一种用于单晶硅生长炉的热屏及单晶硅生长炉.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111876822A(43)申请公布日2020.11.03(21)申请号202010629650.8(22)申请日2020.07.01(71)申请人中国科学院上海微系统与信息技术研究所地址200050上海市长宁区长宁路865号申请人上海新昇半导体科技有限公司(72)发明人薛忠营栗展魏星李名浩魏涛刘赟(74)专利代理机构广州三环专利商标代理有限公司44202代理人郝传鑫贾允(51)Int.Cl.C30B15/00(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种用于单晶硅生长炉的热屏及单晶硅生长炉(57)摘要本发明公开了一种单晶硅生长炉热屏及单晶硅生长炉，所述热屏设置在所述单晶硅生长炉的熔体坩埚的上部，所述热屏包括屏壁和屏底，所述屏底具有供熔体提拉通过的窗口，所述屏底包括上层、下层和侧壁，所述侧壁连接与所述上层和所述下层之间且围成所述窗口，所述下层朝向所述熔体的液面，所述下层设为齿状结构，用于将外部热能反射到所述熔体液面时不会继续反射到单晶硅晶体侧壁；通过将屏底的下层设置为齿状结构，可以避免外部热能量被单晶硅晶体吸收，从而避免晶体表面热补偿过高，有效优化晶体纵向温度梯度，提高硅片径向的质量均匀性。CN111876822ACN111876822A权利要求书1/1页1.一种用于单晶硅生长炉的热屏，所述单晶硅生长炉包括熔体坩埚，其特征在于，所述热屏(1)设置在所述熔体坩埚的上部，所述热屏(1)包括屏壁(11)和屏底(12)，所述屏底(12)具有供熔体提拉通过的窗口，所述屏底(12)包括上层(121)、下层(122)和侧壁(123)，所述侧壁(123)连接与所述上层(121)和所述下层(122)之间且围成所述窗口，所述下层(122)朝向所述熔体的液面，所述下层(122)设为齿状结构，用于防止外部热能反射到单晶硅晶体侧壁。2.根据权利要求1所述的热屏，其特征在于，所述下层(122)所在平面与所述熔体液面平行设置。3.根据权利要求1所述的热屏，其特征在于，所述齿状结构包括第一齿排(124)和第二齿排(125)，所述第一齿排(124)朝向所述上层(121)方向设置，所述第二齿排(125)远离所述上层(121)方向设置，所述第一齿排(124)包括多个呈第一夹角设置的第一齿，所述第二齿排(125)包括多个呈第二夹角设置的第二齿，所述第一齿和所述第二齿依次交错设置。4.根据权利要求3所述的热屏，其特征在于，多个所述第一交角不全部相等，多个所述第二夹角不全部相等。5.根据权利要求3所述的热屏，其特征在于，所述第一夹角的交平分线与所述熔体的液面呈锐角设置，并且所述锐角开口远离所述单晶硅晶体。6.根据权利要求3所述的热屏，其特征在于，所述第一夹角和/或所述第二夹角通过设置圆弧过渡。7.根据权利要求1所述的热屏，其特征在于，所述上层(121)、所述下层(122)和所述侧壁(123)围城所述屏底(12)的内部空间，所述内部空间填充有保温材料。8.根据权利要求7所述的热屏，其特征在于，所述保温材料包括碳纤维毡。9.根据权利要求1所述的热屏，其特征在于，所述上层(121)和所述下层(122)均设有石墨层。10.一种单晶硅生长炉，其特征在于，所述单晶硅生长炉包括：炉体(2)，包括炉体壁(21)以及腔体，所述腔体由所述炉体壁(21)所包围；熔体坩埚(3)，设置于所述腔体内，用以承载熔体；加热器(4)，设置所述腔体内且分布于所述熔体坩埚(3)外周，用以提供所述熔体坩埚(3)的热场；以及如权利要求1至9所述的一种用于单晶硅生长炉的热屏。2CN111876822A说明书1/5页一种用于单晶硅生长炉的热屏及单晶硅生长炉技术领域[0001]本发明涉及半导体制造设备及设计领域，特别涉及一种用于单晶硅生长炉的热屏及单晶硅生长炉。背景技术[0002]单晶硅是制造半导体硅器件的原料，用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。[0003]单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备。[0004]目前，大尺寸硅单晶尤其是12寸以上硅单晶主要通过直拉法制备获得。直拉法是通过将11个9的高纯多晶硅在石英坩埚内熔化，利用籽晶经过引晶、放肩、等径、收尾制备硅单晶。该方法最关键的是由石墨及保温材料组成的热场，热场的设计直接决定了晶体的质量、工艺、能耗等。[0005]在整个