CN2890098Y - 一种带有后氧化装置的直拉硅单晶炉 - Google Patents

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戴小林
吴志强
韩秋雨
姜舰
周旗钢
张果虎
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You Yan Semi Materials Co., Ltd.
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Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Grinm Semiconductor Materials Co Ltd
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一种带有后氧化装置的直拉硅单晶炉，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：它还包括后氧化装置，该装置包括三通管、管道、阀门和流量计，后氧化装置安装在单晶炉上炉室与主真空泵之间的管道上。实用新型的优点是：本设备简单，操作方便，可清除在晶体生长期间，在炉室及真空管道的内表面，沉结的大量SiO(又称挥发物)，防止在拉制晶体结束后，清理炉室时，遇到空气时，发生燃烧甚至爆炸。

Description

一种带有后氧化装置的直拉硅单晶炉
技术领域
本实用新型涉及一种制造集成电路和其它电子元件半导体级硅单晶体的设备，特别是一种带后氧化装置的直拉式单晶炉装置，后氧化装置是指利用该装置可通入空气，以消除炉内的SiO气体(SiO被氧化)，该工序发生在停止炉加热后进行。
背景技术
半导体硅单晶体的生产中大约85％采用切克劳斯基Czochralski法(直拉法)制造。在这种方法中，多晶硅被装进石英埚内，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，其中大部分过程是吸热过程，也就是说要外部供给热量。单晶炉中一般有一个发热体(石墨制)，在其两端通上直流电，产生热量。发热体处在吸热体的外面，也就是说，热量是由外向内传导(径向)。随着硅单晶直径的加大(200mm、300mm或直径300mm以上)，单晶炉热场的尺寸变得越来越大，引起了热场径向的温差加大(热场中心温度与多晶硅支持器边缘的温度差)，热场纵向的温度差也很大(多晶支持器底部中心温度与多晶硅支持器上部中心温度之差)，这使多晶硅完全熔化需要很长时间(十几个小时)，现在大尺寸的热场大多数都装有底部加热器，以便提高热效率和缩短多晶硅熔化时间，而且，它还具有一定的控制硅单晶中的氧浓度的效果。
切克劳斯基(直拉)法生长的硅晶体棒是圆形物体，具有一个中心轴，一个籽晶端锥体和一个尾端锥体，在这两个锥体之间是近乎恒定直径的圆柱体。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种带后氧化装置的直拉硅单晶炉，它可以在单晶炉停止加热后，将炉内壁及管道内的SiO等挥发物氧化掉，防止它遇到大量的空气时发生燃烧和爆炸。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：这种带有后氧化装置的直拉硅单晶炉，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：它还包括后氧化装置，该装置包括三通管、管道、阀门和流量计，后氧化装置安装在单晶炉上炉室与主真空泵之间的管道上。
所述的后氧化装置连接在氩气控制阀后端管道上或排气阀前端管道上或上炉室氩气控制阀后端管道上或炉盖氩气控制阀后端管道上。
本实用新型中设计的后氧化装置，是安装在单晶炉上炉室与主真空泵之间。它的工作步骤是这样的：在单晶炉晶体收尾并停加热后，从本装置中向单晶炉室内通入一定流量的氧化性气体，从而控制SiO的氧化速度，防止它发生燃烧和爆炸。
空气流量一般为10-150标准升/分钟。通气时间一般为10-300分钟，时间长短主要与装多晶的数量有关，所装的多晶数量大时，其通空气时间要长些。
实用新型的优点是：本设备简单，操作方便，可清除在晶体生长期间，在炉室及真空管道的内表面，沉结的大量SiO(又称挥发物)，防止在拉制晶体结束后，理炉室时，遇到空气时，发生燃烧甚至爆炸。
附图说明
图1：后氧化装置的结构示意图。
图2：直拉硅单晶炉的结构示意图。
图3a：一种后氧化装置的安装位置图。
图3b：另一种后氧化装置的安装位置图。
图3c：另一种后氧化装置的安装位置图。
图3d：另一种后氧化装置的安装位置图。
具体实施方式
图1中，19空气进口、20为流量计、21阀门、22连接管，如三通管，直管等，流量可以调节。
图2是切克劳斯基(直拉)法制造的硅单晶炉糸统构件图。它包括1上炉室、2上炉室氩气控制阀、3炉盖、4真空泵排气口、5真空泵、6尾气过滤器、7排气阀、8排气管道、9基座、10埚升降机构、11炉底板、12炉筒、13氩气源、14氩气源阀、15质量流量控制器、16顶部氩气控制阀、17单晶体提升和旋转机构、18炉盖氩气控制阀。正常拉制晶体时，氩气从阀17进入炉内，向下流动，依次经过上炉室1、炉盖3、炉筒12、排气管口8、排气阀口7、气体过滤器6、泵5、最后从排气口4进入空气中。
图3a、图3b、图3c、图3d是后氧化装置四种的安装位置示意图，
图3a是空气从顶部氩气控制阀16后端进入。
图3b是空气从排气阀7前端进入。
图3c是空气从上炉室氩气控制阀2后端进入。
图3d是空气从炉盖氩气控制阀18后端进入。

Claims (2)

1、一种带有后氧化装置的直拉硅单晶炉，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：它还包括后氧化装置，该装置包括三通管、管道、阀门和流量计，后氧化装置安装在单晶炉上炉室与主真空泵之间的管道上。
2、根据权利要求1所述的带有后氧化装置的直拉硅单晶炉，其特征在于：所述的后氧化装置连接在氩气控制阀后端管道上或排气阀前端管道上或上炉室氩气控制阀后端管道上或炉盖氩气控制阀后端管道上。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101831690A (zh) * 2010-05-31 2010-09-15 常州亿晶光电科技有限公司 拉晶炉初级吸尘储尘箱
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