[實用新型]一種提拉法晶體生長爐

有效

• 申請號: 201320881358.0
• 申請日: 2013-12-28
• 公開（公告）號: CN203653745U
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 方海生;金澤林;王森;趙超杰;張夢潔;張之
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本實用新型屬于半導體晶體生長設備技術領域，具體涉及一種提拉法晶體生長爐。

背景技術

目前由于半導體晶體的廣泛應用，特別是高熔點半導體的使用，提拉法作為一種有效的高熔點半導體晶體生長方法在晶體生產中占有重要地位。

如圖1所示，現有技術中的一種提拉法晶體生長爐，包括爐體、位于爐體爐腔5內中央的坩堝2，坩堝2內有生長的晶體3，與所述爐腔5同軸設置的籽晶桿4，其一端與晶體3接觸以用于晶體3生長，另一端從爐體頂部伸出，爐腔5內位于坩堝2底部設置有地盤隔熱板1,爐體爐腔呈圓筒結構，爐體外周包覆有隔熱材料以與外界隔熱，爐體外周設置有用于感應加熱的線圈8。爐體底部9和頂部7上均開始有與爐腔5相通的孔。

高質量晶體生長需要嚴格控制晶體生長過程中的冷卻過程，提拉法晶體生長過程中有冷卻氣流分別從底部和上部孔中送入，然后經頂部流出。在結構上由于上部氣流入口為分開布置的孔，而下部氣流入口為環形，這樣的氣流組織方式使得整個爐腔中的氣體流動和溫度分布不是三維對稱。同時，在爐腔中氣體實際流動狀態為湍流，兩方面因素造成了更顯著的溫度分布三維不對稱性。在這種環境下冷卻的圓柱狀晶體必定不能獲得三維對稱的溫度分布，所以晶體中容易產生較大的應力，導致大量位錯或者晶體破裂，降低晶體質量。而且在這種氣體組織中上部冷卻氣體能夠在爐腔中向下長距離流動，在晶體壁面處有較大的溫度梯度，這一梯度也加劇了晶體中位錯或者破裂的產生。

實用新型內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種提拉法晶體生長爐腔，可以有效減小爐腔中氣體流動和溫度分布的三維效應，同時能夠降低晶體生長過程中固液界面處的溫度梯度，減小晶體頂部開裂的產生，使晶錠處在一個合適的冷卻溫度環境中。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種提拉法晶體生長爐，其特征在于，包括內部中空而形成爐腔的爐體，置于爐腔中心的坩堝，該坩堝與一同軸置于爐腔內的籽晶桿相連，用于在坩堝內生長晶體；其特征在于，位于所述坩堝上部的所述爐腔內壁具有一定錐度，形成圓臺筒體結構。

作為本實用新型的改進，所述爐腔的爐頂和爐底均設置有與所述爐腔相通的孔，用于通入氣流，以帶走晶體生長過程中的氣體雜質同時實現對晶體的冷卻。

作為本實用新型的改進，所述爐腔內壁位于坩堝上部空間至爐腔頂部的所述圓臺筒體結構，其最大長度可延伸至最大晶錠高度處。

作為本實用新型的改進，所述圓臺筒體結構相對遠離坩堝的端部面積小于相對接近坩堝端部的面積。

作為本實用新型的改進，所述爐腔內在位于所述坩堝2下部設置有底盤隔熱板1，用于爐體底部的隔熱。

作為本實用新型的改進，所述爐體外部覆蓋有隔熱材料，用于爐體的隔熱。

作為本實用新型的改進，所述爐體外部設置有用于感應加熱的線圈。

本實用新型中，將原有的圓柱形提拉法晶體爐內腔的上端設計成一個圓臺，其長度最大可延伸至最大晶錠高度處。經過計算分析，這種結構不僅能夠有效控制腔體內的流動狀態，有效降低原有爐腔中的三維流動，使得晶體生長過程中處在較好的冷卻環境中，減小晶體發生破裂的可能性，而且晶體生長過程中固液界面處的溫度梯度也能夠得到較好的控制。

本實用新型的生長爐可以有效控制提拉法爐腔中流動傳熱的三維效應，在晶體周圍組織較好的溫度環境，同時使得晶體生長過程中固液界面處在較好的溫度梯度。這種新型的爐腔結構能夠減小晶體生長過程中位錯或者破裂的產生，提高晶體質量。

附圖說明

圖1是現有技術中的提拉法晶體生長爐的結構示意圖；

圖2是按照本實用新型實施例的提拉法晶體生長爐的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

如圖2所示，本實施例的提拉法晶體生長爐，其包括爐體，該爐體內部中空形成爐腔5，底盤隔熱板1、金屬坩堝2、坩堝2內生長的晶體3，籽晶桿4設置在爐腔5中，爐腔5外圍包裹有隔熱材料6，用于感應加熱的線圈8設置在爐體外周。

坩堝2置于爐腔中心，該坩堝2與一同軸置于爐腔5內的籽晶桿4相連，用于在坩堝2內生長晶體3。

坩堝2下部設置有底盤隔熱板1，用于爐體底部的隔熱，爐體外部覆蓋有隔熱材料6，用于爐體的隔熱。