单晶硅制备装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115467014A(43)申请公布日2022.12.13(21)申请号202211322619.5C30B29/06(2006.01)(22)申请日2022.10.27(66)本国优先权数据202211235617.22022.10.10CN(71)申请人浙江求是半导体设备有限公司地址311100浙江省杭州市临平区临平街道顺达路500号1幢102室(72)发明人曹建伟朱亮高宇叶钢飞陈思源(74)专利代理机构杭州钤韬知识产权代理事务所(普通合伙)33329专利代理师安佳伟(51)Int.Cl.C30B15/20(2006.01)C30B15/14(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图7页(54)发明名称单晶硅制备装置及方法(57)摘要本申请提供一种单晶硅制备装置，装置包括：晶体生长炉本体；坩埚；升降机构，用于将籽晶垂直升降；导流筒；装置还包括：主加热单元，设在位于坩埚外侧；副加热单元，位于坩埚和导流筒之间，处于熔体液面上方，用于对熔体进行加热；控制单元，用于控制主加热单元和/或副加热单元的功率，以使晶体等径生长；其中，控制单元在控制加热单元的功率时，控制单元优先选择控制副加热单元。本申请还提供一种单晶硅制备方法。本申请通过增设一直接向熔体液面辐射热量的副加热单元，通过调节副加热单元的功率影响熔体液面温度，可以有效延长坩埚的使用寿命。CN115467014ACN115467014A权利要求书1/2页1.一种单晶硅制备装置，所述装置包括：晶体生长炉本体，所述晶体生长炉本体内限定出容纳空间；坩埚，所述坩埚设置在所述容纳空间内，用于熔化多晶硅原料及盛放硅熔体；升降机构，设在所述坩埚上方，用于将籽晶垂直升降，且可将所述籽晶伸入所述熔体中以便直拉长晶得到晶体；导流筒，所述导流筒设在所述坩埚上方且环绕所述晶体的一部分设置；其特征在于，所述装置还包括：主加热单元，所述主加热单元设在所述晶体生长炉本体内且位于所述坩埚外侧；副加热单元，位于所述坩埚和所述导流筒之间，处于所述熔体液面上方，用于对熔体进行加热；控制单元，用于控制所述主加热单元和/或副加热单元的功率，以使晶体等径生长；其中，所述控制单元在控制加热单元的功率时，所述控制单元优先选择控制所述副加热单元。2.根据权利要求1所述的单晶硅制备装置，其特征在于，当晶体实际生长率大于预设晶体生长率时，所述控制单元控制所述副加热单元提高功率；当晶体实际生长率小于所述预设晶体生长率时，所述控制单元控制所述副加热单元降低功率。3.根据权利要求2所述的单晶硅制备装置，其特征在于，所述装置还包括：称重机构，用于称取所述熔体重量变化或所述晶体重量变化；所述控制单元根据所述熔体重量变化或所述晶体重量变化计算所述晶体实际生长率。4.根据权利要求1所述的单晶硅制备装置，其特征在于，所述装置还包括热能反射罩，所述热能反射罩位于所述副加热单元的上方，用于控制所述副加热单元的热量输出方向，以使所述副加热单元的热量输出方向基本指向所述熔体液面。5.根据权利要求1所述的单晶硅制备装置，其特征在于，所述副加热单元与所述导流筒连接，且所述副加热单元跟随所述导流筒升降。6.根据权利要求1所述的单晶硅制备装置，其特征在于，所述升降机构以一预设恒定拉速提拉所述晶体。7.一种单晶硅制备方法，通过控制加热功率以控制晶体等径生长，其特征在于，所述方法包括：通过至少两个加热单元提供所述加热功率，其中，主加热单元，所述主加热单元设在所述晶体生长炉本体内且位于所述坩埚外侧；副加热单元，位于所述坩埚和导流筒之间，处于所述熔体液面上方，用于对熔体进行加热；控制所述主加热单元和/或所述副加热单元的功率，以使晶体等径生长，并且，在控制所述加热功率时，优先选择控制所述副加热单元。8.根据权利要求7所述的单晶硅制备方法，其特征在于，所述方法还包括：当晶体实际生长率大于预设晶体生长率时，所述控制单元控制所述副加热单元提高功率；2CN115467014A权利要求书2/2页当晶体实际生长率小于所述预设晶体生长率时，所述控制单元控制所述副加热单元降低功率。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当加热功率调节超出所述副加热单元调节能力范围时，调节所述主加热单元的功率。10.根据权利要求8所述的单晶硅制备方法，其特征在于，所述方法还包括：当坩埚内剩料量低于预设余量阈值时，提高所述副加热单元的加热功率在整体加热功率中的占比，其中，整体加热功率为主加热单元以及副加热单元的加热功率总和。3CN115467014A说明书1/10页单晶硅制备装置及方法技术领域[0001]本发明涉及单晶硅技术领域，尤其设计一种单晶硅制备装置及方法。背景技术[0002]硅晶圆片作为集成电路的衬底材料，对单晶硅棒的均匀性、密度