一种大直径硅晶体生长装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大直径硅晶体生长装置，包括保温系统、加热系统、导流系统及支撑装置，所述的保温系统上部设有保温盖板及炉底保温结构，所述的保温盖板采用双层结构，即互相叠合的上保温盖板（１）和下保温盖（２），在所述的上保温盖板（１）和下保温盖（２）之间的空隙部分，填充石墨碳毡。采用上述技术方案，可用来拉制８寸及８寸以上硅单晶，相对于现有技术，在节能降耗及惰性气体的导向上更具优势，增加了保温系统的保温效果，降低热辐射散热，改变熔体内温度梯度，降低横向温度梯度变化，使得熔体液面温度相对稳定，有利于硅单晶的生长；改善气流导向装置，避免出现气体紊流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大直径硅晶体生长装置。
技术介绍
切克劳斯基法CZ直拉单晶法，通过电阻加热，将装在石英坩埚中的多晶硅熔化， 并保持略高于硅熔点的温度，在惰性气体的保护下，经过引晶、放肩、转肩、等径、收尾、晶体 取出等工艺步骤，完成晶体生长。生长单晶体的尺寸越大，对石墨热系统的要求也越高。目前，我国在应用于硅单晶生长所用的石墨热系统的加工技术及生产规模上处于 世界领先地位，然而在一些生长大尺寸单晶体的石墨热系统的设计中，在单晶生长过程中， 往往会出现不能正常生长、断棱等诸多情况。因此，大尺寸硅单晶生长技术在国内仍然处于 盲点，虽然也有极少数公司可以勉强生长，但终因运行生产成本过高，达不到企业综合经济 效益目的，而不能得到市场认可和普及；整个国内的硅单晶行业仍然处在6寸及6寸以下硅 单晶生长的水平，然而国外市场对8寸及8寸以上硅单晶的需求量与日俱增，如何设计生长 8寸以上大直径硅单晶的热系统，已经迫在眉睫。众所周知，硅的熔点是1420°，如果是20寸开放式热场装置、投料量75kg，要维持 这个温度则每小时需要耗费120kw左右的电能。目前世界能源紧张，能源成本的增加日益 突出。如何降低生产能耗，降低生产成本，直接关系企业生存大计。因此，本行业在CZ直拉单晶法的加热装置中，也就是石墨热场上面已经做了诸多 改进。效果最明显的就是增加热屏装置。传统的热屏装置一般为圆筒状或者圆锥型，由最 开始的开放式热场改为封闭式热场，增加了热场保温，降低热量的损失，由20寸开放式热 场维持1420°的拉制条件下需要电耗120kw/h降低至20寸封闭式热场70 75kw/h ；相对 开放式热场，缩小了单晶生长条件下惰性气体的保护面积，使得保护面积更集中化，惰性气 体的使用量也降低20% 30% ；改变晶体的纵向温度梯度，最大生长拉速提高0. Wmin0
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供一种大直径硅晶体生长装置，是对上述封闭式热场 的热屏的改进，其目的是节能降耗及改善惰性气体的导向。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为本专利技术所提供的这种大直径硅晶体生长装置，包括保温系统、加热系统、导流系统 及支撑装置，所述的保温系统上部设有保温盖板及炉底保温结构，所述的保温盖板采用双 层结构，即互相叠合的上保温盖板和下保温盖，在所述的上保温盖板和下保温盖之间的空 隙部分，填充石墨碳毡。为使本专利技术更加完善，还进一步提出了以下更为详尽和具体的技术方案，以获得 最佳的实用效果，更好地实现专利技术目的，并提高本专利技术的新颖性和创造性所述的炉底保温结包括构炉底挡圈及炉底压片，在所述的构炉底挡圈及炉底压片的下面，设置石墨碳毡。所述的导流系统设气向导流装置，所述的气向导流装置采用双层结构，即外导流 筒和内导流筒。在所述的外导流筒和内导流筒之间，填充石墨碳毡。所述的外导流筒和内导流筒构成锥度结构。所述的外导流筒的锥度大于内导流筒的锥度。所述的导流系统中，设排气套筒，所述的排气套筒设在炉筒下部的炉底挡圈位置， 将炉内腔与真空泵管道连通。本专利技术采用上述技术方案，可用来拉制8寸及8寸以上硅单晶，相对于现有技术， 在节能降耗及惰性气体的导向上更具优势，增加了保温系统的保温效果，降低热辐射散热， 改变熔体内温度梯度，降低横向温度梯度变化，使得熔体液面温度相对稳定，有利于硅单晶 的生长；改善气流导向装置，避免出现气体紊流。附图说明下面对本说明书的附图所表达的内容及图中的标记作简要说明图1为本专利技术的结构示意图。图中标记为1、上保温盖板，2、下保温盖，3、上保温筒，4、外导流筒，5、内导流筒，6、石墨坩埚， 7、加热器，8、托底，9、连杆，10、保温筒，11、电极垫脚，12、炉底挡圈，13、炉底压片，14、电极 护套，15、加热器螺丝，16、排气套筒，17、连杆护套，18、石英套筒。具体实施例方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式如所涉及的各构 件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺 及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本专利技术的专利技术构思、 技术方案有更完整、准确和深入的理解。如图1所表达的本专利技术的结构，为一种大直径硅晶体生长装置，包括保温系统、加 热系统、导流系统及支撑装置，所述的保温系统上部设有保温盖板、上保温筒3、保温筒10 及炉底保温结构。炉底保温结构包括炉底挡圈12、炉底压片13。加热系统包括加热器7、电极垫脚11、加热器螺丝15、电极护套14、石英护套18。支撑装置包括.连杆9、托底8、石墨坩埚6、连杆护套17。为了解决在本说明书
技术介绍
部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺 陷，实现节能降耗及改善惰性气体的导向的专利技术目的，本专利技术采取的技术方案为本专利技术所提供的这种大直径硅晶体生长装置，所述的保温盖板采用双层结构，即 互相叠合的上保温盖板1和下保温盖2，在所述的上保温盖板1和下保温盖2之间的空隙部 分，填充石墨碳毡。图中阴影部分为石墨碳毡。上部的保温盖板采用双层结构，中间空隙部分填充石墨碳毡，加强炉体的上部保 温系统的保温效果。隔热效果不同，改变了硅单晶晶体生长时，纵向温度梯度变化，增加晶 体生长的极限拉速5%左右。4多次试验证明，技术的硅单晶生长装置，在熔体液面温度的稳定性能及气流 的稳定性方面，相对现有技术中热系统都有很大的提高；适合投料90kg以上，8寸及以上尺 寸的硅单晶生长。具备以下优点1、在热场温度的稳定性能，及气体流畅性能上有很大的提高，增加了 8寸及8寸以 上大直径硅单晶生长的成品率。投料90kg，拉制8寸太阳能硅单晶棒的成品率为95%。2、对硅单晶品质也有很大的提高，投料90kg，拉制的8寸太阳能硅单晶棒间隙氧 含量为 28ppma(1.4X1018atom/s), C 含量< 0. Ippma (5 X 1015om/s)，符合目前行业标准。下面是本专利技术提供的具体实施示例，供本领域的技术人员在实施时参考应用实施例一本专利技术所述的炉底保温结包括构炉底挡圈12及炉底压片13，在所述的构炉底挡 圈12及炉底压片13的下面，设置石墨碳毡。炉底保温采用石墨碳毡隔离的措施，在炉底挡圈12及炉底压片13下面填充石墨 碳毡，增加炉体下部保温；增加下部炉体挡圈及压块之间的空隙，填充石墨碳毡，加强保温 的效果。实施例二 本专利技术所述的导流系统设气向导流装置，所述的气向导流装置采用双层结构，即 外导流筒4和内导流筒5。采用双层导流结构，进一步提高隔热效果。实施例三在本专利技术所述的外导流筒4和内导流筒5之间，填充石墨碳毡。增加了热导流筒内外层的间隙，在外导流筒4和内导流筒5之间填充碳毡，且改变 导流外筒的斜面角度，增加导流筒的热辐射反射效果，降低散热。实施例四本专利技术所述的外导流筒4和内导流筒5构成锥度结构。导流装置采用斜面反射角度，使得热辐射的反射率增加。实施例五本专利技术所述的外导流筒4的斜度大于内导流筒5的斜度。导流装置外层斜面角度改变，减少对气流的阻力，避免出现紊流。外导流筒4的斜度更大，降低了硅单晶生长时，惰性气体与导流装置的摩擦，减少 在拉制时形成气流紊流，影响晶体生长。实施例六本专利技术所述的导流系统中，设排气套筒16，所述的排气套筒16设在炉筒下部的炉 底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大直径硅晶体生长装置，包括保温系统、加热系统、导流系统及支撑装置，所述的保温系统上部设有保温盖板及炉底保温结构，其特征在于：所述的保温盖板采用双层结构，即互相叠合的上保温盖板（１）和下保温盖（２），在所述的上保温盖板（１）和下保温盖（２）之间的空隙部分，填充石墨碳毡。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马四海，张笑天，
申请(专利权)人：芜湖升阳光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]