CN110484967A - 一种直拉硅单晶炉平底导流筒 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种直拉硅单晶炉平底导流筒，包括导流筒侧壁部、导流筒过渡部和导流筒平底部，导流筒侧壁部、导流筒过渡部与导流筒平底部依次连接，其中，导流筒侧壁部、导流筒过渡部与导流筒平底部均为环状结构，导流筒平底部的直径小于导流筒侧壁部的直径，且导流筒平底部与导流筒侧壁部同轴线设置，以便减小硅溶液液面与导流筒之间的间隙。本发明的有益效果是具有导流筒平底部，导流筒与液面缝隙降少，气体流速加快，可快速带走挥发出的氧，可有效降低大尺寸单晶氧含量，提升大尺寸单晶品质。

Description

一种直拉硅单晶炉平底导流筒
技术领域
本发明属于直拉单晶技术领域，尤其是涉及一种直拉硅单晶炉平底导流筒。
背景技术
直拉法生长单晶硅是目前生产单晶硅最广泛的应用技术，随着市场竞争加剧，单晶品质要求更加严格，且大尺寸单晶品质要求较高，因此现单晶硅制造商需要更高的品质。而为了维持单晶正常生长需要增加导流筒，因此导流筒成为当前直拉单晶炉的重要系统之一。导流筒的的主要作用是：
第一、隔绝加热器对单晶的热辐射，保证单晶生长所需的温度梯度，保证单晶稳定的成晶率；
第二、保证炉内保护气体的流动方向，避免形成漩涡，加速液面表面的气体流速，加快带走挥发杂质；
其不足在于：现有导流筒的结构为碗状结构，具有侧壁和与侧壁底部连接的圆弧段，因而在液面上方空隙较大，气体流速较低，拉制大尺寸单晶时，液面挥发面积降低，导致氧含量偏高。
发明内容
鉴于上述问题，本发明要解决的问题是提供一种直拉硅单晶炉平底导流筒，尤其适合直拉单晶使用，具有导流筒平底部，导流筒与液面缝隙降少，气体流速加快，可快速带走挥发出的氧，可有效降低大尺寸单晶氧含量，提升大尺寸单晶品质。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种直拉硅单晶炉平底导流筒，包括导流筒侧壁部、导流筒过渡部和导流筒平底部，导流筒侧壁部、导流筒过渡部与导流筒平底部依次连接，其中，
导流筒侧壁部、导流筒过渡部与导流筒平底部均为环状结构，导流筒平底部的直径小于导流筒侧壁部的直径，且导流筒平底部与导流筒侧壁部同轴线设置，以便减小硅溶液液面与导流筒之间的间隙。
进一步的，导流筒侧壁部与导流筒平底部垂直设置。
进一步的，导流筒平底部为平面结构，且导流筒平底部设有通孔。
进一步的，通孔与导流筒侧壁部同轴线设置。
进一步的，导流筒过渡部包括圆弧过渡部和直壁过渡部，其中，
圆弧过渡部一端与导流筒侧壁部连接，另一端与直壁过渡部的一端连接，直壁过渡部的另一端与导流筒平底部连接，便于导流筒侧壁部与导流筒平底部连接。
进一步的，导流筒侧壁部与圆弧过渡部的连接处和导流筒平底部同平面设置。
进一步的，导流筒侧壁部与圆弧过渡部的连接处和导流筒平底部异面设置。
进一步的，平底导流筒还包括连接部，连接部与导流筒侧壁部连接，便于平底导流筒与单晶炉盖连接。
由于采用上述技术方案，使得导流筒结构简单，具有导流筒平底部，导流筒与硅溶液液面距离减小，液面上方的气体流动速度加快，能够快速带走挥发出的氧，增加气体带走的挥发氧的速率，可有效降低大尺寸单晶氧含量，提升大尺寸单晶品质；
具有导流筒平底部，增加导流筒内部空间，能够增加导流筒保温厚度，更好的隔绝加热器对单晶的热辐射，增加大尺寸单晶的温度梯度，提高大尺寸单晶生长拉速。
附图说明
图1是本发明的一实施例的结构示意图；
图2是本发明的一实施例的导流筒过渡部结构示意图；
图3是现有技术中导流筒结构示意图。
图中：
1、导流筒侧壁部 2、导流筒过渡部 3、导流筒平底部
4、连接部 20、圆弧过渡部 21、直壁过渡部
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
图1示出了本发明一实施例的结构示意图，具体示出了本实施例的结构，本实施例涉及一种直拉硅单晶炉平底导流筒，用于直拉单晶时使用，具有导流筒平底部，降低导流筒与液面间隙，气体流速加快，可以快速带走挥发出来的氧，有效降低大尺寸单晶氧含量，提升大尺寸单晶品质。
一种直拉硅单晶炉平底导流筒，如图1和2所示，包括导流筒侧壁部1、导流筒过渡部2和导流筒平底部3，导流筒侧壁部1、导流筒过渡部2与导流筒平底部3依次连接，依次连接的导流筒侧壁部1、导流筒过渡部2和导流筒平底部3构成导流筒的主体结构，该导流筒为上下均开口的筒状结构，便于在直拉单晶过程中与单晶表面进行热传导，单晶进行散热。以导流筒侧壁部1与单晶炉盖连接的一端为导流筒的上端，则导流筒平底部3为底部，则导流筒侧壁部1、导流筒过渡部2和导流筒平底部3沿着导流筒上端至底端从上至下依次设置，构成导流筒的主体结构，与单晶进行热交换。
其中，导流筒侧壁部1、导流筒过渡部2与导流筒平底部3均为环状结构，其中，导流筒侧壁部1构成了导流筒的高度，该导流筒侧壁部1为具有一定长度的环状结构，其长度根据单晶炉盖与坩埚之间的距离的实际需求进行选择，这里不做具体要求，且导流筒侧壁部1的直径大于单晶的直径，便于在直拉单晶时，单晶顺利通过导流筒，同时便于水冷内导与保温材料等安装在导流筒内部。该导流筒侧壁部1可以是等径环状结构，或者是变径环状结构，根据实际需求进行选择，优选的，在本实施例中，该导流筒侧壁部1为等径环状结构，优选的，导流筒侧壁部1为圆柱形环状结构，与单晶的形状相适应，能够使得导流筒侧壁部1尽可能的靠近单晶表面，加速单晶表面热量散失。
上述的导流筒过渡部2为环状结构，且该导流筒过渡部2与导流筒侧壁部1一端固定连接，该导流筒过渡部2的设置，便于将导流筒侧壁部1与导流筒平底部3连接在一起，构成导流筒结构主体。该导流筒过渡部2包括圆弧过渡部20和直壁过渡部21，其中，圆弧过渡部20一端与导流筒侧壁部1连接，另一端与直壁过渡部21的一端连接，直壁过渡部21的另一端与导流筒平底部3连接，便于导流筒侧壁部1与导流筒平底部3连接。该圆弧过渡部20为具有一定弧度的圆弧环状结构，其截面形状为弧形，该弧形的角度可以是90°，或者是45°，或者是小于90°，或者是其他角度，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
直壁过渡部21为环状结构，且该直壁过渡部21的截面形状为直线，该直壁过渡部21可以是水平面设置，或者是倾斜设置，与水平面具有一定的夹角，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
上述的导流筒平底部3为环状结构，且导流筒平底部3的直径小于导流筒侧壁部1的直径，导流筒平底部3位于导流筒侧壁部1的下部，则导流筒平底部3在竖直方向上的投影被导流筒侧壁部1覆盖，同时，导流筒平底部3与导流筒侧壁部1同轴线设置，以便减少硅溶液液面与导流筒下端之间的间隙，加速硅溶液液面上方的气体流动速度，增加气体带走的挥发氧的速率，提升大尺寸单晶品质。
上述的导流筒侧壁部1与导流筒平底部3垂直设置，使得导流筒主体为圆柱筒状结构，便于硅单晶穿过该导流筒，同时，导流筒平底部3为平面结构，且导流筒平底部3设有通孔，通孔与导流筒侧壁部1同轴线设置，也就是，导流筒平底部3为板状圆环结构，导流筒侧壁部1为圆柱形环状结构，导流筒侧壁部1与导流筒平底部3通过导流筒过渡部2连接在一起，在导流筒平底部3的中心位置设有通孔，该通孔的直径与单晶的直径相适应，便于单晶穿过该通孔进行提升。
导流筒侧壁部1与圆弧过渡部2的连接处和导流筒平底部3同平面设置，即，该导流筒平底部3与导流筒侧壁部1的下沿同平面设置，此时，导流筒过渡部2的直壁过渡部21为水平设置；导流筒侧壁部1与圆弧过渡部20的连接处和导流筒平底部3异面设置，即，该导流筒平底部3与导流筒侧壁部1的下沿非同平面设置，异面设置，此时，导流筒过渡部2的直壁过渡部21为倾斜设置，与水平面有一定的夹角；该导流筒平底部3的设置，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
该导流筒侧壁部1、导流筒过渡部2和导流筒平底部3通过一体成型，使得该导流筒整体结构稳定，不易变形，使用寿命长，且该导流筒在使用时，导流筒侧壁部1竖直放置，则导流筒平底部3位于坩埚内硅溶液的上方，且导流筒平底部3水平设置，相比于现有的导流筒(如图3所示)，导流筒侧壁的下沿连接有倾斜尖端，该导流筒具有导流筒平底部3，为平面结构，使得导流筒能够尽可能的接近硅溶液液面，使得导流筒平底部3与硅溶液的液面之间的距离减小，加快液面上方的气体流动速度，增加气体带走的挥发氧的速率，提升大尺寸单晶品质；同时，具有导流筒平底部，相比于现有的导流筒，导流筒平底部3具有一定的长度，使得导流筒的内部空间增加，使得导流筒内部空间增加，能够增加导流筒保温厚度，隔绝加热器对单晶的热辐射，增加大尺寸单晶的温度梯度，提高单晶的生长拉速。
进一步优化方案，平底导流筒还包括连接部4，连接部4与导流筒侧壁部1连接，且该连接部4位于远离与导流筒过渡部2连接的一端，连接部4的设置，便于平底导流筒与单晶炉盖连接，连接部4通过螺栓等连接件与连接杆连接，连接杆的另一端与单晶炉盖连接，使得平底导流筒能够随着单晶炉盖上升或下降，实现导流筒的安装和拆卸。
该连接部4为环状的板状结构，具有连接孔，且该连接部4与导流筒侧壁部1的顶端固定连接，可以是一体成型，或者是通过螺栓等连接件连接，或者是其他固定连接方式，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求，优选的，该连接部与导流筒侧壁部一体成型。
在拉制大尺寸单晶中使用平底导流筒与现有导流筒的氧含量和单晶生长拉速，如下表所示：
现有导流筒 平底导流筒
氧含量(ppma) 16 14.4
单晶生长拉速(mm/h) 100 105
由上表内容可以知道，使用该平底导流筒，使得单晶氧含量降低10％，单晶生长拉速提高5％，从而提升单晶品质，降低单晶制造生产成本。
该平底导流筒在使用时，将导流筒的连接部4通过连接杆与单晶炉盖连接，将水冷内导安装在导流筒内部，同时，在水冷内导与导流筒之间安装碳趈等保温材料，进行直拉单晶。
由于采用上述技术方案，使得导流筒结构简单，具有导流筒平底部，导流筒与硅溶液液面距离减小，液面上方的气体流动速度加快，能够快速带走挥发出的氧，增加气体带走的挥发氧的速率，可有效降低大尺寸单晶氧含量，提升大尺寸单晶品质；具有导流筒平底部，增加导流筒内部空间，能够增加导流筒保温厚度，更好的隔绝加热器对单晶的热辐射，增加大尺寸单晶的温度梯度，提高大尺寸单晶生长拉速。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种直拉硅单晶炉平底导流筒，其特征在于：包括导流筒侧壁部、导流筒过渡部和导流筒平底部，所述导流筒侧壁部、所述导流筒过渡部与所述导流筒平底部依次连接，其中，
所述导流筒侧壁部、所述导流筒过渡部与所述导流筒平底部均为环状结构，所述导流筒平底部的直径小于所述导流筒侧壁部的直径，且所述导流筒平底部与所述导流筒侧壁部同轴线设置，以便减小硅溶液液面与导流筒之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的直拉硅单晶炉平底导流筒，其特征在于：所述导流筒侧壁部与所述导流筒平底部垂直设置。
3.根据权利要求1或2所述的直拉硅单晶炉平底导流筒，其特征在于：所述导流筒平底部为平面结构，且所述导流筒平底部设有通孔。
4.根据权利要求3所述的直拉硅单晶炉平底导流筒，其特征在于：所述通孔与所述导流筒侧壁部同轴线设置。
5.根据权利要求4所述的直拉硅单晶炉平底导流筒，其特征在于：所述导流筒过渡部包括圆弧过渡部和直壁过渡部，其中，
所述圆弧过渡部一端与所述导流筒侧壁部连接，另一端与所述直壁过渡部的一端连接，所述直壁过渡部的另一端与所述导流筒平底部连接，便于导流筒侧壁部与所述导流筒平底部连接。
6.根据权利要求5所述的直拉硅单晶炉平底导流筒，其特征在于：所述导流筒侧壁部与所述圆弧过渡部的连接处和所述导流筒平底部同平面设置。
7.根据权利要求5所述的直拉硅单晶炉平底导流筒，其特征在于：所述导流筒侧壁部与所述圆弧过渡部的连接处和所述导流筒平底部异面设置。
8.根据权利要求1或2所述的直拉硅单晶炉平底导流筒，其特征在于：所述平底导流筒还包括连接部，所述连接部与所述导流筒侧壁部连接，便于所述平底导流筒与单晶炉盖连接。
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