[發明專利]一種籽晶夾持器

無效

• 申請號: 201210100151.5
• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN103361716A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 戴小林;吳志強;汪麗都;崔彬;姜艦;鄧樹軍;王雅楠;朱秦發;葉松芳
• 申請（專利權）人: 有研半導體材料股份有限公司
• 主分類號: C30B15/32
• 分類號: C30B15/32
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 郭佩蘭

技術領域

本發明涉及一種籽晶夾持器，用于制造集成電路和其它電子元件半導體級硅單晶的制備。?

背景技術

目前，半導體硅單晶多采用切克勞斯基(Czochralski)法制造。在硅單晶制造過程中需要一種具有特定晶向的硅單晶，稱為籽晶。籽晶通常由特定晶向的硅單晶切割或鉆取而成。?

如圖1所示為切克勞斯基(Czochralski)法制造硅單晶的單晶爐剖面圖示意圖。硅單晶4在晶體生長室5內生長，該晶體生長室5包括石英坩堝3、石墨坩堝8、保溫材料6、發熱體7、石墨軸9、底保溫材料10、11、排氣口12等。在進行硅單晶生長時，先將石英坩堝3放入石墨坩堝8內，再將多晶硅材料放入石英坩堝3內，裝上特定晶向的籽晶1，籽晶1位于石英坩堝3的正上方，合上爐室，并抽真空，然后加熱使硅完全熔化形成硅熔體2，然后，逐步將硅熔體的溫度降至硅的熔點附近。將石英坩堝3和籽晶2反向旋轉，并使籽晶慢慢下降，與硅熔體接觸，然后以一定的速度向上提升籽晶1。待籽晶1提升到一定長度時，將提升速度減慢，同時略降低硅熔體的溫度，使籽晶直徑加大，當籽晶直徑增大到比目標直徑約低10毫米左右時，增加提升速度，使晶體近乎等直徑生長。在石英坩堝內存儲硅料不多時，再提高提升速度，同時適當增加加熱的功率，使晶體直徑變化至一個倒錐形，當錐尖足夠小時，它會脫離硅熔體，這時晶體的生長過程結束。?

在切克勞斯基(Czochralski)法制造硅單晶的過程中，籽晶夾持器是必需的部件，將籽晶固定在籽晶夾持器上，需要確保籽晶在提升過程中不脫落，才能使硅單晶生長過程順利進行。?

對于長方體或圓柱體形狀的籽晶，一般采用以下兩種方式固定籽晶：如圖2、3所示，在籽晶15上端一側開有一個或多個切口，采用銷柱16或鉬絲14將籽晶固定夾持器13上。以上兩種結構的籽晶夾持器只能適用于較輕的硅單晶(直徑小于160mm，重量不超過60kg)，由于鉬絲熱脹冷縮，在受熱時，籽晶容易下滑；另外，當硅單晶重熔時，籽晶可能向上移動并與銷柱分離，重新生長單晶時，在銷柱與籽晶切口處容易產生較大的損傷，造成籽晶斷裂。?

為了減少以上情形的發生，一般采取如增大籽晶的斷面尺寸，限制每支籽晶的使用次數等措施。而隨著半導體材料的發展，對于大直徑晶體(直徑接近500mm，?單支晶棒的重量已經超過500kg)，亟需安全性更高的籽晶夾持器。國內外的硅單晶生產企業試圖改變籽晶斷面的形狀，如設計成T型的、大小頭型的等等，并將籽晶夾持器的下端設計成與籽晶上端相匹配的結構。如圖4所示，T型方籽晶17上端的T字肩卡在夾持器18下部空腔內的臺階上；如圖5、6所示，大小頭圓柱型籽晶19和大小頭多面體柱型籽晶20的上端為大小頭型結構，籽晶的頸部卡在夾持器21下部空腔的圓臺上，達到固定的目的。以上固定方式存在的缺陷是：當硅單晶重熔時，大小頭籽晶會向上移動，重新生長單晶時，籽晶會向下滑動，容易造成晶體生長失敗。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種籽晶夾持器，避免籽晶在大直徑硅單晶生長過程中發生斷裂，延長籽晶的使用壽命，使大直徑硅單晶生長過程順利進行。?

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：?

本發明的一種籽晶夾持器，包括夾持器上部和夾持器下部，該夾持器上部與夾持器下部之間為可拆卸連接，該夾持器下部內具有一個貫通上下的空腔，該夾持器下部的下端沿其內壁具有一個環形的凸臺，該空腔內設有一彈簧。?

所述彈簧未伸縮時的長度大于或等于所述夾持器上部底面與所述凸臺之間的距離。?

所述彈簧為圓筒形。?

所述夾持器上部與所述夾持器下部之間為螺紋連接。?

本發明的另一種籽晶夾持器，包括夾持器上部和夾持器下部，該夾持器上部與夾持器下部之間為可拆卸連接，該夾持器下部內具有一個貫通上下的空腔，該空腔的下端口為倒圓臺狀或倒棱臺狀，該空腔內設有一彈簧。?

所述彈簧未伸縮時的長度大于或等于所述夾持器上部底面與所述下端口頸部之間的距離。?

所述彈簧為圓筒形或空心多面體形。?

所述空心多面體的面數為3-16，優選為4。?

所述夾持器上部與所述夾持器下部之間為螺紋連接。?

所述彈簧的材質為鉬、鎢、石墨、鉿、鉭、碳纖維、錸、鋯、氧化鋯、鈮、锝、鈦、釩、鐵、不銹鋼、鉻或鎳。?

本發明的優點在于：?

采用本發明的籽晶夾持器，在硅單晶生長過程中，可以避免發生籽晶斷裂，延長了籽晶的使用壽命；大大提高了大直徑硅單晶生產的安全性，適用于生長重量不?超過600KG的大直徑硅單晶。?

附圖說明