CN116607207A - 一种管状硅芯的制造设备及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管状硅芯的制造设备及制造方法，所述设备包括炉体和位于所述炉体中的隔热保温装置，所述隔热保温装置的内部由上至下依次设置有坩埚、熔液仓及升降托料台，所述坩埚的底部设有放料孔以及用于关闭和开启所述放料孔的开合装置；所述熔液仓用于承接从所述坩埚的放料孔流出的熔料，其底部设有硅芯模具；所述升降托料台位于所述硅芯模具的下方，所述熔液仓内的熔料经过所述硅芯模具并凝固后能够垂落于所述升降托料台，所述升降托料台用于通过与结晶速度相匹配的速度向下移动使管状硅芯向下延伸生长。该设备所生产的管状硅芯稳定性和一致性更好，且生产效率较高，能耗较低。

Description

一种管状硅芯的制造设备及制造方法

技术领域

本发明涉及硅芯制造技术领域，尤其涉及管状硅芯的制造设备以及管状硅芯的制造方法。

背景技术

在半导体领域中，一般采用管状硅芯（又称空心硅芯）及其搭接技术生产多晶硅，其具体方式是将硅芯或其它材料晶体的制成品的柱形晶体在还原炉内进行还原反应，在装炉前先在还原炉内用管状硅芯搭接成若干个闭合回路，每个闭合回路都由两根竖向管状硅芯和一根横向管状硅芯形成“Π”字形结构，两根竖向管桩硅芯分别接在炉底上的两个电极上，两个电极分别接直流电源的正负极，接着对硅芯进行加热，然后向密闭的还原炉内通入氢气和三氯氢硅，开始进行还原反应，所需的多晶硅就会在硅芯表面生成形成多晶硅棒，多晶硅棒经过破碎、直拉炉拉制可以成为单晶硅。

一种典型的管状硅芯的拉制设备，包括用于融化晶体的坩埚和加热套、以及用于拉制管状硅芯的导模结构，在坩埚的外部间隔设有加热套，坩埚的下部设有支撑体，模板设置在坩埚内，模板的上面设有环形槽，环形槽内设有贯通模板下部的液体晶体通路；对应模板上面环形槽的籽晶夹头上设有管状籽晶。

具体拉制方法包括如下步骤：

A、坩埚放料：把干净的晶体料放入坩埚，所述晶体的高度不得超出模板的模板上面，将晶体料平整压实，然后将模板放置在坩埚内，所述模板的外缘面或上部面与定位机构连接，所述模板与定位机构随动；坩埚的支撑体使所述坩埚独立且不与加热套接触；

B、加热坩埚融化晶体料：开启加热套对坩埚进行加热至坩埚内的晶体料融化，所述的晶体料融化为液体；

C、拉制管状硅芯：仔晶夹头带着管状籽晶下降，管状籽晶的籽晶下端插入相匹配模板的环形槽中并插入环形槽内熔化的晶体料液体中，然后提升管状籽晶，坩埚内熔化的晶体料液会跟随管状籽晶上升，脱离了模板的环形槽晶体结晶形成管状硅芯；

D、出成品：通过上述步骤晶体料液体便形成了一个新的管状硅芯体，所述管状籽晶在仔晶夹头夹带下缓慢上升，便可形成所需长度的成品管状硅芯。

上述设备和方法主要依靠提升管状籽晶进行拉制，在拉制过程中，坩埚内熔化的晶体料液需要克服重力才能跟随管状籽晶上升，所制造的管状硅芯的稳定性和一致性有待进一步提高，且生产效率较低，能耗较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管状硅芯的制造设备。该设备所生产的管状硅芯稳定性和一致性更好，且生产效率较高，能耗较低。

本发明的另一目的在于提供一种管状硅芯的制造方法。

为实现上述目的，本发明提供一种管状硅芯的制造设备，包括炉体和位于所述炉体中的隔热保温装置，所述隔热保温装置的内部由上至下依次设置有坩埚、熔液仓及升降托料台，所述坩埚的底部设有放料孔以及用于关闭和开启所述放料孔的开合装置；所述熔液仓用于承接从所述坩埚的放料孔流出的熔料，其底部设有硅芯模具；所述升降托料台位于所述硅芯模具的下方，所述熔液仓内的熔料经过所述硅芯模具并凝固后能够垂落于所述升降托料台，所述升降托料台用于通过与结晶速度相匹配的速度向下移动使管状硅芯向下延伸生长。

可选地，所述硅芯模具包括圆心重合的外环体和中心体，所述外环体和中心体之间形成用于对所述熔料进行塑形的环形空间，所述外环体和中心体在顶部或接近顶部的位置局部连接，形成能够使熔料向下进入所述环形空间的熔料通道。

可选地，所述外环体和中心体通过在圆周方向上均匀分布的径向连接部相连接，所述径向连接部之间形成弧形熔料通道。

可选地，所述熔液仓的底部设有上下贯通的定位孔，所述硅芯模具安装于所述定位孔；或者，所述硅芯模具与所述熔液仓的底部为一体式结构。

可选地，所述熔液仓的底部设有至少两个所述硅芯模具，所述硅芯模具以所述熔液仓的轴线为中心沿圆周方向排列分布。

可选地，所述托料台与管状硅芯相接触的表面设有将所述管状硅芯的内部与外部相连通的透气槽，以使所述管状硅芯的内部与外部压力相一致。

可选地，设有加热装置，所述加热装置包括第一加热装置和第二加热装置，所述第一加热装置位于所述坩埚和熔液仓的外围，用于对所述坩埚和熔液仓进行加热；所述第二加热装置位于所述第一加热装置的下方，用于调节所述熔液仓与升降托料台之间的温度差，使所述熔液仓与升降托料台之间形成温度梯度。

可选地，所述炉体包括筒体、位于所述筒体两端的封头及支架；所述筒体和封头为夹套结构，其夹套中间形成有冷却流道，所述冷却流道内用于通入对所述筒体及封头进行保护的冷却介质。

可选地，所述封头包括上封头和下封头，所述上封头设有温度传感器和/或压力传感器，所述筒体在中下方位置设有温度传感器和/或压力传感器。

可选地，所述封头设有惰性气体出入管道。

为实现上述目的，本发明提供一种管状硅芯的制造方法，包括以下步骤：

装料，开启炉体将晶体料装入坩埚内；

抽真空，关闭炉体后对整个炉体进行抽真空，并充入惰性气体；

熔料，对坩埚进行加热，直至坩埚内的料完全融化;

出料，打开坩埚底部的开合装置，使得熔料从坩埚底部的放料孔流出至熔液仓内；

结晶凝固，熔料从熔液仓底部的硅芯模具流过时，通过调节熔液仓与硅芯模具下方的升降托料台之间的温度差，使得熔液仓与升降托料台之间存在温度梯度；

延伸生长，晶体凝固后向下垂落到升降托料台上，升降托料台随结晶速度向下移动，使得管状硅芯向下延伸生长，直至达到设计长度；

定长裁断，通过熔液仓底部的裁断装置对各管状硅芯进行裁断；

后处理，取出管状硅芯，关闭炉体。

本发明所提供的管状硅芯的制造设备，其隔热保温装置的内部由坩埚、熔液仓、升降托料台形成至少三级结构，工作时，坩埚内的熔料从其底部的放料孔进入熔液仓，然后经过熔液仓底部的硅芯模具并凝固后垂落于升降托料台，升降托料台以一定速度向下移动，从而使管状硅芯向下不断延伸生长，直至达到设计长度。通过坩埚底部的开合装置可以控制熔化后的晶体进入熔液仓，相比无控制方式的自流制备，晶体的熔化状态可控，可使进入硅芯模具的晶体液料熔化的更加充分，而且，与向上拉制的生长方式相比，在延伸生长过程中，晶体液料不需要克服重力，而是利用重力不断垂落于升降托料台，能够使管状硅芯稳定生长，所制造的管状硅芯一致性更高。此外，通过在熔液仓底部设置多组硅芯模具，可实现多组硅芯模具同时使用，相比单根模具的制造设备，制造能力更加高效，能耗更低。

本发明所提供的制造方法通过坩埚、熔液仓、硅芯模具、升降托料台的协同配合，采用向下延伸生长的方式来产出管状硅芯，因此，也应具有相应的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的一种管状硅芯的制造设备的结构示意图；

图2为图1所示管状硅芯的制造设备的A-A视图；

图3为硅芯模具安装于熔液仓底部的局部放大示意图；

图4为硅芯模具的结构示意图；

图5为硅芯模具的俯视图；

图6为图5的C-C视图；

图7为图5的D-D旋转视图；

图8为升降托料台的结构示意图；

图9为图8所示升降托料台的俯视图；

图10为本发明实施例所提供的一种管状硅芯的制造方法的流程图。

图中：

10.炉体；11.筒体；12.上封头；13.下封头；14.支架；15.冷却流道；16.温度传感器；17.压力传感器；20.隔热保温装置；21.悬臂；30.加热装置；31.第一加热装置；32.第二加热装置；40.坩埚；41.放料孔；42.牵拉杆；43.堵头； 50.熔液仓；51.凸台；52.定位孔；60.硅芯模具；61.外环体；611.外翻边缘；62.中心体；63.环形空间；64.径向连接部；64a.上斜面；64b.竖平面；64c.下斜面；65.弧形熔料通道；70.升降托料台；71.透气槽；711.环形透气槽；712.径向透气槽；80.电气控制机构；90.管状硅芯。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

请参考图1至图3，图1为本发明实施例所提供的一种管状硅芯的制造设备的结构示意图；图2为图1所示管状硅芯的制造设备的A-A视图；图3为硅芯模具安装于熔液仓底部的局部放大示意图。

如图所示，在一种具体实施例中，本发明所提供的管状硅芯的制造设备，主要由炉体10、隔热保温装置20、加热装置30、坩埚40、熔液仓50、硅芯模具60、升降托料台70、电气控制机构80等部分组成，坩埚40、熔液仓50、硅芯模具60、升降托料台70为单质或复合材料，在工作过程中不影响硅料质量。

炉体10由筒体11、上封头12、下封头13及支架14构成，上封头12和下封头13分别位于筒体11的上下两端，筒体11和上封头12、下封头13设计为夹套结构，夹套中间为冷却流道15，冷却流道15内通有冷却介质用于保护筒体11及封头，筒体11与封头之间有密封结构，以保证内部空间的密封性能，支架14用于支撑筒体11及封头。

筒体11及封头设有温度传感器、压力传感器。具体地，上封头12设有温度传感器16和压力传感器17，筒体11在中下方位置设有另一温度传感器16。通过在以上位置设置温度传感器16和压力传感器17，可以更好的实时检测设备内部的温度和压力，控制一个均匀的温场和压力场。

此外，上封头12还设有惰性气体出入管道，以便于向筒体11内部输入惰性气体，对熔料过程和生长过程进行保护。

炉体10中设有隔热保温装置20，由于整个设备核心温度为1400-1500℃，通过在炉体10内部设置隔热保温装置20，可以为硅芯制造提供安全可靠的内部空间。在本实施例中，隔热保温装置20的材料为石墨毡、固化毡或二者复合体。

由于封头分为上封头12和下封头13，与之相对应地，隔热保温装置20分为位于筒体11内侧的圆筒部分，以及位于上封头12和下封头13内侧的平面部分，在关闭状态下，上下两个平面部分覆盖于圆筒部分的上下两端，形成封闭的内部空间。当打开上封头12或下封头13时，两个平面部分能够分别随上封头12和下封头13移动，与圆筒部分分离，以便于从上方装入晶体材料，或者，从下方取出成型的管状硅芯90。

坩埚40、熔液仓50及升降托料台70由上至下依次设置在隔热保温装置20的内部，隔热保温装置20的内壁设有向圆心方向径向延伸的悬臂21，这些悬臂21在周向上均匀分布，并分为上下两层，其中上层悬臂21用于支撑坩埚40，下层悬臂21用于支撑熔液仓50。

坩埚40的底部设有放料孔41以及用于关闭和开启放料孔的开合装置，开合装置主要由牵拉杆42和位于牵拉杆下端的堵头43构成，坩埚40的顶部、隔热保温装置20的顶部以及上封头12的顶部设有供牵拉杆42穿过的通孔，牵拉杆42的上端与电气控制机构80传动连接，通过电气控制机构80可驱动牵拉杆42上升或下降，使堵头43脱离或压紧放料孔41，从而达到将放料孔41导通或关闭的目的。

开合装置在晶体材料熔化过程中处于闭合状态，当红外温度传感器检测到熔料被加热至1400-1500℃后，反馈电气控制机构80信号，开合装置通过外部电气控制机构80打开，保证了进入熔液仓50和硅芯模具60的熔料始终处于充分融化的状态。

熔液仓50位于坩埚40下方，其上部为朝向坩埚底部的敞口，内腔呈上宽下窄的倒梯形，底部在中央位置形成有锥台形状的凸台51，以凸台51为中心，熔液仓50的底部设有四组沿周向方向均匀分布的定位孔52，每一组定位孔52的数量为两个且两个定位孔52沿径向方向排列，各定位孔52为穿过熔液仓50底部的通孔，尺寸根据硅芯模具60的外径设置，硅芯模具60以一一对应的方式安装于定位孔52。由于一共设有八个定位孔52，因此，可以安装八个硅芯模具60，从而一次性产出八根管状硅芯90。

当然，定位孔52和硅芯模具60的数量可以根据实际需要而定，在其他实施例中，也可以是两个、四个、六个或更多个，而且可以采用不同于本实施例的方式进行排列。

请一并参考图4至图7，图4为硅芯模具的结构示意图；图5为硅芯模具的俯视图；图6为图5的C-C视图；图7为图5的D-D旋转视图。

如图所示，硅芯模具60具有同圆心的外环体61和中心体62，外环体61和中心体62之间形成用于对熔料进行塑形的环形空间63，外环体61和中心体62在顶部或接近顶部的位置通过径向连接部64局部连接，径向连接部64之间形成能够使熔料向下进入环形空间的弧形熔料通道65，每一个径向连接部64的两侧分别形成有上斜面64a和下斜面64c，上斜面64a与下斜面64c之间为竖平面64b，通过设计上斜面64a和下斜面64c，可以在保证硅芯模组60整体刚性的前提下，具有顺液的作用，也就是使熔料向下顺利流入环形空间63的作用。

为了便于进行定位，外环体61的上端设有使其呈“T”形的外翻边缘611，硅芯模具60在装入定位孔52之后，可以通过外翻边缘611支撑在定位孔52的上边缘，而且，硅芯模具60的长度可以大于定位孔52的深度，也就是说，硅芯模具60的下端可以超出定位孔52，向下继续延伸一端距离，从而具有足够的长度对熔料进行塑形，使其以中空的形状进行结晶。

升降托料台70位于硅芯模具60的下方，熔液仓50内的熔料经过硅芯模具60并凝固后能够垂落于升降托料台70，在工作时，升降托料台70通过与结晶速度相匹配的速度向下移动，使管状硅芯90向下延伸生长，升降托料台70通过上下移动，可实现同一模具制造不同长度的管状硅芯90。

如图8、图9所示，升降托料台70与管状硅芯90相接触的部分设有透气槽71，在本实施例中，透气槽71包括两道环形透气槽711以及多道从中心区域向外延伸的径向透气槽712。通过透气槽71可以将管状硅芯90的内部与外部相连通，保证向下拉伸硅芯时内外压力相等，使最终产出的管状硅芯90的壁厚均匀一致。

加热装置30分为第一加热装置31和第二加热装置32，两者均可以对加热温度进行调整，第一加热装置31位于坩埚40和熔液仓50的外围，用于对坩埚40和熔液仓50进行加热；第二加热装置32位于第一加热装置31的下方，用于调节熔液仓50与升降托料台70之间的温度差，使熔液仓50与升降托料台70之间形成温度梯度。

运行时，当第一加热装置31将熔料加热至1400℃-1500℃后，可以通过外部电气控制机构打开开合装置；第二加热装置32固定设置于第一加热装置31的下方，加热温度为1348℃-1452℃；第二加热装置32的加热温度低于第一加热装置31的加热温度，两者之间的温度梯度可控制在50±2℃，配合升降托料台70可达到良好的结晶目的；升降托料台70的外径小于第二加热装置32的内径，可沿第二加热装置32内部升降，升降托料台70的移动速度为0.1 mm/min -5mm/min，本方案通过设置第二加热装置32、设置第一、第二加热装置的温度梯度、设置升降托料台70并控制托料台的移动速度，可保证硅芯的规则成型，并提高硅芯的制造效率。

上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。

例如，硅芯模具60对熔液进行塑形的环形空间呈正方形，以产出横截面呈正方形的管状硅芯90，或者，硅芯模具60与熔液仓50的底部为一体式结构，也就是说在熔液仓50底部加工与硅芯模具60同样的结构，等等。

由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

请继续参考图10，图10为本发明实施例所提供的一种管状硅芯的制造方法的流程图。

除了上述管状硅芯制造设备，本发明还提供一种管状硅芯制造方法，其可以用于生产多晶硅或其它晶体材料的管状硅芯90，生产过程包含装料-抽真空-熔料-出料-结晶凝固-延伸生长-裁断-后处理等步骤，具体如下：

S10：装料，开启上封头12将清洗干净的晶体料装入坩埚40内，所装晶体高度不超过坩埚容量的4/5。

S20：抽真空，关闭上封头12后对整个炉体10进行抽真空至小于10Pa，充入少量氮气或是氩气，再次抽真空至小于10Pa，反复相同动作2-3次，最后充氩气至微正压。

S30：熔料，开启加热装置30对坩埚40进行加热，直至坩埚40内的料完全融化，加热系统为感应加热或是电阻加热，熔料过程采用惰性气体进行保护，惰性气体可以是氩气，加热系统位于坩埚40、熔液仓50周围，坩埚40、熔液仓50的材质为氮化硅或是碳化硅。

S40：出料，打开坩埚40底部开合装置，开合装置可以是螺栓紧固或是其他机械紧固形式：如液压或气压钳式抓紧。

使得熔料从坩埚40底部放料孔41流出至熔液仓50内，开合装置在晶体材料熔化过程中处于闭合状态，在加热至1400-1500℃后可以通过外部电气控制机构80打开，熔液仓50位于坩埚40下方，熔液仓50底部有定位孔52，定位孔52内装有硅芯模具60，硅芯模具60具有同心环结构，以便对熔液进行塑形，使其以空心的方式进行结晶。

S50：结晶凝固，熔融液体从熔液仓50底部的多个硅芯模具60流过时，通过加热调节熔液仓50与升降托料台70之间的温度差，使得熔液仓50与升降托料台70之间存在温度梯度。

此温度梯度是指熔液仓50与升降托料台70之间的温度变化由高到低，越靠近托料台温度越低，硅芯在生产过程中呈现出从硅芯模具60流出的是液态，而接触到升降托料台70后凝固变成固态的现象。

S60：延伸生长，晶体凝固后向下移动垂落到升降托料台70上，升降托料台70的稳定移动由炉体外机械结构控制，升降托料台70能随结晶速度向下稳定移动，使得管状硅芯90向下延伸生长，直至达到规定长度尺寸。

升降托料台70与管状硅芯90接触部分可设置防止倒伏的定位机构，而且，升降托料台70与管状硅芯90接触部分设有透气槽71，通过透气槽71可以将管状硅芯90的内部与外部相连通，保证向下拉伸硅芯时内外压力相等，使最终产出的管状硅芯90的壁厚均匀一致。

S70：定长裁断，待管状硅芯90达到规定长度后，通过熔液仓50底部的裁断装置对各管状硅芯90进行裁断，具体可以采用机械切刀进行或激光进行截断。

S80：后处理，取出管状硅芯90，关闭下封头13。

本发明通过设计炉体10、隔热保温装置20，为硅芯制造提供了安全可靠的空间；通过在空间内由上至下设置的坩埚40、熔液仓50、硅芯模具60、升降托料台70，实现了硅芯的稳定、节能制造；开合装置控制熔化后的晶料进入熔液仓50，相比无控制方式的自流制备，晶体的熔化状态可控，可使进入硅芯模具60的晶料熔化更加充分；而且，本发明可实现多组硅芯模具60同时使用，相比单根模具的制造设备，制造能力更加高效。此外，通过晶料的充分熔化、升降托料台70以及透气槽71的设置，所制造的管状硅芯的一致性更高，质量更加稳定。

以上对本发明所提供的管状硅芯的制造设备及制造方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种管状硅芯的制造设备，其特征在于，包括炉体和位于所述炉体中的隔热保温装置，所述隔热保温装置的内部由上至下依次设置有坩埚、熔液仓及升降托料台，所述坩埚的底部设有放料孔以及用于关闭和开启所述放料孔的开合装置；所述熔液仓用于承接从所述坩埚的放料孔流出的熔料，其底部设有硅芯模具；所述升降托料台位于所述硅芯模具的下方，所述熔液仓内的熔料经过所述硅芯模具并凝固后能够垂落于所述升降托料台，所述升降托料台用于通过与结晶速度相匹配的速度向下移动使管状硅芯向下延伸生长。

2.根据权利要求1所述的管状硅芯的制造设备，其特征在于，所述硅芯模具包括圆心重合的外环体和中心体，所述外环体和中心体之间形成用于对所述熔料进行塑形的环形空间，所述外环体和中心体在顶部或接近顶部的位置局部连接，形成能够使熔料向下进入所述环形空间的熔料通道。

3.根据权利要求2所述的管状硅芯的制造设备，其特征在于，所述外环体和中心体通过在圆周方向上均匀分布的径向连接部相连接，所述径向连接部之间形成弧形熔料通道。

4.根据权利要求1所述的管状硅芯的制造设备，其特征在于，所述熔液仓的底部设有上下贯通的定位孔，所述硅芯模具安装于所述定位孔；或者，所述硅芯模具与所述熔液仓的底部为一体式结构。

5.根据权利要求4所述的管状硅芯的制造设备，其特征在于，所述熔液仓的底部设有至少两个所述硅芯模具，所述硅芯模具以所述熔液仓的轴线为中心沿圆周方向排列分布。

6.根据权利要求1所述的管状硅芯的制造设备，其特征在于，所述托料台与管状硅芯相接触的表面设有将所述管状硅芯的内部与外部相连通的透气槽，以使所述管状硅芯的内部与外部压力相一致。

7.根据权利要求1所述的管状硅芯的制造设备，其特征在于，设有加热装置，所述加热装置包括第一加热装置和第二加热装置，所述第一加热装置位于所述坩埚和熔液仓的外围，用于对所述坩埚和熔液仓进行加热；所述第二加热装置位于所述第一加热装置的下方，用于调节所述熔液仓与升降托料台之间的温度差，使所述熔液仓与升降托料台之间形成温度梯度。

8.根据权利要求1所述的管状硅芯的制造设备，其特征在于，所述炉体包括筒体、封头及支架；所述封头位于所述筒体的两端，所述筒体和封头为夹套结构，其夹套中间形成有冷却流道，所述冷却流道内用于通入对所述筒体及封头进行保护的冷却介质。

9.根据权利要求8所述的管状硅芯的制造设备，其特征在于，所述封头包括上封头和下封头，所述上封头设有温度传感器和/或压力传感器，所述筒体在中下方位置设有温度传感器和/或压力传感器。

10.根据权利要求9所述的管状硅芯的制造设备，其特征在于，所述封头设有惰性气体出入管道。

11.一种管状硅芯的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

装料，开启炉体将晶体料装入坩埚内；

抽真空，关闭炉体后对整个炉体进行抽真空，并充入惰性气体；

熔料，对坩埚进行加热，直至坩埚内的料完全融化;

出料，打开坩埚底部的开合装置，使得熔料从坩埚底部的放料孔流出至熔液仓内；

结晶凝固，熔料从熔液仓底部的硅芯模具流过时，通过调节熔液仓与硅芯模具下方的升降托料台之间的温度差，使得熔液仓与升降托料台之间存在温度梯度；

延伸生长，晶体凝固后向下垂落到升降托料台上，升降托料台随结晶速度向下移动，使得管状硅芯向下延伸生长，直至达到设计长度；

定长裁断，通过熔液仓底部的裁断装置对各管状硅芯进行裁断；

后处理，取出管状硅芯，关闭炉体。