CN104178805B - 一种改良子晶夹 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在单晶炉上使用的改良子晶夹，本改良子晶夹包括一个主子晶夹，所述主子晶夹所夹持的主子晶呈细圆柱状；以所述主子晶夹为轴心，在其外围装配一个呈环形的副子晶夹，副子晶夹所夹持的副子晶呈环柱形；所述副子晶夹由控制器调节，可与主子晶夹同轴转动，且能相对于主子晶夹上下移动。该子晶夹可以快速生成单晶硅棒，提拉过程稳定且产生的废料较少，并为生产更大尺寸的单晶硅棒做好充足的准备。

Description

一种改良子晶夹
技术领域
本发明涉及一种单晶炉的配件，特别的，是一种单晶炉上的子晶夹。
背景技术
目前，工业上多用拉晶法生产单晶硅。利用单晶炉提供特定的环境，将一块子晶用子晶夹固定在液态硅上方，液态硅以子晶为基底在子晶上结晶，控制子晶提拉的速度，即可拉出固定粗细的单晶硅棒。在实际生产过程中，需经过引晶、放大、放肩、转肩等过程，目前单晶炉装置的子晶夹仅有一个，子晶夹位于液态硅的上方主位置，在引晶、放大、放肩等过程中，先生成一锥形端部，之后才会形成圆柱状单晶硅棒，锥形端部体积较大且不易被加工生产，因此这种一个子晶夹的单晶炉会产生较多的废料，影响生产效率；除此之外，单一子晶夹对单晶硅棒的拉力有限，且提拉过程不稳定，从而影响了提拉的单晶硅棒的生产，同时限制了单晶硅棒的尺寸。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种改良子晶夹，该子晶夹可以快速生成单晶硅棒，提拉过程稳定且产生的废料较少，并为生产更大尺寸的单晶硅棒做好充足的准备。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：本改良子晶夹包括一个主子晶夹，所述主子晶夹所夹持的主子晶呈细圆柱状；以所述主子晶夹为轴心，在其外围装配一个呈环形的副子晶夹，副子晶夹所夹持的副子晶呈环柱形；所述副子晶夹由控制器调节，可与主子晶夹同轴转动，且能相对于主子晶夹上下移动。
本发明的有益效果是：将主子晶和副子晶分别夹持在主子晶夹和副子晶夹上；下移主子晶夹，使液态硅可接触主子晶并在其上结晶；缓慢上移主子晶夹，可提拉出单晶硅；在主子晶夹开始提拉单晶硅时，下移副子晶夹，使液态硅接触各副子晶并在其上结晶；缓慢上移副子晶夹，与主子晶夹保持相对静止，提拉出单晶硅；在主子晶夹、副子晶夹的共同提拉下，可使单晶硅棒迅速到达指定直径；这种结构的子晶夹，使单晶硅棒形成波浪形顶端，相较于单子晶夹的圆锥形顶端，有效减少了单晶硅顶端的废料；相较于较粗的单子晶，本结构所采用的子晶原料少，且在旋转提拉的过程中，对液态硅的影响小；相较于较细小的单个子晶夹，本改良子晶夹与单晶硅棒顶端的接触面积增大，有效增大子晶与单晶硅棒之间的相互作用力，使提拉过程更安全稳定；同时，相互作用力的增大，也为提拉更大直径的单晶硅棒做好了充足的准备。
作为优选，在主子晶夹的外表面沿轴线装配有螺线型叶片，所述螺线型叶片边缘与副子晶夹内壁无摩擦接触；在旋转拉晶的过程中，叶片产生向上的气流，吸引液态硅向上，从而促进在引晶过程中液态硅快速的在主子晶上结晶。
作为优选，各所述子晶夹夹持的子晶表面粗糙，以便于快速的结晶。
作为优选，在副子晶夹与主子晶夹相对静止的提拉过程中，副子晶的下表面比主子晶的下表面低5-8cm，与便于对单晶硅棒拉力的合理分配。
附图说明
图1为本改良子晶夹的实施例一中，仅主子晶接触液态硅的示意图。
图2为实施例一的副子晶和主子晶共同接触液态硅的示意图。
图3为实施例一的副子晶夹和主子晶夹相对静止拉晶的示意图。
图4为实施例一的子晶夹的截面图。
图5本改良子晶夹的实施例二的结构示意图。
具体实施方式：
实施例一：
在图1至图4所述的实施例一中，本改良子晶夹包括一个主子晶夹1；以所述主子晶夹1为轴心，在其外围装配一环形的副子晶2，并有环柱形的副子晶21与其相匹配；所述副子晶夹2由一个控制器调节位置，使得副子晶夹2可与主子晶夹1同轴转动，且能相对于主子晶夹1上下移动。将主子晶11和副子晶21分别夹持在主子晶夹1和副子晶夹2上；各所述子晶夹夹持的子晶表面粗糙，可加速单晶硅的结晶速度。如图1所示，下移主子晶夹1，使单晶炉炉体4内的液态硅可快速接触主子晶11并在其上结晶；缓慢上移主子晶夹1，可从炉体4内提拉出单晶硅3；如图2所示，在主子晶夹1开始提拉单晶硅3时，下移副子晶夹2，使液态硅接触副子晶21并在其上结晶；如图3所示，缓慢上移副子晶夹2，与主子晶夹1保持相对静止，提拉出单晶硅3；在副子晶夹2与主子晶夹1相对静止的提拉过程中，副子晶21的下表面比主子晶11的下表面低5-8cm，与便于对单晶硅棒拉力的合理分配。
在主子晶夹1、副子晶夹2的共同提拉下，可使单晶硅棒迅速到达指定直径；这种结构的子晶夹，使单晶硅棒形成波浪形顶端，相较于单子晶夹的圆锥形顶端，有效减少了单晶硅顶端的废料；相较于较粗的单子晶，本结构所采用的子晶原料少，在旋转提拉的过程中，对液态硅的影响小；相较于较细小的单个子晶夹，本改良子晶夹有主子晶夹和副子晶夹共同提拉单晶硅棒，与单晶硅棒顶端的接触面积增大，有效增大子晶与单晶硅棒之间的相互作用力，使提拉过程更安全稳定；同时，相互作用力的增大，也为提拉更大直径的单晶硅棒做好了充足的准备。
实施例二：
在图5所示的实施例二中，与实施例一不同的是：在主子晶夹1的外表面沿轴线装配有螺线型叶片12，所述螺线型叶片12边缘与副子晶夹2内壁有微小间隙，间隙大小不足1mm，可实现螺线型叶片无摩擦转动；这种结构的主子晶夹，在旋转拉晶的过程中，叶片产生向上的气流，主子晶夹下端为低压状态，在气压的作用下，主子晶附近的液态硅向上运动，从而促进在引晶过程中液态硅快速的在主子晶上结晶。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种改良子晶夹，该改良子晶夹包括：一个主子晶夹(1)，所述主子晶夹(1)所夹持的主子晶(11)呈细圆柱状；其特征在于：以所述主子晶夹(1)为轴心，在其外围装配一个呈环形的副子晶夹(2)，副子晶夹(2)所夹持的副子晶(21)呈环柱形；所述副子晶夹(2)可与主子晶夹(1)同轴转动，且能相对于主子晶夹上下移动；
在所述主子晶夹(1)的外表面沿轴线装配有螺线型叶片(12)；所述螺线型叶片(12)边缘与副子晶夹(2)内壁无摩擦接触；
各所述子晶夹夹持的子晶表面粗糙；
在所述副子晶夹(2)与主子晶夹(1)相对静止的提拉过程中，副子晶(21)的下表面比主子晶(11)的下表面低5-8cm。
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