[實用新型]一種單晶爐

有效

• 申請號: 201920179780.9
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN209702906U
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 潘燕萍;朱海軍
• 申請（專利權）人: 常州市樂萌壓力容器有限公司
• 主分類號: C30B15/14
• 分類號: C30B15/14;C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 32294 常州市華信天成專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 何學成<國際申請>=<國際公布>=<進入

本實用新型屬于晶體生長設備技術領域，具體涉及一種單晶爐。該單晶爐包括單晶爐爐腔、石英坩堝、石墨加熱器，石英坩堝上邊緣設置有石英坩堝上沿，石英坩堝上沿遠離石英坩堝本體一側設置有石英坩堝翻邊，所述石英坩堝與石墨加熱器相匹配；單晶爐爐腔頂部設置有晶種旋轉機構，兩者連接處設置有凸臺，晶種旋轉機構豎直方向設置有穿過凸臺的籽晶桿，籽晶桿與凸臺連接部設置有密封膠，籽晶桿中心軸與單晶爐爐腔中心軸重疊，籽晶桿底端設置有籽晶；籽晶桿中間部位設置有激光傳感器，單晶爐爐腔側壁設置有至少2個激光塊。該種單晶爐體系受熱均勻，可以有效避免硅料融化時飛濺到石墨件上；降低熱場溫度變化對單晶硅生產質量的影響，晶體生長過程可控。

技術領域

本實用新型屬于晶體生長設備技術領域，具體涉及一種單晶爐。

背景技術

提拉法是目前生長單晶體的常用方法，其工作原理是將構成晶體的原料放在坩堝中加熱融化，在溶體表面接籽晶提拉熔體，在受控條件下，使籽晶和熔體在交界面上不斷進行原子或分子的重新排列，隨降溫逐漸凝固而生長出單晶體。

目前單晶爐大多將提拉稱重單元直接固定在爐腔頂部，雖然在晶體生長之前通過調整紫晶桿以及籽晶夾頭，可以保證籽晶桿的同心度以及籽晶位于坩堝中心。但是在晶體生長過程中，由于通冷卻水的爐腔會發生不同程度的熱脹冷縮，固定于爐腔頂部的晶種旋轉機構會隨著不銹鋼爐腔的形變而發生傾斜，從而導致籽晶桿擺動，影響生長晶體的質量；硅料融化時在石英坩堝中出現塌料的現象，固體沖擊融化的液體，硅料飛濺至石墨件上，會減少石墨件的使用壽命；坩堝通常采用拖桿支撐，單桿支撐容易在升降坩堝時會時融化的硅料液面產生波紋，晶體生長時容易錯位生長，晶體生長方向與籽晶方向不一致，影響晶體的質量以及晶體器件加工的利用率。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：針對上述缺陷，本實用新型提供一種單晶爐，體系受熱均勻，可以有效避免硅料融化時飛濺到石墨件上，延長石墨件的使用壽命；降低熱場溫度變化對單晶硅生產質量的影響，同時晶體生長過程可控。

本實用新型解決其技術問題采用的技術方案如下：一種單晶爐，包括單晶爐爐腔、石英坩堝、石墨加熱器，所述的石英坩堝上邊緣設置有石英坩堝上沿，所述的石英坩堝上沿遠離石英坩堝本體一側設置有石英坩堝翻邊，所述的石英坩堝側壁與石英坩堝上沿、石英坩堝翻邊形成凹槽，所述的石英坩堝本體橫截面為U形，所述石墨加熱器橫截面為U形，所述的石墨加熱器上邊沿與石英坩堝外側凹槽相匹配，所述的石墨加熱器底部與石英坩堝底部相匹配，即所述的石英坩堝與石墨加熱器相匹配；所述的石墨加熱器底部設置有升降機構；石英坩堝與石墨加熱器緊密連接，石墨加熱器提供的熱量直接傳導至坩堝，減少了熱量傳遞時的損失，且石英坩堝受熱均勻；石英坩堝側壁與石英坩堝上沿、石英坩堝翻邊形成的凹槽可以有效包裹石墨加熱器上邊沿，避免了硅料融化出現塌料現象時硅料飛濺到石墨件上，延長了石墨件的使用壽命。

所述的單晶爐爐腔頂部設置有晶種旋轉機構，所述晶種旋轉機構與單晶爐爐腔爐體連接處設置有凸臺，所述晶種旋轉機構豎直方向設置有穿過凸臺的籽晶桿，所述籽晶桿中心軸與單晶爐爐腔中心軸重疊，所述的籽晶桿與凸臺連接部設置有密封膠，所述的籽晶桿底端設置有籽晶；所述的單晶爐爐腔中段設置有冷卻水管道。所述的凸臺可以有效將籽晶桿和單晶爐爐腔之間隔離，避免單晶爐爐腔內熱量傳遞到籽晶桿上，保障晶體在生長過程中籽晶桿的穩定性，降低熱場溫度變化對晶體生長質量的影響；冷卻水管道設置在單晶爐爐腔中段，有目的的將籽晶段的熱量帶離體系，促進晶體生長。

進一步的，所述的籽晶桿中間部位設置有激光傳感器，所述的單晶爐爐腔側壁設置有至少2個激光塊，所述激光塊與激光傳感器設置的位置相匹配；通過設置的激光塊發射激光束，激光束通過激光傳感器判斷籽晶桿是否一直位于石英坩堝中心，根據激光傳感器反饋結果及激光束位置判斷晶體生長過程，晶體生長過程可控。

進一步的，所述的單晶爐爐腔側壁設置有保溫層，保溫層可以有效避免單晶爐爐腔下方的散失，提高熱量的利用率，節約能源。