[发明专利]热屏组件及单晶提拉炉热场结构

说明书

技术领域

本发明属半导体设备技术领域，特别是涉及一种热屏组件及单晶提拉炉热场结构。

背景技术

在直拉法制备硅单晶过程中，石英坩埚长时间处于高温环境下发生溶解，产生的氧会在长晶过程中通过熔体对流传输进入晶体中并与晶体中其他缺陷发生反应，严重影响硅片的质量以及后续制备半导体器件的性能。

而石英坩埚溶解进入硅熔体的氧中有超过99％会以SiO的形式从熔体自由表面挥发，所以在硅单晶生长过程中会往炉内通入氩气带走炉体气氛中的SiO，避免氧重新溶入硅熔体中。但到了长晶后期，石英坩埚内熔体量较少，氩气在其中会形成涡旋，导致SiO无法迅速排出，使得硅晶体尾部中氧浓度升高。

目前直拉法制备单晶硅的热场结构如图1所示，由图1可知，所述热场结构在坩埚11中将熔体12直拉形成晶体13，所述坩埚11的上方设有热屏10；图1中的箭头表示所述热场结构内氩气流动路径。在单晶生长后期，由于所述坩埚11内的所述熔体12减少，气相所占体积增大，当氩气流扫过所述熔体12表面后，会在所述坩埚11内的所述熔体12上方形成涡旋，如图2所示，即图2中表示氩气流动路径的箭头呈涡旋状。使得从所述熔体12中挥发的SiO不能及时带走，使得最终的氧浓度偏高。而且SiO会与炉内石墨组件在高温下发生如下反应:SiO+2C＝SiC+CO，生成的CO会增加所述晶体13中的碳浓度。所述晶体13内碳浓度及氧浓度升高，均会对所述晶体13的性能产生不良影响。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种热屏组件及单晶提拉炉热场结构，用于解决现有技术中单晶提拉炉热场结构在单晶生长后期，由于坩埚内的熔体减少，气相所占体积增大，会在坩埚内的熔体上方形成涡旋而无法及时排除，从而导致生长的晶体内氧浓度及碳浓度升高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种热屏组件，适用于单晶提拉炉热场结构，所述热屏组件包括热屏及位于所述热屏外围的排气管。

作为本发明的热屏组件的一种优选方案，所述排气管包括第一段及第二段；所述排气管第一段紧贴所述热屏背面并延伸至所述热屏底部附近；所述排气管第二段平行设置，所述排气管第二段的一端与所述排气管第一段内部相连通，另一端延伸至所述单晶提拉炉热场结构的外部。

作为本发明的热屏组件的一种优选方案，所述排气管的第一段底部呈喇叭口状。

作为本发明的热屏组件的一种优选方案，所述排气管为钼管。

作为本发明的热屏组件的一种优选方案，所述热屏径向截面的形状及所述排气管径向截面的形状均为圆环形。

作为本发明的热屏组件的一种优选方案，所述热屏组件还包括挡板，所述挡板固定于所述热屏底部，且自所述热屏底部向所述热屏的外侧延伸至所述排气管的下方。

作为本发明的热屏组件的一种优选方案，所述排气管的第一端在所述挡板上的投影位于所述挡板的表面内，且所述排气管的第一端与所述挡板的上表面相隔一定的间距。

作为本发明的热屏组件的一种优选方案，所述挡板为钼挡板。

作为本发明的热屏组件的一种优选方案，所述挡板径向截面的形状为圆环形。

本发明还提供一种单晶提拉炉热场结构，所述单晶硅提拉炉热场结构包括：

炉体；

坩埚，位于所述炉体内；

如上述任一方案中所述的热屏组件，位于所述炉体内，且位于所述坩埚上方；所述排气管的第二段延伸至所述炉体的外部。

作为本发明的单晶提拉炉热场结构的一种优选方案，所述单晶硅提拉炉热场结构还包括：

加热器，位于所述炉体内，且位于所述坩埚外围；

石墨结构，位于所述炉体内，且位于所述加热器及所述热屏组件外围；

保温层，位于所述炉体内，且位于所述石墨结构的外围；

石墨端盖，位于所述炉体内，且位于所述石墨结构及所述保温层的顶部；所述排气管的第二端自所述石墨端盖的上表面延伸至所述炉体的外部。

如上所述，本发明的热屏组件及单晶提拉炉热场结构，具有以下有益效果：本发明的热屏组件通过在热屏的外围设置一组排气管，将所述热屏组件用于单晶提拉炉热场结构时，所述排气管可以作为新增的氩气出口，可以改变氩气在热场结构内流动的路径，使得氩气在热场结构内不易形成涡旋。同时可以将从熔体中挥发的SiO及时排出，减少氩气流中的SiO进入熔体及与坩埚下方的高温石墨元件反应，从而延长各石墨组件的使用寿命，降低晶体中的氧含量和碳含量，并降低长晶结束后清炉的难度；同时，所述热屏组件还可以通过改变排气管中的流速，调节热屏附近的温度梯度。

附图说明