[实用新型]一种石墨热场护盘压片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石墨热场护盘压片，特别是涉及一种直拉法制备单晶硅所使用的石墨热场护盘压片。

背景技术

当前制备单晶硅主要由两种技术，根据晶体生长方式不同，可以分为区熔单晶硅和直拉单晶硅。直拉单晶硅主要应用于微电子集成电路和太阳能电池方面，是单晶硅的主体。

直拉法是运用熔体的冷凝结晶驱动原理，在固液界面处，藉由熔体温度下降，将产生由液体转换成固态的相变化。为了生长质量合格（硅单晶电阻率、氧含量及氧浓度分布、碳含量、金属杂质含量、缺陷等）的单晶硅棒，在采用直拉法生长时，必须考虑以下问题。首先是根据技术要求，选择使用合适的单晶生长设备，其次是要掌握一整套单晶硅的制备工艺、技术，包括：（1）单晶硅系统内的热场设计，确保晶体生长有合理稳定的温度梯度；（2）单晶硅生长1系统内的氩气气体系统设计；（3）单晶硅挟持技术系统的设计；（4）为了提高生产效率的连续加料系统的设计；（5）单晶硅制备工艺的过程控制。

热的传输靠三种主要模式，亦即辐射、对流及热传导。由于晶体的生长是在高温下进行，所以这三种模式都存在于系统中。在直拉法里，熔体是藉由石墨加热器的辐射热而被加热，而熔体内部的热传导则是主要靠着对流，晶棒内部的热传输主要靠着传导。另外，从液面及晶棒表面散失到外围的热则是藉由辐射作用。系统内的温度分布对晶体生长质量有很大的影响。包括缺陷的密度与分布、氧的析出物生成等。

直拉单晶制造法（Czochralski，CZ法）是将原料多硅晶块放入适应坩埚中，在单晶炉中加热融化，再将一根直径只有10mm的棒状晶种（籽晶）浸入熔液中。在合适的温度下，熔液中的硅原子会顺着晶种的硅原子排列结构在固液交界面上形成规则的结晶，成为单晶体。把晶种微微的旋转向上提升，熔液中的硅原子会在前面形成的单晶体上继续结晶，并延续其规则的原子排列结构。若整个结晶环境稳定，就可以周而复始的形成结晶，在惰性气体的保护下，经过引晶、放肩、转肩、等径、收尾、晶体取出等步骤，完成晶体生长，最后形成一根圆柱形的原子排列整齐的硅单晶晶体，即硅单晶锭。

在拉晶放肩时，溶液上下温度梯度大等问题引起的对流，造成放肩不容易成活，在等径尾部时，溶液减少，溶液本身的保温性下降，温度容易波动，结晶过程不稳定，目前，热场周围及底部设置有保温材料对热场保温，但仍存在由于底部保温的不好引起温度的不稳定造成单晶的成活率低，晶体内存在缺陷，热能的利用率低等问题，底部的保温材料上设置护盘压片，护盘压片为一层薄片结构，只是起保护保温材料的作用，并没有保温的作用。

申请号201120435339.6公开了一种直拉八英寸硅单晶热场，其中采用双层护盘压片，护盘压片设于下护盘压片之上，下护盘压片和护盘压片之间填充有石墨毡，加强了热场保温、增大了晶体内部的纵向温度梯度、提高了整体拉速，更好的保证了成晶的稳定性。

本实用新型公开一种石墨热场护盘压片，引进创新的压片上盖设计，护盘压片的空腔处可放置多层隔热材料，更好的达到保温的效果。

实用新型内容

本实用新型的目的为在石墨热场护盘压片上增加内部空心的压片上盖，然后在护盘压片的空腔内放置隔热材料，从而加强热场底部保温性能，降低热场内部上下热量对流，使拉晶温度场更稳定。为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：

一种石墨热场护盘压片，设置在石墨热场炉体底部，包括下护盘压片和护盘压片上盖，护盘压片上盖为有一定容积的下端开口的结构，护盘压片上盖的下沿与下护盘压片的上表面固定连接，在护盘压片上盖与下护盘压片之间形成一个可放置隔热材料的空腔，护盘压片上设置有供坩埚托杆和托杆护套通过的圆孔。

所述的下护盘压片与护盘压片上盖之间为凹凸卡接连接。

所述的下护盘压片的上表面上设置有一圈用于固定护盘压片上盖的凹槽，凹槽的形状与护盘压片上盖的下沿相匹配，凹槽的宽度与护盘压片上盖的厚度相匹配。

所述的下护盘压片为外轮廓为圆形的平板状结构，其中心位置设置有供坩埚托杆和托杆护套通过的圆孔。

所述的护盘压片上盖是中空的环状柱体结构，其顶部沿垂直于柱体轴线方向向内延伸形成上盖顶，护盘压片上盖的直径与凹槽直径相匹配。

所述的护盘压片上盖的上盖顶设置有供坩埚托杆和托杆护套通过的圆孔，且与下护盘压片中心位置的圆孔等直径，两个圆孔同轴。

所述的护盘压片上盖的下沿嵌入下护盘压片上表面的凹槽中，与下护盘压片卡接。

所述的护盘压片上盖与下护盘压片之间的空腔内放置多层软质的或者是固化的隔热材料。