[發明專利]一種半導體晶體生長裝置和方法

在審

• 申請號: 201910362435.3
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN111850675A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 王剛;沈偉民
• 申請（專利權）人: 上海新昇半導體科技有限公司;中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

本發明提供一種半導體晶體生長裝置和方法。所述半導體晶體生長裝置包括：爐體；坩堝，所述坩堝設置在所述爐體內、用以容納硅熔體；提拉裝置，所述提拉裝置用以從所述硅熔體內提拉出硅晶棒；以及加熱裝置，所述加熱裝置用以在所述提拉裝置從所述硅熔體內提拉出硅晶棒的過程中對所述硅晶棒的外表面進行加熱。根據本發明的半導體晶體生長裝置和方法，通過在硅晶棒四周設置加熱裝置，對拉晶過程中的硅晶棒進行加熱，有效減少了硅晶棒中心和邊緣的溫度不均勻分布，使晶棒穩定生長，減少了晶棒生長過程中的缺陷提升了晶體生長的質量。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，具體而言涉及一種半導體晶體生長裝置和方法。

背景技術

直拉法(Cz)是制備半導體及太陽能用硅單晶的一種重要方法，通過碳素材料組成的熱場對放入坩堝的高純硅料進行加熱使之熔化，之后通過將籽晶浸入熔體當中并經過一系列(引晶、放肩、等徑、收尾、冷卻)工藝過程，最終獲得單晶棒。

在半導體晶體生長過程中，伴隨著晶體的形核和生長，往往產生諸如晶體原生顆粒(COP)缺陷、氧化誘生層錯(OISF)缺陷、直接表面氧化(DSOD)缺陷，以及產生沉淀物等的缺陷。這些缺陷與晶體生長過程中的溫度密切相關，其中，晶棒從中心到邊緣的溫度均勻性分布是影響這些缺陷形成的關鍵因素。

在拉晶過程中，傳統的拉晶裝置僅對硅熔體進行加熱，而隨著拉晶過程的進行，晶棒邊緣散熱遠快于中心部位，造成晶棒邊緣和中心溫度分布不均勻，這種情況下往往導致晶棒生長過程中產生大量上述的缺陷，尤其是靠近硅溶液液面位置處的硅晶棒中心和邊緣溫度分布不均勻對晶體生長的缺陷將產生顯著的影響。

為此，有必要提出一種新的半導體晶體生長裝置和方法，用以解決現有技術中的問題。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

本發明提供了一種半導體晶體生長裝置，所述裝置包括：

爐體；

坩堝，所述坩堝設置在所述爐體內、用以容納硅熔體；

提拉裝置，所述提拉裝置用以從所述硅熔體內提拉出硅晶棒；以及

加熱裝置，所述加熱裝置用以在所述提拉裝置從所述硅熔體內提拉出硅晶棒的過程中對所述硅晶棒的外表面進行加熱。

示例性的，所述加熱裝置包括微波加熱裝置。

示例性的，還包括導流筒，所述導流筒呈桶狀并繞所述硅晶棒四周設置，用以從所述爐體頂部輸入的氬氣進行整流并調整所述硅晶棒和所述硅熔體液面之間的熱場分布。

示例性的，所述加熱裝置設置在所述導流筒內側。

示例性的，所述加熱裝置設置在所述硅晶棒溫度1000-1300℃的位置處。

示例性的，所述微波加熱裝置的微波頻率的范圍為0.1GHz-30GHz。

示例性的，所述微波加熱裝置的功率范圍為1Kw-10Kw。

示例性的，所述加熱裝置包括在所述硅晶棒直徑方向相對設置的至少兩塊加熱模塊。

示例性的，所述加熱模塊設置為圓板形或繞所述硅晶錠的圓周方向延伸的圓弧形。

示例性的，所述加熱裝置包括繞所述硅晶棒圓周設置的第一加熱模塊、第二加熱模塊、第三加熱模塊和第四加熱模塊；其中所述第一加熱模塊和所述第二加熱模塊沿著所述硅晶棒的第一直徑方向相對設置，所述第三加熱模塊和所述第四加熱模塊沿著所述硅晶棒的第二直徑方向相對設置，所述第一直徑方向和所述第二直徑方向交叉設置。