[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于生產(chǎn)單晶硅棒的石英坩堝、坩堝組件及拉晶爐

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210594928.1
• 申請(qǐng)日: 2022-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114959880A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊文武
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安奕斯偉材料科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C30B15/10
• 分類(lèi)號(hào): C30B15/10;C30B29/06
• 代理公司: 西安維英格知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61253
• 代理人: 侯麗麗;歸瑩

本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種石英坩堝，所述石英坩堝包括：底部部分；周向部分，所述周向部分包括徑向內(nèi)側(cè)上的附加層；其中，所述附加層包括富氧層以及設(shè)置在所述富氧層上的硅基富氫層。石英坩堝的硅基富氫層將首先被分解并且分解出的氫將在對(duì)流的作用下浸入單晶硅棒中，由此可以抑制氧的析出，進(jìn)而抑制單晶硅棒中缺陷的形核后進(jìn)一步聚集長(zhǎng)大以將該缺陷控制在較小尺寸并且可以很好地解決拉晶前期單晶硅棒局部氧偏高的問(wèn)題，由此提高了晶棒的整體良率；而且隨著硅基富氫層的減薄，富氧層暴露于硅溶液，大量的氧析出，提高了此時(shí)單晶硅棒中氧的浸入，進(jìn)而提高了拉晶后期單晶硅棒末端處氧的含量，因此達(dá)到使單晶硅棒整體的氧含量分布均勻的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體硅片生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于生產(chǎn)單晶硅棒的石英坩堝、坩堝組件及拉晶爐。

背景技術(shù)

用于生產(chǎn)集成電路等半導(dǎo)體電子元器件的硅片，主要通過(guò)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(xù)地提升晶種移動(dòng)離開(kāi)硅熔體表面，由此在移動(dòng)過(guò)程中在相界面處生長(zhǎng)出單晶硅棒。當(dāng)添加有摻雜劑時(shí)，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(zhǎng)，石英坩堝中的熔體也不斷的下降，當(dāng)單晶硅棒拉制完成時(shí)，石英坩堝內(nèi)僅剩余少量的熔體。

隨著硅片品質(zhì)的不斷提高，對(duì)拉晶過(guò)程中的晶棒的晶體缺陷有了更高的管控要求。目前，影響晶體缺陷的其中兩個(gè)主要因素在于拉晶工藝參數(shù)以及提供熱場(chǎng)的部件的結(jié)構(gòu)和性能，通過(guò)優(yōu)化拉晶工藝參數(shù)能夠改善晶棒的品質(zhì)，提供熱場(chǎng)的部件的結(jié)構(gòu)和性能的好壞則是晶棒品質(zhì)的先決條件。另外，提高熱場(chǎng)的部件的性能也是晶棒品質(zhì)提升的至關(guān)重要指標(biāo)。由于對(duì)拉晶爐的拉晶環(huán)境要求的日漸嚴(yán)苛，對(duì)于提供熱場(chǎng)的部件的性能和材質(zhì)要求也逐漸提高，一般情況下，要求這些部件不僅能夠耐高溫，具有良好的熱穩(wěn)定性，而且純度要高。

坩堝組件作為熱場(chǎng)中最為重要的部件之一，一般分為內(nèi)側(cè)和外側(cè)兩個(gè)部分，位于內(nèi)側(cè)的石英坩堝用于盛放硅溶液，晶棒中的氧是從石英坩堝分解得來(lái)，外側(cè)通常為石墨坩堝，起到支撐石英坩堝和傳遞熱的作用。然而，使用現(xiàn)有的坩堝組件普遍存在的問(wèn)題在于：石英坩堝將導(dǎo)致拉制的晶棒的氧分布不均勻，而且石墨坩堝的使用壽命較短。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例期望提供能夠促進(jìn)單晶硅棒中的氧濃度分布并且壽命較長(zhǎng)的石英坩堝、坩堝組件和拉晶爐。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種石英坩堝，所述石英坩堝包括：底部部分；周向部分，所述周向部分包括徑向內(nèi)側(cè)上的附加層；其中，所述附加層包括富氧層以及設(shè)置在所述富氧層上的硅基富氫層。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種坩堝組件，所述坩堝組件包括：根據(jù)第一方面的石英坩堝；外部坩堝；其中，所述石英坩堝嵌套在所述外部坩堝中，所述外部坩堝用于支撐所述石英坩堝以及向所述石英坩堝傳遞熱。

第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種拉晶爐，所述拉晶爐包括根據(jù)第二方面的坩堝組件。

本發(fā)明實(shí)施例提供了用于生產(chǎn)單晶硅棒的石英坩堝、坩堝組件和拉晶爐，其中，石英坩堝的徑向內(nèi)側(cè)上形成有附加層，附加層包括富氧層和設(shè)置在富氧層上的硅基富氫層，在使用本發(fā)明實(shí)施例提供的石英坩堝、坩堝組件或拉晶爐生產(chǎn)單晶硅棒的過(guò)程中，石英坩堝的硅基富氫層將首先被分解并且分解出的氫將在對(duì)流的作用下浸入單晶硅棒中，由此可以抑制氧的析出，同時(shí)氫可以有效抑制單晶硅棒中缺陷的形核后進(jìn)一步聚集長(zhǎng)大以將該缺陷控制在較小尺寸并且可以很好地解決拉晶前期單晶硅棒局部氧偏高的問(wèn)題，由此提高了晶棒的整體良率；而且隨著硅基富氫層的減薄，富氧層暴露于硅溶液，大量的氧析出，提高了此時(shí)單晶硅棒中氧的浸入，進(jìn)而提高了拉晶后期單晶硅棒末端處氧的含量，因此達(dá)到使單晶硅棒整體的氧含量分布均勻的目的。

附圖說(shuō)明

圖1為常規(guī)拉晶爐的一種實(shí)現(xiàn)方式的示意圖；