[实用新型]一种半导体硅材料耗材生长炉

说明书

本实用新型公开了一种半导体硅材料耗材生长炉。生长炉包括炉体、位于炉体内的隔热屏、加热装置、坩埚。坩埚被可升降的坩埚轴支撑，通过下降坩埚及坩埚轴，通过坩埚轴和下隔热屏的位置配合，造成坩埚底部中心过冷的方式，避免提升加热器或隔热屏的方式，使坩埚上方的热场件产生运动，造成附着的沉积物散落进坩埚，提高了晶体纯度。坩埚底部中心过冷的方式配合多段加热器营造的热场环境，不仅可以维持固液生长界面相对加热器的高度位置不变，保证生长界面处热环境的稳定，还可以形成由固体凸向液体的生长界面，便于结晶过程中排杂，提高晶体纯度。

技术领域

本实用新型属于硅晶体材料生长炉技术领域。

背景技术

硅材料由于具有单方向导电性、热敏特性、光电特性以及掺杂特性等优良性能，可以生长为大尺寸高纯度晶体，故而成为全球应用广泛的重要集成电路基础材料。

半导体硅材料按照应用场景划分，可以分为芯片用单晶硅材料和蚀刻用硅材料。其中芯片用单晶硅材料是制造半导体器件的基础原材料，芯片用单晶硅材料经过一系列晶圆制造工艺形成极微小的电路结构，再经切割、封装、测试等环节成为芯片，并广泛应用于集成电路下游市场。蚀刻用硅材料则是加工制成半导体级硅部件，用于蚀刻设备上的硅电极，由于硅电极在硅片氧化膜刻蚀等加工工艺过程会逐渐腐蚀并变薄，当硅电极厚度减少到一定程度后，需要更换新的硅电极，因此硅电极是晶圆制造蚀刻环节所需的核心耗材。硅材料耗材中的杂质不仅会降低材料的使用寿命，更严重的是会污染正在加工的晶片，考虑到半导体材料的高纯净度要求，硅材料耗材需求极低的金属杂质及碳氧杂质含量，因此对制备硅材料耗材的生长炉在杂质控制方面提出的更高的要求。

现有技术方案中，一般是是设计发热均匀的加热体及隔热屏来提供热环境，由上隔热屏进入气管，从坩埚上方吹入惰性气体，加热体和隔热屏可以向上提升，侧屏固定位置开有测温孔，用以控温方式降温。但是该方案也存在若干缺点，包括：1、提升加热器或隔热屏会使坩埚上方的热场件产生运动，附着在上的沉积物会散落进坩埚内，造成污染，导致成品杂质含量高；2、由坩埚上方吹入惰性气体时，气管内沉积的挥发物会掉落进坩埚内，造成污染；3、生长过程无法控制排杂，产品杂质含量较高。

故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

实用新型内容

发明目的：本实用新型提供一种半导体硅材料耗材生长炉，解决了该材料制备过程中杂质污染问题，提高了材料的纯度，以满足半导体领域对材料超高纯度的要求。

技术方案：为达到上述目的，本实用新型可采用如下技术方案：

一种半导体硅材料耗材生长炉，包括炉体、位于炉体内的隔热屏、加热装置、坩埚，所述隔热屏内部为隔热腔，所述坩埚及围绕坩埚的加热装置均位于隔热腔内，所述加热装置与隔热屏相互固定，坩埚的下方设有坩埚轴，该坩埚轴自坩埚下方延伸并穿过隔热屏的底壁；所述隔热屏的底壁设有供坩埚轴穿过的轴孔，该轴孔的横截面自上而下逐渐变大；而所述坩埚轴具有与该轴孔配合的轴塞部，该轴塞部的横截面与轴孔对应同样为自上而下逐渐变大；当所述轴塞部上升至最高位置时与轴孔配合而形成封闭状态；

还包括位于坩埚上方的气罩，该气罩面对坩埚的下方设有吹气孔；气罩的一端连接进气管，另一端连接出气管，所述进气管自气罩向下弯折延伸，出气管自气罩同样向下延伸；所述隔热屏的底壁固定有贯穿底壁的两个直管；其中一个直管与进气管的下端配合，进气管的下端相对该直管伸缩；另一个直管与出气管的下端配合，出气管的下端同样相对该直管伸缩。

进一步的，所述轴孔为圆锥形孔，轴塞为与该圆锥形孔配合的圆锥形轴塞，该圆锥形轴塞围绕坩埚设置且与坩埚轴同轴。

进一步的，所述加热装置包括上加热器、中加热器、下加热器；所述上加热器位于坩埚上方，中加热器及下加热器围绕坩埚设施，中加热器位于下加热器上方。