CN111748842B - 用于半导体晶棒拉晶的区熔炉及拉晶区域熔炼方法 - Google Patents

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    • C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • C30B13/32—Mechanisms for moving either the charge or the heater
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    • C30—CRYSTAL GROWTH
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    • C30B13/16—Heating of the molten zone

Abstract

本发明提供了一种用于半导体晶棒拉晶的区熔炉，包括：固定组件，用于将密封有半导体晶棒（16）的石英管（15）竖直悬空固定；环形的加热组件（14），其设置有一让所述石英管（15）穿过的通孔（141），所述加热组件（14）沿垂直方向的加热厚度为25±3mm；传动组件，用于在所述加热组件（14）工作时带动所述加热组件（14）从所述石英管（15）的底部匀速上升到顶部。本发明还提供一种半导体晶棒的拉晶区域熔炼方法。

Description

用于半导体晶棒拉晶的区熔炉及拉晶区域熔炼方法
技术领域
本发明涉及一种用于半导体晶棒拉晶的区熔炉及拉晶区域熔炼方法。
背景技术
目前，半导体晶棒在摇摆炉中均匀熔炼后，由于其内部晶型排列不规整，因此，需要将所述半导体晶棒进一步进行拉晶，使其晶型有序，呈现良好的半导体特性。然而，现有的熔炼炉结构复杂，且拉出的晶型难以满足要求。
发明内容
本发明提供了一种用于半导体晶棒拉晶的区熔炉及拉晶区域熔炼方法，可以有效解决上述问题。
本发明是这样实现的：
一种用于半导体晶棒拉晶的区熔炉，包括：
固定组件，用于将密封有半导体晶棒的石英管竖直悬空固定；
环形的加热组件，其设置有一让所述石英管穿过的通孔，所述加热组件沿垂直方向的加热厚度为25±3mm ；
传动组件，用于在所述加热组件工作时带动所述加热组件从所述石英管的底部匀速上升到顶部。
一种半导体晶棒的拉晶区域熔炼方法，包括以下步骤：
S1，将半导体晶棒封装于石英管中，并将所述石英管垂直放置；
S2，使用环形的加热组件从所述石英管的底部开始加热，其中，所述加热组件沿垂直方向的加热厚度为25±3mm，加热温度为750~780℃，然后控制所述加热组件从所述石英管的底部匀速上升到顶部，其中，所述加热组件的上升速度为12cm/小时~16cm/小时。
本发明的有益效果是：本发明提供的用于半导体晶棒拉晶的区熔炉及拉晶区域熔炼方法，通过将所述加热组件的加热厚度控制在25±3mm范围，并以一定速度向上移动，使熔区较短，反应时间充足，即，控制25±3mm范围内的晶棒融化，由于重力作用以及顶部未融化的晶棒拉力，使25±3mm熔区范围内的晶棒材料规整排列。拉出来的晶棒温差电动势率可大于240μv/℃，电阻率1000-1050μΩ*cm,优质系数Z大于3.6/度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例提供的用于半导体晶棒拉晶的区熔炉的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的半导体晶棒的拉晶区域熔炼方法的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参照图1所示，本发明实施例提供一种用于半导体晶棒拉晶的区熔炉，包括：
固定组件，用于将密封有半导体晶棒16的石英管15竖直悬空固定；
环形的加热组件14，其设置有一让所述石英管15穿过的通孔141，所述加热组件14沿垂直方向的加热厚度为25±3mm ；
传动组件，用于在所述加热组件14工作时带动所述加热组件14从所述石英管15的底部匀速上升到顶部。在其中一个实施例中，所述传动组件包括电机12、设置于所述电机12上的螺杆（10）、与所述螺杆（10）配合的滑块（11）、以及固定设置于所述滑块（11）上的支撑座（13）。所述加热组件14设置于所述支撑座（13）。所述电机12可带动所述螺杆（10），此时，所述滑块（11）可沿所述螺杆（10）上下滑动，从而带动所述加热组件14上下移动。
作为进一步改进的，所述加热组件14的上升速度为12cm/小时~16cm/小时。
作为进一步改进的，所述加热组件14沿垂直方向的加热厚度为25±2mm。
作为进一步改进的，所述加热组件14工作时的加热温度为750~780℃。
作为进一步改进的，所述加热组件14工作时的加热温度为760~770℃。
请参照图2，本发明实施例进一步提供一种半导体晶棒的拉晶区域熔炼方法，包括以下步骤：
S1，将半导体晶棒16封装于石英管15中，并将所述石英管15垂直放置；
S2，使用环形的加热组件14从所述石英管15的底部开始加热，其中，所述加热组件14沿垂直方向的加热厚度为25±3mm，加热温度为750~780℃，然后控制所述加热组件14从所述石英管15的底部匀速上升到顶部，其中，所述加热组件14的上升速度为12cm/小时~16cm/小时。
作为进一步改进的，所述加热温度为760~770℃。
作为进一步改进的，所述加热温度为765℃。
作为进一步改进的，所述加热组件14的上升速度为15cm/小时。
实施例1：
将半导体晶棒封装于石英管中，并将所述石英管垂直放置；使用环形的加热组件从所述石英管的底部开始加热，其中，所述加热组件沿垂直方向的加热厚度约为25mm，加热温度为765℃，然后控制所述加热组件从所述石英管的底部匀速上升到顶部，其中，所述加热组件的上升速度为15cm/小时。
测试结果：拉出来的晶棒温差电动势率约为245μv/℃，电阻率1030μΩ*cm,优质系数Z约为3.9/度。
实施例2：
将半导体晶棒封装于石英管中，并将所述石英管垂直放置；使用环形的加热组件从所述石英管的底部开始加热，其中，所述加热组件沿垂直方向的加热厚度约为25mm，加热温度为765℃，然后控制所述加热组件从所述石英管的底部匀速上升到顶部，其中，所述加热组件的上升速度为16cm/小时。
测试结果：拉出来的晶棒温差电动势率约为241μv/℃，电阻率1050μΩ*cm,优质系数Z约为3.7/度。
实施例3：
将半导体晶棒封装于石英管中，并将所述石英管垂直放置；使用环形的加热组件从所述石英管的底部开始加热，其中，所述加热组件沿垂直方向的加热厚度约为25mm，加热温度为765℃，然后控制所述加热组件从所述石英管的底部匀速上升到顶部，其中，所述加热组件的上升速度为12cm/小时。
测试结果：拉出来的晶棒温差电动势率约为240μv/℃，电阻率1020μΩ*cm,优质系数Z约为3.6/度。
对比例1：
将半导体晶棒封装于石英管中，并将所述石英管垂直放置；使用环形的加热组件从所述石英管的底部开始加热，其中，所述加热组件沿垂直方向的加热厚度约为25mm，加热温度为765℃，然后控制所述加热组件从所述石英管的底部匀速上升到顶部，其中，所述加热组件的上升速度为10cm/小时。
测试结果：拉出来的晶棒温差电动势率约为238μv/℃，电阻率990μΩ*cm,优质系数Z约为3.4/度。
对比例2：
将半导体晶棒封装于石英管中，并将所述石英管垂直放置；使用环形的加热组件从所述石英管的底部开始加热，其中，所述加热组件沿垂直方向的加热厚度约为25mm，加热温度为765℃，然后控制所述加热组件从所述石英管的底部匀速上升到顶部，其中，所述加热组件的上升速度为18cm/小时。
测试结果：拉出来的晶棒温差电动势率约为235μv/℃，电阻率1060μΩ*cm,优质系数Z约为3.3/度。
对比例3：
将半导体晶棒封装于石英管中，并将所述石英管垂直放置；使用环形的加热组件从所述石英管的底部开始加热，其中，所述加热组件沿垂直方向的加热厚度约为30mm，加热温度为765℃，然后控制所述加热组件从所述石英管的底部匀速上升到顶部，其中，所述加热组件的上升速度为15cm/小时。
测试结果：拉出来的晶棒温差电动势率约为235μv/℃，电阻率980μΩ*cm,优质系数Z约为3.2/度。
对比例4：
将半导体晶棒封装于石英管中，并将所述石英管垂直放置；使用环形的加热组件从所述石英管的底部开始加热，其中，所述加热组件沿垂直方向的加热厚度约为20mm，加热温度为765℃，然后控制所述加热组件从所述石英管的底部匀速上升到顶部，其中，所述加热组件的上升速度为15cm/小时。
测试结果：拉出来的晶棒温差电动势率约为225μv/℃，电阻率960μΩ*cm,优质系数Z约为3.0/度。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于半导体晶棒拉晶的区熔炉，其特征在于，包括：
固定组件，用于将密封有半导体晶棒（16）的石英管（15）竖直悬空固定；
环形的加热组件（14），其设置有一让所述石英管（15）穿过的通孔（141），所述加热组件（14）沿垂直方向的加热厚度为25mm；所述加热组件（14）工作时的加热温度为765℃；所述加热组件（14）的上升速度为15cm/小时；
传动组件，用于在所述加热组件（14）工作时带动所述加热组件（14）从所述石英管（15）的底部匀速上升到顶部。
2.一种半导体晶棒的拉晶区域熔炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将半导体晶棒（16）封装于石英管（15）中，并将所述石英管（15）垂直放置；
S2，使用环形的加热组件（14）从所述石英管（15）的底部开始加热，其中，所述加热组件（14）沿垂直方向的加热厚度为25mm，加热温度为765℃，然后控制所述加热组件（14）从所述石英管（15）的底部匀速上升到顶部，其中，所述加热组件（14）的上升速度为15cm/小时；其中，获得的半导体晶棒的晶棒温差电动势率大于245μv/℃，电阻率1030μΩ*cm,优质系数Z为3.9/度。
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