一种加热器、拉晶炉和消除大直径单晶硅自我间隙缺陷的方法技术

本发明专利技术涉及一种加热器、拉晶炉和消除大直径单晶硅自我间隙缺陷的方法，涉及单晶硅晶体生长领域，加热本体为圆筒形，拉晶炉的导流筒架设于坩埚上方，加热本体安装于导流筒内侧。消除大直径单晶硅自我间隙缺陷的方法，采用所述的拉晶炉实现，单晶硅棒拉出液面后，利用所述加热本体对单晶硅棒进行加热并使单晶硅棒保持在950℃以上，保持时间为至少15小时。有益效果是：加热器保证硅棒在一定时间里保持拉出的晶体在950℃以上，利用加热本体对拉出液面的硅棒进行保温，让自我间隙的硅原子有足够的时间向单晶硅棒外表面这个自由界面扩散，从而在大直径硅棒中消除这种微观点缺陷。在大直径硅棒中消除这种微观点缺陷。在大直径硅棒中消除这种微观点缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种加热器、拉晶炉和消除大直径单晶硅自我间隙缺陷的方法


[0001]本专利技术涉及单晶硅晶体生长领域，具体涉及一种加热器、拉晶炉和消除大直径单晶硅自我间隙缺陷的方法。

技术介绍

[0002]本实专利技术涉及一种在直拉法（Czochralski）单晶硅生长中，消除自我间隙缺陷（self interstitial）的方法，以用来扩散并消除单晶硅内部的自我间隙缺陷。
[0003]通常大直径单晶硅棒是指硅棒的直径大于或等于200mm，例如200mm或300mm等。传统上，一个直拉法（Czochralski）拉晶炉里，会用使用石墨的导流筒（graphite reflector，英文意思是反射器，但是对应中文是导流筒）,导流筒的主要作用是增加拉晶时在固相中的纵向温度梯度，对比没有导流筒的开放式热场，导流筒可以大幅提高晶体的拉速，从而提高单晶炉的效率并降低晶体生产成本。导流筒的使用，固然有上述优点，但是导流筒的存在，不仅增加了固相的纵向温度梯度，同时也增加了固相中的径（横）向温度梯度，根据业界权威俄罗斯科学家Voronkov的缺陷生成理论以及无数实战经验，这样大的径向温度梯度，会使得晶体生长中，产生的微观点缺陷（micro grown
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in point defects）极难控制。微观点缺陷中，分成两大型，一种是间隙型（interstitial）的，另一种是空穴型（vacancy）的，这两大型的微观点缺陷，还可细分成几个亚型，如间隙型的缺陷可分成自我间隙和位错环（dislocation loop）两种亚型，空穴型的又可以细分成D型、H型、P型和L型四种亚型，这些微观点缺陷都是芯片杀手，会造成芯片制造的良率大幅下降，所以，既然自我间隙是一种有对下游芯片制造非常有害的缺陷，就必须在拉晶时把它消除。自我间隙就是单晶硅的晶格里，不应该存在原子的晶格空间里，多余存在了一个或几个硅原子。
[0004]在正常的拉晶中，自我间隙如果出现，一定位于靠近晶体外表的区域，这是由于生长中的晶棒必须通过表面散热，而自然形成的晶棒径向温度分布不均匀所致的必然结果。
[0005]现有的拉晶炉中，在坩埚上方通常不设置加热器，且加热器的结构通常为高度较低的环形，难以实现硅棒的长时间保温，无法消除自我间隙缺陷这一特定的微观点缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是如何实现大直径单晶硅长时间保温从而消除自我间隙缺陷。
[0007]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种加热器，用于直径为D的单晶硅棒的拉晶，加热器包括加热本体，所述加热本体为圆筒形，所述加热本体的内径X为D+25mm≤X≤D+40mm，所述加热本体的高度H为0.8
×
D≤H≤D。
[0008]本专利技术的有益效果是：加热器为圆筒形，可以大部分的覆盖单晶硅棒，保证硅棒在高度方向一定范围内保温均匀，消除自我间隙缺陷效果好。
[0009]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0010]进一步，加热器还包括安装架，所述安装架与所述加热本体固定连接。
[0011]进一步，所述安装架包括多个伸缩支撑杆，多个所述伸缩支撑杆沿所述加热本体的周向均匀分布，且下端与所述加热本体固定连接。
[0012]采用上述进一步方案的有益效果是：不同拉晶工艺，拉速不一样，可根据不同的拉晶工艺调整加热本体与硅液面的距离，来调整单晶硅棒在特定温度的保持时间。
[0013]进一步，所述伸缩支撑杆为电动伸缩杆或液压伸缩杆。
[0014]进一步，所述加热本体的最大功率为30kw。
[0015]进一步，所述加热本体的材质为石墨、碳化硅或钨。
[0016]本专利技术还提供一种拉晶炉，包括坩埚、导流筒和所述的加热器，所述导流筒架设于所述坩埚上方，所述加热本体安装于所述导流筒内侧。
[0017]有益效果是：利用加热本体对拉出液面的硅棒进行保温，以消除单晶硅自我间隙缺陷。
[0018]进一步，所述加热本体的下端距离所述坩埚内的硅液面的距离为150
‑
300mm。
[0019]采用上述进一步方案的有益效果是：由于硅的熔点是1410℃，因为存在热辐射，液面以上有余温，并且有一段距离的温度会高于950℃，液面以上存在余温的这段距离不用加热本体进行加热，可减少能源浪费。若加热本体的下端距离所述坩埚内的硅液面的距离小于150mm，加热的部分产生重叠，造成能源浪费；若该距离大于300mm，硅晶体的温度会有一段时间低于950℃，就不能有效地让自我间隙原子扩散，从而导致不能有效地消除自我间隙缺陷。
[0020]进一步，拉晶炉还包括主加热器和底部加热器，所述主加热器架设于所述坩埚的外侧，所述底部加热器架设在所述坩埚的下方。
[0021]本专利技术还提供一种消除大直径单晶硅自我间隙缺陷的方法，采用所述的拉晶炉实现，单晶硅棒拉出液面后，利用所述加热本体对单晶硅棒进行加热并使单晶硅棒保持在950℃
‑
1000℃，保持时间为至少15小时。
[0022]有益效果是：使已经拉出液面的单晶硅棒，保持在950℃以上至少15小时，让自我间隙的硅原子有足够的时间向单晶硅棒外表面这个自由界面扩散，从而在大直径硅棒中消除这种微观点缺陷。
附图说明
[0023]图1为本专利技术加热本体的结构图；图2为本专利技术加热器的结构图；图3为本专利技术拉晶炉的结构图。
[0024]附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、加热本体；2、伸缩支撑杆；3、坩埚；4、导流筒；5、主加热器；6、底部加热器。
具体实施方式
[0025]以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0026]如图1
‑
图2所示，本实施例提供一种加热器，用于直径为D的单晶硅棒的拉晶，加热
器包括加热本体1，所述加热本体1为圆筒形，所述加热本体1的内径X为D+25mm≤X≤D+40mm，所述加热本体1的高度H为0.8
×
D≤H≤D。
[0027]加热本体为圆筒形，可以大部分的覆盖单晶硅棒，保证硅棒在高度方向一定范围内保温均匀，消除自我间隙缺陷效果好。
[0028]在上述方案的基础上，加热器还包括安装架，所述安装架与所述加热本体1固定连接。
[0029]具体的，加热本体1通过安装架安装在拉晶炉内。安装架可以为固定的架体，或者是可伸缩的结构。
[0030]在上述方案的基础上，所述安装架包括多个伸缩支撑杆2，多个所述伸缩支撑杆2沿所述加热本体1的周向均匀分布，且下端与所述加热本体1固定连接。
[0031]不同拉晶工艺，拉速不一样，可根据不同的拉晶工艺调整加热本体1与硅液面的距离，来调整单晶硅棒在特定温度的保持时间。
[0032]在上述方案的基础上，所述伸缩支撑杆2为电动伸缩杆或液压伸缩杆。
[0033]在上述方案的基础上，所述加热本体1的最大功率为30本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加热器，用于直径为D的单晶硅棒的拉晶，其特征在于，加热器包括加热本体（1），所述加热本体（1）为圆筒形，所述加热本体（1）的内径X为D+25mm≤X≤D+40mm，所述加热本体（1）的高度H为0.8
×
D≤H≤D。2.根据权利要求1所述的一种加热器，其特征在于，加热器还包括安装架，所述安装架与所述加热本体（1）固定连接。3.根据权利要求2所述的一种加热器，其特征在于，所述安装架包括多个伸缩支撑杆（2），多个所述伸缩支撑杆（2）沿所述加热本体（1）的周向均匀分布，且下端与所述加热本体（1）固定连接。4.根据权利要求3所述的一种加热器，其特征在于，所述伸缩支撑杆（2）为电动伸缩杆或液压伸缩杆。5.根据权利要求1
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4任一项所述的一种加热器，其特征在于，所述加热本体（1）的最大功率为30kw。6.根据权利要求1
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4任一项所述的一种加热器，其特征在于，所述加热本体（1）的材质为石墨、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶莹，
申请(专利权)人：陶莹，
类型：发明
国别省市：