一种双副室单晶硅筒生长炉及单晶硅生长方法与流程

技术特征：

1.一种双副室单晶硅筒生长炉，包括主室(1)，主室(1)连接有真空泵(2)，主室(1)内安装有坩埚(3)，其特征在于：主室(1)的顶部对称设置有两个与主室(1)连通的副室(4)，主室(1)内表面安装有加热装置(5)；副室(4)顶部通过转盘(19)安装有提拉电机(6)，提拉电机(6)通过提拉线(7)连接有夹持机构(8)，夹持机构(8)夹持有籽晶硅筒(9)，副室(4)底部安装有导流筒(10)，导流筒(10)内设置有冷却水循环管(11)。

2.根据权利要求1所述的双副室单晶硅筒生长炉，其特征在于：所述加热装置(5)包括在主室(1)底面矩形阵列排布的若干个第一加热器(12)和在主室(1)侧壁环形排布的若干个第二加热器(13)。

3.根据权利要求2所述的双副室单晶硅筒生长炉，其特征在于：所述主室(1)底面设置有若干个升降台(14)，每个升降台(14)顶部安装有一个第一加热器(12)，升降台(14)的数量小于第一加热器(12)数量的数量。

4.根据权利要求3所述的双副室单晶硅筒生长炉，其特征在于：每个第二加热器(13)的顶部轴接有一个反射板(15)。

5.根据权利要求1所述的双副室单晶硅筒生长炉，其特征在于：所述冷却水循环管(11)的外壁均匀设置有若干个凸缘(16)，凸缘(16)的内侧面设置有导流片(17)。

6.根据权利要求5所述的双副室单晶硅筒生长炉，其特征在于：所述冷却水循环管(11)轴心设置有导流螺旋管(18)。

7.一种权利要求1-6任意一项所述的双副室单晶硅筒生长炉的单晶硅生长方法，其特征在于包括以下步骤：

A、加料

将硅原料放入坩埚(3)内；

B、熔化

启动真空泵(2)抽真空，使主室压力保持在小于5Pa，开启加热装置(5)进行加热，使硅原料熔化；

C、稳温

当硅原料熔化成液体后降低加热功率，使主室温度保持恒定并维持；

D、引晶

下降籽晶硅筒(9)，使籽晶硅筒(9)与硅原料液面距离保持在3～5mm，对籽晶硅筒(9)进行预热；然后将籽晶硅筒(9)浸入硅原料熔液中，然后对籽晶硅筒(9)进行提拉，提拉速度为1.75mm/min；

E、放肩

将籽晶硅筒(9)提拉速度控制在0.6mm/min，使生长出的单晶硅筒形成圆锥形肩部结构；

F、转肩

当硅筒直径增长设定直径的80％时，将籽晶硅筒(9)提拉速度控制在0.75mm/min，同时转动籽晶硅筒(9)，籽晶硅筒(9)的转速为5rpm；

G、等径生长

当硅筒直径增长设定直径时，将籽晶硅筒(9)提拉速度控制在0.5mm/min，籽晶硅筒(9)的转速为10rpm；调整加热装置(5)的加热状态，使硅原料熔液的温场保持如下状态，

坩埚(3)内轴向温度变化曲线满足，

其中z＞0，k为距离硅原料液面10cm位置的实时坐标值；

坩埚(3)内径向温度变化满足以下条件，

以两个籽晶硅筒(9)的轴线为中心形成对称的圆形温度梯度场，圆形温度梯度场的直径大于硅筒设定直径的3倍，圆形温度梯度场由中心至边缘的梯度变化函数为y＝0.1x；

H、收尾

将籽晶硅筒(9)提拉速度控制在1.5mm/min，当长度达到设定值时提断停炉。

8.根据权利要求7所述的双副室单晶硅筒生长炉的单晶硅生长方法，其特征在于：步骤G中，在开始调整籽晶硅筒(9)提拉速度时，将提拉速度调整过程分为三个阶段，每个阶段采用相同的速度变化率对提拉速度进行调整，相邻阶段之间保持40s～60s的间隙时间。

9.根据权利要求8所述的双副室单晶硅筒生长炉的单晶硅生长方法，其特征在于：步骤G中，在每个提拉速度的调整阶段中，籽晶硅筒(9)的转速降低至1rpm。