[实用新型]一种用于单晶炉的保温筒以及具有其的单晶炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种用于生长单晶材料的单晶炉中的保温筒和采用该保温筒的单晶炉。

背景技术

在太阳能电池、电子器件和电路用单晶硅片的生产过程中，采用单晶炉，使得多晶硅原料在石英坩埚中熔化，并用直拉法从硅熔体中拉制硅单晶。

现有单晶炉包括：上炉体；下炉体，所述下炉体与所述上炉体相配合且纵向可移动；设置在所述下炉体内的支撑装置，所述支撑装置上设置有坩埚，坩埚内装多晶硅原料；设置在所述坩埚外周的至少一个加热器，所述加热器用于在所述下炉体和所述上炉体闭合时对所述坩埚进行加热；和保温筒，所述保温筒设置在所述加热器外周且其顶端高度高于所述坩埚的顶端高度。大多数情况下，所述保温筒包括支撑层和保温层，支撑层起到支撑作用，一般由石墨材料构成；保温层起到保温作用，一般由保温炭毡或者碳纤维材料构成，通常其结构为内层是支撑层而外层为保温层，也有结构为内层是保温层而外层为支撑层的保温筒。此外，还有将石墨材料和保温性材料形成为一体的的保温筒。

无论是形成为多层结构的保温筒还是形成为一体结构的保温筒，也无论保温层位于内层还是外层，现有保温筒的缺点是，保温筒的内侧材料的热反射率低，因此造成加热器、坩埚及坩埚中硅熔体表面辐射到保温筒的热量不能有效反射，尤其是加热器辐射了大量的热量到保温筒，要维持加热器的温度，就需要加大加热器的功率，从而造成大量的热量浪费。由于单晶制备过程耗电量很大，一根100-150Kg的单晶锭生产大约需要数千度电，因此即便是节电5％也会产生巨大的效益。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决目前单晶硅等材料生长过程中由于保温筒材料热反射率低造成的热量浪费的问题。

为解决以上问题，本实用新型一方面提出了一种保温筒，用于单晶炉，其特征在于，在所述保温筒的内层的内侧形成有热反射层，其中，所述热反射层的材料选择成、对入射到所述热反射层上的热量的反射量大于将所述热量入射到所述内层上时的反射量。

根据本实用新型的一个实施例，其中，所述热反射层由选自包括含硅化合物、耐2000℃金属、硼化物、碳化物、氮化物的组中的任一种或多种材料形成，所述含硅化合物包括碳化硅、氮化硅、硼化硅，所述耐2000℃金属包括钨、钼、钽、铌及其合金，所述硼化物包括碳化硼、氮化硼、硼化锆、硼化镧、硼化钛、硼化钽、硼化铬、硼化钨、硼化钼、硼化钒、硼化铌，所述碳化物包括碳化铬、碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化钨、碳化钼、碳化钛、碳化铌，所述氮化物包括氮化钛、氮化钨、氮化钼、氮化铬、氮化铌、氮化锆、氮化钽、氮化钒。

根据本实用新型的一个实施例，其中，所述热反射层的内表面的表面粗糙度小于25μm。

根据本实用新型的一个实施例，其中，所述热反射层由通过气相沉积方法而形成的膜构成。

根据本实用新型的一个实施例，其中，所述热反射层由垫衬构成。

根据本实用新型的一个实施例，其中，所述垫衬为多个，所述垫衬通过紧固件连接至所述保温筒。

通过本实用新型实施例的内表面形成有热反射层的保温筒，由于对入射到所述热反射层上的热量的反射量大于将所述热量入射到保温筒的内层上时的反射量，从而可以将辐射到保温筒的热量更多地反射回炉体内部，在一定程度上降低加热器功率也可以维持加热器的温度，这样在一定程度上解决了热量浪费的问题，降低了热功耗。

另外，提高热反射层表面的光洁度，可以进一步提高该表面的热反射率。

进一步地，本实用新型另一方面提出了一种单晶炉，包括：上炉体；下炉体，所述下炉体与所述上炉体相配合且纵向可移动；设置在所述下炉体内的支撑装置，所述支撑装置上设置有坩埚；设置在所述坩埚外周的至少一个加热器，所述加热器用于在所述下炉体和所述上炉体闭合时对所述坩埚进行加热；和保温筒，所述保温筒设置在所述加热器外周且其顶端高度高于所述坩埚的顶端高度，其中，在所述保温筒的内层的内侧形成有热反射层，所述热反射层的材料选择成、对入射到所述热反射层上的热量的反射量大于将所述热量入射到所述保温筒的内层上时的反射量。

根据本实用新型实施例提出的单晶炉，可通过形成于保温筒内侧的热反射层提高热反射率，从而降低热功耗，降低生产成本，经过试验证明本实用新型实施例的单晶炉可节能5％以上。而且本实用新型实施例提出的单晶炉不仅可以用于单晶硅的制备，也可用于生长锗单晶或其他化合物半导体单晶的制备。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明