[发明专利]一种类单晶硅晶体生长方法和热场结构

权利要求书

1.一种类单晶硅晶体生长方法，其特征在于，所述类单晶硅晶体生长方法包括以下步骤：

（1）将硅原料装入主炉室中的坩埚中，关闭主、副炉室、晶棒卸载腔，抽真空后充入保护气体至工艺要求压力，并关闭主、副炉室间的隔板，主炉室内隔热板呈水平关闭状态，开启加热器，按照程序设定温升曲线加热硅料至完全熔化；

（2）在步骤（1）进行过程中，打开籽晶装载腔盖板，将籽晶与籽晶夹具组成的籽晶模块放置到籽晶移动机构上，关闭籽晶装载腔盖板，对籽晶装载腔进行抽真空后充入保护气体至副炉室一致；籽晶为横截面为长方形或近似梯形，长度大于宽度的单块完整板状单晶硅；籽晶长度为200mm～1000mm，宽度50mm～500mm，厚度5～100mm；

（3）打开籽晶装载腔侧门与副炉室连通，籽晶移送机构将籽晶模块送入副炉室中，并挂载与晶体提拉机构上，籽晶移送机构收回并关闭籽晶装载腔侧门；

（4）打开主、副炉室间隔板和主炉室内隔热板，晶体提拉机构带动籽晶模块向下运动，使籽晶部分浸入高温硅熔体后部分熔化，形成新的固液界面，调整隔热板开口角度和加热器温度，形成上冷下热的温区分布，熔体硅在籽晶界面上向下凝固、生长，晶体提拉机构向上提拉控制晶体生长速度和调控晶棒宽度，晶棒变宽，提速增加，晶棒宽度变小，则拉速下降，晶体生长达到需要的高度后，快速提拉晶体脱离与熔体的接触，并缓慢提升至副炉室中，同步关闭隔热板和主副炉室隔板；

（5）晶棒提拉至副炉室后，打开晶棒卸载腔侧门连通副炉室，晶体卸载机构伸入副炉室，晶体卸载机构承接晶棒后，将晶棒移动到晶棒卸载腔内冷却降温，关闭晶棒卸载腔侧门；

（6）在步骤（4）进行过程中，向籽晶装载腔内充气至大气压力后，打开盖板，再次装载籽晶模块后，关闭籽晶装载腔盖板，抽真空后充入保护气体至压力与副炉室一致，完成籽晶装载准备；

（7）在步骤（4）进行过程中，位于晶棒卸载腔的晶棒，冷却到工艺要求温度后，向晶棒卸载腔内充入保护气体至压力提升至环境压力，打开晶棒卸载腔盖板，取出晶棒，关闭晶棒卸载腔，再次抽真空后充入保护气体至副炉室一致，以准备进行下一根晶棒的卸载；

（8）重复步骤（3）～（7）直至将坩埚内熔体全部生长为晶棒。

2.根据权利要求1所述的类单晶硅晶体生长方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述抽真空压力小于0.01mbar, 工作压力400mbar～600mbar。

3.根据权利要求1所述的类单晶硅晶体生长方法，其特征在于，晶体生长方向为籽晶厚度方向，生长高度为150～200mm。

4.根据权利要求1所述的类单晶硅晶体生长方法，其特征在于，在步骤（4）中，所述籽晶夹持机构向上提拉的速度为5～90mm/h。

5.一种采用权利要求1-4任一所述的类单晶硅单晶生长方法的热场结构，其特征在于，所述热场结构包括主炉室、副炉室、籽晶装载腔、籽晶移送机构，晶棒卸载腔，晶体卸载机构，坩埚，加热器，保温框，隔热板，籽晶夹具，晶体提拉机构；所述主炉室内设置有坩埚；所述坩埚四周和底部设置有加热器和保温筐；所述加热器位于坩埚和保温筐之间；所述坩埚顶部设置有隔热板；所述隔热板可以旋转打开和关闭；所述主炉室上部设置有副炉室；所述副炉室与主炉室之间设置有炉室隔板；所述副炉室顶部设置有晶体提拉机构；所述副炉室两侧设置有籽晶装载腔和晶棒卸载腔；所述籽晶装载腔和晶棒卸载腔设置有盖板，可以打开进行籽晶装载和晶棒取出操作；所述籽晶装载腔设置有侧门可与副炉室连通；所述籽晶装载腔内设置有籽晶移送机构；所述晶棒卸载腔内部设置有晶棒卸载机构；所述晶棒卸载腔设置有侧门可与副炉室连通。

6.根据权利要求5所述的类单晶硅单晶生长方法的热场结构，其特征在于，所述坩埚的侧部和底部的外侧设有的加热器采用独立的温度控制和电源单元。

7.根据权利要求5所述的类单晶硅单晶生长方法的热场结构，其特征在于，所述主炉室，副炉室，籽晶装载腔，晶棒卸载腔，各腔室具备独立的抽真空和气体接入控制单元。