一種用于8英寸重摻As硅單晶熱場結構的制作方法
【專利摘要】一種用于8英寸重摻As硅單晶熱場結構，其技術方案是，所述結構包括爐體，爐體內設置保溫筒、加熱器和石英坩堝，石英坩堝上部設有導流筒，爐體上部設有爐蓋，爐蓋上設有氬氣進口，特別之處是，導流筒上部設置集流筒，集流筒下部外側與導流筒上邊緣內側接觸，集流筒上沿與爐蓋間距H為20-30毫米。本實用新型設置集流筒后大大縮減了氬氣在爐內上部的擴散空間，抑制了氬氣流向外擴散的趨勢，加快了氬氣流的流動速度，加強了氬氣流的集中度，有利于快速將爐內有害雜質隨氬氣流排出爐外，降低晶體有害雜質含量；設置在集流筒外圍的上保溫筒可以進一步增強熔體上部的保溫隔熱效果，增加了單晶生長界面的溫度梯度，在熔體表面創(chuàng)造了良好的單晶生長條件。
【專利說明】—種用于8英寸重摻As硅單晶熱場結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于晶體生長的熱場，特別是8英寸重摻As硅單晶熱場結構。
【背景技術】
[0002]重摻As硅單晶片是理想的外延襯底材料，廣泛應用于集成電路和高端功率器件中。隨著集成電路和功率器件應用領域和范圍不斷擴大，對重摻As硅片的市場需求量也在不斷增加。重摻As硅單晶制備工藝較為復雜，8英寸重摻砷直拉硅單晶產品由于電阻率要求極低，造成生產非常困難，其主要原因如下:1、在生產過程中，由于砷在硅溶液中的濃度極高，在熔硅表面的揮發(fā)現(xiàn)象很強烈，在揮發(fā)過程中產生的一部分雜質容易掉落回熔硅中，使晶體的無位錯生產終止；2、重摻雜硅晶體的固液界面處易出現(xiàn)組分過冷現(xiàn)象，此種現(xiàn)象表現(xiàn)為固液界面形狀出現(xiàn)胞狀結構。此種現(xiàn)象主要是由于固液界面處的雜質濃度大，雜質濃度越高，固液界面前段熔體的溫度越低，當熔體溫度低于凝固溫度，固液界面形狀就會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，形成泡狀結構。為避免這種情況的產生需要:(1)溫度梯度要盡量大；(2)晶體生長速度要慢；(3)雜質濃度要低。目前所使用的90型單晶爐熱場結構如圖2所示，它包括爐體，在爐體內設置保溫桶、石英坩堝和加熱器，石英坩堝上部設有導流筒，爐體上部設有爐蓋，爐蓋上設有氬氣進口。該結構在導流筒上部和爐蓋之間留有200-300毫米的空間，在該空間，氬氣流有向外擴散的趨勢，降低了氬氣從單晶表面吹拂的速度，不利于帶走爐內各器件揮發(fā)的有害雜質，影響重摻As硅單晶的質量，因此需要對該熱場結構進行改進。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術之弊端，提供一種用于8英寸重摻As硅單晶熱場結構，所述熱場結構通過在導流筒上部增設集流筒，提高氬氣流速、增大晶棒溫度梯度，進而降低晶體有害雜質含量、提高晶體質量。
[0004]本實用新型所述問題是以下述技術方案實現(xiàn)的:
[0005]一種用于8英寸重摻As硅單晶熱場結構，它包括爐體，爐體內設置保溫筒、加熱器和石英坩堝，石英坩堝上部設有導流筒，爐體上部設有爐蓋，爐蓋上設有氬氣進口，特別之處是，所述導流筒上部設置集流筒，集流筒下部外側與導流筒上邊緣內側接觸，集流筒上沿與爐蓋間距H為20-30毫米。
[0006]上述用于8英寸重摻As硅單晶熱場結構，所述保溫筒上部設有支撐導流筒的蓋板，蓋板上部設置上保溫筒，上保溫筒設置在集流筒外圍，上保溫筒上部固定上蓋板，所述集流筒由上蓋板支撐。
[0007]上述用于8英寸重摻As硅單晶熱場結構，所述集流筒為圓臺形，其圓臺錐度與導流筒的內壁錐度匹配，集流筒上部設有向外延伸的搭接臺。
[0008]上述用于8英寸重摻As硅單晶熱場結構，所述上保溫筒為固化氈，上保溫筒壁厚為 6_10mm。[0009]本實用新型針對8英寸重摻As硅單晶生產工藝要求，對普通熱場結構進行了改進，在原熱場的導流筒上部增設了一個集流筒及設置在集流筒外圍的上保溫筒。設置集流筒后大大縮減了氬氣在爐內上部的擴散空間，抑制了氬氣流向外擴散的趨勢，加快了氬氣流的流動速度，加強了氬氣流的集中度，有利于快速將爐內有害雜質隨氬氣流排出爐外，降低晶體有害雜質含量；設置在集流筒外圍的上保溫筒的材質為一定厚度的固化氈，上保溫筒可以進一步增強熔體上部的保溫隔熱效果，增加了單晶生長界面的溫度梯度，在熔體表面創(chuàng)造了良好的單晶生長條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0011]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0012]圖2是改進前單晶爐熱場結構示意圖。
[0013]圖中各標號清單為:1、爐體，2、保溫筒，3、加熱器，4、石英坩堝，5、蓋板，6、上保溫筒，7、上蓋板，8、導流筒，9、集流筒，10、爐蓋，11、氬氣進口。
【具體實施方式】
[0014]參看圖1，本實用新型包括爐體1，爐體上部設置與爐體對接的爐蓋，爐蓋上設有氬氣進口 11，氬氣由該口通入爐體內。在爐體內設置保溫筒2，保溫筒內設置加熱器3，石英坩堝4位于加熱器內側，石英坩堝內盛裝熔體，在石英坩堝上部設有導流筒8，導流筒由設置在保溫筒上部的蓋板5支撐。為防止進入爐體的氬氣在爐蓋與導流筒之間的空間發(fā)生擴散，本實用新型在導流筒8的上部增設了集流筒9，集流筒為圓臺形筒，其圓臺錐度與導流筒的內壁錐度匹配，從而使集流筒下部外側與導流筒上邊緣內側實現(xiàn)無縫對接，在集流筒上部設有向外延伸的搭接臺9-1。設置集流筒后，大大縮減了原熱場導流筒上部與爐蓋之間約200-300毫米的空間，改進后集流筒上沿與爐蓋間距H為20-30毫米。設置集流筒后氬氣流的流向如圖1所示，在導流筒和集流筒的共同作用下，加強了氬氣流的集中度，提高了氬氣流流過單晶表面的速度，有利于爐內有害雜質隨氬氣流快速排出爐外，從而降低單晶產品的有害雜質含量。
[0015]仍參看圖1，在蓋板上部設置了上保溫筒6，上保溫筒設置在集流筒外圍，上保溫筒上部固定上蓋板7，集流筒9的搭接臺9-1由上蓋板7支撐。上保溫筒6的材質為固化氈，上保溫筒壁厚為6-10mm。集流筒及上蓋板由高純石墨制作。設置上保溫桶可以進一步增強熔體上部的保溫隔熱效果，增加單晶生長界面的溫度梯度，在熔體表面創(chuàng)造了良好的單晶生長條件。
【權利要求】
1.一種用于8英寸重摻As硅單晶熱場結構，它包括爐體(1)，爐體內設置保溫筒(2)、加熱器(3)和石英坩堝(4)，石英坩堝上部設有導流筒(8)，爐體上部設有爐蓋(10)，爐蓋上設有氬氣進口(11)，其特征在于，所述導流筒(8)上部設置集流筒(9)，集流筒下部外側與導流筒上邊緣內側接觸，集流筒上沿與爐蓋間距H為20-30毫米。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于8英寸重摻As硅單晶熱場結構，其特征在于，所述保溫筒(2)上部設有支撐導流筒的蓋板(5)，蓋板上部設置上保溫筒(6)，上保溫筒設置在集流筒外圍，上保溫筒上部固定上蓋板(7)，所述集流筒由上蓋板支撐。
3.根據(jù)權利要求2所述的用于8英寸重摻As硅單晶熱場結構，其特征在于，所述集流筒(9)為圓臺形，其圓臺錐度與導流筒的內壁錐度匹配，集流筒上部設有向外延伸的搭接臺(9-1)。
4.根據(jù)權利要求3所述的用于8英寸重摻As硅單晶熱場結構，其特征在于，所述上保溫筒(6)為固化租,上保溫筒壁厚為6-10mm。
【文檔編號】C30B11/00GK203820915SQ201420109237
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權日:2014年3月12日
【發(fā)明者】張學強, 黃永恩, 范全東, 路鵬 申請人:寧晉賽美港龍電子材料有限公司