[实用新型]一种直拉法生长太阳能用8吋硅单晶的热场装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能用8吋硅单晶生产技术领域，具体说是一种直拉法生长太阳能用8吋硅单晶的热场装置。8吋的含义是8英寸。

背景技术

一般直拉减压工艺生长硅单晶的氩气(Ar)控制是通过氩气管路外接浮子流量计一次性设定其流量后，在整个硅单晶完成整炉生产过程中是不变(或者较少改变)的，生长出的硅单晶氧碳杂质含量较高。现有直拉减压工艺生长8吋硅单晶装置的结构如图2所示：

炉体41内腔中设有保温筒7，保温筒7的上端部设有上石墨大盖5，上石墨大盖5和炉体41的炉壁间留有间隙42，上石墨大盖的中部设有一通孔43，该通孔43内安装有导流筒44，导流筒的下端正对炉体内的石英坩埚中的硅熔体45。图2中的箭头表示氩气(Ar)的流动情况。如图7、8所示，所述导流筒包括内筒3和外筒4，在内筒3和外筒4之间填充有保温碳毡2。

图2所示直拉减压工艺生长8吋寸硅单晶装置有以下缺点：

1、不能依据硅熔体内硅液多少、预计产生的硅氧化物蒸气挥发量和观察到的炉压情况，而适时调节氩气流量，使硅氧化物蒸气充分被氩气带走；

2、氩气进入单晶炉内，部分氩气在上石墨大盖5与炉体41间的间隙42处形成旋流，或通过间隙42直接流向热场下部的排气孔46损失掉，没有作功；

3、如图7、8所示，导流筒44的内筒3和外筒4之间宽度太窄，下端弧形过渡区71的半径R太大。这种结构的不足之处在于：

A、使氩气通过结晶界面与硅熔体表面速度过快，而且靠近石英坩埚内壁挥发出的氧化硅蒸气不能充分带走，使部分已经挥发离开硅熔体表面的硅氧化物重新返回、掉入液面再分解出的氧进入结晶界面，使生长出的硅单晶头部氧含量＞1×10¹⁸atm/cm³。

B、由于导流筒44的上、下口径梯度大，使硅熔体表面挥发出的硅氧化物易吸附在外筒4的表面，在一定条件下脱落，重新带碳掉入硅熔体，随硅单晶生长过程的延续而分解，造成熔体内碳含量增多，再加上碳的分凝系数＜1，逐渐向远离熔体表面方向沉淀，当石英坩埚的硅熔体减少到1/3以下时，碳在硅中的含量就很大了。

如上所述的这种结构的导流筒与氩气流向导致直拉硅单晶的尾部碳含量≥7×10¹⁶atm/cm³。不利于硅单晶的品质提高。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种直拉法生长太阳能用8吋硅单晶的热场装置，增加了石墨压环，改进了导流筒的形状结构，既不影响固液界面平整度和拉晶速度，又能降低硅单晶中氧碳含量。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种直拉法生长太阳能用8吋硅单晶的热场装置，其特征在于，包括：设于炉体41内腔中的保温筒7，保温筒7的上端部设有上石墨大盖5，在上石墨大盖5的上表面设有用于密封上石墨大盖与炉壁间间隙的石墨压环1；

上石墨大盖5的中部设有一通孔43，导流筒44装配在通孔43内，

所述导流筒44包括内筒3和外筒4，内筒3成倒圆锥台形，外筒4呈圆柱形，在内筒3和外筒4之间填充有保温碳毡2，

内筒3和外筒4的上端向外侧延展形成环形凸边，导流筒44通过该环形凸边嵌装或卡装在上石墨大盖5上。

在上述技术方案的基础上，所述石墨压环1的中部为倒圆锥台形通孔31，

所述石墨压环1的直径为900mm，其压环环壁32的高度h为94～100mm，倒圆锥台形通孔31上口的直径φ5为884～890mm，下口的直径φ6为694～700mm。

在上述技术方案的基础上，所述导流筒44的环形凸边直径φ2为505mm，内筒3上口的直径φ1为405mm，内筒3下口的直径φ3为256mm，弧形过渡区71的半径R为95mm，外筒4的最大外径φ4为465mm。

在上述技术方案的基础上，上石墨大盖5的下表面设有下石墨大盖6。

在上述技术方案的基础上，保温筒7的下端部设有石墨炉底盘14，

保温筒7内设有石英坩埚9，所述石英坩埚9安放在石墨三掰埚10上，石墨三掰埚10安放在石墨托盘11上，加热器8设置于保温筒7和石墨三掰埚10之间，

所述石墨托盘11的底面设有石墨托杆12，

所述石墨托杆12穿出石墨炉底盘14，

石墨炉底盘14上设有与加热器8连接的石墨电极13。

在上述技术方案的基础上，下石墨大盖6到加热器8上沿的盖距为210～220mm。

在上述技术方案的基础上，加热器8的有效加热高度至少为390mm。