[发明专利]单晶硅制造装置热场

说明书

技术领域

本发明涉及一种单晶硅制造装置热场，具体地讲，本发明涉及一种采用直拉法制造单晶硅装置的热场。

背景技术

在采用直拉法制造单晶硅的单晶硅制造装置中，热场对单晶硅的生长起着至关重要的作用。现有单晶硅装置热场包括炉壁、石英坩埚、石墨坩埚、石墨加热器、石墨隔套，石英坩埚置于石墨坩埚内，石墨加热器设置在石墨坩埚的周围；石墨隔套套装在炉壁内壁，将石墨加热器包围在其内侧空间。现有技术的单晶硅装置热场可用于生长轻掺的单晶硅，但不能用于生长重掺N型单晶硅，主要是生长界面附近的温度梯度难以提高，容易发生组分过冷现象。现已有技术方案对现有技术的单晶硅装置热场进行改进，在石英坩埚的上方设有大端朝上的锥形导气罩，使用这种锥形导气罩，气流形成的冷区在生长界面附近处，虽然这可以提高纵向的温度梯度，但是气流对着生长界面冲刷会带来较大的温度波动，也增加了生长界面附近晶体部分的冷却速度从而增加单晶硅失去无位错生长的机会，因此仍无法生长重掺N型单晶硅。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种能解决生长界面附近的温度梯度难以提高、容易发生组分过冷现象的问题，生长重掺N型单晶硅的单晶硅制造装置热场。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

单晶硅制造装置热场，它包括炉壁、石英坩埚、石墨坩埚、石墨加热器、石墨隔套；所述石英坩埚置于石墨坩埚内，石墨加热器设置在石墨坩埚的周围；所述石墨隔套套装在炉壁内壁，将石墨加热器包围在其内侧空间；从石英坩埚内的熔硅中拉出棒状单晶硅；在石英坩埚的上方设有锥形导气罩；其改进之处在于：所述导气罩为上下锥筒结合件，所述上下锥筒的小端密封连接，并采用圆弧平滑连接；上部锥筒的大端孔径D1大于下部锥筒的大端孔径D3。

本发明的一种更进一步的技术方案是：所述上下锥筒的小端孔径D2比单晶硅直径大60～70mm，下部锥筒的大端孔径D3比石英坩埚的内径小30～40mm；上部锥筒的锥角α1为90°～100°，下部锥筒的锥角α2为60°～70°。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

1、         使用上下锥筒的导气罩，可以通过提高保护气氛的流量，增强其对晶体的冷却作用，在距离液面一定距离的晶锭上形成温度较低的“泠区”，这有助于提高固液界面附近的纵向温度梯度又使生长界面附近晶体部分的冷却速度不会过快。

2、         使用上下锥筒的导气罩，能显著减少保护气体对生长界面的冲刷作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中导气罩的结构示意图。

具体实施方式

    下面根据附图并结合实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示的单晶硅制造装置热场，它包括炉壁7、石英坩埚3、石墨坩埚5、石墨加热器4、石墨隔套6，石英坩埚3置于石墨坩埚5内，石墨加热器4设置在石墨坩埚5的周围；石墨隔套6套装在炉壁7内壁，将石墨加热器4包围在其内侧空间；从石英坩埚3内的熔硅2中拉出棒状单晶硅1。在石英坩埚3的上方设有锥形导气罩8，本发明中，导气罩8如图2所示，由高纯度石墨制成，为上下锥筒结合件，所述上下锥筒的小端密封连接，并采用圆弧平滑连接；上部锥筒的大端孔径D1大于下部锥筒的大端孔径D3；所述上下锥筒的小端孔径D2比单晶硅1直径大60～70mm，下部锥筒的大端孔径D3比石英坩埚3的内径小30～40mm；上部锥筒的锥角α1为90°～100°，下部锥筒的锥角α2为60°～70°。

本发明使用上下锥筒的导气罩8，可以通过提高保护气氛的流量，增强其对晶体的冷却作用，在距离液面一定距离的晶锭上形成温度较低的“泠区”，这有助于提高固液界面附近的纵向温度梯度又使生长界面附近晶体部分的冷却速度不会过快，而且还能显著减少保护气体对生长界面的冲刷作用。