一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒制造技术

技术编号:40623773 阅读:4 留言:0更新日期:2024-03-12 22:46
本技术公开了一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒,包括外筒和内筒,所述外筒和内筒均为顶部直径大、底部直径小的中空圆台状结构,所述内筒圆周外壁紧贴外筒的圆周内壁,所述内筒内均匀分布有一组圆弧形片状结构的气道,所述内筒的顶部设置有竖直段,所述竖直段中均匀分布有一组圆形的气孔,所述气孔下端与气道上端相连,所述气孔上端连接有送气管。本技术创造性设计了气体流通气路,使氩气对单晶硅棒的冷却均匀,及时带走自由液面上各点长生的挥发物,有效提升大尺寸单晶硅棒生成质量;导流筒使用特殊材料硅酸铝纤维和金属钼可有效降低炉内热量流失,节能保温,使用寿命长;导流筒整体结构清晰易懂,易于装配且装配精度高,值得推广。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体加工,具体为一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒


技术介绍

1、单晶硅作为一种比较活泼的非金属元素晶体,是晶体材料的重要组成部分,处于新材料发展的前沿。单晶硅材料制造要经过如下过程:石英砂-冶金级硅-提纯和精炼-沉积多晶硅锭-单晶硅-硅片切割。其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。

2、单晶硅棒加工工艺要经过:加料、熔化、引晶、缩颈、放肩、转肩、等径生长、收尾。加料:将多晶硅原料及杂质放入石英坩埚内,杂质的种类依电阻的n或p型而定。杂质种类有硼,磷,锑,砷。熔化:加完多晶硅原料于石英埚内后,长晶炉必须关闭并抽成真空后充入高纯氩气使之维持一定压力范围内,然后打开石墨加热器电源,加热至熔化温度(1420℃)以上,将多晶硅原料熔化。引晶:当硅熔体的温度稳定之后,将籽晶慢慢浸入硅熔体中。缩颈:由于籽晶与硅熔体场接触时的热应力,会使籽晶产生位错,这些位错必须利用缩颈生长使之消失。缩颈是将籽晶快速向上提升,使长出的籽晶的直径缩小到一定大小(46mm)由于位错线与生长轴成一个交角,只要缩颈够长,位错便能长出晶体表面产生零位错的晶体。放肩:长完细颈之后,须降低温度与拉速,使得晶体的直径渐渐增大到所需的大小。转肩:晶体直径长大到小于所需直径约5mm开始转肩,缓慢提高拉速使单晶棒直径增大的过程平滑过渡。等径生长:长完细颈和肩部之后,借着拉速与温度的不断调整,可使晶棒直径维持在正负2mm之间,这段直径固定的部分即称为等径部分。单晶硅片取自于等径部分。收尾:在长完等径部分之后,如果立刻将晶棒与液面分开,那么热应力将使得晶棒出现位错与滑移线。于是为了避免此问题的发生,必须将晶棒的直径慢慢缩小,直到成一尖点而与液面分开。这一过程称之为尾部生长。长完的晶棒被升至上炉室冷却一段时间后取出,即完成一次生长周期。

3、在大尺寸单晶硅棒的生晶过程中,惰性气体流向单晶硅棒的固液界面附近,加快冷却效率,导流筒即用于对惰性气体进行导流,保证惰性气体精确地流向固液界面附近。然而,目前现有的导流筒大多不能够使惰性气体在固液界面附近,沿单晶硅棒周围均匀分布,这就会造成单晶硅棒生晶位置各方向冷却不均匀,影响单晶硅棒质量。


技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒,以解决上述
技术介绍
中提出的问题。

2、为实现上述目的,本技术提供如下技术方案:

3、一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒,包括外筒和内筒,所述外筒和内筒均为顶部直径大、底部直径小的中空圆台状结构,所述内筒圆周外壁紧贴外筒的圆周内壁,所述内筒内均匀分布有一组圆弧形片状结构的气道,所述内筒的顶部设置有竖直段,所述竖直段中均匀分布有一组圆形的气孔,所述气孔下端与气道上端相连,所述气孔上端连接有送气管,所述外筒包括外壁和内壁,所述外壁与内壁之间设置有保温填充层。

4、进一步地,所述外筒的上端口上设置有水平向外伸出的沿边,所述沿边固定连接在炉体圆周内壁上的环座上,所述环座上部设置有环形槽,所述沿边与环形槽卡接配合。

5、进一步地,所述环形槽的外侧设置有一组耳槽,所述沿边的上设置有一组连接耳,所述连接耳通过螺钉固定连接在耳槽中。

6、进一步地,所述环座的内壁上设置有装配底锥面,所述沿边的底部设置有装配顶锥面,所述装配顶锥面与装配底锥面卡接配合。

7、进一步地,所述外壁与内壁为金属钼筒壁。

8、进一步地,所述保温填充层为硅酸铝纤维保温层。

9、进一步地,所述外壁的圆周外壁上固定设置有耐高温玻璃,所述耐高温玻璃与外壁贴合的一面沉积有钼层。

10、进一步地,所述送气管为l形结构,所述送气管水平从炉体侧壁穿过,所述送气管上连接有电磁阀。

11、与现有技术相比,本技术的有益效果是:

12、1、本技术中流向固液界面的惰性气体,在单晶硅棒周围各个方向上均匀分布,此时单晶硅棒生晶位置各方向冷却均匀,生成的单晶硅棒质量更高;

13、2、本技术中流向熔融硅自由液面的惰性气体,在固液界面圆周方向上的自由液面各点均匀分布,能及时带走自由液面上各点产生的挥发物,减少单晶硅棒中的杂质,提高晶棒质量。

14、3、本技术通过设置装配顶锥面与装配底锥面卡接配合,实现对外筒的精确定位,导流筒安装精度高,拆装流程简便;

15、4、本技术中采用硅酸铝纤维的保温填充层,具有良好保温性的同时自身具备优良的耐高温性能,因此,导流筒的具备较长的使用寿命;

16、5、本技术中通过设置耐高温玻璃将热量反射回坩埚中,降低炉体热量流失。

17、综上所述,本技术可有效提升大尺寸单晶硅棒生成质量,结构清晰易懂,易于装配且装配精度高,节能保温,使用寿命长,值得推广。

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【技术保护点】

1.一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒,包括外筒(8)和内筒(2),其特征在于:所述外筒(8)和内筒(2)均为顶部直径大、底部直径小的中空圆台状结构,所述内筒(2)圆周外壁紧贴外筒(8)的圆周内壁,所述内筒(2)内均匀分布有一组圆弧形片状结构的气道(4),所述内筒(2)的顶部设置有竖直段(3),所述竖直段(3)中均匀分布有一组圆形的气孔(5),所述气孔(5)下端与气道(4)上端连通,所述气孔(5)上端连接有送气管(6),所述外筒(8)包括外壁(9)和内壁(11),所述外壁(9)与内壁(11)之间设置有保温填充层(10)。

2.根据权利要求1所述的一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒,其特征在于:所述外筒(8)的上端口上设置有水平向外伸出的沿边(13),所述沿边(13)固定连接在炉体(21)圆周内壁上的环座(16)上,所述环座(16)上部设置有环形槽(17),所述沿边(13)与环形槽(17)卡接配合。

3.根据权利要求2所述的一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒,其特征在于:所述环形槽(17)的外侧设置有一组耳槽(18),所述沿边(13)的上设置有一组连接耳(14),所述连接耳(14)通过螺钉(15)固定连接在耳槽(18)中。

4.根据权利要求3所述的一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒,其特征在于:所述环座(16)的内壁上设置有装配底锥面(19),所述沿边(13)的底部设置有装配顶锥面(20),所述装配顶锥面(20)与装配底锥面(19)卡接配合。

5.根据权利要求1所述的一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒,其特征在于:所述外壁(9)与内壁(11)为金属钼筒壁。

6.根据权利要求1所述的一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒,其特征在于:所述保温填充层(10)为硅酸铝纤维保温层。

7.根据权利要求1所述的一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒,其特征在于:所述外壁(9)的圆周外壁上固定设置有耐高温玻璃(12),所述耐高温玻璃(12)与外壁(9)贴合的一面沉积有钼层。

8.根据权利要求1所述的一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒,其特征在于:所述送气管(6)为L形结构,所述送气管(6)的竖直段与气孔(5)连通,送气管(6)的水平段水平从炉体(21)侧壁穿过,所述送气管(6)上连接有电磁阀(7)。

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【技术特征摘要】

1.一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒,包括外筒(8)和内筒(2),其特征在于:所述外筒(8)和内筒(2)均为顶部直径大、底部直径小的中空圆台状结构,所述内筒(2)圆周外壁紧贴外筒(8)的圆周内壁,所述内筒(2)内均匀分布有一组圆弧形片状结构的气道(4),所述内筒(2)的顶部设置有竖直段(3),所述竖直段(3)中均匀分布有一组圆形的气孔(5),所述气孔(5)下端与气道(4)上端连通,所述气孔(5)上端连接有送气管(6),所述外筒(8)包括外壁(9)和内壁(11),所述外壁(9)与内壁(11)之间设置有保温填充层(10)。

2.根据权利要求1所述的一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒,其特征在于:所述外筒(8)的上端口上设置有水平向外伸出的沿边(13),所述沿边(13)固定连接在炉体(21)圆周内壁上的环座(16)上,所述环座(16)上部设置有环形槽(17),所述沿边(13)与环形槽(17)卡接配合。

3.根据权利要求2所述的一种用于大尺寸单晶硅棒的导流筒,其特征在于:所述环形槽(17)的外侧设置有一组耳槽(18),所述沿边(13)的上设置有一组连接耳(...

【专利技术属性】
技术研发人员:吕国强李太赵亮马文会李绍元张梦宇黄振玲
申请(专利权)人:昆明理工大学
类型:新型
国别省市:

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