[实用新型]一种直拉单晶炉在线式热场再生系统

说明书

本实用新型公开了一种直拉单晶炉在线式热场再生系统，属于半导体技术领域；包括载气提供装置和工艺气体提供装置；载气提供装置和工艺气体提供装置通过进气管路与直拉单晶炉副室相连接，直拉单晶炉连接有抽气管路；抽气管路与直拉单晶炉的连接处位于保温筒底部以下；载气提供装置提供的载气为惰性气体，工艺气体提供装置提供的工艺气体为卤素气体；本实用新型通过载气和工艺气体的有序流动，在高温状态下与炉内杂质反应将其有效去除，延长了单晶炉内部炭素材料的寿命；提升了单晶棒的寿命。

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，具体为一种直拉单晶炉在线式热场再生系统，应用于半导体和光伏行业中生长硅单晶的直拉单晶炉。

背景技术

当前直拉单晶硅的生长温度在熔点温度1410℃完成，即固液界面处温度为1410℃。熔体温度高于1410℃，最高可超过1700℃；生成的晶体温度在氩气气流作用下低于1410℃，并随着远离固液界面温度大幅度下降。在晶体生长过程中，硅料以熔融状态存在，由于腔体内部为负压，部分熔融态的硅及硅液中的杂质元素从液体中挥发出来，沿腔体内气流方向在过冷区沉积。部分沉积的硅与接触到的石墨、碳碳及保温毡进行反应，生成碳化硅。

由于碳化硅与石墨、碳碳及炭纤维保温毡热膨胀系数不同，导致随着碳化硅的不断积累，出现碳化硅脱落的情况。另外碳化硅的生成降低了原始石墨、碳碳、炭纤维保温层的性能，对晶体生长造成影响。

同时部分存在与硅液中的杂质元素也存在挥发的情况，造成单晶硅生长过程中背景杂质出现不断累积的状况。并随着背景杂质元素的不断累积，杂质会反扩散到单晶硅棒中，造成单晶硅棒品质下降，勺子寿命降低。

直拉单晶炉热区部分如图1所示，由加热器7、导流筒5、保温筒6、底部保温层12、坩埚托杆13、坩埚托轴等构成。其中加热器7、坩埚托杆13等采用等静压石墨材质，导流筒5等采用碳碳复合材料，保温筒6采用炭纤维软/硬毡。这些材料在拉晶过程中出现不成程度的失效，其失效主要表现在：

1、硅液挥发，随保护气体气流传输，附着在腔体炭素材料上，反应生成碳化硅，碳化硅造成2个损耗，一是炭素材料变绿、脱皮，二是炭素材料失效。

2、杂质挥发，造成背景杂质累积。

其杂质分为以下2大类，分布为：

1）主要杂质：硅及碳化硅

2）微量杂质，包括三类：

一是硼磷族杂质，包括 B、P、Al、Ga、As 等；

二是过渡族金属元素， 包括 Fe、Ni、Cr、Cu、Zn、Ti、Mn、等；

三是碱金属和碱土金属元素，主要是 Mg、 Ca。

由于当前直拉硅单晶炉热场从投入使用到报废无纯化、净化的工序，随着杂质的积累严重影响了热场部件的寿命，而且导致热场在使用若干炉后热场性能和产品质量出现较大幅度的下降。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提出一种直拉单晶炉在线式热场再生系统，通过在线式方法，对热场全部炭素类部件进行纯化，解决直拉硅单晶炉热场部件杂质累积的问题。

为了达到上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的。

一种直拉单晶炉在线式热场再生系统，所述直拉单晶炉包括主炉壳；主炉壳顶部连接有副室，所述主炉壳内设置有保温筒，保温筒内设置有坩埚，坩埚的顶部设置有导流筒；还包括载气提供装置和工艺气体提供装置；所述载气提供装置和工艺气体提供装置通过进气管路与副室相连接，直拉单晶炉连接有抽气管路，所述抽气管路连接有真空泵组；所述抽气管路与直拉单晶炉的连接处位于保温筒底部以下；载气提供装置提供的载气为惰性气体，工艺气体提供装置提供的工艺气体为卤素气体。

进一步的，所述的抽气管路与尾气处理系统相连接。