[發明專利]一種利用銅或銅合金制備的單晶爐水冷熱屏及其制備方法

有效

• 申請號: 202210897951.8
• 申請日: 2022-07-28
• 公開（公告）號: CN115341278B
• 公開（公告）日: 2023-10-10
• 發明（設計）人: 馬明月;庾高峰;張航;李雷;寧超;王文斌
• 申請（專利權）人: 陜西斯瑞新材料股份有限公司
• 主分類號: C30B27/02
• 分類號: C30B27/02;C30B29/06;C22F1/08;C21D9/08;B23P15/00
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 胡穎

本發明公開了一種利用銅或銅合金制備的單晶爐水冷熱屏及其制備方法，涉及銅合金制備技術領域，單晶爐水冷熱屏包括相互套接的錐段外筒和錐段內筒，錐段外筒底部設有直段外筒，錐段內筒底部設有直段內筒，錐段外筒和錐段內筒之間形成用于過水的第一環形空間，直段外筒和直段內筒之間形成用于過水的第二環形空間，第一環形空間和第二環形空間之間設有環形擋板。單晶爐水冷熱屏的制備方法包括以下步驟：S1、內外筒制備；S2、導流通路制備；S3、環形空間制備。本發明優化了單晶硅生長過程的溫度分布，并與提拉速度相匹配，最終達到增加提拉速度以及提高生產效率的目的。

技術領域

本發明涉及銅合金制備技術領域，具體是涉及一種利用銅或銅合金制備的單晶爐水冷熱屏及其制備方法。

背景技術

單晶硅作為現代信息社會的關鍵支撐材料，是目前世界上最重要的單晶材料之一，它不僅是發展計算機與集成電路的主要功能材料，也是光伏發電利用太陽能和半導體行業中的主要功能材料。

直拉法是生產單晶硅最常用的方法，單晶硅生長速度受結晶界面附近晶體的縱向溫度梯度影響比較大，結晶界面附近晶體的溫度梯度越大，單晶硅生長越快。由于硅從液態轉化為固態需要釋放大量的熱，那么增加結晶界面附近晶體的縱向溫度梯度是最快速有效散熱的方法。

單晶爐是多晶硅轉化為單晶硅工藝過程中的必備設備，單晶爐是一種在惰性氣體環境中，用石墨加熱器等將多晶硅等多晶材料熔化，然后用直拉法向上直拉生長出晶棒的設備。晶棒可用于制作無錯位單晶材料。晶棒在向上移動的過程中，需要進行冷卻，使得晶棒固定成型。現有的冷卻方式是在單晶爐中一定高度的位置固定設置有一個水冷熱屏，在水冷熱屏中通入冷卻液體，晶棒在向上移動經過水冷熱屏時，通過水冷熱屏進行冷卻。

單晶硅在生長過程中可受到溫度，提拉速度與轉速，坩堝跟蹤速度與轉速，保護氣體的流速等因素的影響。其中溫度主要決定能否成晶，而速度將直接影響到晶體的內在質量，而這種影響卻只能在單晶拉出后通過檢測才能獲知。溫度分布合適的熱場，不僅單晶生長順利，而且品質較高；如果熱場的溫度分布不是很合理，生長單晶的過程中容易產生各種缺陷，影響質量，情況嚴重的甚至會出現變晶現象生長不出來單晶。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明提供了一種利用銅或銅合金制備的單晶爐水冷熱屏及其制備方法。

本發明的技術方案是：

一種利用銅或銅合金制備的單晶爐水冷熱屏，包括相互套接的錐段外筒和錐段內筒，所述錐段外筒和錐段內筒的頂部通過環形的上法蘭連接，錐段外筒底部設有直段外筒，所述錐段內筒底部設有直段內筒，所述直段外筒和直段內筒底部通過環形的下法蘭連接，錐段外筒和錐段內筒之間形成用于過水的第一環形空間，直段外筒和直段內筒之間形成用于過水的第二環形空間，所述第一環形空間和第二環形空間之間設有環形擋板，所述上法蘭兩側對稱開設有進水管和出水管，

所述第一環形空間內對應所述進水管的下方設有兩個進水擋板，所述進水擋板延伸至第一環形空間底部，一個進水擋板與第一環形空間底部連接，另一個進水擋板底部設有進水口，第一環形空間內設有若干環形的導流擋板，每個所述導流擋板平行且等間距設置，每個導流擋板與其中一個進水擋板連接并與另一個進水擋板之間留有開口，相鄰兩個導流擋板所連接的進水擋板不同，使導流擋板在第一環形空間內形成回折上升的導流通路，位于最下方的一個導流擋板與設有進水口的進水擋板連接，位于最上方的一個導流擋板延伸至出水管右側后與所述上法蘭連接，位于最上方的一個導流擋板右側的第一環形空間內形成活水區，所述活水區中部設有用于導流的活動擋板；

所述第二環形空間內部設有螺旋下降式的導流管，所述導流管的上方與位于兩個進水擋板之間的環形擋板上設有的分流口連接，導流管延伸至第二環形空間的底部后與所述下法蘭內部設有的出水口連接。