[实用新型]一种提高单晶硅炉晶体生长速度的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于一种提高单晶硅炉晶体生长速度的装置。

背景技术

单晶硅炉主要用于生产硅半导体材料，单晶硅炉包括硅半导体材料生长合成的炉膛、及旋转硅晶系统和电控自动系统。单晶硅炉的硅籽晶提升结构采用软轴，软轴为钢丝绳，穿过箱体的传动轴内的花键轴上设有绕丝轮，绕丝轮和轴接在箱体内的压套轮相交，与两轮相交点对应箱体的压盖上设有带阻尼套的进线口，钢丝绳一端接在绕丝轮上，另一端穿过带阻尼套的进线口连接位于主炉室内的重锤，电机通过减速箱带动传动轴转动。重锤则用于提升炉中石英钳锅内高温熔化的硅晶并使其向上逐渐降温结晶形成柱状硅晶体。硅晶体的生长速度很大程度上取决于熔化在炉膛内石英坩埚的硅晶液在被重锤向上提升时硅晶液的降温结晶速度，这就要求炉膛内即要保持石英坩埚内使硅原料熔化的高温，又要保持硅晶液在石英坩埚上端的炉膛内使硅晶液受冷结晶的相对低温。目前的单晶硅炉不能有效保证炉膛内两种温度的互相衔接，从而使晶体生长速度较慢，造成硅晶体生产成本的昂贵。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种提高单晶硅炉晶体生长速度的装置，能有效保证炉膛内两种温度的互相衔接，可大幅度提高炉膛内晶体生长速度，还有提高硅晶质量，降低制作成本的优点。为此，本实用新型采用在石英坩埚上端的炉膛内设有上下端开口的导流筒，导流筒由导流内筒和导流外筒所组成，导流内筒呈倒圆锥形，导流外筒呈圆筒形，导流外筒下周边向内收缩与导流内筒外周边连成一体，导流内筒上周边与导流外筒上周边连成一体并卡固在下保温盖上，导流内筒和导流外筒之间设有隔热材料层。上述结构达到了本实用新型的目的。

本实用新型的优点是在石英坩埚上端的炉膛内设有上下端开口的导流筒，导流筒由导流筒内筒和导流外筒所组成，能有效保证炉膛内两种温度的互相衔接，使导流筒内外的温差变大，从而使硅酸液更容易形成固体，可大幅度提高炉膛内晶体生长速度，提高炉膛内晶体生长速度30％。还有提高硅晶质量，使产品正品率达到99.9％，降低制作成本30％。且结构简单，制作使用成本低，维修和使用简便效果好。

附图说明

图是本实用新型的结构示意图

具体实施方案

如图所示，本实用新型的改进部分主要集中在石英坩埚7上端设置的导流筒，其余部位为传统技术，故不再累述。即在炉体下端设由电机带动的石墨埚杆13，石墨埚杆上端设有石墨埚托12，石墨埚8下端位于石墨埚托上端，石英坩埚7位于石墨埚内。石墨埚杆侧边的炉体内依次设有炉底压片16、炉底护盘15、石墨电极14、保温层11和保温筒10。保温层上端的炉体内壁上设有保温盖3。石墨电极上端设有加热器9，加热器为环形加热器，用于包裹石墨埚，对石英坩埚内的硅料进行高温加热。

一种提高单晶硅炉晶体生长速度的装置，主要由炉体1、炉膛2、石墨埚、石英坩埚、石墨埚杆和保温层所组成。在石英坩埚上端的炉膛内设有上下端开口的导流筒，导流筒由导流内筒4和导流外筒6所组成。导流内筒呈倒圆锥形。导流外筒呈圆筒形。导流外筒下周边向内收缩与导流内筒外周边连成一体。导流内筒上周边与导流外筒上周边连成一体并卡固在保温盖上，导流内筒和导流外筒之间设有隔热材料层5。隔热材料层为矿渣棉或石棉层。导流内筒和导流外筒用耐火材料制成。

所述的导流筒上端开口内径与下端开口内径的长度比为1：0.5-0.8。使导流内筒呈倒圆锥形，这样使导流筒内上下温差变大，从而是硅溶液更容易形成固体，提高了硅晶体的生长速度。

所述的导流筒下端开口外径与石英坩埚上端开口内径的长度比为1：1.2-1.5。从而使导流筒下端除留出供硅晶体提升的下端开口外，其余部位如同盖一样封闭石英坩埚上端开口，能有效保持石英坩埚内的高温，节省能源。

总之，本实用新型能有效保证炉膛内两种温度的互相衔接，可大幅度提高炉膛内晶体生长速度，还有提高硅晶质量，降低制作成本的优点。