单晶炉用热屏以及具有其的单晶炉制造技术

本发明专利技术公开一种用于单晶炉的热屏及使用其的单晶炉，所述热屏包括定位部，所述定位部用于与炉体连接，且所述定位部形成有上部开口端；和锥台部，所述锥台部上端与定位部相连接且下端形成有下部开口端，其中，所述锥台部由基体和位于基体内表面上的内层构成，形成所述内层的内层材料从包括硅、硅化合物、耐１４００℃金属、硼化物、碳化物、氮化物、以及上述物质的混合物的组中选择。通过在单晶炉内的石英坩埚上方安装本发明专利技术的热屏，从而实现了多装料的同时避免了在装料时混入碳成分，因而能够在提高生产效率、降低生产成本的同时获得高品质的单晶。此外，本发明专利技术还公开了一种单晶制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种用于单晶炉中多装料的热屏和采 用该热屏的单晶炉。
技术介绍
直拉法(即Cz法)晶体生长是用于半导体和太阳电池单晶硅的主要生长方法。直 拉法拉制单晶过程包括装料，加热，熔化，单晶生长，冷却。其中，装料量直接决定所生长出 的单晶的长度。因此，从提高生产效率和成品率以及降低生产成本等方面考虑，应该尽量多 地装料。由于用于生产单晶的原料为块状或颗粒状，料块之间存在大量缝隙，导致装满石 英坩埚的固态多晶给料熔化后体积大幅缩小。为了实现多装料，可以考虑在加多晶给料时， 使多晶给料在热屏内堆积，在热屏的支撑下这部分堆积的多晶给料不会滑落到坩埚外。随 着底部的多晶给料的熔化，堆积在热屏内的多晶给料由于重力作用自然滑落，从而熔化，以 此来实现多装料。图1为现有技术的单晶炉装料后的结构示意图。现有技术的单晶炉包括上炉 体(图中未示出)；与所述上炉体相配合的下炉体100'；设置在所述下炉体内的支撑装 置200'，设置于所述支撑装置上的石墨坩埚500'和石墨坩埚500'内设置的石英坩埚 400'；设置在石墨坩埚500'外周的至少一个加热器600'；设置在加热器600'外周的保 温层700'；和设置在石英坩埚400'的开口端的热屏300'，热屏300'包括定位部310' 和锥台部320'。为了简略起见，图中省略了上炉体部分。在现有技术中，从耐高温等方面 考虑，热屏材料多采用石墨材料。使用现有技术的热屏，在装料时，如果使多晶给料800'在 热屏的锥台部320'内堆积，由于块状或粒状多晶给料的滑落从而易于将碳成分带入多晶 熔体中，而碳成分的混入会严重恶化所生成的单晶的质量，甚至可能会造成不能生长出单 晶。因此现有的单晶炉用热屏并不能实现多装料的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决在单晶硅生长过程中 在尽量多地装料的同时能保证所生成的单晶质量的问题。本专利技术通过在单晶炉的装料石英坩埚上方安装具有形成有上部开口端和下部开 口端的空腔结构的上述热屏，所述热屏的锥台部的下部开口端的外径小于所述坩埚的内径 并且下部开口端与所述坩埚的上缘处于大致同一水平位置，从而可以向热屏空腔内继续装 块状或粒状多晶给料并使多晶给料在坩埚上部的热屏空腔内堆积，在热屏的支撑下这部分 堆积的多晶给料不会滑落到坩埚外。而为了实现在多装料的同时保证所生成的单晶质量， 本专利技术的热屏在由碳材料所形成的基体内表面上还形成有内层，形成所述内层的内层材料 耐1400°C以上高温且耐磨性优异，，因此能够解决由于多晶给料的滑落将杂质成分带入多 晶熔体内而产生的污染问题。由此解决了在单晶硅生长过程中在尽量多地装料的同时能保证所生成的单晶质量的问题。具体而言，本专利技术一方面提出一种用于单晶炉的热屏，包括定位部，所述定位部 用于与炉体连接，且所述定位部形成有上部开口端；和锥台部，所述锥台部上端与定位部相 连接且下端形成有下部开口端，其中，所述锥台部由基体和位于基体内表面上的内层构成， 形成所述内层的内层材料是从包括硅、含硅化合物、耐1400°C金属、硼化物、碳化物、氮化 物、以及上述物质的混合物的组中选择的，其中，所述含硅化合物包括碳化硅、氮化硅、硼化 硅、二氧化硅，所述耐140(TC金属包括钨、钼、钽、铌、钒、铬、钛、锆及其合金，所述硼化物包 括碳化硼、氮化硼、硼化锆、硼化镧、硼化钛、硼化钽、硼化铬、硼化钨、硼化钼、硼化钒、硼化 铌，所述碳化物包括碳化铬、碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化钨、碳化钼、碳化钛、碳化铌，所述 氮化物包括氮化钛、氮化钨、氮化钼、氮化铬、氮化铌、氮化锆、氮化钽、氮化钒。 根据本专利技术的一个实施例，其中，上述基体内形成有第一中空部。根据本专利技术的一个实施例，其中，上述内层由通过气相沉积方法在所述基体上形 成的膜构成。根据本专利技术的一个实施例，其中，上述内层为垫衬于所述基体内表面上的垫衬所 构成。根据本专利技术的一个实施例，其中，上述垫衬和所述基体之间形成有第二中空部。本专利技术另一方面提出一种单晶炉，包括上炉体；下炉体，所述下炉体与所述上炉 体相配合；设置在所述下炉体内的支撑装置，所述支撑装置上设置有坩埚并可旋转；设置 在所述坩埚外周的至少一个加热器，所述加热器用于在所述下炉体和所述上炉体闭合时对 所述坩埚进行加热；设置在所述加热器外周的保温层，所述保温层的顶端高度高于所述坩 埚的顶端高度；和设置在所述坩埚的开口端的热屏，所述热屏包括定位部和锥台部，所述定 位部与所述保温层的顶端连接且形成有上部开口端，所述锥台部上端与定位部相连接且下 端形成有下部开口端，且所述下部开口端的外径小于所述坩埚的内径并且下部开口端与所 述坩埚的上缘几乎处于同一水平位置，其中，所述锥台部由基体和位于基体内表面上的内 层构成，形成所述内层的内层材料是从包括硅、含硅化合物、耐1400°c金属、硼化物、碳化 物、氮化物、以及上述物质的混合物的组中选择的，所述含硅化合物包括碳化硅、氮化硅、硼 化硅、二氧化硅，所述耐140(TC金属包括钨、钼、钽、铌、钒、铬、钛、锆及其合金，所述硼化物 包括碳化硼、氮化硼、硼化锆、硼化镧、硼化钛、硼化钽、硼化铬、硼化钨、硼化钼、硼化钒、硼 化铌，所述碳化物包括碳化铬、碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化钨、碳化钼、碳化钛、碳化铌，所 述氮化物包括氮化钛、氮化钨、氮化钼、氮化铬、氮化铌、氮化锆、氮化钽、氮化钒。根据本专利技术的一个实施例，其中，上述基体内形成有第一中空部。根据本专利技术的一个实施例，其中，上述内层由通过气相沉积方法在所述基体上形 成的膜构成。根据本专利技术的一个实施例，其中，上述内层为垫衬于所述基体内表面上的垫衬构 成。根据本专利技术的一个实施例，其中，上述内层和所述基体之间形成有第二中空部。本专利技术另一方面提出一种单晶的制备方法，其采用上述的单晶炉来制备单晶，所 述制备方法包括如下步骤向坩埚内装入多晶给料直至填满坩埚；在所述坩埚开口端上方 放置热屏，所述热屏的锥台部的下部开口端的外径小于所述坩埚的内径并且下部开口端与所述坩埚的顶端处于实质上同一水平位置；通过所述热屏的上部开口端继续装入多晶给 料，使所述多晶给料在所述热屏锥台部内堆积；加热并熔化所述多晶给料；以及对熔化了 的所述多晶给料进行拉单晶。通过本专利技术的实施例不仅能够提高生产效率和成品率，而且有利于降低生产成 本，同时还能够保证在单晶硅生长过程中实现尽量多装料的同时保证所生成的单晶质量。本专利技术附加的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。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图1为现有技术的单晶炉装料后的结构示意图；图2为本专利技术的一个实施例的单晶炉装料后的结构示意图。符号说明100, 100'下炉体200,200'支撑装置300,300'热屏310,310'定位部320,320'锥台部321 基体322 内层321a 第一中空部400,400'石英坩埚500,500'石墨坩埚600,600'加热器700,700'保温层800,800'多晶给料 具体实施例方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于单晶炉的热屏，其特征在于，包括：定位部，所述定位部用于与炉体连接，且所述定位部形成有上部开口端；和锥台部，所述锥台部上端与定位部相连接且下端形成有下部开口端，其中，所述锥台部由基体和位于基体内表面上的内层构成，形成所述内层的内层材料是从包括硅、含硅化合物、耐１４００℃金属、硼化物、碳化物、氮化物、以及上述物质的混合物所形成的组中选择的，其中，所述含硅化合物包括碳化硅、氮化硅、硼化硅、二氧化硅，所述耐１４００℃金属包括钨、钼、钽、铌、钒、铬、钛、锆及其合金，所述硼化物包括碳化硼、氮化硼、硼化锆、硼化镧、硼化钛、硼化钽、硼化铬、硼化钨、硼化钼、硼化钒、硼化铌，所述碳化物包括碳化铬、碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化钨、碳化钼、碳化钛、碳化铌，所述氮化物包括氮化钛、氮化钨、氮化钼、氮化铬、氮化铌、氮化锆、氮化钽、氮化钒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万关良，
申请(专利权)人：万关良，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]