[实用新型]一种单晶炉加热系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及单晶硅的制造设备技术领域，尤其涉及一种单晶 炉加热系统。

背景技术

硅单晶作为一种半导体材料，主要用于光伏和半导体领域。大 部分的半导体硅单晶采用CZ(Czochralski)直拉法制造。一般采 用如下制造方法：将高纯度的多晶硅装入石英坩埚内，加热熔化， 然后，将熔硅略做降温，给予一定的过冷度，将一支特定晶向的硅单 晶体(称做硅籽晶)装入夹持器中，夹持器的上端通过联接件与籽 晶轴连接，硅籽晶固定于夹持器下端，使夹持器在籽晶轴的带动下旋 转，并使石英坩埚在石墨中轴的带动下反向旋转，将硅籽晶慢慢下降， 并与硅熔体接触，然后以一定的速度向上提升硅籽晶，此过程的目的 主要是消除硅籽晶中因热冲击形成的位错缺陷。待硅籽晶提升到一 定长度时，通过调整熔体的温度和硅籽晶向上的提升速度，使硅籽晶 长大，当晶体的直径接近目标直径时，提高提升速度，使单晶体近乎 等直径生长。在生长过程的尾期，石英坩埚内的硅熔体剩余不多时， 提高晶体的提升速度，同时适当增加加热的功率，使晶体渐渐缩小， 从而形成一个尾形椎体，当椎体的尖足够小时，晶体就会与熔体脱离， 从而完成晶体的生长过程。

当拉制掺杂剂采用不易挥发的母合金硼、磷的单晶硅时，先将掺 杂剂预先放入石英坩埚；当拉制掺杂剂采用易挥发的纯元素锑、磷、 砷的单晶硅时，不能将掺杂剂预先放入石英坩埚，必须放在掺杂勺内， 拉晶过程将掺杂勺移到坩埚中心，将掺杂剂倒入坩埚，才能保证掺杂 准确。

直拉法的优点是晶体被拉出液面不与器壁接触，不受容器限制， 因此晶体中应力小，同时又能防止器壁沾污或接触所可能引起的杂乱 晶核而形成多晶。此法制成的单晶完整性好，直径和长度都可以很大， 生长速率也高。所用坩埚必须由不污染熔体的材料制成。

影响直拉法晶体质量有以下几个方面：

(1)直拉法生产单晶硅时需要将块状的高纯度多晶硅置于石英 坩埚内，加热到其熔点1420℃以上，使其完全融化，然而融化的硅 熔体会与石英坩埚内壁产生化学反应，对石英坩埚内壁产生侵蚀，影 响石英坩埚的在高温下的强度，同时也降低了单晶硅晶体的晶格完整 性。

(2)拉晶过程中，盛料的石英坩埚被置于加热器内部，坩埚上 部是敞开系统，没有保温或保温效果差，且保护气的流动带走大量热 量，而加热器侧面和底部保温效果好，因此，石英坩埚中熔体的温度 随熔体的深度加深越来越高，从而形成较大的温度梯度，熔体的温度 随熔体的深度加深不断升高，从而使温度梯度引起的热对流加剧，进 而导致晶体中缺陷密度急剧加大；另外硅熔体侵蚀石英坩埚导致坩 埚中的杂质氧随对流增加进入晶体的机会也大幅增加。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种单晶炉加热系统。

本实用新型的技术方案为：一种单晶炉加热系统，由内到外依次 包括坩埚、辅助加热系统、加热套和保温罩，所述坩埚内壁涂有防止 熔硅腐蚀的保护涂层，所述坩埚底部设置有拖杆底座，所述拖杆底座 与拖杆固定连接，所述拖杆外周设置有拖杆护套，所述坩埚外部设置 有加热套，所述加热套为敞口结构、上窄下宽的石墨加热条，所述加 热套与坩埚之间设置有辅助加热系统，所述辅助加热系统上部设置有 圆环形的加热板，所述加热板圆环内对称位置各设置有一个杂质加料 口。保温罩底部一侧设置有抽真空和充保护气的气体出入口。

进一步，所述加热套的石墨加热条为梯形，上底是下底边长的二 分之一。

进一步，所述圆环形加热板的内圆半径大于单晶硅产品直径。

本实用新型的有益效果在于：在坩埚内涂有防止熔硅腐蚀的保护 涂层，防止坩埚引入杂质；在加热套内部设置保温罩，补偿加热，减 少由于晶体成型造成的纵向温差。

附图说明

图1为本实用新型的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做出简要说明。