[实用新型]一种用于改善单晶径向氧梯度的热屏装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于改善单晶径向氧梯度的热屏装置，属于半导体材料技术领域。

背景技术

直拉硅单晶中的氧是形成氧化诱生层错及热施主的主要因素，它来源于石英锅和熔硅的反应，主要通过熔体表层以对流为运输载体传输到晶体固-液界面。熔体中的氧大多数从自由表面挥发，剩余的进入硅单晶中。随着晶体直径及集成电路集成度的提高，氧径向均匀性极为重要。为了保证熔硅中各杂质（氧）的充分排出及减少温场及熔硅热量对单晶棒的影响，在传统工艺中，往往采用一种圆筒型的装置进行屏蔽、导流，称之为热屏。普通热屏的结构如图4所示。由图4可见，普通热屏的结构为上宽下窄的圆筒，该结构可使单晶受烘烤面大幅减少，屏蔽了大量的温场及硅溶液溢出的热量，并形成了一个粗放的管道，利用管道效应将挥发的各种杂质（氧、碳）由热屏蔽与温场形成的管道抽走。但是这种普通热屏在温场中的作用也仅止于导流和隔热，其屏蔽热辐射效率低下，对熔体界面的温度梯度改善度有限，不能将熔融硅中的氧释放充分，导致晶体部分电性参数变差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种用于改善单晶径向氧梯度的热屏装置，利用该装置可以降低晶体中的氧含量，并提高径向氧浓度的均匀性。

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：

一种用于改善单晶径向氧梯度的热屏装置，特别之处是，它包括固定端、隔热壁和导向平板，所述隔热壁为上大下小的筒状，所述导向平板为水平设置的环装板，导向平板固接在隔热壁下端。

上述用于改善单晶径向氧梯度的热屏装置，所述导向平板下表面分布数圈齿形环，相邻齿形环之间形成回流槽，所述齿形环的截面形状为锯齿形，各齿形环靠近中心的面为圆锥面，各齿形环远离中心的面为圆柱面。 

上述用于改善单晶径向氧梯度的热屏装置，所述导向平板的边缘处设有与其相连的环装导向竖板。

上述用于改善单晶径向氧梯度的热屏装置，所述齿形环设置3-5圈，各齿形环的齿高H为10-20毫米，各回流槽的槽底宽度L为2-3毫米，所述齿形环圆锥面与水平方向夹角α为125-135°。

上述用于改善单晶径向氧梯度的热屏装置，所述固定端位于隔热壁顶端，固定端为环状。

上述用于改善单晶径向氧梯度的热屏装置，所述隔热壁的壁厚为6-10毫米。

本实用新型针对解决传统热屏屏蔽热辐射效率低下，不能充分改善熔体界面的温度梯度问题，对传统热屏结构进行了改进，在热屏下部增设了环装平板，在环装平板的下表面设有数圈齿形环，各相邻齿形环之间形成回流槽。采用本实用新型的有益效果是：1、拉晶过程中增强了管道效应的利用率；2、齿形环之间形成环流，增加液面上方的负压值，加速SiO的溢出效率，降低了硅溶液中的氧含量，改善了硅单晶中的氧含量梯度即浓度值；3、充分改善了熔硅界面的温度梯度，对成晶效率、界面平坦度、杂质的径向均匀性等各项参数均有明显改善效果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的仰视图；

图3是本实用新型使用状态示意图；

图4是传统热屏结构示意图。

图中各标号清单为：1、固定端，2、隔热壁，3、导向平板，4、齿形环，5、回流槽，6、导向竖板，7、保温盖，8、加热器，9、石英锅，10、硅单晶。

具体实施方式

参看图1、图2，本实用新型包括固定端1、隔热壁2、导向平板3和导向竖板6。隔热壁2为上大下小的筒状，隔热壁的壁厚为6-10毫米。本实用新型的改进要点体现在导向平板和导向竖板，由图可见，导向平板为水平设置的环装板，导向平板固接在隔热壁下端，导向平板的边缘处设有与其相接为一体、环装的导向竖板6，导向竖板的高度为80-120毫米。在导向平板3的下表面分布数圈齿形环4，齿形环设置3-5圈，相邻齿形环之间形成回流槽5。齿形环的截面形状为锯齿形，各齿形环靠近中心的面为圆锥面，各齿形环远离中心的面为圆柱面；各齿形环4的齿高H为10-20毫米，各回流槽5的槽底宽度L为2-3毫米，齿形环圆锥面与水平方向夹角α为125-135°

参看图3，本实用新型使用时，所述热屏装置的下部探入石英锅9内，石英锅内为熔硅，导向平板位于熔硅液面上方，齿形环与熔硅液面保留30-50毫米的间隙，导向竖板的外径与石英锅之间间隙为50-80毫米。热屏装置的顶端为固定端1，固定端的外径大于与保温盖7的内径3-5毫米，固定端与保温盖固定。充入的氩气利用热屏装置与石英锅间的通道带走挥发的氧。热屏装置下部的导向平板和齿形环可以使气体回旋，增加SiO的溢出量，降低硅溶液中的氧含量，改善了硅单晶中的氧含量梯度即浓度值。