[实用新型]单晶炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及单晶生产设备领域，尤其是一种单晶炉。

背景技术

21世纪，世界能源危机促进了光伏市场的发展，晶体硅太阳能电池是光伏行业的主导产品。随着世界各国对太阳能光伏产业的进一步重视，特别是发达国家制定了一系列的扶持政策，鼓励开发利用太阳能，另外，随着硅太阳能电池应用面的不断扩大，太阳能电池的需求量越来越大，硅单晶材料的需求量也就越来越大。

单晶硅为一种半导体材料，一般用于制造集成电路和其他电子元件，单晶硅生长技术有两种：一种是区熔法，另一种是直拉法，其中直拉法是目前普遍采用的方法。

直拉法生长单晶硅的方法如下：将高纯度的多晶硅原料放入单晶炉的石英坩埚内，然后在低真空以及惰性气体的保护下加热熔化，把一支有着特定生长方向的单晶硅(也叫做籽晶)装入籽晶夹持装置中，并使籽晶与硅溶液接触，调整熔融硅溶液的温度，使其接近熔点温度，接着使籽晶自上而下伸入熔融的硅溶液中并旋转，然后缓缓上提籽晶，此时，单晶硅进入锥体部分的生长，当锥体的直径接近目标直径时，提高籽晶的提升速度，使单晶硅体直径不再增大而进入晶体的中部生长阶段，在单晶硅体生长接近结束时，再提高籽晶的提升速度，单晶硅体逐渐脱离熔融硅，形成下锥体而结束生长。用这种方法生长出来的单晶硅，其形状为两段呈锥形的圆柱体，将该圆柱体切片，即得到单晶硅半导体原料，这种圆形单晶硅片就可以作为集成电路或太阳能电池的材料。

单晶硅拉制一般在单晶炉中进行，目前，所使用的单晶炉包括炉体，所述炉体内部设有石墨坩埚，所述石墨坩埚底部通过坩埚轴与炉体底部相固定，所述石墨坩埚内设有石英坩埚，石墨坩埚外侧设置有侧部加热器，所述炉体底部设置抽气孔，还包括氩气管，所述氩气管穿过炉体伸入到石英坩埚内，在单晶炉内通入氩气是为了避免晶棒在拉晶生长过程中被氧化。现有的单晶炉只在石墨坩埚外侧设置了侧部加热器，石墨坩埚底部没有加热设备，这样在将多晶硅原料的融化时需要较长的时间才能将其融化，使得生产效率较低，而且由于抽气孔位于石墨坩埚下方，会造成石墨坩埚底部的温度较低，使得石墨坩埚底部的温度与其他部位的温度相差较大，容易造成晶棒生长速度缓慢。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够提高生产效率的单晶炉。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该单晶炉，包括炉体，所述炉体内部设有石墨坩埚，所述石墨坩埚底部通过坩埚轴与炉体底部相固定，所述石墨坩埚内设有石英坩埚，石墨坩埚外侧设置有侧部加热器，所述炉体侧壁上设置有抽气孔，还包括氩气管与氩气源，所述氩气源与氩气管通过进气管相连，所述氩气管的末端穿过炉体伸入到石英坩埚内，所述石墨坩埚的底部设置有底部加热器，所述底部加热器与侧部加热器为一体式结构。

进一步的是，所述进气管上设置有气体预热装置，所述气体预热装置包括密闭的空腔，所述空腔内设置有换热管，所述换热管的两端分别延伸至空腔外并与进气管连通，所述氩气源内的氩气依次沿进气管、换热管、氩气管流入坩埚内，所述换热管与空腔的连接处密封，所述空腔上连接有引气管与排气管，所述引气管的一端与炉体上设置的抽气孔连通，引气管的另一端与空腔内部连通，所述引气管上设置有抽气泵，所述排气管与空腔内部连通。

进一步的是，所述换热管为金属盘管。

进一步的是，所述换热管采用铜管制作而成。

进一步的是，所述炉体内设置有保温筒，石墨坩埚、石英坩埚、侧部加热器、底部加热器均位于保温筒内。

进一步的是，所述炉体与保温筒之间设置有保温毡。

进一步的是，所述保温筒的内壁上涂有热辐射反射层。

本实用新型的有益效果是：通过在石墨坩埚的底部设置底部加热器，可以加速多晶硅原料的融化，缩短原料的融化时间，可以大大提高生产效率，同时，由于抽气孔位于石墨坩埚下方，会造成石墨坩埚底部的温度较低，利用底部加热器可以对石墨坩埚底部进行温度补偿，避免石墨坩埚底部温度较低造成晶棒生长速度缓慢，为了便于安装和拆卸，所述底部加热器11与侧部加热器5为一体式结构。

附图说明

图1是本实用新型单晶炉的结构示意图；

图中标记为：炉体1、石墨坩埚2、坩埚轴3、石英坩埚4、侧部加热器5、抽气孔6、氩气管7、底部加热器11、保温筒12、保温毡13、进气管14、氩气源15、气体预热装置16、空腔161、换热管162、引气管163、排气管164、抽气泵165、热辐射反射层17。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。