直拉单晶炉加料装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种直拉单晶炉加料装置。其包括：进料管；硅料输运体，用于接收来自进料管的硅料，硅料输运体具有用于接收硅料的底壁、远离硅料的第一侧壁以及围绕硅料设置的第二侧壁；底壁与第一侧壁相对设置，且底壁、第一侧壁与第二侧壁围成用以容纳硅料的腔体；以及下料管，用于接收来自硅料输运体的硅料；硅料的自然堆积角为θ，进料管的中心线与下料管的中心线之间的夹角为γ，γ满足以下条件：0°≤γ＜90°‑θ；底壁与下料管的中心线之间的夹角为α，α满足以下条件：α＜θ+90°；第一侧壁与下料管的中心线之间的夹角为β，β满足以下条件：β≥θ+90°。上述直拉单晶炉加料装置，设计γ、α和β分别满足各自条件，能够降低生产成本和提高产出，有利于应用。

Feeding device of Czochralski single crystal furnace

The utility model relates to a feeding device of a Czochralski single crystal furnace. It includes: a feed pipe; a silicon material transport body for receiving silicon material from the feed pipe, the silicon material transport body having a bottom wall for receiving silicon material, a first side wall away from the silicon material and a second side wall arranged around the silicon material; the bottom wall is arranged opposite to the first side wall, and the bottom wall, the first side wall and the second side wall are surrounded by a cavity for containing silicon material; and a blanking pipe for receiving silicon material from the feed pipe Silicon material of silicon material transport body; the natural stacking angle of silicon material is \u03b8, the included angle between the center line of feed pipe and the center line of blanking pipe is \u03b3, and \u03b3 meets the following conditions: 0 \u00b0 \u2264 \u03b3 < 90 \u00b0 - \u03b8; the included angle between the bottom wall and the center line of blanking pipe is \u03b1, \u03b1 meets the following conditions: \u03b1 < \u03b8 + 90 \u00b0; the included angle between the first side wall and the center line of blanking pipe is \u03b2, \u03b2 meets the following conditions: \u03b2 \u2265\u03b8+90\u00b0\u3002 The feeding device of Czochralski single crystal furnace, designed to meet the respective conditions of \u03b3, \u03b1 and \u03b2, can reduce the production cost and improve the output, which is conducive to application.

【技术实现步骤摘要】
直拉单晶炉加料装置
本技术涉及单晶硅生产装置领域，特别是涉及一种直拉单晶炉加料装置。
技术介绍
单晶硅材料是光伏行业的太阳能电池板的主要原材料之一，也是半导体芯片、晶圆加工制造的原材料，是绿色能源和半导体行业中不可或缺的一环。其生产工艺以直拉法(Czochralskiprocess/CZ)为主，传统的直拉法生产工艺随着技术发展进步，逐步演变为多次加料直拉法(RechargeCZ/RCZ)或者连续加料直拉法(ContinuousCZ/CCZ)等工艺路线。相比于传统直拉法(CZ)工艺，RCZ的工艺优势在于可以用一个坩埚(一炉)拉制多根晶棒，节约生产成本，提高产出效率。而CCZ工艺是在RCZ工艺上的进一步提升，即不间断的给料生长单晶：晶体生长长度不受坩埚容量限制，不需要中途加料，化料，大幅缩短工艺时间，增加产出效率。由于CCZ保持溶液量恒定，可以大幅改善单晶纵向电阻率分布的均匀性，从而显著提高晶体品质。总体而言，相比于传统CZ或RCZ，CCZ在工艺成本和产品质量上均有显著提升，是新一代的直拉单晶生长技术。基于CCZ工艺的需求，为维持熔体和温度场的稳定、晶体的连续生长，需要不间断的将加料器输出的硅料运送到炉体内的坩埚中，以提供所需添加的硅料。传统的固态加料采用石英管直接输送硅料，然而，石英管路的设计不当会造成：硅料在管内堆积，造成堵料导致运行停止的风险，生产成本增加；或者硅料在石英管内运行速度快，掉落到硅溶液之后，溅硅严重对坩埚损害大，影响总运行时间和单晶产出，增加生产成本；硅料从加料器掉落在石英管上时，会造成石英表面磨损、石英微颗粒脱落，这些石英颗粒随加料管进入熔体后，造成单晶生长失败，从而降低产出。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种降低生产成本和提高产出的直拉单晶炉加料装置。一种直拉单晶炉加料装置，所述直拉单晶炉加料装置包括：进料管；硅料输运体，用于接收来自所述进料管的硅料，所述硅料输运体与所述进料管连通，所述硅料输运体具有用于接收所述硅料的底壁以及远离所述硅料的第一侧壁以及围绕所述硅料设置的第二侧壁；其中，所述底壁与所述第一侧壁相对设置，且所述底壁、所述第一侧壁与所述第二侧壁围成用以容纳硅料的腔体；以及下料管，用于接收来自所述硅料输运体的硅料，所述下料管与所述硅料输运体连通；其中，硅料的自然堆积角为θ，所述进料管的中心线与所述下料管的中心线之间的夹角为γ，γ满足以下条件：0°≤γ＜90°-θ；所述底壁与所述下料管的中心线之间的夹角为α，α满足以下条件：α＜θ+90°；所述第一侧壁与所述下料管的中心线之间的夹角为β，β满足以下条件：β≥θ+90°。上述直拉单晶炉加料装置，设计γ、α和β分别满足各自条件，使得硅料在装置内的运行速度适中，既能避免硅料在管内堆积，造成堵料导致运行停止的风险，又能减少硅料进入坩埚熔体造成溅硅或掉落在坩埚壁上带来的损害。此外，从进料管落入硅料输运体的硅料首先与硅料输运体的底壁上的硅料碰撞，能够避免直接碰撞硅料输运体的底壁而磨损硅料输运体的内表面，从而避免产生其它非硅材质的颗粒杂质，有利于晶体的纯度和单晶产出良率。上述整体能够降低生产成本和提高产出，有利于应用。在其中一个实施例中，α还满足以下条件：α＝90°。在其中一个实施例中，β还满足以下条件：100°≤β≤160°。在其中一个实施例中，所述硅料输运体连接于所述进料管的一端的截面面积不小于所述进料管连接于所述硅料输运体的一端的截面面积。在其中一个实施例中，所述硅料输运体沿平行于所述进料管的中心线与所述下料管的中心线所在平面的截面形状为直角梯形，所述进料管位于直角梯形的上底且靠近直角的一侧，且所述进料管的中心线垂直于直角梯形的上底，所述下料管位于直角梯形的下底且远离直角的一侧；所述硅料输运体的直角边的高度为50mm～500mm。在其中一个实施例中，所述硅料为圆形颗粒硅，所述θ满足以下条件：0°≤θ≤25°；或者所述硅料为细条状的机械破碎料，所述θ满足以下条件：30°≤θ≤50°。在其中一个实施例中，所述进料管沿垂直于进料方向的截面形状为圆形，所述进料管的内径为20mm～100mm，所述进料管的长度为10mm～120mm。在其中一个实施例中，所述下料管沿垂直于出料方向的截面形状为矩形，所述下料管的矩形宽度为10mm～50mm，所述下料管的矩形长度为40mm～100mm，所述下料管的高度为30mm～280mm。在其中一个实施例中，所述进料管、所述硅料输运体与所述下料管的壁厚为1mm～8mm。附图说明图1为本技术一实施方式的直拉单晶炉加料装置的立体示意图；图2为本技术一实施方式的直拉单晶炉加料装置的平面示意图；图3为本技术另一实施方式的直拉单晶炉加料装置的平面示意图；图4为本技术另一实施方式的直拉单晶炉加料装置的平面示意图。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参见图1和图2，本技术一实施方式的直拉单晶炉加料装置100包括进料管110、硅料输运体120以及下料管130。其中，进料管110用于接收来自加料器200的硅料。进料管110的材质选自石英、硅化物和石墨中的至少一种，即石英、硅化物或石墨的单一材料或组成物。其中，硅料输运体120用于接收来自进料管110的硅料，硅料输运体120与进料管110连通硅料输运体120具有用于接收硅料的底壁121、远离硅料的第一侧壁122以及围绕硅料设置的第二侧壁123。其中，底壁121与第一侧壁122相对设置，且底壁121、第一侧壁122与第二侧壁123围成用以容纳硅料的腔体。其中，本实施方式中的第二侧壁123由围绕硅料设置且连接于第一侧壁122的两个侧壁以及位于这两个侧壁之间的另一围绕硅料设置的侧壁组成。可以理解的是，本技术的直拉单晶炉加料装置的第二侧壁123不限于此。优选地，硅料输运体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直拉单晶炉加料装置，其特征在于，所述直拉单晶炉加料装置包括：/n进料管；/n硅料输运体，用于接收来自所述进料管的硅料，所述硅料输运体与所述进料管连通，所述硅料输运体具有用于接收所述硅料的底壁、远离所述硅料的第一侧壁以及围绕所述硅料设置的第二侧壁；其中，所述底壁与所述第一侧壁相对设置，且所述底壁、所述第一侧壁与所述第二侧壁围成用以容纳硅料的腔体；以及/n下料管，用于接收来自所述硅料输运体的硅料，所述下料管与所述硅料输运体连通；/n其中，硅料的自然堆积角为θ，所述进料管的中心线与所述下料管的中心线之间的夹角为γ，γ满足以下条件：0°≤γ＜90°-θ；所述底壁与所述下料管的中心线之间的夹角为α，α满足以下条件：α＜θ+90°；所述第一侧壁与所述下料管的中心线之间的夹角为β，β满足以下条件：β≥θ+90°。/n

【技术特征摘要】
1.一种直拉单晶炉加料装置，其特征在于，所述直拉单晶炉加料装置包括：
进料管；
硅料输运体，用于接收来自所述进料管的硅料，所述硅料输运体与所述进料管连通，所述硅料输运体具有用于接收所述硅料的底壁、远离所述硅料的第一侧壁以及围绕所述硅料设置的第二侧壁；其中，所述底壁与所述第一侧壁相对设置，且所述底壁、所述第一侧壁与所述第二侧壁围成用以容纳硅料的腔体；以及
下料管，用于接收来自所述硅料输运体的硅料，所述下料管与所述硅料输运体连通；
其中，硅料的自然堆积角为θ，所述进料管的中心线与所述下料管的中心线之间的夹角为γ，γ满足以下条件：0°≤γ＜90°-θ；所述底壁与所述下料管的中心线之间的夹角为α，α满足以下条件：α＜θ+90°；所述第一侧壁与所述下料管的中心线之间的夹角为β，β满足以下条件：β≥θ+90°。


2.根据权利要求1所述的直拉单晶炉加料装置，其特征在于，α还满足以下条件：α＝90°。


3.根据权利要求1所述的直拉单晶炉加料装置，其特征在于，β还满足以下条件：100°≤β≤160°。


4.根据权利要求1所述的直拉单晶炉加料装置，其特征在于，所述硅料输运体连接于所述进料管的一端的截面面积不小于所述进料管连接于所述硅料输运体的一端的截面面积。

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【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·劳伦斯·金贝尔，孟敬镐，布拉德·乔佩克，
申请(专利权)人：江苏协鑫硅材料科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32