[发明专利]一种加热器及其工作方法

说明书

本发明实施例公开了一种在拉晶过程中使用的加热器，所述加热器包括：端子，所述端子设置成能够经由所述端子向所述加热器供电；圆筒形的主体，所述主体形成为能够设置在用于容纳多晶硅原料的坩埚的周向外部，其中，所述主体的周向壁设置成能够提供与施加于所述坩埚的磁场相适配的热场，以使得由所述多晶硅原料拉制成的单晶硅棒具有期望的氧浓度。

技术领域

本发明涉及半导体硅片生产领域，尤其涉及一种加热器及其工作方法。

背景技术

电子级单晶硅作为一种半导体材料，一般用于制造集成电路和其他电子元件。单晶硅中的氧含量是影响其性能的重要因素之一。晶体中的氧能够增强晶圆的强度，或者可以在晶圆中形成体微缺陷(Bulk Micro Defect，BMD)，BMD的作用在于，能够吸收加工过程中产生的金属杂质，然而，氧沉淀也可能会破坏电子器件的性能，例如容易导致漏电流及器件的击穿等危害。因此，对于具有不同用途的电子器件，对其氧含量的大小及分布情况也有着不同的要求，而且这些要求是相对苛刻的，这使得要在晶体生长中能够更好地控制晶体内的氧的含量。

在现有技术中，用于生产上述用于集成电路等半导体电子元器件的硅片，主要通过将直拉(Czochralski)法拉制的单晶硅棒切片而制造出。直拉法包括使由石英制成的坩埚中的多晶硅熔化以获得硅熔体，将单晶晶种浸入硅熔体中，以及连续地提升晶种移动离开硅熔体表面，由此在移动过程中在相界面处生长出单晶硅棒。硅单晶中的氧主要来自石英坩埚的熔解，其熔解速度与温度及熔体流速相关，因此，在拉晶过程中，控制对石英坩埚的加热温度可以成为控制所拉制的晶棒中的氧的含量及分布的一种手段，然而，如何通过该手段获得具有所需氧的含量及分布的晶棒是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种加热器及其工作方法，通过使用该加热器能够在拉制晶棒的过程中获得具有期望的氧浓度的单晶硅棒。

本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种在拉晶过程中使用的加热器，所述加热器包括：端子，所述端子设置成能够经由所述端子向所述加热器供电；圆筒形的主体，所述主体形成为能够设置在用于容纳多晶硅原料的坩埚的周向外部，其中，所述主体的周向壁设置成能够提供与施加于所述坩埚的磁场相适配的热场，以使得由所述多晶硅原料拉制成的单晶硅棒具有期望的氧浓度分布。

第二方面，本发明实施例提供了一种加热器的工作方法，所述工作方法用于根据第一方面的在拉晶过程中使用的加热器，所述方法包括：通过端子向所述加热器供电；通过调整所述加热器的圆筒形的主体的周向壁以提供与施加于坩埚的磁场相适配的热场，从而使得由多晶硅原料拉制成的单晶硅棒具有期望的氧浓度分布。

根据使用根据本发明实施例的加热器设置成能够提供与施加于坩埚的磁场相适配的热场，以使得拉制成的单晶硅棒具有期望的氧浓度分布，因此在拉晶过程中，只需要调整加热器的具体发热部分与磁场的相对位置就可以获得具有不同氧含量的单晶硅棒。

附图说明

图1为常规的拉晶炉的示意图。

图2为常规的石墨加热器的立体示意图。

图3为常规的石墨加热器与水平磁场磁感线之间的关系的示意图。

图4为在使用常规加热器的情况下石英坩埚-硅熔体界面的温度分布示意图。

图5为在使用常规加热器的情况下硅熔体在平行于磁场方向上以及在垂直于磁场方向上的平面的温度分布示意图。

图6为示出了在使用常规加热器的情况下硅熔体流动的迹线的示意图。

图7为在使用常规加热器的情况下气体区域从固液界面处带出的氧浓度分布示意图。

图8为根据本发明实施例的加热器与水平磁场磁感线之间的关系的示意图。