CN215560793U - 一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，包括投料筒、坩埚、炉筒、第一投料胶囊、第二投料胶囊和第三投料胶囊，所述投料筒包括卸料板、卸料口，所述第一投料胶囊的内部开设有第一放置空间，所述第一放置空间的上方设置有第一硅棒堵头，所述第二投料胶囊的内部开设有第二放置空间，所述第二放置空间的上方设置有第二硅棒堵头，所述第三投料胶囊由第一硅料腔体和第二硅料腔体组成，所述第一硅料腔体的内部设有第三放置空间。本实用新型中，适用于目前所有直拉法生产单晶硅的单晶炉，并且可根据单晶炉的型号选用不同型号的投料胶囊，满足添加目的，保证了掺杂剂加入量准确无误，提升了产品的质量。

Description

一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置

技术领域

本实用新型涉及直拉法生产单晶硅设备技术领域，尤其涉及一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置。

背景技术

目前在生产太阳能级硅单晶材料时，需要掺杂一定量的掺杂剂母合金对硅材料的使用性能进行调节控制。比如在直拉法生产单晶硅时，需要在原料中加入金属镓，目前的加入方法为将固体的镓称量好后，直接放到装有硅料的石英坩埚中或直接加入到复投加料筒中。其一，该方法无法避免金属镓高温熔化后变为液体后黏着在石英坩埚或复投筒筒壁的风险，严重影响镓的掺入量，最终对产品的质量产生影响。其二，该方法在生产太阳能级硅单晶材料时，随着炉体、单晶尺寸越来越大时，硅液温度稳定用时也越来越长，由于镓在硅中的分凝系数只有0.008。这就导致在进行掺镓单晶硅拉制时，拉制出的硅棒轴、径向掺杂变化大，电阻分布不均，就会出现低阻硅料因为电阻率不匹配而无法正常使用，这样就造成了成本的浪费。由于行业的技术标准不断提高，对于硅片的质量要求越来越严格，所以急需要研究一种从工艺上优化改进的掺镓实施方式，以便提高掺镓单晶硅的轴径向电阻均匀性和掺镓的使用效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，包括投料筒、坩埚、炉筒、第一投料胶囊、第二投料胶囊和第三投料胶囊，所述投料筒包括卸料板、卸料口；

所述第一投料胶囊的内部开设有第一放置空间，所述第一放置空间的上方设置有第一硅棒堵头，所述第二投料胶囊的内部开设有第二放置空间，所述第二放置空间的上方设置有第二硅棒堵头，所述第三投料胶囊由第一硅料腔体和第二硅料腔体组成，所述第一硅料腔体的内部设有第三放置空间，所述第二硅料腔体的内部设有第四放置空间，所述第三放置空间的内部设置第二硅料腔体。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述第一投料胶囊与第一硅棒堵头装配间隙0.02至0.20mm，所述第二投料胶囊与第二硅棒堵头装配间隙0.02至0.20mm，所述第三投料胶囊由第一硅料腔体和第二硅料腔体装配组成，且装配间隙0.02至0.20mm。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述投料筒的底端设置有卸料板，所述卸料板的表面开设有卸料口。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述卸料口的上方设置有连接杆，所述连接杆的上端固定连接有重锤，所述重锤的上端固定连接有连接绳。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述第一投料胶囊、第二投料胶囊和第三投料胶囊的内部均设置有掺杂剂本体。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述投料筒的外表面固定连接有支撑架，所述支撑架与炉筒的内壁滑动连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述连接绳的上端设置有升降装置。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述炉筒的上端设置有炉盖，所述坩埚的内部放置有硅料。

本实用新型具有如下有益效果：

1、与现有技术相比，该一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，适用于目前所有直拉法生产单晶硅的单晶炉，并且可根据单晶炉的型号选用不同型号的投料胶囊，满足添加目的，同时，克服了金属镓高温熔化后与石英反应或在复投筒中变为液体后掉落的风险，保证了镓加入量准确无误，提升了产品的质量。

2、与现有技术相比，该一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，实施过程简单，可控性极高，并且可以量化掺杂剂的掺杂量，使的投入量准确无误，从而可得到相应准确的电阻率单晶棒，避免电阻率失控，且在操作时减少了中间环节，提高了员工工作效率。

3、与现有技术相比，该一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，添加掺杂剂的方法与常规的添加方法相比更能保证产品的各项性能及参数，且除了用于掺杂剂的添加还用于其他辅助元素的添加，均能达到相应的使用效果。

4、与现有技术相比，该一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，随着单晶炉的不断增大，系统越来越笨重，操作时间用时也会越来越长，故本新型对简便操作具有非常重要的意义。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置的使用状态示意图；

图2为本实用新型提出的一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置的第一投料胶囊组装图；

图3为本实用新型提出的一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置的第二投料胶囊组装图；

图4为本实用新型提出的一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置的工作流程示意图。

图例说明：

1、连接绳；2、重锤；3、连接杆；4、投料筒；5、支撑架；6、卸料口； 7、卸料板；8、硅料；9、坩埚；10、炉盖；11、炉筒；12、第一硅棒堵头； 13、第一放置空间；14、第一投料胶囊；15、第二硅棒堵头；16、第二放置空间；17、第二投料胶囊；18、第一硅料腔体；19、掺杂剂本体；20、第二硅料腔体；21、第三投料胶囊；22、第三放置空间；23、第四放置空间。

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，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“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。

参照图1、2和3，本实用新型提供的实施例一：一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，包括投料筒4、坩埚9、炉筒11、第一投料胶囊14、第二投料胶囊17，炉筒11的上端设置有炉盖10，炉筒11的内部设置有坩埚9，坩埚9为石英材质，坩埚9的内部放置硅料8，炉筒11的内部且位于坩埚9的上方设置有投料筒4，投料筒4的外表面固定连接有支撑架5，支撑架5与炉筒11的内壁滑动连接，投料筒4的底端设置有卸料板7，卸料板7的表面开设有卸料口6，卸料口6的上方设置有连接杆3，连接杆3的上端固定连接有重锤2，重锤2的上端固定连接有连接绳1，连接绳1的上端设置有升降装置；

第一投料胶囊14的内部开设有第一放置空间13，第一放置空间13的上方设置有第一硅棒堵头12，第二投料胶囊17的内部开设有第二放置空间16，第二放置空间16的上方设置有第二硅棒堵头15，根据以上两种结构，将称量好的镓固体或液体放到第一投料胶囊14中，用第一硅棒堵头12封堵孔口组装。将称量好的镓固体或液体放到第二投料胶囊17中，用第二硅棒堵头15 封堵孔口组装，组装完成后，装入投料筒4用固体硅料8稳定位置，此胶囊结构可单向防漏防渗，实施过程中需进行辅助操作，保证胶囊体堵口向上，避免金属镓高温熔化后变为液体后黏着在石英坩埚9或复投筒筒壁，影响掺镓效果，最大可能的克服了金属镓高温熔化后与石英反应或在复投筒中变为液体后掉落的风险，使得操作过程更简单可靠。

参照图1、4，本实用新型提供的实施例二：一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，包括投料筒4、坩埚9、炉筒11、第三投料胶囊 21，炉筒11的上端设置有炉盖10，炉筒11的内部设置有坩埚9，坩埚9为石英材质，坩埚9的内部放置有硅料8，炉筒11的内部且位于坩埚9的上方设置有投料筒4，投料筒4的外表面固定连接有支撑架5，支撑架5与炉筒11 的内壁滑动连接，投料筒4的底端设置有卸料板7，卸料板7的表面开设有卸料口6，卸料口6的上方设置有连接杆3，连接杆3的上端固定连接有重锤2，重锤2的上端固定连接有连接绳1，连接绳1的上端设置有升降装置；

第三投料胶囊21由第一硅料腔体18和第二硅料腔体20组成，将称量好的镓固体或液体放到第一硅料腔体18中第三放置空间22内，用第二硅料腔体20与其组装，组装完成后，形成第三投料胶囊21，将第三投料胶囊21竖直放置到投料筒中，之后用固体硅料8稳定位置，此胶囊结构可双向防漏防渗，实施过程中需进行辅助操作，保证胶囊体堵口向上，避免金属镓高温熔化后变为液体后黏着在石英坩埚9或复投筒筒壁，影响掺镓效果，最大可能的克服了金属镓高温熔化后与石英反应或在复投筒中变为液体后掉落的风险，使得操作过程更简单可靠。

工作原理：将装有镓的第一投料胶囊14，第二投料胶囊17(第一投料胶囊14和第二投料胶囊17是相同原理的不同形状)，第三投料胶囊21混入原料装入投料筒4，开启炉盖10上部的密封盖，通过升降装置将添加有原料的投料筒4提升至炉盖10上部的加料口位置，再将投料筒4降至炉筒11内坩埚9的上方，通过连接杆3使投料筒4底部卸料板7开启，使原料缓缓落入坩埚9中，待原料加完后提出投料筒4，盖好密封盖，继续加热，待原料完全熔化后，稳定温度，待结晶。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (8)

1.一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，包括投料筒(4)、坩埚(9)、炉筒(11)、第一投料胶囊(14)、第二投料胶囊(17)和第三投料胶囊(21)，其特征在于：所述投料筒(4)包括卸料板(7)、卸料口(6)；

所述第一投料胶囊(14)的内部开设有第一放置空间(13)，所述第一放置空间(13)的上方设置有第一硅棒堵头(12)，所述第二投料胶囊(17)的内部开设有第二放置空间(16)，所述第二放置空间(16)的上方设置有第二硅棒堵头(15)，所述第三投料胶囊(21)由第一硅料腔体(18)和第二硅料腔体(20)组成，所述第一硅料腔体(18)的内部设有第三放置空间(22)，所述第二硅料腔体(20)的内部设有第四放置空间(23)，所述第三放置空间(22)的内部设置第二硅料腔体(20)。

2.根据权利要求1所述的一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，其特征在于：所述第一投料胶囊(14)与第一硅棒堵头(12)装配间隙0.02至0.20mm，所述第二投料胶囊(17)与第二硅棒堵头(15)装配间隙0.02至0.20mm，所述第三投料胶囊(21)由第一硅料腔体(18)和第二硅料腔体(20)装配组成，且装配间隙0.02至0.20mm。

3.根据权利要求1所述的一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，其特征在于：所述投料筒(4)的底端设置有卸料板(7)，所述卸料板(7)的表面开设有卸料口(6)。

4.根据权利要求3所述的一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，其特征在于：所述卸料口(6)的上方设置有连接杆(3)，所述连接杆(3)的上端固定连接有重锤(2)，所述重锤(2)的上端固定连接有连接绳(1)。

5.根据权利要求1所述的一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，其特征在于：所述第一投料胶囊(14)、第二投料胶囊(17)和第三投料胶囊(21)的内部均设置有掺杂剂本体(19)。

6.根据权利要求1所述的一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，其特征在于：所述投料筒(4)的外表面固定连接有支撑架(5)，所述支撑架(5)与炉筒(11)的内壁滑动连接。

7.根据权利要求4所述的一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，其特征在于：所述连接绳(1)的上端设置有升降装置。

8.根据权利要求1所述的一种直拉法生产单晶硅过程中盛放单晶硅掺杂剂的装置，其特征在于：所述炉筒(11)的上端设置有炉盖(10)，所述坩埚(9)的内部放置有硅料(8)。

Images