[實用新型]直拉單晶爐加熱裝置

有效

• 申請號: 201120043934.5
• 申請日: 2011-02-22
• 公開（公告）號: CN201990762U
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 趙振元;羅明樹;劉勝春;姚偉;王明云
• 申請（專利權）人: 信息產業電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司
• 主分類號: C30B15/14
• 分類號: C30B15/14
• 代理公司: 成都中亞專利代理有限公司 51126
• 代理人: 陳亞石

技術領域

本實用新型涉及一種用直拉法生產單晶硅時，可提高單晶爐熱場坩堝使用壽命的直拉單晶爐，屬于半導體晶體生長設備技術領域。

背景技術

目前世界能源危機促進了光伏市場的發展，晶體硅太陽能電池是光伏行業的主導產品，占市場份額的90％。在國際市場的拉動下，我國太陽能光伏發電產業發展迅速，我國太陽能電池年產量由原來占世界份額的l％發展到世界份額的10％以上。與其它晶體硅太陽能電池相比，單晶硅太陽能電池的轉化率較高，但其生產成本也高。隨著世界各國對太陽能光伏產業的進一步重視，特別是發達國家制定了一系列的扶持政策，鼓勵開發利用太陽能，另外，隨著硅太陽能電池應用面的不斷擴大，太陽能電池的需求量越來越大，硅單晶材料的需求量也就同比擴大。單晶硅為一種半導體材料，一股用于制造集成電路和其它電子元件，單晶硅生長技術有兩種：區熔法和直拉法，其中直拉法是目前普遍采用的方法。在直拉法生長單晶硅的方法中，將高純度的多晶硅原料放入單晶生長爐中的石英坩堝內，然后在低真空有流動惰性氣體保護下加熱熔化，把一支有著特定生長方向的單晶硅(稱做籽晶)裝入籽晶夾持裝置中，并使籽晶與硅溶液接觸，調整熔融硅溶液的溫度，使其接近熔點溫度，然后驅動籽晶自上而下伸入熔融的硅溶液中并旋轉，然后緩緩上提籽晶，則單晶硅體進入錐體部分的生長，當錐體的直徑接近目標直徑時，提高籽晶的提升速度，使單晶硅體直徑不再增大而進入晶體的中部生長階段，在單晶硅體生長接近結束時，再提高籽晶的提升速度，單晶硅體逐漸脫離熔融硅，形成下錐體而結束生長。用這種方法生長出來的單晶硅，其形狀為兩端呈錐形的圓柱體，將該圓柱體切片，即得到單晶硅半導體原料，這種圓形單晶硅片就可以作為集成電路或太陽能的材料。

單晶硅拉制需要在一整套的熱系統中進行，在拉制過程中處于低真空狀態，且不斷向單晶爐內充入惰性保護氣體以帶走由于單晶硅體從溶液中結晶時散發的結晶潛熱和硅溶液揮發的一氧化硅顆粒，然后從單晶爐的排氣口中由真空泵排出。單晶爐傳統的熱場部件基本上包括爐壁、加熱器、保溫層、石墨坩堝、石英坩堝等，單晶爐在由真空泵從排氣口中排出一氧化硅時，由一氧化硅和保護氣體組成的混合氣體就會流經石墨坩堝等部件，因為石墨坩堝是石墨制品，且爐內溫度為1420度以上，并連續工作30小時以上，單晶爐內的一氧化硅雜質和石英坩堝的氧和硅成分會和石墨坩堝反應，生成一氧化碳，二氧化碳，碳化硅等，從而造成對石墨坩堝的侵蝕，同時，石英坩堝和石墨坩堝接觸部分的養化反應，使硅原子滲透到石墨坩堝的表層，形成一層碳化硅層，引起坩堝斷裂，這些都會降低石墨坩堝的壽命，增加生產成本。除此之外，目前，使用的坩堝由于結構簡單，存在著傳熱效率低、加熱緩慢、加熱時間長、能耗高等缺點。因此本實用新型提供一種受熱、傳熱效果好且使用壽命長的直拉單晶爐加熱裝置。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術使用壽命短、受熱效率差的不足，在此提供一種直拉單晶爐加熱裝置。

本使用新型是這樣實現的，構造一種直拉單晶爐加熱裝置，包括石墨坩堝、石英坩堝，其中石英坩堝設置在石墨坩堝內，其特征在于：在所述石墨坩堝和石英坩堝之間加墊有石墨紙，其中所述石墨坩堝的外表面形成有條形凹槽。

根據本實用新型所述的一種直拉單晶爐加熱裝置，其特征在于：所述條形凹槽為間隔均勻的設置在石墨坩堝的外表。

根據本實用新型所述的一種直拉單晶爐加熱裝置，其特征是：條形凹槽的深度為?1—6mm。

本實用新型的優點在于：首先在石墨坩堝和石英坩堝之間加墊有石墨紙，其中石墨紙能夠有效防止一氧化硅雜質和石英坩堝的氧和硅成分會和石墨坩堝反應的情況。其次還在所述石墨坩堝的外表面形成有條形凹槽，由于在石墨坩堝的外表面形成有條形凹槽，因此增加了石墨坩堝本體的外表受熱面積，故通過增加石墨坩堝外表面積來提高傳熱面積，可使石墨坩堝的外表面積增加一倍，達到加大傳熱量、快速加熱的目的。

附圖說明

圖1是本實用新型的石墨坩堝的外部結構示意圖

圖2是本實用新型的結構示意圖

圖中：1、石墨坩堝，2、石英坩堝，3、石墨紙，4、條形凹槽。

具體實施方式