CN207811930U - 单晶炉导流筒 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种单晶炉导流筒。本实用新型的单晶炉导流筒具有上端口和下端口，且该单晶炉导流筒包括外筒体、内筒体、外锥筒和内锥筒。内筒体设于外筒体内。外锥筒设于内筒体内。内锥筒设于外锥筒内，并与外锥筒间形成有连通上端口和下端口的气流通道，且内锥筒和外锥筒的传热系数均大于内筒体和外筒体的传热系数。

Description

单晶炉导流筒

技术领域

本实用新型涉及一种单晶炉导流筒。

背景技术

目前，制造单晶硅的方法有直拉法、悬浮区熔法、基座法和片状单晶生长法等，其中，由于直拉法生长单晶硅的设备和工艺较为简单，生产效率高，且容易控制单晶中的杂质浓度，因此，直拉法生长单晶硅应用较为广泛。直拉法所采用的单晶炉是制备单晶硅的主要设备，单晶炉内部装有热场，热场设有导流筒。可使惰性气体(例如氩气)的气流可由上而下经过导流筒导入热场内部，带走硅溶液上方的SiO，并对单晶硅进行降温，增大其纵向温度梯度，使单晶快速生长。

但是，现有的导流筒通常为石墨等材料，其温度梯度相对较小。因此，单晶硅生长速度较慢，单位时间内所产出的有效单晶较少，生产效率较低。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能提高单晶硅生长速度的单晶炉导流筒。

本实用新型的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本实用新型的实践而习得。

根据本实用新型的一个方面，一种单晶炉导流筒，具有上端口和下端口，所述单晶炉导流筒包括外筒体、内筒体、外锥筒和内锥筒。所述内筒体设于所述外筒体内。所述外锥筒设于所述内筒体内。所述内锥筒设于所述外锥筒内，并与所述外锥筒间形成有连通所述上端口和所述下端口的气流通道，且所述内锥筒和所述外锥筒的传热系数均大于所述内筒体和所述外筒体的传热系数。

根据本实用新型的一实施方式，所述外锥筒和所述内锥筒的锥度相同。

根据本实用新型的一实施方式，所述外锥筒和所述内锥筒的锥度不同，且所述外锥筒和所述内锥筒之间的距离由所述上端口向所述下端口逐渐变小。

根据本实用新型的一实施方式，所述内锥筒的侧壁为平滑的圆锥面。

根据本实用新型的一实施方式，所述内锥筒的外周形成有多个周向分布的凸棱，多个所述凸棱均沿所述内锥筒的母线方向延伸且均与所述外锥筒接触，以将所述气流通道分隔为多个子通道。

根据本实用新型的一实施方式，所述内锥筒由多个外凸弧面和多个内凹弧面平滑过渡连接所围成，所述外凸弧面为所述凸棱。

根据本实用新型的一实施方式，所述内锥筒的至少一个所述凸棱通过铆钉与所述外锥筒连接。

根据本实用新型的一实施方式，所述铆钉的材料与所述内锥筒和/或所述外锥筒的材料相同。

根据本实用新型的一实施方式，所述外锥筒与所述内筒体贴合。

根据本实用新型的一实施方式，所述内锥筒和/或所述外锥筒的材料为钼。

由上述技术方案可知，本实用新型具备以下优点和积极效果中的至少之一：

可通过内锥筒与外锥筒在内筒体中形成一独立的连通下端口和上端口的气流通道，即内锥筒与外锥筒之间的空间；使得进入上端口的惰性气体的气流可通过该气流通道从下端口输出，并带走热量。在此过程中，由于内锥筒和外锥筒的传热系数均大于内筒体和外筒体的传热系数，可使散热速度得以提高，相较于现有技术，可提高单晶炉导流筒内部的纵向温度梯度，从而有利于提升单晶生长速度，提高生产效率。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本实用新型的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本实用新型单晶炉导流筒一实施方式的剖视图；

图2是本实用新型单晶炉导流筒一实施方式的俯视图；

图3是本实用新型单晶炉导流筒一实施方式中外锥筒和内锥筒的俯视图。

图中：1、外筒体；2、内筒体；3、外锥筒；4、内锥筒；41、外凸弧面；42、内凹弧面；5、气流通道；6、保温夹层；7、铆钉。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”、“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“顶”、“底”等也作具有类似含义。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

本实用新型实施方式中提供一种单晶炉导流筒，用于单晶炉，该单晶炉可用来进行单晶硅的生长，具体原理可参考现有技术，在此不再详述。

如图1-图3所示，本实用新型实施方式的单晶炉导流筒可以包括外筒体1、内筒体2、外锥筒3和内锥筒4。

在一实施方式中，外筒体1可为两端贯通的筒状结构，其可以具有贯通的上开口和下开口。外筒体1的形状可以是圆锥形，但不以此为限，还可以是圆柱形等形状。且外筒体1的材料为石墨。举例而言，外筒体1为圆锥形的筒状结构，上开口位于其大端，下端口位于其小端。同时，上开口可形成有向外延伸的第一翻边，下开口形成有向内延伸形成环形部，且该环形部的边沿可形成有向上凸起的凸环，该环形部可作为外筒体1的底部。

如图1所示，在一实施方式中，内筒体2也可以是两端贯通的圆锥形筒状结构，内其锥度可大于、小于或等于外筒体1锥度。内筒体2也可以具有位于其大端的上开口和位于小端的下开口，内筒体2的上开口的边沿可向外延伸，以形成有第二翻边。内筒体2设于外筒体1内，且第二翻边搭设第一翻边上，内筒体2的上开口则可作为本实施方式的单晶炉导流筒的上端口；同时，内筒体2的下开口的边沿可设有环形槽，内筒体2的下开口的边沿可抵靠于外筒体1的下端口的环形部，且上述的环形槽与上述的凸环配合，外筒体1的下开口可作为本实施方式的单晶炉导流筒的下端口。此外，内筒体2的材料也是石墨。

如图1所示，此外，如图1所示，外筒体1的侧壁与内筒体2的侧壁之间可形成有保温腔，该保温腔可环绕内筒体2一周，且该保温腔内可填充有保温夹层6，保温夹层6可以是石墨软毡、固化毡或其它能起到保温作用的材料，在此不再一一列举，从而提高本实用新型实施方式单晶炉导流筒的保温效果。

如图1-图2所示，在一实施方式中，外锥筒3可以是两端贯通的锥形筒结构，其侧壁可以是平滑的圆锥面，外锥筒3的大端可与上述的上端口连通，小端可与下端口连通。外锥筒3可设于内筒体2内，并与内筒体2贴合，从而将内筒体2的表面覆盖起来，可防止内筒体2的石墨粉末掉入下方的硅溶体中，有利于减少了单晶硅的碳含量，从而提高产品的品质。

外锥筒3的导热系数大于内筒体2和外筒体1的导热系数，举例而言，外锥筒3的材料可采用导热系数高于石墨的钼。当然，外锥筒3也可以是其它耐高温材料，只要使外锥筒3的导热系数高于外筒体1和内筒体2即可，在此不再一一列举。

如图1和图2所示，在一实施方式中，内锥筒4可以是两端贯通的锥筒形结构，其可设于外锥筒3内，并且内锥筒4与外锥筒3间可形成一环形的气流通道5，气流通道5一端连通上端口，另一端连通下端口，惰性气体的气流可从上端口进入，在穿过气流通道5后从下端口吹出。内锥筒4的锥度可以小于外锥筒3的锥度，使得内锥筒4与外锥筒3间距离逐渐缩小，气流通道5从上端口到下端口逐渐变窄，从而可使气流的速度逐渐增大；由于下端口距离单晶硅生长的固液界面较近，气流速度的增大，可使气流能够带走在硅液上方存留的SiO气体，减少了氧进入单晶硅的几率，有利于提高了单晶硅的品质。

在本实用新型的其它实施方式中，内锥筒4的锥度还可以与外锥筒3的锥度相同，使得内锥筒4与外锥筒3之间的距离保持不变；或者，内锥筒4的锥度也可以大于外锥筒3的锥度，只要能形成气流通道5即可，在此不在详述。

在一实施方式中，内锥筒4的外周可形成有凸棱，凸棱的数量可以是十个，当然，凸棱的数量也可以更少或更多，只要大于两个即可。多个凸棱可沿内锥筒4的周向分布，且均沿内锥筒4的母线方向延伸。同时，各个凸棱均与外锥筒3接触，从而可将气流通道5分隔为多个子通道，相邻两个凸棱间形成一个子通道。各个子通道的尺寸可以相同也可以不同。

举例而言，如图3所示，内锥筒4可由多个外凸弧面41和多个内凹弧面42平滑连接围成，外凸弧面41可向靠近外锥筒3的方向凸起，内凹弧面42可向靠近外锥筒3中轴线的方向凹陷。外凸弧面41和内凹弧面42均沿内锥筒4的母线方向从上端口延伸至下端口，外凸弧面41即为上述的凸棱。相邻两外凸弧面41之间的空间即为上述的子通道，各个子通道可共同构成气流通道5。若内锥筒4的锥度小于外锥筒3的锥度，则每个子通道均从上端口到下端口逐渐变窄。当然，内锥筒4包括一圆锥面，凸棱是形成于该圆锥面外的实心凸起结构，只要能与外锥筒3接触并形成多个上述的子通道即可，在此不再详述。

如图2和图3所示，在一实施方式中，内锥筒4上的至少一个凸棱可通过铆钉7与外锥筒3连接，从而将内锥筒4固定于外锥筒3内。每个凸棱上的铆钉7的数量可以是多个，且同一凸棱上的铆钉7可沿凸棱的延伸方向排成一列。当然，同一凸棱上也可以只设置一个铆钉7。同时，当内锥筒4和外锥筒3的材料相同时，铆钉7的材料可与内锥筒4和外锥筒3相同；当内锥筒4和外锥筒3的材料不同时，铆钉7的材料可与内锥筒4和外锥筒3之一相同。当然，铆钉7也可以采用其它材料。

举例而言，内锥筒4可具有十个外凸弧面41，其中三个外凸弧面41通过铆钉7铆接于外锥筒3，且每个铆接于外锥筒3的外凸弧面41上均可设有多个铆钉7，同一外凸弧面41上的多个铆钉7可沿内锥筒4的母线方向排成一列。同时，各个铆钉7、内锥筒4和外锥筒3的材料均为钼。

在本实用新型的其它实施方式中，内锥筒4的侧面也可以是平滑的圆锥面，且与外锥筒3不接触，可通过在气流通道5内设置支架来固定内锥筒4的位置，只要保证气流顺利通过气流通道5即可。

本实用新型示例实施方式的单晶炉导流套筒，可通过内锥筒4与外锥筒3在内筒体2中形成一独立的连通下端口和上端口的气流通道5，即内锥筒4与外锥筒3之间的空间；使得进入上端口的惰性气体的气流可通过该气流通道5从下端口输出，并带走热量。在此过程中，由于内锥筒4和外锥筒3的传热系数均大于内筒体2和外筒体1的传热系数，可使散热速度得以提高，相较于现有技术，可提高单晶炉导流筒内部的纵向温度梯度，从而有利于提升单晶生长速度，提高生产效率。

应可理解的是，本实用新型不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本实用新型能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本实用新型的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本实用新型延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本实用新型的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本实用新型的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本实用新型。

Claims (10)

1.一种单晶炉导流筒，具有上端口和下端口，其特征在于，所述单晶炉导流筒包括：

外筒体；

内筒体，设于所述外筒体内；

外锥筒，设于所述内筒体内；

内锥筒，设于所述外锥筒内，并与所述外锥筒间形成有连通所述上端口和所述下端口的气流通道，且所述内锥筒和所述外锥筒的传热系数均大于所述内筒体和所述外筒体的传热系数。

2.根据权利要求1所述的单晶炉导流筒，其特征在于，所述外锥筒和所述内锥筒的锥度相同。

3.根据权利要求1所述的单晶炉导流筒，其特征在于，所述外锥筒和所述内锥筒的锥度不同，且所述外锥筒和所述内锥筒之间的距离由所述上端口向所述下端口逐渐变小。

4.根据权利要求1-3任一项所述的单晶炉导流筒，其特征在于，所述内锥筒的侧壁为平滑的圆锥面。

5.根据权利要求1-3任一项所述的单晶炉导流筒，其特征在于，所述内锥筒的外周形成有多个周向分布的凸棱，多个所述凸棱均沿所述内锥筒的母线方向延伸且均与所述外锥筒接触，以将所述气流通道分隔为多个子通道。

6.根据权利要求5所述的单晶炉导流筒，其特征在于，所述内锥筒由多个外凸弧面和多个内凹弧面平滑过渡连接所围成，所述外凸弧面为所述凸棱。

7.根据权利要求5所述的单晶炉导流筒，其特征在于，所述内锥筒的至少一个所述凸棱通过铆钉与所述外锥筒连接。

8.根据权利要求7所述的单晶炉导流筒，其特征在于，所述铆钉的材料与所述内锥筒和/或所述外锥筒的材料相同。

9.根据权利要求1-3任一项所述的单晶炉导流筒，其特征在于，所述外锥筒与所述内筒体贴合。

10.根据权利要求1-3任一项所述的单晶炉导流筒，其特征在于，所述内锥筒和/或所述外锥筒的材料为钼。