CN205954149U - 一种用于mcz法拉制单晶硅的降氧装置 - Google Patents

Abstract

一种用于MCZ法拉制单晶硅的降氧装置，是由转轴和叶片组成的搅拌器装置，转轴为下粗上细的变径式轴杆，叶片均匀分布固定安装在转轴的下端头上，转轴的上端头为单晶炉中轴石墨夹头连接头。有益效果在于：相比其他降氧方式和手段，能耗低，操作简单，见效快，有效避免了单晶头部氧含量偏高的问题；并且结合单晶炉的其它常规降氧可进一步提高单晶硅棒拉制降氧效果，提高了单晶硅棒利用率，降低了生产成本。

Description

一种用于MCZ法拉制单晶硅的降氧装置

技术领域

本实用新型属于MCZ法单晶硅拉制领域，具体涉及一种用于制备头部低氧单晶硅的降氧设备装置。

背景技术

制备头部低氧单晶硅棒，减少单晶内部由于氧高诱发的缺陷，可以提高后期产品成品率和单晶性能的可靠性；而行业内在单晶硅棒拉制过程中，持续高温进行化料期间，溶硅与石英坩埚极速反应，致使溶硅中氧含量在此阶段极速增加并达到峰值；其中MCZ法拉制可以有效降低晶体氧含量，但同时抑制了化料完成后溶硅中氧的挥发，无法降低晶体头部氧含量，致使MCZ法制备单晶头部氧含量仍然偏高。

研究发现，单晶炉拉制单晶硅棒的生产过程中，氩气流量大小、熔体内热对流、与坩埚的反应速度、晶转和锅转的强制对流、溶硅氧含量挥发速率等因素都会影响溶硅氧含量。目前所采用的控制溶硅氧含量方法主要是控制氩气流量大小、与坩埚的反应速度、晶转和锅转的速度，虽然能有效降低溶硅氧含量，但是控制度差，无法解决化料完成后溶硅中氧的挥发效果差，晶体头部氧含量高的问题。采用搅拌工艺对完全反应溶化的硅料在拉制硅棒之前进行搅拌，能够加速化料完成后溶硅中氧的挥发，降低晶体头部氧含量，解决MCZ法制备单晶头部氧含量偏高的问题，但是现有的MCZ法单晶硅拉制过程中并没有这一步骤，所以现有单晶炉设备，并无用于完成搅拌工艺的装置，无法实现搅拌步骤。

发明内容

本实用新型的目的是为了实现单晶炉中MCZ法拉制单晶硅的搅拌降氧工艺，可以独立配合安装在单晶炉中轴石墨夹头上，利用单晶炉中轴旋转完成搅拌降氧工艺的装置。

解决MCZ法拉制单晶硅棒工程中，溶硅中氧的挥发被抑制，无法降低晶体头部氧含量，致使单晶头部氧含量偏高的问题，同时单晶硅氧含量期望值无法达到合理期望控制，提供一种用于MCZ法拉制单晶硅的降氧工艺方法，有效降低和控制调节溶硅氧含量。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：利用单晶炉中轴动力装置，配置能够安装在单晶炉中轴石墨夹头上的搅拌器装置，在硅料化料完成后，使用搅拌器按需求规定时间搅拌作业，使溶硅中氧含量挥发降低，达到降氧目的。

本实用新型用于MCZ法拉制单晶硅的降氧装置是由转轴和叶片组成的搅拌器装置，转轴为下粗上细的变径式轴杆，叶片均匀分布固定安装在转轴的下端头上，转轴的上端头为单晶炉中轴石墨夹头连接头。

所述的转轴和叶片采用石英材料制成。

所述的叶片为两瓣式或三瓣式或四瓣式。

所述的叶片为螺旋构造或直板构造。

所述的叶片的旋向与单晶炉中轴的晶转方向一致。

本实用新型的有益效果在于：相比其他降氧方式和手段，能耗低，操作简单，见效快，有效避免了单晶头部氧含量偏高的问题；并且结合单晶炉的其它常规降氧手段如：控制氩气流量大小、与坩埚的反应速度、晶转和锅转的速度，可进一步提高单晶硅棒拉制降氧效果，提高了单晶硅棒利用率，降低了生产成本。

附图说明

附图1为本实用新型的构造示意图；

附图2为本实用新型的降氧装置构造示意图；

附图3为本实用新型的两瓣式叶片降氧装置构造示意图；

附图4为本实用新型的三瓣式叶片降氧装置构造示意图；

附图5为本实用新型的四瓣式叶片降氧装置构造示意图；

附图中：

石英坩埚1、单晶炉中轴石墨夹头2、拌器装置3、转轴31、下端头311、上端头312、叶片32。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施过程对本实用新型进行详细说明：

如附图1所示，MCZ法拉制单晶硅的降氧工艺，采用单晶炉拉制单晶硅棒，将单晶原料放入单晶炉石英坩埚1中，封闭炉体，通入氩气，设置好炉压，高温持续加热石英坩埚1，待单晶原料完全反应溶化成液态，在单晶炉中轴石墨夹头2上安装搅拌器装置3，根据溶硅氧含量要求设定搅拌时间，对溶硅进行搅拌作业，搅拌作业完成后卸下搅拌器装置3，进行单晶硅棒拉制作业。

如附图所示，本实用新型用于MCZ法拉制单晶硅的降氧装置是由转轴31和叶片32组成的搅拌器装置，转轴31为下粗上细的变径式轴杆，叶片32均匀分布固定安装在转轴31的下端头311上，转轴31的上端头312为单晶炉中轴石墨夹头3连接头。

所述的转轴31和叶片32采用石英材料制成。

所述的叶片32为两瓣式或三瓣式或四瓣式。

所述的叶片32为螺旋构造或直板构造。

所述的叶片32的旋向与单晶炉中轴的晶转方向一致。

实施例

使用时，用于MCZ法制备单晶硅的降氧装置，石英材料制作的转轴1和叶片2，转轴1起到连接固定叶片2和传输单晶炉中轴动力的作用，叶片2浸没于溶硅中，随单晶炉中轴旋转对溶硅进行充分搅拌，使得液面运动加快，溶硅中聚集在局部的杂质或是分布不均匀的杂质就会随溶硅运动，均匀分布于溶硅中，同时石英坩埚与溶硅反应产生的Si0也会随着溶硅运动，到达液面时，氧就会以Si0的形式蒸发出去。

通过上述MCZ法拉制单晶硅的降氧工艺拉制4寸单晶硅棒料，以投料量为50Kg、通入氩气流量为45s l pm、炉压设置为15Torr、拉速为1.35mm/mi n为例，根据拉制不同期望氧含量值，搅拌时间依次按以下规定设置：

1.单晶的期望氧含量值为8-9e+17atm/cm^3之间，根据期望值进行搅拌5-8mi n；

2.单晶的期望氧含量值为7.5-8e+17atm/cm^3，根据期望值进行搅拌10-15mi n；

3.单晶的期望氧含量值为7.5E+17atm/cm^3以下，根据期望值进行搅拌15-25min；

下表为按照以上工艺拉制单晶硅棒料的实验检测结果及常规工艺的检测结果对比，检测位置为单晶头部：

实验检测结果表明，本实用新型申请用于MCZ法拉制单晶硅的降氧装置通过对溶硅不同时长的搅拌，有效降低了单晶头部氧含量。

Claims (5)

1.一种用于MCZ法拉制单晶硅的降氧装置,其特征在于：由转轴(31)和叶片(32)组成的搅拌器装置，转轴(31)为下粗上细的变径式轴杆，叶片(32)均匀分布固定安装在转轴(31)的下端头(311)上，转轴(31)的上端头(312)为单晶炉中轴石墨夹头(3)连接头。

2.如权利要求1所述的用于MCZ法拉制单晶硅的降氧装置,其特征在于：转轴(31)和叶片(32)采用石英材料制成。

3.如权利要求1所述的用于MCZ法拉制单晶硅的降氧装置,其特征在于：叶片(32)为两瓣式或三瓣式或四瓣式。

4.如权利要求1所述的用于MCZ法拉制单晶硅的降氧装置,其特征在于：叶片(32)为螺旋构造或直板构造。

5.如权利要求1所述的用于MCZ法拉制单晶硅的降氧装置,其特征在于：叶片(32)的旋向与单晶炉中轴的晶转方向一致。