CN117005026A - 基板、拉晶炉及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基板、拉晶炉及其工作方法，属于半导体制造技术领域。基板的制作方法，包括：制备具有超晶格结构的纳米片；对纳米片进行研磨，得到纳米粉体；将纳米粉体与纳米片在去离子水或乙醇中混合，在槽深不大于5厘米的容纳槽中进行沉降，形成织构结构；对织构结构进行烧结成型后得到基板。拉晶炉包括：炉体；设置在炉体内壁上的冷却结构；位于炉体内部不同位置的多个热电单元，热电单元的第一端与冷却结构连接，热电单元的第二端朝向炉体内部，热电单元能够在第一端与第二端之间存在温度差时产生电信号，且电信号的大小与温度差的大小成正比。本发明的技术方案能够获取拉晶炉内高精度的温度分布。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种基板、拉晶炉及其工作方法。
背景技术
拉晶炉是用于生产单晶硅棒的设备，拉晶炉的热场设计直接影响到单晶硅棒的温度分布和温度梯度，进而影响到单晶硅棒的质量和产量。如果热场设计不合理，可能会导致单晶硅棒出现晶界、晶粒等缺陷，从而影响其质量；热场设计还会影响到拉晶炉的产量：如果热场设计不合理，可能会导致单晶硅棒的生长速度过慢或者不均匀，从而影响到产量；热场设计还会影响到拉晶炉的能源消耗：如果热场设计不合理，会导致能源的浪费，从而增加生产成本。
目前的拉晶炉中，仅在炉体顶端安装单个温度传感器，当热场工作时，单个温度传感器无法获得炉内高精度的温度分布，且单个温度传感器抗损坏风险能力极低，如果无法获得炉内高精度的温度分布，就无法对拉晶炉的热场进行合理设计。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基板、拉晶炉及其工作方法，能够获取拉晶炉内高精度的温度分布。
为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：
一种基板的制作方法，包括：
制备具有超晶格结构的纳米片；
对所述纳米片进行研磨，得到纳米粉体；
将所述纳米粉体与所述纳米片在去离子水或乙醇中混合，在槽深不大于5厘米的容纳槽中进行沉降，形成织构结构；
对所述织构结构进行烧结成型后得到基板。
一些实施例中，所述制备具有超晶格结构的纳米片包括：
将氧化锶粉体和氧化钛粉体混合后进行研磨，将研磨后的混合粉体利用熔盐法烧结得到块体；
对所述块体进行粉碎，去除其中盐分，得到烧结粉体；
从所述烧结粉体中分离出具有超晶格结构的纳米片。
一些实施例中，所述氧化锶粉体和所述氧化钛粉体的重量百分比为0.8：1～1.8：1。
本发明实施例还提供了一种拉晶炉，包括：
炉体；
设置在所述炉体内壁上的冷却结构；
位于所述炉体内部不同位置的多个热电单元，所述热电单元的第一端与所述冷却结构接触，所述热电单元的第二端朝向所述炉体内部，所述热电单元能够在所述第一端与所述第二端之间存在温度差时产生电信号，且电信号的大小与所述温度差的大小成正比；
其中，所述热电单元包括相对设置的两个热电基板和位于所述两个热电基板之间的热电部件，所述热电部件的两端分别与所述两个热电基板连接，所述热电基板采用如上所述的基板的制作方法制作得到。
一些实施例中，所述热电部件包括多个串联的P型热电半导体和N型热电半导体，所述P型热电半导体和所述N型热电半导体间隔设置。
一些实施例中，相邻的所述P型热电半导体和N型热电半导体之间通过导电的连接部连接，所述连接部与所述P型热电半导体和所述N型热电半导体的功函数差异为0.01ev～5ev。
一些实施例中，在向所述热电单元通入电信号后，所述热电单元的第二端放热或者吸热。
一些实施例中，所述多个热电单元并联。
一些实施例中，所述热电单元的数量为2～100个。
本发明实施例还提供了一种拉晶炉的工作方法，应用于如上所述的拉晶炉，所述工作方法包括：
根据所述冷却结构的温度确定所述热电单元的第一端的温度；
根据所述热电单元的电信号确定所述第一端与所述第二端之间的温度差值；
根据所述温度差值和所述第一端的温度确定所述热电单元的第二端的温度。
一些实施例中，所述根据所述温度差值和所述第一端的温度确定所述热电单元的第二端的温度之后，所述方法还包括：
确定所述炉体内目标区域的目标温度；
根据所述目标区域附近的热电单元的第二端的温度确定所述目标区域的实际温度；
根据所述目标温度和所述实际温度的温度差值向所述目标区域附近的热电单元通入电信号，使得所述热电单元放热或吸热，以使得所述目标区域的实际温度与所述目标温度一致。
一些实施例中，所述方法还包括：
获取利用所述拉晶炉制备的单晶硅棒的质量信息；
根据所述质量信息生成所述炉体内的气流控制策略；
根据所述气流控制策略向所述热电单元通入电信号，使得所述热电单元放热或吸热，在多个所述热电单元之间形成温度梯度。
本发明的有益效果是：
本实施例中，在拉晶炉的炉体内不同位置设置多个热电单元，热电单元的第一端与冷却结构接触，这样可以根据冷却结构的温度确定热电单元第一端的温度；热电单元能够在第一端与第二端之间存在温度差时产生电信号，且电信号的大小与温度差的大小成正比，这样可以根据热电单元的电信号确定第一端与第二端之间的温度差，根据温度差和第一端的温度可以确定第二端的温度，从而可以对拉晶炉内部不同位置的温度进行监控，获取拉晶炉内高精度的温度分布。根据该温度分布可以对拉晶炉内的热场进行优化，提高单晶硅棒的质量和产量。
附图说明
图1表示本发明实施例热电单元的结构示意图；
图2和图3表示本发明实施例拉晶炉的结构示意图；
图4表示本发明实施例拉晶炉的工作方法的流程示意图。
附图标记
01 热电基板
02 P型热电半导体
03 N型热电半导体
04 连接部
1 外壳
2 热电单元
3 加热器
4 坩埚
5 熔体
6 单晶硅棒
7 隔热层
8 冷却结构
9 提拉结构
10 惰性气体气流流向
11 气流挡板
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前的拉晶炉热场设计，存在两点重要缺陷。一方面，基于成本的考量，传统的热场设计只会在炉体顶端安装单个温度传感器，当热场工作时，单个传感器无法获得炉内高精度的温度分布图，且单个温度传感器抗损坏风险能力极低；另一方面，由于拉晶炉内部空间较大，加热的熔体很多，势必导致熔体中心和边界易产生温度梯度，而在拉晶过程中需要熔体总体保持温度平衡，因此加热元件需不停的调整功率来抵消这种温差的出现，然而从功率的提升到熔体边缘温度升高温差消失，需要的时间较长，当功率增量所提供的热量到达熔体边缘时，熔体边缘的温度已经变化到另一个数值了。即就是说功率的变化总是滞后于熔体边缘的温度变化，这种滞后效应导致熔体温度的长期不稳定，从而导致单晶硅棒的内部缺陷增多，质量下降。
因此，在热场中增加更多的温度传感器获得更高精度的温度分布云图，以及额外的温度补偿装置，可以获得更好的热场，从而拉制出更高品质的单晶硅棒。
本发明提供一种基板、拉晶炉及其工作方法，能够获取拉晶炉内高精度的温度分布。
本发明实施例提供一种基板的制作方法，包括：
制备具有超晶格结构的纳米片；
对所述纳米片进行研磨，得到纳米粉体；
将所述纳米粉体与所述纳米片在去离子水或乙醇中混合，在槽深不大于5厘米的容纳槽中进行沉降，形成织构结构；
对所述织构结构进行烧结成型后得到基板。
本实施例中，利用具有超晶格结构的纳米片和纳米粉体形成织构结构，平行排列的纳米片织构结构以及纳米片与纳米粉体之间的界面形成三级声子散射中心，能对长波、中波、短波声子都进行有效散射，且由于整体都是由超晶格结构材料制备而成，对短波声子的散射作用更强，因此制成的基板具备整个温度范围内都极低的晶格热导率，且随温度升高热导率下降，能够作为热电单元的基板，具有保温层的作用。
一些实施例中，所述制备具有超晶格结构的纳米片包括：
将氧化锶粉体和氧化钛粉体混合后进行研磨，将研磨后的混合粉体利用熔盐法烧结得到块体，利用熔盐法烧结可以生成纳米片；
对所述块体进行粉碎，去除其中盐分，得到烧结粉体；
从所述烧结粉体中分离出具有超晶格结构的纳米片。
由于RP钛酸锶SrO(SrTiO3)n具有超晶格结构，因此可以利用氧化锶粉体和氧化钛粉体制备具有超晶格结构的纳米片。其中，n的取值范围为(1～4)。
一些实施例中，将研磨后的混合粉体利用熔盐法烧结得到块体之前，所述方法还包括：
对研磨后的混合粉体进行烧结预处理，烧结预处理的温度低于烧结的温度，通过烧结预处理可以避免烧结时的反应不均匀。
一具体示例中，制备基板包括以下步骤：
步骤1、根据RP钛酸锶的化学式，选择氧化锶SrO粉体和氧化钛粉体TiO2，进行配比称重，混合后研磨，制成均匀粉体。配比为非化学计量比，SrO：TiO2的比例区间为(0.8～1.8)，比如SrO：TiO2的比例可以为0.8:1，0.9:1，1:1，1.1:1，1.2:1,1.3:1，1.4:1，1.5:1，1.6:1，1.7:1或1.8:1，SrO：TiO2的比例区间为(0.8～1.8)时，可以使得SrO和TiO2反应充分，提高纳米粉体的生成效率，如果SrO：TiO2的比例区间在(0.8～1.8)之外，会有部分SrO或TiO2反应不充分。研磨方式为湿法或干法研磨，湿法研磨的介质为有机介质如乙醇等。
步骤2、研磨后的混合粉体，在高温下进行烧结预处理。气氛为空气或惰性气体气氛，惰性气体类型为氩气或氮气。烧结预处理的温度为600～1100℃，烧结预处理的时长为1h～12h，升温速率为5～15℃/min，通过烧结预处理可以避免烧结时的反应不均匀。在烧结预处理后，对混合粉体进行降温，降温方式为自然降温或阶梯降温，阶梯降温的速率可以为5～15℃/min。
步骤3、烧结预处理后的粉体利用熔盐法烧结。熔盐类型为氯化钠或氯化钾。熔盐与粉体的倍数关系可以为0.8～2.5倍，比如熔盐是粉体的0.8倍、0.9倍、1.0倍、1.1倍、1.2倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6倍、1.7倍、1.8倍、1.9倍、2.0倍、2.1倍、2.2倍、2.3倍、2.4倍或2.5倍，如果熔盐与粉体的倍数关系低于0.8，会有部分粉体没有烧结；如果熔盐与粉体的倍数关系高于2.5，会导致熔盐的利用率较低。熔盐法烧结的温度可以为1150～1350℃，烧结时长可以为1h～7h，升温速率可以为1～10℃/min。熔盐法烧结后对得到的块体进行降温,降温方式为自然降温或阶梯降温，阶梯降温的速率可以为5～15℃/min。
步骤4、熔盐法烧结后得到块体，将块体粉碎后经热水煮沸溶解其中盐分，取硝酸银溶液滴定无白色沉淀后，取沉淀得到烧结粉体。利用硝酸银溶液可以检测是否有残留的盐分，如果没有白色沉淀，说明没有残留的盐分。
步骤5、烧结粉体中包括有纳米片和非纳米片的小颗粒，从烧结粉体中分离出纳米片。利用纳米片与非纳米片的小颗粒之间的重量差异，在液体介质中沉降速度的不同进行物理分离。具体地，将烧结粉体置于试管中，加入液体介质如乙醇或去离子水到固定刻度，震荡1～3min，静置5～15s，倒去分界线上方的液体。再次加入液体介质到固定刻度，进行如上操作。重复上述操作多次(比如5～100次)后，将所得的液体混合物经烘干后得到粉体，粉体中即为所需要的纳米片。
步骤6、将所得的纳米片粉体，分为两组：A组和B组。对B组进行湿法研磨，研磨介质为去离子水或乙醇，球石为氧化锆，大中小球石比例为黄金比例，研磨时间为12～48h；研磨后的粉体浆料烘干后再研磨为粉体，即把纳米片磨碎成为纳米粉体。
步骤7、将A组的纳米片和B组的纳米粉体混合。A组与B组的倍数关系为10～0.1，将混合后的粉体置于液体介质，比如去离子水或乙醇中，在容纳槽中进行沉降，容纳槽的高度设计需使得A组的纳米片和B组的纳米粉体的重量差异在沉降过程中不足以形成明显的分层，容纳槽的槽深可以不大于5厘米，具体可以为1-5厘米。这样，如图1所示，A组纳米片在沉降过程中必然会位于B组纳米粉体中，就形成了织构结构。
步骤8、沉降后得到的块体，经过成型工艺制备成所需要的尺寸的块体，烧结后得到基板。烧结方式为热压烧结，压力可以为15～45Mpa，烧结时间可以为3h～8h，烧结温度可以为1300～1500℃。
本发明实施例还提供了一种基板，采用如上所述的基板的制作方法制作得到。本实施例制备的基板具有负温度系数、低热导率、耐高温、绝缘等优点，能够作为热电单元的基板，具有保温层的作用。
本发明实施例还提供了一种拉晶炉，如图2-图3所示，包括：
由外壳1形成的炉体；
设置在所述炉体内壁上的冷却结构8；
位于所述炉体内部不同位置的多个热电单元2，所述热电单元2的第一端与所述冷却结构8接触，所述热电单元2的第二端朝向所述炉体内部，所述热电单元2能够在所述第一端与所述第二端之间存在温度差时产生电信号，且电信号的大小与所述温度差的大小成正比；
其中，如图1所示，所述热电单元2包括相对设置的两个热电基板01和位于所述两个热电基板01之间的热电部件，所述热电部件的两端分别与所述两个热电基板01连接，所述热电基板采用如上所述的基板。
其中，拉晶炉还包括设置在炉体内部的加热器3，加热器3用于对坩埚4内的硅原料进行加热，形成熔体5；外壳1上设置有隔热层7，隔热层7朝向炉体内部的一侧设置有冷却结构8，冷却结构8朝向炉体内部的一侧设置有热电单元2，其中，提拉结构9用以提拉单晶硅棒6，11为气流挡板，10为热场工作时的惰性气体气流流向。
本实施例中，在拉晶炉的炉体内不同位置设置多个热电单元，热电单元的第一端与冷却结构接触，这样可以根据冷却结构的温度确定热电单元第一端的温度；热电单元能够在第一端与第二端之间存在温度差时产生电信号，且电信号的大小与温度差的大小成正比，这样可以根据热电单元的电信号确定第一端与第二端之间的温度差，根据温度差和第一端的温度可以确定第二端的温度，从而可以对拉晶炉内部不同位置的温度进行监控，获取拉晶炉内高精度的温度分布。根据该温度分布可以对拉晶炉内的热场进行优化，提高单晶硅棒的质量和产量。
一些实施例中，如图1所示，所述热电部件包括多个串联的P型热电半导体02和N型热电半导体03，所述P型热电半导体02和所述N型热电半导体03间隔设置，本实施例可以选取高功率因子的P型热电半导体和N型热电半导体组成热电部件，这样可以使得热电部件具有较好的电学性能和热电效应。
一些实施例中，如图1所示，相邻的所述P型热电半导体02和N型热电半导体03之间通过导电的连接部04连接，所述连接部04与所述P型热电半导体02和所述N型热电半导体03的功函数差异为0.01ev～5ev，比如，连接部04可以采用Cu，这样可以使得热电部件具有较好的电学性能和热电效应。在P型热电半导体02和N型热电半导体03连接完毕后，再将组成的整体结构的两端分别与两个热电基板01相连，组成为1个热电单元，连接方式可以为焊接，粘结，机械连接等方式。
本实施例中，可以将热电单元2均匀连接在炉体冷却结构8内壁，连接方式可以为焊接、粘结、机械连接等方式。热电单元第一端的热电基板紧贴冷却结构，为冷端，保持较低温度；热电单元第二端的热电基板朝向炉体内部，在热场工作时会被辐射加热，为热端。
所有的热电单元可以独立的输出电信号。当拉晶炉的热场工作时，由于热电单元两端的温度差会导致热电单元之中出现电信号，此电信号的强弱与温度差成正比，冷端温度等于冷却结构的温度，则可计算出热端温度，根据热端与单晶硅棒6不同区域(包括弹性区域、塑形区域和熔体区域)的距离以及真空热辐射效率，可以通过热端温度计算得到其指向方向的单晶硅棒6边缘局域温度。再根据弹性区域，塑形区域，熔体区域各自不同的热导率和密度，可以计算出每个区域单晶硅棒6内部径向温度分布。
在冷却结构内壁上均匀分布的热电单元越多，可以探测得到越精细的局域温度，即测量精度越高。本实施例中，热电单元的数量可以为2～100个。
本实施例中，热电单元具有热电效应，即在向所述热电单元通入电信号后，所述热电单元的第二端放热或者吸热。通过控制通入热电单元的电流的方向，可以控制热电单元的第二端放热或者吸热，这样热电单元的第二端能够对附近区域进行加热或制冷，向上下两侧方向的热传导会被附近热电单元相反的电-热效应抵消(比如某热电单元通入的电流的方向与周围热电单元通入的电流方向相反)，只有径向的热传导不被影响，会抵达单晶硅棒边缘，从而起到对单晶硅棒的局域温度微调的作用，或者阻碍单晶硅棒径向的热传导使其散射效率变低，也可以达到调控单晶硅棒局域温度的作用。这样通过热电单元不仅能够对炉体内的局部温度进行调整，还能够对单晶硅棒局域温度进行调整，当炉体内部分区域温度不满足工艺要求时，可以启用热电单元，对相应区域进行局域温度微调。
一些实施例中，所述多个热电单元可以并联在一个电路中，每一个热电单元在电路中的正接(P型热电半导体与正极连接，N型热电半导体与负极连接)和反接(N型热电半导体与正极连接，P型热电半导体与负极连接)可以相互切换，比如通过换向器来控制热电单元在电路中正接或反接。可以同时控制向多个热电单元馈入直流电流，热电单元通入直流电流后，基于帕尔贴效应根据电流的方向，其热端会发生吸热或放热反应。
本实施例中，通过分布在炉体内部的多个热电单元可以探测炉体内部多个位置的温度以及单晶硅棒多个区域的温度，实时反馈热场中各区域的温度变化，实现对热场各区域的温度监控；可以根据探测到的温度对单晶炉的加热器的加热功率进行调整。另外，还可以通过热电单元对炉体内部区域以及单晶硅棒的局域温度进行调整，利用热电材料的帕尔贴效应，实现对热场局域温度的冷却或补偿。通过对拉晶炉的热场进行实时监控或局域温度微调，有助于降低拉晶过程中的晶体缺陷，得到更高品质的单晶硅棒。
另外，拉晶炉内的热场设计往往是对称的，理想的热场温度分布也应当是对称分布，对称轴即坩埚的对称轴，然而实际往往由于加热器的老化，以及电流之间的谐波震荡等原因造成热场的非对称分布。惰性气体气流在炉体内部对称结构下是对称流动的，但不同温度下的对流换热效率不同，会进一步加剧温度的非对称分布，这会给单晶硅棒的质量造成严重的损害。
本实施例中，可以通过每个热电单元得到其所在区域的温度，对于空间位置对称但温度分布不对称的区域，对此区域的热电单元馈入直流电流，利用帕尔贴效应调整靠近晶棒一端的热电基板的温度，从而影响热场当前位置温度，使得热场温度对称分布。
本实施例的热电单元阵列还可以起到气流控制的作用，通过热电单元的吸热或放热，如图3所示，在局部区域升温或降温，改变局部温度梯度，改变对流，从而实现对拉晶炉内气流的对流通量控制。
具体地，可以对目标区域的热电单元通入电流，实现局域的温度降低或升高，对目标区域附近的热电单元分别做升温和降温，调整局部温度梯度，改变对流通量。通过对所有的热电单元统筹规划温度变化，即可在整个热场内调整气流的方向及流速。
在温度分布对称的基础上，可以将所有热电单元按照空间分布分为n组，相邻组的热电单元通入的电流的方向相反，即相邻组的热电单元分别进行制冷或制热。所有热电单元馈入的电流大小I是一致的，I的取值可以进行调节。n的取值可以根据实际工艺进行设计，n越大，越能对更微小的区域进行温度和气流的控制，但同时也会造成计算调节难度增大。
可以获取利用拉晶炉制备的单晶硅棒的质量信息p，利用质量信息p评价气流控制的结果。对于一个给定的{(n1，I1)，(n2,I2),(n3,I3)…}可以以p作为反馈，通过遗传算法迭代出最优的气流控制策略，通过气流控制策略向每组热电单元通入电信号，使得热电单元放热或吸热，在多个所述热电单元之间形成温度梯度，引发对流，在整个热场内调整气流的方向及流速。其中，气流的方向为从温度高的区域流向温度低的区域，温度梯度越大，则气流流速越大，温度梯度越小，则气流流速越小。
本实施例能够对拉晶炉的热场内部气流流速和方向进行精细化控制，从而有效控制单晶硅棒的冷却速率以及排出熔体中挥发出的杂质气体，降低拉晶过程中的晶体缺陷，得到更高品质的单晶硅棒。
本发明实施例还提供了一种拉晶炉的工作方法，应用于如上所述的拉晶炉，如图4所示，所述工作方法包括：
步骤101：根据所述冷却结构的温度确定所述热电单元的第一端的温度；
步骤102：根据所述热电单元的电信号确定所述第一端与所述第二端之间的温度差值；
步骤103：根据所述温度差值和所述第一端的温度确定所述热电单元的第二端的温度。
本实施例中，在拉晶炉的炉体内不同位置设置多个热电单元，热电单元的第一端与冷却结构接触，这样可以根据冷却结构的温度确定热电单元第一端的温度；热电单元能够在第一端与第二端之间存在温度差时产生电信号，且电信号的大小与温度差的大小成正比，这样可以根据热电单元的电信号确定第一端与第二端之间的温度差，根据温度差和第一端的温度可以确定第二端的温度，从而可以对拉晶炉内部不同位置的温度进行监控，获取拉晶炉内高精度的温度分布。根据该温度分布可以对拉晶炉内的热场进行优化，提高单晶硅棒的质量和产量。
一些实施例中，所述根据所述温度差值和所述第一端的温度确定所述热电单元的第二端的温度之后，所述方法还包括：
确定所述炉体内目标区域的目标温度；
根据所述目标区域附近的热电单元的第二端的温度确定所述目标区域的实际温度；
根据所述目标温度和所述实际温度的温度差值向所述目标区域附近的热电单元通入电信号，使得所述热电单元放热或吸热，以使得所述目标区域的实际温度与所述目标温度一致。
本实施例中，热电单元具有热电效应，即在向所述热电单元通入电流后，所述热电单元的第二端放热或者吸热。通过控制通入热电单元的电流的方向，可以控制热电单元的第二端放热或者吸热，这样热电单元的第二端能够对附近区域进行加热或制冷，向轴向方向的热传导会被附近热电单元相反的帕尔贴效应抵消(比如某热电单元通入的电流的方向与周围热电单元通入的电流方向相反)，只有径向的热传导不被影响，会抵达单晶硅棒边缘，从而起到对单晶硅棒的局域温度微调的作用，或者阻碍单晶硅棒径向的热传导使其散射效率变低，也可以达到调控单晶硅棒局域温度的作用。这样通过热电单元不仅能够对炉体内的局部温度进行调整，还能够对单晶硅棒局域温度进行调整，当炉体内部分区域温度不满足工艺要求时，可以启用热电单元，对相应区域进行局域温度微调。
本实施例中，通过分布在炉体内部的多个热电单元可以探测炉体内部多个位置的温度以及单晶硅棒多个区域的温度，实时反馈热场中各区域的温度变化，实现对热场各区域的温度监控；可以根据探测到的温度对单晶炉的加热器的加热功率进行调整，另外，还可以通过热电单元对炉体内部区域以及单晶硅棒的局域温度进行调整，利用热电材料的帕尔贴效应，实现对热场局域温度的冷却或补偿。通过对拉晶炉的热场进行实时监控或局域温度微调，有助于降低拉晶过程中的晶体缺陷，得到更高品质的单晶硅棒。
一些实施例中，所述方法还包括：
获取利用所述拉晶炉制备的单晶硅棒的质量信息；
根据所述质量信息生成所述炉体内的气流控制策略；
根据所述气流控制策略向所述热电单元通入电流，使得所述热电单元放热或吸热，在多个所述热电单元之间形成温度梯度，引发对流，在整个热场内调整气流的方向及流速。其中，气流的方向为从温度高的区域流向温度低的区域，温度梯度越大，则气流流速越大，温度梯度越小，则气流流速越小。
本实施例能够对拉晶炉的热场内部气流流速和方向进行精细化控制，从而有效控制单晶硅棒的冷却速率以及排出熔体中挥发出的杂质气体，降低拉晶过程中的晶体缺陷，得到更高品质的单晶硅棒。
需要说明，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于实施例而言，由于其基本相似于产品实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见产品实施例的部分说明即可。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (12)
1.一种基板的制作方法，其特征在于，包括：
制备具有超晶格结构的纳米片；
对所述纳米片进行研磨，得到纳米粉体；
将所述纳米粉体与所述纳米片在去离子水或乙醇中混合，在槽深不大于5厘米的容纳槽中进行沉降，形成织构结构；
对所述织构结构进行烧结成型后得到基板。
2.根据权利要求1所述的基板的制作方法，其特征在于，所述制备具有超晶格结构的纳米片包括：
将氧化锶粉体和氧化钛粉体混合后进行研磨，将研磨后的混合粉体利用熔盐法烧结得到块体；
对所述块体进行粉碎，去除其中盐分，得到烧结粉体；
从所述烧结粉体中分离出具有超晶格结构的纳米片。
3.根据权利要求2所述的基板的制作方法，其特征在于，所述氧化锶粉体和所述氧化钛粉体的重量百分比为0.8：1～1.8：1。
4.一种拉晶炉，其特征在于，包括：
炉体；
设置在所述炉体内壁上的冷却结构；
位于所述炉体内部不同位置的多个热电单元，所述热电单元的第一端与所述冷却结构接触，所述热电单元的第二端朝向所述炉体内部，所述热电单元能够在所述第一端与所述第二端之间存在温度差时产生电信号，且电信号的大小与所述温度差的大小成正比；
其中，所述热电单元包括相对设置的两个热电基板和位于所述两个热电基板之间的热电部件，所述热电部件的两端分别与所述两个热电基板连接，所述热电基板采用如权利要求1-3中任一项所述的基板的制作方法制作得到。
5.根据权利要求4所述的拉晶炉，其特征在于，所述热电部件包括多个串联的P型热电半导体和N型热电半导体，所述P型热电半导体和所述N型热电半导体间隔设置。
6.根据权利要求5所述的拉晶炉，其特征在于，相邻的所述P型热电半导体和N型热电半导体之间通过导电的连接部连接，所述连接部与所述P型热电半导体和所述N型热电半导体的功函数差异为0.01ev～5ev。
7.根据权利要求4所述的拉晶炉，其特征在于，在向所述热电单元通入电信号后，所述热电单元的第二端放热或者吸热。
8.根据权利要求4所述的拉晶炉，其特征在于，所述多个热电单元并联。
9.根据权利要求4所述的拉晶炉，其特征在于，所述热电单元的数量为2～100个。
10.一种拉晶炉的工作方法，其特征在于，应用于如权利要求4-9中任一项所述的拉晶炉，所述工作方法包括：
根据所述冷却结构的温度确定所述热电单元的第一端的温度；
根据所述热电单元的电信号确定所述第一端与所述第二端之间的温度差值；
根据所述温度差值和所述第一端的温度确定所述热电单元的第二端的温度。
11.根据权利要求10所述的拉晶炉的工作方法，其特征在于，所述根据所述温度差值和所述第一端的温度确定所述热电单元的第二端的温度之后，所述方法还包括：
确定所述炉体内目标区域的目标温度；
根据所述目标区域附近的热电单元的第二端的温度确定所述目标区域的实际温度；
根据所述目标温度和所述实际温度的温度差值向所述目标区域附近的热电单元通入电信号，使得所述热电单元放热或吸热，以使得所述目标区域的实际温度与所述目标温度一致。
12.根据权利要求10所述的拉晶炉的工作方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取利用所述拉晶炉制备的单晶硅棒的质量信息；
根据所述质量信息生成所述炉体内的气流控制策略；
根据所述气流控制策略向所述热电单元通入电流，使得所述热电单元放热或吸热，在多个所述热电单元之间形成温度梯度。
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