[實用新型]一種應用于單晶爐中的復合型熱屏裝置

有效

• 申請號: 201220287366.8
• 申請日: 2012-06-19
• 公開（公告）號: CN202786496U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 劉鋒;韓煥鵬;李丹;王世援;周傳越;莫宇;耿博云;呂菲
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十六研究所
• 主分類號: C30B15/14
• 分類號: C30B15/14;C30B29/06
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 田俊峰

技術領域

本實用新型涉及半導體硅單晶材料制備領域，主要是涉及一種應用于單晶爐中的復合型熱屏裝置。?

背景技術

N型<111>晶向硅單晶廣泛應用于各類半導體器件，由于其摻雜元素磷的分凝系數小，<111>晶向的硅單晶在拉制過程中容易出現小平面效應，摻雜元素磷在某一晶面上富集，使所拉制單晶的徑向電阻率均勻性變差，出現電阻率中心低，邊緣高的現象。這樣的硅片在進行化學腐蝕和機械拋光時，硅片各部分的腐蝕速率會出現差異，從而影響所制作器件的性能和質量，降低器件成品率。?

<111>小平面出現在何處通常與單晶生長界面的形狀有關。當晶體生長界面凹向硅熔體時，小平面出現在硅片的邊緣，而當晶體生長界面凸向硅熔體的時候則出現在硅片的中間。若小平面出現在硅片中央，則硅片中心處的電阻率值較低，硅片電阻率均勻性很差。決定生長界面形狀的因素很多，但熔硅的熱對流對界面形狀有直接影響，熱對流傾向于使生長界面凸向硅熔體，使小平面出現在硅片中央，而通過晶體轉動產生的強迫對流則傾向于使生長界面凹向熔體，使小平面出現在硅片邊緣，從而改善N型<111>晶向高電阻率單晶的電阻率徑向均勻性。?

高晶轉拉晶工藝中的晶轉速度是一個重要的參數；晶轉速度較低時，強迫對流不明顯，起不到改善電阻率均勻性的作用；晶轉速度過高，又會在拉晶過程中產生諸如晶體擺動等一系列的問題。實驗表明通常晶轉速度在22～25rpm時，可以在保證拉晶穩定性的情況下，獲得較好的晶體電阻率均勻性效果。?

在CG6000型單晶爐中，采用常規14英寸系統拉制4英寸<111>晶向單晶，?使用高晶轉拉晶時單晶自動引晶、放肩、等徑都較為順利，但當單晶生長到一定長度時，開始出現過冷生長趨勢，晶體發生扭曲，扭曲令晶體變形，影響了單晶的成品率。其原因主要是由于熱系統功率較高，造成單晶散熱不好，生長界面的溫度梯度較小。另外為保證單晶電阻率的徑向均勻性，晶體轉速通常要達到23rpm以上，造成固液交界面過分凹向熔體，也是造成晶體扭曲的一個重要原因。?

為熱系統添加具有保溫和導氣功能的熱屏裝置，可以有效加強熔體的保溫和晶體的散熱，提高晶體生長的溫度梯度，使固液交界面呈現平緩凹型，有利于改進晶體的電阻率均勻性和晶體形狀，同時可以有效降低晶體拉制的熱功率，節能降耗。但是，普通熱屏系統使用單一的石墨材料，單層熱屏的保溫效果有限，無法根本性的解決上述晶體扭曲問題。為了保證熱屏的保溫和隔熱效果，通常需要將熱屏制作的很厚或者使用雙層熱屏，但受制于單晶爐的爐體尺寸，較厚或雙層的石墨材料熱屏會影響CCD攝像頭對單晶直徑的掃描和人眼對于晶體的觀察，從而使單晶的生長自動控制無法完成。?

實用新型內容

本實用新型提供一種應用于單晶爐中的復合型熱屏裝置，用以解決現有技術中晶體生長過程中產生扭曲變形，單晶電阻率均勻性差等影響晶體質量和成品率的問題。?

為達上述目的，本實用新型提供一種應用于單晶爐中的復合型熱屏裝置，所述熱屏裝置包括：?

導流筒支架，設置在單晶爐的保溫罩上方；第一導流筒，形狀為圓臺中空結構，分為內外兩層，均由石墨材料制作，兩層之間留有空隙，填充石墨碳氈，所述第一導流筒的下底面向外延伸有第一安裝邊沿，上底面向內延伸有第一卡滯邊沿；所述第一安裝邊沿與所述導流筒支架配合；第二導流筒，形狀為圓臺中空結構，分為內外兩層，外層為石墨材料制作，內層為鉬片，兩層之間留有空隙，填充石墨碳氈，所述第二導流筒的下底面向外延伸有第二安裝邊沿，上?底面向內延伸有第二卡滯邊沿；所述第二安裝邊沿與所述第一卡滯邊沿配合；第三導流筒，形狀為圓臺中空結構，分為內外兩層，外層為石墨材料制作，內層為鉬片，兩層之間留有空隙，填充石墨碳氈，所述第三導流筒的下底面向外延伸有第三安裝邊沿；所述第三安裝邊沿與所述第二卡滯邊沿配合。?

進一步，所述導流筒支架包括支撐筒和上蓋板，所述支撐筒設置在單晶爐的保溫罩上方，所述上蓋板設置在支撐筒上方。?

進一步，所述上蓋板上設置有凹槽，所述第一導流筒的第一卡滯邊沿安裝在所述凹槽內。?

本實用新型有益效果如下：?