[實用新型]直拉硅單晶制備用坩堝

有效

• 申請號: 200720173441.7
• 申請日: 2007-09-28
• 公開（公告）號: CN201089804Y
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 張果虎;周旗鋼;戴小林;姜艦
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院有研半導體材料股份有限公司
• 主分類號: C30B15/10
• 分類號: C30B15/10;F27B14/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭佩蘭

技術領域

本發明涉及一種用于制造集成電路和其它電子元件半導體級硅單晶體的設備。特別是涉及一種生產單晶硅棒的熱場中供熱部件，即用于支撐裝有多晶硅料的石英堝的坩堝。

半導體硅單晶體約85％用切克勞斯基(Czochralski)法制造。在這種方法中，多晶硅被裝進石英堝內，加熱熔化，然后，將熔硅略做降溫，給予一定的過冷度，把一支特定晶向的硅單晶體(稱做籽晶)與熔體硅接觸，通過調整熔體的溫度和籽晶向上提升速度，使籽晶體長大至近目標直徑時，提高提升速度，使單晶體近恒直徑生長。在生長過程的尾期，此時堝內的硅熔體尚未完全消失，通過增加晶體的提升速度和調整向堝的供熱量將晶體直徑漸漸減小而形成一個尾形錐體，當錐體的尖足夠小時，晶體就會與熔體脫離，從而完成晶體的生長過程。簡言之，本發明涉及到一種稱做切克勞斯基(直拉)法硅晶體棒的生長工藝，該晶棒是圓形物體，具有一個中心軸，一個籽晶端錐體和一個尾端錐體，在這兩個錐體之間是近乎恒定直徑的圓柱體。

直拉硅單晶在制造時大致分為這么幾個階段：裝多晶料、抽空、多晶硅熔化、頸及肩的生長、等直徑生長、尾部晶體的生長、晶體冷卻，其中大部分過程是吸熱過程，也就是說要外部供給熱量。單晶爐中一般有一個主發熱體(石墨制)，在其兩端通上直流電，產生熱量。發熱體處在吸熱體的外面，也就是說，熱量是由外向內傳導(徑向)。隨著硅單晶直徑的加大(Φ200mm，Φ300mm，Φ300mm以上)，單晶爐熱場的尺寸變得越來越大，每爐裝入的多晶硅重量從原來的45KG到現在的100-300KG，相應地，不僅石墨坩堝的重量也大大增加了，一個人不能安全地安裝和取下它，而且，在上堝至堝底的交接處由于物料增加出現損壞現象，因此減輕它的重量、增加強度及方便安裝成了當務之急。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種直拉硅單晶制備用坩堝，該坩堝重量輕、易安裝，它的使用壽命與原有結構的坩堝相當。

為達到上述目的本實用新型采用以下技術方案：這種直拉硅單晶制備用坩堝，它包括：坩堝上部、與下軸連接的堝底，所述的坩堝上部為一加強圈，它支撐在堝底的凸臺上，該凸臺位于石英坩堝轉彎的下方。

所述的加強圈靠近石英堝的一側鑲一石墨做成的內側環。

所述的加強圈靠近石英堝的一側鑲一石墨做成的內側環，所述的內側環下部帶凹槽，凹槽內嵌入加強圈。

本實用新型中的坩堝可使用材料有石墨，其中，加強圈或者是堝底可采用純化等徑壓石墨、碳纖維、鉬片等，這些材料市場有售。加強圈的結構形式可為實體筒或網格筒(稱為籃子)。上面的孔可以是正方的，長方的也可以是圓的或橢圓的。

本實用新型的優點是：該坩堝重量輕、易安裝，它的使用壽命與原有結構的坩堝相當。

附圖說明

圖1：已有的切克勞斯基(直拉)法制造硅單晶的單晶爐的主剖視圖

圖2：圖1中的已有坩堝的構成及與石英鍋、下軸的安裝位置的主視圖

圖3a：本實用新型的一種坩堝主視圖

圖3b：圖3a俯視圖

圖4a：本實用新型的另一種坩堝主視圖

圖4b：圖4a俯視圖

圖5a：本實用新型的又一種坩堝主視圖

圖5b：圖3a的俯視圖

圖6a：一種桶的結構示意圖

圖6b：另一種桶的結構示意圖

具體實施方式

圖1中，單晶爐包括：1為籽晶(一種特定晶向的硅單晶體)，13為硅熔體，16為石英堝，14為石墨坩堝，19為熔化硅表面，3為硅單晶棒，4為上蓋板，20為熱屏，8為爐筒，9為尾氣出口，5保溫材料，10為下保溫，11為下軸，12為底保溫，6為測溫孔，7為主發熱體。

圖2中，16是石英堝，它位于石墨坩堝內，22是坩堝上部；23是堝底，堝底與下軸24連接。除石英堝外，其它部件都是由石墨制成。

圖3a、圖3b中，31是作為坩堝上部加強圈，23為與下軸連接的堝底，加強圈31支撐在堝底23的凸臺上，該凸臺位于石英坩堝轉彎16-1的下方(請見圖2)。

圖4a、圖4b中，26是坩堝的加強圈，25是加強圈靠近石英堝的一側鑲入的石墨做成的內側環，它們支撐在堝底23的凸臺上，該凸臺位于石英坩堝轉彎16-1的下方(請見圖2)，23為與下軸連接的堝底。

除石英堝外，坩堝的加強圈由碳纖維做成，其結構形式可以是整體圓桶形的(見圖7a)，也可以有網格的桶，象籃子一樣(見圖7b)。堝底也可以用碳纖維制成。