一种晶体生长单晶炉、坩埚及晶体生长方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114808107A(43)申请公布日2022.07.29(21)申请号202210355085.X(22)申请日2022.03.31(71)申请人威科赛乐微电子股份有限公司地址404000重庆市万州区万州经开区高峰园檬子中路2号(72)发明人胡昌勇孙中华李勇(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245专利代理师黄宗波(51)Int.Cl.C30B11/00(2006.01)C30B29/40(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种晶体生长单晶炉、坩埚及晶体生长方法(57)摘要本发明涉及半导体生产领域，公开了一种晶体生长单晶炉、坩埚及晶体生长方法，包括压力容器，压力容器内设置有加热器，加热器包括加热器外壳，所述加热器外壳内部中心位置设置炉芯组；所述炉芯组外套设有加热丝，所述加热丝与加热器外壳之间设置有第一控温组和第二控温组，所述第一控温组和第二控温组沿炉芯组的中心线对称设置；所述第一控温组包括若干个第一热电偶组，所述第二控温组包括若干个第二热电偶组；所述加热器外壳与炉芯组之间设置有氧化铝粉，所述第一热电偶组和第二热电偶组均位于炉芯组的外壁上，所述炉芯组的中部设置有容纳腔，所述炉芯组的端部设置杜热陶瓷纤维毯。本发明能够降低晶体生长时多晶的产生，提升单晶生长的成晶率。CN114808107ACN114808107A权利要求书1/2页1.一种晶体生长单晶炉，包括压力容器，所述压力容器内设置有加热器，所述加热器包括加热器外壳，所述加热器外壳内部中心位置设置炉芯组；其特征在于：所述炉芯组外套设有加热丝，所述加热丝与加热器外壳之间设置有第一控温组和第二控温组，所述第一控温组和第二控温组沿炉芯组的中心线对称设置；所述第一控温组包括若干个第一热电偶组，所述第二控温组包括若干个第二热电偶组；所述加热器外壳与炉芯组之间设置有氧化铝粉，所述第一热电偶组和第二热电偶组均位于炉芯组的外壁上，所述炉芯组的中部设置有容纳腔，所述炉芯组的端部设置杜热陶瓷纤维毯。2.根据权利要求1所述的一种晶体生长单晶炉，其特征在于：所述炉芯组包括石英棒，所述石英棒外设置有湿毡，所述湿毡外套设有炉膛管，所述石英棒的直径为炉膛管内径的50％‑80％。3.根据权利要求1所述的一种晶体生长单晶炉，其特征在于：所述第一控温组包括第一控温区、第二控温区、第三控温区和第四控温区，所述第一控温区的中央设置有第一控温热电偶，所述第二控温区的中央设置有第二控温热电偶，所述第三控温区的中央设置有第三控温热电偶，所述第四控温区的中央设置有第四控温热电偶，所述第一控温热电偶、第二控温热电偶、第三控温热电偶和第四控温热电偶均设置在炉膛管的外壁上。4.根据权利要求1所述的一种晶体生长单晶炉，其特征在于：所述第二控温组包括均位于炉膛管的外壁上的第五控温热电偶、第六控温热电偶、第七控温热电偶、第八控温热电偶和第九控温热电偶，所述第五控温热电偶设置于石英棒位于炉膛管内的端部处的炉膛管外侧，所述第五控温热电偶、第六控温热电偶、第七控温热电偶、第八控温热电偶和第九控温热电偶的相邻两个测温热电偶之间的距离为30mm。5.根据权利要求2所述的一种晶体生长单晶炉，其特征在于：所述第一控温区内加热丝的间距为150mm，所述第二控温区内加热丝的间距为250mm，所述第三控温区内加热丝的间距为150mm，所述第四控温区内加热丝的间距为150mm。6.根据权利要求1‑5任一权利要求所述的一种晶体生长单晶炉，其特征在于：所述炉膛管外设置有耐高温水泥层，所述加热丝设置于耐高温水泥层内。7.根据权利要求6所述的一种晶体生长单晶炉，其特征在于：所述加热器外壳与压力容器之间设置有加热器支架。8.一种晶体生长坩埚，其特征在于：所述坩埚应用于权利要求1‑7任一权利要求书所述的晶体生长单晶炉，所述坩埚为氮化硼材料制成的圆柱形平底坩埚。9.一种应用权利要求7所述的单晶炉和权利要求8所述的晶体生长坩埚的晶体生长方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将多晶料、籽晶、氧化硼和红磷原料处理好后装入氮化硼平底坩埚；S2、将氮化硼平底坩埚放入石英坩埚内，使用氢氧焰烧结将氮化硼平底坩埚真空密封至石英坩埚内；S3、准备石英棒，将石英棒用硅酸铝的湿毡包裹，然后放入炉膛管，烘烤定形为炉芯组；将炉芯组装入加热器内部，端部空隙使用杜热陶瓷纤维毯填充；S4、对加热器进行升温，通过第一控温热电偶、第二控温热电偶、第三控温热电偶和第四控温热电偶对四个温区进行温度控制，待籽晶熔化，并使第五控温热电偶、第六控温热电偶、第七控温热电偶、第八控温热电偶和第九控温热电偶依次升高温度，然后降温使晶体自2CN114808107A权利要求书2/2页下而上生长，固液界面逐渐上移，完成