热屏组件及单晶提拉炉热场结构制造技术

本发明专利技术提供一种热屏组件及单晶提拉炉热场结构，所述热屏组件包括热屏及位于所述热屏外围的排气管。本发明专利技术的热屏组件通过在热屏的外围设置一组排气管，将所述热屏组件用于单晶提拉炉热场结构时，所述排气管可以作为新增的氩气出口，可以改变氩气在热场结构内流动的路径，使得氩气在热场结构内不易形成涡旋。同时可以将从熔体中挥发的SiO及时排出，减少氩气流中的SiO进入熔体及与坩埚下方的高温石墨元件反应，从而延长各石墨组件的使用寿命，降低晶体中的氧含量和碳含量，并降低长晶结束后清炉的难度；同时，所述热屏组件还可以通过改变排气管中的流速，调节热屏附近的温度梯度。

Thermal screen components and thermal field structure of single crystal puller

【技术实现步骤摘要】
热屏组件及单晶提拉炉热场结构
本专利技术属半导体设备
，特别是涉及一种热屏组件及单晶提拉炉热场结构。
技术介绍
在直拉法制备硅单晶过程中，石英坩埚长时间处于高温环境下发生溶解，产生的氧会在长晶过程中通过熔体对流传输进入晶体中并与晶体中其他缺陷发生反应，严重影响硅片的质量以及后续制备半导体器件的性能。而石英坩埚溶解进入硅熔体的氧中有超过99％会以SiO的形式从熔体自由表面挥发，所以在硅单晶生长过程中会往炉内通入氩气带走炉体气氛中的SiO，避免氧重新溶入硅熔体中。但到了长晶后期，石英坩埚内熔体量较少，氩气在其中会形成涡旋，导致SiO无法迅速排出，使得硅晶体尾部中氧浓度升高。目前直拉法制备单晶硅的热场结构如图1所示，由图1可知，所述热场结构在坩埚11中将熔体12直拉形成晶体13，所述坩埚11的上方设有热屏10；图1中的箭头表示所述热场结构内氩气流动路径。在单晶生长后期，由于所述坩埚11内的所述熔体12减少，气相所占体积增大，当氩气流扫过所述熔体12表面后，会在所述坩埚11内的所述熔体12上方形成涡旋，如图2所示，即图2中表示氩气流动路径的箭头呈涡旋状。使得从所述熔体12中挥发的SiO不能及时带走，使得最终的氧浓度偏高。而且SiO会与炉内石墨组件在高温下发生如下反应:SiO+2C＝SiC+CO，生成的CO会增加所述晶体13中的碳浓度。所述晶体13内碳浓度及氧浓度升高，均会对所述晶体13的性能产生不良影响。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种热屏组件及单晶提拉炉热场结构，用于解决现有技术中单晶提拉炉热场结构在单晶生长后期，由于坩埚内的熔体减少，气相所占体积增大，会在坩埚内的熔体上方形成涡旋而无法及时排除，从而导致生长的晶体内氧浓度及碳浓度升高的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种热屏组件，适用于单晶提拉炉热场结构，所述热屏组件包括热屏及位于所述热屏外围的排气管。作为本专利技术的热屏组件的一种优选方案，所述排气管包括第一段及第二段；所述排气管第一段紧贴所述热屏背面并延伸至所述热屏底部附近；所述排气管第二段平行设置，所述排气管第二段的一端与所述排气管第一段内部相连通，另一端延伸至所述单晶提拉炉热场结构的外部。作为本专利技术的热屏组件的一种优选方案，所述排气管的第一段底部呈喇叭口状。作为本专利技术的热屏组件的一种优选方案，所述排气管为钼管。作为本专利技术的热屏组件的一种优选方案，所述热屏径向截面的形状及所述排气管径向截面的形状均为圆环形。作为本专利技术的热屏组件的一种优选方案，所述热屏组件还包括挡板，所述挡板固定于所述热屏底部，且自所述热屏底部向所述热屏的外侧延伸至所述排气管的下方。作为本专利技术的热屏组件的一种优选方案，所述排气管的第一端在所述挡板上的投影位于所述挡板的表面内，且所述排气管的第一端与所述挡板的上表面相隔一定的间距。作为本专利技术的热屏组件的一种优选方案，所述挡板为钼挡板。作为本专利技术的热屏组件的一种优选方案，所述挡板径向截面的形状为圆环形。本专利技术还提供一种单晶提拉炉热场结构，所述单晶硅提拉炉热场结构包括：炉体；坩埚，位于所述炉体内；如上述任一方案中所述的热屏组件，位于所述炉体内，且位于所述坩埚上方；所述排气管的第二段延伸至所述炉体的外部。作为本专利技术的单晶提拉炉热场结构的一种优选方案，所述单晶硅提拉炉热场结构还包括：加热器，位于所述炉体内，且位于所述坩埚外围；石墨结构，位于所述炉体内，且位于所述加热器及所述热屏组件外围；保温层，位于所述炉体内，且位于所述石墨结构的外围；石墨端盖，位于所述炉体内，且位于所述石墨结构及所述保温层的顶部；所述排气管的第二端自所述石墨端盖的上表面延伸至所述炉体的外部。如上所述，本专利技术的热屏组件及单晶提拉炉热场结构，具有以下有益效果：本专利技术的热屏组件通过在热屏的外围设置一组排气管，将所述热屏组件用于单晶提拉炉热场结构时，所述排气管可以作为新增的氩气出口，可以改变氩气在热场结构内流动的路径，使得氩气在热场结构内不易形成涡旋。同时可以将从熔体中挥发的SiO及时排出，减少氩气流中的SiO进入熔体及与坩埚下方的高温石墨元件反应，从而延长各石墨组件的使用寿命，降低晶体中的氧含量和碳含量，并降低长晶结束后清炉的难度；同时，所述热屏组件还可以通过改变排气管中的流速，调节热屏附近的温度梯度。附图说明图1显示为现有技术中的单晶提拉炉热场结构的结构示意图。图2显示为现有技术中的单晶提拉炉热场结构中氩气在坩埚内的熔体表面形成涡旋的结构示意图。图3显示为本专利技术实施例一中提供的热屏组件的结构示意图。图4显示为沿图3中AA’方向的截面结构示意图。图5显示为本专利技术实施例一中提供的热屏组件的仰视结构示意图。图6显示为本专利技术实施例二中提供的单晶提拉炉热场结构的结构示意图。图7显示为本专利技术实施例二中提供的单晶提拉炉热场结构中氩气的流向示意图。元件标号说明10热屏11坩埚12熔体13晶体20热屏组件201热屏202排气管203挡板21炉体22坩埚221石墨坩埚222石英坩埚23加热器24石墨结构25保温层26石墨端盖27熔体28晶体具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图3至图7，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，虽图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例一请参阅图3至图4，本专利技术提供一种热屏组件20，所述热屏组件20适用于单晶提拉炉热场结构，所述热屏组件20包括热屏201及位于所述热屏201外围的排气管202，也可以说所述排气管202位于所述热屏201的背面。通过在所述热屏201的外围设置所述排气管202，将所述热屏组件20用于单晶提拉炉热场结构时，所述排气管202可以作为新增的氩气出口，可以改变氩气在所述单晶提拉炉热场结构内流动的路径，使得氩气在所述单晶提拉炉热场结构内不易形成涡旋。同时可以将从熔体中挥发的SiO及时排出，减少氩气流中的SiO进入熔体及与坩埚下方的高温石墨元件反应，从而延长各石墨组件的使用寿命，降低晶体中的氧含量和碳含量，并降低长晶结束后清炉的难度；同时，所述热屏组件20还可以通过改变所述排气管202中的流速，调节热屏附近的温度梯度。作为示例，所述排气管202包括第一段及第二段；所述排气管202第一段紧贴所述热屏201背面并延伸至所述热屏201底部附近；所述排气管202第二段平行设置，所述排气管202第二段的一端与所述排气管202第一段内部相连通，另一端延伸至所述单晶提拉炉热场结构的外部。作为示例，所述排气管202的第一段底部呈喇叭口状，即所述排气管202靠近所述热屏201底部的一端呈喇叭口状。由于所述热屏组件20用于所述单晶提拉炉热场结构时，所述热屏201的底部靠近熔体的表面，将所述排气管202的第一端设置为喇叭口状，可以防止所述排气管202的第一端的气流对所述熔体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热屏组件，适用于单晶提拉炉热场结构，其特征在于，所述热屏组件包括热屏及位于所述热屏外围的排气管。

【技术特征摘要】
1.一种热屏组件，适用于单晶提拉炉热场结构，其特征在于，所述热屏组件包括热屏及位于所述热屏外围的排气管。2.根据权利要求1所述的热屏组件，其特征在于：所述排气管包括第一段及第二段；所述排气管第一段紧贴所述热屏背面并延伸至所述热屏底部附近；所述排气管第二段平行设置，所述排气管第二段的一端与所述排气管第一段内部相连通，另一端延伸至所述单晶提拉炉热场结构的外部。3.根据权利要求1所述的热屏组件，其特征在于：所述排气管的第一段底部呈喇叭口状。4.根据权利要求1所述的热屏组件，其特征在于：所述排气管为钼管。5.根据权利要求1所述的热屏组件，其特征在于：所述热屏径向截面的形状及所述排气管径向截面的形状均为圆环形。6.根据权利要求1所述的热屏组件，其特征在于：所述热屏组件还包括挡板，所述挡板固定于所述热屏底部，且自所述热屏底部向所述热屏的外侧延伸至所述排气管的下方。7.根据权利要求6所述的热屏组件，其特征在于：所述排气管的第一端在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓先亮，赵向阳，陈强，
申请(专利权)人：上海新昇半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31