本发明专利技术提供了一种用于半导体晶棒生长的导流筒、生长装置及生长方法，涉及半导体材料制备技术领域。该导流筒由导流筒本体以及设置在所述导流筒本体外表面的硅涂层构成，其中，主要由高纯硅材料制成的硅涂层表面粗糙度较现有的碳化硅涂层有明显降低，表面平整致密，对于光热反射率较高，可减少导流筒对于光热的吸收，降低光热损失；同时硅的导热系数明显低于碳化硅的导热系数，故在导流筒本体表面设置硅涂层，可有效减少在半导体晶棒拉制过程的热量损失，有利于热场内温度的保持，同时降低半导体晶棒生长功率，达到了节能降耗的目的，可大幅度降低单晶拉制的生产成本。本发明专利技术还提供一种半导体晶棒生长装置，包括上述导流筒。
【技术实现步骤摘要】
用于半导体晶棒生长的导流筒、生长装置及生长方法
本专利技术涉及半导体材料制备
，尤其是涉及用于半导体晶棒生长的导流筒、生长装置及生长方法。
技术介绍
直拉式单晶炉是直拉法拉制半导体晶棒的核心设备，其内部的热场保证了半导体晶棒的稳定生长。导流筒是组成热场的一部分。具体的，在晶棒拉制过程中，氩气由单晶炉的上部进入，经过导流筒导入热场内部，再从单晶炉的下部经过真空系统排出。在这一过程中，氩气可以有效的带走硅熔液上方的SiO气体，并对晶棒进行降温，增大其纵向温度梯度，使单晶快速生长。由此可见，导流筒主要用于控制热场的温度梯度和引导氩气流动，其在半导体晶棒生长过程中起到了非常重要的作用。目前半导体晶棒拉制过程中，普遍使用的为外表面镀有碳化硅涂层的导流筒。在半导体晶棒生长的过程中，需要消耗大量的电力来熔化硅材料，比如在半导体晶棒生长的过程中，功率基本在120-200kW之间，用电消耗非常大，无疑增加了单晶拉制的生产成本。故如何能在确保半导体晶棒产量与质量的同时，降低生产能耗，节约生产成本，提高经济收益，是半导体晶棒生产企业亟待解决的问题。有鉴于此，特提出本专利技术以解决上述技术问题中的至少一个。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种用于半导体晶棒生长的导流筒，该导流筒可有效减少半导体晶棒拉制过程的热量损失，同时降低半导体晶棒生长功率，具有节能降耗的效用。本专利技术的第二目的在于提供一种半导体晶棒生长装置，包括上述用于半导体晶棒生长的导流筒。本专利技术的第三目的在于提供一种半导体晶棒生长方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供了一种用于半导体晶棒生长的导流筒，所述导流筒由导流筒本体以及设置在所述导流筒本体外表面的硅涂层构成；其中，所述硅涂层主要由高纯硅材料制成，所述高纯硅材料的纯度大于或等于99.9999999％。进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础上，所述高纯硅材料的纯度大于或等于99.999999999％。进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础上，所述硅涂层的厚度为100-150μm。进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础上，所述硅涂层的表面粗糙度为0.01-0.1μm。进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础上，所述导流筒本体为石墨导流筒本体。进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础上，所述导流筒本体由内至外包括石墨毡层和石墨层，所述石墨层设置在所述石墨毡层的表面。进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础上，所述石墨毡层的厚度为5-10mm；和/或，所述石墨层的厚度为5-10mm。进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础上，所述导流筒本体靠近半导体晶棒的一端设置有凸块，所述凸块用于引导氩气向半导体晶棒方向流动。本专利技术还提供了一种半导体晶棒生长装置，包括上述用于半导体晶棒生长的导流筒。本专利技术还提供了一种半导体晶棒生长方法，采用上述半导体晶棒生长装置进行半导体晶棒的生长。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：(1)本专利技术提供了一种用于半导体晶棒生长的导流筒，该导流筒由导流筒本体以及设置在导流筒本体外表面的硅涂层构成，其中，主要由高纯硅材料制成的硅涂层表面粗糙度较现有的碳化硅涂层有明显降低，表面平整致密，对于光热反射率较高，可减少导流筒对于光热的吸收，降低光热损失；同时硅的导热系数明显低于碳化硅的导热系数(硅的导热系数约为碳化硅导热系数的1/3)，硅的保温性能更强，故在导流筒本体表面设置硅涂层，可有效减少半导体晶棒拉制过程的热量损失，降低半导体晶棒生长功率，在保持一定热场温度的同时，还达到了节能降耗，大幅度降低单晶拉制的生产成本，提升生产企业经济收益的目的。(2)本专利技术提供了一种半导体晶棒生长装置，包含上述用于半导体晶棒生长的导流筒。鉴于上述导流筒所具有的优势，使得包含其的半导体晶棒生长装置也具有同样的优势。(3)本专利技术提供了一种半导体晶棒生长方法，采用上述半导体晶棒生长装置进行半导体晶棒的制备。鉴于上述用半导体晶棒生长装置所具有的优势，使得采用该装置进行半导体晶棒生长方法具有明显的节能降耗的效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种实施方式的导流筒的结构示意图；图2为本专利技术提供的另一种实施方式的导流筒的结构示意图；图3为图2中导流筒与半导体晶棒的相对位置关系图；图4为实施例1中的硅涂层和对比例1中的碳化硅涂层的电镜图，其中，(a)为硅涂层，(b)为碳化硅涂层；图5为实施例1中的硅涂层和对比例1中的碳化硅涂层的另一电镜图，其中，(a)为硅涂层，(b)为碳化硅涂层；图6为实施例1中的硅涂层和对比例1中的碳化硅涂层的又一电镜图，其中，(a)为硅涂层，(b)为碳化硅涂层；图7为实施例1中的硅涂层对光热的反射示意图；图8为对比例1中的碳化硅涂层对光热的反射示意图。图标：10-导流筒本体；11-石墨毡层；12-石墨层；20-硅涂层；30-凸块；40-半导体晶棒；50-碳化硅涂层。具体实施方式下面将结合实施方式和实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。在单晶拉制过程中，半导体晶棒生长功率较高，用电消耗较大。专利技术人经过反复研究创造性的发现，在半导体晶棒拉制环节中，硅熔液的温度较高，大约为1420-1425℃，硅熔液会向上部散发大量的热量。而目前生产中普遍使用的是外圈涂层为碳化硅涂层的导流筒，这种导流筒会造成部分光热的损失，从而使得半导体晶棒生长需要更多的生长功率。具体的，碳化硅涂层表面呈现凹凸不平的微观结构，表面积较大，增大了对于光热的吸收能力。同时碳化硅涂层表面结构呈现金字塔形状，部分光热经过一次反射后又折射回碳化硅涂层表面，光热被二次吸收，这样大量的光热会被吸收后经导流筒散失到上炉筒里面，从而导致热量损失，影响半导体晶棒的生长速度。而为了保持单晶炉内热场的温度，势必要加大半导体晶棒生长功率，这就要消耗大量的电力成本，显然对于半导体晶棒生产企业控制生产成本是不利的。为解决上述问题，根据本专利技术的第一个方面，提供了一种用于半导体晶棒生长的导流筒，导流筒由导流筒本体10以及设置在导流筒本体10外表面的硅涂层20构成，具体如图1所示；其中，硅涂层20主要由高纯硅材料制成，高纯硅本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于半导体晶棒生长的导流筒，其特征在于，所述导流筒由导流筒本体以及设置在所述导流筒本体外表面的硅涂层构成；/n其中，所述硅涂层主要由高纯硅材料制成，所述高纯硅材料的纯度大于或等于99.9999999％。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于半导体晶棒生长的导流筒，其特征在于，所述导流筒由导流筒本体以及设置在所述导流筒本体外表面的硅涂层构成；
其中，所述硅涂层主要由高纯硅材料制成，所述高纯硅材料的纯度大于或等于99.9999999％。
2.根据权利要求1所述的导流筒，其特征在于，所述高纯硅材料的纯度大于或等于99.999999999％。
3.根据权利要求1所述的导流筒，其特征在于，所述硅涂层的厚度为100-150μm。
4.根据权利要求1所述的导流筒，其特征在于，所述硅涂层的表面粗糙度为0.01-0.1μm。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的导流筒，其特征在于，所述导流筒本体为石墨导流筒本体。
【专利技术属性】
技术研发人员：夏秋良，
申请(专利权)人：新美光苏州半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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