【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造，尤其涉及一种单晶炉及单晶硅的制备方法。
技术介绍
1、单晶硅棒是单晶硅的工业化产品之一，目前行业主要以提拉法制备，即利用籽晶插入熔融的多晶硅后再提拉引晶从而制得单晶硅棒，包括拆炉-装料-化料-引细颈-放肩-转肩-等径-收尾-停炉等主要步骤。籽晶都是采用无位错硅单晶制备，当籽晶插入熔体时，由于受到籽晶与熔硅的温度差所造成的热应力和表面张力的作用会产生位错，因此，在籽晶与熔融硅熔接之后应用引细颈工艺，可以使位错消失，建立起无位错生长状态，提高单晶硅质量。
2、晶体生长过程中，通常会进行预先的籽晶引晶(dip)，在寻找到合适的温度后，开始进行初步的引细颈，要求细颈直径控制在4.5～5.5mm之间，这就对引细颈时的界面温度提出了高要求，但通常会因为氩气供应不稳定、热场结构等原因引起引细颈界面温度氛围不稳定，对目标直径仅有4.5～5.5mm的细颈来说，微小的变化都会导致生长直径偏大或过小，从而导致引细颈失败，不能有效地排除位错，在放肩或等径阶段引起失误，造成产能损失。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种单晶炉及单晶硅的制备方法，能够使得引细颈直径均匀。
2、为了达到上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案是：
3、一种单晶炉，所述单晶炉包括炉体，所述炉体内设置有坩埚支撑组件，所述坩埚支撑组件上设置有坩埚，所述炉体的内壁和所述坩埚的外周之间设置有加热器，所述炉体的顶部设置有籽晶提拉机构，所述单晶炉还包括：p>
4、设置于所述炉体上方、围绕所述籽晶提拉机构的引颈加热稳温单元，用于在引细颈时提供温度场；
5、控制单元，用于获取引细颈过程中的细颈直径，根据所述细颈直径调整所述引颈加热稳温单元的功率和/或所述引颈加热稳温单元与所述坩埚内硅熔液界面之间的距离。
6、一些实施例中，所述控制单元，具体用于根据实际细颈直径与目标细颈直径之间的差值确定引细颈界面处的目标温度；根据引细颈界面处的所述目标温度调整所述引颈加热稳温单元的功率和/或所述引颈加热稳温单元与所述硅熔液界面之间的距离。
7、一些实施例中，所述控制单元，具体用于根据实际细颈直径与目标细颈直径之间的差值确定引细颈界面处的目标温度；根据引细颈界面处的所述目标温度调整所述引颈加热稳温单元的功率和/或所述引颈加热稳温单元与所述硅熔液界面之间的距离。
8、一些实施例中，所述控制单元具体用于在所述引颈加热稳温单元的功率为p的情况下，根据以下公式确定所述引颈加热稳温单元与所述硅熔液界面之间的距离h：
9、t(h)＝tenv+[k*p]/h
10、其中，t(h)为所述目标温度，tenv为周围环境温度，k为与环境导热对流系数相关的比例常数。
11、一些实施例中，所述控制单元具体用于在所述引颈加热稳温单元与所述硅熔液界面之间的距离为h的情况下，根据以下公式确定所述引颈加热稳温单元的功率p：
12、t(p)＝tenv+c*p
13、其中，t(p)为所述目标温度，tenv为周围环境温度，c为与h和环境导热对流系数相关的比例常数。
14、本专利技术实施例还提供了一种单晶硅的制备方法，应用于如上所述的单晶炉，所述制备方法包括：
15、利用所述引颈加热稳温单元在引细颈时提供温度场；
16、利用所述控制单元获取引细颈过程中的细颈直径，根据所述细颈直径调整所述引颈加热稳温单元的功率和/或所述引颈加热稳温单元与所述坩埚内硅熔液界面之间的距离。
17、一些实施例中，所述根据所述细颈直径调整所述引颈加热稳温单元的功率和/或所述引颈加热稳温单元与所述坩埚内硅熔液界面之间的距离包括：
18、根据实际细颈直径与目标细颈直径之间的差值确定引细颈界面处的目标温度；
19、根据引细颈界面处的所述目标温度调整所述引颈加热稳温单元的功率和/或所述引颈加热稳温单元与所述硅熔液界面之间的距离。
20、一些实施例中，所述根据实际细颈直径与目标细颈直径之间的差值确定引细颈界面处的目标温度包括：
21、在所述实际细颈直径小于所述目标细颈直径时，将上一次引细颈工艺中引细颈界面处的温度减去预设温度，作为所述目标温度；
22、在所述实际细颈直径大于所述目标细颈直径时，将上一次引细颈工艺中引细颈界面处的温度加上预设温度，作为所述目标温度。
23、一些实施例中，所述根据引细颈界面处的所述目标温度调整所述引颈加热稳温单元与所述硅熔液界面之间的距离包括：
24、在所述引颈加热稳温单元的功率为p的情况下，根据以下公式确定所述引颈加热稳温单元与所述硅熔液界面之间的距离h：
25、t(h)＝tenv+[k*p]/h
26、其中，t(h)为所述目标温度，tenv为周围环境温度，k为与环境导热对流系数相关的比例常数。
27、一些实施例中，所述根据引细颈界面处的所述目标温度调整所述引颈加热稳温单元的功率包括：
28、在所述引颈加热稳温单元与所述硅熔液界面之间的距离为h的情况下，根据以下公式确定所述引颈加热稳温单元的功率p：
29、t(p)＝tenv+c*p
30、其中，t(p)为所述目标温度，tenv为周围环境温度，c为与h和环境导热对流系数相关的比例常数。
31、本专利技术的有益效果是：
32、本实施例中，在单晶炉的炉体上方设置引颈加热稳温单元，在引细颈时提供温度场，并获取引细颈过程中的细颈直径，根据细颈直径调整引颈加热稳温单元的功率和/或引颈加热稳温单元与坩埚内硅熔液界面之间的距离，这样可以在引细颈过程中，利用引颈加热稳温单元对引细颈的温度梯度进行干预稳定，在硅熔液表面上方营造一个温度梯度较小、适宜引细颈的温度场，使得引细颈时的细颈表面更加平缓，改善引细颈过程中的拉速平稳性，减少引细颈直径波动，使得引细颈直径均匀。本实施例中，对应不同的产品，可以对引颈加热稳温单元的功率进行调整，来营造不同的温度梯度实现稳定引细颈生产对应的产品，还可以调节引颈加热稳温单元的高度，来营造不同的温度梯度实现稳定引细颈生产对应的产品。
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1.一种单晶炉，所述单晶炉包括炉体，所述炉体内设置有坩埚支撑组件，所述坩埚支撑组件上设置有坩埚，所述炉体的内壁和所述坩埚的外周之间设置有加热器，所述炉体的顶部设置有籽晶提拉机构，其特征在于，所述单晶炉还包括：
2.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的单晶炉，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的单晶炉，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的单晶炉，其特征在于，
6.一种单晶硅的制备方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5中任一项所述的单晶炉，所述制备方法包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述细颈直径调整所述引颈加热稳温单元的功率和/或所述引颈加热稳温单元与所述坩埚内硅熔液界面之间的距离包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据实际细颈直径与目标细颈直径之间的差值确定引细颈界面处的目标温度包括：
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据引细颈界面处的所述目标温度调整所述引颈加热稳温单元与所述硅熔液界面之间的距
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据引细颈界面处的所述目标温度调整所述引颈加热稳温单元的功率包括：
...【技术特征摘要】
1.一种单晶炉，所述单晶炉包括炉体，所述炉体内设置有坩埚支撑组件，所述坩埚支撑组件上设置有坩埚，所述炉体的内壁和所述坩埚的外周之间设置有加热器，所述炉体的顶部设置有籽晶提拉机构，其特征在于，所述单晶炉还包括：
2.根据权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的单晶炉，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的单晶炉，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的单晶炉，其特征在于，
6.一种单晶硅的制备方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5中任一项所述的单晶炉，所述制备方法包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：潘浩，
申请(专利权)人：西安奕斯伟材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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