一种单晶炉热场结构、单晶炉及晶棒制造技术

本发明专利技术提供一种单晶炉热场结构、单晶炉及晶棒，其特征在于，包括：炉体，所述炉体的内部中央设有坩埚；侧部加热器，所述侧部加热器设置于所述坩埚外围；导流组件，所述导流组件设置于所述侧部加热器和所述坩埚之间，用于与所述坩埚的外壁形成气体流动通道以将气体排出所述炉体外。根据本发明专利技术实施例的单晶炉热场结构，可以通过形成的气体流动通道对通入单晶炉内的气体进行引导排出炉外，以对炉内的加热器进行隔离保护，避免气体中裹挟的一氧化硅对加热器造成损坏，从而提高炉内加热器的使用寿命、确保加热器的正常工作。命、确保加热器的正常工作。命、确保加热器的正常工作。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶炉热场结构、单晶炉及晶棒


[0001]本专利技术涉及晶棒制备
，具体涉及一种单晶炉热场结构、单晶炉及晶棒。

技术介绍

[0002]单晶硅材料在生长过程中，特别是通过直拉法单晶炉生长单晶硅材料的过程中，通常利用石墨热场提供生长温度、梯度控制等。具体过程中，是在低真空度且伴有惰性气体环境中进行多晶原料的熔化，通过籽晶的接触，旋转提升制备得到单晶材料，其中，热源主要来自于石墨加热器。然而，二次加料时发生的硅液溅出，以及高温下硅液表面逸出的一氧化硅(SiO)随炉内气流接触到石墨加热器后会发生反应，一方面会在加热器表面形成碳化硅(SiC)沉积，另一方面由于化学反应的存在，加热器厚度随使用次数的增加将逐渐减少，这就直接导致加热器表面材料属性的变化以及加热器自身由于厚度变化导致的加热性能降低等问题，最终会降低加热器使用寿命，并直接影响产品品质。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种单晶炉热场结构、单晶炉及晶棒，能够解决现有技术中炉内混杂有害杂质的气体对加热器造成损害，继而影响加热器使用寿命甚至影响制备的产品品质的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]本专利技术一方面实施例提供一种单晶炉热场结构，包括：
[0006]侧部加热器，所述侧部加热器设置于所述坩埚外围；
[0007]导流组件，所述导流组件围设于所述侧部加热器和所述坩埚的侧壁之间以及所述坩埚的下方，用于与所述坩埚的外壁形成气体流动通道，所述气体流动通道与所述炉体的外部连通以将气体排出所述炉体外。
[0008]可选的，所述导流组件包括侧部导热筒、底部导热板和排气筒，所述侧部导热筒设置于所述侧部加热器和所述坩埚之间，所述底部导热板设置于所述坩埚下方，所述侧部导热筒的底端与所述底部导热板密封连接，所述底部导热板上开设有至少一个排气孔，所述排气筒穿设于所述排气孔内，所述排气筒的一端连通所述气体流动通道，另一端伸出于所述炉体外。
[0009]可选的，还包括：
[0010]底部加热器，所述底部加热器设置于所述底部导热板的下方。
[0011]可选的，所述排气孔的数量为四个，四个所述排气孔在同一圆周上间隔布设，每一所述排气孔内设置有一所述排气筒。
[0012]可选的，所述侧部导热筒和所述底部导热板采用石墨材料制成。
[0013]可选的，所述石墨材料为石墨烯。
[0014]可选的，还包括：
[0015]真空泵，所述真空泵与所述排气筒伸出于所述炉体外的一端连接，用于抽取气体
流动通道内的气体。
[0016]可选的，还包括：
[0017]过滤装置，所述过滤装置设置于所述排气筒和所述真空泵之间，用于过滤气体中的杂质颗粒。
[0018]可选的，还包括：
[0019]侧部隔热材料层，所述侧部隔热材料层设置于所述侧部加热器和所述炉体内侧壁之间；
[0020]底部隔热材料层，所述底部隔热材料层设置于所述底部加热器和所述炉体底壁之间。
[0021]可选的，还包括：
[0022]导流筒，所述导流筒设置于所述坩埚上方。
[0023]本专利技术另一方面实施例还提供了一种单晶炉，所述单晶炉包括炉体和设置于所述炉体内部中央的坩埚，还包括：如上所述的单晶炉热场结构。
[0024]本专利技术再一方面实施例还提供了一种晶棒，所述晶棒采用如上所述的单晶炉制备得到。
[0025]本专利技术上述技术方案的有益效果如下：
[0026]根据本专利技术实施例的单晶炉热场结构，可以通过形成的气体流动通道对通入单晶炉内的气体进行引导排出炉外，以对炉内的加热器进行隔离保护，避免气体中裹挟的一氧化硅对加热器造成损坏，从而提高炉内加热器的使用寿命、确保加热器的正常工作。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例提供的单晶炉热场结构的结构示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例提供的底部加热器和排气筒的设置关系示意图；
[0029]图3为图2中沿A-A截面的剖面示意图。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]单晶硅材料在生长过程中，特别是通过直拉法单晶炉生长单晶硅材料的过程中，通常利用石墨热场提供生长温度、梯度控制等。具体过程中，是在低真空度且伴有惰性气体环境中进行多晶原料的熔化，通过籽晶的接触，旋转提升制备得到单晶材料，其中，热源主要来自于石墨加热器。然而，二次加料时发生的硅液溅出，以及高温下硅液表面逸出的一氧化硅(SiO)随炉内气流接触到石墨加热器后会发生反应，一方面会在加热器表面形成碳化硅(SIC)沉积，另一方面由于化学反应的存在，加热器厚度随使用次数的增加将逐渐减少，这就直接导致加热器表面材料属性的变化以及加热器自身由于厚度变化导致的加热性能降低等问题，最终会降低加热器使用寿命，并直接影响产品品质。
[0032]为了避免出现上述问题，相关技术中通过将排气口设置在侧保温筒上部位置，从
而使气体流向不经过侧加热器及底部热场部件，起到保护加热器及下部热场的目的。但该方法的具体实施却极为复杂，一方面，侧排气孔的设计会极大增加热场配件种类数量及设计难度，直接导致成本的增加；另外，该结构下，含有一氧化硅的气流会在液面上方的热场部件产生结晶，而该结晶一旦落入熔液则会直接导致晶体失去单晶特性，造成产品浪费。
[0033]由此，本专利技术实施例提供一种单晶炉热场结构，如图1所示，所述单晶炉热场结构应用于单晶炉，所述单晶炉包括炉体13以及设置于炉体13的内部中央的坩埚，所述单晶炉热场结构可以包括：侧部加热器3和导流组件，其中，侧部加热器3设置在所述坩埚的外围，也就是炉体13的内壁和坩埚之间，侧部加热器3用于在坩埚的外侧部对坩埚进行加热；导流组件围设于侧部加热器3和所述坩埚的侧壁之间以及所述坩埚的下方，用于与所述坩埚的外壁形成气体流动通道，所述气体流动通道与所述炉体的外部连通以将气体排出炉体13外，也就是说，导流组件和坩埚的外壁形成了气体流动通道，当向炉内通入气体时，气体将从气体流动通道排出到炉体13外，从而导流组件将侧部加热器3进行隔离，以免气体中裹挟的一氧化硅等有害物质对侧部加热器3造成损坏。
[0034]在本专利技术实施例中，所述的导流组件可以包括侧部导热筒1、底部导热板2和排气筒6，其中，侧部导热筒1设置于侧部加热器3和坩埚之间，也即侧部导热筒1围设在坩埚的外围，而底部导热板2则设置于坩埚的下方，侧部导热筒2的底端和底部导热板2的边缘密封连接，并且在底部导热板2上开设有至少一个排气孔，排气筒6即穿设于所述排气孔内，并且排气筒6的一端连通气体流动通道，另一端则伸出于炉体13外；也就是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶炉热场结构，应用于单晶炉，所述单晶炉包括炉体和设置于所述炉体内部中央的坩埚，其特征在于，包括：侧部加热器，所述侧部加热器设置于所述坩埚外围；导流组件，所述导流组件围设于所述侧部加热器和所述坩埚的侧壁之间以及所述坩埚的下方，用于与所述坩埚的外壁形成气体流动通道，所述气体流动通道与所述炉体的外部连通以将气体排出所述炉体外。2.根据权利要求1所述的单晶炉热场结构，其特征在于，所述导流组件包括侧部导热筒、底部导热板和排气筒，所述侧部导热筒设置于所述侧部加热器和所述坩埚之间并包围所述坩埚的侧壁，所述底部导热板设置于所述坩埚下方，所述侧部导热筒的底端与所述底部导热板密封连接，所述底部导热板上开设有至少一个排气孔，所述排气筒穿设于所述排气孔内，所述排气筒的一端连通所述气体流动通道，另一端伸出于所述炉体外。3.根据权利要求2所述的单晶炉热场结构，其特征在于，还包括：底部加热器，所述底部加热器设置于所述底部导热板的下方。4.根据权利要求2所述的单晶炉热场结构，其特征在于，所述排气孔的数量为四个，四个所述排气孔在同一圆周上间隔布设，每一所述排气孔内设置有一所述排气筒。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：西安奕斯伟硅片技术有限公司，
类型：发明
国别省市：