本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種降低爐內(nèi)氧雜質(zhì)的單晶爐，主要涉及起保溫以及引導(dǎo)氣流作用的導(dǎo)流筒。該導(dǎo)流筒由中心保溫結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)組成。導(dǎo)流筒底部到熔體的距離由內(nèi)向外逐漸減小，同時導(dǎo)流筒底部與熔體形成通道的徑向橫截面積保持不變。本發(fā)明專利技術(shù)中導(dǎo)流筒設(shè)計，利于移除單晶爐內(nèi)熔體自由液面處一氧化硅雜質(zhì)氣體，有效降低單晶爐內(nèi)氧雜質(zhì)，最終獲得高質(zhì)量的半導(dǎo)體單晶。晶。晶。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種低氧雜質(zhì)含量的單晶爐
[0001]本專利技術(shù)屬于直拉法單晶硅生長裝置領(lǐng)域，具體涉及降低單晶爐內(nèi)氧雜質(zhì)含量的爐體設(shè)計方案。
技術(shù)介紹
[0002]直拉法是大尺寸單晶硅制備的主流方法。在單晶硅制備過程中不可避免引入雜質(zhì)，其中氧雜質(zhì)對單晶硅質(zhì)量具有重要影響。氧雜質(zhì)主要以氧沉淀的形式存在于硅晶體中。氧沉淀尺寸過大會在硅片體內(nèi)誘生位錯、層錯等二次缺陷，從而導(dǎo)致硅晶圓滑移和翹曲，削弱其電學(xué)和機(jī)械性能。同時會降低微電子器件放電區(qū)域薄柵極氧化物的完整性，易引起漏電流甚至短路情況的發(fā)生，導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的失效。硅熔體中氧雜質(zhì)來源于高溫石英坩堝的熔解，其中少部分氧雜質(zhì)在固液界面處經(jīng)分凝進(jìn)入硅晶體，而絕大部分氧雜質(zhì)在熔體自由液面處以一氧化硅（SiO）氣體的形式蒸發(fā)，被流經(jīng)熔體自由液面的高純氬氣帶走。
[0003]現(xiàn)有的直拉法單晶爐裝置中導(dǎo)流筒底部與熔體的距離，由內(nèi)向外逐漸增大，這樣設(shè)計使得導(dǎo)流筒底部與熔體形成的通道的徑向橫截面積由內(nèi)向外逐漸增大。當(dāng)高純氬氣流經(jīng)熔體自由液面時，流速逐漸減小，使得其帶走SiO氣體的能力大大降低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0004]本專利技術(shù)的目的在于提供一種利于降低單晶爐內(nèi)氧雜質(zhì)的爐體設(shè)計方案，以解決傳統(tǒng)單晶爐中導(dǎo)流筒設(shè)計導(dǎo)致氧雜質(zhì)移除能力不足的問題。
[0005]為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。
[0006]一種低氧雜質(zhì)含量的單晶爐，包括爐體、保溫筒，導(dǎo)流筒緊挨保溫筒設(shè)置；導(dǎo)流筒下方是石英坩堝，其內(nèi)部盛放熔體，晶體位于熔體中心正上方；工作時，導(dǎo)流筒底部與熔體的距離，由內(nèi)向外逐漸減小，高純惰性氣體由爐壁頂部通入，依次流經(jīng)晶體，導(dǎo)流筒，熔體，石英坩堝，保溫筒。
[0007]本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于，導(dǎo)流筒底部與熔體形成的通道的徑向橫截面積保持不變。
[0008]本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于，導(dǎo)流筒由保溫材料和支撐材料組成。
[0009]本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于，導(dǎo)流筒與晶體之間的最小距離為10
?
40mm。
[0010]本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于，導(dǎo)流筒與熔體之間的最小距離為10
?
30mm。
[0011]本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于，導(dǎo)流筒內(nèi)筒錐度為30
°?
60
°
。
[0012]本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于，導(dǎo)流筒的保溫材料采用碳碳復(fù)核材料組成。
[0013]本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于，導(dǎo)流筒的支撐材料采用鉬、鎢鉬合金、鈦合金或石墨中任意一種制成。
[0014]本專利技術(shù)具有如下有益的技術(shù)效果。
[0015]本專利技術(shù)提供一種直拉單晶硅爐內(nèi)部導(dǎo)流筒設(shè)計方案，保證導(dǎo)流筒底部與熔體的距離由內(nèi)向外逐漸減小，同時導(dǎo)流筒底部與熔體形成通道的徑向橫截面積保持不變，提高移
除單晶爐內(nèi)熔體自由液面處氧雜質(zhì)的能力，有效解決傳統(tǒng)單晶爐中導(dǎo)流筒底部與熔體的距離由內(nèi)向外逐漸增大而導(dǎo)致氧雜質(zhì)移除能力不足的問題。
附圖說明
[0016]圖1為本專利技術(shù)單晶爐的示意圖。
[0017]圖2為導(dǎo)流筒的局部示意圖。
[0018]圖3為導(dǎo)流筒的三維剖視圖。
[0019]圖4為采用本專利技術(shù)設(shè)計時熔體自由液面上方SiO雜質(zhì)的分布。
[0020]圖5采用傳統(tǒng)導(dǎo)流筒設(shè)計方案時熔體自由液面上方SiO雜質(zhì)的分布。
[0021]圖中：1
?
爐體；2
?
保溫筒；3
?
晶體；4
?
導(dǎo)流筒；5
?
石英坩堝；6
?
熔體；7
?
高純惰性氣體；8
?
保溫結(jié)構(gòu)；9
?
支撐結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
[0022]下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0023]如圖1
?
4所示，本專利技術(shù)一種低氧雜質(zhì)含量的直拉單晶硅爐，主要涉及起保溫以及引導(dǎo)氣流作用的導(dǎo)流筒4。導(dǎo)流筒4由中心保溫結(jié)構(gòu)8以及支撐結(jié)構(gòu)9組成。保溫結(jié)構(gòu)8采用碳碳符合材料制成。支撐結(jié)構(gòu)9采用鉬、鎢鉬合金、鈦合金或石墨中任意一種制成。導(dǎo)流筒4位于熔體6上方，晶體3外側(cè)，并緊挨保溫筒2布置。晶體生長過程中，高純氬氣7從爐壁1頂部通入，依次流經(jīng)晶體3，導(dǎo)流筒4，熔體6，坩堝5，保溫筒2。為提高高純氬氣7攜帶雜質(zhì)氣體的能力，導(dǎo)流筒4的下邊沿到熔體6的自由液面之間的距離與其徑向距離的乘積保持不變，同時導(dǎo)流筒4與熔體6之間的最小距離為10
?
30mm。此外，導(dǎo)流筒（4）內(nèi)筒錐度為30
°?
60
°
，其與晶體（3）之間的最小距離為10
?
40mm。
[0024]為說明本方案的可行性和有效性，分別采用傳統(tǒng)導(dǎo)流筒設(shè)計和本專利技術(shù)導(dǎo)流筒設(shè)計的直拉法單晶硅生長爐進(jìn)行全局氧雜質(zhì)輸運(yùn)模擬，研究本專利技術(shù)設(shè)計的有益效果。模擬結(jié)果如圖4和圖5所示，模擬對象為12英寸單晶硅生長爐。對比圖4和圖5可以發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)導(dǎo)流筒設(shè)計方案相比，采用本專利技術(shù)設(shè)計時熔體自由液面上方SiO雜質(zhì)的濃度更低，更加有利于熔體區(qū)域氧雜質(zhì)的揮發(fā)，降低熔體中氧雜質(zhì)含量。
[0025]本專利技術(shù)的反應(yīng)裝置不限于所示圖例，還可以有很多變形，如改變導(dǎo)流筒底部過渡形狀。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能從本專利技術(shù)公開的內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。
本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種低氧雜質(zhì)含量的單晶爐，其特征在于，從內(nèi)向外依次設(shè)置爐壁（1）、保溫筒（2），導(dǎo)流筒（4）緊挨保溫筒（2）設(shè)置；導(dǎo)流筒（4）下方是坩堝（5），其內(nèi)部盛放熔體（6），晶體（3）位于熔體（6）中心正上方；工作時，導(dǎo)流筒（4）底部與熔體（6）的距離，由內(nèi)向外逐漸減小，高純惰性氣體（7）由爐壁（1）頂部通入，依次流經(jīng)晶體（3），導(dǎo)流筒（4），熔體（6），坩堝（5），保溫筒（2）。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低氧雜質(zhì)含量的單晶爐，其特征在于，導(dǎo)流筒（4）底部與熔體（6）形成的通道的徑向橫截面積保持不變。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低氧雜質(zhì)含量的單晶爐，其特征在于，導(dǎo)流筒（4）由保溫結(jié)構(gòu)（8）和支撐結(jié)構(gòu)（9）組成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低氧雜...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：丁俊嶺，徐志輝，李宇卿，肖原，陳齊平，
申請(專利權(quán))人：華東交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。