[發明專利]直拉單晶爐加料裝置

在審

• 申請號: 201910064168.1
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109518268A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 史蒂芬·勞倫斯·金貝爾;孟敬鎬;布拉德·喬佩克
• 申請（專利權）人: 江蘇協鑫軟控設備科技發展有限公司
• 主分類號: C30B15/02
• 分類號: C30B15/02;C30B29/06
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 唐清凱

本發明涉及一種直拉單晶爐加料裝置。其包括：進料管；硅料輸運體，用于接收來自進料管的硅料，硅料輸運體具有用于接收硅料的底壁、遠離硅料的第一側壁以及圍繞硅料設置的第二側壁；底壁與第一側壁相對設置，且底壁、第一側壁與第二側壁圍成用以容納硅料的腔體；以及下料管，用于接收來自硅料輸運體的硅料；硅料的自然堆積角為θ，進料管的中心線與下料管的中心線之間的夾角為γ，γ滿足以下條件：0°≤γ＜90°?θ；底壁與下料管的中心線之間的夾角為α，α滿足以下條件：α＜θ+90°；第一側壁與下料管的中心線之間的夾角為β，β滿足以下條件：β≥θ+90°。上述直拉單晶爐加料裝置，設計γ、α和β分別滿足各自條件，能夠降低生產成本和提高產出，有利于應用。

技術領域

本發明涉及單晶硅生產裝置領域，特別是涉及一種直拉單晶爐加料裝置。

背景技術

單晶硅材料是光伏行業的太陽能電池板的主要原材料之一，也是半導體芯片、晶圓加工制造的原材料，是綠色能源和半導體行業中不可或缺的一環。其生產工藝以直拉法(Czochralski process/CZ)為主，傳統的直拉法生產工藝隨著技術發展進步，逐步演變為多次加料直拉法(Recharge CZ/RCZ)或者連續加料直拉法(Continuous CZ/CCZ)等工藝路線。相比于傳統直拉法(CZ)工藝，RCZ的工藝優勢在于可以用一個坩堝(一爐)拉制多根晶棒，節約生產成本，提高產出效率。而CCZ工藝是在RCZ工藝上的進一步提升，即不間斷的給料生長單晶：晶體生長長度不受坩堝容量限制，不需要中途加料，化料，大幅縮短工藝時間，增加產出效率。由于CCZ保持溶液量恒定，可以大幅改善單晶縱向電阻率分布的均勻性，從而顯著提高晶體品質。總體而言，相比于傳統CZ或RCZ，CCZ在工藝成本和產品質量上均有顯著提升，是新一代的直拉單晶生長技術。

基于CCZ工藝的需求，為維持熔體和溫度場的穩定、晶體的連續生長，需要不間斷的將加料器輸出的硅料運送到爐體內的坩堝中，以提供所需添加的硅料。傳統的固態加料采用石英管直接輸送硅料，然而，石英管路的設計不當會造成：硅料在管內堆積，造成堵料導致運行停止的風險，生產成本增加；或者硅料在石英管內運行速度快，掉落到硅溶液之后，濺硅嚴重對坩堝損害大，影響總運行時間和單晶產出，增加生產成本；硅料從加料器掉落在石英管上時，會造成石英表面磨損、石英微顆粒脫落，這些石英顆粒隨加料管進入熔體后，造成單晶生長失敗，從而降低產出。

發明內容

基于此，有必要針對上述問題，提供一種降低生產成本和提高產出的直拉單晶爐加料裝置。

一種直拉單晶爐加料裝置，所述直拉單晶爐加料裝置包括：

進料管；

硅料輸運體，用于接收來自所述進料管的硅料，所述硅料輸運體與所述進料管連通，所述硅料輸運體具有用于接收所述硅料的底壁以及遠離所述硅料的第一側壁以及圍繞所述硅料設置的第二側壁；其中，所述底壁與所述第一側壁相對設置，且所述底壁、所述第一側壁與所述第二側壁圍成用以容納硅料的腔體；以及

下料管，用于接收來自所述硅料輸運體的硅料，所述下料管與所述硅料輸運體連通；

其中，硅料的自然堆積角為θ，所述進料管的中心線與所述下料管的中心線之間的夾角為γ，γ滿足以下條件：0°≤γ＜90°-θ；所述底壁與所述下料管的中心線之間的夾角為α，α滿足以下條件：α＜θ+90°；所述第一側壁與所述下料管的中心線之間的夾角為β，β滿足以下條件：β≥θ+90°。

上述直拉單晶爐加料裝置，設計γ、α和β分別滿足各自條件，使得硅料在裝置內的運行速度適中，既能避免硅料在管內堆積，造成堵料導致運行停止的風險，又能減少硅料進入坩堝熔體造成濺硅或掉落在坩堝壁上帶來的損害。此外，從進料管落入硅料輸運體的硅料首先與硅料輸運體的底壁上的硅料碰撞，能夠避免直接碰撞硅料輸運體的底壁而磨損硅料輸運體的內表面，從而避免產生其它非硅材質的顆粒雜質，有利于晶體的純度和單晶產出良率。上述整體能夠降低生產成本和提高產出，有利于應用。