[实用新型]阻流环、改善单晶硅径向电阻率均匀性的组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种阻流环及改善单晶硅径向电阻率均匀性的组件。

背景技术

晶体生长是把半导体级硅的多晶硅块转换成一块大的单晶硅，生长后的单晶硅被称为硅锭。现在生产用于硅片制备的单晶硅棒最普遍的技术是Czochralski(CZ)法，这是按20世纪初它的实用新型者的名字来命名的。Czochralski(CZ)法生长单晶硅把熔化了的半导体级硅液体变成有正确晶向并且被掺杂成N型或P型的固体硅锭。85％以上的单晶硅是采用CZ法生长出来的。

一块具有所需晶向的单晶硅作为籽晶来生长硅锭，生长的单晶硅棒就像籽晶的复制品。熔化的硅和单晶籽晶接触并精确控制接触面，从而精确复制籽晶结构。熔化的硅放在石英坩埚中，还有少量掺杂物质使其生成N型或P型硅。坩埚中的硅被拉晶炉加热，使用电阻加热或射频(RF)加热线圈。当硅被加热时，它变成液体，叫做熔体；籽晶硅接触到直拉装置并开始生长新的晶体结构。籽晶放在熔体表面并在旋转过程中缓慢地拉起。随着籽晶在直拉过程中离开熔体，熔体上的液体会因为表面张力而提高。籽晶上的界面散发热量并向下朝着熔体的方向凝固。随着籽晶旋转着从熔体里拉出，与籽晶有同样晶向的单晶就生长出来了。不同的硅锭生长结果依赖于籽晶相对于坩埚的旋转方向及速度。

直拉法的目的是实现均匀掺杂浓度的同时精确复制籽晶结构，得到合适的硅锭直径并限制杂质引入到硅中。影响直拉法的两个主要参数是拉伸速率和晶体旋转速率。

以上简述了单晶硅的CZ法制备过程。然而在制备过程中存在分凝现象，这会导致单晶硅棒轴向杂质浓度分布不均。单晶硅片径向电阻率的均匀性与晶体生长过程中杂质的有效分凝系数有关，有效分凝系数k_eff可由Burton-Prim-Schlicter关系式给出：

其中，k₀是杂质的平衡分凝系数，D是杂质的扩散系数，f是单晶硅生长速率，根据无限大旋转圆盘下液流模型的结果，溶质边界层的厚度为δ＝1.6D^1/3υ^1/6ω^-1/2(υ是硅熔体的运动粘性系数，ω是晶体旋转速率)。同时，直拉单晶硅在生长过程中，受到熔体热对流的影响，使得单晶硅边缘比中心具有更薄的溶质边界层，并导致边缘比中心具有更小的有效分凝系数k_eff，从而增加单晶硅片径向杂质浓度和电阻率的不均匀性。以下结合附图说明。

参考图1，由于硅棒1具有弯曲的生长界面即边界层12，这又会导致从硅棒1切割出的单晶硅片13径向杂质浓度分布不均，进而影响径向电阻率的均匀性。尤其对于N型<111>晶向单晶硅，由于杂质分凝系数小，以及受到<111>生长方向取向和小面效应等因素影响，电阻率径向均匀性会更差。

参考图2，硅棒1由熔体11内生长，并且硅棒1以角速率ω旋转。硅棒11下端浸入熔体11内有部分正在形成晶体的硅形成边界层12，熔体11被加热涌向表面并冷却，形成箭头方向的热对流，对边界层12产生冲击。

为了减小单晶硅片杂质分布的径向不均匀性，已有的做法通常是增加晶体旋转速率ω，来减薄溶质边界层的厚度，较薄的溶质边界层将更小程度地受到热对流的影响。同时，增加晶体旋转速率对熔体的热对流本身具有反向抑制效果，削弱其对溶质边界层的影响。

但是，如果在单晶硅生长过程中提高晶体旋转速率，一方面会引发长晶炉机械结构的不稳定性，导致晶体晃动；另一方面，过快的晶体转速容易导致单晶硅扭曲变形。两者都会导致单晶硅成品率的降低。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种能改善单晶硅径向电阻率均匀性、尤其是N型<111>晶向单晶硅径向电阻率均匀性的阻流环。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种阻流环，包括阻流壁，所述阻流壁为筒状；还包括承载部和悬挂部，所述阻流壁通过所述悬挂部悬挂于所述承载部的下方；所述悬挂部为柔性或刚性。

根据本实用新型的一个实施例，所述悬挂部为至少一根侧柱，所述侧柱两端分别连接所述承载部和所述悬挂部。

根据本实用新型的一个实施例，所述悬挂部为与所述阻流壁同轴的提环。

根据本实用新型的一个实施例，所述悬挂部为至少一根侧柱，所述侧柱两端分别连接所述承载部和所述悬挂部；所述侧柱与所述悬挂部、所述阻流壁一体成型。

根据本实用新型的一个实施例，所述阻流壁的高度不小于10mm。

根据本实用新型的一个实施例，材质为高纯度石英。