一种高速单晶生长装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高速单晶生长装置及方法，主要涉及一种晶体冷却方式和输送反应物进行化学反应的反应筒。该反应筒采用耐高温材料，由进气筒和排气筒组成。进气筒开设有通道，通入参与反应的反应物和保护气体。反应物经由进气筒后，喷射到生长中的高温晶体表面，发生化学反应吸热，快速移除晶体表面的热量。排气筒用于将反应不完全的反应物以及反应产物气体排出炉体。进气筒和排气筒连为一个整体，固定在炉壁上。本发明专利技术首次将化学吸热反应应用于晶体生长中的强化冷却，能够快速移除晶体表面的热量，显著提升晶体内部的轴向温度梯度，从而提高晶体的生长速度。

【技术实现步骤摘要】
一种高速单晶生长装置及方法
：本专利技术属于直拉法晶体生长工艺及装置领域，具体涉及一种高速单晶生长装置及方法。
技术介绍
：直拉晶体生长法由波兰科学家JanCzochralski于1918年专利技术，其方法是利用旋转着的籽晶从反方向旋转的坩埚中的熔体里持续提拉制备出晶体。由熔料、引晶、放肩、等径、收尾等工艺组成。首先，将高纯原料以及掺杂物质放入坩埚内，加热器工作将原料熔化；当熔体温度稳定后，将籽晶浸入熔体中，开始进行引晶；引晶完成后，降低拉速和温度，使晶体的直径逐渐增大到目标直径，这个过程便称为放肩；达到目标直径后，通过调整晶体提拉速度与加热器功率，使晶棒直径与目标值的偏差维持在一定范围内，等径生长的部分称之为晶身，也是制作晶片的部分；晶身生长完后，将晶棒直径逐渐缩小至一尖点与熔体分开，这个过程称为尾部生长。长完的晶棒在上炉室冷却至室温后取出。晶体的用途十分广泛。以晶体硅为例，单晶硅是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料，同时在光伏产业中也具有庞大的市场。单晶硅电池转换效率比传统的多晶硅电池效率高出5％，但是单晶硅的生产成本偏高。目前，在保证晶体质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速单晶生长方法，其特征在于，该单晶生长方法基于的高速单晶生长装置，包括由外至内依次设置的炉壁（5）和保温筒（4），在保温筒（4）中心处的底部设置有支撑体（8），支撑体（8）上依次设置有石墨坩埚（10）和石英坩埚（7），支撑体（8）用于带动石墨坩埚（10）和石英坩埚（7）升降及旋转，在石墨坩埚（10）外侧上设置有石墨加热器（11）；在石英坩埚（7）内设置有热屏（6），且热屏（6）的顶端与保温筒（4）的内壁相连；热屏（6）内设置有反应筒（1），反应筒（1）采用由外至内设置的进气筒（13）和排气筒（12），且进气筒（13）顶部的进气口与炉壁（5）上开设的进气口相连通，进气筒（13）底部的出...

【技术特征摘要】
1.一种高速单晶生长方法，其特征在于，该单晶生长方法基于的高速单晶生长装置，包括由外至内依次设置的炉壁（5）和保温筒（4），在保温筒（4）中心处的底部设置有支撑体（8），支撑体（8）上依次设置有石墨坩埚（10）和石英坩埚（7），支撑体（8）用于带动石墨坩埚（10）和石英坩埚（7）升降及旋转，在石墨坩埚（10）外侧上设置有石墨加热器（11）；在石英坩埚（7）内设置有热屏（6），且热屏（6）的顶端与保温筒（4）的内壁相连；热屏（6）内设置有反应筒（1），反应筒（1）采用由外至内设置的进气筒（13）和排气筒（12），且进气筒（13）顶部的进气口与炉壁（5）上开设的进气口相连通，进气筒（13）底部的出气口与排气筒（12）底部的进气口相连通；使用时，石英坩埚（7）内为熔体（9），熔体（9）的液面低于热屏（6）的底面，通过炉壁（5）上开设的进气口向反应筒（1）的内腔通入保护气氩气和反应物，反应物在晶体（3）附近发生化学吸热反应，对高温晶体（3）进行冷却，进而生长的晶体（3）依次穿过热屏（6）内腔和反应筒（1）内腔提升至晶体生长单晶炉外；该单晶生长方法包括以下步骤：1）将高纯多晶硅原料以及掺杂物质放入石英坩埚（7）中；2）完成装料后，关闭单晶炉抽真空，通过炉壁（5）开设的进气孔充入低压高纯氩气，使单晶炉内压力维持在1000pa-100000pa范围内，打开石墨加热器（11），熔化高纯多晶硅原料；3）当硅熔体（9）...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立军，丁俊岭，赵文翰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61