本实用新型专利技术公开了一种长晶装置，包含坩埚，以及位于坩埚外侧且对坩埚加热形成热场的热场供应器，坩埚包括具有开口并用以容置长晶原料的容槽，而热场供应器包括围绕坩埚并对坩埚加热的加热单元以及设于加热单元底部的隔热单元，且热场供应器可相对于坩埚在第一位置和第二位置之间移动而对坩埚形成具有温差的两个热场，藉此令坩埚中的长晶原料于此二形成明显的温度梯度的热场结构中可被控制地单向进行长晶，而获得具有较多孪生晶界的良好晶体。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种加热装置，特别是指一种成长晶体用的长晶装置。
技术介绍
晶棒的质量好坏取决于晶体成长过程、原料纯度等因素，而其中，长晶装置的设计对熔融的长晶原料所提供的热场结构对于之后的长晶界面(grain interface)、长晶初期的晶体成核(rmcleation)、长晶过程中晶粒大小(grain size)等都有直接的影响，并攸关最终制作出的晶棒质量，因此，在长晶装置方面的研究发展一直是业界所关注的命题之一。参阅图1，目前的长晶装置1包含一用于容放长晶原料100的坩埚11、一环绕所述坩埚11外侧设置并可相对坩埚11上下移动地对所述坩埚11加热的加热单元12、一包围所述坩埚11的传热件13，及一放置所述传热件13与坩埚11的底盘14。长晶时，所述加热单元12开始加热以提供容放于所述坩埚11中的长晶原料100 一个固定热场，待长晶原料100成熔融状态之后，令所述加热单元12相对于所述固定不动的坩埚11向上移动，而使熔融的长晶原料100随着所述加热单元12相对所述坩埚11移动时造成的热场变化(即温度的降低)并搭配所述传热件13与底盘14的导热效果而开始成核、长晶，最终得到晶棒。长晶装置1以制作多晶硅的晶棒为例，根据研究，若能在长晶过程中，控制熔融硅原料的长晶界面101具有较平整、甚至微凸的结晶面，可减少晶体的热应力，以及控制长晶初期成核的效率与质量可增加孪生晶界(twin boundary)的形成，会有助于长晶过程中差排(dislocation)等晶格缺陷的消失，而获得品质较佳的多晶硅晶棒；但以上述的长晶装置1而言，由于所述加热单元12所形成的是单一热场结构，所以对坩埚11中的硅原料长晶过程来说，热场的温度梯度控制极为粗糙而较不容易对于成核或者固-液长晶界面101的形态等长晶的关键因素有效地掌握。另外，像是以布里曼法(Bridgeman Method)来制备晶棒则是坩埚下降远离加热单元，通常加热单元是包括分开固定的一个顶部加热器与一个环状侧边加热器，并配合在所述底盘中另外设置的冷却水流动装置来加强控制长晶速度，虽然坩埚底部的初始结晶速度可以提升，但与上述长晶装置1相同，对于固相区以及固液接口的热场控制是较不容易的， 且坩埚里的熔融长晶原料可能会因为离所述等加热器愈来愈远使得表面开始固化，加上坩埚的移动也易导致埚体震动损坏、干扰晶体生长。此外，例如台湾专利第099205223、第098132239专利申请案，分别揭示针对底盘施以特别的导热设计的技术来进一步改善长晶质量。虽然，这样的技术确实对于控制多晶硅的长晶过程有一定程度的改善，但是随着半导体产业、光电产业的高度蓬勃发展，质量更佳的多晶硅晶棒是必然的发展需求，也因此，开发能提供温度梯度控制更准确的热场结构的长晶装置，是相关业者的主要研发的方向。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本技术提供了一种长晶装置，所述长晶装置可改善凹形长晶接口、拥有更好的温度梯度控制。本技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是一种长晶装置，包含一坩埚，及一环绕且包围于所述坩埚外侧的热场供应器。所述坩埚包括一具有一开口并用以放置长晶原料的容槽。所述热场供应器作动时对所述坩埚加热且形成一包覆所述坩埚的热场结构，同时沿所述坩埚容槽底面朝容槽开口方向依次形成一第一热场，及一均温高于第一热场的第二热场，而所述热场供应器可沿所述坩埚的容槽底面向所述容槽开口的方向相对于所述坩埚在一第一位置与一第二位置之间移动。当所述热场供应器在所述第一位置时，所述坩埚位于所述第二热场中，而当所述热场供应器在所述第二位置时，所述坩埚位于所述第一热场中。本技术为了解决其技术问题还可采用下列技术措施进一步实现较佳地，所述热场供应器包括一环绕于所述坩埚周边并对所述坩埚加热的加热单元，及一位于所述坩埚与加热单元之间并设置于所述加热单元下部的隔热单元，所述加热单元对所述坩埚加热时形成稳定热场结构，而所述隔热单元将所述热场结构分隔界定出所述第一热场及第二热场，即所述加热单元在对所述坩埚加热时，在有隔热单元的部位对坩埚形成第一热场，在隔热单元上方的部位对坩埚形成第二热场。较佳地，所述隔热单元是由热传系数范围在0. 5 0. 01ff/mK的材料所构成。较佳地，所述热场供应器在所述第一位置时，所述隔热单元的顶部不高于所述坩埚的容槽底面。较佳地，本技术的长晶装置还包含一设置于所述坩埚外周围的传热件，所述传热件包括一导热底板，及一由导热底板周边缘向上延伸的侧板。较佳地，所述传热件紧邻并接触于所述坩埚外壁以增加导热、保温的效果。较佳地，所述热场供应器在所述第一位置时，所述传热件的导热底板与坩埚容槽底面两者的连接面与所述隔热单元的顶端齐平。较佳地，所述隔热单元的高度不小于所述坩埚容槽的深度。较佳地，所述隔热单元的高度可小于所述坩埚容槽的深度。较佳地，所述传热件的导热底板的构成材料所具有的热传系数不小于100W/mK。较佳地，所述传热件的导热底板的构成材料所具有的热传系数范围在100 250ff/mKo较佳地，所述传热件的导热底板具有一对应于所述坩埚底部中央位置并与所述坩埚底部相接触的第一热交换区，及一热传系数低于所述第一热交换区的第二热交换区，且所述第二热交换区环绕于所述第一热交换区外围。较佳地，所述传热件的侧板的热传系数低于所述导热底板的第一热交换区的热传系数。较佳地，本技术的长晶装置还包含一导热支撑件，所述导热支撑件供所述坩埚与传热件放置。较佳地，所述导热支撑件与所述传热件的导热底板相连接以帮助提高所述导热底板对于所述坩埚的热交换效率。本技术的有益效果是本技术的长晶装置所形成的两热场结构具有以下优点(1)提供更大的温度梯度与取热速度，以诱发出较多的孪生晶界(Twin Boundary)、降低晶体中差排(Dislocation)缺陷的产生；(2)更加平坦，甚至微凸的长晶界面使晶格应力降低、缺陷滑移至晶体侧壁而消失，进而改善最终晶棒质量；(3)更低能耗；(4)缩短长晶制程时间；综上，本技术长晶装置的功效在于，能提供两温度不同的均勻热场，可以更精确的控制长晶过程，进而得到质量良好的晶体结构。附图说明图1是传统的长晶装置剖视图；图2是本技术的第一较佳实施例剖视图；图3是本技术为说明所述热场供应器由所述第一位置往所述第二位置移动的剖视图；图4是本技术为说明所述热场供应器在所述第二位置时与所述坩埚的相对位置；图5是本技术的实验组1 4的长晶装置结构与传统无隔热单元的长晶装置结构的比较图，主要对比隔热单元的包覆范围及位置(将各实验组及传统长晶装置结构简图同时显示于图5中，便于更直观的对比隔热单元的位置及包覆范围)；图6是本技术的第二较佳实施例剖视图；图7是本技术所制得晶体的缺陷比例以及传统长晶装置所制得晶体的缺陷比例柱状图。具体实施方式实施例1 参阅图2，本技术长晶装置的第一较佳实施例包含一热场供应器2、 一坩埚3、一包围于所述坩埚3外侧的传热件5，及一供所述传热件5与所述坩埚3放置的导热支撑件6。所述坩埚3包括一具有开口并用以容置长晶原料4的容槽31，且所述坩埚3位于所述热场供应器2中。所述传热件5包括一位于所述坩埚3底部并具有导热功用的导热底板51，及一由所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蓝崇文，许松林，余文怀，蓝文杰，杨瑜民，白凯元，徐文庆，
申请(专利权)人：昆山中辰矽晶有限公司，
类型：实用新型
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。