CN217869193U - 一种用于单晶硅拉晶高效生产设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于单晶硅拉晶高效生产设备，包括石墨坩埚炉体和氩气进口，所述石墨坩埚炉体内部两侧表面底端位置对称安装有保温层，所述保温层之间位于石墨坩埚炉体内部表面位置对称安装有加热器。本实用新型通过，采用了晶种夹，在实际使用过程中，装置采用多组晶种夹来对需要使用到的晶种进行夹持固定，使得装置一次性可以生产处多组单晶硅棒，相较于传统的生产形式来说，能够有效的提高整体的生产作业效率，降低了整体生产所需的时间，非常的人性化，能够从单工位作业根据需求选择是否进行多工位作业，提高了装置使用的灵活性，具有多工作加工、生产效率高的优点。

Description

一种用于单晶硅拉晶高效生产设备

技术领域

本实用新型涉及半导体生产技术领域，具体来说，涉及一种用于单晶硅拉晶高效生产设备。

背景技术

单晶硅是大多数半导体元器件的基底材料，其中绝大多数的单晶硅都是利用拉晶炉通过直拉法制成的。在该方法中，通过将固态的多晶硅硅料放置在坩埚内并对坩埚进行加热使其中的多晶硅硅料融化，在直拉单晶硅棒过程中，首先让籽晶和熔融硅接触，使固液界面处的熔硅沿着籽晶冷却结晶，并通过缓慢拉出籽晶而生长单晶，缩颈完成之后通过降低拉速和/或熔体温度来放大晶体生长直径直至达到目标直径；转肩之后，通过控制拉速和熔体温度使晶体生长进入“等径生长”阶段；最后，通过增大拉速和提高熔体温度使晶体生长面的直径逐步减小形成尾锥，直至最后晶体离开熔体表面，即完成了单晶硅棒的生长。

现有公开技术中公开号为：CN213835621U一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉，所述拉晶炉可以包括：限定出炉腔的炉壁；位于所述炉腔内并用于容纳熔融硅的坩埚，其中，所述坩埚在拉晶过程中升起以使所述熔融硅的液面处于固定的水平高度处；设置在所述坩埚的径向外侧的坩埚加热器；设置在所述坩埚和所述坩埚加热器的上方以用于将保护气体引导至所述熔融硅的液面的导流筒；设置在所述导流筒与所述炉壁之间的隔热环，所述隔热环用于抑制所述坩埚加热器产生的热量朝向所述炉壁的顶部散失；提升机构，所述提升机构用于提升所述隔热环以使得在所述坩埚升起的过程中不会被所述隔热环阻挡。

但是上述专利在使用时仍具有一定的缺点：其在作业过程中一次性只能够生产出一组单晶硅棒，生产速度较慢，降低了整体的生产效率，而且在对单晶硅棒进行提拉的时候缺乏限定结构，如果发生偏移将会直接影响最终产品的质量，具有一定的局限性。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于单晶硅拉晶高效生产设备，具备多工位加工、生产效率高、产品质量好的优点，进而解决上述背景技术中的问题。

(二)技术方案

为实现上述多工位加工、生产效率高、产品质量好的优点，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种用于单晶硅拉晶高效生产设备，包括石墨坩埚炉体和氩气进口，所述石墨坩埚炉体内部两侧表面底端位置对称安装有保温层，所述保温层之间位于石墨坩埚炉体内部表面位置对称安装有加热器，所述加热器之间位于石墨坩埚炉体内部底端表面位置滑动连接有石英坩埚，所述石英坩埚内部位置装载有熔融硅，所述石英坩埚上方位于石墨坩埚炉体内部一侧表面中间位置对称安装有导流筒，所述导流筒顶部表面位置对称倾斜安装有引流板，所述引流板以及导流筒表面位置均匀设有若干组喷气环，所述喷气环内部表面位置均匀环绕安装有若干组氩气喷头，所述引流板以及导流筒之间位于石墨坩埚炉体内部中间位置对称安装有限制杆，所述限制杆外周滑动连接有承载座，所述承载座内部均匀顶端表面位置均匀设有若干组防护隔板，所述防护隔板之间位于承载座内部位置设有拉晶腔，所述拉晶腔内部顶端表面位置对称安装有微型液压杆，所述微型液压杆一端连接有移动板，所述移动板底部表面位置均匀设有若干组晶种夹，所述晶种夹之间夹持有晶种。

进一步的，所述保温层、加热器以及石英坩埚顶部表面位置均抵接有隔热环，所述隔热环顶端连接有驱动器，且驱动器共设有四组，四组所述驱动器分别与隔热环、承载座以及石英坩埚相连接。

进一步的，所述导流筒一侧表面底端位于石墨坩埚炉体内部一侧表面位置固定安装有导流筒支撑环。

进一步的，所述石墨坩埚炉体顶部两侧表面位置对称安装有氩气进口。

进一步的，所述承载座内部两侧表面中间位置以及防护隔板两侧表面中间位置均设有若干组底部喷头。

进一步的，所述氩气进口通过管道分别与氩气喷头以及底部喷头相连接。

进一步的，所述承载座两侧表面顶端位置对称设有供限制杆连接所使用的套筒。

进一步的，所述承载座两侧表面两端位置以及防护隔板两侧表面两端位置均设有供移动板上下移动使用的滑槽。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种用于单晶硅拉晶高效生产设备，具备以下有益效果：

(1)、本实用新型通过，采用了晶种夹，在实际使用过程中，装置采用多组晶种夹来对需要使用到的晶种进行夹持固定，使得装置一次性可以生产处多组单晶硅棒，相较于传统的生产形式来说，能够有效的提高整体的生产作业效率，降低了整体生产所需的时间，非常的人性化，能够从单工位作业根据需求选择是否进行多工位作业，提高了装置使用的灵活性，具有多工作加工、生产效率高的优点。

(2)、本实用新型通过，采用了底部喷头、氩气喷头、限制杆，在实际使用过程中，单晶硅棒初步生产之后通过移动板的提升可以将其提升到拉晶腔内部进行保护，避免之间发生影响，并且通过底部喷头喷出的氩气可以对刚生产处的产品进行及时的氩气保护作业，防止其他气体的影响，接着在后续提升生产的时候，通过环绕设置的氩气喷头喷出的氩气可以更好更全面的将氩气作用到单晶硅棒表面位置，实现对其二次防护，提高整体的产品质量，并且单晶硅棒在移动时会被限制杆进行引导固定，能够有效的避免由于震动以及气体的吹动导致单晶硅棒表面的错位，进而防止表面结晶的位移，保证产品质量，具有产品质量好的优点。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提出的一种用于单晶硅拉晶高效生产设备的结构示意图；

图2是本实用新型的喷气环的内部结构示意图；

图3是本实用新型的移动板的结构示意图；

图4是本实用新型的引流板的结构示意图。

图中：

1、石墨坩埚炉体；2、保温层；3、加热器；4、防护隔板；5、隔热环；6、微型液压杆；7、导流筒支撑环；8、驱动器；9、氩气进口；10、限制杆；11、喷气环；12、氩气喷头；13、引流板；14、导流筒；15、承载座；16、套筒；17、移动板；18、底部喷头；19、晶种；20、拉晶腔；21、晶种夹；22、石英坩埚。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图，这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本实用新型的实施例，提供了一种用于单晶硅拉晶高效生产设备。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明，如图1-4所示，根据本实用新型实施例的一种用于单晶硅拉晶高效生产设备，包括石墨坩埚炉体1和氩气进口9，石墨坩埚炉体1内部两侧表面底端位置对称安装有保温层2，保温层2之间位于石墨坩埚炉体1内部表面位置对称安装有加热器3，加热器3之间位于石墨坩埚炉体1内部底端表面位置滑动连接有石英坩埚22，石英坩埚22内部位置装载有熔融硅，石英坩埚22上方位于石墨坩埚炉体1内部一侧表面中间位置对称安装有导流筒14，导流筒14顶部表面位置对称倾斜安装有引流板13，引流板13以及导流筒14表面位置均匀设有若干组喷气环11，喷气环11内部表面位置均匀环绕安装有若干组氩气喷头12，引流板13以及导流筒14之间位于石墨坩埚炉体1内部中间位置对称安装有限制杆10，限制杆10外周滑动连接有承载座15，承载座15内部均匀顶端表面位置均匀设有若干组防护隔板4，防护隔板4之间位于承载座15内部位置设有拉晶腔20，拉晶腔20内部顶端表面位置对称安装有微型液压杆6，微型液压杆6一端连接有移动板17，移动板17底部表面位置均匀设有若干组晶种夹21，晶种夹21之间夹持有晶种19。

在一个实施例中，保温层2、加热器3以及石英坩埚22顶部表面位置均抵接有隔热环5，隔热环5顶端连接有驱动器8，且驱动器8共设有四组，四组驱动器8分别与隔热环5、承载座15以及石英坩埚22相连接，驱动器8包括：比如电动机或液压马达之类的旋转马达以便以简单、通用的方式提供驱动力；以及将所述旋转马达的旋转运动转换为平移运动的传动副，比如包括滚珠丝杠和丝杠螺母的传动副。

在一个实施例中，导流筒14一侧表面底端位于石墨坩埚炉体1内部一侧表面位置固定安装有导流筒支撑环7，通过导流筒支撑环7可以对导流筒14进行支撑作用。

在一个实施例中，石墨坩埚炉体1顶部两侧表面位置对称安装有氩气进口9。

在一个实施例中，承载座15内部两侧表面中间位置以及防护隔板4两侧表面中间位置均设有若干组底部喷头18，通过底部喷头18喷出的氩气可以对刚生成的单晶硅棒进行保护。

在一个实施例中，氩气进口9通过管道分别与氩气喷头12以及底部喷头18相连接，通过氩气进口9可以将氩气导入装置内部，以此来在单晶硅棒生成的过程中对其进行保护，避免质量的下降，采用氩气进行保护为单晶硅拉晶生产过程中常用的保护措施，在此不做过多赘述。

在一个实施例中，承载座15两侧表面顶端位置对称设有供限制杆10连接所使用的套筒16，套筒16的设置可以将限制杆10进行包裹，以此来方便进行上下移动。

在一个实施例中，承载座15两侧表面两端位置以及防护隔板4两侧表面两端位置均设有供移动板17上下移动使用的滑槽，滑槽的开设方便了移动板17的上下移动，便于晶种19来对熔融硅进行拉晶作业，以此来生产单晶硅棒。

工作原理：在实际使用过程中，通过晶种夹21可以对需要使用的晶种19进行夹持固定，然后通过驱动器8的运转可以将承载座15整体进行下移，当承载座15下移到一定的位置之后，微型液压杆6开始运行，使得移动板17整体下移，带动晶种19与熔融硅进行接触，然后微型液压杆6反向运转，带动移动板17上移，以此来生产单晶硅棒，在单晶硅棒移动到拉晶腔20内部之后，通过其内部的底部喷头18喷出的氩气可以对刚生产出来较短的单晶硅棒进行保护，避免杂质的影响，进而对生产品质进行提升，由于晶种夹21设置有多组，因此可以同时对多组晶种19进行夹持，实现一次性生产处多组单晶硅棒的目的，提高整体的生产效率，接着通过驱动器8的运转可以将承载座15整体进行上移，使得单晶硅棒的长度可以便于，生产出更符合需求的产品，在装置提升的时候通过限制杆10的限制固定，可以有效的保证生产时的稳定性，避免由于震动以及气体的吹动导致单晶硅棒表面的错位，进而防止表面结晶的位移，保证产品质量，并且在单晶硅棒上移的时候，通过环绕设置的喷气环11内部氩气喷头12喷出的氩气可以对单晶硅棒进行包裹防护，使得氩气能够充分的作用到单晶硅棒表面，对其进行保护，避免其他气体杂质的影响，装置整体具有多工位加工、生产效率高、产品质量好的优点。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

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 (8)

1.一种用于单晶硅拉晶高效生产设备，包括石墨坩埚炉体(1)和氩气进口(9)，其特征在于，所述石墨坩埚炉体(1)内部两侧表面底端位置对称安装有保温层(2)，所述保温层(2)之间位于石墨坩埚炉体(1)内部表面位置对称安装有加热器(3)，所述加热器(3)之间位于石墨坩埚炉体(1)内部底端表面位置滑动连接有石英坩埚(22)，所述石英坩埚(22)内部位置装载有熔融硅，所述石英坩埚(22)上方位于石墨坩埚炉体(1)内部一侧表面中间位置对称安装有导流筒(14)，所述导流筒(14)顶部表面位置对称倾斜安装有引流板(13)，所述引流板(13)以及导流筒(14)表面位置均匀设有若干组喷气环(11)，所述喷气环(11)内部表面位置均匀环绕安装有若干组氩气喷头(12)，所述引流板(13)以及导流筒(14)之间位于石墨坩埚炉体(1)内部中间位置对称安装有限制杆(10)，所述限制杆(10)外周滑动连接有承载座(15)，所述承载座(15)内部均匀顶端表面位置均匀设有若干组防护隔板(4)，所述防护隔板(4)之间位于承载座(15)内部位置设有拉晶腔(20)，所述拉晶腔(20)内部顶端表面位置对称安装有微型液压杆(6)，所述微型液压杆(6)一端连接有移动板(17)，所述移动板(17)底部表面位置均匀设有若干组晶种夹(21)，所述晶种夹(21)之间夹持有晶种(19)。

2.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅拉晶高效生产设备，其特征在于，所述保温层(2)、加热器(3)以及石英坩埚(22)顶部表面位置均抵接有隔热环(5)，所述隔热环(5)顶端连接有驱动器(8)，且驱动器(8)共设有四组，四组所述驱动器(8)分别与隔热环(5)、承载座(15)以及石英坩埚(22)相连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅拉晶高效生产设备，其特征在于，所述导流筒(14)一侧表面底端位于石墨坩埚炉体(1)内部一侧表面位置固定安装有导流筒支撑环(7)。

4.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅拉晶高效生产设备，其特征在于，所述石墨坩埚炉体(1)顶部两侧表面位置对称安装有氩气进口(9)。

5.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅拉晶高效生产设备，其特征在于，所述承载座(15)内部两侧表面中间位置以及防护隔板(4)两侧表面中间位置均设有若干组底部喷头(18)。

6.根据权利要求4所述的一种用于单晶硅拉晶高效生产设备，其特征在于，所述氩气进口(9)通过管道分别与氩气喷头(12)以及底部喷头(18)相连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅拉晶高效生产设备，其特征在于，所述承载座(15)两侧表面顶端位置对称设有供限制杆(10)连接所使用的套筒(16)。

8.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅拉晶高效生产设备，其特征在于，所述承载座(15)两侧表面两端位置以及防护隔板(4)两侧表面两端位置均设有供移动板(17)上下移动使用的滑槽。

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