一种具有引导式提拉机构的单晶炉制造技术

本实用新型专利技术提供了一种具有引导式提拉机构的单晶炉，该技术方案对单晶炉的内部构造以及提拉机构的具体构型进行了全新设计。具体来看，本实用新型专利技术在单晶炉内部设置了用于引导提拉机构的导向管，以确保单晶在生长过程中沿直线方向延伸；在此基础上，在提拉头下端的籽晶外周固定了导向筒，因此单晶沿籽晶下端附着、生长的过程，单晶会受到外周导向筒的限制，使其外缘呈较为规则的圆柱状。此外，本实用新型专利技术改进了测温机构在单晶炉上的承载模式，并设计了与之相匹配的单晶炉安装支座。应用本实用新型专利技术，可对单晶硅的附着、生长方向起到引导限制作用，具有良好的使用效果。

【技术实现步骤摘要】
一种具有引导式提拉机构的单晶炉
本技术涉及单晶炉
，具体涉及一种具有引导式提拉机构的单晶炉。
技术介绍
单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备。在单晶炉的运行过程中，首先把高纯度的多晶硅原料放入高纯石英坩埚，通过石墨加热器产生的高温将其熔化；然后，对熔化的硅液稍做降温，使之产生一定的过冷度，再用一根固定在籽晶轴上的硅单晶体(称作籽晶)插入熔体表面，待籽晶与熔体熔和后，慢慢向上拉籽晶，晶体便会在籽晶下端生长；接着，控制籽晶生长出一段长为100mm左右、直径为3～5mm的细颈，用于消除高温溶液对籽晶的强烈热冲击而产生的原子排列的位错，这个过程就是引晶；随后，放大晶体直径到工艺要求的大小，一般为75～300mm，这个过程称为放肩；接着，突然提高拉速进行转肩操作，使肩部近似直角；然后，进入等径工艺，通过控制热场温度和晶体提升速度，生长出一定直径规格大小的单晶柱体；最后，待大部分硅溶液都已经完成结晶时，再将晶体逐渐缩小而形成一个尾形锥体，称为收尾工艺。这样一个单晶拉制过程就基本完成，进行一定的保温冷却后就可以取出。由此可见，单晶硅的制备过程极大依赖于单晶炉，单晶炉的性能不仅影响着加工效率，而且对晶体的生长效果和加工精度具有重要影响。现有技术中，常规单晶炉的籽晶仅依靠提拉头进行直拉，从而使单晶硅在其下端附着生长，由于这种附着作用的速度和方向并不可控，因此生长形成的晶体外形呈不规则状态，因而不利于后续的加工成型。此外，目前常规单晶炉的内部支撑结构不利于引入测温机构，有必要加以改进。
技术实现思路
本技术旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种具有引导式提拉机构的单晶炉，以解决现有技术中常规单晶炉无法对单晶硅的附着、生长方向起到引导限制作用的技术问题。本技术要解决的另一技术问题是如何提供一种具有全新内部构型的单晶炉。为实现以上技术目的，本技术采用以下技术方案：一种具有引导式提拉机构的单晶炉，包括坩埚，石墨加热器，底架，炉体，石墨毡，气体通道，测温管，顶固定圈，导向管，上端口，其中，坩埚固定连接在石墨加热器的内部，在所述石墨加热器的下方固定连接有底架，所述坩埚、石墨加热器、底架均位于炉体内部，在炉体的内壁上固定连接有石墨毡，在炉体的侧壁下方具有气体通道，在炉体的下端固定连接有测温管，所述测温管的一端延伸至坩埚处，所述测温管的另一端位于炉体外部，在炉体的内壁上固定连接有顶固定圈，所述顶固定圈位于坩埚的上方，在顶固定圈的内边缘上固定连接有导向管，在炉体的上端具有上端口。作为优选，还包括提拉头，籽晶，导向筒，第一电热丝，其中，提拉头位于上端口的上方，在提拉头的下端分别固定连接圆柱状的籽晶以及导向筒，所述籽晶嵌套于所述导向筒内部，所述导向筒的下端位置低于所述籽晶的下端位置，在所述籽晶中内置有第一电热丝。作为优选，还包括第二电热丝，所述第二电热丝固定连接在导向筒上。作为优选，导向筒和籽晶插接在导向管中，导向筒的外侧与导向管的内侧相贴合。作为优选，还包括支柱，支座，地脚，通孔，其中，在支柱上固定连接有支座，在所述支座的下端固定连接有若干地脚，在支座上开设有通孔。在以上技术方案中，坩埚用于容纳多晶硅材料，并作为单晶热熔、生长的场所；石墨加热器用于对坩埚内的多晶硅材料进行加热热熔；底架可以对石墨加热器起到承载作用，石墨加热器也可通过支撑结构与炉体的内壁固定连接；炉体为本技术的外壳结构，一方面对内容物加以封闭，另一方面起到保温隔热作用；石墨毡又称为石墨碳毡，用于起到耐热、保温作用；气体通道用于向装置内部引入氮气、氦气等惰性气体；测温管用于内置温度探头，以实时侦测坩埚的实际问题；顶固定圈用于承载导向管；导向管用于引导上方的提拉机构，使其严格的纵向运动，从而确保单晶沿直线方向延伸；上端口用于同上方的提拉机构衔接。在以上技术方案的基础上，本技术进一步给出了提拉机构的一种优选构型，具体来看，提拉头用于承载籽晶和导向筒，由于籽晶嵌套于导向筒内部且籽晶的底端远高于导向筒的底端，因此在单晶沿籽晶下端附着、生长的过程，单晶会受到外周导向筒的限制，使其外缘呈较为规则的圆柱状；第一电热丝和第二电热丝分别用于对籽晶和导向筒起到加热作用；实际应用中，导向筒内嵌并插入单晶炉的导向管内壁处，沿着导向管的内壁向下伸入熔融晶体中。此外，本技术给出了符合以上测温管位置特点的单晶炉承载结构，具体来看：支柱及支座用于承载单晶炉的炉体，使其下部嵌套于通孔处，从而使测温管在单晶炉底端向下自由延伸，地脚可设置为较长的支撑柱，用于起到辅助支撑作用。本技术提供了一种具有引导式提拉机构的单晶炉，该技术方案对单晶炉的内部构造以及提拉机构的具体构型进行了全新设计。具体来看，本技术在单晶炉内部设置了用于引导提拉机构的导向管，以确保单晶在生长过程中沿直线方向延伸；在此基础上，在提拉头下端的籽晶外周固定了导向筒，因此单晶沿籽晶下端附着、生长的过程，单晶会受到外周导向筒的限制，使其外缘呈较为规则的圆柱状。此外，本技术改进了测温机构在单晶炉上的承载模式，并设计了与之相匹配的单晶炉安装支座。应用本技术，可对单晶硅的附着、生长方向起到引导限制作用，具有良好的使用效果。附图说明图1是本技术除提拉机构及支座以外其他结构的纵剖面结构示意图；图2是本技术中提拉机构的纵剖面结构示意图；图3是本技术中支座的立体结构示意图；图中：1、坩埚2、石墨加热器3、底架4、炉体5、石墨毡6、气体通道7、测温管8、顶固定圈9、导向管10、上端口11、提拉头12、籽晶13、导向筒14、第一电热丝15、第二电热丝16、支柱17、支座18、地脚19、通孔。具体实施方式以下将对本技术的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本技术所属领域技术人员普遍理解的相同含义。实施例1一种具有引导式提拉机构的单晶炉，如图1～3所示，包括坩埚1，石墨加热器2，底架3，炉体4，石墨毡5，气体通道6，测温管7，顶固定圈8，导向管9，上端口10，其中，坩埚1固定连接在石墨加热器2的内部，在所述石墨加热器2的下方固定连接有底架3，所述坩埚1、石墨加热器2、底架3均位于炉体4内部，在炉体4的内壁上固定连接有石墨毡5，在炉体4的侧壁下方具有气体通道6，在炉体4的下端固定连接有测温管7，所述测温管7的一端延伸至坩埚1处，所述测温管7的另一端位于炉体4外部，在炉体4的内壁上固定连接有顶固定圈8，所述顶固定圈8位于坩埚1的上方，在顶固定圈8的内边缘上固定连接有导向管9，在炉体4的上端具有上端口10。该装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有引导式提拉机构的单晶炉，其特征在于包括坩埚(1)，石墨加热器(2)，底架(3)，炉体(4)，石墨毡(5)，气体通道(6)，测温管(7)，顶固定圈(8)，导向管(9)，上端口(10)，其中，坩埚(1)固定连接在石墨加热器(2)的内部，在所述石墨加热器(2)的下方固定连接有底架(3)，所述坩埚(1)、石墨加热器(2)、底架(3)均位于炉体(4)内部，在炉体(4)的内壁上固定连接有石墨毡(5)，在炉体(4)的侧壁下方具有气体通道(6)，在炉体(4)的下端固定连接有测温管(7)，所述测温管(7)的一端延伸至坩埚(1)处，所述测温管(7)的另一端位于炉体(4)外部，在炉体(4)的内壁上固定连接有顶固定圈(8)，所述顶固定圈(8)位于坩埚(1)的上方，在顶固定圈(8)的内边缘上固定连接有导向管(9)，在炉体(4)的上端具有上端口(10)。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有引导式提拉机构的单晶炉，其特征在于包括坩埚(1)，石墨加热器(2)，底架(3)，炉体(4)，石墨毡(5)，气体通道(6)，测温管(7)，顶固定圈(8)，导向管(9)，上端口(10)，其中，坩埚(1)固定连接在石墨加热器(2)的内部，在所述石墨加热器(2)的下方固定连接有底架(3)，所述坩埚(1)、石墨加热器(2)、底架(3)均位于炉体(4)内部，在炉体(4)的内壁上固定连接有石墨毡(5)，在炉体(4)的侧壁下方具有气体通道(6)，在炉体(4)的下端固定连接有测温管(7)，所述测温管(7)的一端延伸至坩埚(1)处，所述测温管(7)的另一端位于炉体(4)外部，在炉体(4)的内壁上固定连接有顶固定圈(8)，所述顶固定圈(8)位于坩埚(1)的上方，在顶固定圈(8)的内边缘上固定连接有导向管(9)，在炉体(4)的上端具有上端口(10)。


2.根据权利要求1所述的一种具有引导式提拉机构的单晶炉，其特征在于还包括提拉头(11)，籽晶(12)，导向筒(13)，第一电热丝(14)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志磊，张燕玲，邢德春，王志卿，于彩凤，
申请(专利权)人：晶创铭盛电子科技香河有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13