042 参照图 4 描述在通过自由跨越法分离出单晶硅 1 时单晶硅 1 的生长面 ( 与原料熔 说 明 书 CN 104024491 A 6 5/7 页 7 体的界面 ) 的形状变化过程。如图 4(a) 所示， 在生长直筒部分 11 期间单晶硅 1 的生长面 具有向上凸起的形状。在以与单晶硅 1 的提拉速度相等的速度开始向上移动坩埚 8 时， 提 拉单晶硅 1 基本上停止 ( 坩埚 8 与单晶硅 1 在垂直方向上的。

26、相对运动停止 )。因此， 单晶硅 1 的生长面的向上凸起的形状逐渐缓和， 如图 4(b) 所示。在该基本上停止的状态保持预定 的时间之后， 单晶硅 1 的生长面的形状改变为向下凸起的形状， 如图 4(c) 所示。在单晶硅 1 的生长面的形状向下凸起的情况下， 通过由硅熔体 7 分离出单晶硅 1， 在使硅熔体 7 的起 泡最小化的同时实现分离(图4(d)。 因此， 在使单晶硅1保持在无位错状态并使尾部的长 度最小化的同时， 可以由硅熔体 7 分离出单晶硅 1。 0043 在自由跨越法中， 以与在生长期间单晶硅 1 的提拉速度相等的速度向上移动包含 硅熔体 7 的坩埚 8。因此， 在没有明显改变单。

27、晶硅 1 的热历史的情况下使单晶硅 1 的提拉基 本上停止， 并在此状态下由硅熔体 7 分离出单晶硅 1。因此， 单晶硅 1 的下端面 ( 即与硅熔 体 7 的界面 ) 可以具有向下凸起的形状， 并且可以在单晶硅保持在无位错状态的情况下由 硅熔体 7 分离出单晶硅。 0044 参照图 5 描述在提拉单晶硅 1 时的自由跨越成功率与在 18 英寸的坩埚 8 的内壁 上形成的钡的添加量 ( 剂量 ) 之间的关系。图 5 中所示的数据是作为在不施加磁场的情况 下的测量结果获得的。纵轴表示自由跨越成功率， 横轴表示钡涂层的浓度。自由跨越成功 率是指提拉单晶硅1的次数与通过自由跨越法在不发生位错化的情况。

28、下提拉单晶硅1的次 数之间的比例。为了获得数据， 将通过多重提拉法提拉五根单晶硅 1 的过程实施十次。通 过将氢氧化钡水溶液喷射在坩埚 8 的内壁上从而添加钡。如图 5 所示， 在钡的添加量 ( 剂 量 ) 为 1.41017个原子cm-2以上时， 自由跨越成功率为 40以下。另一方面， 在钡的添 加量 ( 剂量 ) 为 5.41016个原子 cm-2以下时， 自由跨越成功率大约为 90以上。在钡的 添加量 ( 剂量 ) 大时自由跨越成功率低的一个原因被认为如下。在提拉单晶硅 1 时钡溶解 在硅熔体 7 中并被带入硅中， 由此使硅位错化。 0045 参照图 6 描述再熔化次数与提拉的硅锭的数量。

29、之间的关系。图 6 中所示的数据是 作为在不施加磁场的情况下的测量结果获得的。纵轴表示再熔化次数， 横轴表示提拉的锭 材的数量。由白色圆圈表示的数据是钡涂层的浓度 ( 剂量 ) 为 2.71017个原子 /cm2时的 数据。 由白色三角表示的数据是钡涂层的浓度(剂量)为1.41017个原子/cm2时的数据。 由白色方块表示的数据是钡涂层的浓度 ( 剂量 ) 为 5.41016个原子 /cm2时的数据。由黑 色圆圈表示的数据是钡涂层的浓度 ( 剂量 ) 为 1.41016个原子 /cm2时的数据。由黑色方 块表示的数据是钡涂层的浓度 ( 剂量 ) 为 5.41015个原子 /cm2时的数据。若在。

30、提拉单晶 硅 1 时单晶硅 1 发生位错化， 则使位错化的单晶硅 1 向下移动并再次熔化进入硅熔体 7 中。 然后， 重新开始提拉单晶硅1。 再熔化次数是指在单晶硅1发生位错化时使单晶硅1再熔化 进入硅熔体 7 中的平均次数。提拉的锭材的数量是指在采用多重提拉法提拉多根单晶硅 1 时提拉的锭材的数量。 0046 参照图 6， 在钡的添加量 ( 剂量 ) 为 1.41016个原子cm-2以上时， 即使提拉的 锭材的数量为五， 再熔化次数保持几乎不变。然而在钡的添加量 ( 剂量 ) 为 5.41015个 原子cm-2以下时， 再熔化次数随着提拉的锭材的数量的增加而增加。在再熔化次数增加 时， 操作。

31、时间变得更长， 这导致产率急剧下降。此外， 长时间向坩埚 8 施加热负荷， 因此坩埚 8 可能破裂。因此， 在考虑产率及对坩埚 8 的热负荷时， 期望钡的添加量为 1.41016个原 说 明 书 CN 104024491 A 7 6/7 页 8 子cm-2以上。 0047 参照图 7 描述坩埚 8 的温度与坩埚 8 的尺寸之间的关系以及钡的剂量与坩埚 8 的 尺寸之间的关系。图 7 中所示的数据是作为在不施加磁场的情况下的测量结果获得的。左 测的纵轴表示坩埚 8 的温度， 右测的纵轴表示钡的剂量。横轴表示坩埚 8 的直径。在使用 大尺寸的坩埚 8 时， 必须升高坩埚 8 的温度， 以保持坩埚 。

32、8 中的硅熔体 7 的状态处于与使用 小尺寸的坩埚 8 时的条件相同的条件下。坩埚 8 的温度高促进附着在坩埚 8 的内壁上的钡 结晶。在促进钡结晶时， 熔化进入硅熔体 7 中的钡的量减少。因此， 最佳的钡的添加量 ( 剂 量 ) 取决于坩埚 8 的尺寸发生改变。一般而言， 坩埚 8 的温度变化量与最佳的钡的添加量 ( 剂量 ) 的变化率成反比。例如， 在坩埚 8 的温度上升了 20时， 钡的添加量 ( 剂量 ) 必须 降低至 1/10。在坩埚 8 的温度上升了 50时， 钡的添加量 ( 剂量 ) 必须降低至 1/25。 0048 如图 7 所示， 在坩埚 8 的直径由 18 英寸改变为 32。

33、 英寸时， 在提拉单晶硅 1 时坩埚 8 的温度必须由 1430 (18 英寸 ) 改变为 1450 (32 英寸 )。在坩埚 8 的温度上升了 20 时， 钡的添加量 ( 剂量 ) 必须降低至 1/10。在坩埚 8 的直径为 18 英寸时最佳的钡的添加 量为 1.41016个原子cm-2以上且 5.41016个原子cm-2以下。因此， 在坩埚 8 的直径 为 32 英寸时最佳的钡的添加量为 1.41015个原子 cm-2以上且 5.41015个原子 cm-2以 下。类似地， 在坩埚 8 的直径为 24 英寸时最佳的钡的添加量为 5.41015个原子cm-2以 上且 2.71016个原子cm-。

34、2以下。 0049 参照图8描述坩埚8的温度与是否存在磁场之间的关系以及钡的剂量与是否存在 磁场之间的关系。坩埚 8 的尺寸为 32 英寸。左测的纵轴表示坩埚 8 的温度， 右测的纵轴表 示钡的剂量。横轴表示是否存在磁场。如图 8 所示， 即使在坩埚 8 具有相同尺寸时， 在向坩 埚 8 施加磁场的情况下提拉单晶硅时， 在生长单晶硅 1 期间坩埚 8 的温度必须高于不向坩 埚 8 施加磁场的情况。向硅熔体 7 施加磁场能够抑制硅熔体 7 的对流。因此， 为了保持条 件与不向硅熔体 7 施加磁场的情况相同， 必须升高坩埚 8 的温度。如图 8 所示， 在不施加磁 场的情况下坩埚的温度为 1450。

35、， 而在施加磁场的情况下坩埚 8 的温度必须为 1500。 0050 如参照图 7 所述， 在坩埚 8 的温度变高时， 最佳的钡的添加量 ( 剂量 ) 必须降低。 因为在施加磁场时坩埚 8 的温度上升了 50， 所以钡的添加量 ( 剂量 ) 必须降低至 1/25。 因此， 在坩埚 8 的直径为 24 英寸并且施加磁场的情况下最佳的钡的添加量为 2.21014个 原子cm-2以上且 1.11015个原子cm-2以下。在坩埚 8 的直径为 32 英寸并且施加磁场 的情况下最佳的钡的添加量为 5.41013个原子cm-2以上且 2.21014个原子cm-2以 下。在坩埚 8 的直径为 40 英寸并且。

36、施加磁场的情况下最佳的钡的添加量为 1.11013个原 子cm-2以上且 5.41013个原子cm-2以下。 0051 钡的添加剂量是指附着或包含在坩埚 8 的内表面的每平方厘米表面积上的钡的 量， 其表示为原子数。 0052 下面描述在坩埚 8 的内表面上形成含钡层的方法。 0053 首先， 作为含钡层 ( 失透促进剂 ) 例如制备氢氧化钡水溶液。然后， 将氢氧化钡水 溶液喷射在加热到 200 至 300的石英坩埚 8 上。在旋转坩埚 8 的同时采用喷雾法施加氢 氧化钡水溶液。含钡层的附着量可以根据喷雾时间等加以控制。 0054 含钡层可以在坩埚 8 的内表面上以均一的添加量形成， 或者可以。

37、取决于坩埚 8 的 内表面上的位置以不同的添加量形成。例如， 在坩埚 8 的底部， 钡的添加量可以大 ； 在坩埚 说 明 书 CN 104024491 A 8 7/7 页 9 8 的侧壁部分和底部， 钡的添加量可以小。 0055 应当理解， 在此所公开的实施方案是示例性的， 并不在任何方面加以限制。 本发明 的范围不是由上述实施方案而是由权利要求的范围所限定， 包含了在与权利要求的范围相 当的范围和含义中的任何改变。 说 明 书 CN 104024491 A 9 1/6 页 10 图 1 说 明 书 附 图 CN 104024491 A 10 2/6 页 11 图 2 说 明 书 附 图 CN 104024491 A 11 3/6 页 12 图 3 图 4a 图 4b图 4c图 4d 说 明 书 附 图 CN 104024491 A 12 4/6 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 104024491 A 13 5/6 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 104024491 A 14 6/6 页 15 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 104024491 A 15 。