TWI622672B - 新型加熱器及單晶提拉爐熱場結構 - Google Patents

新型加熱器及單晶提拉爐熱場結構 Download PDF

Info

Publication number
TWI622672B
TWI622672B TW106101062A TW106101062A TWI622672B TW I622672 B TWI622672 B TW I622672B TW 106101062 A TW106101062 A TW 106101062A TW 106101062 A TW106101062 A TW 106101062A TW I622672 B TWI622672 B TW I622672B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
heater
crucible
furnace
heater body
new
Prior art date
Application number
TW106101062A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201807268A (zh
Inventor
鄧先亮
Original Assignee
上海新昇半導體科技有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 上海新昇半導體科技有限公司 filed Critical 上海新昇半導體科技有限公司
Publication of TW201807268A publication Critical patent/TW201807268A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI622672B publication Critical patent/TWI622672B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本發明提供一種新型加熱器及單晶提拉爐熱場結構，所述新型加熱器用來替單晶提拉爐熱場結構中的坩堝進行加熱，所述新型加熱器包括加熱器主體，所述加熱器主體包括第一部分及位於所述第一部分下方且與所述第一部分相連接的第二部分；所述第一部分的厚度由上至下逐漸增大。本發明的新型加熱器根據實際溫度分佈的需要將加熱器主體不同位置的厚度設置為不同，可以有效降低加熱器材料的損耗；透過設置延伸至坩堝底部的凸部，使用凸部與具有不同厚度的加熱器主體組合成一個整體進行加熱，可以精確地控制單晶提拉爐熱場結構中的溫度分佈，且不需要底部加熱器配合使用，減少了一路控制系統。

Description

新型加熱器及單晶提拉爐熱場結構
本發明屬於一種半導體設備，特別是涉及一種新型加熱器及單晶提拉爐熱場結構。
在利用直拉法製備大尺寸矽單晶的過程中，所使用到的單晶提拉爐熱場結構如圖1所示，石墨加熱器作為熱場關鍵部件直接影響長晶過程中的熱場溫度分佈；目前，在製備300mm及更大尺寸矽單晶過程中通常採用位於坩堝11側面的主加熱器12及位於坩堝11底部的底部加熱器13的組合來實現對溫度場的精確控制，其中，所述主加熱器12為形狀比較規則的加熱器，即所述主加熱器12各部分的厚度幾乎相同。但這樣做不但增加了一路加熱器控制系統，使得控制系統精確控制難度加大；而且由於拉晶過程加熱器僅靠近坩堝底部位置屬於高溫區，而其他部分溫度相對較低，造成一些區域的石墨材料浪費。
鑒於以上所述習知技術的缺點，本發明的目的在於提供一種新型加熱器及單晶提拉爐熱場結構，用於解決習知技術中單晶提拉爐熱場結構採用形狀規則的主加熱器及底部加熱器的組合對溫場進行精確控制存 在的控制系統精確控制難度大，造成一些區域的石墨材料浪費的問題。
為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種新型加熱器，所述新型加熱器適用於為單晶提拉爐熱場結構中的坩堝進行加熱，所述新型加熱器包括加熱器主體，所述加熱器主體包括第一部分及位於所述第一部分下方且與所述第一部分相連接的第二部分；所述加熱器主體第一部分的厚度由上至下逐漸增大。
本發明還提供一種單晶提拉爐熱場結構，所述單晶矽提拉爐熱場結構包括：爐體；坩堝，位於所述爐體內；如上述任一方案中所述的新型加熱器，位於所述爐體內，且位於所述坩堝週邊。
如上所述，本發明的新型加熱器及單晶提拉爐熱場結構，具有以下有益效果：本發明的新型加熱器根據實際溫度分佈的需要將加熱器主體不同位置的厚度設置為不同，可以有效降低加熱器材料的損耗；通過設置延伸至坩堝底部的凸部，使用凸部與具有不同厚度的加熱器主體組合成一個整體進行加熱，可以精確控制單晶提拉爐熱場結構中溫度分佈，且不需要底部加熱器配合使用，減少了一路控制系統。
11‧‧‧坩堝
12‧‧‧主加熱器
13‧‧‧底部加熱器
20‧‧‧新型加熱器
201‧‧‧加熱器主體
2011‧‧‧第一部分
2012‧‧‧第二部分
202‧‧‧凸部
21‧‧‧爐體
22‧‧‧坩堝
221‧‧‧石墨坩堝
222‧‧‧石英坩堝
23‧‧‧熱屏
24‧‧‧石墨結構
25‧‧‧保溫層
26‧‧‧石墨端蓋
圖1顯示為習知技術中的單晶提拉爐熱場結構的結構示意圖。
圖2顯示為本發明實施例一中提供的新型加熱器的結構示意圖。
圖3顯示為本發明實施例二中提供的單晶提拉爐熱場結構的結構示意圖。
以下透過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本發明所 屬技術領域者可由本說明書所揭露的內容輕易地瞭解本發明的其他優點與功效。本發明還可以透過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
請參閱圖2至圖3，需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，雖圖示中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的元件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各元件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其元件佈局型態也可能更為複雜。
實施例一：
請參閱圖2，本發明提供一種新型加熱器20，所述新型加熱器20適用於為單晶提拉爐熱場結構中的坩堝進行加熱，所述新型加熱器20包括加熱器主體201，所述加熱器主體201包括第一部分2011及位於所述第一部分2011下方且與所述第一部分2011相連接的第二部分2012；所述加熱器主體201之第一部分2011的厚度由上至下逐漸增大。
作為示例，所述新型加熱器20可以為但不僅限於石墨加熱器。
作為示例，所述加熱器主體201之第一部分2011與所述加熱器主體201之第二部分2012為一體化成型結構，即所述加熱器主體201之第一部分2011與所述加熱器主體201之第二部分2012為一體結構。
作為示例，所述加熱器主體201之第一部分2011與所述加熱器主體201之第二部分2012的交界處靠近所述坩堝的底部。在所述單晶提拉 爐熱場結構進行拉晶的過程中，只有所述坩堝的底部屬於高溫區，而其他部分的溫度相對較低，將所述加熱器主體201之第一部分2011與所述加熱器主體201之第二部分2012的交界處設置在靠近所述坩堝的底部的位置，使得位於所述坩堝底部附近的所述加熱器主體201之第一部分2011的厚度最厚，而位於所述坩堝上部的所述加熱器主體201之第一部分2011的厚度較薄，這樣的設計即可以保證加熱效果，又減少了新型加熱器材料(如石墨)的損耗。
作為示例，所述加熱器主體201之第二部分2012靠近所述加熱器主體201之第一部分2011的厚度與所述加熱器主體201之第一部分2011的最大厚度相同。當然，在其他示例中，所述加熱器主體201之第二部分2012的厚度也可以與所述加熱器主體201之第一部分2011的最大厚度不同，所述加熱器主體201之第二部分2012的厚度即可以大於所述加熱器主體201之第一部分2011的最大厚度，也可以小於所述加熱器主體201之第一部分2011的最大厚度。
作為示例，所述加熱器主體201徑向截面的形狀為圓環形，以確保所述加熱器主體201環繞在所述坩堝的四周週邊，從而保證各部分的熱場均勻。
作為示例，所述新型加熱器20還包括凸部202，所述凸部202固定於所述加熱器主體201內側，且自所述加熱器主體201內側延伸至所述坩堝底部。在所述加熱器主體201內側設置延伸至所述坩堝底部的所述凸部202，可以進一步增強對所述坩堝底部的加熱，從而滿足所述坩堝底部處於高溫區的要求；同時，透過設置延伸至所述坩堝底部的所述凸部202，使用 所述凸部202與具有不同厚度的所述加熱器主體201組合成一個整體進行加熱，可以精確控制單晶提拉爐熱場結構中溫度分佈的要求，不需要底部加熱器配合使用，減少了一路控制系統，更有利於溫度分佈的精確控制。
作為示例，所述凸部202的厚度自所述加熱器主體201內側至所述坩堝底部逐漸減小。將所述凸部202的厚度設置為自所述加熱器主體201內側至所述坩堝底部逐漸減小，即可以保證加熱效果，又減少了新型加熱器材料的損耗。
作為示例，所述凸部202遠離所述坩堝底部的一端固定於所述加熱器主體201之第一部分2011與所述加熱器主體201之第二部分2012的交界處。當然，在其他示例中，所述凸部202遠離所述坩堝底部的一端還可以固定於所述加熱器主體201內側的其他位置。
作為示例，所述凸部202與所述加熱器主體201為一體化成型結構，即所述凸部202與所述加熱器主體201為一體結構。
作為示例，所述凸部202為倒梯形環狀結構；即所述凸部202軸向截面的形狀為倒梯形，且其中部為上下貫通的中空結構。將所述凸部202設置為倒梯形環狀結構，可以確保所述凸部202環繞所述坩堝底部四周，從而使得所述坩堝底部各部分的熱場均勻分佈。
作為示例，所述凸部202徑向截面的形狀為圓環形。
實施例二：
請參閱圖3，本發明還提供一種單晶提拉爐熱場結構，所述單晶矽提拉爐熱場結構包括：爐體21；坩堝22，所述坩堝22位於所述爐體21內；如實施例一中所述的新型加熱器20，所述新型加熱器20位於所述爐體21 內，且位於所述坩堝22週邊。所述新型加熱器20的具體結構請參閱實施例一，此處不再累述。
作為示例，所述坩堝22包括石墨坩堝221及石英坩堝222，所述石英坩堝222位於所述石墨坩堝221內。
作為示例，所述單晶矽提拉爐熱場結構還包括：熱屏23，所述熱屏23位於所述爐體21內，且位於所述坩堝22的上方；石墨結構24，所述石墨結構24位於所述爐體21內，且位於所述新型加熱器20及所述熱屏23週邊；保溫層25，所述保溫層25位於所述爐體21內，且位於所述石墨結構24的週邊；所述保溫層25可以為但不僅限於石墨保溫層；石墨端蓋26，所述石墨端蓋26位於所述爐體21內，且位於所述石墨結構24及所述保溫層25的頂部。
綜上所述，本發明提供一種新型加熱器及單晶提拉爐熱場結構，所述新型加熱器適用於為單晶提拉爐熱場結構中的坩堝進行加熱，所述新型加熱器包括加熱器主體，所述加熱器主體包括第一部分及位於所述第一部分下方且與所述第一部分相連接的第二部分；所述加熱器主體之第一部分的厚度由上至下逐漸增大。本發明的新型加熱器根據實際溫度分佈的需要將加熱器主體不同位置的厚度設置為不同，可以有效降低加熱器材料的損耗；透過設置延伸至坩堝底部的凸部，使用凸部與具有不同厚度的加熱器主體組合成一個整體進行加熱，可以精確控制單晶提拉爐熱場結構中溫度分佈，且不需要底部加熱器配合使用，減少了一路控制系統。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇 下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知織者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的申請專利範圍所涵蓋。

Claims (10)

  1. 一種新型加熱器，適用於為一單晶提拉爐熱場結構中的坩堝進行加熱，包括：一加熱器主體，所述加熱器主體包括一第一部分及位於所述第一部分下方且與所述第一部分相連接的一第二部分；所述加熱器主體之第一部分的厚度由上至下逐漸增大；所述新型加熱器還包括至少一凸部，所述至少一凸部固定於所述加熱器主體內側，且自所述加熱器主體內側延伸至所述坩堝底部；以及所述至少一凸部的厚度自所述加熱器主體內側至所述坩堝底部逐漸減小。
  2. 如請求項1所述的新型加熱器，其中所述加熱器主體之第一部分與所述加熱器主體之第二部分為一體化成型結構。
  3. 如請求項1所述的新型加熱器，其中所述加熱器主體之第一部分與所述加熱器主體之第二部分的交界處靠近所述坩堝的底部。
  4. 如請求項1所述的新型加熱器，其中所述加熱器主體之第二部分靠近所述加熱器主體之第一部分的厚度與所述加熱器主體之第一部分的最大厚度相同。
  5. 如請求項1所述的新型加熱器，其中所述加熱器主體徑向截面的形狀為圓環形。
  6. 如請求項1所述的新型加熱器，其中所述至少一凸部遠離所述坩堝底部的一端固定於所述加熱器主體之第一部分與所述加熱器主體之第二部分的交界處。
  7. 如請求項1所述的新型加熱器，其中所述至少一凸部與所述加熱器主體為一體化成型結構。
  8. 如請求項1所述的新型加熱器，其中所述至少一凸部為倒梯形環狀結構。
  9. 一種單晶矽提拉爐熱場結構，包括：一爐體；一坩堝，位於所述爐體內；如請求項1至8中任一項所述的新型加熱器，位於所述爐體內，且位於所述坩堝週邊。
  10. 如請求項9所述的單晶矽提拉爐熱場結構，還包括：一熱屏，位於所述爐體內，且位於所述坩堝的上方；一石墨結構，位於所述爐體內，且位於所述新型加熱器及所述熱屏週邊；一保溫層，位於所述爐體內，且位於所述石墨結構的週邊；一石墨端蓋，位於所述爐體內，且位於所述石墨結構及所述保溫層的頂部。
TW106101062A 2016-08-25 2017-01-12 新型加熱器及單晶提拉爐熱場結構 TWI622672B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610725182.8A CN107779945B (zh) 2016-08-25 2016-08-25 异型加热器及单晶提拉炉热场结构
??201610725182.8 2016-08-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201807268A TW201807268A (zh) 2018-03-01
TWI622672B true TWI622672B (zh) 2018-05-01

Family

ID=61439106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106101062A TWI622672B (zh) 2016-08-25 2017-01-12 新型加熱器及單晶提拉爐熱場結構

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN107779945B (zh)
TW (1) TWI622672B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109554755A (zh) * 2018-12-19 2019-04-02 西安奕斯伟硅片技术有限公司 一种加热设备及多晶硅生产设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6153186A (ja) * 1984-08-23 1986-03-17 Nec Corp 抵抗加熱用ヒ−タ
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

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1015187B (zh) * 1984-08-06 1991-12-25 索尼公司 单晶生长装置
JP3428626B2 (ja) * 1998-06-25 2003-07-22 三菱住友シリコン株式会社 シリコン単結晶の引上げ装置及びその引上げ方法
JP2000203987A (ja) * 1999-01-14 2000-07-25 Toshiba Ceramics Co Ltd 単結晶製造装置
JP2003209115A (ja) * 2002-01-17 2003-07-25 Toshiba Ceramics Co Ltd シリコンウェーハの製造方法
CN102162123B (zh) * 2011-04-01 2012-11-07 江苏大学 双加热器移动热屏式直拉单晶炉
CN103628129A (zh) * 2012-08-27 2014-03-12 上海杰姆斯电子材料有限公司 一种直拉法制备单晶硅所使用的石墨加热器
CN104818524A (zh) * 2015-04-28 2015-08-05 汤灏 一种改善直拉法生长单晶硅质量的方法以及加热器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6153186A (ja) * 1984-08-23 1986-03-17 Nec Corp 抵抗加熱用ヒ−タ
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

Also Published As

Publication number Publication date
TW201807268A (zh) 2018-03-01
CN107779945B (zh) 2020-11-27
CN107779945A (zh) 2018-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017181765A1 (zh) 一种pvt法生长碳化硅单晶时随炉退火的方法
TWI722449B (zh) 一種單晶生長爐的反射屏及單晶生長爐
JP6937525B2 (ja) 大型サイズ高純度炭化ケイ素単結晶、基板及びその製造方法並びに製造用装置
CN214830783U (zh) 一种生长碳化硅单晶的坩埚结构
CN106637410A (zh) 坩埚装置
TWI622672B (zh) 新型加熱器及單晶提拉爐熱場結構
JP2020093965A (ja) ＳｉＣ単結晶の製造装置及びＳｉＣ単結晶製造用の構造体
CN109930197A (zh) 热屏及单晶硅生长炉结构
CN109930200A (zh) 热屏及单晶硅生长炉结构
TWI726505B (zh) 一種晶體生長爐的導流筒和晶體生長爐
TWI622673B (zh) 拉晶爐的拉晶機構
CN102787349B (zh) 一种铸锭坩埚及铸锭装置
CN206521536U (zh) 坩埚装置
TWI622669B (zh) 熱屏組件及單晶提拉爐熱場結構
CN102677169B (zh) 一种蓝宝石长晶炉保温装置
JP7537079B2 (ja) 結晶成長装置及び坩堝
CN207811930U (zh) 单晶炉导流筒
CN207862478U (zh) 一种自密封碳化硅晶体生长用坩埚装置
TW201303095A (zh) 長晶裝置
CN207582004U (zh) 一种单晶炉钼导流筒热场隔热装置
CN207987352U (zh) 一种多边形多晶硅铸锭装置
TWI541390B (zh) 類單晶之製備方法
CN211734534U (zh) 一种具有底部隔热条的硅材料生长炉
CN219301324U (zh) 内串式石墨化炉的散热装置
TWI833617B (zh) 晶體生長裝置