[发明专利]单晶硅制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种单晶硅制造设备，具体涉及一种具有轻便、效率高等优点的单晶硅制造装置。

背景技术

单晶硅一般用CZ法制造。CZ法指的是在单晶炉内设置石英坩埚，并将硅料装入石英坩埚内，再依靠安装在石英坩埚周围的加热器使硅料熔化，后把安装在籽晶夹头上的籽晶进入熔液，并通过籽晶夹头与石英坩埚的相互逆转进而制造出规定直径和长度的单晶棒。为了遮蔽熔液的热量，在石英坩埚上方设置围绕单晶棒的热屏。

请参阅图1，现有的单晶炉装置通常包括腔体10，腔体10内设置有加热器11、支撑托盘14，支撑托盘14上设置一个石墨坩埚13、在石墨坩埚13内再嵌入一个石英坩埚12，石英坩埚12内盛装硅溶液，加热器11使得硅溶解，为避免热量的消散，在石英坩埚12上方设置有屏罩15，用于隔热。

在现有技术当中，石墨坩埚13主要的作用是对石英坩埚12起到限制的作用。但是仍然存在以下的问题：

首先，石墨本身的强度较低，因此为了达到符合要求的强度，通常需要将石墨坩埚的厚度设置较大值，这样不仅重量大，而且冷却时间较长；

其次，石墨坩埚是又三块分割开的石墨组件组合在一起的，而硅在加热的过程中，石英坩埚会发生变形，石墨坩埚的三个组合件之间也会产生分离的状态，就会造成石英坩埚内部的硅溶液产生波纹等情况，不利于单晶硅的拉出；

再次，现有技术通常是将石墨坩埚和石英坩埚套在一起，这样拆装都不方便。

此外，现有技术在半导体领域，也有采用C/C复合材料取代石墨，制成与石墨坩埚形状相同的坩埚替代石墨坩埚承接石英坩埚，但是C/C材料价格昂贵，成本较高。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种单晶硅制造装置，以解决现有技术的单晶炉、效率低、拆装不便的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种单晶硅制造装置，包括一密闭真空单晶炉、该单晶炉内设置有加热器、加热器的内侧空间内设置有一支撑托盘，该托盘上直接承接了一个用于盛装硅溶液的石英坩埚，在该石英坩埚外可拆卸地套接了一个C/C套筒，该C/C套筒上下开口，底部置于所述支撑托盘上。

依照本发明较佳实施例所述的单晶硅制造装置，所述C/C套筒为圆筒状，其内径与所述石英坩埚的外径尺寸相配合。

依照本发明较佳实施例所述的单晶硅制造装置，所述支撑托盘上表面呈凹陷状，凹陷的尺寸与所述石英坩埚的底面相适应。

依照本发明较佳实施例所述的单晶硅制造装置，所述C/C套筒是一体成型的。

由于采用了以上的技术特征，使得本发明相比于现有技术具有如下的优点和积极效果：

首先，本发明采用C/C材料制成的套筒，置于支撑托盘上，再将石英坩埚嵌入圆筒内，直接与支撑托盘接触，这样即C/C材料具有较高的强度，可以在保证强度需要的情况下，减少厚度，同时减轻了重量，冷却时间也大大缩短，从而提高了效率。

其次，本发明采用C/C材料制成的套筒是一体成型的，在石英坩埚加热变形的情况下也不会变形，不会影响到拉晶时的硅溶液的液面位置。

再次，C/C材料的套筒，省却了石墨坩埚的使用，因体积小，成本也可以得到控制，并且质量轻，拆装方便。

当然，实施本发明内容的任何一个具体实施例，并不一定同时达到以上全部的技术效果。

附图说明

图1是现有技术单晶炉的结构示意图；

图2是本发明提供的单晶制造装置的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

请参考图2，本发明提供一种单晶硅制造装置，包括一密闭真空单晶炉10、该单晶炉内设置有加热器11、加热器11的内侧空间内设置有一支撑托盘14，该托盘14上直接承接了一个用于盛装硅溶液的石英坩埚12，在该石英坩埚12外可拆卸地套接了一个C/C套筒18，该C/C套筒18上下开口，底部置于所述支撑托盘14上。

C/C套筒18是由C/C复合材料一体制成的，无拼接设计，具有极高的强度和冷却时间短的优点，为圆筒状，其内径与所述石英坩埚12的外径尺寸相配合，石英坩埚12可以与C/C套筒18紧密配合，达到保持石英坩埚12在加热后部会产生变形的作用。