CN210341126U - 大直径高效n型单晶硅的磁控拉晶装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结构简单，便于控制磁场强度，并且能避免电阻加热装置对磁场影响的大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置。该大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置，包括炉体；所述炉体上方设置有上炉腔；所述炉体的炉膛内设置有坩埚、石墨托；石墨托下方设置有底部旋转支撑杆；所述炉体的炉膛两侧均设置有磁场发生装置；所述磁场发生装置上设置有U型导磁体；所述U型导磁体一端与磁场发生装置连接，另一端延伸到坩埚与加热装置之间；所述U型导磁体的外表面上设置有隔热层；所述U型导磁体延伸到坩埚与加热装置之间的部分设置有均匀分布的导磁块。采用该大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置，能够明显地改善单晶的均匀性，降低缺陷密度。

Description

大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置

技术领域

本实用新型涉及废弃硅料的回收利用，尤其是一种大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置。

背景技术

众所周知的：单晶硅是硅的单晶体，具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料，用于制造半导体器件、太阳能电池等，用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。

单晶硅的生产一般是通过在单晶炉内通过直拉法得到单晶硅棒。为了提高单晶硅生产过程中晶体的品质，避免出现杂质分布不均匀、缺陷密度高等不良效果。一般通过磁控拉晶法进行拉晶，磁控拉晶法是指在直拉过程中熔体部位施加磁场制备单晶的方法。现有的单晶炉是通过在炉体外增加磁场，磁场穿透炉体到坩埚内硅料的熔融区，导电的熔体与磁力线相作用而产生洛仑兹力，从而抑止热对流。但实现有的磁场由于设置在外部因此，对磁场的控制比较困难。

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结构简单，便于控制磁场强度，并且能避免电阻加热装置对磁场影响的大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置，包括炉体；所述炉体上方设置有上炉腔；所述上炉腔上方设置有晶棒提升旋转装置；所述炉体的炉膛内设置有坩埚；所述坩埚下方设置有石墨托；所述石墨托下方设置有底部旋转支撑杆；所述坩埚外侧设置有加热装置以及保温罩；所述炉体底部设置有出气口；所述上炉腔上设置有保护气入口以及抽真空口；

所述炉体的炉膛两侧均设置有磁场发生装置；所述磁场发生装置上设置有U型导磁体；所述U型导磁体一端与磁场发生装置连接，另一端延伸到坩埚与加热装置之间；所述U型导磁体的外表面上设置有隔热层；所述U型导磁体延伸到坩埚与加热装置之间的部分设置有均匀分布的导磁块；所述炉体炉膛的上部设置有U型导磁体固定支架。

进一步的，所述保护气入口连接有保护气供给装置；所述保护气入口与保护气供给装置之间设置有换热装置；所述出气口与换热装置连通。

进一步的，所述加热装置采用石墨加热器；所述炉体底部设置有与石墨加热器连接的电极。

进一步的，所述炉体上方设置有拉晶直径测量装置。

优选的，所述所述磁场发生装置采用PRM-PFM61工频磁场发生器。

进一步的，所述隔热层采用陶瓷涂层。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置，由于将磁场发生装置设置在炉体内部，并且通过U型导磁体将磁场引导到坩埚与加热装置之间，从而避免磁场穿过加热装置，由于单晶炉的加热装置一般采用电阻加热，从而能够表面电阻加热对磁场的影响，能够提高对磁场强度的准确控制。能够保证拉晶单晶硅的品质，能够明显地改善单晶的均匀性，包括径向与纵向的均匀性；降低缺陷密度；对硅单晶可通过调节磁场及增祸转速在较大的范围内控制氧含量。

附图说明

图1是本实用新型实施例中大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中磁发生器以及导磁体的结构实体图；

图中标示：1-炉体，2-石墨托，3-坩埚，4-保温罩，5-加热装置，6-底部旋转支撑杆，7- 上炉腔，71-保护气入口，72-抽真空口，8-晶棒提升旋转装置，9-籽晶夹持器，10-晶棒，11- 磁场发生装置，12-导磁体，13-拉晶直径检测装置，14-固定支架，16-出气口，17-导磁块， 18-隔热层，19-保护气供给装置，20-换热装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1至图2所示，本实用新型所述的大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置，包括炉体1；所述炉体1上方设置有上炉腔7；所述上炉腔7上方设置有晶棒提升旋转装置8；所述炉体1的炉膛内设置有坩埚3；所述坩埚3下方设置有石墨托2；所述石墨托2下方设置有底部旋转支撑杆6；所述坩埚3外侧设置有加热装置5以及保温罩4；所述炉体1底部设置有出气口16；所述上炉腔7上设置有保护气入口71以及抽真空口72；

所述炉体1的炉膛两侧均设置有磁场发生装置11；所述磁场发生装置11上设置有U型导磁体12；所述U型导磁体12一端与磁场发生装置11连接，另一端延伸到坩埚3与加热装置5之间；所述U型导磁体12的外表面上设置有隔热层18；所述U型导磁体12延伸到坩埚3与加热装置5之间的部分设置有均匀分布的导磁块17；所述炉体1炉膛的上部设置有U 型导磁体12的固定支架14。

在应用过程中，

在坩埚3内放入硅料，然后抽真空装置通过抽真空口72对炉体抽真空；然后通过保护气入口71通入氩气；然后通过加热装置5加热融化硅料，再启动晶棒提升旋转装置8带动籽晶夹持器9向上移动进行拉晶；同时启动磁场发生装置11，磁场发生装置11发出的磁感线通过U型导磁体12将磁场传递到坩埚3与加热装置5之间；由于所述U型导磁体12的外表面上设置有隔热层18因此能够避免加热装置5的高温使得U型导磁体12熔化。此时通过U型导磁体12对坩埚3内的熔融硅料施加磁场。通过磁场发生装置11能够调节磁场的大小，从而能够改善单晶的均匀性，包括径向与纵向的均匀性；降低缺陷密度；对硅单晶可通过调节磁场及增祸转速在较大的范围内控制氧含量。

综上所述，实用新型所述的大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置，由于将磁场发生装置设置在炉体内部，并且通过U型导磁体将磁场引导到坩埚与加热装置之间，从而避免磁场穿过加热装置，由于单晶炉的加热装置一般采用电阻加热，从而能够表面电阻加热对磁场的影响，能够提高对磁场强度的准确控制；能够保证拉晶单晶硅的品质。

为了降低能耗，进一步的，所述保护气入口71连接有保护气供给装置19；所述保护气入口71与保护气供给装置19之间设置有换热装置20；所述出气口16与换热装置20连通。

为了便于实现加热，便于加热控制，具体的，所述加热装置5采用石墨加热器；所述炉体1底部设置有与石墨加热器连接的电极15。

为了便于检测拉晶的直径，具体的，所述炉体1上方设置有拉晶直径测量装置13。

为了便于控制，优选的，所述所述磁场发生装置11采用PRM-PFM61工频磁场发生器。

为了便于实现绝热，降低成本，优选的，所述隔热层18采用玻璃纤维层。

Claims (6)

1.大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置，包括炉体(1)；所述炉体(1)上方设置有上炉腔(7)；所述上炉腔(7)上方设置有晶棒提升旋转装置(8)；所述炉体(1)的炉膛内设置有坩埚(3)；所述坩埚(3)下方设置有石墨托(2)；所述石墨托(2)下方设置有底部旋转支撑杆(6)；所述坩埚(3)外侧设置有加热装置(5)以及保温罩(4)；所述炉体(1)底部设置有出气口(16)；所述上炉腔(7)上设置有保护气入口(71)以及抽真空口(72)；

其特征在于：所述炉体(1)的炉膛两侧均设置有磁场发生装置(11)；所述磁场发生装置(11)上设置有U型导磁体(12)；所述U型导磁体(12)一端与磁场发生装置(11)连接，另一端延伸到坩埚(3)与加热装置(5)之间；所述U型导磁体(12)的外表面上设置有隔热层(18)；所述U型导磁体(12)延伸到坩埚(3)与加热装置(5)之间的部分设置有均匀分布的导磁块(17)；所述炉体(1)炉膛的上部设置有U型导磁体(12)固定支架(14)。

2.如权利要求1所述的大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置，其特征在于：所述保护气入口(71)连接有保护气供给装置(19)；所述保护气入口(71)与保护气供给装置(19)之间设置有换热装置(20)；所述出气口(16)与换热装置(20)连通。

3.如权利要求2所述的大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置，其特征在于：所述加热装置(5)采用石墨加热器；所述炉体(1)底部设置有与石墨加热器连接的电极(15)。

4.如权利要求2所述的大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置，其特征在于：所述炉体(1)上方设置有拉晶直径测量装置(13)。

5.如权利要求1所述的大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置，其特征在于：所述磁场发生装置(11)采用PRM-PFM61工频磁场发生器。

6.如权利要求1所述的大直径高效N型单晶硅的磁控拉晶装置，其特征在于：所述隔热层(18)采用玻璃纤维层。

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