形成單晶棒的直拉系統(tǒng)與生長單晶棒的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及直拉娃單晶領(lǐng)域，具體而言，設(shè)及一種形成單晶椿的直拉系統(tǒng)W及采 用該直拉系統(tǒng)生長單晶椿的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在直拉單晶椿生長過程中，為控制其電阻率，需要投入少量的雜質(zhì)，但由于雜質(zhì)在 娃的液體和固體中的溶解度不同，其中雜質(zhì)在液體中的濃度大于其在固體中的濃度，導(dǎo)致 雜質(zhì)有向下沉積的現(xiàn)象。娃液體轉(zhuǎn)化為固體的時間先后不同，使得單晶椿不同位置的雜質(zhì) 滲雜濃度不同，進(jìn)而導(dǎo)致單晶椿不同位置的電阻率不同。
[0003] 另外，直拉法生產(chǎn)單晶椿的生長界面大多程凹形，該是因為在單晶椿的生長過程 中，單晶椿表面散熱主要靠福射熱、氣氣帶走的熱量和表面向上傳導(dǎo)的熱量，使得表面散熱 快，結(jié)晶速率較大；單晶椿中屯、散熱主要靠向上和向外傳導(dǎo)、烙體的對流兩個方面，熱量不 容易散走，結(jié)晶速率較小。生長界面的凹凸程度直接影響徑向電阻率的大小，該就導(dǎo)致在同 一平面上電阻率是由外到內(nèi)逐漸降低，而且為了降低成本，直拉單晶椿的拉速都很高，該更 加劇了電阻率的變化幅度。
[0004] 現(xiàn)有改善徑向電阻率的均勻性方法為增加外部磁場改變對流情況。上述增加外部 磁場的方法會增加很大的成本，而且對拉晶工藝也有特殊的要求，此方法不易推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種形成單晶椿的直拉系統(tǒng)與生長單晶椿的工藝方 法，W解決現(xiàn)有技術(shù)中的不能采用低成本的方式生長電阻率均勻性好的單晶椿問題。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種形成單晶椿的直拉系統(tǒng)， 上述直拉系統(tǒng)包括；相蝸、保溫環(huán)與導(dǎo)流筒，上述保溫環(huán)設(shè)置在上述相蝸的上方；上述導(dǎo)流 筒設(shè)置在上述保溫環(huán)的上方。
[0007] 進(jìn)一步地，上述保溫環(huán)的頂端與上述導(dǎo)流筒的底端的距離為5~10mm。
[000引進(jìn)一步地，上述保溫環(huán)的寬度為5~10mm。
[0009] 進(jìn)一步地，上述保溫環(huán)的厚度為5~10mm。
[0010] 進(jìn)一步地，上述保溫環(huán)的內(nèi)徑為220~280mm。
[0011] 進(jìn)一步地，上述保溫環(huán)包括；保溫環(huán)主體與設(shè)置在上述保溫環(huán)主體的內(nèi)壁上的反 射層，
[0012] 進(jìn)一步地，上述保溫環(huán)主體的材料為石墨。
[0013] 進(jìn)一步地，形成上述反射層的材料為耐高溫的反射性物質(zhì)，優(yōu)選上述反射性物質(zhì) 為鋼或碳化娃。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種生長單晶椿的工藝方法，該工藝方法采用 上述的直拉系統(tǒng)實施。
[0015] 進(jìn)一步地，上述工藝方法在上述直拉系統(tǒng)的相蝸內(nèi)盛有娃液，上述保溫環(huán)與上述 娃液的液面距離為10~20mm。
[0016] 進(jìn)一步地，上述工藝方法包括：步驟S1，W第一晶轉(zhuǎn)速度與第一拉制速度拉制上 述N型直拉娃單晶，上述第一晶轉(zhuǎn)速度為10~1虹/min ;上述第一拉制速度拉為0. 4~ 0. 8mm/min ; W及步驟S2, W第二晶轉(zhuǎn)速度與第二拉制速度拉制上述N型直拉娃單晶，上述 第二晶轉(zhuǎn)速度為10~15r/min，上述第二拉制速度為1. 3~1. 5mm/min。
[0017] 應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，上述形成單晶椿的直拉系統(tǒng)中具有保溫環(huán)，并且保溫環(huán) 與相蝸距離較近，即距離單晶娃的生長界面較近，可W有效抑制晶椿表面的散熱，減小單晶 椿表面與中屯、散熱的速率差，從而減小了單晶椿表面與中屯、的結(jié)晶速率差，進(jìn)而可W減小 生長界面的凸凹程度，使得單晶椿中屯、與表面的電阻率的差值較小，可W有效改善單晶椿 的徑向電阻率的均勻性。
【附圖說明】
[0018] 構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示 意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0019] 圖1示出了本申請一種典型實施方式提供的直拉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2示出了本申請一種優(yōu)選實施例中的單晶椿的水平剖面示意圖；化及
[0021] 圖3示出了本申請一種優(yōu)選實施例中的單晶椿生長界面的中屯、點P處與邊緣點R 處的高度差A(yù)的示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 應(yīng)該指出，W下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另 有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常 理解的相同含義。
[0023] 需要注意的是，該里所使用的術(shù)語僅是為了描述【具體實施方式】，而非意圖限制根 據(jù)本申請的示例性實施方式。如在該里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式 也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語"包含"和/或"包 括"時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0024] 為了便于描述，在該里可W使用空間相對術(shù)語，如"在……之上"、"在……上方"、 "在……上表面"、"上面的"等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特 征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位 之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為"在其他器 件或構(gòu)造上方"或"在其他器件或構(gòu)造之上"的器件之后將被定位為"在其他器件或構(gòu)造下 方"或"在其他器件或構(gòu)造之下"。因而，示例性術(shù)語"在……上方"可W包括"在……上方" 和"在……下方"兩種方位。該器件也可W其他不同方式定位（旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方 位），并且對該里所使用的空間相對描述作出相應(yīng)解釋。
[0025] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可W相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0026] 正如【背景技術(shù)】上述，現(xiàn)有技術(shù)中采用增加外部磁場改善徑向電阻率的方法會增加 很大的工藝成本，而且對拉晶工藝也有特殊的要求，此方法不易推廣。為了解決上述問題， 本申請一種典型的實施方式中，提供了一種形成單晶椿的直拉系統(tǒng)，如圖1所示，該直拉系 統(tǒng)包括：相蝸1、保溫環(huán)2與導(dǎo)流筒3,上述保溫環(huán)2設(shè)置在上述導(dǎo)流筒3的下方，上述相蝸 1設(shè)置在上述保溫環(huán)2的下方。
[0027] 上述形成單晶椿的直拉系統(tǒng)中具有保溫環(huán)2,并且保溫環(huán)2與相蝸1距離較近，即 距離單晶娃的生長界面較近，可W有效抑制晶椿表面的散熱，減小單晶椿表面與中屯、散熱 的速率差，從而減小了單晶椿表面與中屯、的結(jié)晶速率差，進(jìn)而可W減小生長界面的凸凹程 度，使得單晶椿中屯、與表面的電阻率的差值較小，可W有效改善單晶椿的徑向電阻率的均 勻性。
[002引為了使保溫環(huán)起到更好的保溫效果，優(yōu)選上述保溫環(huán)的頂端與上述導(dǎo)流筒的底端 的距離為5~10mm。
[0029] 本申請的一種優(yōu)選的實施例中，上述保溫環(huán)的寬度為5~10mm。在此寬度范圍內(nèi) 既能有效的增加對單晶椿表面的保溫，改善生長界面形狀，又不會影響熱場系統(tǒng)的縱向溫 度梯度。
[0030] 為了使保溫環(huán)能夠有效抑制單晶椿表面的散熱速率，提高其本身的使用壽命，本 申請優(yōu)選上述保溫環(huán)的厚度為5~10mm。
[0031] 此外，優(yōu)選上述保溫環(huán)的直徑為220~280mm。一方面，保溫環(huán)的直徑應(yīng)該大于單 晶椿的直徑；另一方面，保溫環(huán)的直徑不應(yīng)太大使其與單晶椿的距離較大，不能起到有效地 抑制單晶椿表面的散熱速率，進(jìn)而不能很好地改善單晶椿徑向電阻率的均勻性。
[0032] 為了使得單晶椿表面由于福射散掉的熱量被反射回單晶椿的表面，進(jìn)而使保溫環(huán) 對單晶椿表面散熱率的抑制作用更加明顯，本申請優(yōu)選上述保溫環(huán)包括；保溫環(huán)主體；反 射層，設(shè)置在上述保溫環(huán)主體的內(nèi)壁上。
[0033] 形成本申請保溫環(huán)主體的材料可W選自本領(lǐng)域常規(guī)的保溫材料，比如石墨、 碳-碳、石英，優(yōu)選保溫環(huán)主體的材料為石墨。石墨可W更好地隔離保溫環(huán)內(nèi)外的溫度，有 效地控制單晶椿表面的散熱速率。
[0034] 為了使得保溫環(huán)能夠?qū)尉Т槐砻嬗捎诟Ｉ渖⒌舻臒崃扛嗟捅环瓷浠貑尉Т?的表面，同時保證保溫環(huán)具有較長的使用壽命，本申請優(yōu)選上述反射性物質(zhì)為耐高溫的反 射性物質(zhì)，優(yōu)選上述反射性物質(zhì)為鋼或碳化娃。
[0035] 在本申請另一種典型的實施方式中，提供了一種生長單晶椿的工藝方法，上述工 藝方法采用上述的直拉系統(tǒng)實施。
[0036] 上述生長單晶椿的工藝方法，采用上述直拉系統(tǒng)實施，可W抑制單晶椿表面的散 熱，從而減小了單晶椿表面與中屯、的結(jié)晶速率差，可W有效改善單晶椿的徑向電阻率的均 勻性，使制得的單晶椿的徑向電阻率具有較好地均勻性，提高了直拉單晶椿的良率。
[0037] 本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的是生長單晶椿的工藝方法主要包括加料、烙化、縮頸生長、 放肩生長、等徑生長與尾部生長的步驟，上述加料和烙化步驟均可在直拉系統(tǒng)的相蝸中進(jìn) 行，縮頸生長、放肩生長、等徑生長與尾部生長在保溫環(huán)和導(dǎo)流筒所在位置進(jìn)行。
[003引為了使單晶椿表面的散熱速率與其中屯、的散熱速率的差值進(jìn)一步減小，提高單晶 椿徑向電阻率的均勻性，本申請優(yōu)選工藝方法在上述直拉系統(tǒng)的相蝸內(nèi)盛有娃液，且上述 保溫環(huán)與娃液的液面距離為10~20mm。
[0039] 本申請的又一種優(yōu)選的實施例中，優(yōu)選上述工藝方法包括；步驟S1，W第一晶轉(zhuǎn) 速度與第一拉制速度拉制上述N型直拉娃單晶，上述第一晶轉(zhuǎn)速度為10~15r/min ;上述 第一拉制速度拉為0. 4~0. 8mm/min ; W及步驟S2, W第二晶轉(zhuǎn)速度與第二拉制速度拉制上 述N型直拉娃單晶，上述第二晶轉(zhuǎn)速度為10~15r/min，上述第二拉制速度為1. 3~1. 5mm/ mi