[發明專利]石英坩堝及拉晶爐

有效

• 申請號: 202111162512.4
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113832537B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 衡鵬
• 申請（專利權）人: 西安奕斯偉材料科技有限公司
• 主分類號: C30B15/10
• 分類號: C30B15/10;C30B29/06;C30B15/20;C30B15/04
• 代理公司: 西安維英格知識產權代理事務所(普通合伙) 61253
• 代理人: 沈寒酉;姚勇政

本發明實施例公開了一種用于拉制晶棒的石英坩堝，所述石英坩堝包括：由二氧化硅材質制成的坩堝基底；以及鍍覆在所述坩堝基底的內表面的一部分上的鍍膜，所述鍍膜用于在拉制晶棒的過程中阻止所述坩堝基底的被鍍覆的部分的氧原子析出，其中，所述鍍膜的鍍覆面積沿從所述坩堝基底的口部至所述坩堝基底的底部的方向逐漸減少。由于鍍膜的存在，熔體與石英坩堝的接觸面積有所減少，這也使得拉制出的單晶硅棒的氧含量更為均勻。

技術領域

本發明涉及半導體硅片生產領域，尤其涉及一種石英坩堝及拉晶爐。

背景技術

用于生產集成電路等半導體電子元器件的硅片，主要通過將直拉(Czochralski)法拉制的單晶硅棒切片而制造出。直拉法包括使由坩堝組件中的多晶硅熔化以獲得硅熔體，將單晶晶種浸入硅熔體中，以及連續地提升晶種移動離開硅熔體表面，由此在移動過程中在相界面處生長出單晶硅棒。當添加有摻雜劑時，多晶硅熔化也伴隨有摻雜劑的溶解，隨著單晶硅棒的不斷增長，石英坩堝中的熔體也不斷的下降，當單晶硅棒拉制完成時，石英坩堝內僅剩余少量的熔體。

值得注意的是，石英坩堝在高溫下會產生硅原子和氧原子，氧原子熔入硅熔體中并與硅熔體中的硅原子發生反應而形成二氧化硅氣體揮發物，隨著拉晶過程的繼續，石英坩堝會不斷地與熔體發生反應而變薄。然而，單晶硅棒中的氧含量并不是均勻的并且往往是頭高尾低，之所以導致這種情況是因為：氧的分凝系數約等于1并因而在固體和熔體中的分布幾乎一樣，但隨著拉晶過程中坩鍋內熔體的不斷下降，熔體與石英坩堝的接觸面積逐漸減小，因此在拉晶過程中從石英坩堝的內表面析出的氧無法均勻地分布于熔體中，拉制出的單晶硅棒中的氧濃度也會不均勻，存在單晶硅棒內的氧分布頭高尾低的情況，這對后續處理過程中硅片中氧析出物或者稱為體微缺陷(Bulk Micro Defect，BMD)的均勻性產生影響。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明實施例期望提供能夠促進單晶硅棒中的氧濃度分布的石英坩堝和拉晶爐。

本發明的技術方案是這樣實現的：

第一方面，本發明實施例提供了一種用于拉制晶棒的石英坩堝，其特征在于，所述石英坩堝包括：

由二氧化硅材質制成的坩堝基底；以及

鍍覆在所述坩堝基底的內表面的一部分上的鍍膜，所述鍍膜用于在拉制晶棒的過程中阻止所述坩堝基底的被鍍覆的部分的氧原子析出，

其中，所述鍍膜的鍍覆面積沿從所述坩堝基底的口部至所述坩堝基底的底部的方向逐漸減少。

第二方面，本發明實施例提供了一種拉晶爐，其包括根據第一方面的石英坩堝。

本發明實施例提供了用于生產單晶硅棒的石英坩堝和拉晶爐，其中，通過在該石英坩堝的內表面的一部分上鍍膜可以阻止該部分的氧原子析出，由于鍍膜的鍍覆面積是沿從坩堝基底的口部至坩堝基底的底部的方向逐漸減少的，在拉晶過程中從石英坩堝析出的氧原子逐漸增多。也就是說，當開始拉晶時，盡管此時石英坩堝內的熔體量較多，但由于鍍膜的存在，熔體與石英坩堝的接觸面積較常規石英坩堝有所減少，這也使得最先被拉出的單晶硅棒的頭部部分的氧含量較使用常規石英坩堝拉制的單晶硅棒的頭部部分也有所減少，隨著拉晶過程的繼續，鍍膜的鍍覆面積減小使得剩余熔體能夠逐步與石英坩堝充分接觸，因此，拉制出的單晶硅棒中的氧含量趨于接近使用常規石英坩堝拉制的單晶硅棒中的氧含量，從而達到使單晶硅棒整體的氧含量分布均勻的目的。

附圖說明

圖1為常規拉晶爐的一種實現方式的示意圖；

圖2為圖1的常規拉晶爐的另一示意圖；

圖3為根據本發明的實施例的石英坩堝的示意圖；

圖4為根據本發明的另一實施例的石英坩堝的示意圖；

圖5為根據本發明的另一實施例的石英坩堝的示意圖；