[實用新型]一種直拉單晶爐在線式熱場再生系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202222141087.7
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN218262829U
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張軍彥;馮文彪;王曉峰;白梟;李媛
• 申請（專利權(quán)）人: 山西中電科新能源技術(shù)有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B15/00
• 代理公司: 太原高欣科創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 14109
• 代理人: 張敏;崔雪花

本實用新型公開了一種直拉單晶爐在線式熱場再生系統(tǒng)，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域；包括載氣提供裝置和工藝氣體提供裝置；載氣提供裝置和工藝氣體提供裝置通過進(jìn)氣管路與直拉單晶爐副室相連接，直拉單晶爐連接有抽氣管路；抽氣管路與直拉單晶爐的連接處位于保溫筒底部以下；載氣提供裝置提供的載氣為惰性氣體，工藝氣體提供裝置提供的工藝氣體為鹵素氣體；本實用新型通過載氣和工藝氣體的有序流動，在高溫狀態(tài)下與爐內(nèi)雜質(zhì)反應(yīng)將其有效去除，延長了單晶爐內(nèi)部炭素材料的壽命；提升了單晶棒的壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種直拉單晶爐在線式熱場再生系統(tǒng)，應(yīng)用于半導(dǎo)體和光伏行業(yè)中生長硅單晶的直拉單晶爐。

背景技術(shù)

當(dāng)前直拉單晶硅的生長溫度在熔點溫度1410℃完成，即固液界面處溫度為1410℃。熔體溫度高于1410℃，最高可超過1700℃；生成的晶體溫度在氬氣氣流作用下低于1410℃，并隨著遠(yuǎn)離固液界面溫度大幅度下降。在晶體生長過程中，硅料以熔融狀態(tài)存在，由于腔體內(nèi)部為負(fù)壓，部分熔融態(tài)的硅及硅液中的雜質(zhì)元素從液體中揮發(fā)出來，沿腔體內(nèi)氣流方向在過冷區(qū)沉積。部分沉積的硅與接觸到的石墨、碳碳及保溫氈進(jìn)行反應(yīng)，生成碳化硅。

由于碳化硅與石墨、碳碳及炭纖維保溫氈熱膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致隨著碳化硅的不斷積累，出現(xiàn)碳化硅脫落的情況。另外碳化硅的生成降低了原始石墨、碳碳、炭纖維保溫層的性能，對晶體生長造成影響。

同時部分存在與硅液中的雜質(zhì)元素也存在揮發(fā)的情況，造成單晶硅生長過程中背景雜質(zhì)出現(xiàn)不斷累積的狀況。并隨著背景雜質(zhì)元素的不斷累積，雜質(zhì)會反擴(kuò)散到單晶硅棒中，造成單晶硅棒品質(zhì)下降，勺子壽命降低。

直拉單晶爐熱區(qū)部分如圖1所示，由加熱器7、導(dǎo)流筒5、保溫筒6、底部保溫層12、坩堝托桿13、坩堝托軸等構(gòu)成。其中加熱器7、坩堝托桿13等采用等靜壓石墨材質(zhì)，導(dǎo)流筒5等采用碳碳復(fù)合材料，保溫筒6采用炭纖維軟/硬氈。這些材料在拉晶過程中出現(xiàn)不成程度的失效，其失效主要表現(xiàn)在：

1、硅液揮發(fā)，隨保護(hù)氣體氣流傳輸，附著在腔體炭素材料上，反應(yīng)生成碳化硅，碳化硅造成2個損耗，一是炭素材料變綠、脫皮，二是炭素材料失效。

2、雜質(zhì)揮發(fā)，造成背景雜質(zhì)累積。

其雜質(zhì)分為以下2大類，分布為：

1）主要雜質(zhì)：硅及碳化硅

2）微量雜質(zhì)，包括三類：

一是硼磷族雜質(zhì)，包括 B、P、Al、Ga、As 等；

二是過渡族金屬元素， 包括 Fe、Ni、Cr、Cu、Zn、Ti、Mn、等；

三是堿金屬和堿土金屬元素，主要是 Mg、 Ca。

由于當(dāng)前直拉硅單晶爐熱場從投入使用到報廢無純化、凈化的工序，隨著雜質(zhì)的積累嚴(yán)重影響了熱場部件的壽命，而且導(dǎo)致熱場在使用若干爐后熱場性能和產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)較大幅度的下降。

實用新型內(nèi)容

本實用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種直拉單晶爐在線式熱場再生系統(tǒng)，通過在線式方法，對熱場全部炭素類部件進(jìn)行純化，解決直拉硅單晶爐熱場部件雜質(zhì)累積的問題。

為了達(dá)到上述目的，本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種直拉單晶爐在線式熱場再生系統(tǒng)，所述直拉單晶爐包括主爐殼；主爐殼頂部連接有副室，所述主爐殼內(nèi)設(shè)置有保溫筒，保溫筒內(nèi)設(shè)置有坩堝，坩堝的頂部設(shè)置有導(dǎo)流筒；還包括載氣提供裝置和工藝氣體提供裝置；所述載氣提供裝置和工藝氣體提供裝置通過進(jìn)氣管路與副室相連接，直拉單晶爐連接有抽氣管路，所述抽氣管路連接有真空泵組；所述抽氣管路與直拉單晶爐的連接處位于保溫筒底部以下；載氣提供裝置提供的載氣為惰性氣體，工藝氣體提供裝置提供的工藝氣體為鹵素氣體。

進(jìn)一步的，所述的抽氣管路與尾氣處理系統(tǒng)相連接。