换热导流组件、晶体生长炉及其控制方法与流程

本发明涉及晶体生长，尤其是涉及一种换热导流组件、晶体生长炉及其控制方法。

背景技术：

1、关于晶体生长过程，voronkov提出v/g理论，即晶体提拉速度v与轴向温度梯度g比值v/g在长晶过程存在临界范围，当v/g比值小于临界范围时，晶格间隙型点缺陷(i型点缺陷)浓度高于空孔型点缺陷(v型点缺陷)，晶体中残留过多i型点缺陷，称为i-型硅晶体；当v/g比值大于临界范围时，晶格间隙型点缺陷(i型点缺陷)浓度低于空孔型点缺陷(v型点缺陷)，晶体中则残留过多v型点缺陷，称为v-型硅晶体；当v/g比值处于临界范围内时，残留在晶体中的i型点缺陷和v型点缺陷浓度很小，相差也不大，生长为点缺陷很少的晶体，即完美晶体。

2、相关技术中，为保证晶体轴向温度梯度，采用冷却组件对晶体进行冷却；然而，冷却组件对晶体的冷却效果有限，无法提升晶体轴向温度，使得晶体生长速率受限。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种换热导流组件，所述换热导流组件可以有效增大晶体轴向温度梯度，提升完美晶体的生长速率。

2、本发明还提出一种具有上述换热导流组件的晶体生长炉。

3、根据本发明第一方面实施例的换热导流组件，所述换热导流组件用于晶体生长炉，所述晶体生长炉具有进液管路和出液管路，所述换热导流组件包括：冷却套，所述冷却套内限定出第一冷却通道，所述第一冷却通道适于连通在所述进液管路和所述出液管路之间；导流筒，所述导流筒与所述冷却套沿所述冷却套的轴向间隔设置，且在所述冷却套的轴向上，所述导流筒的顶端不超过所述冷却套的底端，所述导流筒内限定出第二冷却通道，所述第二冷却通道适于连通在所述进液管路和所述出液管路之间。

4、根据本发明实施例的换热导流组件，通过设置冷却套限定出第一冷却通道、导流筒限定出第二冷却通道，使得冷却套和导流筒均能用于对晶体进行冷却，以增大晶体轴向温度梯度，便于在满足完美晶体生长条件下，提升晶体生长速率；而且在冷却套的轴向上，导流筒的顶端不超过冷却套的底端，便于进一步发挥换热导流组件的冷却能力，进一步提升晶体轴向温度梯度，从而进一步提升完美晶体的生产效率。

5、在一些实施例中，所述换热导流组件还包括：连接件，所述连接件与所述冷却套和所述导流筒分别固定相连，且所述连接件内限定出分隔的第一连通通道和第二连通通道，所述第一连通通道与所述第一冷却通道的一端和所述第二冷却通道的一端分别连通，所述第二连通通道与所述第一冷却通道的另一端和所述第二冷却通道的另一端分别连通。

6、在一些实施例中，所述第一冷却通道包括串联且沿径向依次设置的第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道均沿所述冷却套的轴向螺旋延伸，所述第一通道设于所述第二通道的上游，且在所述冷却套的径向上，所述第一通道位于所述第二通道的内侧；和/或，所述第二冷却通道包括串联且沿径向依次设置的第三通道和第四通道，所述第三通道和所述第四通道均沿所述导流筒的轴向螺旋延伸，所述第三通道设于所述第四通道的上游，且在所述导流筒的径向上，所述第三通道位于所述第四通道的内侧。

7、在一些实施例中，所述导流筒包括：冷却部，所述冷却部内限定出所述第二冷却通道；保温隔热部，所述保温隔热部包裹于所述冷却部的外侧。

8、在一些实施例中，所述保温隔热部包括保温模块，所述保温模块包裹于所述冷却部的外侧，所述导流筒还包括：热反射模块，所述热反射模块设在所述保温模块的下侧，以用于朝向所述晶体生长炉的坩埚或熔汤反射热量。

9、在一些实施例中，所述保温模块内限定出第一容纳腔，所述第一容纳腔沿所述导流筒的周向方向延伸呈环形，所述保温模块的底壁形成有与所述第一容纳腔连通的敞开口，且所述敞开口位于所述热反射模块的径向外侧，所述导流筒包括：导流模块，所述导流模块可在容纳于所述第一容纳腔内的第一位置和伸出所述第一容纳腔的第二位置之间运动，在所述第一位置，所述热反射模块外露设置，在所述第二位置，所述导流模块遮盖所述热反射模块且外露设置；驱动模块，所述驱动模块与所述导流模块相连以驱动所述导流模块运动。

10、在一些实施例中，所述导流模块包括多个沿周向依次设置的导流部，在所述第一位置，多个所述导流部沿周向间隔设置，且所述导流部的至少部分位于所述热反射模块的上侧，在所述第二位置，相邻两个所述导流部抵接，且所述导流部的至少部分位于所述热反射模块的下侧。

11、在一些实施例中，所述保温模块的轴向长度小于所述冷却部的轴向长度，在所述第二位置，所述导流模块与所述冷却部的向下超出所述保温模块的部分抵接以形成第二容纳腔，所述热反射模块设于所述第二容纳腔内。

12、在一些实施例中，所述保温模块的外周壁和所述导流模块的外壁面均形成为球面。

13、在一些实施例中，所述保温隔热部包括：保温模块，所述保温模块设于所述冷却部的外侧；第一隔热模块，所述第一隔热模块包裹于所述冷却部的外周壁，以将所述冷却部和所述保温模块隔开；第二隔热模块，所述第二隔热模块包裹于所述冷却部的下端。

14、在一些实施例中，所述第一隔热模块和所述第二隔热模块中的至少一个限定出真空隔热腔。

15、根据本发明第二方面实施例的晶体生长炉，包括：进液管路、出液管路和根据本发明上述第一方面实施例的换热导流组件，所述第一冷却通道和所述第二冷却通道均连通在所述进液管路和所述出液管路之间。

16、根据本发明实施例的晶体生长炉，通过采用上述的换热导流组件，可以提升晶体生产效率。

17、根据本发明第三方面实施例的晶体生长炉的控制方法，所述晶体生长炉包括进液管路出液管路和换热导流组件，所述换热导流组件为根据本发明上述实施例中的换热导流组件，所述第一冷却通道和所述第二冷却通道均连通在所述进液管路和所述出液管路之间，所述控制方法包括：在第一时刻，所述驱动模块驱动所述导流模块运动至所述第一位置；在第二时刻，所述驱动模块驱动所述导流模块自所述第一位置运动至所述第二位置，所述第二时刻晚于所述第一时刻。

18、根据本发明实施例的晶体生长炉的控制方法，通过在长晶不同时刻将导流模块驱动至对应位置，便于提升晶体生产效率的同时，保证长晶稳定性。

19、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种换热导流组件(100)，其特征在于，所述换热导流组件(100)用于晶体生长炉(200)，所述晶体生长炉(200)具有进液管路和出液管路，所述换热导流组件(100)包括：

2.根据权利要求1所述的换热导流组件(100)，其特征在于，所述换热导流组件(100)还包括：

3.根据权利要求1所述的换热导流组件(100)，其特征在于，

4.根据权利要求1-3中任一项所述的换热导流组件(100)，其特征在于，所述导流筒(2)包括：

5.根据权利要求4所述的换热导流组件(100)，其特征在于，所述保温隔热部(22)包括保温模块(221)，所述保温模块(221)包裹于所述冷却部(21)的外侧，所述导流筒(2)还包括：

6.根据权利要求5所述的换热导流组件(100)，其特征在于，所述保温模块(221)内限定出第一容纳腔(e)，所述第一容纳腔(e)沿所述导流筒(2)的周向方向延伸呈环形，所述保温模块(221)的底壁形成有与所述第一容纳腔(e)连通的敞开口，且所述敞开口位于所述热反射模块(23)的径向外侧，所述导流筒(2)包括：

7.根据权利要求6所述的换热导流组件(100)，其特征在于，所述导流模块(24)包括多个沿周向依次设置的导流部(241)，在所述第一位置，多个所述导流部(241)沿周向间隔设置，且所述导流部(241)的至少部分位于所述热反射模块(23)的上侧，在所述第二位置，相邻两个所述导流部(241)抵接，且所述导流部(241)的至少部分位于所述热反射模块(23)的下侧。

8.根据权利要求6所述的换热导流组件(100)，其特征在于，所述保温模块(221)的轴向长度小于所述冷却部(21)的轴向长度，在所述第二位置，所述导流模块(24)与所述冷却部(21)的向下超出所述保温模块(221)的部分抵接以形成第二容纳腔(g)，所述热反射模块(23)设于所述第二容纳腔(g)内。

9.根据权利要求6所述的换热导流组件(100)，其特征在于，所述保温模块(221)的外周壁和所述导流模块(24)的外壁面均形成为球面。

10.根据权利要求4所述的换热导流组件(100)，其特征在于，所述保温隔热部(22)包括：

11.根据权利要求10所述的换热导流组件(100)，其特征在于，所述第一隔热模块(222)和所述第二隔热模块(223)中的至少一个限定出真空隔热腔(f)。

12.一种晶体生长炉(200)，其特征在于，包括：

13.一种晶体生长炉(200)的控制方法，其特征在于，所述晶体生长炉(200)包括进液管路、出液管路和换热导流组件(100)，所述换热导流组件(100)为根据权利要求6-9中任一项所述的换热导流组件(100)，所述第一冷却通道(10)和所述第二冷却通道(20)均连通在所述进液管路和所述出液管路之间，所述控制方法包括：

技术总结
本发明公开了一种换热导流组件、晶体生长炉及其控制方法，晶体生长炉具有进液管路和出液管路，换热导流组件包括冷却套和导流筒，冷却套内限定出第一冷却通道，第一冷却通道适于连通在进液管路和出液管路之间，导流筒与冷却套沿上下方向间隔设置，且在上下方向上，导流筒的顶端不超过冷却套的底端，导流筒内限定出第二冷却通道，第二冷却通道适于连通在进液管路和出液管路之间。根据本发明的换热导流组件，可以有效增大晶体轴向温度梯度，提升完美晶体的生长速率。

技术研发人员：陈俊宏
受保护的技术使用者：中环领先（徐州）半导体材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13