CN108018600A - 单晶生长炉热屏及其制造方法 - Google Patents

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陈强
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Abstract

在本发明提供了一种单晶生长炉热屏及其制造方法，所述单晶生长炉热屏包括屏体，所述屏体内形成有容置空间，所述屏体的材料用石英玻璃，避免引入钼、碳等污染源，可以有效减少单晶生长炉热屏对晶体的污染。

Description

单晶生长炉热屏及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种单晶生长炉热屏，属于单晶硅的生产制造设备技术领域。
背景技术
单晶硅是具有完整的点阵结构的晶体，是一种良好的半导体材料，目前被广泛用于半导体器件以及太阳能电池的制造。现代下游IC产业对硅晶圆材料的品质要求越来越高，这就要求提拉法生长的硅单晶具有更少的缺陷和杂质。
现有的单晶硅制造设备为单晶生长炉，其炉体主要包括炉底、下炉体、中炉体、上炉盖、隔离阀、副炉室和提拉装置七大部分组成。其中所述上炉盖上悬挂有热屏。单晶生长炉热屏的使用减少了硅熔体、坩埚等在垂直方向的辐射热损失，大大降低了长晶时所须消耗的功率；改变了氩气的流动方式和速度，更有效的带走一氧化硅。
但是目前硅单晶生长提拉炉的热屏材料一般为钼或碳化硅或有涂层的高纯石墨，由于热屏所处位置非常靠近硅熔体，所以很容易引入钼、碳等污染源。所以选择合适的热屏材料是一个直拉硅热场设计重要内容。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单晶生长炉热屏及其制造方法，以解决现有的单晶生长炉热屏因采用的材料为钼或碳化硅或有涂层的高纯石墨，容易对单晶造成污染的问题。
为了解决上述的技术问题，本发明提供一种单晶生长炉热屏，包括屏体，所述屏体内形成有容置空间，所述屏体的材料为石英玻璃。
可选的，在所述单晶生长炉热屏中，所述屏体的外表面和内表面涂有氢氧化钡涂层。
可选的，在所述单晶生长炉热屏中，所述氢氧化钡涂层采用含有结晶水的氢氧化钡。
可选的，在所述单晶生长炉热屏中，所述屏体内填充有隔热材料，形成有隔热层。
可选的，在所述单晶生长炉热屏中，所述隔热层的材料为固态碳毡。
本发明还提供了一种制造单晶生长炉热屏的方法，包括：
采用石英材料形成屏体。
可选的，在所述制造单晶生长炉热屏的方法中，所述屏体的外表面和内表面涂有氢氧化钡涂层。
可选的，在所述制造单晶生长炉热屏的方法中，所述氢氧化钡涂层采用含有结晶水的氢氧化钡。
可选的，在所述制造单晶生长炉热屏的方法中，所述屏体内填充有隔热材料，形成有隔热层。
可选的，在所述制造单晶生长炉热屏的方法中，所述隔热层的材料是固态碳毡。
在本发明提供的单晶生长炉热屏及其制造方法，包括屏体，所述屏体内形成有容置空间，所述屏体的材料用石英玻璃，避免引入钼、碳等污染源，可以有效减少单晶生长炉热屏对晶体的污染。进一步的，所述屏体的外表面和内表面都涂有含有结晶水的氢氧化钡涂层，所述氢氧化钡涂层会与空气中的二氧化碳反应形成碳酸钡。在单晶生长炉中加热时，所述碳酸钡会分解形成氧化钡，接着与石英玻璃中的二氧化硅反应形成具有高熔点的硅酸钡材料。由于硅酸钡的催化作用，在屏体表面形成一层致密微小的白硅石结晶，所述白硅石结晶增加了屏体的强度，减少高温软化现象。
附图说明
图1是本发明提供的单晶生长炉热屏结构示意图；
图2是本发明提供的单晶生长炉热屏制造方法流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的单晶生长炉热屏及其制造方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提供了一种单晶生长炉热屏，如图1所示，包括屏体10，所述屏体10的内部形成有容置空间，所述屏体10的材料为石英玻璃。用石英玻璃作为所述单晶生长炉热屏的屏体，避免引入钼、碳等污染源，可以有效减少单晶生长炉热屏对晶体的污染。进一步的，并且由于石英玻璃的反射率较高，从熔体表面辐射到热屏的热量低。而且石英玻璃相对于石墨具有更低的热导率，所以保温性能更好。
具体的，所述屏体10的外表面和内表面涂有氢氧化钡涂层(图中未示出)；并且所述氢氧化钡涂层是含有结晶水的氢氧化钡。所述含有结晶水的氢氧化钡会与空气中的二氧化碳反应形成碳酸钡。在单晶生长炉中加热时，所述碳酸钡会分解形成氧化钡，接着与所述屏体10的材料石英玻璃反应形成具有高熔点的硅酸钡材料。由于所述硅酸钡材料的催化作用，使得在所述屏体10的表面形成一层致密微小的白硅石结晶，所述白硅石结晶能够增加所述屏体10的强度，减少高温软化现象。
具体的，所述屏体10内填充有隔热材料，形成有隔热层11。所述隔热层11的材料优选为固态碳毡。因为所述固态碳毡具有更好的保温性能，并且所述屏体10的热导率低，这将减少从熔体到晶体的热量，有助于晶体降温。
本发明提供了一种制造单晶生长炉热屏的方法，流程示意图如图2所示，所述制造单晶生长炉热屏的方法包括如下步骤：
步骤S21，提供有容置空间的屏体；
步骤S22，向所述屏体中填充隔热材料，形成隔热层。
具体的，所述所述屏体的材料是石英玻璃，用石英玻璃作为所述单晶生长炉热屏的屏体，避免引入钼、碳等污染源，可以有效减少单晶生长炉热屏对晶体的污染。进一步的，由于石英玻璃的反射率较高，从熔体表面辐射到热屏的热量低。而且石英玻璃相对于石墨具有更低的热导率，所以保温性能更好。
具体的，所述屏体的外表面和内表面涂有含有结晶水的氢氧化钡涂层，所述含有结晶水的氢氧化钡会与空气中的二氧化碳反应形成碳酸钡。在单晶生长炉中加热时，所述碳酸钡会分解形成氧化钡，接着与所述屏体的材料石英玻璃反应形成具有高熔点的硅酸钡材料。由于所述硅酸钡材料的催化作用，使得在所述屏体的表面形成一层致密微小的白硅石结晶，所述白硅石结晶能够增加所述屏体的强度，减少高温软化现象。
具体的，所述隔热层的材料为固态碳毡，因为固态碳毡具有优异的保温性能。并且所述屏体10的热导率低，这将减少从熔体到晶体的热量，有助于晶体降温。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种单晶生长炉热屏，包括屏体，所述屏体内形成有容置空间，其特征在于，所述屏体的材料为石英玻璃。
2.如权利要求1所述的单晶生长炉热屏，其特征在于，所述屏体的外表面和内表面涂有氢氧化钡涂层。
3.如权利要求2所述的单晶生长炉热屏，其特征在于，所述氢氧化钡涂层采用含有结晶水的氢氧化钡。
4.如权利要求2所述的单晶生长炉热屏，其特征在于，所述屏体内填充有隔热材料，形成有隔热层。
5.如权利要求4所述的单晶生长炉热屏，其特征在于，所述隔热层的材料为固态碳毡。
6.一种制造单晶生长炉热屏的方法，包括：
采用石英材料形成屏体。
7.如权利要求6所述的制造单晶生长炉热屏的方法，其特征在于，所述屏体的外表面和内表面涂有氢氧化钡涂层。
8.如权利要求7所述的制造单晶生长炉热屏的方法，其特征在于，所述氢氧化钡涂层采用含有结晶水的氢氧化钡。
9.如权利要求6所述的制造单晶生长炉热屏的方法，其特征在于，所述屏体内填充有隔热材料，形成有隔热层。
10.如权利要求9所述的制造单晶生长炉热屏的方法，其特征在于，所述隔热层的材料是固态碳毡。
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