一种拉制六英寸区熔硅单晶的方法及使用的热屏.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114574940A(43)申请公布日2022.06.03(21)申请号202210164175.0(22)申请日2022.02.23(71)申请人中国电子科技集团公司第四十六研究所地址300220天津市河西区洞庭路26号(72)发明人李明佳李聪张瀚文冯旭郑万超刘洪张伟才(74)专利代理机构天津中环专利商标代理有限公司12105专利代理师李美英(51)Int.Cl.C30B13/00(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种拉制六英寸区熔硅单晶的方法及使用的热屏(57)摘要本发明涉及一种拉制六英寸区熔硅单晶的方法及使用的热屏。在区熔单晶炉的中炉室内加热线圈的下方40mm处设置热屏，热屏罩的上沿直径为90mm，下沿直径为215mm，高度为40mm，冷凝管路中冷却水的压力为3.2bar；当进行扩肩、转肩、等径、收尾工序时，硅单晶随着下轴向下移动，进入到热屏区域内，热屏罩反射的热量作用在单晶的下部，避免温度梯度过大或过小而发生单晶炸裂或回熔导致成晶失败。CN114574940ACN114574940A权利要求书1/1页1.一种拉制六英寸区熔硅单晶的方法，包括抽空、预热、化料、拉细颈、扩肩、转肩、等径、收尾、停炉和拆装炉过程；其特征在于：在区熔单晶炉（2）的中炉室（21）内加热线圈（4）的下方设置热屏（1），当进行扩肩、转肩、等径、收尾工序时，硅单晶（6）随着下轴向下移动，进入到热屏（1）区域内，热屏罩（11）反射的热量作用在硅单晶（6）的下部。2.如权利要求1所述的一种拉制六英寸区熔硅单晶的方法，其特征在于：将所述热屏（1）的冷凝管路（12）中的冷却水压力控制在3.2bar。3.如权利要求1所述的一种拉制六英寸区熔硅单晶的方法，其特征在于：所述热屏（1）设置在区熔单晶炉（2）的中炉室（21）内加热线圈（4）的下方40mm处。4.一种用于拉制六英寸区熔硅单晶的热屏，其特征在于：所述的热屏（1）包括热屏罩（11）和冷凝管路（12），所述热屏罩（11）是上下通透的锥型罩，沿着整个热屏罩（11）的上沿（111）设置所述冷凝管路（12）。5.如权利要求4所述的一种热屏，其特征在于：所述热屏罩（11）和冷凝管路（12）的材质均选用铜。6.如权利要求3所述的一种热屏，其特征在于：所述热屏罩（11）的上沿（111）直径为190mm，下沿（112）直径为215mm，高度为40mm。2CN114574940A说明书1/3页一种拉制六英寸区熔硅单晶的方法及使用的热屏技术领域[0001]本发明涉及半导体硅单晶生长技术领域，特别是涉及一种拉制六英寸区熔硅单晶的方法及使用的热屏。背景技术[0002]区熔硅单晶具有纯度高、电阻率高以及氧碳含量低等直拉硅单晶无法替代的优点，越来越受到半导体市场的关注，逐渐成为电力电子器件、探测器和高压整流器等大功率器件的不可或缺的材料。[0003]德国瓦克、日本信越、Sumco等国外区熔厂商早已生长出大尺寸无位错区熔硅单晶，对我国实行技术封锁，在区熔硅单晶市场呈现垄断地位。随着近年来，单晶硅市场直径逐渐向着大尺寸化迈进，区熔硅单晶大尺寸化趋势已势在必行。然而，随着区熔硅单晶直径大尺寸化，对于硅单晶无位错生长的难度呈现几何倍数增加，单晶成晶也越来越难。对于区熔硅单晶生长，随着直径逐渐增大，硅单晶冷却散热问题尤为重要。当冷却速度过大时，单晶内外部温度梯度过大，造成单晶炸裂，成晶失败；当冷却速度过小时，熔体不能及时凝固，产生回熔现象，导致单晶变晶，成晶失败。大尺寸区熔硅单晶生长，边缘散热较快，中心散热较慢，边缘先于中心处凝固，中心后凝固时，会发生体积膨胀，产生内部应力，当膨胀到一定程度，产生的应力达到极限时，单晶会发生炸裂或晶变，产生大量位错，进而导致成晶失败。发明内容[0004]鉴于上述对现有技术存在的问题分析，本发明目的是提供一种拉制六英寸区熔硅单晶的方法及使用的热屏，通过控制热屏尺寸及调节热屏中冷却水压力，有效解决了六英寸区熔硅单晶在生长过程中内外部冷却散热问题，实现拉制六英寸无位错区熔硅单晶，改善单晶在生长过程中冷却与保温技术问题，进而提高了区熔硅单晶成晶率。[0005]本发明的技术方案是：一种拉制六英寸区熔硅单晶的方法，包括抽空、预热、化料、拉细颈、扩肩、转肩、等径、收尾、停炉和拆装炉过程；在区熔单晶炉的中炉室内加热线圈的下方设置热屏，当进行扩肩、转肩、等径、收尾工序时，硅单晶随着下轴向下移动，进入到热屏罩区域内，热屏罩反射的热量作用在单晶的下部。[0006]在上述技术方案中，将所述热屏的冷凝管路中的冷却水压力控制在3.2bar。[0007]在上述技术方案中，所述热屏设置在区熔单晶炉的中炉室内加热线圈