CN106149047A - 单晶炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够实现节能减排同时又能够提高生产效率的单晶炉。该单晶炉，包括炉体，炉体内部设有石墨坩埚，石墨坩埚内设有石英坩埚，石墨坩埚外侧设置有侧部加热器，还包括氩气管，氩气管上设置有流量控制阀。通过在氩气管上设置有流量控制阀，可以随着单晶硅拉制的不断进行，在保证晶棒不被氧化的前提下，通过调节流量控制阀，逐渐减小氩气的供应量，从而节约氩气，同时，氩气的供应量减小还避免了氩气进入单晶炉后再从抽气孔中排除的过程中带走大量的热量，实现节能减排，在石墨坩埚的底部设置有底部加热器，是为了加速多晶硅原料的融化，缩短原料的融化时间，可以大大提高生产效率。适合在单晶生产设备领域推广应用。

Description

单晶炉

技术领域

本发明涉及单晶生产设备领域，尤其是一种单晶炉。

背景技术

21世纪，世界能源危机促进了光伏市场的发展，晶体硅太阳能电池是光伏行业的主导产品。随着世界各国对太阳能光伏产业的进一步重视，特别是发达国家制定了一系列的扶持政策，鼓励开发利用太阳能，另外，随着硅太阳能电池应用面的不断扩大，太阳能电池的需求量越来越大，硅单晶材料的需求量也就越来越大。

单晶硅为一种半导体材料，一般用于制造集成电路和其他电子元件，单晶硅生长技术有两种：一种是区熔法，另一种是直拉法，其中直拉法使目前普遍采用的方法。

直拉法生长单晶硅的方法如下：将高纯度的多晶硅原料放入单晶炉的石英坩埚内，然后在低真空有流动惰性气体的保护下加热熔化，把一支有着特定生长方向的单晶硅(也叫做籽晶)装入籽晶夹持装置中，并使籽晶与硅溶液接触，调整熔融硅溶液的温度，使其接近熔点温度，然后驱动籽晶自上而下伸入熔融的硅溶液中并旋转，然后缓缓上提籽晶，此时，单晶硅进入锥体部分的生长，当锥体的直径接近目标直径时，提高籽晶的提升速度，使单晶硅体直径不再增大而进入晶体的中部生长阶段，在单晶硅体生长接近结束时，再提高籽晶的提升速度，单晶硅体逐渐脱离熔融硅，形成下锥体而结束生长。用这种方法生长出来的单晶硅，其形状为两段呈锥形的圆柱体，将该圆柱体切片，即得到单晶硅半导体原料，这种圆形单晶硅片就可以作为集成电路或太阳能的材料。

单晶硅拉制一般在单晶炉中进行，目前，所使用的单晶炉包括炉体，所述炉体内部设有石墨坩埚，所述石墨坩埚底部通过坩埚轴与炉体底部相固定，所述石墨坩埚内设有石英坩埚，石墨坩埚外侧设置有侧部加热器，所述炉体底部设置抽气孔，还包括氩气管，所述氩气管穿过炉体伸入到石英坩埚内，在单晶炉内通入氩气是为了避免晶棒在拉晶生长过程中被氧化，由于现有的单晶炉的氩气管上没有任何可以调节氩气流量的装置，也就是说在整个单晶硅拉制的过程中，氩气的通气量是稳定不便的，通常为了保证在拉晶生长过程中防止晶棒被氧化，氩气的进气量一般都较大，但是，在实际情况中发现，随着晶棒的不断生长，尤其是到后期，只需较少的氩气即可防止晶棒被氧化，如果继续通入过多的氩气，不但造成氩气的浪费，同时氩气进入单晶炉后再从抽气孔中排除的过程中会带走大量的热量，需要消耗更多的热能，不利于节能环保。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现节能减排同时又能够提高生产效率的单晶炉。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该单晶炉，包括炉体，所述炉体内部设有石墨坩埚，所述石墨坩埚底部通过坩埚轴与炉体底部相固定，所述石墨坩埚内设有石英坩埚，石墨坩埚外侧设置有侧部加热器，所述炉体侧壁上设置有抽气孔，还包括氩气管，所述氩气管穿过炉体伸入到石英坩埚内，所述氩气管上设置有流量控制阀，所述流量控制阀上连接有控制开关，所述控制开关上连接有计时器，所述石墨坩埚的底部设置有底部加热器，所述底部加热器与侧部加热器为一体式结构。

进一步的是，所述炉体内设置有保温筒，石墨坩埚、石英坩埚、侧部加热器、底部加热器均位于保温筒内。

进一步的是，所述炉体与保温筒之间设置有保温毡。

进一步的是，所述保温筒的内壁上涂有热辐射反射层。

本发明的有益效果是：通过在氩气管上设置有流量控制阀，可以随着单晶硅拉制的不断进行，在保证晶棒不被氧化的前提下，通过调节流量控制阀，逐渐减小氩气的供应量，从而节约氩气，同时，氩气的供应量减小还避免了氩气进入单晶炉后再从抽气孔中排除的过程中带走大量的热量，可以大大降低加热器的能耗，实现节能减排，有利于节能环保，通过预先设定计时器的时间，当计时器到达设定的时间，控制开关工作，进而对流量控制阀进行调节，整个过程无需工人进行现场监控，大大降低了工人的劳动强度，在石墨坩埚的底部设置有底部加热器，是为了加速多晶硅原料的融化，缩短原料的融化时间，可以大大提高生产效率。

附图说明

图1是本发明单晶炉的结构示意图；

图中标记为：炉体1、石墨坩埚2、坩埚轴3、石英坩埚4、侧部加热器5、抽气孔6、氩气管7、流量控制阀8、控制开关9、计时器10、底部加热器11、保温筒12、保温毡13、热辐射反射层14。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示，该单晶炉，包括炉体1，所述炉体1内部设有石墨坩埚2，所述石墨坩埚2底部通过坩埚轴3与炉体1底部相固定，所述石墨坩埚2内设有石英坩埚4，石墨坩埚2外侧设置有侧部加热器5，所述炉体1侧壁上设置有抽气孔6，还包括氩气管7，所述氩气管7穿过炉体1伸入到石英坩埚4内，所述氩气管7上设置有流量控制阀8。通过在氩气管7上设置流量控制阀8，可以随着单晶硅拉制的不断进行，在保证晶棒不被氧化的前提下，通过调节流量控制阀8，逐渐减小氩气的供应量，从而节约氩气，同时，氩气的供应量减小还避免了氩气进入单晶炉后再从抽气孔6中排除的过程中带走大量的热量，可以大大降低加热器的能耗，实现节能减排，有利于节能环保。为了能够根据需要自动调节流量控制阀8，从而降低工人的劳动强度，所述流量控制阀8上连接有控制开关9，所述控制开关9上连接有计时器10，通过预先设定计时器10的时间，当计时器10到达设定的时间，控制开关9工作，进而对流量控制阀8进行调节，整个过程无需工人进行现场监控，大大降低了工人的劳动强度。在石墨坩埚2的底部设置有底部加热器11，是为了加速多晶硅原料的融化，缩短原料的融化时间，可以大大提高生产效率，同时，由于抽气孔6位于石墨坩埚2下方，会造成石墨坩埚2底部的温度较低，利用底部加热器11可以对石墨坩埚2底部进行温度补偿，避免石墨坩埚2底部温度较低造成晶棒生长速度缓慢。为了便于安装和拆卸，所述底部加热器11与侧部加热器5为一体式结构。

为了减少热量损失，节约能源，降低能耗，所述炉体1内设置有保温筒12，石墨坩埚2、石英坩埚4、侧部加热器5、底部加热器11均位于保温筒12内。为了进一步的减少热量损失，所述炉体1与保温筒12之间还设置有保温毡13，同时在保温筒12的内壁上涂有热辐射反射层14。

Claims (4)

1.单晶炉，包括炉体(1)，所述炉体(1)内部设有石墨坩埚(2)，所述石墨坩埚(2)底部通过坩埚轴(3)与炉体(1)底部相固定，所述石墨坩埚(2)内设有石英坩埚(4)，石墨坩埚(2)外侧设置有侧部加热器(5)，所述炉体(1)侧壁上设置有抽气孔(6)，还包括氩气管(7)，所述氩气管(7)穿过炉体(1)伸入到石英坩埚(4)内，其特征在于：所述氩气管(7)上设置有流量控制阀(8)，所述流量控制阀(8)上连接有控制开关(9)，所述控制开关(9)上连接有计时器(10)，所述石墨坩埚(2)的底部设置有底部加热器(11)，所述底部加热器(11)与侧部加热器(5)为一体式结构。

2.如权利要求1所述的单晶炉，其特征在于：所述炉体(1)内设置有保温筒(12)，石墨坩埚(2)、石英坩埚(4)、侧部加热器(5)、底部加热器(11)均位于保温筒(12)内。

3.如权利要求2所述的单晶炉，其特征在于：所述炉体(1)与保温筒(12)之间设置有保温毡(13)。

4.如权利要求3所述的单晶炉，其特征在于：所述保温筒(12)的内壁上涂有热辐射反射层(14)。