CN214937958U - 一种增大单晶硅棒纵向温度梯度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种增大单晶硅棒纵向温度梯度的装置，包括自外向内依次套设的热屏外导、真空内导以及水冷屏；所述热屏外导的底部中心设有陶瓷支撑环，所述的真空内导设置在陶瓷支撑环的上方；所述的水冷屏卡合在真空内导的内壁；热屏外导与真空内导之间形成一空腔，该空腔内填充有保温毡，热屏外导的顶部设有用于密封该空腔的固毡绝热环，固毡绝热环内壁与真空内导外壁紧密贴合；所述固毡绝热环的顶部盖合有石墨保温环进行固定。真空内导包括内壁和外壁，且内壁和外壁之间具有一中空腔体。该装置能够增强保温及隔绝热量，提高水冷屏冷却效果，增大纵向温度梯度提高等径拉速，同时可减少内导自生杂质对于晶棒品质的影响。

Description

一种增大单晶硅棒纵向温度梯度的装置

技术领域

本实用新型属于单晶硅制备领域，具体涉及一种增大单晶硅棒纵向温度梯度的装置。

背景技术

在单晶生产制备过程中，等径时间约占整炉运行工时的70％以上，通过提高等径拉速可以有效降低炉台运行时间，提高单小时产出。现有工艺主要通过导流筒装置结合水冷屏来增大温度梯度，提高等径拉速。而随着水冷屏结构的不断优化其提高等径拉速的效果已接近极限。传统导流筒装置组件中内导多为石墨材质，导热系数大，热屏外部高温主要以热传导的方式传导，易对水冷屏低温区产生影响。传统内导无隔热设计，热量易通过接触物以热传导方式直接向热屏内部进行传导，保温隔热性能差。传统内导采用的石墨材质，自生含有的杂质高温状态下易挥发出来对晶棒品质产生负面影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种增强保温及隔绝热量，提高水冷屏冷却效果，增大纵向温度梯度提高等径拉速，同时可减少内导自生杂质对于晶棒品质的影响。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种增大单晶硅棒纵向温度梯度的装置，包括自外向内依次套设的热屏外导、真空内导以及水冷屏；所述热屏外导的底部中心设有陶瓷支撑环，所述的真空内导设置在陶瓷支撑环的上方；所述的水冷屏卡合在真空内导的内壁；

所述热屏外导与真空内导之间形成一空腔，该空腔内填充有保温毡，热屏外导的顶部设有用于密封该空腔的固毡绝热环，固毡绝热环内壁与真空内导外壁紧密贴合；所述固毡绝热环的顶部盖合有石墨保温环进行固定。

进一步地，所述的真空内导为一上下开口的圆筒结构，上端开口大于下端开口；

所述真空内导包括内壁和外壁，且内壁和外壁之间具有一中空腔体。

优选地，所述的真空内导采用石英材质一体成型，中空腔体内为真空。

具体地，所述陶瓷支撑环顶端尺寸大于底端，底端卡接在热屏外导的底部中心处，顶端设有用于与上方真空内导卡合的卡槽。

优选地，所述的热屏外导材质为碳碳材料。

有益效果：

该装置采用真空内导结合陶瓷支架及固毡绝热环的特殊结构设计实现有效隔绝热量，增加水冷屏冷却效果，增大纵向温度梯度提高等径拉速，提高等径拉速的目的。真空内导采用高纯石英以及陶瓷耐高温材料，减少内导杂质对于晶棒品质的影响提高晶棒品质。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是该增大单晶硅棒纵向温度梯度的装置整体结构示意图。

图2是真空内导的安装图。

图3是该装置的使用原理图。

其中，各附图标记分别代表：1热屏外导；2陶瓷支撑环；21卡槽；3保温毡；4真空内导；41内壁；42外壁；43中空腔体；5固毡绝热环；6石墨保温环；7水冷屏；8单晶硅棒。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本实用新型。

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，该装置包括自外向内依次套设的热屏外导1、真空内导4以及水冷屏7；热屏外导1的底部中心设有陶瓷支撑环2，真空内导4设置在陶瓷支撑环2的上方；所述的水冷屏7卡合在真空内导4的内壁。

热屏外导1与真空内导4之间形成一空腔，该空腔内填充有保温毡3，热屏外导1的顶部设有用于密封该空腔的固毡绝热环5，固毡绝热环5内壁与真空内导4外壁紧密贴合；所述固毡绝热环5的顶部盖合有石墨保温环6进行固定。

如图2所示，真空内导4为一上下开口的圆筒结构，上端开口大于下端开口；包括内壁41和外壁42，且内壁41和外壁42之间具有一中空腔体32。真空内导4采用石英材质一体成型，中空腔体32内为真空。

陶瓷支撑环2顶端尺寸大于底端，底端卡接在热屏外导1的底部中心处，顶端设有用于与上方真空内导4卡合的卡槽21。

热屏外导1材质为碳碳材料。

如图3所示，使用时，在热屏外导1下口卡槽处安装陶瓷支撑环2，然后将真空内导4从热屏外导1上端开口放入，其底部卡合在陶瓷支撑环2的顶部卡槽21内。随后在热屏外导1与真空内导4之间形成的环形空腔内裹入多层石墨软毡，使其填充满整个空腔，形成保温毡3。然后将固毡绝热环内圈套入真空内导4，固毡绝热环5下端面至于热屏外导1上端面，随后在固毡绝热环5上端面安装石墨保温环6，最后将水冷屏7放入，卡合在真空内导4内即可。当高温对热屏外导1外壁进行烘烤时，由于其自生为碳碳材料具有低导热性，在起到高强度保证使用性能的同时，可减缓热量向低温区传导，当高温进入到保温毡3区域时，此处为多层石墨软毡，可有效起到隔绝热量的作用。部分热量穿过保温毡3区域后进入到真空内导4，由于该部件采用环形石英内外壁形成中空腔体，腔体内部抽真空。因此可有效减缓热量以热辐射的方式继续向低温区传导，内外环形结构设计可提高该真空内导4结构强度，保证其使用的安全性。为进一步减缓热屏外部高温向低温区传导，该装置在真空内导4与热屏外导1之间设置两种材质的部件：陶瓷支撑环2为陶瓷支撑环，支撑真空内导4避免其与热屏外导1直接接触，由于该材料导热系数小，可减缓热量传导速度；固毡绝热环5为固化毡，介于热屏外导1和真空内导4上口之间，将两者直接分离开来，避免接触，减缓热量传导。石墨保温环6对真空内导4进行同心固定同时起到一定的保温作用。通过上述部件的紧密配合有效将热屏外部高温区与内部低温区隔离开来，保证单晶硅棒8处于低温区，以此对晶棒进行充分冷却提高晶棒的纵向温度梯度，实现晶棒的快速结晶生长。同时可减少内导杂质对于晶棒品质的影响，提高晶棒品质。

本实用新型提供了一种增大单晶硅棒纵向温度梯度的装置的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种增大单晶硅棒纵向温度梯度的装置，其特征在于，包括自外向内依次套设的热屏外导(1)、真空内导(4)以及水冷屏(7)；所述热屏外导(1)的底部中心设有陶瓷支撑环(2)，所述的真空内导(4)设置在陶瓷支撑环(2)的上方；所述的水冷屏(7)卡合在真空内导(4)的内壁；

所述热屏外导(1)与真空内导(4)之间形成一空腔，该空腔内填充有保温毡(3)，热屏外导(1)的顶部设有用于密封该空腔的固毡绝热环(5)，固毡绝热环(5)内壁与真空内导(4)外壁紧密贴合；所述固毡绝热环(5)的顶部盖合有石墨保温环(6)进行固定。

2.根据权利要求1所述的增大单晶硅棒纵向温度梯度的装置，其特征在于，所述的真空内导(4)为一上下开口的圆筒结构，上端开口大于下端开口；

所述真空内导(4)包括内壁(41)和外壁(42)，且内壁(41)和外壁(42)之间具有一中空腔体(43)。

3.根据权利要求2所述的增大单晶硅棒纵向温度梯度的装置，其特征在于，所述的真空内导(4)采用石英材质一体成型，中空腔体(43)内为真空。

4.根据权利要求1所述的增大单晶硅棒纵向温度梯度的装置，其特征在于，所述陶瓷支撑环(2)顶端尺寸大于底端，底端卡接在热屏外导(1)的底部中心处，顶端设有用于与上方真空内导(4)卡合的卡槽(21)。

5.根据权利要求1所述的增大单晶硅棒纵向温度梯度的装置，其特征在于，所述的热屏外导(1)材质为碳碳材料。

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