[實(shí)用新型]一種單晶爐

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520937277.7
• 申請(qǐng)日: 2015-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN205099782U
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳五奎;劉強(qiáng);徐文州;樊茂德;任超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 樂山新天源太陽能科技有限公司;深圳市拓日新能源科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C30B15/00
• 分類號(hào): C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 李玉興

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及單晶生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種單晶爐。

背景技術(shù)

21世紀(jì)，世界能源危機(jī)促進(jìn)了光伏市場的發(fā)展，晶體硅太陽能電池是光伏行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。隨著世界各國對(duì)太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步重視，特別是發(fā)達(dá)國家制定了一系列的扶持政策，鼓勵(lì)開發(fā)利用太陽能，另外，隨著硅太陽能電池應(yīng)用面的不斷擴(kuò)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越來越大。

單晶硅為一種半導(dǎo)體材料，一般用于制造集成電路和其他電子元件，單晶硅生長技術(shù)有兩種：一種是區(qū)熔法，另一種是直拉法，其中直拉法使目前普遍采用的方法。

直拉法生長單晶硅的方法如下：將高純度的多晶硅原料放入單晶爐的石英坩堝內(nèi)，然后在低真空有流動(dòng)惰性氣體的保護(hù)下加熱熔化，把一支有著特定生長方向的單晶硅(也叫做籽晶)裝入籽晶夾持裝置中，并使籽晶與硅溶液接觸，調(diào)整熔融硅溶液的溫度，使其接近熔點(diǎn)溫度，然后驅(qū)動(dòng)籽晶自上而下伸入熔融的硅溶液中并旋轉(zhuǎn)，然后緩緩上提籽晶，此時(shí)，單晶硅進(jìn)入錐體部分的生長，當(dāng)錐體的直徑接近目標(biāo)直徑時(shí)，提高籽晶的提升速度，使單晶硅體直徑不再增大而進(jìn)入晶體的中部生長階段，在單晶硅體生長接近結(jié)束時(shí)，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(jié)束生長。用這種方法生長出來的單晶硅，其形狀為兩段呈錐形的圓柱體，將該圓柱體切片，即得到單晶硅半導(dǎo)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。

單晶硅拉制一般在單晶爐中進(jìn)行，目前，所使用的單晶爐包括上爐膛、下爐膛，上爐膛設(shè)置在下爐膛上方且上爐膛通過隔離閥固定在下爐膛頂部，所述上爐膛頂部設(shè)置有籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)，所述下爐膛內(nèi)設(shè)置有保溫筒，所述保溫筒內(nèi)設(shè)置有石墨坩堝，所述石墨坩堝內(nèi)設(shè)有石英坩堝，石墨坩堝外側(cè)設(shè)置有加熱器，加熱器位于保溫筒內(nèi)，所述加熱器通過加熱電極固定在下爐膛底部，下爐膛的頂部連接有氬氣管，所述氬氣管穿過下爐膛伸入到下爐膛內(nèi)，所述下爐膛的下部設(shè)置有真空抽口，所述真空抽口上連接有排放管，排放管末端連接有真空泵，真空泵的進(jìn)口與排放管的出口相連，所述石英坩堝上方設(shè)置有籽晶夾持裝置，所述籽晶夾持裝置通過傳動(dòng)桿與籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)相連，所述石墨坩堝底部設(shè)置有坩堝旋轉(zhuǎn)頂升機(jī)構(gòu)，所述石墨坩堝與坩堝旋轉(zhuǎn)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)置有圓形的石墨托板，這種單晶爐在實(shí)際使用過程中存在以下問題：單晶爐在使用過程中，有時(shí)會(huì)發(fā)生硅液溢流的現(xiàn)象，一旦發(fā)生硅液溢流，溢流出的硅液會(huì)沿石墨托板的邊緣滴落到爐膛底部將爐膛燒穿發(fā)生事故，存在較大的安全隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種安全隱患較低的單晶爐。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該單晶爐，包括上爐膛、下爐膛，上爐膛設(shè)置在下爐膛上方且上爐膛通過隔離閥固定在下爐膛頂部，所述上爐膛頂部設(shè)置有籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)，所述下爐膛內(nèi)設(shè)置有保溫筒，所述保溫筒內(nèi)設(shè)置有石墨坩堝，所述石墨坩堝內(nèi)設(shè)有石英坩堝，石墨坩堝外側(cè)設(shè)置有加熱器，加熱器位于保溫筒內(nèi)，所述加熱器通過加熱電極固定在下爐膛底部，下爐膛的頂部連接有氬氣管，所述氬氣管穿過下爐膛伸入到下爐膛內(nèi)，所述下爐膛的下部設(shè)置有真空抽口，所述真空抽口上連接有排放管，排放管末端連接有真空泵，真空泵的進(jìn)口與排放管的出口相連，所述石英坩堝上方設(shè)置有籽晶夾持裝置，所述籽晶夾持裝置通過傳動(dòng)桿與籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)相連，所述石墨坩堝底部設(shè)置有坩堝旋轉(zhuǎn)頂升機(jī)構(gòu)，所述石墨坩堝與坩堝旋轉(zhuǎn)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)置有圓形的石墨托板，所述石墨托板的外表面設(shè)置有環(huán)形擋板，所述環(huán)形擋板的上表面設(shè)置有溢流毯，所述溢流毯的上表面安裝有溢流絲，所述溢流絲圍繞石墨托板且設(shè)置有至少三圈，溢流絲與報(bào)警裝置相連。

進(jìn)一步的是，所述氬氣管上設(shè)置有氣體加熱裝置，所述氣體加熱裝置包括柱狀基體，所述柱狀基體內(nèi)設(shè)置有圓柱形的氣體加熱空腔，所述柱狀基體上設(shè)置有與氣體加熱空腔連通的進(jìn)氣口與出氣口，所述進(jìn)氣口通過氣管與氬氣源連通，所述出氣口與氬氣管連通，所述柱狀基體的表面纏繞有加熱絲，所述加熱絲連接在電源上，所述加熱絲與電源之間設(shè)置有溫控表，所述氣體加熱空腔內(nèi)設(shè)置有熱電偶溫度計(jì)，所述熱電偶溫度計(jì)與溫控表相連接。