[發(fā)明專利]一種單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710356903.7
• 申請(qǐng)日: 2017-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN108950677A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧先亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海新昇半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號(hào): C30B15/14
• 分類號(hào): C30B15/14;C30B29/06
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發(fā)明提供一種單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，所述單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)包括：爐體；位于所述爐體內(nèi)的坩堝；位于所述坩堝側(cè)面的第一加熱器；位于所述坩堝底部的第二加熱器；以及位于所述坩堝內(nèi)熔體上方的第三加熱器。通過本發(fā)明所述的單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)制備的硅單晶存在質(zhì)量不均勻的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體級(jí)單晶硅制造領(lǐng)域，特別是涉及一種單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

在利用直拉法制備大尺寸硅單晶的過程中，由于多晶硅投料量大，為了滿足熱場(chǎng)溫度梯度的要求以及保障長晶過程的溫度波動(dòng)小，使用如圖1所示的單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)：采用位于坩堝12側(cè)部的第一加熱器13和位于坩堝12底部的第二加熱器14來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度場(chǎng)的精確控制。

然而，在長期長晶過程和模擬仿真工作中，逐漸發(fā)現(xiàn)由于固液界面中心散熱慢而邊緣散熱快，導(dǎo)致固液界面的形狀凸向晶體，即固液界面中間位置高而周邊位置低，這樣就直接導(dǎo)致制備出來的硅片中心和邊緣質(zhì)量差別大；如圖2所示，橫坐標(biāo)表示硅片中心到邊緣的半徑變化，縱坐標(biāo)表示拉速與橫坐標(biāo)處溫度梯度的比值，用于衡量制備的硅單晶的質(zhì)量，其中，黑色虛線作為衡量硅單晶質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)衡量值；可見，硅片中心和邊緣的質(zhì)量存在較大差異。

鑒于此，有必要設(shè)計(jì)一種新的單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)用以解決上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，用于解決現(xiàn)有單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)制備的硅單晶存在質(zhì)量不均勻的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，所述單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)包括：

爐體；

位于所述爐體內(nèi)的坩堝；

位于所述坩堝側(cè)面的第一加熱器；

位于所述坩堝底部的第二加熱器；以及

位于所述坩堝內(nèi)熔體上方的第三加熱器。

優(yōu)選地，所述第三加熱器為環(huán)形加熱器。

優(yōu)選地，所述環(huán)形加熱器的圓心與所述坩堝的中心線重合。

優(yōu)選地，所述環(huán)形加熱器的內(nèi)圓半徑為300～400mm。

優(yōu)選地，所述環(huán)形加熱器的厚度為20～80mm。

優(yōu)選地，所述第三加熱器與所述坩堝內(nèi)熔體的垂直距離為0～200mm。

優(yōu)選地，所述第一加熱器的功率為70～110kw，所述第二加熱器的功率為10～45kw，所述第三加熱器的功率為0～30kw。

優(yōu)選地，所述第一加熱器、第二加熱器、及第三加熱器均為石墨加熱器。

優(yōu)選地，所述單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)還包括位于所述坩堝上方的熱屏，其中，所述第三加熱器位于所述熱屏內(nèi)側(cè)。

優(yōu)選地，所述第三加熱器的外側(cè)壁與所述熱屏的內(nèi)側(cè)壁的最小距離為0～100mm。

優(yōu)選地，所述單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)還包括位于所述坩堝上方的籽晶夾頭，以及與所述籽晶夾頭連接，用于控制所述籽晶夾頭在提拉方向上提升或下降的提拉結(jié)構(gòu)。

如上所述，本發(fā)明的單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，具有以下有益效果：

1.本發(fā)明所述單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)利用第三加熱器控制固液界面位置的溫度分布，抑制固液界面邊緣散熱，使得固液界面的中心與邊緣散熱更加均勻，避免固液界面中心區(qū)域向上凸起，進(jìn)而提高制備硅單晶的徑向質(zhì)量均勻度。

2.本發(fā)明所述單晶提拉爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)通過設(shè)置第三加熱器，增加了熱場(chǎng)控制的多樣性，更好地優(yōu)化了熱場(chǎng)。

附圖說明