[实用新型]一种直拉硅单晶生长的热场

说明书

技术领域

本实用新型涉及单晶硅生产设备，特别是一种直拉硅单晶生长的热场。

背景技术

硅单晶是制造集成电路和太阳能电池的主要原料，硅单晶的制备是将块状多晶硅原料放入真空或保护气氛的炉腔中的坩埚内，通过加热器加热将多晶原料熔化，然后，通过仔晶引导，生长成理想的硅单晶，同时从真空炉腔上部充入工艺气体，并由炉腔底部抽出排放，满足生长工艺要求。但硅单晶生长过程中产生的以SiO为主的大量挥发物，易粘附在系统关键部件加热器、坩埚、保温筒和抽气管道内壁上，对热场部件造成污染和侵蚀，附着在抽气管道内壁上的挥发物，需要花费大量清扫时间，影响了热场部件使用寿命，降低了生产效率，同时影响到硅单晶的品质。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种直拉硅单晶生长的热场，改变保护气体在热场中的流动路线，减小了挥发物对加热器、坩埚和保温筒的污染，提高了工作部件的使用寿命，并有利于生长出高品质的硅单晶。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直拉硅单晶生长的热场，包括炉体，炉体内具有炉腔，炉腔的底部设置有保温底板，保温底板上固接有保温筒，保温筒的外侧附有侧保温毡，保温筒上盖设保温盖板，在保温盖板上架设导流筒，在保温筒、保温底板和保温盖板构成的保温空间内设置加热器和坩埚，在侧保温毡的上部设置上排气室，侧保温毡的下部设置下排气室，上排气室和下排气室之间通过导气管连通，在保温筒上开设通孔，上排气室通过保温筒上的通孔和保温筒内腔相通，在炉体的下部设置抽气口，下排气室和抽气口相通。

上排气室和下排气室为环状空腔构件。

上排气室和下排气室的材质为石墨。

连通上排气室和下排气室的导气管在侧保温毡内沿圆周均匀分布。

导气管的数量有4~8个。

导气管的直径为20~30mm。

导气管的材质为石墨。

本实用新型的有益效果是，将硅单晶生长过程中产生的大量SiO挥发物从热场上部排出，不再经过加热器和石墨坩埚，避免挥发物粘附于热场内壁及热场下半部分的石墨部件，并可防止大量挥发物进入抽气管道和机械泵。减小了挥发物对加热器、坩埚和保温筒的污染，提高了工作部件的使用寿命，并有利于生长出高品质的硅单晶。同时，挥发物沉积在排气室中，便于清扫，提高了效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1本实用新型的热场的结构示意图。

图2本实用新型的侧保温毡的截面图。

图中，1、炉体，2、炉腔，3、保温盖板，4、上排气室，5、导流筒，6、保温筒，7、侧保温毡，8、导气管，9、石英坩埚，10、石墨坩埚，11、加热器，12、石墨托盘，13、下排气室，14、电极，15、保温底板，16、托杆，17、抽气口，18、熔体硅，19、单晶硅棒。

具体实施方式

如图1所示。本发明的直拉硅单晶生长的热场包括炉体1，中空的炉腔2，炉腔2顶部设置有进气口，炉体1的侧壁下部设置有两个对称分布的抽气口17。炉腔2内设置有保温底板15，保温底板15固接于炉体1的底部。保温底板15上固接有保温筒6，保温筒6的外侧附着侧保温毡7，侧保温毡7内部开有导气管8，侧保温毡7下部设置有下排气室13，上部设置有上排气室4，上排气室4、下排气室13以及导气管8的制作材料均为石墨。保温筒6的顶部开设有圆环状通孔与上排气室4相通。保温筒6上部固接有保温盖板3，导流筒5上沿放置在保温盖板3上，下沿伸入到石英坩埚9内。托杆16穿过炉体1底部的通孔，石墨托盘12固接与托杆16，石墨坩埚10固接于石墨托盘12上，石英坩埚9放置在石墨坩埚10的内部。炉体1的下部设置有一对对称分布的电极14，石墨加热器11固接与电极14上。

本发明热场的工作过程：

将块状多晶硅原料放入石英坩埚9中，接通电源，电流通过电极14输入到加热器11，加热器11在通电后产生热量，对石英坩埚9内的多晶硅原料进行加热，并使其熔化，形成多晶硅熔融液18，然后放入籽晶，引导生长出硅单晶棒19。在硅单晶棒19的生长过程中，要不断通入保护气体，如氩气，从炉体1顶部进入炉腔2，进入炉腔2的气体，通过导流筒5掠过熔融硅18上表面，自石英坩埚9和导流筒5的间隙之间向上流动，自保温筒6上部的通孔进入上排气室4，再通过导气管8进入下排气室13，通过抽气口17流出热场。

在本发明的热场中，保护气体掠过熔体硅18的液面向上流动时，直接进入上排气室4，由于上排气室4和下排气室13均沿圆周贯通，且导气管8也是沿圆周均匀分布，使得上排气室4的压力沿圆周方向能够均匀分布，从而使保护气体能够在圆周方向均匀流向上排气室4，有利于热场的稳定。同时，气体中携带的挥发成分在流动过程中，逐步沉积在上排气室4、导气管8、下排气室13的内壁上，很少能够流入抽气管道和真空泵中，且上排气室4、导气管8、下排气室13均为石墨件，便于清扫，节约了清扫时间，提高了生产效率。