專利名稱:一種清除直拉硅單晶爐內(nèi)SiO的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造集成電路和其它電子元件半導(dǎo)體級(jí)硅單晶體的工藝和設(shè)備，特別是一種清除直拉硅單晶爐內(nèi)SiO的方法及裝置背景技術(shù)半導(dǎo)體硅單晶體的生產(chǎn)中大約85％采用切克勞斯基Czochralski法(直拉法)制造。在這種方法中，多晶硅被裝進(jìn)石英堝內(nèi)，加熱熔化，然后，將熔硅略做降溫，給予一定的過(guò)冷度，把一支特定晶向的硅單晶體(稱做籽晶)與熔體硅接觸，通過(guò)調(diào)整熔體的溫度和籽晶向上提升速度，使籽晶體長(zhǎng)大至近目標(biāo)直徑時(shí)，提高提升速度，使單晶體近恒直徑生長(zhǎng)。在生長(zhǎng)過(guò)程的尾期，此時(shí)堝內(nèi)的硅熔體尚未完全消失，通過(guò)增加晶體的提升速度和調(diào)整向堝的供熱量將晶體直徑漸漸減小而形成一個(gè)尾形錐體，當(dāng)錐體的尖足夠小時(shí)，晶體就會(huì)與熔體脫離，從而完成晶體的生長(zhǎng)過(guò)程。
直拉硅單晶在制造時(shí)大致分為這么幾個(gè)階段裝多晶料、抽空、多晶硅熔化、頸及肩的生長(zhǎng)、等直徑生長(zhǎng)、尾部晶體的生長(zhǎng)、晶體冷卻，其中大部分過(guò)程是吸熱過(guò)程，也就是說(shuō)要外部供給熱量。單晶爐中一般有一個(gè)發(fā)熱體(石墨制、)，在其兩端通上直流電，產(chǎn)生熱量。發(fā)熱體處在吸熱體的外面，也就是說(shuō)，熱量是由外向內(nèi)傳導(dǎo)(徑向)。隨著硅單晶直徑的加大(直徑為200mm、300mm或直徑300mm以上)，單晶爐熱場(chǎng)的尺寸也變得越來(lái)越大，引起了熱場(chǎng)徑向的溫差加大(熱場(chǎng)中心溫度與多晶硅支持器邊緣的溫度差)，熱場(chǎng)縱向的溫度差也很大(多晶支持器底部中心溫度與多晶硅支持器上部中心溫度之差)，這使多晶硅完全熔化需要很長(zhǎng)時(shí)間(十幾個(gè)小時(shí))，現(xiàn)在大尺寸的熱場(chǎng)大多數(shù)都裝有底部加熱器，以便提高熱效率和縮短多晶硅熔化時(shí)間，而且，它還具有一定的控制硅單晶中的氧濃度的效果。
本發(fā)明涉及一種稱做切克勞斯基(直拉)法硅晶體棒的生長(zhǎng)工藝，該晶棒是圓形物體，具有一個(gè)中心軸，一個(gè)籽晶端錐體和一個(gè)尾端錐體，在這兩個(gè)錐體之間是近乎恒定直徑的圓柱體。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種清除直拉硅單晶爐內(nèi)SiO的方法和裝置，采用本方法和裝置可以在單晶爐停止加熱后，將爐內(nèi)壁及管道內(nèi)的SiO等揮發(fā)物氧化掉，防止它遇到大量的空氣時(shí)發(fā)生燃燒和爆炸。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種清除直拉硅單晶爐內(nèi)SiO的方法，其特征在于在單晶爐晶體停止加熱后，向單晶爐室內(nèi)通入空氣。
空氣流量一般為10-150標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘。通氣時(shí)間一般為10-300分鐘，時(shí)間長(zhǎng)短主要與裝多晶的數(shù)量有關(guān)，所裝的多晶數(shù)量大時(shí)，其通空氣時(shí)間要長(zhǎng)些。
本發(fā)明中設(shè)計(jì)的清除SiO的裝置(又稱后氧化裝置)，安裝在單晶爐上爐室與主真空泵之間。
工作步驟是這樣的在單晶爐晶體收尾并停加熱后，通常是從停止加熱電源20-240分鐘后，開始通空氣氧化?？諝鈴奈挥趩尉t上爐室與主真空泵之間的管道通入。從而控制SiO的氧化速度，防止它發(fā)生燃燒和爆炸。
圖1清除直拉硅單晶爐內(nèi)SiO的裝置圖。
圖2直拉硅單晶爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3a圖1裝置的一種安裝位置圖。
圖3b圖1裝置的另一種安裝位置圖。
圖3c圖1裝置的另一種安裝位置圖。
圖3d圖1裝置的另一種安裝位置圖。
圖1中，19空氣進(jìn)口、20為流量計(jì)、21閥門、22連接管，如三通，直管等，流量可以調(diào)節(jié)。
圖2是切克勞斯基(直拉)法制造的硅單晶爐結(jié)構(gòu)圖。它包括1上爐室、2上爐室氬氣控制閥、3爐蓋、4真空泵排氣口、5真空泵、6尾氣過(guò)濾器、7排氣閥、8排氣管道、9基座、10堝升降機(jī)構(gòu)、11爐底板、12爐筒、13氬氣源、14氬氣源閥、15質(zhì)量流量控制器、16頂部氬氣控制閥、17單晶體提升和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、18爐蓋氬氣控制閥。正常拉制晶體時(shí)，氬氣從閥17進(jìn)入爐內(nèi)，向下流動(dòng)，依次經(jīng)過(guò)上爐室1、爐蓋3、爐筒12、排氣管口8、排氣閥口7、氣體過(guò)濾器6、泵5、最后從排氣口4進(jìn)入空氣中。
圖3a、圖3b、圖3c、圖3d是清除SiO裝置四種的安裝位置示意圖，圖3a是空氣從頂部氬氣控制閥16后端進(jìn)入。
圖3b是空氣從排氣閥7前端進(jìn)入。
圖3c是空氣從上爐室氬氣控制閥2后端進(jìn)入。
圖3d是空氣從爐蓋氬氣控制閥18后端進(jìn)入。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1在KAYEX CG6000型單晶爐18英寸熱場(chǎng)投多晶料60KG，生長(zhǎng)直徑155毫米的單晶棒，在晶體長(zhǎng)完后(重約56KG)，立即停加熱電源，停加熱電源30分鐘后，采用本發(fā)明的“1#氧化方案”，通空氣流量為12標(biāo)準(zhǔn)升/立分鐘，通氣時(shí)間為25分鐘，可以充分氧化真空管道內(nèi)的SIO(一氧化硅)，擦爐時(shí)不會(huì)發(fā)生自燃或爆炸。
實(shí)施例2在KAYEX MCZ-150型單晶爐22英寸熱場(chǎng)投多晶料120KG，生長(zhǎng)直徑238毫米的單晶棒，在晶體長(zhǎng)完后(重約108KG)，立即停加熱電源，停加熱電源200分鐘后，采用本發(fā)明的“1#氧化方案”，通空氣流量為145標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘，通氣時(shí)間為250分鐘，可以充分氧化真空管道內(nèi)的SIO(一氧化硅)，擦爐時(shí)不會(huì)發(fā)生自燃或爆炸。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本方法和設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，可清除在晶體生長(zhǎng)期間，在爐室及真空管道的內(nèi)表面沉結(jié)的大量SiO(又稱揮發(fā)物)，防止在拉制晶體結(jié)束后，清理爐室時(shí)，遇到空氣時(shí)，發(fā)生燃燒甚至爆炸。
權(quán)利要求
1.一種清除直拉硅單晶爐內(nèi)SiO的方法，其特征在于在單晶爐晶體停止加熱后，向單晶爐室內(nèi)通入空氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種清除直拉硅單晶爐內(nèi)SiO的方法，其特征在于所述的向單晶爐室內(nèi)通入空氣的流量為10-150標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘，通氣時(shí)間為10-300分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的一種清除直拉硅單晶爐內(nèi)SiO的方法，其特征在于所述的空氣從單晶爐上爐室與主真空泵之間的管道通入。
4.一種用于權(quán)利要求
1所述的清除直拉硅單晶爐內(nèi)SiO的裝置，該裝置包括三通管、管道、閥門和流量計(jì)。
5.一種直拉硅單晶爐，它包括石英坩堝、石墨坩堝、加熱器、保溫材料、金屬筒、筒蓋、熱屏，其特征在于它還含有清除直拉硅單晶爐內(nèi)SiO的裝置，該裝置包括三通管、導(dǎo)管、閥門和流量計(jì)。
專利摘要
一種清除直拉硅單晶爐內(nèi)SiO的方法及裝置，方法是在單晶爐晶體停止加熱后，向單晶爐室內(nèi)通入空氣，所述的裝置包括三通管、管道、閥門和流量計(jì)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本方法和設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，可清除在晶體生長(zhǎng)期間，在爐室及真空管道的內(nèi)表面上沉結(jié)的大量SiO(又稱揮發(fā)物)，防止在拉制晶體結(jié)束后，清理爐室時(shí)，遇到空氣時(shí)，發(fā)生燃燒甚至爆炸。
文檔編號(hào)C30B15/00GK1990917SQ200510132574
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月26日
發(fā)明者戴小林, 吳志強(qiáng), 韓秋雨, 姜艦, 周旗鋼, 張果虎 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院, 有研半導(dǎo)體材料股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan