CN206902281U - 一种单晶炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单晶炉。该单晶炉通过在进气管上设置气体预热装置，气体预热装置可以对进入炉体内的氩气进行加热，避免温度较低的氩气进入炉体内对炉体内的温度造成较大的影响，在单晶炉工作的过程中，可以保证炉体内的温度保持在一个稳定的范围内，避免对晶棒的生长造成较大的影响，保证最后长成的硅棒质量达到较高的质量水平，另外，利用抽气泵将抽气孔排出的高温废氩气通过引气管导入空腔内，利用高温废氩气对新的氩气进行预热，不但可以充分利用高温废氩气中含有的热量，实现节能减排，同时，被预热的氩气通入炉体内，可以减少氩气带走炉体内的热量，进一步实现节能减排。适合在单晶生产设备领域推广应用。

Description

一种单晶炉

技术领域

本实用新型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，其中直拉法是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，然后在低真空以及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，接着使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电池的材料。

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。这种单晶炉在实际使用过程中存在以下问题：首先，在单晶炉工作的过程中，炉体内的温度需保持在一个稳定的范围内，由于现有的单晶炉都是直接将室温的氩气通入炉体内，由于炉体内的温度较高，通常都是几百度的高度，常温的氩气进入炉体内势必会对炉体内的温度造成较大的影响，如果炉体内温度波动变化较大会对晶棒的生长造成较大的影响，最后长成的晶棒质量不高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够提高生产效率的单晶炉。

本实用新型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，还包括氩气管与氩气源，所述氩气源与氩气管通过进气管相连，所述氩气管的末端穿过炉体伸入到石英坩埚内，所述进气管上设置有气体预热装置，所述气体预热装置包括密闭的空腔，所述空腔内设置有换热管，所述换热管的两端分别延伸至空腔外并与进气管连通，所述氩气源内的氩气依次沿进气管、换热管、氩气管流入坩埚内，所述换热管与空腔的连接处密封，所述空腔上连接有引气管与排气管，所述引气管的一端与炉体上设置的抽气孔连通，引气管的另一端与空腔内部连通，所述引气管上设置有抽气泵，所述排气管与空腔内部连通。

进一步的是，所述换热管为金属盘管。

进一步的是，所述换热管采用铜管制作而成。

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、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。

本实用新型的有益效果是：通过在进气管上设置气体预热装置，气体预热装置可以对进入炉体内的氩气进行加热，避免温度较低的氩气进入炉体内对炉体内的温度造成较大的影响，在单晶炉工作的过程中，可以保证炉体内的温度保持在一个稳定的范围内，保证最后长成的硅棒质量达到较高的质量水平，另外，利用抽气泵将抽气孔排出的高温废氩气通过引气管导入空腔内，利用高温废氩气对新的氩气进行预热，不但可以充分利用高温废氩气中含有的热量，实现节能减排，同时，被预热的氩气通入炉体内，可以减少氩气带走炉体内的热量，进一步实现节能减排，降低晶棒的生产成本。

附图说明

图1是本实用新型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、保温筒12、保温毡13、进气管14、氩气源15、气体预热装置16、空腔161、换热管162、引气管163、排气管164、抽气泵165、热辐射反射层17。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

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与氩气源15，所述氩气源15与氩气管7通过进气管14相连，所述氩气管7的末端穿过炉体1伸入到石英坩埚4内，所述进气管14上设置有气体预热装置16，所述气体预热装置16包括密闭的空腔161，所述空腔161内设置有换热管162，所述换热管162的两端分别延伸至空腔161外并与进气管14连通，所述氩气源15内的氩气依次沿进气管14、换热管162、进气管14流入坩埚6内，所述换热管162与空腔161的连接处密封，所述空腔161上连接有引气管163与排气管164，所述引气管163的一端与炉体1上设置的抽气孔2连通，引气管163的另一端与空腔161内部连通，所述引气管163上设置有抽气泵165，所述排气管164与空腔161内部连通。通过在进气管14上设置气体预热装置16，气体预热装置16可以对进入炉体1内的氩气进行加热，避免温度较低的氩气进入炉体1内对炉体1内的温度造成较大的影响，在单晶炉工作的过程中，可以保证炉体1内的温度保持在一个稳定的范围内，保证最后长成的晶棒质量达到较高的质量水平，另外，利用抽气泵165将抽气孔2排出的高温废氩气通过引气管163导入空腔161内，利用高温废氩气对新的氩气进行预热，不但可以充分利用高温废氩气中含有的热量，实现节能减排，同时，被预热的氩气通入炉体1内，可以减少氩气带走炉体1内的热量，进一步实现节能减排，降低晶棒的生产成本。

为了提高换热效率，延长换热时间，所述换热管162为金属盘管。为了进一步提高换热效率，所述换热管162采用铜管制作而成。

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、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17。

Claims (6)

1.一种单晶炉，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)与氩气源(15)，所述氩气源(15)与氩气管(7)通过进气管(14)相连，所述氩气管(7)的末端穿过炉体(1)伸入到石英坩埚(4)内，其特征在于：所述进气管(14)上设置有气体预热装置(16)，所述气体预热装置(16)包括密闭的空腔(161)，所述空腔(161)内设置有换热管(162)，所述换热管(162)的两端分别延伸至空腔(161)外并与进气管(14)连通，所述氩气源(15)内的氩气依次沿进气管(14)、换热管(162)、氩气管(7)流入石英坩埚(4)内，所述换热管(162)与空腔(161)的连接处密封，所述空腔(161)上连接有引气管(163)与排气管(164)，所述引气管(163)的一端与炉体(1)上设置的抽气孔(6)连通，引气管(163)的另一端与空腔(161)内部连通，所述引气管(163)上设置有抽气泵(165)，所述排气管(164)与空腔(161)内部连通。

2.如权利要求1所述的单晶炉，其特征在于：所述换热管(162)为金属盘管。

3.如权利要求2所述的单晶炉，其特征在于：所述换热管(162)采用铜管制作而成。

4.如权利要求3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)、均位于保温筒(12)内。

5.如权利要求4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)。

6.如权利要求5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(17)。