拉晶方法和晶体生长装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种拉晶方法和晶体生长装置，所述拉晶方法包括：根据籽晶的预设晶转频率范围确定籽晶绳的共振长度的区间S，所述籽晶绳的共振长度为使籽晶的共振频率符合所述晶转频率范围的所述籽晶绳的长度；控制所述籽晶绳以固定的悬吊长度L提拉并旋转所述籽晶，生长出晶棒，其中，L>0且根据本发明专利技术的拉晶方法，通过控制籽晶绳的悬吊长度可以使共振晶转不在预设晶转频率范围，进而可以避免共振而引发晶棒晃动，从而可以提高晶棒的生长质量。同时，采用固定的悬吊长度可以精确控制共振频率不在晶转频率范围内，进而可以更准确的避免共振而引发的晃动。确的避免共振而引发的晃动。确的避免共振而引发的晃动。

【技术实现步骤摘要】
拉晶方法和晶体生长装置


[0001]本专利技术涉及单晶炉
，尤其是涉及一种拉晶方法和晶体生长装置。

技术介绍

[0002]直拉法(CZ法)是制备硅晶体的主要方法之一，直拉法需要将籽晶(seed)与熔化的硅熔汤接触后，提拉并使籽晶和硅熔汤发生相对旋转，使硅熔汤中的硅原子随着籽晶的提拉与旋转结晶进而长成晶棒(ingot)。根据籽晶提拉机构的不同，直拉法分为硬轴提拉和软轴提拉。硬轴提拉机构采用丝杠作为籽晶轴，通过丝杠螺纹传动实现籽晶的提拉与旋转。硬轴提拉机构的优点在于传动稳定不会发生明显的晃动，缺点在于硬轴提拉机构比较复杂，所需要的籽晶轴长度比较长，进而导致整个长晶设备很高，占用空间。软轴提拉采用籽晶绳提拉籽晶，籽晶绳被卷绕机构卷绕且卷绕机构整体转动，带动籽晶绳旋转上升。软轴提拉机构的优点在于，籽晶绳可以卷绕，不会占用空间。缺点在于籽晶绳在提拉过程中旋转，在某些籽晶转速范围内会产生共振，使籽晶或者晶棒发生晃动，造成长出的晶棒出现扭曲，影响晶体生长质量。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术在于提出一种拉晶方法，所述拉晶方法可以避免共振而引发晶棒晃动，从而可以提高晶棒的生长质量。
[0004]本专利技术还提出一种晶体生长装置。
[0005]根据本专利技术第一方面的拉晶方法，包括：
[0006]根据籽晶的预设晶转频率范围确定籽晶绳的共振长度的区间S，籽晶绳的共振长度为使籽晶的共振频率符合晶转频率范围的籽晶绳的长度；控制籽晶绳以固定的悬吊长度L提拉并旋转籽晶，生长出晶棒，其中，L>0且
[0007]根据本专利技术的拉晶方法，通过控制籽晶绳的悬吊长度可以使共振晶转不在晶转频率范围，进而可以避免共振而引发晶棒晃动，从而可以提高晶棒的生长质量；同时，采用固定的悬吊长度可以精确控制共振频率不在晶转频率范围内，进而可以更准确的避免共振而引发的晃动。
[0008]根据本专利技术的一些实施例，根据预设晶转范围确定所述籽晶绳的共振长度区间S：
[0009][0010]其中，l
max
为晶棒生长的最大长度,l
min
为晶棒生长的最小长度为0；f1为所述晶转频率范围的下限值，f2为所述晶转频率范围的上限值；g为重力加速度。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，所述晶转频率范围预设转速为13r/min
‑
24r/min，所述晶棒生长的最大长度l
max
为2m。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，控制所述籽晶绳以固定的悬吊长度提拉并旋转所述籽晶，生长出晶棒，包括：控制提升机构驱动所述籽晶绳以固定的悬吊长度带动所述籽晶按照
预设拉速上升，且控制旋转机构驱动所述籽晶绳带动所述籽晶按照所述晶转频率范围内的任一晶转频率自转。
[0013]根据本专利技术第二方面的晶体生长装置，包括：副室；炉盖，所述炉盖设于所述副室的顶部；籽晶绳，所述籽晶绳设于所述副室的内侧，所述籽晶绳的上端与所述炉盖相连，所述籽晶绳的下端用于固定籽晶，所述籽晶绳的悬吊长度其中，S为根据所述的预设晶转频率范围确定的所述籽晶绳的共振长度区间；旋转机构，所述旋转机构设置于所述炉盖上且与所述籽晶绳连接，所述籽晶在所述旋转机构的驱动下按照所述晶转频率范围自转；提升机构，所述提升机构与所述旋转机构连接，所述提升机构驱动所述旋转机构升降。
[0014]根据本专利技术的晶体生长装置，通过使用悬吊长度不在共振长度范围内的籽晶绳，可以使共振晶转不在预设晶转频率范围，进而可以避免共振而引发晶棒晃动，提高晶棒的生长质量，同时可以增加晶体生长装置的市场竞争性；同时，通过设置旋转机构和提升机构，可以为晶棒的生长提供必要的转速、拉速及生长空间，进而可以实现晶棒的正常生长。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，晶体生长装置还包括：固定架，所述固定架的一端与所述炉盖相连且另一端伸入所述副室内，所述籽晶绳的上端固定于所述固定架上。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述固定架相对于所述炉盖沿上下可移动。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述副室与所述提升机构连接，所述提升机构驱动所述副室高度可调，以带动所述旋转机构上下移动。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述副室包括：多个炉体件，所述炉体件为环形，多个所述炉体件沿径向由内向外依次套设；所述提升机构与至少一个所述炉体件相连用于驱动所述炉体件上下移动。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，多个所述炉体件包括：固定环和至少一个活动环，所述提升机构与所述活动环一一对应相连，所述固定环设在径向方向上的最内侧或最外侧，当所述炉盖在最大提拉高度时，在径向方向上，多个所述活动环在上下方向上的位置高度逐渐增加或逐渐降低。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，晶体生长装置还包括：主室，所述主室内设有坩埚，所述副室设在所述主室的上侧，或，所述副室设在所述主室的径向外侧，所述炉盖封盖在所述副室的顶部。
[0021]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0022]图1是根据本专利技术实施例的晶体生长装置的示意图，其中，炉体件与提升机构位于主室上侧；
[0023]图2是根据本专利技术实施例的晶体生长装置的示意图，其中，副室处于拉伸完成状态，固定环位于径向最内侧，晶棒生长完成，且部分位于主室；
[0024]图3是根据图2所示的晶体生长装置的示意图，其中，固定架相对炉盖向上移动，晶棒完全脱离主室；
[0025]图4是根据本专利技术实施例的晶体生长装置的示意图，其中，副室处于拉伸完成状态，固定环位于径向最外侧，晶棒生长完成，且部分位于主室；
[0026]图5是根据图4所示的晶体生长装置的示意图，其中，固定架相对炉盖向上移动，晶棒完全脱离主室；
[0027]图6是根据本专利技术实施例的晶体生长装置的示意图，其中，炉体件与提升机构设于主室外侧；
[0028]图7是根据图6的晶体生长装置的示意图，其中，炉体件向上移动，炉盖远离主室；
[0029]图8是根据图7的晶体生长装置的示意图，其中，副室拉伸完成，活动环位于径向外侧；
[0030]图9是根据图6的晶体生长装置的示意图，其中，副室拉伸完成，活动环位于径向内侧。
[0031]附图标记：
[0032]100、晶体生长装置；
[0033]10、副室；11、炉体件；12、提升机构；
[0034]20、炉盖；
[0035]30、籽晶绳；
[0036]40、固定架；
[0037]50、主室；51、坩埚；52、坩埚轴；53、加热器；54、导流筒；55、水冷套；56、保温件；561、顶部保温件；562、侧部保温件；
[0038]60、籽晶夹持件；
[0039]70、旋转机构；
[0040]200、籽晶；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拉晶方法，其特征在于，包括：根据籽晶的预设晶转频率范围确定籽晶绳的共振长度的区间S，所述籽晶绳的共振长度为使籽晶的共振频率符合所述晶转频率范围的所述籽晶绳的长度；控制所述籽晶绳以固定的悬吊长度L提拉并旋转所述籽晶，生长出晶棒，其中，L>0且2.根据权利要求1所述的拉晶方法，其特征在于，根据预设晶转范围确定所述籽晶绳的共振长度区间S：其中，l
max
为晶棒生长的最大长度,l
min
为晶棒生长的最小长度为0；f1为所述晶转频率范围的下限值，f2为所述晶转频率范围的上限值；g为重力加速度。3.根据权利要求1所述的拉晶方法，其特征在于，所述晶转频率范围为13r/min
‑
24r/min，所述晶棒生长的最大长度l
max
为2m。4.根据权利要求1所述的拉晶方法，其特征在于，控制所述籽晶绳以固定的悬吊长度提拉并旋转所述籽晶，生长出晶棒，包括：控制提升机构驱动所述籽晶绳以固定的悬吊长度带动所述籽晶按照预设拉速上升，且控制旋转机构驱动所述籽晶绳带动所述籽晶按照所述晶转频率范围内的任一晶转频率自转。5.一种晶体生长装置，其特征在于，包括：副室；炉盖，所述炉盖设于所述副室的顶部；籽晶绳，所述籽晶绳设于所述副室的内侧，所述籽晶绳用于固定籽晶，所述籽晶绳的悬吊长度其中，S为根据所述籽晶的预设晶转频率范围确定的所述籽晶绳的共振长度区间；旋转机构，所述旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊宏，
申请(专利权)人：徐州鑫晶半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：