[发明专利]用于多晶硅垂直定向生长的随动隔热环热场结构

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅铸锭炉设计与制造技术领域，特别是一种用于多晶硅垂直定向生长 的随动隔热环热场结构。

背景技术

铸造多晶硅内部存在大量的晶界，洁净的晶界呈非电活性，对少数载流子寿命并无影 响或只有微小影响，而杂质的偏聚或沉淀会改变晶界的电活性，会显著降低少数载流子寿 命，晶界越多，影响越大；但是研究表明，如果晶界垂直于器件表面，则晶界对材料电化 学性能几乎没有影响，所以提高晶粒大小、改善长晶方向是提高多晶硅铸锭品质的有效方 法。

多晶硅铸锭炉是一种硅的定向凝固设备、其功能是将多晶硅按照设定工艺经过熔化、 定向结晶、退火、冷却几个阶段后成为有一定晶体生长方向的多晶硅锭。多晶硅铸锭过程 所需环境即为多晶铸锭炉热场。通过合理的设计热场中加热器的功率分布，隔热材料的位 置、厚度分布，可以改变最终多晶硅锭的晶体生长方向。多晶硅铸锭炉是一种能耗较高， 工时较长的生产设备，在同样的晶体方向及晶粒尺寸条件下，缩短工时、节约能耗十分有 利于企业竞争力的提升。而现有多晶铸锭炉配套热场由于结构设计上的缺陷，难以实现上 述需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种用于多晶硅垂直定向生 长的随动隔热环热场结构。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于多晶硅垂直定向生长的随 动隔热环热场结构，包括置于炉室内的坩埚，坩埚的热场包括顶部加热器、侧部加热器和 位于坩埚底部的热交换台，其中顶部加热器和侧部加热器固定于电极上；所述炉室内设有 侧面包围式的隔热笼体，所述坩埚及热场均置于隔热笼体中，隔热笼体的上端与提升装置 相连；隔热笼体上下分别设置顶部保温板和下保温层，其中顶部保温板固定悬挂于电极上， 下保温层及所述热交换台均固定于支撑柱上，顶部保温板与隔热笼体上端活动相接、下保 温层与隔热笼体下端活动相接；一个环形的随动隔热环通过数个连接装置固定在隔热笼体 的内部。

作为一种改进，所述隔热笼体的下缘设有向内延伸的环形的下隔热条，所述随动隔热 环通过连接装置固定在下隔热条上。

作为一种改进，所述随动隔热环与下隔热条的宽度相同。

作为一种改进，所述下保温层与下隔热条之间具有相互契合的接口形状。

作为一种改进，所述随动隔热环与连接装置之间设有垫片，垫片可增大随动隔热环的 稳定性。

作为一种改进，所述连接装置是螺栓螺母连接结构，在一定范围内可以进行无级调节。

作为一种改进，氩气输入管穿过顶部保温板并延伸至坩埚上方。

本发明中，隔热笼体、顶部保温板及下保温层组成一个封闭的热场腔室，并由随动隔 热环分为上下两个部分。隔热笼体的的空间，其上部为高温区、下部为低温区。在整个热 场腔室中，在硅的结晶面上形成一个垂直的温度梯度。通过对铸锭工艺的改进、调整，及 随动隔热环高度、厚度的调整，在整个长晶过程中，随动隔热环配合工艺要求随隔热笼体 提升机构的运动而提升，可以动态改善热场内温度梯度分布，从而使硅的结晶凝固过程得 到有效控制。

本发明经验证，可提高晶体生长的垂直度，改善结晶面结构形状，同时缩短整个工艺 时间，提高企业生产能力，也提高生产过程中的安全系数。

本发明设计合理，能够增大多晶硅晶粒，减少晶界，改善晶体生长方向垂直度，从而 提高多晶硅铸锭品质，同时随动隔热环也起到了降低能耗的作用。

附图说明

图1是本发明整体结构剖视图；

图2是本发明使用状态结构剖视图。

图中的附图标记为：1炉室、2顶部保温板、3顶部加热器、4隔热笼体、5侧部加热 器、6坩埚、7热交换台、8支撑柱、9下保温层、10下隔热条、11连接装置、12垫片、 13随动隔热环、14坩埚护板、15提升机构、16电极、17氩气输入管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。