CN103510154A - 新型单晶炉热场、拉制轻掺硅单晶棒的新型单晶炉热场 - Google Patents
新型单晶炉热场、拉制轻掺硅单晶棒的新型单晶炉热场 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种新型单晶炉热场，包括导流筒；其特征在于，所述导流筒表面设置有碳化硅涂层。本发明中的新型单晶炉热场，由于采用设置碳化硅涂层的导流筒，可降低硅单晶棒生产能耗，可降低5%以上。使用本发明中的新型单晶炉热场，拉制的N型<100>轻掺硅单晶的OISF可降低到100个/cm2以下。本发明中的新型单晶炉热场，能有效改善硅单晶棒中的Fe含量，平均值为1.80E+10atoms/cm3，最大值6.91E+10atoms/cm3。扩散长度达到450.2μm。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型单晶炉热场、拉制轻掺硅单晶的新型单晶炉热场及可减少N型轻掺硅单晶OISF的新型单晶炉热场。
背景技术
随着半导体市场竞争的日趋激烈，降低能耗、节省成本、提升良率成为技术发展的核心。节能降耗已成为国家近几年的规划目标。目前单晶硅生产过程中的主要用电负载为单晶炉。单晶炉的耗电量占总用电量的45%，耗电量大是单晶生长的一个大问题，如何能在确保单晶产量的前提下，达到节能降耗的目标是一个急需解决的问题。
除降低生产能耗外，提高产品质量也是单晶硅生产中的需要考虑的重要因素。衡量硅单晶棒质量的其中两个重要指标，一是OISF，即氧化层错；二是金属杂质含量，尤其是铁含量，铁含量采用每立方厘米的铁原子个数衡量。这两个指标值越小，表示硅单晶棒质量越高。
发明内容
本发明的目的之一是为了克服现有技术中的不足，提供一种可提高硅单晶棒质量的新型单晶炉热场。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
新型单晶炉热场，包括导流筒；其特征在于，所述导流筒表面设置有碳化硅涂层。
优选地是，所述导流筒包括相互连接的内导流筒和外导流筒；内导流筒设置在外导流筒内，内导流筒与外导流筒之间具有间隙，所述间隙内设置有保温材料。
优选地是，还包括保温筒，保温筒内设置有加热器，加热器围绕石墨坩埚设置，石墨坩埚内设置有石英坩埚；所述导流筒设置于石英坩埚上方。
拉制轻掺硅单晶的新型单晶炉热场，其特征在于，包括导流筒，所述导流筒表面设置有 碳化硅涂层。
优选地是，所述导流筒包括相互连接的内导流筒和外导流筒；内导流筒设置在外导流筒内，内导流筒与外导流筒之间具有间隙，所述间隙内设置有保温材料。
优选地是，所述轻掺单晶电阻率为0.1-100Ω·cm。
优选地是，还包括保温筒，保温筒内设置有加热器，加热器围绕石墨坩埚设置，石墨坩埚内设置有石英坩埚；所述导流筒设置于石英坩埚上方。
优选地是，所述硅单晶晶向为<100>。
一种可减少N型轻掺单晶OISF的新型单晶炉热场，其特征在于，包括导流筒，所述导流筒表面设置有碳化硅涂层。
优选地是，所述导流筒包括相互连接的内导流筒和外导流筒；内导流筒设置在外导流筒内，内导流筒与外导流筒之间具有间隙，所述间隙内设置有保温材料。
优选地是，所述轻掺硅单晶电阻率为0.1-100Ω·cm。
优选地是，所述的OISF小于等于100个/cm2。
优选地是，还包括保温筒，保温筒内设置有加热器，加热器围绕石墨坩埚设置，石墨坩埚内设置有石英坩埚；所述导流筒设置于石英坩埚上方。
优选地是，所述硅单晶晶向为<100>。
本发明中的新型单晶炉热场，由于采用设置碳化硅涂层的导流筒，可降低晶棒生产能耗，可降低5%以上。使用本发明中的新型单晶炉热场，拉制的硅单晶的OISF可降低到100个/cm2以下。本发明中的新型单晶炉热场，能有效改善硅单晶棒中的Fe含量，平均值为1.80E+10atoms/cm3，最大值6.91E+10atoms/cm3。扩散长度达到450.2μm。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的描述：
如图1所示，新型单晶炉热场，炉筒1内设置有保温筒8，保温筒8包括上保温筒81和下保温筒82。下保温筒82内设置有加热器4。加热器4与电极6通过加热器电极脚5连接。加热器电极脚5与电极6通过电极螺丝7连接，电极螺丝7平行于炉筒1轴向设置。安装时，电极螺丝7自上向下拧入加热器电极垫脚5和电极6内，将两者连接在一起。加热器4内设置有石墨坩埚2，石墨坩埚2内设置有石英坩埚3。加热器4围绕石墨坩埚2设置，为石墨坩埚2提供加热的热能。上保温筒81内壁比下保温筒82内壁更靠近石墨坩埚4，也就是，上保温筒81自下保温筒82向内延伸一定的长度，该长度可根据热场尺寸及需要的加热功率确定。上保温筒81可阻挡热辐射，降低热能损失。上保温筒81和下保温筒82之间设置有隔热挡板10，隔热挡板10设置于加热器4上方，也可以阻挡热辐射。加热器4下方设置有保温挡圈9，可以降低热能向下的热辐射。
石英坩埚3上方设置有导流筒，导流筒包括内导流筒11和外导流筒12。导流筒11和外导流筒12连接，两者之间的间隙内填充有保温材料。内导流筒11和外导流筒12表面均涂有碳化硅涂层。保温材料可选用现有技术中使用的材料，如高纯度碳毡。
使用16英寸新型单晶炉热场拉制单晶晶棒，投料45公斤，平均拉晶功率对比如下表所示：
从上表可以看出，采用新型热场后，拉晶各个阶段的用电功率均得到降低，达到降低生产能耗的目的。
使用上述新型单晶炉热场拉制5英寸N型<100>轻掺磷硅单晶棒，电阻率为0.1-100Ω·cm，OISF对比如下表所示：
从上表可以看出，采用新型热场后，5英寸N型<100>轻掺磷硅单晶的OISF大大降低，达到改善OISF的目的。
使用上述新型单晶炉热场拉制P型<100>轻掺硼硅单晶棒，电阻率为0.1-100Ω·cm，SPV数据对比如下表所示：
从上表可以看出，采用新型热场后，由于导流筒表面设置有碳化硅涂层，所得SPV数据比未作涂层时改善明显，和老式的开放式热场水平相当。
本发明中的热场拉制各种晶向的轻掺硅单晶，同样可降低N型硅单晶、其他P型硅单晶晶棒的Fe含量。
以上所列对比数据中，一种老式热场是未设置导流筒的热场；另一种老式热场是设置导流筒，但导流筒表面未设置SiC涂层。其余结构相同。
本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。
Claims (14)
1.新型单晶炉热场，包括导流筒；其特征在于，所述导流筒表面设置有碳化硅涂层。
2.根据权利要求1所述的新型单晶炉热场，其特征在于，所述导流筒包括相互连接的内导流筒和外导流筒；内导流筒设置在外导流筒内，内导流筒与外导流筒之间具有间隙，所述间隙内设置有保温材料。
3.根据权利要求1所述的新型单晶炉热场，其特征在于，还包括保温筒，保温筒内设置有加热器，加热器围绕石墨坩埚设置，石墨坩埚内设置有石英坩埚；所述导流筒设置于石英坩埚上方。
4.拉制轻掺硅单晶棒的新型单晶炉热场，其特征在于，包括导流筒，所述导流筒表面设置有碳化硅涂层。
5.根据权利要求4所述的拉制轻掺硅单晶棒的新型单晶炉热场，其特征在于，所述导流筒包括相互连接的内导流筒和外导流筒；内导流筒设置在外导流筒内，内导流筒与外导流筒之间具有间隙，所述间隙内设置有保温材料。
6.根据权利要求4所述的拉制轻掺硅单晶棒的新型单晶炉热场，其特征在于，所述轻掺硅单晶棒电阻率为0.1-100Ω·cm。
7.根据权利要求4所述的拉制轻掺硅单晶棒的新型单晶炉热场，其特征在于，还包括保温筒，保温筒内设置有加热器，加热器围绕石墨坩埚设置，石墨坩埚内设置有石英坩埚；所述导流筒设置于石英坩埚上方。
8.根据权利要求4所述的拉制轻掺硅单晶棒的新型单晶炉热场，其特征在于，所述硅单晶晶向为<100>。
9.一种可减少N型轻掺硅单晶OISF的新型单晶炉热场，其特征在于，包括导流筒，所述导流筒表面设置有碳化硅涂层。
10.根据权利要求9所述的可减少N型轻掺硅单晶OISF的新型单晶炉热场，其特征在于，所述导流筒包括相互连接的内导流筒和外导流筒；内导流筒设置在外导流筒内，内导流筒与外导流筒之间具有间隙，所述间隙内设置有保温材料。
11.根据权利要求9所述的可减少N型轻掺单晶OISF的新型单晶炉热场，其特征在于，所述轻掺单晶电阻率为0.1-100Ω·cm。
12.根据权利要求9所述的可减少N型轻掺单晶OISF的新型单晶炉热场，其特征在于，所述的OISF小于等于100个/cm2。
13.根据权利要求9所述的可减少N型轻掺单晶OISF的新型单晶炉热场，其特征在于，还包括保温筒，保温筒内设置有加热器，加热器围绕石墨坩埚设置，石墨坩埚内设置有石英坩埚；所述导流筒设置于石英坩埚上方。
14.根据权利要求9所述的可减少N型轻掺单晶OISF的新型单晶炉热场，其特征在于，所述硅单晶晶向为<100>。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN105525346A (zh) * | 2014-10-21 | 2016-04-27 | 镇江大成新能源有限公司 | 一种新型单晶炉 |
| CN105568368A (zh) * | 2015-06-16 | 2016-05-11 | 杭州海纳半导体有限公司 | 保护热场部件减小损耗的热场及方法 |
| CN105887207A (zh) * | 2014-10-21 | 2016-08-24 | 镇江大成新能源有限公司 | 一种低功耗的单晶炉 |
| CN106319619A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-01-11 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | 一种6英寸直拉重掺硅单晶无位错生长工艺及其热场系统 |
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