[發明專利]一種拉晶爐

在審

• 申請號: 201610874607.1
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN107881553A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 張汝京;肖德元
• 申請（專利權）人: 上海新昇半導體科技有限公司
• 主分類號: C30B15/32
• 分類號: C30B15/32;C30B15/10;C30B29/06
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 余昌昊

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種拉晶爐。

背景技術

晶棒是用于制造許多電子元件的原硅料，所述晶棒通常是采用拉晶爐制成。圖1a為現有的拉晶爐的結構示意圖，如圖1a所示，所述拉晶爐包括：一用于裝納熔融硅料的坩堝11、一用于夾持籽晶13的籽晶夾頭12、一用于減少所述熔融硅料的熱量損失的熱屏14。

以下參考圖1a‐圖1c所示的拉晶爐在長晶過程中的結構示意圖，解釋說明采用現有的拉晶爐生長晶棒的過程。

首先，參考圖1a所示，所述籽晶夾頭12夾持籽晶13并以朝向所述坩堝11的方向向下移動，使所述籽晶13與熔融硅料接觸。

接著，參考圖1b和1c所示，將所述籽晶13向上拉起以形成晶棒，所述晶棒的形成過程包括：引晶生長(Neck Growth)、晶冠生長(Grown Growth)、晶體生長(Body Growth)以及尾部生長(Tail Growth)。其中，圖1b示出了生長引晶和晶冠的結構示意圖，所述晶冠為錐形結構；圖1c示出了生長晶體的結構示意圖，所述晶體為柱狀結構。

然而，發明人在對所形成的晶棒進行品質檢測時，常常會發現在緊鄰晶冠部分的晶體(圖1c中虛線框所示的區域)不符合品質要求，而不得不舍棄該部分晶體，進而造成了大量的資源及加工成本的浪費。

發明內容

本發明的目的在于提供一種拉晶爐，以解決現有的拉晶爐在形成晶棒時，靠近晶冠處的初始形成的晶體質量較差的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種拉晶爐，包括：

一坩堝，所述坩堝用于裝納熔融硅料；

一籽晶夾頭，所述籽晶夾頭用于夾持用來生長晶棒的籽晶，所述籽晶夾頭可于所述坩堝的上方上下移動；

一熱屏，所述熱屏位于所述坩堝上方并具有一開口，在長晶工藝過程中所述籽晶向下移動并經由所述開口與所述坩堝中的熔融硅料接觸，以及所形成的晶棒經由所述開口拉出；

其中，所述籽晶夾頭在垂直于其移動方向上的最大截面尺寸為所形成的晶棒于同一方向上的最大截面尺寸的0.8～1.2倍。

可選的，所述籽晶夾頭包括一第一部件以及一可拆卸連接于所述第一部件上的第二部件，所述第一部件和第二部件共同限制一用于夾持所述籽晶的夾持空間。

可選的，所述第一部件和第二部件以沿著所述籽晶夾頭的移動方向連接，所述第二部件連接于所述第一部件的下方。

可選的，所述第二部件上具有一貫穿所述第二部件的通孔，所述籽晶通過所述通孔延伸出。

可選的，所述第二部件靠近所述第一部件的一側上還具有一凹槽，所述凹槽與所述通孔連通，所述第一部件靠近所述第二部件的端面和所述第二部件上的凹槽以及通孔組合形成所述夾持空間。

可選的，所述第一部件靠近所述第二部件的一側上具有一凹槽，所述凹槽和所述通孔組合形成所述夾持空間。

可選的，所述第一部件和所述第二部件通過螺紋連接。

可選的，所述第一部件在其與所述第二部件的連接處設置有內螺紋，所述第二部件在其與所述第一部件的連接處設置有外螺紋。

可選的，所述籽晶的一端具有一位于所述籽晶夾頭內的夾持部件，所述籽晶的另一端從所述籽晶夾頭中延伸出以用于和所述坩堝中的熔融硅料接觸。

可選的，所述籽晶的夾持部件為T型或I型結構。

可選的，所形成的晶棒包括引晶、晶冠、晶體以及尾部，所述晶體為圓柱體結構。

可選的，所述籽晶夾頭在垂直于其移動方向上具有最大截面尺寸的截面形狀為圓形。

可選的，所述拉晶爐還包括一拉晶單元，所述拉晶單元設置于所述坩堝上方并連接所述籽晶夾頭，用于控制所述籽晶夾頭的上下移動。

可選的，所述拉晶單元包括一提拉線以及一控制所述提拉線上升下降的驅動機構，所述提拉線連接所述籽晶夾頭。

可選的，所述拉晶爐還包括一加熱器，所述加熱器圍繞所述坩堝設置。

可選的，所述拉晶爐還包括一惰性氣體供應系統，所述惰性氣體供應系統用于向拉晶爐的爐內通入惰性氣體。

可選的，所述惰性氣體為氬氣。

可選的，所述拉晶爐采用磁場直拉法形成所述晶棒。