长晶炉制造技术

本发明专利技术提供一种长晶炉，长晶炉包括水冷套、水冷屏、水冷套流量控制装置、水冷屏流量控制装置及升降位置控制装置；本发明专利技术通过水冷套流量控制装置、水冷屏流量控制装置及升降位置控制装置，可实现对晶体冷却过程的精确控制，可有效控制晶体的冷却速度，精确调节晶体的温度分布，以增大热场的灵活性，在不改变热场的情况下，即可生产不同产品，极大的降低了生产及研发成本，且可在不同的长晶阶段进行流量和位置的控制，以实现整个晶棒的质量均匀性，提高晶体的整体利用率。

【技术实现步骤摘要】
长晶炉
本专利技术属于半导体
，涉及一种长晶炉。
技术介绍
目前，制备单晶体的方法主要为提拉法(Czochralskimethod)，即将构成晶体的原料放在坩埚中加热熔化，形成熔体，并将籽晶与熔体表面接触，进行提拉，并在受控条件下，使籽晶和熔体在交界面上不断进行原子或分子的重新排列，随降温逐渐凝固而生长出单晶体，由此育成具有与籽晶相同的结晶方向的单晶。在利用提拉法制备硅单晶过程中，水冷套和水冷屏的应用非常广泛。在太阳能领域其主要作用是提高长晶速率，降低成本。水冷屏和水冷套的设计成为各太阳能企业技术革新的重点，技术进步越来越快。在这种技术的加持之下，目前在太阳能领域，拉速已经实现突破2mm/min，向3mm/min突进。而在制备大尺寸半导体单晶硅领域中，这种水冷屏和水冷套的技术同样被广泛应用，但是该技术在半导体单晶硅领域的应用目的有别于太阳能领域，主要是用来控制晶体的质量，以更好的满足半导体产业的技术升级。对于当前不断革新的半导体产业技术，半导体制程逐渐向14nm转换，国际上更是有领先企业进入了5nm、7nm等技术节点的量产阶段。在这种行业背景下，硅片制造则需要匹配这种行业快速发展的需求，以制造出高标准，多样化的产品，满足客户的不同需求。而这其中最为核心的技术则是晶体缺陷的控制，以及保持晶体质量的稳定性。且在经过长期的技术发展过程后，水冷套和水冷屏在各种技术手段中脱颖而出，被各大硅片厂广泛应用，在设计上不断推陈出新，迭代出各种各具特色的版本，形成了半导体硅单晶热场中的一项核心技术要点。而现有的长晶炉显然难以实现对晶体的冷却速度及温度分布等的精确控制，其限制了热场灵活性，难以满足制造高标准，多样化的产品需求。因此，提供一种新型的长晶炉，实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种长晶炉，用于解决现有技术中的长晶炉难以满足需求的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种长晶炉，所述长晶炉包括：水冷装置，所述水冷装置包括水冷套及水冷屏；水冷套流量控制装置，所述水冷套流量控制装置与所述水冷套相连接，以控制所述水冷套的水流量；水冷屏流量控制装置，所述水冷屏流量控制装置与所述水冷屏相连接，以控制所述水冷屏的水流量；升降位置控制装置，所述升降位置控制装置与所述水冷装置相连接，通过所述升降位置控制装置调整所述水冷装置与熔体液面的距离。可选地，所述水冷套与所述水冷屏为固定连接结构，且所述升降位置控制装置与所述水冷套固定连接或与所述水冷屏固定连接。可选地，所述水冷套与所述水冷屏为分离式结构，且所述升降位置控制装置包括与所述水冷套固定连接的水冷套升降位置控制装置及与所述水冷屏固定连接的水冷屏升降位置控制装置。可选地，所述升降位置控制装置包括波纹管、伺服电机、丝杠及定位导轨中的一种或组合。可选地，所述水冷套的流量范围为30slpm～200slpm；所述水冷屏的流量范围为30slpm～200slpm。可选地，所述水冷套与所述熔体液面的距离范围为450mm～1200mm；所述水冷屏与所述熔体液面的距离范围为100mm～450mm。可选地，所述水冷套的底部与所述水冷屏的顶部具有间距区，所述间距区的高度范围为100mm～800mm。可选地，所述水冷套具有由铜管绕制而成的冷却水道；所述水冷屏具有由铜管绕制而成的冷却水道。可选地，所述水冷套包括水冷套本体以及位于所述水冷套本体表面的水冷套吸热镀层；所述水冷屏包括水冷屏本体，以及位于所述水冷屏本体表面的水冷屏吸热镀层；所述水冷套本体的材质包括银、镍、钼、钨、银合金、镍合金、钼合金或钨合金中的一种或组合；所述水冷屏本体的材质包括银、镍、钼、钨、银合金、镍合金、钼合金或钨合金中的一种或组合；所述水冷套吸热镀层包括对所述水冷套本体进行发黑处理获得；所述水冷屏吸热镀层包括对所述水冷屏本体进行发黑处理获得。可选地，还包括控制器，所述控制器与所述水冷套流量控制装置、水冷屏流量控制装置及升降位置控制装置电连接，以通过所述控制器进行自动化调整。如上所述，本专利技术的长晶炉包括水冷套、水冷屏、水冷套流量控制装置、水冷屏流量控制装置及升降位置控制装置，通过水冷套流量控制装置、水冷屏流量控制装置及升降位置控制装置，可实现对晶体冷却过程的精确控制，有效控制晶体的冷却速度，精确调节晶体的温度分布，可增大热场的灵活性，在不改变热场的情况下，即可生产不同产品，极大的降低了生产及研发成本，且可在不同的长晶阶段进行流量和位置的控制，以实现整个晶棒的质量均匀性，提高晶体的整体利用率。附图说明图1显示为本专利技术中水冷装置与熔体液面的距离及冷却水流量与晶体温度的关系图。图2显示为实施例一中长晶炉的结构示意图。图3显示为实施例二中长晶炉的结构示意图。元件标号说明111、211水冷套1111、2111水冷套流量控制装置1112、2112水冷套升降位置控制装置112、212水冷屏1121、2121水冷屏流量控制装置1122水冷屏升降位置控制装置120、220坩埚121、221石英坩埚122、222石墨坩埚130、230加热器140、240炉体150、250保温层160、260热屏170、270硅熔体180、280硅单晶D、d、d’距离H、H’间距区高度具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。本文使用的“介于……之间”表示包括两端点值。在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长晶炉，其特征在于，所述长晶炉包括：/n水冷装置，所述水冷装置包括水冷套及水冷屏；/n水冷套流量控制装置，所述水冷套流量控制装置与所述水冷套相连接，以控制所述水冷套的水流量；/n水冷屏流量控制装置，所述水冷屏流量控制装置与所述水冷屏相连接，以控制所述水冷屏的水流量；/n升降位置控制装置，所述升降位置控制装置与所述水冷装置相连接，通过所述升降位置控制装置调整所述水冷装置与熔体液面的距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种长晶炉，其特征在于，所述长晶炉包括：
水冷装置，所述水冷装置包括水冷套及水冷屏；
水冷套流量控制装置，所述水冷套流量控制装置与所述水冷套相连接，以控制所述水冷套的水流量；
水冷屏流量控制装置，所述水冷屏流量控制装置与所述水冷屏相连接，以控制所述水冷屏的水流量；
升降位置控制装置，所述升降位置控制装置与所述水冷装置相连接，通过所述升降位置控制装置调整所述水冷装置与熔体液面的距离。


2.根据权利要求1所述的长晶炉，其特征在于：所述水冷套与所述水冷屏为固定连接结构，且所述升降位置控制装置与所述水冷套固定连接或与所述水冷屏固定连接。


3.根据权利要求1所述的长晶炉，其特征在于：所述水冷套与所述水冷屏为分离式结构，且所述升降位置控制装置包括与所述水冷套固定连接的水冷套升降位置控制装置及与所述水冷屏固定连接的水冷屏升降位置控制装置。


4.根据权利要求1所述的长晶炉，其特征在于：所述升降位置控制装置包括波纹管、伺服电机、丝杠及定位导轨中的一种或组合。


5.根据权利要求1所述的长晶炉，其特征在于：所述水冷套的流量范围为30slpm～200slpm；所述水冷屏的流量范围为30slpm～200slpm。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓先亮，
申请(专利权)人：上海新昇半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31