[发明专利]一种半导体单晶硅炉水冷套

说明书

本发明公开了一种新型半导体单晶硅炉水冷套，包括上部水冷套、下部水冷套、若干条水冷管；所述每条水冷管的一端为进水端、另一侧为出水端；水冷管自进水端向下延伸至下部水冷套外表面一侧，并沿着下部水冷套外表面周向延伸至另一侧后继续向上延伸直至出水端；所述上部水冷套与下部水冷套之间为中空的空间；该整体结构不会影响引晶及等径过程的观察视野，同时在具体使用时，由于在单晶炉内下沉的下部水冷套更接近液面位置，能够更加有效地构建温度梯度。

技术领域

本发明属于半导体硅材料晶体用单晶炉设备技术领域。

背景技术

目前半导体级硅单晶炉中水冷套已成为了一种常规配套部件。通过水冷套的使用，不仅可以提高晶体的提拉速度，增加生产效率，同时还能够有效的控制热场的温度梯度，减小晶体内部缺陷。

现有技术方案都是采用焊接式水冷套，水冷套的喉口法兰固定在上炉盖口，从喉口法兰的侧部通水，并进入水冷套内部循环。由于需要避让引晶及等径过程中的观察视线，目前的水冷套长度都比较短，无法更加接近熔体液面位置，这就极大的局限了水冷套本该有的作用。另外，由于水冷套为不锈钢焊接件，内部为 0.2-0.3Mpa的冷却水，外部为热场核心位置，温度约为800-1400℃，所以保证安全性及避免材料对硅原料的污染成为了更难解决的问题。

故，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。

发明内容

发明目的：本发明要解决的技术问题是，在不遮挡引晶及等径时视线的前提下，将水冷部分延伸到距离熔体液面较近的位置，同时结构需保证设备整体的安全性以及避免金属对熔体原料的污染。

技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：

一种新型半导体单晶硅炉水冷套，包括上部水冷套、下部水冷套、若干条水冷管；所述每条水冷管的一端为进水端、另一侧为出水端；水冷管的进水端安装于上部水冷套一侧，而出水端安装于上部水冷套的另一侧；水冷管自进水端向下延伸至下部水冷套外表面一侧，并沿着下部水冷套外表面周向延伸至另一侧后继续向上延伸直至出水端；所述上部水冷套与下部水冷套之间为中空的空间。

进一步的，所述下部水冷套包括金属环及封板，所述金属环的一侧设有向内凹设的若干进口槽，金属环的另一侧设有向内凹设的若干出口槽，所述进口槽均向上贯穿金属环的上表面，出口槽同样均向上贯穿金属环的上表面；所述水冷管自进水端向下延伸入进口槽内后横向弯折并沿着金属环周向弧面沿着弧线延伸至出口槽下方，然后向上弯折延伸并进入出口槽后继续向上延伸直至上部的出水端；所述封板围绕金属环的外围设置并覆盖在金属环外围延伸的水冷管部分。

进一步的，所述上部水冷套与下部水冷套之间还连接有若干支撑条，设水冷管自进水端延伸至进口槽之间的部分为进水段，水冷管自出口槽延伸至出水端之间的部分为出水段；其中相邻两条水冷管的进水段之间设有一个支撑条，相邻两条水冷管的出水段之间设有一个支撑条。

进一步的，所述金属环周向表面还设有若干横向凹槽，该横向凹槽分别与进口槽、出口槽连通，横向凹槽收容水冷管在金属环周向延伸的部分，且所述横向凹槽在金属环周向表面自上而下平行设置。

进一步的，所述水冷管、金属环、支撑条的表面均覆盖有特氟龙涂层。所述水冷管为镍管。所述支撑条为不锈钢条。所述金属环为铜环。所述封板为铜板。

有益效果：相对于现有技术，本发明技术方案的优点为：

本发明提供的技术方案中采用分段下沉式结构，上部水冷套与下部水冷套之间的中空的空间，正好可以使观察视线通过以观察水冷套内部，结构不会影响引晶及等径过程的观察视野，同时在具体使用时，由于在单晶炉内下沉的下部水冷套更接近液面位置，能够更加有效地构建温度梯度。

进一步的，下部采用整根的镍管，不存在封水焊接，保证了安全性。外表面涂层，保证了金属元素的污染问题。

附图说明