[發明專利]單晶爐用伸展式熱屏蔽器

有效

• 申請號: 201210205680.1
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102758258A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 林游輝
• 申請（專利權）人: 合肥景坤新能源有限公司
• 主分類號: C30B35/00
• 分類號: C30B35/00;C30B29/06;C30B15/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 方崢

技術領域

本發明涉及單晶硅生產技術領域，具體屬于單晶爐用伸展式熱屏蔽器。

背景技術

當前，硅材料在半導體領域和太陽能領域仍然占據著主要地位。隨著科技的發展和技術的進步，集成電路和太陽能電池生產工藝都對硅材料提出了新的要求，大直徑、高質量硅單晶的生長技術成為當前半導體材料領域和太陽能領域的研發熱點。

近年來，硅材料加工技術取得了許多重要進展。硅晶體生長方面最重要的進展之一是12英寸硅單晶生長技術已經成熟。世界主要硅單晶生產商，包括信越，SUMCO，MEMC，瓦克等均采用適合于12英寸硅單晶生長的單晶爐，大都采用磁場直拉法，每爐裝料量達300-350公斤，主要應用28或32英寸坩堝和熱場進行硅單晶生產。目前國內外前沿技術包括：1)熱場設計技術，即利用計算機模擬技術，模擬晶體生長時熱場的溫度及其梯度的分布情況，達到晶體質量的改善；

2)熱屏技術，即利用熱屏減少熱輻射和熱量損失，減少熱對流，加快蒸發氣體的揮發，加快晶體的冷卻；3)雙加熱器技術，即利用上，下兩加熱器，保證固液界面有合適的溫度梯度；4)磁場技術，即應用磁場控制熔體的對流，抑制熔體表面溫度的起伏和降低硅單晶體內間隙氧的濃度；5)籽晶技術，由于大直徑硅單晶的重量愈來愈重，開發出二次抓肩技術，無縮頸籽晶技術等。此外，也開發出直拉單晶的再裝料和連續加料技術。

硅晶體生長方面另一重要進展是有效控制了晶體中原生顆粒(COP)缺陷的形成。COP缺陷的尺寸在100納米左右，在8英寸硅片中早已存在，但隨著線寬變小到100納米以下時，這個問題變得更加突出。由于COP缺陷會引起柵極氧化物完整性的退化和隔離的失效，MEMC公司首先開發了這種技術，之后其他主要硅片制造廠商也開發出類似技術。這些技術根據最佳拉晶速率和固-液交界面處的最佳溫度，在晶錠的整個長度和直徑上抑制兩類高度有害缺陷的形成。用這些技術拉制的硅單晶制備的硅拋光片可完全滿足器件的要求，因而大大提高了器件的成品率，降低了成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種單晶爐用伸展式熱屏蔽器，在一定程度上增加了熔硅的縱向溫度梯度，同時采用延伸熱屏后，可以調節氬（氮）氣流對固-液界面的吹拂高度，增強了氬（氮）氣流攜帶結晶潛熱的作用因此有利于單晶生長，并可以提高結晶速率，進而提高拉晶速率。

本發明的技術方案如下：

單晶爐用伸展式熱屏蔽器，包括有圍繞于硅單晶棒外熱屏，熱屏的上端連接有熱屏上蓋，熱屏上蓋的下方設有上保溫筒，所述熱屏是由熱屏外殼、熱屏內殼及中間的熱屏保溫層組成，熱屏呈圓臺狀，且具有中央通道，熱屏與熱屏上蓋之間的夾角為40-50°，中央通道的縱剖面為梯形，熱屏外側滑動配合有延伸熱屏，延伸熱屏外側連接有推動氣缸，推動氣缸的缸體固定于熱屏上蓋上。

????所述的上保溫筒內壁上固定設有螺母，螺母內螺合有螺桿，螺桿的上端頂托于熱屏上蓋下端，螺桿的下端固定安裝有手柄。

所述的熱屏與熱屏上蓋之間的夾角為45°。

本發明的溫場是指熱系統中的溫度分布，對晶體的生長極其重要。?溫場分為靜態溫場和動態溫場。不進行晶體生長時的溫場稱為靜態溫場，決定于加熱器和保溫系統的形狀和尺寸。進行晶體生長時的溫場稱之為動態溫場。結晶過程中有結晶潛熱釋放，拉速越快，結晶速率越高，釋放的潛熱越多。?晶體直徑、長度和坩堝位置的變化以及熔體的流動對溫場均產生較大的影響。由于這方面的因素改變了靜態溫場，因此要經過拉晶工藝的動態跟隨試驗對靜態溫場加以修正，才能使得動態溫場滿足晶體生長的要求。在熔體中，縱向溫度梯度適當地增大，有利于結晶潛熱散發中的熱傳導進行，有利于結晶過程的順利進行。

本發明在一定程度上增加了熔硅的縱向溫度梯度，同時采用延伸熱屏后，可以調節氬（氮）氣流對固-液界面的吹拂高度，增強了氬（氮）氣流攜帶結晶潛熱的作用因此有利于單晶生長，并可以提高結晶速率，進而提高拉晶速率。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的熱屏結構示意圖。

具體實施方式

參見附圖，單晶爐用熱屏蔽器，包括有圍繞于硅單晶棒1外熱屏2，熱屏2的上端連接有熱屏上蓋3，熱屏上蓋3的下方設有上保溫筒4，熱屏2是由熱屏外殼5、熱屏內殼6及中間的熱屏保溫層7組成，熱屏2呈圓臺狀，且具有中央通道8，中央通道8的縱剖面為梯形，熱屏2外側滑動配合有延伸熱屏11，延伸熱屏11外側連接有推動氣缸12，推動氣缸12的缸體固定于熱屏上蓋3上，上保溫筒4內壁上固定設有螺母9，螺母9內螺合有螺桿10，螺桿10的上端頂托于熱屏上蓋3下端，螺桿10的下端固定安裝有手柄13，熱屏2與熱屏上蓋3之間的夾角為45°。