本發明提供一種單晶提拉爐熱場結構，所述單晶提拉爐熱場結構包括：爐體；位于所述爐體內的坩堝；位于所述坩堝側面的第一加熱器；位于所述坩堝底部的第二加熱器；以及位于所述坩堝內熔體上方的第三加熱器。通過本發明所述的單晶提拉爐熱場結構，解決了現有單晶提拉爐熱場結構制備的硅單晶存在質量不均勻的問題。

技術領域

本發明屬于半導體級單晶硅制造領域，特別是涉及一種單晶提拉爐熱場結構。

背景技術

在利用直拉法制備大尺寸硅單晶的過程中，由于多晶硅投料量大，為了滿足熱場溫度梯度的要求以及保障長晶過程的溫度波動小，使用如圖1所示的單晶提拉爐熱場結構：采用位于坩堝12側部的第一加熱器13和位于坩堝12底部的第二加熱器14來實現對溫度場的精確控制。

然而，在長期長晶過程和模擬仿真工作中，逐漸發現由于固液界面中心散熱慢而邊緣散熱快，導致固液界面的形狀凸向晶體，即固液界面中間位置高而周邊位置低，這樣就直接導致制備出來的硅片中心和邊緣質量差別大；如圖2所示，橫坐標表示硅片中心到邊緣的半徑變化，縱坐標表示拉速與橫坐標處溫度梯度的比值，用于衡量制備的硅單晶的質量，其中，黑色虛線作為衡量硅單晶質量的標準衡量值；可見，硅片中心和邊緣的質量存在較大差異。

鑒于此，有必要設計一種新的單晶提拉爐熱場結構用以解決上述技術問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種單晶提拉爐熱場結構，用于解決現有單晶提拉爐熱場結構制備的硅單晶存在質量不均勻的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種單晶提拉爐熱場結構，所述單晶提拉爐熱場結構包括：

爐體；

位于所述爐體內的坩堝；

位于所述坩堝側面的第一加熱器；

位于所述坩堝底部的第二加熱器；以及

位于所述坩堝內熔體上方的第三加熱器。

優選地，所述第三加熱器為環形加熱器。

優選地，所述環形加熱器的圓心與所述坩堝的中心線重合。

優選地，所述環形加熱器的內圓半徑為300～400mm。

優選地，所述環形加熱器的厚度為20～80mm。

優選地，所述第三加熱器與所述坩堝內熔體的垂直距離為0～200mm。

優選地，所述第一加熱器的功率為70～110kw，所述第二加熱器的功率為10～45kw，所述第三加熱器的功率為0～30kw。

優選地，所述第一加熱器、第二加熱器、及第三加熱器均為石墨加熱器。

優選地，所述單晶提拉爐熱場結構還包括位于所述坩堝上方的熱屏，其中，所述第三加熱器位于所述熱屏內側。

優選地，所述第三加熱器的外側壁與所述熱屏的內側壁的最小距離為0～100mm。

優選地，所述單晶提拉爐熱場結構還包括位于所述坩堝上方的籽晶夾頭，以及與所述籽晶夾頭連接，用于控制所述籽晶夾頭在提拉方向上提升或下降的提拉結構。

如上所述，本發明的單晶提拉爐熱場結構，具有以下有益效果：

1.本發明所述單晶提拉爐熱場結構利用第三加熱器控制固液界面位置的溫度分布，抑制固液界面邊緣散熱，使得固液界面的中心與邊緣散熱更加均勻，避免固液界面中心區域向上凸起，進而提高制備硅單晶的徑向質量均勻度。

2.本發明所述單晶提拉爐熱場結構通過設置第三加熱器，增加了熱場控制的多樣性，更好地優化了熱場。

附圖說明