CN100415945C - 一种提高直拉硅单晶炉热场部件寿命的方法及单晶炉 - Google Patents

一种提高直拉硅单晶炉热场部件寿命的方法及单晶炉 Download PDF

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Abstract

一种提高直拉硅单晶炉热场部件寿命的方法及单晶炉，所述的方法是将炉内气体从位于热场上方侧壁的排气孔排出的方法；所述的单晶炉包括：石英坩埚、石墨坩埚、加热器、保温材料、金属筒、筒盖、热屏，其特征在于：在金属筒筒体的上部连接一带排气孔的上筒体。本发明的优点是：硅单晶生长过程中多晶硅和石英坩埚产生的挥发物SiO的流向不再经过加热器和石墨坩埚，增加了热场部件等的寿命，同时该装置便于清扫，增加了效率。

Description

一种提高直拉硅单晶炉热场部件寿命的方法及单晶炉
技术领域
本发明涉及一种提高直拉硅单晶炉热场部件寿命的方法及单晶炉，特别是一种采用SiO走向为炉上部的工艺方法，以及一种排气孔位于热场上方的金属筒侧壁上的直拉硅单晶炉。
背景技术
半导体硅单晶生长中，大约85％是采用直拉(Czochralski)法制造。在这种方法中，多晶硅被装进石英坩埚内，加热熔化，然后，将熔硅略做降温，给予一定的过冷度，把一支特定晶向的硅单晶体(称做籽晶)与熔体硅接触，通过调整熔体的温度和籽晶向上提升速度，使籽晶体长大至近目标直径时，提高提升速度，使单晶体近恒直径生长。在生长过程的尾期，此时埚内的硅熔体尚未完全消失，通过增加晶体的提升速度和调整向埚的供热量将晶体直径渐渐减小而形成一个尾形锥体，当锥体的尖足够小时，晶体就会与熔体脱离，从而完成晶体的生长过程。直拉硅单晶在制造时大致分为这么几个阶段：装多晶料、抽空、多晶硅熔化、颈及肩的生长、等直径生长、尾部晶体的生长、晶体冷却。在多晶硅熔化、颈及肩的生长、等直径生长、尾部晶体的生长过程中，高温下的熔硅和石英坩埚反应生成SiO并从熔体表面挥发，挥发的SiO然后经过热场的加热器、石墨坩埚等部件，最后从单晶炉的底部排气孔由真空泵排出。在此过程中，SiO会对热场部件(热场由加热器、石墨坩埚、保温材料和石英坩埚等组成)进行侵蚀，并降低它们的寿命；同时由于抽空管道在单晶炉的底部，沉积在管道中的SiO给清扫带来很大的困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高直拉硅单晶炉热场部件寿命的方法及单晶炉，该炉的排气孔由通常的在热场下面改为热场的上部，增加热场的寿命，并且使清扫更加方便，提高了效率。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
附图说明
图1是已有的直拉硅单晶炉结构及SiO流向示意图。
图2本发明直拉硅单晶炉结构及SiO的流向示意图
图3图2的侧视图。
图1中，12为排气口，图2、图3中，1为石墨坩埚，2为石英坩埚，3为金属筒、4为保温层，6为筒盖，筒盖的下方接一热屏5，在筒体安装热屏的下方有一排气孔7，排气孔可以为2-12个，它们对称分布，在空间允许的情况下，多一些气体分布均匀。可用法兰或快速接头与外部真空泵进气口相接，在筒盖的中心有一氩气进口，图中，8为加热器，9为轴，10为保温层，11为石英片。本发明中，位于金属筒热场上方的带排气孔的上筒，可以为一独立的筒体，或将其底部与金属筒连接，如果将原直拉硅单晶炉筒体的侧壁开孔也形成本发明所述的具有SiO从上侧壁流出的直拉硅单晶炉。
具体实施方式
实施例1
在22英寸热场中，投料100KG硅料，生长246毫米直径的硅单晶，在排气口改变之前，石墨埚的平均使用次数为12炉；在使用本排气口的设计以后，相同结构尺寸的石墨埚的平均使用次数提高到28炉.
实施例2
在28英寸热场中，投料230KG硅料，生长368毫米直径的硅单晶，在排气口改变之前，石墨加热器的平均使用次数为62炉；在使用本排气口的设计以后，相同结构尺寸的石墨加热器的平均使用次数提高到158炉。
本发明的优点是：它可以使硅单晶生长过程中产生的挥发物SiO的流向不再经过加热器和石墨坩埚，增加了它们的寿命，同时该装置便于清扫，增加了效率。

Claims (3)

1. 一种提高直拉硅单晶炉热场部件寿命的方法，其特征在于：它采用使炉内气体从位于热场上方侧壁的排气孔排出的方法。
2. 一种权利要求1所述的提高直拉硅单晶炉热场部件寿命的直拉硅单晶炉，它包括：石英坩埚、石墨坩埚、加热器、保温材料、金属筒、筒盖、热屏，其特征在于：在金属筒筒体的上部连接一带排气孔的上筒体。
3. 根据权利要求2所述的一种直拉硅单晶炉，其特征在于：所述的带排气孔的上筒体的下端与金属筒筒体为一整体。
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