【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造，尤其涉及一种直拉单晶炉加热装置及其工作方法、直拉单晶炉。
技术介绍
1、半导体硅直拉单晶炉制备单晶晶棒的过程是：在真空的炉体腔室内放置有石英坩埚，将多晶硅填在石英坩埚中，向腔室内通入保护气体，将石英坩埚加热至1500℃左右，将一个特定晶向的细单晶(籽晶)浸入硅熔液，控制硅熔液温度，缓慢将籽晶垂直提升，拉出的液体固化为单晶晶棒，调节加热温度和拉速得到所需的晶体直径。之后对单晶硅棒进行切、磨、抛等后续工艺制成晶圆片，晶圆片经过封测等工艺制成半导体芯片。
2、单晶硅棒的正常生长离不开加热器，加热器已成为当前直拉单晶炉的重要部件之一，而随着直拉单晶炉热场尺寸的增大导致单晶炉所用加热器也随着增大，加热器的主要作用是为单晶炉热场提供热量，使初始的固态原料融化为液态并保证单晶生长所需的温度梯度，维持单晶正常生长，保证单晶成晶率。目前常用的加热器主要包括两个加热器，一个是设置在热场侧面上部的主加热器，另一个是设置在热场底部的底部加热器。单晶正常生长过程中，主加热器持续为整个热场提供热量，由于石英坩埚在高温下释放氧，因此主加热器的发热体形状及发热量分布，决定单晶头部间隙氧含量，而间隙氧含量影响单晶品质各项指标。
3、现有的技术中，多数主加热器开槽为垂直形分布，在正常通电使用情况下，主加热器的发热体发热量上下分布一致，主加热器在晶体生长的初期、中期和后期均处于高功率开启状态，持续加热导致石英坩埚边壁软化，另外，电力浪费较为严重；再者，持续性加热会导致石英坩埚中部在高温下熔解较多的氧进入硅熔液，使得单
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种直拉单晶炉加热装置及其工作方法、直拉单晶炉，能够提高单晶硅棒的轴向氧含量的均一性。
2、为了达到上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案是：
3、一种直拉单晶炉加热装置，应用于直拉单晶炉，所述直拉单晶炉包括炉体，所述炉体内设置有坩埚，所述直拉单晶炉加热装置包括：
4、设置在所述炉体的内壁和所述坩埚的外周之间的多个加热器，所述多个加热器在第一方向上间隔排布，所述第一方向与水平面垂直；
5、控制器，用于根据单晶硅棒的生长长度控制所述多个加热器的功率和/或位置。
6、一些实施例中，所述多个加热器包括靠近所述坩埚顶部的上加热器和靠近所述坩埚底部的下加热器。
7、一些实施例中，所述直拉单晶炉加热装置还包括：
8、位于所述上加热器和所述下加热器之间梳状排布的导热板，相邻的导热板之间有连接筋。
9、一些实施例中，所述控制器具体用于在所述单晶硅棒的生长长度小于阈值时，控制所述多个加热器的功率为110～150kw；在所述单晶硅棒的生长长度大于或等于阈值时，降低所述下加热器的功率。
10、一些实施例中，所述控制器具体用于在所述单晶硅棒的生长长度大于或等于阈值时，向上移动所述下加热器。
11、一些实施例中，所述阈值为900-1000mm。
12、一些实施例中，所述控制器具体用于在所述单晶硅棒的生长长度大于或等于900mm且小于1500mm时，控制所述下加热器的功率ppart-b功率为：
13、ppart-b功率＝p初始功率-[初始装料量-π*(单晶晶棒直径/2)2*lbody-12.5]*k1-p0；
14、在所述单晶硅棒的生长长度大于或等于1500mm时，控制所述下加热器的功率ppart-b功率为：
15、ppart-b功率＝p初始功率-[初始装料量-π*(晶棒直径/2)2*lbody-12.5]*k2-p0；
16、其中，k1、k2为预设的硅熔液修正常数，p0为预设的功率修正常数，lbody为所述单晶硅棒的生长长度，p初始功率为所述下加热器的初始功率。
17、本专利技术实施例还提供了一种直拉单晶炉，包括如上所述的直拉单晶炉加热装置。
18、本专利技术实施例还提供了一种直拉单晶炉加热装置的工作方法，应用于如上所述的直拉单晶炉加热装置，所述工作方法包括：
19、根据单晶硅棒的生长长度控制所述多个加热器的功率和/或位置。
20、一些实施例中，所述工作方法具体包括：
21、在所述单晶硅棒的生长长度小于阈值时，控制所述多个加热器的功率为110～150kw；在所述单晶硅棒的生长长度大于或等于阈值时，降低所述下加热器的功率。
22、一些实施例中，所述工作方法具体包括：
23、在所述单晶硅棒的生长长度大于或等于900mm且小于1500mm时，控制所述下加热器的功率ppart-b功率为：
24、ppart-b功率＝p初始功率-[初始装料量-π*(单晶晶棒直径/2)2*lbody-12.5]*k1-p0；
25、在所述单晶硅棒的生长长度大于或等于1500mm时，控制所述下加热器的功率ppart-b功率为：
26、ppart-b功率＝p初始功率-[初始装料量-π*(晶棒直径/2)2*lbody-12.5]*k2-p0；
27、其中，k1、k2为预设的硅熔液修正常数，p0为预设的功率修正常数，lbody为所述单晶硅棒的生长长度，p初始功率为所述下加热器的初始功率。
28、本专利技术的有益效果是：
29、本实施例中，能够根据单晶硅棒的生长长度控制加热器的功率，在单晶硅棒生长的初期、中期和后期可以分段控制加热器的功率，比如在单晶硅棒生长的中期和后期可以降低部分加热器的功率，解决了石英坩埚因高温导致氧含量溶解较多的问题，可以直接改善单晶硅棒轴向氧含量均一性较差的问题，另外还可以减少电力损耗；再者，还可以根据拉晶后单晶硅棒的品质结果，对加热器的位置进行调节移动，改善单晶硅棒的生长品质；在晶体生长收尾结束后，还可以控制上部加热器的功率阶梯降低，确保单晶硅棒尾部处于较为稳定的温度梯度范围内，使得单晶硅棒内部不会出现较大温差，减少单晶硅棒形成的缺陷的数量。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种直拉单晶炉加热装置，其特征在于，应用于直拉单晶炉，所述直拉单晶炉包括炉体，所述炉体内设置有坩埚，所述直拉单晶炉加热装置包括：
2.根据权利要求1所述的直拉单晶炉加热装置，其特征在于，所述多个加热器包括靠近所述坩埚顶部的上加热器和靠近所述坩埚底部的下加热器。
3.根据权利要求2所述的直拉单晶炉加热装置，其特征在于，所述直拉单晶炉加热装置还包括：
4.根据权利要求2所述的直拉单晶炉加热装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的直拉单晶炉加热装置，其特征在于，所述阈值为900-1000mm。
6.根据权利要求4所述的直拉单晶炉加热装置，其特征在于，
7.一种直拉单晶炉，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的直拉单晶炉加热装置。
8.一种直拉单晶炉加热装置的工作方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6中任一项所述的直拉单晶炉加热装置，所述工作方法包括：
9.根据权利要求8所述的直拉单晶炉加热装置的工作方法，其特征在于，应用于如权利要求4所述的直拉单晶炉加热装置，所述工作方法具
10.根据权利要求9所述的直拉单晶炉加热装置的工作方法，其特征在于，所述工作方法具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种直拉单晶炉加热装置，其特征在于，应用于直拉单晶炉，所述直拉单晶炉包括炉体，所述炉体内设置有坩埚，所述直拉单晶炉加热装置包括：
2.根据权利要求1所述的直拉单晶炉加热装置，其特征在于，所述多个加热器包括靠近所述坩埚顶部的上加热器和靠近所述坩埚底部的下加热器。
3.根据权利要求2所述的直拉单晶炉加热装置，其特征在于，所述直拉单晶炉加热装置还包括：
4.根据权利要求2所述的直拉单晶炉加热装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的直拉单晶炉加热装置，其特征在于，所述阈值为900-1000mm。
【专利技术属性】
技术研发人员：潘浩，
申请(专利权)人：西安奕斯伟材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。