CN209260258U - 一种用于制作硅单晶材料的热场单晶炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于制作硅单晶材料的热场单晶炉，包括炉体和设在炉体内部的石英坩埚，石英坩埚上方设有导流筒，石英坩埚底部设有石墨坩埚，石墨坩埚外部设有环形加热板，导流筒上部边缘连接有环形盖板，环形盖板与炉体内壁连接，环形盖板下侧壁上沿导流筒的周向设置有上保温组件，环形加热板和炉体内壁之间设置有中保温组件，所述炉体顶部设置有出晶孔。本实用新型提供了一种能耗低、生产成本低且硅单晶拉制RRV低的用于制作硅单晶材料的热场单晶炉。

Description

一种用于制作硅单晶材料的热场单晶炉

技术领域

本实用新型涉及一种用于制作硅单晶材料的热场单晶炉。

背景技术

普通方法拉制的单晶，不同晶向，不同掺杂源表现的电阻率均匀性(RRV)不同，由于硼和磷在硅晶体中的固有分凝系数的存在，RRV的存在是不可避免的，目前硅单晶拉制通常采用单晶炉进行，将多晶原料放入到单晶炉内部的石英坩埚中，经设置在单晶炉内部的加热器的加热作用下，形成热场使多晶原料熔化，放入籽晶到石英坩埚中使其生长为硅单晶，现有的单晶炉内部的热场保温效果差，内部的热量散失快，导致热场的温度不能保持在单晶生产的最佳温度，使单晶在生长过程中生长速度加快而使硅单晶的RRV提高，影响了硅单晶拉制的质量且提高了能耗，生产成本相应提高。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种能耗低、生产成本低且硅单晶拉制RRV低的用于制作硅单晶材料的热场单晶炉。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种用于制作硅单晶材料的热场单晶炉，包括炉体和设置在炉体内部的石英坩埚，其特征在于：所述石英坩埚上方设置有导流筒，所述石英坩埚底部设置有石墨坩埚，所述石英坩埚设置在石墨坩埚中，所述炉体内部且位于石墨坩埚外部周向设置有环形加热板，所述导流筒上部边缘连接有环形盖板，所述环形盖板远离导流筒的一侧与炉体内壁连接，所述环形盖板下侧壁上沿导流筒的周向设置有上保温组件，所述上保温组件包括上保温内筒和设置在上保温内筒朝向炉体内壁一侧侧壁上的上保温外筒，所述环形加热板和炉体内壁之间设置有中保温组件，所述中保温组件包括中保温内筒和中保温外筒，所述中保温内筒上部与上保温内筒下部固定连接，所述中保温内筒下部固定在炉体底部内壁上，所述中保温外筒上部与上保温外筒下部固定连接，所述中保温外筒下部固定在炉体底部内壁上，所述上保温外筒和中保温外筒与炉体内壁之间形成有真空保温层，所述炉体顶部设置有出晶孔。

通过采用上述技术方案，在用于拉制硅单晶的石英坩埚底部设置石墨坩埚，将石英坩埚设置在石墨坩埚中，石墨坩埚具有耐高温、导热性能强、抗腐蚀性能好，使用寿命长的特点，在炉体内部且位于石墨坩埚外部周向设置有环形加热板，环形加热板工作后对石墨坩埚快速均匀的加热，石墨坩埚快速的传递热量至石英坩埚中，加热石英坩埚中的多晶原料，防止石英坩埚因高温后软化而影响硅单晶的拉制，为了保持热场的稳定，以及防止炉体内部热场热量的散失，使热梯度分布均匀，在导流筒上部边缘连接有环形盖板，环形盖板远离导流筒的一侧与炉体内壁连接，环形盖板下侧壁上沿导流筒的周向设置有上保温组件，上保温组件包括上保温内筒和设置在上保温内筒朝向炉体内壁一侧侧壁上的上保温外筒，环形加热板和炉体内壁之间设置有中保温组件，中保温组件包括中保温内筒和中保温外筒，中保温内筒上部与上保温内筒下部固定连接，中保温内筒下部固定在炉体底部内壁上，中保温外筒上部与上保温外筒下部固定连接，中保温外筒下部固定在炉体底部内壁上，通过在炉体内壁和环形加热板之间设置上保温组件和中保温组件，来减少炉体内部热场热量的散失，减少维持热场温度的能耗，在上保温外筒和中保温外筒与炉体内壁之间形成有真空保温层，用于进一步的将热场的热量维持在环形加热板中间，对石墨坩埚进行快速加热，维持对多晶原料加热的稳定，从而保证硅单晶处于高温稳定加热状态下生长，降低生长速度，改善固液界面的凹凸情况，进而改善电阻率均匀性(RRV)，拉制出的硅单晶从炉体顶部设置的出晶孔导出，本实用新型提供了一种能耗低、生产成本低且硅单晶拉制RRV低的用于制作硅单晶材料的热场单晶炉。

本实用新型进一步设置为：所述上保温内筒和中保温内筒均为固化石墨毡材质。

通过采用上述技术方案，将上保温内筒和中保温内筒均设置为固化石墨毡材质，相对于现有技术中的热场，本实用新型通过固化石墨毡材质的上保温内筒和中保温内筒，使上保温内筒和中保温内筒内部的热场温度维持稳定，减少内部热量的散失，降低硅单晶生长速度，改善固液界面的凹凸情况，进而改善电阻率均匀性(RRV)。

本实用新型进一步设置为：所述上保温外筒和中保温外筒均为硅酸铝耐火纤维材质。

通过采用上述技术方案，为了阻隔上保温内筒和中保温内筒内部的温度，使其内部的温度不易传递散失到真空保温层中，将上保温外筒和中保温外筒均设置为硅酸铝耐火纤维材质，一方面具有耐高温的特性，另一方面起到隔热保温的效果。

本实用新型进一步设置为：所述导流筒下部部分设置在石英坩埚中，所述导流筒远离石英坩埚的一端设置有端盖，所述端盖上开设有与出晶孔大小相等的端孔，所述端孔的圆心和出晶孔的圆心位于同一竖直中心线上。

通过采用上述技术方案，导流筒下部部分设置在石英坩埚中，为了减少炉体内部的热场热量从导流筒顶部顺着出晶孔散出，从而降低了热场的温度稳定性，提高了能耗，在导流筒远离石英坩埚的一端设置有端盖，在端盖上开设有与出晶孔大小相等的端孔，端孔的圆心和出晶孔的圆心位于同一竖直中心线上，从而不影响硅单晶的正常拉制，保温效果明显。

本实用新型进一步设置为：所述环形盖板上侧壁上盖设有环形保温板，所述环形保温板为固化石墨毡材质。

通过采用上述技术方案，为了防止热场中的热量从环形盖板处传递散出，在环形盖板上侧壁上盖设有环形保温板，环形保温板为硅酸铝耐火纤维材质，确保耐高温的同时，起到保温隔热的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施方式结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型公开了一种用于制作硅单晶材料的热场单晶炉，包括炉体1和设置在炉体1内部的石英坩埚2，在本实用新型具体实施例中，所述石英坩埚2上方设置有导流筒3，所述石英坩埚2底部设置有石墨坩埚4，所述石英坩埚2设置在石墨坩埚4中，所述炉体1内部且位于石墨坩埚4外部周向设置有环形加热板5，所述导流筒3上部边缘连接有环形盖板6，所述环形盖板6远离导流筒3的一侧与炉体1内壁连接，所述环形盖板6下侧壁上沿导流筒3的周向设置有上保温组件，所述上保温组件包括上保温内筒11和设置在上保温内筒11朝向炉体1内壁一侧侧壁上的上保温外筒12，所述环形加热板5和炉体1内壁之间设置有中保温组件，所述中保温组件包括中保温内筒13和中保温外筒14，所述中保温内筒13上部与上保温内筒11下部固定连接，所述中保温内筒13下部固定在炉体1底部内壁上，所述中保温外筒14上部与上保温外筒12下部固定连接，所述中保温外筒14下部固定在炉体1底部内壁上，所述上保温外筒12和中保温外筒14与炉体1内壁之间形成有真空保温层15，所述炉体1顶部设置有出晶孔7。

通过采用上述技术方案，在用于拉制硅单晶的石英坩埚2底部设置石墨坩埚4，将石英坩埚2设置在石墨坩埚4中，石墨坩埚4具有耐高温、导热性能强、抗腐蚀性能好，使用寿命长的特点，在炉体1内部且位于石墨坩埚4外部周向设置有环形加热板5，环形加热板5工作后对石墨坩埚4快速均匀的加热，石墨坩埚4快速的传递热量至石英坩埚2中，加热石英坩埚2中的多晶原料，防止石英坩埚2因高温后软化而影响硅单晶的拉制，为了保持热场的稳定，以及防止炉体1内部热场热量的散失，使热梯度分布均匀，在导流筒3上部边缘连接有环形盖板6，环形盖板6远离导流筒3的一侧与炉体1内壁连接，环形盖板6下侧壁上沿导流筒3的周向设置有上保温组件，上保温组件包括上保温内筒11和设置在上保温内筒11朝向炉体1内壁一侧侧壁上的上保温外筒12，环形加热板5和炉体1内壁之间设置有中保温组件，中保温组件包括中保温内筒13和中保温外筒14，中保温内筒13上部与上保温内筒11下部固定连接，中保温内筒13下部固定在炉体1底部内壁上，中保温外筒14上部与上保温外筒12下部固定连接，中保温外筒14下部固定在炉体1底部内壁上，通过在炉体1内壁和环形加热板5之间设置上保温组件和中保温组件，来减少炉体1内部热场热量的散失，减少维持热场温度的能耗，在上保温外筒12和中保温外筒14与炉体1内壁之间形成有真空保温层15，用于进一步的将热场的热量维持在环形加热板5中间，对石墨坩埚4进行快速加热，维持对多晶原料加热的稳定，从而保证硅单晶处于高温稳定加热状态下生长，降低生长速度，改善固液界面的凹凸情况，进而改善电阻率均匀性(RRV)，拉制出的硅单晶从炉体1顶部设置的出晶孔7导出，本实用新型提供了一种能耗低、生产成本低且硅单晶拉制RRV低的用于制作硅单晶材料的热场单晶炉。

在本实用新型具体实施例中，所述上保温内筒11和中保温内筒13均为固化石墨毡材质。

通过采用上述技术方案，将上保温内筒11和中保温内筒13均设置为固化石墨毡材质，相对于现有技术中的热场，本实用新型通过固化石墨毡材质的上保温内筒11和中保温内筒13，使上保温内筒11和中保温内筒13内部的热场温度维持稳定，减少内部热量的散失，降低硅单晶生长速度，改善固液界面的凹凸情况，进而改善电阻率均匀性(RRV)。

在本实用新型具体实施例中，所述上保温外筒12和中保温外筒14均为硅酸铝耐火纤维材质。

通过采用上述技术方案，为了阻隔上保温内筒11和中保温内筒13内部的温度，使其内部的温度不易传递散失到真空保温层15中，将上保温外筒12和中保温外筒14均设置为硅酸铝耐火纤维材质，一方面具有耐高温的特性，另一方面起到隔热保温的效果。

在本实用新型具体实施例中，所述导流筒3下部部分设置在石英坩埚2中，所述导流筒3远离石英坩埚2的一端设置有端盖21，所述端盖21上开设有与出晶孔7大小相等的端孔22，所述端孔22的圆心和出晶孔7的圆心位于同一竖直中心线上。

通过采用上述技术方案，导流筒3下部部分设置在石英坩埚2中，为了减少炉体1内部的热场热量从导流筒3顶部顺着出晶孔7散出，从而降低了热场的温度稳定性，提高了能耗，在导流筒3远离石英坩埚2的一端设置有端盖21，在端盖21上开设有与出晶孔7大小相等的端孔22，端孔22的圆心和出晶孔7的圆心位于同一竖直中心线上，从而不影响硅单晶的正常拉制，保温效果明显。

在本实用新型具体实施例中，所述环形盖板6上侧壁上盖设有环形保温板8，所述环形保温板8为固化石墨毡材质。

通过采用上述技术方案，为了防止热场中的热量从环形盖板6处传递散出，在环形盖板6上侧壁上盖设有环形保温板8，环形保温板8为硅酸铝耐火纤维材质，确保耐高温的同时，起到保温隔热的效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于制作硅单晶材料的热场单晶炉，包括炉体(1)和设置在炉体(1)内部的石英坩埚(2)，其特征在于：所述石英坩埚(2)上方设置有导流筒(3)，所述石英坩埚(2)底部设置有石墨坩埚(4)，所述石英坩埚(2)设置在石墨坩埚(4)中，所述炉体(1)内部且位于石墨坩埚(4)外部周向设置有环形加热板(5)，所述导流筒(3)上部边缘连接有环形盖板(6)，所述环形盖板(6)远离导流筒(3)的一侧与炉体(1)内壁连接，所述环形盖板(6)下侧壁上沿导流筒(3)的周向设置有上保温组件，所述上保温组件包括上保温内筒(11)和设置在上保温内筒(11)朝向炉体(1)内壁一侧侧壁上的上保温外筒(12)，所述环形加热板(5)和炉体(1)内壁之间设置有中保温组件，所述中保温组件包括中保温内筒(13)和中保温外筒(14)，所述中保温内筒(13)上部与上保温内筒(11)下部固定连接，所述中保温内筒(13)下部固定在炉体(1)底部内壁上，所述中保温外筒(14)上部与上保温外筒(12)下部固定连接，所述中保温外筒(14)下部固定在炉体(1)底部内壁上，所述上保温外筒(12)和中保温外筒(14)与炉体(1)内壁之间形成有真空保温层(15)，所述炉体(1)顶部设置有出晶孔(7)。

2.根据权利要求1所述的一种用于制作硅单晶材料的热场单晶炉，其特征在于：所述上保温内筒(11)和中保温内筒(13)均为固化石墨毡材质。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于制作硅单晶材料的热场单晶炉，其特征在于：所述上保温外筒(12)和中保温外筒(14)均为硅酸铝耐火纤维材质。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于制作硅单晶材料的热场单晶炉，其特征在于：所述导流筒(3)下部部分设置在石英坩埚(2)中，所述导流筒(3)远离石英坩埚(2)的一端设置有端盖(21)，所述端盖(21)上开设有与出晶孔(7)大小相等的端孔(22)，所述端孔(22)的圆心和出晶孔(7)的圆心位于同一竖直中心线上。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于制作硅单晶材料的热场单晶炉，其特征在于：所述环形盖板(6)上侧壁上盖设有环形保温板(8)，所述环形保温板(8)为硅酸铝耐火纤维材质。