CN215209692U - 基于颗粒硅的单晶棒制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于颗粒硅的单晶棒制备装置，包括炉室和位于炉室内部的：盛料容器，内部放置有颗粒硅，底部开口设置有控制挡板；导料滑道，上端位于底部开口正下方；熔区，位于导料滑道下端的正下方；加热线圈，位于熔区外围；单晶棒拉制模组，位于熔区正上方。本实用新型的，操作方便，利用颗粒硅重力通过滑道的方式自由落到熔区上；由于颗粒硅外形为圆形，自由下落过程中对颗粒硅表面无沾污污染；滑落不需要其他外力，自身重力下滑至熔区上，定位准确。另外，逐颗下落粘连在底部熔区上，可以保持底部熔区温度不被降低，熔区始终保持在高温中，可以连续按颗进行化料，提高化料效率，操作可控，每颗颗粒硅依次通过控制挡板，依次下落。

Description

基于颗粒硅的单晶棒制备装置

技术领域

本实用新型涉及单晶棒制备领域，尤其涉及基于颗粒硅的单晶棒制备装置。

背景技术

随着世界能源危机的日益严重，绿色能源、能源多元化、可再生能源的利用成了我国可持续发展的战略选择，其中太阳能光伏发电成了当前电力科技者研发的热门课题之一。颗粒硅是生产单晶硅的直接原料，硅是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料，颗粒硅纯度越高，电子性能越好，相应光电转换率提高。

目前颗粒硅已逐渐成为连续加料拉制单晶棒的原料，但颗粒硅检测技术受到设备、炉体加热石墨件、坩埚等杂质影响，检测的颗粒硅数据不准确，从而使得单晶棒制备受到影响。

因此，针对上述问题，提供一种基于颗粒硅的单晶棒制备装置，是本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于颗粒硅的单晶棒制备装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型的第一方面，提供基于颗粒硅的单晶棒制备装置，包括炉室和位于炉室内部的：

盛料容器，内部放置有颗粒硅，底部开口设置有控制挡板；

导料滑道，上端位于所述底部开口正下方；

熔区，位于导料滑道下端的正下方；

加热线圈，位于熔区外围；

单晶棒拉制模组，位于所述熔区正上方。

进一步地，所述单晶棒拉制模组包括：

籽晶，位于熔区正上方；

夹头，用于夹持所述籽晶远离熔区的一端；

可提升上轴，与夹头固定连接。

进一步地，还包括与炉室连接的环境控制模组。

进一步地，所述环境控制模组包括抽真空设备和充氩气设备。

进一步地，所述盛料容器为高纯石英盛料容器。

进一步地，所述盛料容器内表面为纯硅内表面。

进一步地，还包括位于炉室外部的控制器，所述控制器与控制挡板、加热线圈和单晶棒拉制模组连接。

进一步地，所述熔区为圆环熔区。

进一步地，所述加热线圈为与所述熔区同圆心的圆环加热线圈。

进一步地，所述导料滑道的倾斜角度为30度-60度。

本实用新型的有益效果是：

(1)在本实用新型的一示例性实施例中，操作方便，利用颗粒硅重力通过滑道的方式自由落到熔区上；由于颗粒硅外形为圆形，自由下落过程中对颗粒硅表面无沾污污染；滑落不需要其他外力，自身重力下滑至熔区上，定位准确。另外，逐颗下落粘连在底部熔区上，可以保持底部熔区温度不被降低，熔区始终保持在高温中，可以连续按颗进行化料，提高化料效率；操作可控，每颗颗粒硅依次通过控制挡板，依次下落。

(2)在本实用新型的又一示例性实施例中，通过夹头夹持籽晶，最根部熔化的颗粒硅依次在籽晶上进行熔化凝固，以此制取长熔区；当达到长熔区后，再利用下轴的籽晶进行二次熔化区熔拉制单晶棒，以此来达到区熔检测颗粒硅的目的。

(3)在本实用新型的又一示例性实施例中，利用环境控制模组在制备之前首先对炉室内进行抽真空，然后再进行充氩气操作。

(4)在本实用新型的又一示例性实施例中，将颗粒硅盛放在无污染的硅罐中，制取的单晶棒全程无污染且准确性高。

(5)在本实用新型的又一示例性实施例中，所述熔区为圆环熔区，所述加热线圈为与所述熔区同圆心的圆环加热线圈，采用该种方式可以使得四周的加热效果相同。

(6)在本实用新型的又一示例性实施例中，导料滑道的倾斜角度为30度-60度，采用该种方式可以使得下落速度不至于太快，并且停留在熔区的时候比较稳定。

附图说明

图1为本实用新型一示例性实施例公开的装置结构示意图；

图中，1-炉室，2-盛料容器，3-颗粒硅，4-控制挡板，5-导料滑道，6-熔区，7-加热线圈，8-单晶棒拉制模组，801-籽晶，802-夹头，803-可提升上轴，9-环境控制模组，10-控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参见图1，图1示出了本实用新型一示例性实施例提供的基于颗粒硅的单晶棒制备装置，包括炉室1和位于炉室1内部的：

盛料容器2，内部放置有颗粒硅3，底部开口设置有控制挡板4；

导料滑道5，上端位于所述底部开口正下方；

熔区6，位于导料滑道5下端的正下方；

加热线圈7，位于熔区6外围；

单晶棒拉制模组8，位于所述熔区6正上方。

具体地，在本示例性实施例中，用于制备单晶棒的颗粒硅3置于盛料容器2内部，当进行制备时，控制挡板4通过预定方式打开和关闭(例如定时打开和对控制挡板4的打开程度进行预先设置)，此时颗粒硅3在重力的作用下自由通过导料滑道5逐渐下落，最终落入到熔区6的位置；当颗粒硅落至熔区6后，立即粘附在熔区6，位于熔区6外围的加热线圈7对熔区6的颗粒硅3进行熔化，融化的颗粒硅3粘附在单晶棒拉制模组8上；按此种方式依次熔化颗粒硅3，当达到长熔区后，利用根部籽晶二次区熔拉制从而得到最终的单晶棒。

因此，采用本示例性实施例的单晶棒制备装置，操作方便，利用颗粒硅3重力通过滑道的方式自由落到熔区6上；由于颗粒硅3外形为圆形，自由下落过程中对颗粒硅3表面无沾污污染；滑落不需要其他外力，自身重力下滑至熔区6上，定位准确。另外，逐颗下落粘连在底部熔区6上，可以保持底部熔区6温度不被降低，熔区6始终保持在高温中，可以连续按颗进行化料，提高化料效率；操作可控，每颗颗粒硅3依次通过控制挡板4，依次下落。

更优地，在一示例性实施例中，如图1所示，所述单晶棒拉制模组8包括：

籽晶801，位于熔区6正上方；

夹头802，用于夹持所述籽晶801远离熔区6的一端；

可提升上轴803，与夹头802固定连接。

具体地，在该示例性实施例中，通过夹头802夹持籽晶801，最根部熔化的颗粒硅3依次在籽晶801上进行熔化凝固，以此制取长熔区；当达到长熔区后，再利用提升可提升上轴803下轴籽晶的高度进行二次熔区拉制单晶棒，以此来达到区熔检测颗粒硅3的目的。

更优地，在一示例性实施例中，如图1所示，所述装置还包括与炉室1连接的环境控制模组9。所述环境控制模组9用于在拉制之前对炉室1内的环境条件进行控制。而在又一示例性实施例中，所述环境控制模组9包括抽真空设备和充氩气设备，即在制备之前首先对炉室1内进行抽真空，然后再进行充氩气操作。

更优地，在一示例性实施例中，所述盛料容器2为高纯石英盛料容器。更优地，在一示例性实施例中，所述盛料容器2内表面为纯硅内表面。

具体地，在该示例性实施例中，将颗粒硅3盛放在无污染的硅罐中，制取的单晶棒全程无污染且准确性高。

更优地，在一示例性实施例中，如图1所示，所述装置还包括位于炉室1外部的控制器10，所述控制器10与控制挡板4、加热线圈7和单晶棒拉制模组9连接。

具体地，控制器10可以是PLC控制器，也可以是其他任意实现的控制器10，该控制器10用于对控制挡板4进行开闭控制，还用于对加热线圈7的加热程度进行控制，同时还用于对单晶棒拉制模组9的拉制过程进行控制(例如可提升上轴的上升速度与时机)。

需要说明的是，上述控制方式属于本领域的惯用手段，在此不进行赘述。

更优地，在一示例性实施例中，所述熔区6为圆环熔区6。更优地，在一示例性实施例中，所述加热线圈7为与所述熔区同6圆心的圆环加热线圈7。

采用该种方式可以使得四周的加热效果相同。

更优地，在一示例性实施例中，所述导料滑道5的倾斜角度为30度-60度。而在又一示例性实施例中，倾斜角度为45度。

采用该种方式可以使得下落速度不至于太快，并且停留在熔区6的时候比较稳定。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.基于颗粒硅的单晶棒制备装置，其特征在于：包括炉室和位于炉室内部的：

盛料容器，内部放置有颗粒硅，底部开口设置有控制挡板；

导料滑道，上端位于所述底部开口正下方；

熔区，位于导料滑道下端的正下方；

加热线圈，位于熔区外围；

单晶棒拉制模组，位于所述熔区正上方。

2.根据权利要求1所述的基于颗粒硅的单晶棒制备装置，其特征在于：所述单晶棒拉制模组包括：

籽晶，位于熔区正上方；

夹头，用于夹持所述籽晶远离熔区的一端；

可提升上轴，与夹头固定连接。

3.根据权利要求1所述的基于颗粒硅的单晶棒制备装置，其特征在于：还包括与炉室连接的环境控制模组。

4.根据权利要求3所述的基于颗粒硅的单晶棒制备装置，其特征在于：所述环境控制模组包括抽真空设备和充氩气设备。

5.根据权利要求1所述的基于颗粒硅的单晶棒制备装置，其特征在于：所述盛料容器为高纯石英盛料容器。

6.根据权利要求1所述的基于颗粒硅的单晶棒制备装置，其特征在于：所述盛料容器内表面为纯硅内表面。

7.根据权利要求1所述的基于颗粒硅的单晶棒制备装置，其特征在于：还包括位于炉室外部的控制器，所述控制器与控制挡板、加热线圈和单晶棒拉制模组连接。

8.根据权利要求1所述的基于颗粒硅的单晶棒制备装置，其特征在于：所述熔区为圆环熔区。

9.根据权利要求8所述的基于颗粒硅的单晶棒制备装置，其特征在于：所述加热线圈为与所述熔区同圆心的圆环加热线圈。

10.根据权利要求1所述的基于颗粒硅的单晶棒制备装置，其特征在于：所述导料滑道的倾斜角度为30度-60度。

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