[实用新型]一种用于8英寸重掺As硅单晶热场结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于晶体生长的热场，特别是8英寸重掺As硅单晶热场结构。 

背景技术

重掺As硅单晶片是理想的外延衬底材料，广泛应用于集成电路和高端功率器件中。随着集成电路和功率器件应用领域和范围不断扩大，对重掺As硅片的市场需求量也在不断增加。重掺As硅单晶制备工艺较为复杂，8英寸重掺砷直拉硅单晶产品由于电阻率要求极低，造成生产非常困难，其主要原因如下：1、在生产过程中，由于砷在硅溶液中的浓度极高，在熔硅表面的挥发现象很强烈，在挥发过程中产生的一部分杂质容易掉落回熔硅中，使晶体的无位错生产终止；2、重掺杂硅晶体的固液界面处易出现组分过冷现象，此种现象表现为固液界面形状出现胞状结构。此种现象主要是由于固液界面处的杂质浓度大，杂质浓度越高，固液界面前段熔体的温度越低，当熔体温度低于凝固温度，固液界面形状就会出现不稳定现象，形成泡状结构。为避免这种情况的产生需要：（1）温度梯度要尽量大；（2）晶体生长速度要慢；（3）杂质浓度要低。目前所使用的90型单晶炉热场结构如图2所示，它包括炉体，在炉体内设置保温桶、石英坩埚和加热器，石英坩埚上部设有导流筒，炉体上部设有炉盖，炉盖上设有氩气进口。该结构在导流筒上部和炉盖之间留有200-300毫米的空间，在该空间，氩气流有向外扩散的趋势，降低了氩气从单晶表面吹拂的速度，不利于带走炉内各器件挥发的有害杂质，影响重掺As硅单晶的质量，因此需要对该热场结构进行改进。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种用于8英寸重掺As硅单晶热场结构，所述热场结构通过在导流筒上部增设集流筒，提高氩气流速、增大晶棒温度梯度，进而降低晶体有害杂质含量、提高晶体质量。 

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的： 

一种用于8英寸重掺As硅单晶热场结构，它包括炉体，炉体内设置保温筒、加热器和石英坩埚，石英坩埚上部设有导流筒，炉体上部设有炉盖，炉盖上设有氩气进口，特别之处是，所述导流筒上部设置集流筒，集流筒下部外侧与导流筒上边缘内侧接触，集流筒上沿与炉盖间距H为20-30毫米。

上述用于8英寸重掺As硅单晶热场结构，所述保温筒上部设有支撑导流筒的盖板，盖板上部设置上保温筒，上保温筒设置在集流筒外围，上保温筒上部固定上盖板，所述集流筒由上盖板支撑。 

上述用于8英寸重掺As硅单晶热场结构，所述集流筒为圆台形，其圆台锥度与导流筒的内壁锥度匹配，集流筒上部设有向外延伸的搭接台。 

上述用于8英寸重掺As硅单晶热场结构，所述上保温筒为固化毡，上保温筒壁厚为6-10mm。 

本实用新型针对8英寸重掺As硅单晶生产工艺要求，对普通热场结构进行了改进，在原热场的导流筒上部增设了一个集流筒及设置在集流筒外围的上保温筒。设置集流筒后大大缩减了氩气在炉内上部的扩散空间，抑制了氩气流向外扩散的趋势，加快了氩气流的流动速度，加强了氩气流的集中度，有利于快速将炉内有害杂质随氩气流排出炉外，降低晶体有害杂质含量；设置在集流筒外围的上保温筒的材质为一定厚度的固化毡，上保温筒可以进一步增强熔体上部的保温隔热效果，增加了单晶生长界面的温度梯度，在熔体表面创造了良好的单晶生长条件。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。 

图1是本实用新型的结构示意图; 

图2是改进前单晶炉热场结构示意图。

图中各标号清单为：1、炉体，2、保温筒，3、加热器，4、石英坩埚，5、盖板，6、上保温筒，7、上盖板，8、导流筒，9、集流筒，10、炉盖，11、氩气进口。 

具体实施方式