[發(fā)明專利]一種單晶爐及單晶硅棒的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911347998.1
• 申請(qǐng)日: 2019-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN110923806B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒲以松;楊帥軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安奕斯偉硅片技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C30B15/14
• 分類號(hào): C30B15/14;C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;胡影

1.一種單晶爐，用于制備單晶硅棒，所述單晶爐包括爐體，所述爐體內(nèi)設(shè)置有坩堝，所述坩堝的外周與所述爐體的內(nèi)壁之間設(shè)置有坩堝加熱器，所述爐體的頂部開設(shè)有爐口，其特征在于，所述單晶爐還包括：

環(huán)形保溫罩，所述環(huán)形保溫罩水平設(shè)置于所述坩堝加熱器的上方并與所述坩堝的內(nèi)壁固定，所述環(huán)形保溫罩的環(huán)口與所述爐口正對(duì)；

導(dǎo)流筒，所述導(dǎo)流筒的第一端搭設(shè)于所述環(huán)形保溫罩的內(nèi)沿，所述導(dǎo)流筒的第二端延伸至所述坩堝內(nèi)，所述導(dǎo)流筒的第二端的口徑大于所述單晶硅棒的直徑且小于所述導(dǎo)流筒的第一端的口徑；

伸縮加熱器，所述伸縮加熱器豎向設(shè)置于所述爐口和所述坩堝的開口之間，所述伸縮加熱器的頂部通過連接筒與所述爐口的邊緣連接，所述伸縮加熱器的底部高于所述導(dǎo)流筒的第二端，所述伸縮加熱器的內(nèi)部形成有供所述單晶硅棒通過的通道，所述伸縮加熱器可沿其軸線方向做伸縮運(yùn)動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐，其特征在于，所述伸縮加熱器包括殼體以及豎向設(shè)置于所述殼體內(nèi)的至少兩個(gè)筒形加熱體，每一所述筒形加熱體可沿其中心軸做豎向運(yùn)動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單晶爐，其特征在于，所述筒形加熱體的數(shù)量為三個(gè)，三個(gè)所述筒形加熱體的直徑依次增大，且相鄰兩個(gè)筒形加熱體之間呈滑動(dòng)連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單晶爐，其特征在于，所述筒形加熱體包括內(nèi)壁、外壁以及設(shè)置于所述內(nèi)壁和所述外壁之間的螺旋加熱管，所述內(nèi)壁和所述螺旋加熱管之間的間隙采用導(dǎo)熱材料填充，所述螺旋加熱管和所述外壁之間的間隙采用隔熱材料填充。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐，其特征在于，所述單晶爐還包括：

若干溫度傳感器，所述若干溫度傳感器豎向布設(shè)于所述伸縮加熱器的內(nèi)壁。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐，其特征在于，所述連接筒的側(cè)壁周向間隔開設(shè)有若干通孔，所述爐口通過所述若干通孔與所述爐體的內(nèi)壁和所述伸縮加熱器的外壁之間形成的空腔連通。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐，其特征在于，所述導(dǎo)流筒的縱向截面呈底部開口的U形。

8.一種單晶硅棒的制備方法，所述制備方法包括：加熱坩堝內(nèi)的多晶硅材料形成硅熔液，利用提拉裝置將籽晶插入硅熔液中，使固液界面處的所述硅熔液在所述籽晶處冷卻結(jié)晶，提拉所述籽晶使晶體生長(zhǎng)得到單晶硅棒，其特征在于，應(yīng)用于如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的單晶爐，所述制備方法還包括：

在提拉所述籽晶的同時(shí)向伸縮加熱器和導(dǎo)流筒之間形成的風(fēng)道內(nèi)通入惰性氣體，對(duì)所述固液界面進(jìn)行冷卻；

使所述單晶硅棒進(jìn)入伸縮加熱器內(nèi)部的通道，利用所述伸縮加熱器對(duì)單晶硅棒進(jìn)行加熱。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單晶硅棒的制備方法，其特征在于，利用所述伸縮加熱器對(duì)單晶硅棒進(jìn)行加熱的步驟中：

控制所述伸縮加熱器的內(nèi)部區(qū)域的溫度，使所述單晶硅棒的溫度維持在1050～1200℃的范圍內(nèi)并保持預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單晶硅棒的制備方法，其特征在于，所述伸縮加熱器包括殼體以及豎向設(shè)置于所述殼體內(nèi)的至少兩個(gè)筒形加熱體，每一所述筒形加熱體可沿其中心軸做豎向運(yùn)動(dòng)，利用所述伸縮加熱器對(duì)單晶硅棒進(jìn)行加熱的步驟中：

控制所述伸縮加熱器做伸縮運(yùn)動(dòng)，使所述伸縮加熱器的內(nèi)部區(qū)域覆蓋所述單晶硅棒的不同高度部位，控制所述伸縮加熱器的每一筒形加熱體的加熱效率，對(duì)所述單晶硅棒的不同高度部位進(jìn)行加熱。