CN104630886A - 一种晶体硅生长装置 - Google Patents

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Abstract

一种晶体硅生长装置，包括有固定底座、保温外桶、保温内桶、中轴托杆、加热电极、加热器和水冷装置，保温外桶的上端口内侧面上设置有卡环，水冷装置卡放于卡环上，保温内桶设置于保温外桶内部，保温内桶与保温外桶之间填装有石墨毡层，保温内桶内部设置有隔热层，隔热层与保温内桶之间设置有一定的间隔距离，加热器设置于隔热层内部，加热器内侧面最下边缘位置以加热器中心线为基准线左右对称设置有两个固定耳，固定耳上设置有电极固定孔，加热器内侧面上设置有导热层，加热电极固定在固定耳上设置的电极固定孔上，中轴托杆设置于固定底座中心位置，中心托杆上端设置有埚托，埚托上设置有坩埚，结构简单、热量散发稳定、热量流动均匀的优点。

Description

一种晶体硅生长装置
技术领域
本发明属于无机材料生产领域，具体涉及一种晶体硅生长装置。
背景技术
在现有技术中对于晶体硅生长装置的改造涉及较多，主要是为了保证内部晶体硅的生长均匀，能够生长出质量较好的晶体形态，而能够较大影响其生长质量问题的一大因素便是内部温度的控制，现有技术中对热场内部的温度控制精度交差，其温度的上升与下降受环境影响较大，从而导致内部温度变化较为剧烈，而晶体硅生长需要的条件也比较苛刻，所以较为剧烈的温度变化很容易对晶体硅整体生长造成不利影响，另一方面经过长期研究，固定底座对导热影响也较大，所以固定底座的阻热也是一个需要改进的方向。
晶体生长装置中加热器属于热场的供热元件，在长晶装置中是必不可少的基础构件，现有技术中所采用的加热器种类也比较多，具体有盘绕式加热丝、桶状加热片和矩形加热片，但是由于加热电极只能从加热器的一端接入，所以根据加热器采用的不同材料会导致加热器前期受热不均匀，长期的受热不均会导致加热器局部之间产生差异，而晶体生长比较注重整体成型，所以局部结构的差异会导致内部温度随之产生差异，最终导致晶体生长形态不均匀，对生产的产品整体质量造成较大的影响，所以现有技术中对加热器还需要做进一步的改造，从而达到晶体形态生长均匀的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种结构简单、热量散发稳定、热量流动均匀的晶体硅生长装置。
本发明的目的是这样实现的：一种晶体硅生长装置，包括有固定底座、保温外桶、保温内桶、中轴托杆、加热电极、加热器和水冷装置，所述的保温外桶的上端口内侧面上设置有卡环，所述的水冷装置卡放于卡环上，所述的保温内桶设置于保温外桶内部，所述的保温内桶与保温外桶之间填装有石墨毡层，所述的保温内桶内部设置有隔热层，所述的隔热层与保温内桶之间设置有一定的间隔距离，所述的保温外桶侧壁上设置有抽空孔，所述的抽空孔连通隔热层并与内部连通，且连通保温外桶并与外界连通，所述的加热器设置于隔热层内部，所述的加热器内侧面最下边缘位置以加热器中心线为基准线左右对称设置有两个固定耳，所述的固定耳上设置有电极固定孔，所述的加热器内侧面上设置有导热层，所述的加热电极固定在固定耳上设置的电极固定孔上，所述的中轴托杆设置于固定底座中心位置，所述的中轴托杆上端设置有埚托，所述的埚托上设置有坩埚。
所述的水冷装置为盘管式水循环水冷装置。
所述的固定底座为三层石墨层。
所述的抽空孔设置有两个。
所述的隔热层为蜂巢状隔热层。
所述的导热层为铝制网状层。
所述的导热层通过螺钉固定的方式安装在加热器内侧壁上。
所述的加热器侧壁上设置有至少4个导流孔。
所述的加热器及隔热层均为圆柱形桶状结构。
本发明所产生的有益效果是：在保温外桶的上端口内侧面上设置有卡环，可以提供较好的水冷装置限位固定位置，设置的保温内桶与保温外桶起到保温作用，在保温内桶与保温外桶之间填装的石墨毡层具有较好的耐高温特性，使其整体在受热时更加稳定，在保温内桶内部设置的隔热层具有较好的隔热效果，隔热层与保温内桶之间保持一定的距离，使中间形成真空状态，具有较好的隔热效果，其中将隔热层设置为蜂巢状隔热层，使其局部构造更加复杂，具有较好的圈热效果，能够是热量的散发更加缓慢均匀，便于内部晶体的成型；在保温外桶底部设置的抽空孔提供空气抽滤位置，使其对内部的空气抽滤更加方便；
由于长晶装置采用的坩埚一般为圆柱形坩埚，所以将加热器设置为桶状结构可以保证与坩埚之间每一点的垂直距离均相等，从而使得坩埚受热均匀，从而能够保证晶体生长更加均匀；在加热器内侧面最下边缘位置以加热器中心线为基准线左右对称设置的固定耳，能够提供较好的加热电极固定位置，在固定耳上设置的电极固定孔使加热电极的固定更加方便，在加热器侧面上设置的导流孔，可以使内部气体在受热的情况下能够保持平衡，避免局部压迫，导流孔也起到热量流转的作用，使整个长晶装置内部的温度都能保证均匀，更加有利于晶体的生长，在侧壁上设置至少4个导流孔保证受热气体流转更加充分；在加热器内侧面铺设的导热层在加热电极对加热器进行加热时可以起到先行导热的作用，对加热器进行预热，使加热器的局部温差大大缩小，从而有效的保证了坩埚受热均匀，有利于晶体整体形态的生长，导热层的设置能够有效的解决前期加热器受局部受热温差过大的问题，导热层采用为铝制网状层，因为铝制材料具有较好的热传导作用，对加热器的预热更加充分；其中导热层在解决加热器前期受热不均、预热时间过长的问题的同时也在一定程度上增长了其使用寿命；导热层通过螺钉固定的方式固定在加热器内侧壁上具有安装方便、便于更换维护等优点，其中中轴托杆具有固定支撑作用，埚托对坩埚起到辅助固定作用；固定底座由三层石墨层组成，石墨层具有将强的耐高温和阻热效果对晶体生长具有较大益处，经过长期研究，底部石墨的厚度在一定程度上与晶体生长速率有正比关系，所以适量的增大固定底座厚度，具有加快晶体生长的效果；总的本发明具有结构简单、整体受热均匀、使用寿命长、热流动均匀的优点。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的加热器局部结构示意图。
图3为本发明的加热器局部结构示意图。
图中：1、固定底座   2、保温外桶   3、保温外桶   4、中轴托杆   5、加热电极   6、加热器   7、水冷装置   8、卡环   9、石墨毡层   10、隔热层   11、抽空孔   12、固定耳   13、导热层   14、埚托   15、坩埚   16、导流孔   17、电极固定孔。
具体实施方式
实施例1
如图1—3所示，一种晶体硅生长装置，包括有固定底座1、保温外桶2、保温内桶3、中轴托杆4、加热电极5、加热器6和水冷装置7，所述的保温外桶2的上端口内侧面上设置有卡环8，所述的水冷装置7卡放于卡环8上，所述的保温内桶3设置于保温外桶2内部，所述的保温内桶3与保温外桶2之间填装有石墨毡层9，所述的保温内桶3内部设置有隔热层10，所述的隔热层10与保温内桶3之间设置有一定的间隔距离，所述的保温外桶2侧壁上设置有抽空孔11，所述的抽空孔11连通隔热层10并与内部连通，且连通保温外桶2并与外界连通，所述的加热器6设置于隔热层10内部，所述的加热器6内侧面最下边缘位置以加热器6中心线为基准线左右对称设置有两个固定耳12，所述的固定耳12上设置有电极固定孔13，所述的加热器6内侧面上设置有导热层13，所述的加热电极5固定在固定耳12上设置的电极固定孔17上，所述的中轴托杆4设置于固定底座1中心位置，所述的中轴托杆4上端设置有埚托14，所述的埚托14上设置有坩埚15。
本发明在使用时：  首先将加热器安装在隔热层内部，并与加热电极连通进行加热，将水冷装置安装在保温桶内，通过卡环进行固定，整个装置中轴托盘起到固定支撑作用，埚托对坩埚起到辅助支撑作用，在加热的过程中，热量从加热电极处向外蔓延，对整个导热层进行先预热，在加热电极对导热层加热的同时，对加热器本体也进行加热，由于加热器导热效果较导热层较差，所以导热层在受热后对加热器本体进行加热辅助，从而使加热器本体的预热更加迅速，提供了生产效率，保证了晶体生产所需求的受温均衡，使晶体的生长更加规则，整体质量更好；设置的隔热层在加热过程中起到保温效果，能够有效避免环境影响而带来的温度变化过大的问题，水冷装置在长晶的过程中对晶体进行局部冷却，可以起到快速成型的效果，加热器与隔热层均设置为圆柱形桶状结构，使其与坩埚的各点垂直距离相同，从而使其受热也更加均匀；总的本发明具有结构简单、整体受热均匀、使用寿命长、热流动均匀的优点。
实施例2
如图1—3所示，一种晶体硅生长装置，包括有固定底座1、保温外桶2、保温内桶3、中轴托杆4、加热电极5、加热器6和水冷装置7，所述的保温外桶2的上端口内侧面上设置有卡环8，所述的水冷装置7卡放于卡环8上，所述的保温内桶3设置于保温外桶2内部，所述的保温内桶3与保温外桶2之间填装有石墨毡层9，所述的保温内桶3内部设置有隔热层10，所述的隔热层10与保温内桶3之间设置有一定的间隔距离，所述的保温外桶2侧壁上设置有抽空孔11，所述的抽空孔11连通隔热层10并与内部连通，且连通保温外桶2并与外界连通，所述的加热器6设置于隔热层10内部，所述的加热器6内侧面最下边缘位置以加热器6中心线为基准线左右对称设置有两个固定耳12，所述的固定耳12上设置有电极固定孔13，所述的加热器6内侧面上设置有导热层13，所述的加热电极5固定在固定耳12上设置的电极固定孔17上，所述的中轴托杆4设置于固定底座1中心位置，所述的中轴托杆4上端设置有埚托14，所述的埚托14上设置有坩埚15。
所述的水冷装置7为盘管式水循环水冷装置。
所述的固定底座1为三层石墨层。
所述的抽空孔11设置有两个。
所述的隔热层10为蜂巢状隔热层。
所述的导热层13为铝制网状层。
所述的导热层13通过螺钉固定的方式安装在加热器6内侧壁上。
所述的加热器6侧壁上设置有6个导流孔16。
所述的加热器6及隔热层10均为圆柱形桶状结构。
本发明在使用时：首先将加热器安装在隔热层内部，并与加热电极连通进行加热，将水冷装置安装在保温桶内，通过卡环进行固定，整个装置中轴托盘起到固定支撑作用，埚托对坩埚起到辅助支撑作用，在加热的过程中，热量从加热电极处向外蔓延，对整个导热层进行先预热，在加热电极对导热层加热的同时，对加热器本体也进行加热，由于加热器导热效果较导热层较差，所以导热层在受热后对加热器本体进行加热辅助，从而使加热器本体的预热更加迅速，提供了生产效率，保证了晶体生产所需求的受温均衡，使晶体的生长更加规则，整体质量更好，其中导热层采用铝制网状层使导热效果更好，导热层通过固定螺钉固定在加热器内侧壁上，使导热层的安装和拆解维护更加方便；在整体的加热过程中，内部惰性气体受热可能存在一定的膨胀，此时导流孔可以实现内部惰性气体的流转，使内部气压均衡，设置的6个导流孔大大增加倒流面积；设置的隔热层在加热过程中起到保温效果，能够有效避免环境影响而带来的温度变化过大的问题，其中隔热层采用蜂巢状隔热层，具有较好的圈热效果，使内部温度保持均衡；水冷装置在长晶的过程中对晶体进行局部冷却，可以起到快速成型的效果，水冷装置采用盘管式水循环水冷装置，使其热量交换迅速，加热器与隔热层均设置为圆柱形桶状结构，使其与坩埚的个点垂直距离相同，从而使其受热也更加均匀；总的本发明具有结构简单、整体受热均匀、使用寿命长、热流动均匀的优点。

Claims (9)

1.一种晶体硅生长装置，包括有固定底座、保温外桶、保温内桶、中轴托杆、加热电极、加热器和水冷装置，其特征在于：所述的保温外桶的上端口内侧面上设置有卡环，所述的水冷装置卡放于卡环上，所述的保温内桶设置于保温外桶内部，所述的保温内桶与保温外桶之间填装有石墨毡层，所述的保温内桶内部设置有隔热层，所述的隔热层与保温内桶之间设置有一定的间隔距离，所述的保温外桶侧壁上设置有抽空孔，所述的抽空孔连通隔热层并与内部连通，且连通保温外桶并与外界连通，所述的加热器设置于隔热层内部，所述的加热器内侧面最下边缘位置以加热器中心线为基准线左右对称设置有两个固定耳，所述的固定耳上设置有电极固定孔，所述的加热器内侧面上设置有导热层，所述的加热电极固定在固定耳上设置的电极固定孔上，所述的中轴托杆设置于固定底座中心位置，所述的中心托杆上端设置有埚托，所述的埚托上设置有坩埚。
2.根据权利要求1所述的一种晶体硅生长装置，其特征在于：所述的水冷装置为盘管式水循环水冷装置。
3.根据权利要求1所述的一种晶体硅生长装置，其特征在于：所述的固定底座为三层石墨层。
4.根据权利要求1所述的一种晶体硅生长装置，其特征在于：所述的抽空孔设置有两个。
5.根据权利要求1所述的一种晶体硅生长装置，其特征在于：所述的隔热层为蜂巢状隔热层。
6.根据权利要求1所述的一种晶体硅生长装置，其特征在于：所述的导热层为铝制网状层。
7.根据权利要求1所述的一种晶体硅生长装置，其特征在于：所述的导热层通过螺钉固定的方式安装在加热器内侧壁上。
8.根据权利要求1所述的一种晶体硅生长装置，其特征在于：所述的加热器侧壁上设置有至少4个导流孔。
9.根据权利要求1所述的一种晶体硅生长装置，其特征在于：所述的加热器及隔热层均为圆柱形桶状结构。
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