[發(fā)明專利]一種具有可控冷卻裝置的單晶硅直拉爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111053568.6
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113502533B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐余琴;樊海剛
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇矽時代材料科技有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B29/06
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本發(fā)明公開了一種具有可控冷卻裝置的單晶硅直拉爐，屬于單晶硅直拉爐領(lǐng)域，一種具有可控冷卻裝置的單晶硅直拉爐，技術(shù)人員則可以根據(jù)單晶硅錠的冷卻需要，調(diào)節(jié)冷卻裝置的冷卻效果，由于尖端放電效應(yīng)，在靜電網(wǎng)接通后電子會沿著導(dǎo)熱柱遷移到導(dǎo)熱柱遠(yuǎn)離靜電網(wǎng)的一端并存儲，由于導(dǎo)熱柱自身的電阻率不同，電阻率越低的導(dǎo)熱柱上月越容易積攢靜電，容易形成立直狀態(tài)，使得高導(dǎo)熱性能的導(dǎo)熱部裸露在外，增加與水冷管之間的熱交換效率，增加降溫效率，可以通過對靜電網(wǎng)上靜電的控制來實現(xiàn)對絕緣隔熱基體內(nèi)側(cè)各位置的導(dǎo)熱柱的狀態(tài)進(jìn)行改變，進(jìn)而實現(xiàn)對單晶硅硅錠不同位置實現(xiàn)精準(zhǔn)的差異型冷卻效率控制，增加單晶硅硅錠的成型效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及單晶硅直拉爐領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種具有可控冷卻裝置的單晶硅直拉爐。

背景技術(shù)

單晶硅直拉爐是指切克勞斯基法（CZ法）制備單晶硅的主要儀器，把高純多晶硅放入高純石英坩堝，在硅單晶爐內(nèi)熔化；然后用一根固定在籽晶軸上的籽晶插入熔體表面，待籽晶與熔體熔和后，慢慢向上拉籽晶，晶體便在籽晶下端生長。CZ法是利用旋轉(zhuǎn)著的籽晶從紺蝸中的熔體中提拉制備出單晶的方法，又稱直拉法，由于其方法簡單，自動化高，生產(chǎn)效率高，現(xiàn)已成為單晶硅的主要生產(chǎn)方法。

在高溫環(huán)境下熔融狀態(tài)的單晶硅的溫度較高，需要進(jìn)行冷卻才能進(jìn)行之后的工序，現(xiàn)有技術(shù)中常使用布置于爐體下方的水冷管組進(jìn)行單晶硅棒料的冷卻，使得成型的單晶硅硅錠實現(xiàn)將降溫，方便后續(xù)的工序。

單晶硅硅錠在定形的過程中，自身的質(zhì)量會受到溫度變化的影響，現(xiàn)有的水冷裝置雖然可以通過對冷卻水流量和冷卻水溫度的控制實現(xiàn)對冷卻速率的影響，但是無法在同一個水冷裝置內(nèi)實現(xiàn)可控的冷卻效率的梯度變化，對單晶硅的定形造成一定的影響，影響單晶硅硅錠的成型效果。

發(fā)明內(nèi)容

1．要解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有可控冷卻裝置的單晶硅直拉爐，可以實現(xiàn)工作人員對單晶硅硅錠不同位置實現(xiàn)精準(zhǔn)的差異型冷卻效率控制，增加單晶硅硅錠的成型效果，提升單晶硅硅錠的品質(zhì)。

2．技術(shù)方案

為解決上述問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

一種具有可控冷卻裝置的單晶硅直拉爐，包括固定連接在直拉爐爐壁內(nèi)的冷卻裝置，冷卻裝置包括絕緣隔熱基體，絕緣隔熱基體的外側(cè)固定連接有靜電網(wǎng)，絕緣隔熱基體內(nèi)埋設(shè)有水冷管，靜電網(wǎng)靠近絕緣隔熱基體的一端連接有多個導(dǎo)熱柱，多個導(dǎo)熱柱遠(yuǎn)離靜電網(wǎng)的一端貫穿絕緣隔熱基體并延伸到絕緣隔熱基體的內(nèi)側(cè)，導(dǎo)熱柱位于絕緣隔熱基體內(nèi)部分交錯呈網(wǎng)狀分布，且纏繞在水冷管的外側(cè)，導(dǎo)熱柱位于絕緣隔熱基體內(nèi)側(cè)的部分呈三維螺旋狀，相鄰導(dǎo)熱柱糾纏在一起形成三維空間結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱柱包括相互匹配的導(dǎo)熱部和絕緣部兩部，導(dǎo)熱部與絕緣部固定連接，導(dǎo)熱部的一端與絕緣隔熱基體固定連接，導(dǎo)熱部的另一端與絕緣部固定連接，且導(dǎo)熱部與絕緣部的連接處位于絕緣隔熱基體的內(nèi)側(cè)，即導(dǎo)熱部貫穿絕緣隔熱基體并延伸至絕緣隔熱基體的內(nèi)側(cè)，絕緣隔熱基體和導(dǎo)熱柱均選用耐高溫的彈性導(dǎo)電材料制成，多個絕緣部的電阻率自下向上逐漸增高，可以實現(xiàn)工作人員對單晶硅硅錠不同位置實現(xiàn)精準(zhǔn)的差異型冷卻效率控制，增加單晶硅硅錠的成型效果，提升單晶硅硅錠的品質(zhì)。

進(jìn)一步的，導(dǎo)熱部的長度為絕緣部的三倍，增加導(dǎo)熱柱的有效導(dǎo)熱體積，增加導(dǎo)熱柱的導(dǎo)熱效果。

進(jìn)一步的，絕緣部上開鑿有多個表面凹槽，增加絕緣部的靜電附著面積，使得靜電易于遷移到絕緣部上，便于進(jìn)行熱傳導(dǎo)調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的，多個絕緣部上表面凹槽開鑿的個數(shù)自下向上逐漸降低，使得絕緣部自下向上靜電負(fù)載能力逐漸降低，進(jìn)一步增加絕緣部之間的靜電復(fù)雜差距，易于實現(xiàn)梯次散熱。

進(jìn)一步的，絕緣部的附著密度自下向上逐漸降低，絕緣部密度越高，散熱效果越好，可以利用絕緣部密度的調(diào)節(jié)對爐內(nèi)導(dǎo)熱性能進(jìn)行調(diào)節(jié)。