[实用新型]一种拉晶炉

说明书

本实用新型提供一种拉晶炉，用于生产无缺陷硅单晶棒，包括：内部设置有腔体的炉体；坩埚，设置于所述腔体内；侧部加热器，设置于所述坩埚的外侧；保温层，设置在所述炉体的内壁上；底部加热器，设置于所述坩埚底部与所述炉体底部的所述保温层之间；其中，所述底部加热器包括若干个同心的环形加热部以及设置在所述环形加热部中的电极接口部，其中所述若干个同心的环形加热部之间通过所述电极接口部电连接。本实用新型的方案改善了长晶过程中温度分布的均匀性。

技术领域

本实用新型涉及晶体生长设备领域，具体而言涉及一种拉晶炉。

背景技术

人工晶体在科学技术和工业生产领域中起到越来越重要的作用，特别是硅单晶作为一种半导体材料，在集成电路和其他电子元件应用越来越广泛。现有的大部分的硅单晶都采用直拉法在拉晶炉内生长，直拉法生长硅单晶需要化料、引晶、放肩、等径、收尾和冷却等工艺过程，为了降低生产成本，大尺寸硅单晶生长已成为主流，目前在制备大尺寸硅单晶过程中，随着晶体的直径越来越大，由150mm发展到目前大规模工业化的300mm，使得长晶过程投料量增加到400kg，坩埚尺寸也随之发展到了32寸及更大尺寸。

与此同时，拉晶炉内的长晶的热场尺寸也在逐渐向着更大尺寸发展，32寸大尺寸热场已经在大规模使用并逐渐向36寸发展。在较小尺寸热场中，对半导体硅晶圆的质量要求不强，仅要求其例如没有位错、电阻率范围、掺杂剂种类、氧化诱生堆垛层错(OISF)满足要求即可，1978年以后开始对体微缺陷(BMD)的杂质吸杂能力提出要求，因为拉晶期间的氧沉淀行为，所以晶圆制造商开始制作自己的拉晶设备。与此同时，晶圆制造商不仅开始控制Oi析出(也即氧析出)行为，还开始控制拉晶过程中的点缺陷行为。因为拉晶期间的点缺陷聚集产生空位(vacancy)或位错，这些缺陷影响半导体器件性能。为了使较高拉速下产生的空位原子团聚体和较低拉速下产生的额外硅原子团聚体最小化，可选择的拉速的范围非常窄。由于每个拉晶设备具有不同的部件寿命，因此对于大规模生产的精确控制非常容易。

在1990年左右，晶圆制造商已经开始减少并最小化大规模生产的缺陷。由于热场结构的紧凑性，直径150mm的晶圆比直径200mm的晶圆更容易实现晶体缺陷的最小化。目前32-34寸的热场和更大尺寸的热场变得更难以控制实现大规模生产的最小化晶体内缺陷。因此，需要更精确地控制热场结构。

并且在较小尺寸热场中，主要通过侧部加热器对石英坩锅内的硅料进行加热，而随着坩埚尺寸和投料量的增加，仅仅依靠侧部加热器，很难对坩埚底部均匀加热，导致硅熔体内部温度分布不均匀，使得生长的硅单晶内的缺陷增多，从而影响硅单晶的质量。

因此，鉴于上述技术问题的存在，有必要提出一种新的拉晶炉。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种拉晶炉，用于生产无缺陷硅单晶棒，包括：

内部设置有腔体的炉体；

坩埚，设置于所述腔体内；

侧部加热器，设置于所述坩埚的外侧；

保温层，设置在所述炉体的内壁上；

底部加热器，设置于所述坩埚底部与所述炉体底部的所述保温层之间；

其中，所述底部加热器包括若干个同心的环形加热部以及设置在所述环形加热部中的电极接口部，其中所述若干个同心的环形加热部之间通过所述电极接口部电连接。