[實(shí)用新型]一種用于直拉硅單晶爐的氬氣簾裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320782705.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN203890490U
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴小林;崔彬;劉大力;姜艦;李洋;吳志強(qiáng);汪麗都
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 有研新材料股份有限公司
• 主分類號(hào): C30B15/00
• 分類號(hào): C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 北京北新智誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青;熊國裕

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種用于直拉硅單晶爐的氬氣簾裝置。

背景技術(shù)

目前約85％的集成電路用半導(dǎo)體硅單晶體是采用切克勞斯基(Czochralski)法(又稱直拉法)制造的。在這種方法中，多晶硅被裝進(jìn)石英堝內(nèi)，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(稱作籽晶)與熔體硅接觸，通過調(diào)整熔體的溫度和籽晶向上提升速度，使籽晶體長(zhǎng)大至近目標(biāo)直徑時(shí)，提高提升速度，使單晶體近恒直徑生長(zhǎng)。在生長(zhǎng)過程的最后階段，堝內(nèi)的硅熔體尚未完全提出，通過增加晶體的提升速度和調(diào)整向堝的供熱量將晶體直徑漸漸減小而形成一個(gè)尾形錐體，當(dāng)錐體的尖足夠小時(shí)，晶體就會(huì)與熔體脫離，從而完成晶體的生長(zhǎng)過程。

硅單晶體中廣泛地存在兩種點(diǎn)缺陷：硅間隙原子和空位。通俗地講，如果在硅正常的晶格中，夾進(jìn)去一個(gè)硅原子，這個(gè)硅原子就稱不硅間隙原子，硅間隙原子的存在會(huì)造成局部硅晶格受漲應(yīng)力(向外壓)；如果在正常的硅晶格中，抽掉一個(gè)硅原子，所留下的空隙就叫做“空位”，空位會(huì)使它周圍的晶格受到向內(nèi)的壓力。空位占主導(dǎo)的晶體叫富空位晶體(V-rich)，硅間隙原子占主導(dǎo)的晶體叫富硅間隙原子晶體(I-rich)。隨著晶體生長(zhǎng)的進(jìn)行，晶體的溫度從硅熔點(diǎn)變?yōu)槭覝兀@兩種點(diǎn)缺陷將與其它周圍的原子(包括氧、碳、氮、硅等)通過復(fù)合、擴(kuò)散、聚集等復(fù)雜的過程，形成更大的缺陷。

硅單晶體中，由一個(gè)稱叫臨界系數(shù)ξ₀=V/G=0.0013cm².min^-1.K^-1系數(shù)，這里的V是指晶體生長(zhǎng)界面處的晶體生長(zhǎng)速度，G是指晶體生長(zhǎng)界面處的縱向溫度梯度。當(dāng)實(shí)際的ξ_real大于ξ₀時(shí)，瞬間長(zhǎng)成的是富空位型(V-rich)晶體；當(dāng)實(shí)際的ξ_real小于ξ₀時(shí)，瞬間長(zhǎng)成的是富硅間隙原子型(I-rich)晶體。可以部分地理解為生長(zhǎng)界面晶體的生長(zhǎng)速度和縱向溫度梯度共同決定晶體初期的缺陷類型及分布。該理論是由V.V?Voronkov首先提出的，并廣為人們所共識(shí)。

現(xiàn)代集成電路(IC制程)是大多是以硅單晶棒經(jīng)過切、磨、拋光、清洗所加工成的拋光片或外延片為基質(zhì)材料制造的。根據(jù)用途不同，又需要數(shù)量不等“測(cè)試片”(稱為：“Test?and?Monitor?Wafer”，用來監(jiān)測(cè)IC制程參數(shù)的，比如顆粒、對(duì)焦、氧化層質(zhì)量等等)、“正片”(稱作“Prime?Wafer”，用來制造電路芯片)等等，它們對(duì)硅單晶片中的缺陷要求是不同的。例如：監(jiān)測(cè)小環(huán)境顆粒水平的“測(cè)試片”以富間隙原子硅原子型的(I-rich)硅片為最佳，而快拉加外延的富空位片(V-rich)則是常用的一種正片(Prime?Wafer)。

因此硅單晶的整個(gè)生長(zhǎng)過程中通過控制ξ_rea=ξ₀=0.0013cm².min^-1.K^-1可以調(diào)節(jié)硅單晶體中缺陷的分布。在工程上，有許多手段可以使用，例如：控制單晶爐室內(nèi)由石墨部件以及保溫材料所構(gòu)成的熱場(chǎng)是很重要的；另外，通過調(diào)整堝位、堝轉(zhuǎn)、晶轉(zhuǎn)、晶體生長(zhǎng)速度等也可以調(diào)節(jié)G。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于直拉硅單晶爐的氬氣簾裝置，該裝置可以調(diào)整晶體生長(zhǎng)速度和生長(zhǎng)界面溫度梯度以及界面形狀，在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)硅單晶體中的缺陷分布。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種用于直拉硅單晶爐的氬氣簾裝置，該裝置安裝在直拉硅單晶爐的熱場(chǎng)上方，包括環(huán)形布置的數(shù)個(gè)氣嘴，該數(shù)個(gè)氣嘴圍繞晶體軸呈對(duì)稱分布。

優(yōu)選地，所述數(shù)個(gè)氣嘴以法蘭的方式安裝單晶爐的爐蓋的下方，氣嘴的噴孔朝向爐底。

優(yōu)選地，在單晶爐的爐蓋的下方安裝一掛筒，所述數(shù)個(gè)氣嘴布置在該掛筒的內(nèi)壁上，氣嘴的噴孔朝向晶體軸。

優(yōu)選地，所述氣嘴的截面形狀為圓形、橢圓形、正方形、長(zhǎng)方形或其它不規(guī)則的形狀。所述氣嘴的截面面積優(yōu)選為1～350mm²。

優(yōu)選地，所述氣嘴的數(shù)量為2～500個(gè)，優(yōu)選為12個(gè)。

優(yōu)選地，所述氣嘴的邊緣形狀為有倒角的或者為圓弧狀的。

優(yōu)選地，通過所有氣嘴的氬氣的總流量為10～300slpm。通過每個(gè)氣嘴上的氬氣的流量可以相同的，也可以通過改變氣嘴的截面面積而單獨(dú)控制。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：