单晶炉及利用该单晶炉制备晶棒的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112680784A(43)申请公布日2021.04.20(21)申请号201910992640.8(22)申请日2019.10.18(71)申请人徐州鑫晶半导体科技有限公司地址221004江苏省徐州市徐州经济开发区杨山路66号(72)发明人薛抗美(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人肖阳(51)Int.Cl.C30B15/00(2006.01)C30B15/20(2006.01)C30B15/14(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图2页(54)发明名称单晶炉及利用该单晶炉制备晶棒的方法(57)摘要本发明公开了单晶炉及利用该单晶炉制备晶棒的方法，单晶炉包括：单晶炉本体、石英坩埚、籽晶、第一加热器、第二加热器、导流筒和第三加热器，单晶炉本体内限定出容纳空间；石英坩埚设在容纳空间；籽晶可垂直移动地设在石英坩埚上方且可伸入熔硅中以便直拉长晶得到晶棒；第一加热器设在单晶炉本体内且位于石英坩埚的下方；第二加热器设在单晶炉本体内且环绕石英坩埚的侧壁；导流筒设在石英坩埚上方且环绕晶棒的一部分；第三加热器包括螺旋加热丝、正极脚和负极脚，螺旋加热丝的螺径自上而下减小，螺旋加热丝环绕晶棒且位于石英坩埚和导流筒之间，正极脚穿过导流筒与螺旋加热丝的一端连接，负极脚穿过导流筒与螺旋加热丝的另一端连接。CN112680784ACN112680784A权利要求书1/1页1.一种单晶炉，其特征在于，包括：单晶炉本体，所述单晶炉本体内限定出容纳空间；石英坩埚，所述石英坩埚设在所述容纳空间内用于熔化多晶硅原料且盛放熔硅；籽晶，所述籽晶可垂直移动地设在所述石英坩埚上方且可伸入所述熔硅中以便直拉长晶得到晶棒；第一加热器，所述第一加热器设在所述单晶炉本体内且位于所述石英坩埚的下方；第二加热器，所述第二加热器设在所述单晶炉本体内且环绕所述石英坩埚的侧壁；导流筒，所述导流筒设在所述石英坩埚上方且环绕所述晶棒的一部分；第三加热器，所述第三加热器包括螺旋加热丝、正极脚和负极脚，所述螺旋加热丝的螺径自上而下减小，并且所述螺旋加热丝环绕所述晶棒且位于所述石英坩埚和所述导流筒之间，所述正极脚穿过所述导流筒与所述螺旋加热丝的一端连接，所述负极脚穿过所述导流筒与所述螺旋加热丝的另一端连接。2.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述第三加热器的功率为所述第一加热器功率的10～30％。3.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述螺旋加热丝包括2～10圈加热丝。4.根据权利要求3所述的单晶炉，其特征在于，所述螺旋加热丝下端与所述石英坩埚中熔硅液面距离为5～10mm。5.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述螺旋加热丝的高度不低于40mm。6.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述螺旋加热丝的螺距为2～6mm。7.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述螺旋加热丝上相邻两圈所述加热丝的螺径差值为所述晶棒直径的3～10％。8.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述螺旋加热丝最下端加热丝的螺径与所述晶棒的直径差值为所述晶棒直径的3～10％。9.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述导流筒上设有贯穿的第一开孔，所述正极脚穿过所述第一开孔与所述螺旋加热丝一端连接，所述导流筒上设有贯穿的第二开孔，所述负极脚穿过所述第二开孔与所述螺旋加热丝的另一端连接。10.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述正极脚和所述负极脚上位于所述导流筒上方部分外层包裹石英材料层。11.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述螺旋加热丝的最下端加热丝的螺径不低于所述导流筒的内径。12.一种利用权利要求1-11中任一项所述的单晶炉制备晶棒的方法，其特征在于，包括：利用所述第一加热器和所述第二加热器对所述石英坩埚进行加热，以便熔化所述石英坩埚中多晶硅原料得到熔硅；伴随着转动，将所述籽晶伸入到所述熔硅液面后直拉籽晶，同时开启所述第三加热器，以便得到晶棒。2CN112680784A说明书1/8页单晶炉及利用该单晶炉制备晶棒的方法技术领域[0001]本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种单晶炉及利用该单晶硅制备晶棒的方法。背景技术[0002]随着半导体装置尺寸的降低，使得半导体电路的整合程度也随之增加。近年来，对于作为半导体装置基底材料的单晶硅尤其是采用Czochralski法(以下称CZ法)生长的单晶硅有更严格的品质需求。特别的，需要降低在单晶成长中产生且降低氧介电崩溃电压和装置特性的FPD,LSTD，和COP等成长缺陷的密度和尺寸。[0003]根据Voronkov的理论，晶体内本质缺陷种类与浓度由CZ法长晶的提拉速度(V)与固液