[實用新型]一種單晶爐

有效

• 申請號: 201620725534.5
• 申請日: 2016-07-11
• 公開（公告）號: CN206902281U
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 陳五奎;劉強;付紅霞;黃振華;馮加保
• 申請（專利權）人: 青海拓日新能源科技有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)51232
• 代理人: 李玉興

技術領域

本實用新型涉及單晶生產設備領域，尤其是一種單晶爐。

背景技術

21世紀，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。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越來越大。

單晶硅為一種半導體材料，一般用于制造集成電路和其他電子元件，單晶硅生長技術有兩種：一種是區熔法，另一種是直拉法，其中直拉法是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，然后在低真空以及惰性氣體的保護下加熱熔化，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，調整熔融硅溶液的溫度，使其接近熔點溫度，接著使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，此時，單晶硅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，其形狀為兩段呈錐形的圓柱體，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電池的材料。

單晶硅拉制一般在單晶爐中進行，目前，所使用的單晶爐包括爐體，所述爐體內部設有石墨坩堝，所述石墨坩堝底部通過坩堝軸與爐體底部相固定，所述石墨坩堝內設有石英坩堝，石墨坩堝外側設置有側部加熱器，所述爐體底部設置抽氣孔，還包括氬氣管，所述氬氣管穿過爐體伸入到石英坩堝內，在單晶爐內通入氬氣是為了避免晶棒在拉晶生長過程中被氧化。這種單晶爐在實際使用過程中存在以下問題：首先，在單晶爐工作的過程中，爐體內的溫度需保持在一個穩定的范圍內，由于現有的單晶爐都是直接將室溫的氬氣通入爐體內，由于爐體內的溫度較高，通常都是幾百度的高度，常溫的氬氣進入爐體內勢必會對爐體內的溫度造成較大的影響，如果爐體內溫度波動變化較大會對晶棒的生長造成較大的影響，最后長成的晶棒質量不高。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠提高生產效率的單晶爐。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：該單晶爐，包括爐體，所述爐體內部設有石墨坩堝，所述石墨坩堝底部通過坩堝軸與爐體底部相固定，所述石墨坩堝內設有石英坩堝，石墨坩堝外側設置有側部加熱器，所述爐體側壁上設置有抽氣孔，還包括氬氣管與氬氣源，所述氬氣源與氬氣管通過進氣管相連，所述氬氣管的末端穿過爐體伸入到石英坩堝內，所述進氣管上設置有氣體預熱裝置，所述氣體預熱裝置包括密閉的空腔，所述空腔內設置有換熱管，所述換熱管的兩端分別延伸至空腔外并與進氣管連通，所述氬氣源內的氬氣依次沿進氣管、換熱管、氬氣管流入坩堝內，所述換熱管與空腔的連接處密封，所述空腔上連接有引氣管與排氣管，所述引氣管的一端與爐體上設置的抽氣孔連通，引氣管的另一端與空腔內部連通，所述引氣管上設置有抽氣泵，所述排氣管與空腔內部連通。

進一步的是，所述換熱管為金屬盤管。

進一步的是，所述換熱管采用銅管制作而成。

進一步的是，所述爐體內設置有保溫筒，石墨坩堝、石英坩堝、側部加熱器、均位于保溫筒內。

進一步的是，所述爐體與保溫筒之間設置有保溫氈。

進一步的是，所述保溫筒的內壁上涂有熱輻射反射層。

本實用新型的有益效果是：通過在進氣管上設置氣體預熱裝置，氣體預熱裝置可以對進入爐體內的氬氣進行加熱，避免溫度較低的氬氣進入爐體內對爐體內的溫度造成較大的影響，在單晶爐工作的過程中，可以保證爐體內的溫度保持在一個穩定的范圍內，保證最后長成的硅棒質量達到較高的質量水平，另外，利用抽氣泵將抽氣孔排出的高溫廢氬氣通過引氣管導入空腔內，利用高溫廢氬氣對新的氬氣進行預熱，不但可以充分利用高溫廢氬氣中含有的熱量，實現節能減排，同時，被預熱的氬氣通入爐體內，可以減少氬氣帶走爐體內的熱量，進一步實現節能減排，降低晶棒的生產成本。

附圖說明

圖1是本實用新型單晶爐的結構示意圖；