[發明專利]一種大直徑硅晶體生長裝置

無效

• 申請號: 200910033726.4
• 申請日: 2009-06-03
• 公開（公告）號: CN101906660A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 馬四海;張笑天
• 申請（專利權）人: 蕪湖升陽光電科技有限公司
• 主分類號: C30B15/14
• 分類號: C30B15/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光電轉換材料的技術領域，涉及單晶硅的生產工藝設備，更具體地說，本發明涉及一種大直徑硅晶體生長裝置。

背景技術

切克勞斯基法CZ直拉單晶法，通過電阻加熱，將裝在石英坩堝中的多晶硅熔化，并保持略高于硅熔點的溫度，在惰性氣體的保護下，經過引晶、放肩、轉肩、等徑、收尾、晶體取出等工藝步驟，完成晶體生長。生長單晶體的尺寸越大，對石墨熱系統的要求也越高。

目前，我國在應用于硅單晶生長所用的石墨熱系統的加工技術及生產規模上處于世界領先地位，然而在一些生長大尺寸單晶體的石墨熱系統的設計中，在單晶生長過程中，往往會出現不能正常生長、斷棱等諸多情況。因此，大尺寸硅單晶生長技術在國內仍然處于盲點，雖然也有極少數公司可以勉強生長，但終因運行生產成本過高，達不到企業綜合經濟效益目的，而不能得到市場認可和普及；整個國內的硅單晶行業仍然處在6寸及6寸以下硅單晶生長的水平，然而國外市場對8寸及8寸以上硅單晶的需求量與日俱增，如何設計生長8寸以上大直徑硅單晶的熱系統，已經迫在眉睫。

眾所周知，硅的熔點是1420°，如果是20寸開放式熱場裝置、投料量75kg，要維持這個溫度則每小時需要耗費120kw左右的電能。目前世界能源緊張，能源成本的增加日益突出。如何降低生產能耗，降低生產成本，直接關系企業生存大計。

因此，本行業在CZ直拉單晶法的加熱裝置中，也就是石墨熱場上面已經做了諸多改進。效果最明顯的就是增加熱屏裝置。傳統的熱屏裝置一般為圓筒狀或者圓錐型，由最開始的開放式熱場改為封閉式熱場，增加了熱場保溫，降低熱量的損失，由20寸開放式熱場維持1420°的拉制條件下需要電耗120kw/h降低至20寸封閉式熱場70～75kw/h；相對開放式熱場，縮小了單晶生長條件下惰性氣體的保護面積，使得保護面積更集中化，惰性氣體的使用量也降低20％～30％；改變晶體的縱向溫度梯度，最大生長拉速提高0.4mm/min。

發明內容

本發明所要解決的問題是提供一種大直徑硅晶體生長裝置，是對上述封閉式熱場的熱屏的改進，其目的是節能降耗及改善惰性氣體的導向。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

本發明所提供的這種大直徑硅晶體生長裝置，包括保溫系統、加熱系統、導流系統及支撐裝置，所述的保溫系統上部設有保溫蓋板及爐底保溫結構，所述的保溫蓋板采用雙層結構，即互相疊合的上保溫蓋板和下保溫蓋，在所述的上保溫蓋板和下保溫蓋之間的空隙部分，填充石墨碳氈。

為使本發明更加完善，還進一步提出了以下更為詳盡和具體的技術方案，以獲得最佳的實用效果，更好地實現發明目的，并提高本發明的新穎性和創造性：

所述的爐底保溫結包括構爐底擋圈及爐底壓片，在所述的構爐底擋圈及爐底壓片的下面，設置石墨碳氈。

所述的導流系統設氣向導流裝置，所述的氣向導流裝置采用雙層結構，即外導流筒和內導流筒。

在所述的外導流筒和內導流筒之間，填充石墨碳氈。

所述的外導流筒和內導流筒構成錐度結構。

所述的外導流筒的錐度大于內導流筒的錐度。

所述的導流系統中，設排氣套筒，所述的排氣套筒設在爐筒下部的爐底擋圈位置，將爐內腔與真空泵管道連通。

本發明采用上述技術方案，可用來拉制8寸及8寸以上硅單晶，相對于現有技術，在節能降耗及惰性氣體的導向上更具優勢，增加了保溫系統的保溫效果，降低熱輻射散熱，改變熔體內溫度梯度，降低橫向溫度梯度變化，使得熔體液面溫度相對穩定，有利于硅單晶的生長；改善氣流導向裝置，避免出現氣體紊流。

附圖說明

下面對本說明書的附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明：

圖1為本發明的結構示意圖。

圖中標記為：

1、上保溫蓋板，2、下保溫蓋，3、上保溫筒，4、外導流筒，5、內導流筒，6、石墨坩堝，7、加熱器，8、托底，9、連桿，10、保溫筒，11、電極墊腳，12、爐底擋圈，13、爐底壓片，14、電極護套，15、加熱器螺絲，16、排氣套筒，17、連桿護套，18、石英套筒。

具體實施方式

下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發明的具體實施方式如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域的技術人員對本發明的發明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。