[发明专利]单晶炉用伸展式热屏蔽器

说明书

技术领域

本发明涉及单晶硅生产技术领域，具体属于单晶炉用伸展式热屏蔽器。

背景技术

当前，硅材料在半导体领域和太阳能领域仍然占据着主要地位。随着科技的发展和技术的进步，集成电路和太阳能电池生产工艺都对硅材料提出了新的要求，大直径、高质量硅单晶的生长技术成为当前半导体材料领域和太阳能领域的研发热点。

近年来，硅材料加工技术取得了许多重要进展。硅晶体生长方面最重要的进展之一是12英寸硅单晶生长技术已经成熟。世界主要硅单晶生产商，包括信越，SUMCO，MEMC，瓦克等均采用适合于12英寸硅单晶生长的单晶炉，大都采用磁场直拉法，每炉装料量达300-350公斤，主要应用28或32英寸坩埚和热场进行硅单晶生产。目前国内外前沿技术包括：1)热场设计技术，即利用计算机模拟技术，模拟晶体生长时热场的温度及其梯度的分布情况，达到晶体质量的改善；

2)热屏技术，即利用热屏减少热辐射和热量损失，减少热对流，加快蒸发气体的挥发，加快晶体的冷却；3)双加热器技术，即利用上，下两加热器，保证固液界面有合适的温度梯度；4)磁场技术，即应用磁场控制熔体的对流，抑制熔体表面温度的起伏和降低硅单晶体内间隙氧的浓度；5)籽晶技术，由于大直径硅单晶的重量愈来愈重，开发出二次抓肩技术，无缩颈籽晶技术等。此外，也开发出直拉单晶的再装料和连续加料技术。

硅晶体生长方面另一重要进展是有效控制了晶体中原生颗粒(COP)缺陷的形成。COP缺陷的尺寸在100纳米左右，在8英寸硅片中早已存在，但随着线宽变小到100纳米以下时，这个问题变得更加突出。由于COP缺陷会引起栅极氧化物完整性的退化和隔离的失效，MEMC公司首先开发了这种技术，之后其他主要硅片制造厂商也开发出类似技术。这些技术根据最佳拉晶速率和固-液交界面处的最佳温度，在晶锭的整个长度和直径上抑制两类高度有害缺陷的形成。用这些技术拉制的硅单晶制备的硅抛光片可完全满足器件的要求，因而大大提高了器件的成品率，降低了成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种单晶炉用伸展式热屏蔽器，在一定程度上增加了熔硅的纵向温度梯度，同时采用延伸热屏后，可以调节氩（氮）气流对固-液界面的吹拂高度，增强了氩（氮）气流携带结晶潜热的作用因此有利于单晶生长，并可以提高结晶速率，进而提高拉晶速率。

本发明的技术方案如下：

单晶炉用伸展式热屏蔽器，包括有围绕于硅单晶棒外热屏，热屏的上端连接有热屏上盖，热屏上盖的下方设有上保温筒，所述热屏是由热屏外壳、热屏内壳及中间的热屏保温层组成，热屏呈圆台状，且具有中央通道，热屏与热屏上盖之间的夹角为40-50°，中央通道的纵剖面为梯形，热屏外侧滑动配合有延伸热屏，延伸热屏外侧连接有推动气缸，推动气缸的缸体固定于热屏上盖上。

    所述的上保温筒内壁上固定设有螺母，螺母内螺合有螺杆，螺杆的上端顶托于热屏上盖下端，螺杆的下端固定安装有手柄。

所述的热屏与热屏上盖之间的夹角为45°。

本发明的温场是指热系统中的温度分布，对晶体的生长极其重要。 温场分为静态温场和动态温场。不进行晶体生长时的温场称为静态温场，决定于加热器和保温系统的形状和尺寸。进行晶体生长时的温场称之为动态温场。结晶过程中有结晶潜热释放，拉速越快，结晶速率越高，释放的潜热越多。 晶体直径、长度和坩埚位置的变化以及熔体的流动对温场均产生较大的影响。由于这方面的因素改变了静态温场，因此要经过拉晶工艺的动态跟随试验对静态温场加以修正，才能使得动态温场满足晶体生长的要求。在熔体中，纵向温度梯度适当地增大，有利于结晶潜热散发中的热传导进行，有利于结晶过程的顺利进行。

本发明在一定程度上增加了熔硅的纵向温度梯度，同时采用延伸热屏后，可以调节氩（氮）气流对固-液界面的吹拂高度，增强了氩（氮）气流携带结晶潜热的作用因此有利于单晶生长，并可以提高结晶速率，进而提高拉晶速率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的热屏结构示意图。

具体实施方式

参见附图，单晶炉用热屏蔽器，包括有围绕于硅单晶棒1外热屏2，热屏2的上端连接有热屏上盖3，热屏上盖3的下方设有上保温筒4，热屏2是由热屏外壳5、热屏内壳6及中间的热屏保温层7组成，热屏2呈圆台状，且具有中央通道8，中央通道8的纵剖面为梯形，热屏2外侧滑动配合有延伸热屏11，延伸热屏11外侧连接有推动气缸12，推动气缸12的缸体固定于热屏上盖3上，上保温筒4内壁上固定设有螺母9，螺母9内螺合有螺杆10，螺杆10的上端顶托于热屏上盖3下端，螺杆10的下端固定安装有手柄13，热屏2与热屏上盖3之间的夹角为45°。