【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体材料制备，具体涉及一种降低直拉单晶氧含量的系统及其方法。
技术介绍
1、单晶硅是半导体材料中的一种重要材料，广泛应用于微电子和光电子领域，特别是在集成电路制造中扮演着关键角色，单晶硅的品质对最终产品的性能有着直接的影响，在单晶硅的生长过程中，氧是最常见的杂质之一。它会在硅晶体中形成硅-氧复合体，影响材料的电学特性和机械稳定性，因此，制备低氧含量的单晶硅对于提高器件性能至关重要。
2、氧在单晶硅中的存在形式多样，部分氧原子以间隙形式存在，形成si—o—si键。在直拉单晶硅生产过程中，氧杂质的主要来源是石英坩埚的溶解，高温下硅与石英坩埚发生反应，生成sio，其中约1％的sio会进入熔硅中，制备得到的单晶硅中的含氧量较高，无法满足igbt芯片制程中对氧含量低于5ppma的单晶硅要求。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术提供一种降低直拉单晶氧含量的系统及其方法，以解决现有技术中生产的直拉单晶硅含氧量较高，无法满足igbt芯片制程中对氧含量低于5ppma的单晶硅要求的技术问题。
2、为实现上述目的，本申请采用以下方案：
3、降低直拉单晶氧含量的系统，包括单晶炉和加热器，还包括：设置于所述单晶炉内的坩埚、隔热组件、石英排气系统，以及设置于所述单晶炉的底部的石墨排气系统，其中：
4、所述加热器环绕设置于所述坩埚外，用于加热熔化坩埚容纳的硅料；
5、所述隔热组件位于所述坩埚的上方，所述隔热组件包括隔热上段和隔热下段；
6、所述石英排气系统设置于所述隔热下段上方，所述石英排气系统包括进气件、外环、内环及至少一个排气件，所述外环与所述内环之间形成气体收集腔，所述进气件与所述气体收集腔及所述排气件连通，所述单晶炉上与所述排气件对应开设有排气孔，所述排气孔连接真空泵，所述排气件连接所述真空泵的另一端，所述排气孔处设置有压力检测装置，所述压力检测装置用于检测所述气体收集腔内的压力。
7、优选的，所述进气件沿所述气体收集腔一端的腔口向内倾斜设置，所述进气件上开设有若干个均匀分布的进气孔。
8、优选的，所述外环与所述内环之间的高度为300mm至600mm。
9、优选的，所述石英排气系统的外壁与所述隔热组件的内壁具有第一间隙，所述第一间隙为1mm至20mm。
10、优选的，所述隔热下段内部填充有保温材料。
11、优选的，所述坩埚上沿向內倾斜1°至15°，形成导流坡度。
12、优选的，还包括断热材台阶，所述断热材台阶设置于所述加热器的上方，所述断热材台阶上方安装有石英堵气环。
13、降低直拉单晶氧含量的方法，包括以下步骤：
14、s10、化料：化料期间关闭如上述任意一项降低直拉单晶氧含量的系统所述的石英排气系统，仅开通位于单晶炉底部的石墨排气系统，使得大部分惰性气体流经并分布在单晶炉的内部区域；
15、s20、调控单晶炉内的压力：化料完成后，同时开启所述石英排气系统和所述石墨排气系统，将所述气体收集腔内的压力控制在预设压力时，调整坩埚位置，并与所述断热材台阶及所述石英堵气环配合阻断气路，阻断气路后，单晶炉内的气体主要由所述石英排气系统排出，直至制备整个单晶的工艺流程完成，通过将所述气体收集腔内的压力控制在预设压力，可以有效的控制气体流出速度，从而控制oi的挥发速率，通过所述石英排气系统排气的同时能够带走更多的挥发o元素，阻止o元素流入所述坩埚内的固液界面前沿，从而降低o含量。
16、优选的，所述预设压力为1kpa至50kpa。
17、优选的，气体收集腔下端距离所述坩埚内的熔体表面距离为200mm至400mm，在收集气体的时候，流经的气体加速冷却，使得晶棒800℃以上的区域能够以更快的速度冷却。
18、本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：
19、本专利技术提供一种降低直拉单晶氧含量的系统及其方法，在化料后，单晶炉内的大部分气体通过所述进气件分布至所述气体收集腔内，所述气体收集腔内的气体能够通过所述排气件排出，且通过所述石英排气系统，压力检测装置检测气体收集腔内的压力，并将所述气体收集腔内的压力控制在1kpa至50kpa，可以有效的控制单晶炉内的气体流出速度，从而控制oi的挥发速率，增加真空泵排气能力，能够带走更多的挥发o元素，阻止o元素流入固液界面前沿，最终降低o含量，将单晶硅棒中的氧含量稳定的控制在低于5ppma以下。
20、且在控制o含量的同时，所述气体收集腔在收集气体的同时，能够通过气体流动，带走隔热组件上半部分表面吸收的辐射热和流体流经带来的热量，提供更优秀的温度场，从而控制晶棒中缺陷的形核与长大。
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1.降低直拉单晶氧含量的系统，包括单晶炉和加热器，其特征在于，还包括：设置于所述单晶炉内的坩埚、隔热组件、石英排气系统，以及设置于所述单晶炉的底部的石墨排气系统：
2.根据权利要求1所述的降低直拉单晶氧含量的系统，其特征在于，所述进气件沿所述气体收集腔一端的腔口向内倾斜设置，所述进气件上开设有若干个均匀分布的进气孔。
3.根据权利要求1所述的降低直拉单晶氧含量的系统，其特征在于，所述外环与所述内环之间的高度为300 mm至600 mm。
4.根据权利要求1所述的降低直拉单晶氧含量的系统，其特征在于，所述石英排气系统的外壁与所述隔热组件的内壁具有第一间隙，所述第一间隙为1 mm至20 mm。
5.根据权利要求1所述的降低直拉单晶氧含量的系统，其特征在于，所述隔热下段内部填充有保温材料。
6.根据权利要求1所述的降低直拉单晶氧含量的系统，其特征在于，所述坩埚上沿向內倾斜1°至15°，形成导流坡度。
7.根据权利要求1所述的降低直拉单晶氧含量的系统，其特征在于，还包括断热材台阶，所述断热材台阶设置于所述加热器的上方
8.降低直拉单晶氧含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的降低直拉单晶氧含量的方法，其特征在于，所述预设压力为1kpa至50 kpa。
10.根据权利要求8所述的降低直拉单晶氧含量的方法，其特征在于，气体收集腔下端距离所述坩埚内的熔体表面距离为200 mm至400 mm，在收集气体的时候，流经的气体加速冷却，使得晶棒800℃以上的区域能够以更快的速度冷却。
...【技术特征摘要】
1.降低直拉单晶氧含量的系统，包括单晶炉和加热器，其特征在于，还包括：设置于所述单晶炉内的坩埚、隔热组件、石英排气系统，以及设置于所述单晶炉的底部的石墨排气系统：
2.根据权利要求1所述的降低直拉单晶氧含量的系统，其特征在于，所述进气件沿所述气体收集腔一端的腔口向内倾斜设置，所述进气件上开设有若干个均匀分布的进气孔。
3.根据权利要求1所述的降低直拉单晶氧含量的系统，其特征在于，所述外环与所述内环之间的高度为300 mm至600 mm。
4.根据权利要求1所述的降低直拉单晶氧含量的系统，其特征在于，所述石英排气系统的外壁与所述隔热组件的内壁具有第一间隙，所述第一间隙为1 mm至20 mm。
5.根据权利要求1所述的降低直拉单晶氧含量的系统，其特征在于，所述隔热下段内部填...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪浩然，谢国荣，王黎光，芮阳，马成，王忠保，李俊丽，赵娜，
申请(专利权)人：宁夏中欣晶圆半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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