[发明专利]单晶生长设备及单晶生长方法

说明书

本发明提供一种单晶生长设备及方法。设备包括炉体、坩埚、旋转基座、驱动装置、内衬管及基座环；炉体底部设置有底座，坩埚位于炉体内，旋转基座与坩埚的底部相连接，并向下穿过底座直至延伸到炉体外部，内衬管位于旋转基座与底座之间且套设于旋转基座的外围；驱动装置与旋转基座相连接，用于驱动旋转基座旋转；基座环位于炉体内，且套设于旋转基座的周向，基座环自内衬管的表面向外延伸到底座上，且基座环与内衬管为可拆卸连接。本发明可以避免坩埚内的多晶硅料溢出和加热器上的片状物掉落至间隙内造成旋转基座的磨损以及因内衬管的堵塞造成旋转基座无法正常旋转等问题，有助于提高单晶生长设备的稳定性和使用寿命，提高单晶生长品质。

技术领域

本发明涉及硅片制造技术领域，特别是涉及一种单晶生长设备及单晶生长方法。

背景技术

直拉法是现有的一种常用的单晶生长方法，又称为切克劳斯基法，简称CZ法。CZ法的特点是在一个直筒型的炉体中，用石墨电阻加热，将装在高纯度石英坩埚中的多晶硅熔化，然后将籽晶插入熔体表面进行熔接，同时转动籽晶，再反转坩埚，籽晶缓慢向上提升，经过引晶、放肩、转肩、等径生长、收尾等过程，最终长成所需直径和长度的晶棒。

现有的一种常用的单晶生长设备如图1所示，其包括坩埚21和旋转基座(pedestal)25，坩埚21位于旋转基座25上，旋转基座25自坩埚21底部向下延伸到腔体外部，且旋转基座25和腔体底部底座23(base chamber area)之间具有间隙24以确保在单晶生长过程中，旋转基座25能够带动坩埚21旋转。坩埚21内充满多晶硅原料22(可高达300kg)，在单晶硅棒的提拉过程中，坩埚21随旋转基座25旋转，坩埚21内的多晶硅料22(包括原料硅块以及熔融硅液)很可能被甩出坩埚21而掉落至旋转基座25和腔体底部底座23之间的间隙内，此外还有热场的石墨加热器的石墨片也有可能脱落而积聚在该间隙内。掉落的多晶硅料和石墨片与旋转基座之间产生挤压和摩擦，不仅可能导致底部管路和旋转基座严重变形，甚至还可能导致旋转基座停止转动，导致单晶生长过程无法顺利进行。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种单晶生长设备，用于解决现有的单晶生长设备中，由于坩埚内的多晶硅料可能掉落，以及热场的石墨加热器容易脱落石墨片而掉落至旋转基座与腔体底部底座之间的间隙内，掉落的多晶硅料和石墨片与旋转基座之间产生挤压和摩擦，不仅可能导致底部管路和旋转基座严重变形，严重时甚至可能导致旋转基座停止转动，导致单晶生长过程无法顺利进行等问题。

为实现上述目的，本发明提供一种单晶生长设备，所述单晶生长设备包括炉体、坩埚、旋转基座、驱动装置、内衬管及基座环；所述炉体底部设置有底座，所述坩埚位于所述炉体内，坩埚用于承载多晶硅料，所述旋转基座与所述坩埚的底部相连接，并向下穿过底座直至延伸到炉体外部，所述内衬管位于旋转基座与底座之间且套设于旋转基座的外围；所述驱动装置与所述旋转基座相连接，用于驱动所述旋转基座旋转，由此带动坩埚旋转；所述基座环位于炉体内，且套设于旋转基座的周向，所述基座环自所述内衬管的表面向外延伸到所述底座上，且所述基座环与所述内衬管为可拆卸连接。

可选地，所述内衬管为石墨管。

可选地，所述基座环的高度为1～5cm。

可选地，所述基座环包括陶瓷环、石墨环、金属环和碳化硅环中的任意一种。

在一可选方案中，所述基座环通过螺丝固定于所述内衬管上。

在另一可选方案中，所述内衬管上设置有凹槽，所述基座环的底部设置有支撑柱，所述支撑柱嵌设于所述凹槽内。

可选地，所述底座为不锈钢。

可选地，所述单晶生长设备还包括冷却水管路，位于所述底座的下方。

可选地，所述单晶生长设备还包括保护垫，位于所述内衬管的底部且套设于所述旋转基座的外围。