一种单晶提拉炉热场结构.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CN108950677A(43)申请公布日2018.12.07(21)申请号201710356903.7(22)申请日2017.05.19(71)申请人上海新昇半导体科技有限公司地址201306上海市浦东新区泥城镇新城路2号24幢C1350室(72)发明人邓先亮(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219代理人余明伟(51)Int.Cl.C30B15/14(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种单晶提拉炉热场结构(57)摘要本发明提供一种单晶提拉炉热场结构，所述单晶提拉炉热场结构包括：炉体；位于所述炉体内的坩埚；位于所述坩埚侧面的第一加热器；位于所述坩埚底部的第二加热器；以及位于所述坩埚内熔体上方的第三加热器。通过本发明所述的单晶提拉炉热场结构，解决了现有单晶提拉炉热场结构制备的硅单晶存在质量不均匀的问题。CN108950677ACN108950677A权利要求书1/1页1.一种单晶提拉炉热场结构，其特征在于，所述单晶提拉炉热场结构包括：炉体；位于所述炉体内的坩埚；位于所述坩埚侧面的第一加热器；位于所述坩埚底部的第二加热器；以及位于所述坩埚内熔体上方的第三加热器，用于抑制固液界面的散热。2.根据权利要求1所述的单晶提拉炉热场结构，其特征在于，所述第三加热器为环形加热器。3.根据权利要求2所述的单晶提拉炉热场结构，其特征在于，所述环形加热器的圆心与所述坩埚的中心线重合。4.根据权利要求2所述的单晶提拉炉热场结构，其特征在于，所述环形加热器的内圆半径为300～400mm。5.根据权利要求2所述的单晶提拉炉热场结构，其特征在于，所述环形加热器的厚度为20～80mm。6.根据权利要求1所述的单晶提拉炉热场结构，其特征在于，所述第三加热器与所述坩埚内熔体的垂直距离为0～200mm。7.根据权利要求1所述的单晶提拉炉热场结构，其特征在于，所述第一加热器的功率为70～110kw，所述第二加热器的功率为10～45kw，所述第三加热器的功率为0～30kw。8.根据权利要求1所述的单晶提拉炉热场结构，其特征在于，所述第一加热器、第二加热器、及第三加热器均为石墨加热器。9.根据权利要求1所述的单晶提拉炉热场结构，其特征在于，所述单晶提拉炉热场结构还包括位于所述坩埚上方的热屏，其中，所述第三加热器位于所述热屏内侧。10.根据权利要求9所述的单晶提拉炉热场结构，其特征在于，所述第三加热器的外侧壁与所述热屏的内侧壁的最小距离为0～100mm。11.根据权利要求1所述的单晶提拉炉热场结构，其特征在于，所述单晶提拉炉热场结构还包括位于所述坩埚上方的籽晶夹头，以及与所述籽晶夹头连接，用于控制所述籽晶夹头在提拉方向上提升或下降的提拉结构。2CN108950677A说明书1/4页一种单晶提拉炉热场结构技术领域[0001]本发明属于半导体级单晶硅制造领域，特别是涉及一种单晶提拉炉热场结构。背景技术[0002]在利用直拉法制备大尺寸硅单晶的过程中，由于多晶硅投料量大，为了满足热场温度梯度的要求以及保障长晶过程的温度波动小，使用如图1所示的单晶提拉炉热场结构：采用位于坩埚12侧部的第一加热器13和位于坩埚12底部的第二加热器14来实现对温度场的精确控制。[0003]然而，在长期长晶过程和模拟仿真工作中，逐渐发现由于固液界面中心散热慢而边缘散热快，导致固液界面的形状凸向晶体，即固液界面中间位置高而周边位置低，这样就直接导致制备出来的硅片中心和边缘质量差别大；如图2所示，横坐标表示硅片中心到边缘的半径变化，纵坐标表示拉速与横坐标处温度梯度的比值，用于衡量制备的硅单晶的质量，其中，黑色虚线作为衡量硅单晶质量的标准衡量值；可见，硅片中心和边缘的质量存在较大差异。[0004]鉴于此，有必要设计一种新的单晶提拉炉热场结构用以解决上述技术问题。发明内容[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种单晶提拉炉热场结构，用于解决现有单晶提拉炉热场结构制备的硅单晶存在质量不均匀的问题。[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种单晶提拉炉热场结构，所述单晶提拉炉热场结构包括：[0007]炉体；[0008]位于所述炉体内的坩埚；[0009]位于所述坩埚侧面的第一加热器；[0010]位于所述坩埚底部的第二加热器；以及[0011]位于所述坩埚内熔体上方的第三加热器。[0012]优选地，所述第三加热器为环形加热器。[0013]优选地，所述环形加热器的圆心与所述坩埚的中心线重合。[0014]优选地，所述环形加热器的内圆半径为300～400mm。[0015]优选地，所述环形加热器的厚度为20～80mm。[0016]优选