[实用新型]单晶炉

说明书

本实用新型公开了单晶炉，包括：单晶炉本体、石英坩埚、籽晶、第一加热器、第二加热器、导流筒和第三加热器，单晶炉本体内限定出容纳空间；石英坩埚设在容纳空间；籽晶可垂直移动地设在石英坩埚上方且可伸入熔硅中以便直拉长晶得到晶棒；第一加热器设在单晶炉本体内且位于石英坩埚的下方；第二加热器设在单晶炉本体内且环绕石英坩埚的侧壁；导流筒设在石英坩埚上方且环绕晶棒的一部分；第三加热器包括加热丝、正极脚和负极脚，正极脚穿过导流筒与加热丝的一端相连，负极脚穿过导流筒与加热丝的另一端相连，加热丝围绕晶棒周向的一部分设置且位于石英坩埚和导流筒之间。采用该单晶炉在提高单晶生产效率的同时提高单晶品质。

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，具体涉及一种单晶炉。

背景技术

随着半导体装置尺寸的降低，使得半导体电路的整合程度也随之增加。近年来，对于作为半导体装置基底材料的单晶硅尤其是采用Czochralski法(以下称CZ法)生长的单晶硅有更严格的品质需求。特别的，需要降低在单晶成长中产生且降低氧介电崩溃电压和装置特性的FPD,LSTD，和COP等成长缺陷的密度和尺寸。

根据Voronkov的理论，晶体内本质缺陷种类与浓度由CZ法长晶的提拉速度(V)与固液界面的温度梯度(G)的比值(V/G)决定，当V/G大于某临界值时晶体内缺陷偏向空孔型且V/G值越大空孔缺陷浓度越高，反之，V/G小于某临界值时晶体内缺陷偏向插入型且V/G值越小插入型缺陷浓度越高。所以要降低晶体内缺陷必需降低提拉速度或增加固液界面的温度梯度，使得V/G非常接近此临界值，并增加径向温度梯度的均匀性，使得硅片整面都具有相同的缺陷浓度。

通常，认为晶体在提拉方向上的温度梯度G由用于拉动籽晶生长单晶的单晶炉的热场结构确定。然而，在拉动籽晶时改变热场结构是极其困难的。因此，当如上所述以控制V/G生长单晶时，在拉晶制备单晶期间不控制晶体的温度梯度G。因此，通常通过调节提拉速率V来控制V/G，从而产生低缺陷区域的单晶。

然而，晶体的温度梯度G通常随着单晶生长而趋于降低，因此在生长单晶的晶棒末端的G比在生长晶棒的开始时的G变小。因此，为了几乎恒定地将V/G控制为期望值，随着单晶生长，必须根据晶体的温度梯度G的波动(下降)将提拉速率V改变为较低的速率。但是，该种方式延长了晶棒生长时间，导致生产率降低等问题。

因此，现有的制备晶棒的技术有待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种单晶炉，采用该单晶炉在采用CZ法生长单晶时，可以通过控制晶棒提拉方向上温度梯度G的波动来控制V/G恒定，从而在不降低提拉速度V的情况下拉出单晶，进而可以在提高单晶生产效率的同时提高单晶品质。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种单晶炉。根据本实用新型的实施例，所述单晶炉包括：

单晶炉本体，所述单晶炉本体内限定出容纳空间；

石英坩埚，所述石英坩埚设在所述容纳空间内用于熔化多晶硅原料且盛放熔硅；

籽晶，所述籽晶可转动且可垂直移动地设在所述石英坩埚上方且可伸入所述熔硅中以便直拉长晶得到晶棒；

第一加热器，所述第一加热器设在所述单晶炉本体内且位于所述石英坩埚的下方；

第二加热器，所述第二加热器设在所述单晶炉本体内且环绕所述石英坩埚的侧壁；

导流筒，所述导流筒设在所述石英坩埚上方且环绕所述晶棒的一部分；

第三加热器，所述第三加热器包括加热丝、正极脚和负极脚，所述正极脚穿过所述导流筒与所述加热丝的一端相连，所述负极脚穿过所述导流筒与所述加热丝的另一端相连，所述加热丝围绕所述晶棒周向的一部分设置且位于所述石英坩埚和所述导流筒之间。