[发明专利]一种用于拉晶炉的热场控制装置及拉晶炉

说明书

本发明实施例公开了一种用于拉晶炉的热场控制装置及拉晶炉，所述热场控制装置包括：所述拉晶炉的导流筒，所述导流筒固定地设置在所述拉晶炉中；隔热件，所述隔热件设置在硅熔体与从所述硅熔体拉制出的单晶硅棒之间，以与所述导流筒一起构成用于阻隔从所述硅熔体辐射至所述单晶硅棒的热量的热屏蔽体，其中，所述隔热件由适于机械传动的材料制成；隔热件驱动器，所述隔热件驱动器用于驱动所述隔热件移动来改变所述热屏蔽体的底部与所述硅熔体的液面之间的间距并相应地改变从所述硅熔体辐射至所述单晶硅棒的热量，以在所述单晶硅棒中获得所需要的轴向温度梯度。

技术领域

本发明涉及半导体硅片生产领域，尤其涉及一种用于拉晶炉的热场控制装置及拉晶炉。

背景技术

对于半导体硅片的生产而言，通常首先通过直接法拉制出单晶硅棒，之后进行切片、研磨、抛光以及可能的外延生长处理之后便可以获得所需品质的硅片。其中对于直接法拉制单晶硅棒而言，所使用的装置为拉晶炉，坩埚放置于拉晶炉的炉体中，高纯度多晶硅料容纳在坩埚中，通过加热获得硅熔体，将籽晶浸入硅熔体中并经过引晶、放肩、等径，收尾、冷却等工艺过程后便可以最终获得单晶硅棒。

随着半导体制程的缩短，对于硅片的要求越来越高，一般都需要无晶体生长缺陷的硅片，这就要求在拉制单晶硅棒的过程中有效地控制晶体生长缺陷。根据用于确定晶体生长缺陷的V/G理论，拉制单晶硅棒过程中的晶体生长缺陷除了与拉速V有关以外还与单晶硅棒的轴向温度梯度G有关，而单晶硅棒的轴向温度梯度G取决于热场设计，好的热场设计可有利于单晶硅棒无生长缺陷。

影响拉制出的单晶硅棒周围的热场的因素是综合性的，拉晶炉中的热量来源于用于对多晶硅料进行加热以使固态的多晶硅料熔化为硅熔体并且使硅熔体保持一定温度的加热器，因此，比如加热器的热量会辐射或传导至单晶硅棒，另外由于单晶硅棒是从硅熔体中拉制出的，因此比如硅熔体也会向单晶硅棒辐射热量，再比如拉制出的单晶硅棒是穿过拉晶炉中的导流筒移动的，因此导流筒会对辐射至单晶硅棒的热量产生阻隔作用。因此，提供一种高效的热场控制装置，使得单晶硅棒的轴向温度梯度G能够得到精确控制，由此使单晶硅棒无生长缺陷化，成为亟需解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种用于拉晶炉的热场控制装置及拉晶炉，能够以简单且有效的方式实现对单晶硅棒的轴向温度梯度的精确控制，从而实现单晶硅的无缺陷生长。

本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种用于拉晶炉的热场控制装置，所述热场控制装置包括：

所述拉晶炉的导流筒，所述导流筒固定地设置在所述拉晶炉中；

隔热件，所述隔热件设置在硅熔体与从所述硅熔体拉制出的单晶硅棒之间，以与所述导流筒一起构成用于阻隔从所述硅熔体辐射至所述单晶硅棒的热量的热屏蔽体，其中，所述隔热件由适于机械传动的材料制成；

隔热件驱动器，所述隔热件驱动器用于驱动所述隔热件移动来改变所述热屏蔽体的底部与所述硅熔体的液面之间的间距并相应地改变从所述硅熔体辐射至所述单晶硅棒的热量，以在所述单晶硅棒中获得所需要的轴向温度梯度。

第二方面，本发明实施例提供了一种拉晶炉，所述拉晶炉包括根据第一方面所述的热场控制装置。

本发明实施例提供了一种用于拉晶炉的热场控制装置及拉晶炉，热屏蔽体设置在硅熔体与单晶硅棒之间，通过使热屏蔽体的底部与硅熔体的液面之间的间距发生改变，或者说相当于通过使热屏蔽体移动，来改变从硅熔体辐射至单晶硅棒的热量，从而以简单且有效的方式实现了对单晶硅棒周围的热场进行控制，由此满足了单晶硅棒的轴向温度梯度的要求，而且，拉晶炉的导流筒是被固定地设置的，这样，避免了通过由脆性的石墨材料制成因而不适合于进行机械传动否则易于发生破裂的导流筒的移动来实现上述间距的变化。

附图说明

图1在拉晶炉中示出了根据本发明的实施例的热场控制装置的示意图；