CN109554756A - 一种单晶提拉装置、单晶硅的制备方法及单晶硅 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种单晶提拉装置、单晶硅的制备方法及单晶硅，单晶提拉装置包括：壳体，所述壳体设置有一容纳空间，所述容纳空间至少包括：第一腔室和与所述第一腔室相通的第二腔室，所述第二腔室位于第一腔室上方；熔融部件，所述熔融部件用于对多晶硅进行加热熔融，所述熔融部件固定在所述第一腔室的底部；位于所述第二腔室内的阻断部件，所述阻断部件用于以预设方式喷射惰性气体，来阻止多晶硅熔融过程所产生的杂质进入第二腔室的上方腔室，通过本发明实施例能够防止大量的杂质流入单晶提拉装置上部腔室，从而能够减少由杂质引起单晶硅棒的位错问题，提高了晶体质量，同时使得容纳空间的清洗工作也变容易。
Description
技术领域
本发明实施例涉及单晶硅生产制造领域，特别涉及一种单晶提拉装置、单晶硅的制备方法及单晶硅。
背景技术
一般地，制造硅单晶锭的大致过程为：在石英坩埚内填充多晶硅(Poly Silicon)，对多晶硅进行加热而产生硅熔融液，待硅熔融液的温度稳定至适合单晶生长的温度后，使籽晶(Seed)与熔融液接触来使单晶锭生长。但是，通过现有的单晶提拉装置及单晶硅制备方法得到的单晶硅存在位错问题，严重影响晶体质量。
发明内容
本发明实施例提供了一种单晶提拉装置、单晶硅的制备方法及单晶硅，以解决通过现有的单晶提拉装置及单晶硅制备方法得到的单晶硅存在位错的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种单晶提拉装置，包括：
壳体，所述壳体设置有一容纳空间，所述容纳空间至少包括：第一腔室和与所述第一腔室相通的第二腔室，所述第二腔室位于第一腔室上方；
熔融部件，所述熔融部件用于对多晶硅进行加热熔融，所述熔融部件固定在所述第一腔室的底部；
位于所述第二腔室内的阻断部件，所述阻断部件用于以预设方式喷射惰性气体，来阻止多晶硅熔融过程所产生的杂质进入第二腔室的上方腔室。
可选地，所述阻断部件包括：多个第一喷头，所述多个第一喷头对称且水平设置在所述第二腔室的两侧。
可选地，所述阻断部件包括：多个第二喷头，所述多个第二喷头对称设置在所述第二腔室的两侧，且所述第二喷头与水平方向呈预设夹角，所述第二喷头方向朝向所述第一腔室。
可选地，所述阻断部件包括：多个第三喷头，所述第三喷头上设置有用于以垂直喷射方式喷射惰性气体的第一喷嘴和/或用于以对角喷射方式喷射惰性气体的第二喷嘴。
可选地，所述熔融部件包括：
用以容置多晶硅的坩埚；
用于支撑所述坩埚的支撑架；
加热器，所述加热器设置在所述坩埚的两侧。
可选地，所述单晶提拉装置还包括：
位于所述第一腔室内的排出部件，所述排出部件用于排出多晶硅熔融过程所产生的杂质。
可选地，所述排出部件包括：
排出口，所述排出口设置在所述壳体上；
导流筒，所述导流筒位于所述熔融部件的上方，所述导流筒用于将熔融部件上方的杂质引导到所述排出口处。
第二方面，本发明实施例还提供了一种单晶硅的制备方法，应用于如上所述的单晶提拉装置，所述方法包括：
在多晶硅熔融过程中，通过阻断部件以预设方式喷射惰性气体，来阻止多晶硅熔融过程所产生的杂质进入第二腔室的上方腔室。
可选地，所述通过阻断部件以预设方式喷射惰性气体，来阻止多晶硅熔融的过程所产生的杂质进入第二腔室的上方腔室，包括：
当所述阻断部件水平放置时，通过所述阻断部件喷出的水平气流，来阻止所述杂质进入第二腔室的上方腔室以及带动所述杂质通过排出部件排出到所述第一腔室的外部。
可选地，所述通过阻断部件以预设方式喷射惰性气体，来阻止多晶硅熔融的过程所产生的杂质进入第二腔室的上方腔室，包括：
当所述阻断部件与水平方向呈角度设置或垂直设置时，通过所述阻断部件喷出的气流，来阻止所述杂质进入第二腔室的上方腔室以及带动所述杂质通过排出部件排出到所述第一腔室的外部。
第三方面，本发明实施例还提供了一种单晶硅，采用如上所述的单晶硅的制备方法制成。
本发明的实施例具有如下有益效果：
在本发明实施例中，通过阻断部件能够防止大量的杂质流入单晶提拉装置上部腔室，防止在晶棒生长过程中因惰性气流使第二腔室中的杂质1流入熔融液内，从而能够减少由流入熔融液内的杂质引起单晶硅棒的位错问题，提高了晶体质量，同时使得容纳空间的清洗工作也变容易。
附图说明
图1为本发明实施例的一种单晶提拉装置的结构示意图之一；
图2为本发明实施例的一种单晶提拉装置的结构示意图之二；
图3为本发明实施例的一种单晶提拉装置的结构示意图之三；
图4为本发明实施例的一种单晶提拉装置的结构示意图之四；
图5为本发明实施例的一种单晶提拉装置的结构示意图之五；
图6为本发明实施例的一种单晶硅的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
参见图1，在制造单晶硅过程中，需要对放置在坩埚内的多晶硅进行加热熔融，而在多晶硅熔融过程中会产生大量的杂质1(或称为不纯物)，该杂质1可以为氧化物颗粒。可以通过在单晶提拉装置上部充入惰性气体(例如：氩气)形成气流来带走杂质1，需要说明的是，本发明实施例中的箭头方向即为惰性气体气流方向。然而，该方式存在无法立刻排出杂质1的困难，使得未能排出的杂质1流入并吸附于上部腔室。参见图2，在晶棒生长过程中，因氩气流速使杂质1流入熔融液(Melt)内，流入熔融液的杂质1对晶棒造成位错的缺陷。
为了改善此问题，可以增加最上部的氩气流速，但由于与杂质1生成地点的距离较远，效果微弱。因此，可以防止在多晶硅熔融过程生成的大量的杂质1流入上部腔室来解决以上问题。
参见图3至图5，为此，本发明实施例提供了一种单晶提拉装置，该单晶提拉装置包括：壳体2、熔融部件3和阻断部件4；
所述壳体2设置有一容纳空间(图中未示出)，所述容纳空间至少包括：第一腔室21和与所述第一腔室21相通的第二腔室22，所述第二腔室22位于第一腔室21上方；所述熔融部件3用于对多晶硅进行加热熔融，所述熔融部件3固定在所述第一腔室21的底部；所述阻断部件4位于所述第二腔室22内，所述阻断部件4用于以预设方式喷射惰性气体，来阻止多晶硅熔融过程所产生的杂质1进入第二腔室22的上方腔室。
在本发明实施例中，所述惰性气体可以为氩气，当然并不仅限于此。
在本发明实施例中，通过阻断部件4能够防止大量的杂质1流入单晶提拉装置上部腔室，防止在晶棒生长过程中因惰性气流使第二腔室22中的杂质1流入熔融液内，从而能够减少由流入熔融液内的杂质1引起晶棒的位错问题，提高了晶体质量，同时使得容纳空间的清洗工作也变容易。
继续参见图3至图5，所述单晶提拉装置还包括：位于所述第一腔室21内的排出部件5，所述排出部件5用于排出多晶硅熔融过程所产生的杂质1。
在本发明实施例中，所述排出部件5可以置于所述第一腔室中。
继续参见图3至图5，所述排出部件5包括：排出口51和导流筒52；
所述排出口51设置在所述壳体2上；所述导流筒52位于所述熔融部件3的上方，所述导流筒52用于将熔融部件3上方的杂质1引导到所述排出口51处。
进一步地，所述排出口51设置在所述第一腔室21上，例如：所述排出口51设置在所述第一腔室21的底部。
需要说明的是，可以通过多种结构方式实现所述阻断部件4的功能，为了进一步了解本发明实施例的方案，接下来以其中三种优选方式进行示例说明，可以理解的是，在本发明实施例中并不仅局限于以下三种实施方式。
方式一：参见图3，所述阻断部件4包括：多个第一喷头41，所述多个第一喷头41对称且水平设置在所述第二腔室22的两侧。
在本发明实施例中，通过多个第一喷头41可以喷出的水平气流，能够形成气体挡墙，来阻止所述杂质1进入第二腔室22的上方腔室。同时，由于在所述容纳空间充入惰性气体，使得所述容纳空间内的压力大于所述容纳空间外的压力，在压力差的作用下，惰性气体气流会驱使所述杂质1排出到所述容纳空间的外部，来减少容纳空间内杂质1的含量，这样在后续晶棒生长过程中，能够避免杂质1流入熔融液内，流入熔融液的杂质1对晶棒造成位错的缺陷。
以惰性气体为氩气为例，通过多个第一喷头41喷出为水平氩气气流，水平氩气气流会使得容纳空间的内外形成压力差，即容纳空间内部压力大于外部压力，在压力差的作用下氩气气流会向第一腔室21一侧流动；由于氩气的密度大于空气密度，在密度差的作用下，氩气气流会向下运动，可以理解的是，氩气气流同样会向所述第一腔室21一侧运动；进而在密度差和压力差的双重作用下，通过氩气气流驱使所述杂质1排出到所述第一腔室21的外部。
方式二：参见图4，所述阻断部件4包括：多个第二喷头42，所述多个第二喷头42对称设置在所述第二腔室22的两侧，且所述第二喷头42与水平方向呈预设夹角，所述第二喷头42方向朝向所述第一腔室21。
在本发明实施例中，通过多个第二喷头42形成与水平方向呈预设夹角且朝向第一腔室21的气流，气流的强度比较大，能够形成气体挡墙，阻止杂质1穿过，从而使得杂质1不能进入第二腔室22的上方腔室；并且气流的方向向下，能够带动杂质1随气流流动到排出口附近，进而排出到所述第一腔室21的外部，减少第一腔室内杂质1的数量，这样在后续晶棒生长过程中，能够避免杂质1流入熔融液内，流入熔融液的杂质1对晶棒造成位错的缺陷。
方式三：参见图5，所述阻断部件4包括：多个第三喷头43，所述第三喷头43上设置有用于以垂直喷射方式喷射惰性气体的第一喷嘴和/或用于以对角喷射方式喷射惰性气体的第二喷嘴。
在本发明实施例中，所述第三喷头43可以为圆形喷头，在圆形喷头上设置有第一喷嘴和/或第二喷嘴，当然并不仅限于此。在本发明实施例中，通过所述第三喷头43向第一腔室21垂直喷射的惰性气体气流，或者与水平方向呈预设夹角且朝向第一腔室21的气流，能够形成气体挡墙，阻止杂质1穿过，从而使得杂质1不能进入第二腔室22的上方腔室；并且气流的方向向下，能够带动杂质1随气流流动到排出口附近，进而排出到所述第一腔室21的外部，减少第一腔室内杂质1的数量，这样在后续晶棒生长过程中，能够避免杂质1流入熔融液内，流入熔融液的杂质1对晶棒造成位错的缺陷。
继续参见图3至图5，所述熔融部件3包括：加热器31、坩埚32和支撑架33；
所述坩埚32用以容置多晶硅，所述支撑架33用于支撑所述坩埚32，所述加热器31设置在所述坩埚32的两侧。
为了进一步提高加热效果，所述熔融部件3还包括：保温层34，所述保温层34围绕所述坩埚32设置并与所述壳体2连接，所述保温层34位于所述壳体2和所述加热器31之间。
参见图6，本发明实施例还提供了一种单晶硅的制备方法，应用于如上所述的单晶提拉装置，所述方法包括：
步骤601：在多晶硅熔融过程中，通过阻断部件4以预设方式喷射惰性气体，来阻止多晶硅熔融过程所产生的杂质1进入第二腔室22的上方腔室。
在本发明实施例中，通过阻断部件4能够防止大量的杂质1流入单晶提拉装置上部腔室，从而能够减少由杂质1引起的晶棒的位错问题，同时使得容纳空间的清洗工作变容易。
进一步地，所述步骤601具体可以包括：
当所述阻断部件4水平放置时，通过所述阻断部件4喷出的水平气流，来阻止所述杂质1进入第二腔室22的上方腔室以及带动所述杂质1通过排出部件5排出到所述第一腔室21的外部。
在本发明实施例中，通过阻断部件4可以喷出的水平气流，能够形成气体挡墙，来阻止所述杂质1进入第二腔室22的上方腔室。同时，由于在所述容纳空间充入惰性气体，使得所述容纳空间内的压力大于所述容纳空间外的压力，在压力差的作用下，惰性气体气流会驱使所述杂质1排出到所述第一腔室21的外部，来减少第一腔室内杂质1的含量，这样在后续晶棒生长过程中，能够避免杂质1流入熔融液内，流入熔融液的杂质1对晶棒造成位错的缺陷。
进一步地，所述步骤601具体可以包括：
当所述阻断部件4与水平方向呈角度设置或垂直设置时，通过所述阻断部件4喷出的气流，来阻止所述杂质1进入第二腔室22的上方腔室以及带动所述杂质1通过排出部件5排出到所述第一腔室21的外部。
在本发明实施例中，通过阻断部件4形成朝向第一腔室21的气流，气流的强度比较大，能够形成气体挡墙，阻止杂质1穿过，从而使得杂质1不能进入第二腔室22的上方腔室；并且气流的方向向下，能够带动杂质1随气流流动到排出口附近，进而排出到所述第一腔室21的外部，减少第一腔室21内杂质1的数量，这样在后续晶棒生长过程中，能够避免杂质1流入熔融液内，流入熔融液的杂质1对晶棒造成位错的缺陷。
除此之外，本发明实施例还提供了一种单晶硅，如上所述的单晶硅的制备方法制成。
以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种单晶提拉装置，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体设置有一容纳空间，所述容纳空间至少包括：第一腔室和与所述第一腔室相通的第二腔室，所述第二腔室位于第一腔室上方；
熔融部件，所述熔融部件用于对多晶硅进行加热熔融，所述熔融部件固定在所述第一腔室的底部；
位于所述第二腔室内的阻断部件，所述阻断部件用于以预设方式喷射惰性气体，来阻止多晶硅熔融过程所产生的杂质进入第二腔室的上方腔室。
2.根据权利要求1所述的单晶提拉装置，其特征在于，所述阻断部件包括：
多个第一喷头，所述多个第一喷头对称且水平设置在所述第二腔室的两侧。
3.根据权利要求1所述的单晶提拉装置，其特征在于，所述阻断部件包括：
多个第二喷头，所述多个第二喷头对称设置在所述第二腔室的两侧，且所述第二喷头与水平方向呈预设夹角，所述第二喷头方向朝向所述第一腔室。
4.根据权利要求1至3任一项所述的单晶提拉装置，其特征在于，所述阻断部件包括：
多个第三喷头，所述第三喷头上设置有用于以垂直喷射方式喷射惰性气体的第一喷嘴和/或用于以对角喷射方式喷射惰性气体的第二喷嘴。
5.根据权利要求1所述的单晶提拉装置，其特征在于，所述熔融部件包括：
用以容置多晶硅的坩埚；
用于支撑所述坩埚的支撑架；
加热器，所述加热器设置在所述坩埚的两侧。
6.根据权利要求1所述的单晶提拉装置，其特征在于，所述单晶提拉装置还包括：
位于所述第一腔室内的排出部件，所述排出部件用于排出多晶硅熔融过程所产生的杂质。
7.根据权利要求6所述的单晶提拉装置，其特征在于，所述排出部件包括：
排出口，所述排出口设置在所述壳体上；
导流筒，所述导流筒位于所述熔融部件的上方，所述导流筒用于将熔融部件上方的杂质引导到所述排出口处。
8.一种单晶硅的制备方法，应用于如权利要求1至7任一项所述的单晶提拉装置，其特征在于，所述方法包括：
在多晶硅熔融过程中，通过阻断部件以预设方式喷射惰性气体，来阻止多晶硅熔融过程所产生的杂质进入第二腔室的上方腔室。
9.根据权利要求8所述的单晶硅的制备方法，其特征在于，所述通过阻断部件以预设方式喷射惰性气体，来阻止多晶硅熔融的过程所产生的杂质进入第二腔室的上方腔室，包括：
当所述阻断部件水平放置时，通过所述阻断部件喷出的水平气流，来阻止所述杂质进入第二腔室的上方腔室以及带动所述杂质通过排出部件排出到所述第一腔室的外部。
10.根据权利要求8所述的单晶硅的制备方法，其特征在于，所述通过阻断部件以预设方式喷射惰性气体，来阻止多晶硅熔融的过程所产生的杂质进入第二腔室的上方腔室，包括：
当所述阻断部件与水平方向呈角度设置或垂直设置时，通过所述阻断部件喷出的气流，来阻止所述杂质进入第二腔室的上方腔室以及带动所述杂质通过排出部件排出到所述第一腔室的外部。
11.一种单晶硅，其特征在于，采用如权利要求9或10所述的单晶硅的制备方法制成。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190402 |