形成单晶棒的直拉系统与生长单晶棒的工艺方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及直拉娃单晶领域，具体而言，设及一种形成单晶椿的直拉系统W及采 用该直拉系统生长单晶椿的工艺方法。
【背景技术】
[0002] 在直拉单晶椿生长过程中，为控制其电阻率，需要投入少量的杂质，但由于杂质在 娃的液体和固体中的溶解度不同，其中杂质在液体中的浓度大于其在固体中的浓度，导致 杂质有向下沉积的现象。娃液体转化为固体的时间先后不同，使得单晶椿不同位置的杂质 渗杂浓度不同，进而导致单晶椿不同位置的电阻率不同。
[0003] 另外，直拉法生产单晶椿的生长界面大多程凹形，该是因为在单晶椿的生长过程 中，单晶椿表面散热主要靠福射热、氣气带走的热量和表面向上传导的热量，使得表面散热 快，结晶速率较大；单晶椿中屯、散热主要靠向上和向外传导、烙体的对流两个方面，热量不 容易散走，结晶速率较小。生长界面的凹凸程度直接影响径向电阻率的大小，该就导致在同 一平面上电阻率是由外到内逐渐降低，而且为了降低成本，直拉单晶椿的拉速都很高，该更 加剧了电阻率的变化幅度。
[0004] 现有改善径向电阻率的均匀性方法为增加外部磁场改变对流情况。上述增加外部 磁场的方法会增加很大的成本，而且对拉晶工艺也有特殊的要求，此方法不易推广。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于提供一种形成单晶椿的直拉系统与生长单晶椿的工艺方 法，W解决现有技术中的不能采用低成本的方式生长电阻率均匀性好的单晶椿问题。
[0006] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种形成单晶椿的直拉系统， 上述直拉系统包括；相蜗、保温环与导流筒，上述保温环设置在上述相蜗的上方；上述导流 筒设置在上述保温环的上方。
[0007] 进一步地，上述保温环的顶端与上述导流筒的底端的距离为5~10mm。
[000引进一步地，上述保温环的宽度为5~10mm。
[0009] 进一步地，上述保温环的厚度为5~10mm。
[0010] 进一步地，上述保温环的内径为220~280mm。
[0011] 进一步地，上述保温环包括；保温环主体与设置在上述保温环主体的内壁上的反 射层，
[0012] 进一步地，上述保温环主体的材料为石墨。
[0013] 进一步地，形成上述反射层的材料为耐高温的反射性物质，优选上述反射性物质 为钢或碳化娃。
[0014] 根据本发明的另一个方面，提供了一种生长单晶椿的工艺方法，该工艺方法采用 上述的直拉系统实施。
[0015] 进一步地，上述工艺方法在上述直拉系统的相蜗内盛有娃液，上述保温环与上述 娃液的液面距离为10~20mm。
[0016] 进一步地，上述工艺方法包括：步骤S1，W第一晶转速度与第一拉制速度拉制上 述N型直拉娃单晶，上述第一晶转速度为10~1虹/min ;上述第一拉制速度拉为0. 4~ 0. 8mm/min ; W及步骤S2, W第二晶转速度与第二拉制速度拉制上述N型直拉娃单晶，上述 第二晶转速度为10~15r/min，上述第二拉制速度为1. 3~1. 5mm/min。
[0017] 应用本发明的技术方案，上述形成单晶椿的直拉系统中具有保温环，并且保温环 与相蜗距离较近，即距离单晶娃的生长界面较近，可W有效抑制晶椿表面的散热，减小单晶 椿表面与中屯、散热的速率差，从而减小了单晶椿表面与中屯、的结晶速率差，进而可W减小 生长界面的凸凹程度，使得单晶椿中屯、与表面的电阻率的差值较小，可W有效改善单晶椿 的径向电阻率的均匀性。
【附图说明】
[0018] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0019] 图1示出了本申请一种典型实施方式提供的直拉系统的结构示意图；
[0020] 图2示出了本申请一种优选实施例中的单晶椿的水平剖面示意图；化及
[0021] 图3示出了本申请一种优选实施例中的单晶椿生长界面的中屯、点P处与边缘点R 处的高度差A的示意图。
【具体实施方式】
[0022] 应该指出，W下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另 有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常 理解的相同含义。
[0023] 需要注意的是，该里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根 据本申请的示例性实施方式。如在该里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式 也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语"包含"和/或"包 括"时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0024] 为了便于描述，在该里可W使用空间相对术语，如"在……之上"、"在……上方"、 "在……上表面"、"上面的"等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特 征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位 之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为"在其他器 件或构造上方"或"在其他器件或构造之上"的器件之后将被定位为"在其他器件或构造下 方"或"在其他器件或构造之下"。因而，示例性术语"在……上方"可W包括"在……上方" 和"在……下方"两种方位。该器件也可W其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方 位），并且对该里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0025] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可W相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0026] 正如【背景技术】上述，现有技术中采用增加外部磁场改善径向电阻率的方法会增加 很大的工艺成本，而且对拉晶工艺也有特殊的要求，此方法不易推广。为了解决上述问题， 本申请一种典型的实施方式中，提供了一种形成单晶椿的直拉系统，如图1所示，该直拉系 统包括：相蜗1、保温环2与导流筒3,上述保温环2设置在上述导流筒3的下方，上述相蜗 1设置在上述保温环2的下方。
[0027] 上述形成单晶椿的直拉系统中具有保温环2,并且保温环2与相蜗1距离较近，即 距离单晶娃的生长界面较近，可W有效抑制晶椿表面的散热，减小单晶椿表面与中屯、散热 的速率差，从而减小了单晶椿表面与中屯、的结晶速率差，进而可W减小生长界面的凸凹程 度，使得单晶椿中屯、与表面的电阻率的差值较小，可W有效改善单晶椿的径向电阻率的均 匀性。
[002引为了使保温环起到更好的保温效果，优选上述保温环的顶端与上述导流筒的底端 的距离为5~10mm。
[0029] 本申请的一种优选的实施例中，上述保温环的宽度为5~10mm。在此宽度范围内 既能有效的增加对单晶椿表面的保温，改善生长界面形状，又不会影响热场系统的纵向温 度梯度。
[0030] 为了使保温环能够有效抑制单晶椿表面的散热速率，提高其本身的使用寿命，本 申请优选上述保温环的厚度为5~10mm。
[0031] 此外，优选上述保温环的直径为220~280mm。一方面，保温环的直径应该大于单 晶椿的直径；另一方面，保温环的直径不应太大使其与单晶椿的距离较大，不能起到有效地 抑制单晶椿表面的散热速率，进而不能很好地改善单晶椿径向电阻率的均匀性。
[0032] 为了使得单晶椿表面由于福射散掉的热量被反射回单晶椿的表面，进而使保温环 对单晶椿表面散热率的抑制作用更加明显，本申请优选上述保温环包括；保温环主体；反 射层，设置在上述保温环主体的内壁上。
[0033] 形成本申请保温环主体的材料可W选自本领域常规的保温材料，比如石墨、 碳-碳、石英，优选保温环主体的材料为石墨。石墨可W更好地隔离保温环内外的温度，有 效地控制单晶椿表面的散热速率。
[0034] 为了使得保温环能够将单晶椿表面由于福射散掉的热量更多低被反射回单晶椿 的表面，同时保证保温环具有较长的使用寿命，本申请优选上述反射性物质为耐高温的反 射性物质，优选上述反射性物质为钢或碳化娃。
[0035] 在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种生长单晶椿的工艺方法，上述工 艺方法采用上述的直拉系统实施。
[0036] 上述生长单晶椿的工艺方法，采用上述直拉系统实施，可W抑制单晶椿表面的散 热，从而减小了单晶椿表面与中屯、的结晶速率差，可W有效改善单晶椿的径向电阻率的均 匀性，使制得的单晶椿的径向电阻率具有较好地均匀性，提高了直拉单晶椿的良率。
[0037] 本领域技术人员公知的是生长单晶椿的工艺方法主要包括加料、烙化、缩颈生长、 放肩生长、等径生长与尾部生长的步骤，上述加料和烙化步骤均可在直拉系统的相蜗中进 行，缩颈生长、放肩生长、等径生长与尾部生长在保温环和导流筒所在位置进行。
[003引为了使单晶椿表面的散热速率与其中屯、的散热速率的差值进一步减小，提高单晶 椿径向电阻率的均匀性，本申请优选工艺方法在上述直拉系统的相蜗内盛有娃液，且上述 保温环与娃液的液面距离为10~20mm。
[0039] 本申请的又一种优选的实施例中，优选上述工艺方法包括；步骤S1，W第一晶转 速度与第一拉制速度拉制上述N型直拉娃单晶，上述第一晶转速度为10~15r/min ;上述 第一拉制速度拉为0. 4~0. 8mm/min ; W及步骤S2, W第二晶转速度与第二拉制速度拉制上 述N型直拉娃单晶，上述第二晶转速度为10~15r/min，上述第二拉制速度为1. 3~1. 5mm/ mi