带有一次加料器的直拉单晶炉制造技术

带有一次加料器的直拉单晶炉，包括一个带有加热石英坩埚的直拉单晶炉本体，其特征在于，所述直拉单晶炉本体上设置有用于添加硅料的高纯透明石英玻璃管加料器，所述加料器的最大直径处尺寸为石英坩埚直径的４０％～４５％，所述加料器的总高度为石英坩埚高度的２～２．５倍，加料器的壁厚度为２～５ｍｍ。加料器有直圆筒形、圆锥台型、低端带有喇叭口型、低端带有收口型四种，可以满足不同形状种类的原料进行添加。采用本实用新型专利技术对提高大直径硅单晶的产能及成本的下降有明显的效果。产能能提高２０％以上，成本可下降５％以上。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种直拉单晶生长装置，属于半导体生长设备
技术背景直拉单晶炉是晶体生长设备中最重要的产品系列，用它来制作人工晶体， 单晶生长速度最高，最容易实现人工控制，因此也获得了最广泛的应用。为 了生长出大尺寸和高质量的单晶，人类几乎动用里一切先进的手段。可以说， 在单晶炉上集成了材料、机械、电气、计算机、磁、光、仪等多方面的高端知识和技术，是一个国家机电一体化设备制造水平的反映。硅单晶体作为一 种半导体材料， 一般用于制造集成电路和其它电子元件。大部分的半导体硅 单晶体采用直拉法制造， 一般采用如下制造方法多晶硅被装进石英坩埚内， 加热熔化，然后，将熔硅略做降温，给予一定的过冷度，把一支特定晶向的 硅单晶体(称做籽晶)装入硅籽晶夹持器中，硅籽晶夹持器的上端通过连接件与 籽晶轴连接，籽晶固定于夹持器的下端，并且使籽晶与硅熔体接触，通过调 整熔体的温度和籽晶向上的提升速度，使籽晶体长大，当硅晶体的直径接近 目标直径时，提高提升速度，使单晶体近恒直径生长。在生长过程的尾期， 石英坩埚内的硅熔体尚未完全消失，通过增加晶体的提升速度和调整石英埚 内的供给热量，使晶体渐渐减小，从而形成一个尾形锥体，当锥体的尖足够 小时，晶体就会与熔体脱离，从而完成晶体的生长过程。随着科技的发展，地球上的各种资源有限，人们正在寻找各种资源来代 替石油、煤等各种自然资源。而太阳能是目前地球上取之不尽的最好的绿色 资源。而硅单晶太阳能电池是目前应用技术最完善、最普遍的方法。但是目前能用于制备太阳能电池片的高纯多晶硅(纯度》6N)严重紧缺。所以国内制备太阳能单晶棒的企业纷纷釆用原来用于制作硅粉的片料、碎料及小锅底料。因用片料及小锅底料时其一次装料量只有使用多晶硅及单晶硅头尾料的1/2至1/3。使得制备单晶硅棒的生产能力下降，生产成本上升。所以增加制 备单晶硅棒的投料量成为单晶硅棒企业的当务之急和研究方向。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提 供一种带有一次加料器的直拉单晶炉上。为了解决上述问题本技术的技术方案是这样的带有一次加料器的直拉单晶炉，包括一个带有加热石英坩埚的直拉单晶 炉本体，其特征在于，所述直拉单晶炉本体上设置有用于添加硅料的高纯透明石英玻璃管加料器，所述加料器的最大直径处尺寸为石英坩埚直径的 40% 45%，所述加料器的总高度为石英坩埚高度的2~2.5倍，加料器的壁厚 度为2 5mm。所述加料器为直圆筒型加料器。所述加料器下端具有向外扩散的喇叭口，喇叭口的角度为7°±3°，喇叭口的高度为50mm。所述加料器为上端小下端大的圆锥台型，圆锥台的倾角为4° 5°。 所述加料器下端具有向内收紧的收口，收口的角度为10°~15°，收口的高度为40~60mm。有益效果，采用本技术的加料器，大大增加了原料的投料量，同时 应用了片料及小锅底料使有限的资源得到了充分利用，符合节约型社会的要 求。所述加料器由高纯透明石英玻璃管制作而成，所以对硅单晶的沾污能控 制在一定的范围，使制备出的单晶棒的各项技术参数完全符合semi太阳能级 硅单晶标准；本技术根据硅原料形状不同使用不同形状结构的加料装 置，，满足不同需求，以便操作时的安全方便。附图说明 以下结合附图和具体实施方式来详细说明本技术； 图1为本技术所述的第一种加料器的结构示意图； 图2为本技术所述的第二种加料器的结构示意图； 图3为本技术所述的第三种加料器的结构示意图； 图4为本技术所述的第四种加料器的结构示意图。具体实施方式为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明 白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本技术。带有一次加料器的直拉单晶炉，包括一个带有加热石英坩埚的直拉单晶 炉本体，所述直拉单晶炉本体上设置有用于添加硅料的高纯透明石英玻璃管 加料器，加料器有以下四种形式-参看图1，加料器1为直圆筒型，加料器的直径为石英坩埚直径的 40% 45%，加料器的总高度为石英坩埚高度的2~2.5倍，加料器的壁厚度为 2~5mm。主要适用于加置小颗粒状硅料。参看图2，加料器2下端具有向外扩散的喇叭口21，喇叭口21的角度 为7°±3°，喇叭口 21的高度为50mm;加料器2的最大直径处尺寸为石英坩埚 直径的40%~45%，加料器2的总高度为石英坩埚高度的2~2.5倍，加料器2 的壁厚度为2 5mm。主要适用于加置小块状硅料。参看图3，加料器3为上端小下端大的圆锥台型，圆锥台的倾角为4。 5。; 加料器3的最大直径处尺寸为石英坩埚直径的40%~45%，加料器3的总高度 为石英坩埚高度的2~2.5倍，加料器3的壁厚度为2 5mm。适用于加置各 种不规则形状的硅小料。参看图4，加料器4下端具有向内收紧的收口 41，收口 41的角度为 10。 15°，收口 41的高度为40 60mm;加料器4的最大直径处尺寸为石英坩 埚直径的40% 45%，加料器4的总高度为石英坩埚高度的2~2.5倍，加料器 4的壁厚度为2 5mm。主要适用于加置粉料。装料时，待炉内石英坩埚内装满硅料，并把料面铺平后，把本装置安置 于单晶炉内重锤上，通过单晶炉内籽晶升降系统把本加料器置于炉内石英坩埚内的原料上，然后将片料或碎料装入本装置内，待硅料升高温1小时至1.5 小时后把加料器连同其内的硅料一起吊至离石英坩埚内料面3~5cm高度，待 坩埚内的硅料下降后，快速升至加料器的下口离埚内料面20 25cm的位置， 使硅料加到石英坩埚内。通过籽晶升降系统快速提升加料器。拿出加料器， 换上籽晶，进行拉单晶操作。本加料器的应用使得硅料的一次装料量提高40%. 从原来的一次装料量从50~55kg提高到70 75kg。该加料器对提高大直径硅(6 吋以上)单晶的产能及成本的下降有明显的效果。产能能提高20%以上，成 本可下降5%以上。以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征和本技术的优 点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述 实施例和说明书中描述的只是说明本技术的原理，在不脱离本技术 精神和范围的前提下本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都 落入要求保护的本技术范围内。本技术要求保护范围由所附的权利 要求书及其等同物界定。权利要求1、带有一次加料器的直拉单晶炉，包括一个带有加热石英坩埚的直拉单晶炉本体，其特征在于，所述直拉单晶炉本体上设置有用于添加硅料的高纯透明石英玻璃管加料器，所述加料器的最大直径处尺寸为石英坩埚直径的40％～45％，所述加料器的总高度为石英坩埚高度的2～2.5倍，加料器的壁厚度为2～5mm。2、 根据权利要求1所述的带有一次加料器的直拉单晶炉，其特征在于， 所述加料器为直圆筒型加料器。3、 根据权利要求1所述的带有一次加料器的直拉单晶炉，其特征在于， 所述加料器下端具有向外扩散的喇叭口，喇叭口的角度为7°±3°，喇叭口的高 度为50mm。4、 根据权利要求l所述的带有一次加料器的直拉单晶炉，其特征在于， 所述加料器为上端小下端大的圆锥台型，圆锥台的倾角为4° 5°。5、 根据权利要求l所述的带有一次加料器的直拉单晶炉，其特征在于， 所述加料器下端具本文档来自技高网...

【技术保护点】
带有一次加料器的直拉单晶炉，包括一个带有加热石英坩埚的直拉单晶炉本体，其特征在于，所述直拉单晶炉本体上设置有用于添加硅料的高纯透明石英玻璃管加料器，所述加料器的最大直径处尺寸为石英坩埚直径的４０％～４５％，所述加料器的总高度为石英坩埚高度的２～２．５倍，加料器的壁厚度为２～５ｍｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施美生，许雪松，
申请(专利权)人：上海九晶电子材料股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]