[发明专利]一种提拉法晶体生长炉

说明书

技术领域

本发明属于半导体晶体生长设备技术领域，具体涉及一种提拉法晶体生长炉。

背景技术

目前由于半导体晶体的广泛应用，特别是高熔点半导体的使用，提拉法作为一种有效的高熔点半导体晶体生长方法在晶体生产中占有重要地位。

如图1所示，现有技术中的一种提拉法晶体生长炉，包括炉体、位于炉体炉腔5内中央的坩埚2，坩埚2内有生长的晶体3，与所述炉腔5同轴设置的籽晶杆4，其一端与晶体3接触以用于晶体3生长，另一端从炉体顶部伸出，炉腔5内位于坩埚2底部设置有地盘隔热板1,炉体炉腔呈圆筒结构，炉体外周包覆有隔热材料以与外界隔热，炉体外周设置有用于感应加热的线圈8。炉体底部9和顶部7上均开始有与炉腔5相通的孔。

高质量晶体生长需要严格控制晶体生长过程中的冷却过程，提拉法晶体生长过程中有冷却气流分别从底部和上部孔中送入，然后经顶部流出。在结构上由于上部气流入口为分开布置的孔，而下部气流入口为环形，这样的气流组织方式使得整个炉腔中的气体流动和温度分布不是三维对称。同时，在炉腔中气体实际流动状态为湍流，两方面因素造成了更显著的温度分布三维不对称性。在这种环境下冷却的圆柱状晶体必定不能获得三维对称的温度分布，所以晶体中容易产生较大的应力，导致大量位错或者晶体破裂，降低晶体质量。而且在这种气体组织中上部冷却气体能够在炉腔中向下长距离流动，在晶体壁面处有较大的温度梯度，这一梯度也加剧了晶体中位错或者破裂的产生。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种提拉法晶体生长炉腔，可以有效减小炉腔中气体流动和温度分布的三维效应，同时能够降低晶体生长过程中固液界面处的温度梯度，减小晶体顶部开裂的产生，使晶锭处在一个合适的冷却温度环境中。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提拉法晶体生长炉，其特征在于，包括内部中空而形成炉腔的炉体，置于炉腔中心的坩埚，该坩埚与一同轴置于炉腔内的籽晶杆相连，用于在坩埚内生长晶体；其特征在于，位于所述坩埚上部的所述炉腔内壁具有一定锥度，形成圆台筒体结构。

作为本发明的改进，所述炉腔的炉顶和炉底均设置有与所述炉腔相通的孔，用于通入气流，以带走晶体生长过程中的气体杂质同时实现对晶体的冷却。

作为本发明的改进，所述炉腔内壁位于坩埚上部空间至炉腔顶部的所述圆台筒体结构，其最大长度可延伸至最大晶锭高度处。

作为本发明的改进，所述圆台筒体结构相对远离坩埚的端部面积小于相对接近坩埚端部的面积。

作为本发明的改进，所述炉腔内在位于所述坩埚2下部设置有底盘隔热板1，用于炉体底部的隔热。

作为本发明的改进，所述炉体外部覆盖有隔热材料，用于炉体的隔热。

作为本发明的改进，所述炉体外部设置有用于感应加热的线圈。

本发明中，将原有的圆柱形提拉法晶体炉内腔的上端设计成一个圆台，其长度最大可延伸至最大晶锭高度处。经过计算分析，这种结构不仅能够有效控制腔体内的流动状态，有效降低原有炉腔中的三维流动，使得晶体生长过程中处在较好的冷却环境中，减小晶体发生破裂的可能性，而且晶体生长过程中固液界面处的温度梯度也能够得到较好的控制。

本发明的生长炉可以有效控制提拉法炉腔中流动传热的三维效应，在晶体周围组织较好的温度环境，同时使得晶体生长过程中固液界面处在较好的温度梯度。这种新型的炉腔结构能够减小晶体生长过程中位错或者破裂的产生，提高晶体质量。

附图说明

图1是现有技术中的提拉法晶体生长炉的结构示意图；

图2是按照本发明实施例的提拉法晶体生长炉的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2所示，本实施例的提拉法晶体生长炉，其包括炉体，该炉体内部中空形成炉腔5，底盘隔热板1、金属坩埚2、坩埚2内生长的晶体3，籽晶杆4设置在炉腔5中，炉腔5外围包裹有隔热材料6，用于感应加热的线圈8设置在炉体外周。

坩埚2置于炉腔中心，该坩埚2与一同轴置于炉腔5内的籽晶杆4相连，用于在坩埚2内生长晶体3。

坩埚2下部设置有底盘隔热板1，用于炉体底部的隔热，炉体外部覆盖有隔热材料6，用于炉体的隔热。