[發明專利]制備單晶硅的坩堝組件以及制備爐

有效

• 申請號: 202110322095.9
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113106538B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 王雙麗
• 申請（專利權）人: 徐州鑫晶半導體科技有限公司
• 主分類號: C30B15/10
• 分類號: C30B15/10;C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 歐陽高鳳

本申請公開了一種制備單晶硅的坩堝組件以及制備爐，所述坩堝組件，包括：內鍋，所述內鍋限定出盛放制備原材料的容納空間，所述內鍋的底壁與所述內鍋的側壁之間限定出R部；導熱層，所述導熱層設置在所述R部處，以提高所述R部的導熱效率；其中所述內鍋與所述導熱層的材料不同，且所述導熱層的導熱性能高于所述內鍋的導熱性能。由此，通過設置導熱層，使坩堝組件的高溫區域下移，可以增加高濃度區域與長晶界面之間的距離，可以減緩氧向長晶界面擴散；可以降低坩堝組件底部與長晶界面之間的溫差，減緩氧通過硅液對流進入長晶界面，從而減少晶體中氧濃度，通過這兩個方面有效改善長晶界面的氧含量，從而提高單晶硅的品質。從而提高單晶硅的品質。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其是涉及一種制備單晶硅的坩堝組件以及制備爐。

背景技術

采用直拉法(CZ法)制備單晶硅的過程為，將籽晶浸漬在坩堝組件內的熔融硅(即硅液)中，邊旋轉籽晶和坩堝組件，邊提拉籽晶，以在籽晶的下方生成單晶硅。

相關技術中，硅中氧含量的高低受到長晶界面附近硅液中氧濃度的影響，長晶界面遠離坩堝組件的底壁，長晶界面附近硅液中的氧來源主要有以下二種途徑。一種是通過擴散，氧從高濃度區域擴散至生長界面附近，一種是通過熱對流，導致高濃度區域的硅液流動至長晶界面，而單晶硅中氧含量越高，其品質越低，如何降低對流以及減少擴散，是本領域需要解決的技術問題。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種坩堝組件，所述坩堝組件可以降低擴散以及對流，以提高單晶硅的品質。

本申請進一步提出了一種采用上述坩堝組件的制備爐。

根據本申請第一方面實施例的制備單晶硅的坩堝組件，包括：內鍋，所述內鍋限定出盛放制備原材料的容納空間，所述內鍋的底壁與所述內鍋的側壁之間限定出R部；導熱層，所述導熱層設置在所述R部處，以提高所述R部的導熱效率；其中所述內鍋與所述導熱層的材料不同，且所述導熱層的導熱性能高于所述內鍋的導熱性能。

根據申請實施例的坩堝組件，通過設置導熱層，使坩堝組件的高溫區域下移，從而改變硅液高溫區域的相對位置，可以增加高濃度區域與長晶界面之間的距離，可以減緩氧向長晶界面擴散；可以降低坩堝組件底部與長晶界面之間的溫差，改變硅液流動速度(即降低對流速度)，減弱硅液中由溫差引起的浮力渦流，減緩氧通過硅液對流進入長晶界面(即可以減少氧向長晶界面的運輸)，從而減少晶體中氧濃度，通過這兩個方面有效改善長晶界面的氧含量，從而提高單晶硅的品質。

根據本申請的一些實施例，所述內鍋包括：致密層和氣泡層，所述導熱層設置在所述致密層與所述氣泡層之間；或所述導熱層設置在所述氣泡層外；或在所述R部范圍內所述致密層與所述氣泡層貼合，在所述R部范圍外，所述致密層與所述氣泡層貼合。

在一些實施例中，所述氣泡層的厚度大于或等于所述導熱層的厚度。

根據本申請的一些實施例，所述R部的弧度為r1，所述導熱層的弧度為r2，且滿足r2＜r1。

在一些實施例中，所述R部的最高點的高度為L1，所述導熱層的最高點的高度為L2，且滿足L1-5mm＜L2≤L1；所述R部的最低點的高度為L3，所述導熱層的最低點的高度為L4，且滿足L3-5mm＜L4≤L3。

根據本申請的一些實施例，所述致密層的內表面與所述導熱層朝向所述致密層的一側的表面的間距恒定。

進一步地，所述導熱層的外表面的上端與所述內表面的上端之間的距離為L5、所述導熱層的外表面的下端與所述內表面的下端之間的距離為L6，所述導熱層的外表面的中間區域與導熱層的內表面的中間區域之間的距離為L7，且滿足L5≤L6＜L7或L6≤L5＜L7。