[实用新型]直拉单晶炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直拉单晶生长装置，特别是直拉单晶炉。

背景技术

21世纪，世界能源危机促进了光伏市场的法杖，晶体硅太阳能电池也是光伏行业的主导产品，占市场份额的90％。在国际市场的拉动下，我国太阳能光伏发电产业发展迅速，我国太阳能电池年产量由原来占世界份额的1％发展到世界份额的10％以上。与其它晶体硅太阳能电池相比，单晶硅太阳能电池的转化率较高，但其生产成本也高，随着世界各国对太阳能产业的进一步重视，特别是发达国家制定了一系列的扶持政策鼓励开发利用太阳能，另外，随着硅太阳能电池应用面的不断扩大，太阳能电池的需求量越来越大，硅单晶材料的需求量也就同比扩大。

单晶硅为一种半导体材料，一般用于制造集成电路和其他电子元件，单晶硅生长技术有两种，区熔法和直拉法，其中直拉法是目前普遍采用的方法。

在直拉法生长单晶硅的方法中，将高纯度的多晶硅原料放入单晶硅生长炉中的石英坩埚内，然后再低真空有流动惰性气体保护下加热熔化，把一支有着待定生长方向的单晶硅(称作籽晶)装入籽晶夹持装置中，并使籽晶与硅溶液接触，调整熔融硅溶液的温度，使其接近熔点温度，然后驱动耔晶自上而下伸入溶液的硅溶液中并旋转，然后慢慢上提籽晶，则单晶硅体进入锥体部分的生长，当锥体的直径接近目标直径时，提高籽晶的提升速度，使单晶硅体直径不再增大而进入晶体的中部生长阶段，在单晶硅体生长接近结束时，在提高籽晶的提升速度，单晶硅体逐渐脱离熔融硅，形成下锥体面结束生长。用这种方法生长出来的单晶硅，其形状为两端呈锥形的圆柱体，将该圆柱体切片，即得到单晶硅半导体原料，这种圆形单晶硅片就可以作为集成电路或太阳能的材料。

单晶硅拉制需要在一整套的热系统中进行，在拉制过程中处于低真空状态，且不断向单晶炉内充入惰性保护气体以带走由于单晶硅从溶液中结晶时散发的结晶潜热和硅溶液挥发的一氧化硅颗粒，然后从单晶炉的排气口中由真空泵排除。单晶炉传统的热场部件基本上包括炉壁、加热器、石墨坩埚和石英坩埚等，单晶炉在由真空泵从排气口中排出一氧化硅时，由一氧化硅和保护气体组成的混合气体就会流经石墨坩埚等部件，因为石墨坩埚是石墨制品，且炉内温度为1420度以上，并连续工作30小时以上，单晶炉内的一氧化硅杂质和石英坩埚的氧和硅成分会和石墨坩埚反应，生成一氧化碳、二氧化碳，碳化硅等，从而造成对石墨坩埚的侵蚀，同时，石英坩埚和石墨坩埚接触部分的氧化反应，使硅原子渗透到石墨坩埚的表层，形成一层碳化硅层，引起坩埚断裂，这些都会降低石墨坩埚的使用寿命，增加生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种通过保护石墨坩埚而延长使用寿命的直拉单晶炉。

为了实现上述目的，本实用新型所设计的直拉单晶炉，包括晶体提升电机、坩埚转动电机、炉壳、石英坩埚、石墨坩埚和加热器，晶体提升电机设置在炉壳上端，坩埚转动电机设置在炉壳底端，坩埚转动电机位于炉壳内的顶端上设有坩埚托盘，石英坩埚、石墨坩埚和加热器三者从内到外依次套接结构置于炉壳内，加热器固定在炉壳底端上，石墨坩埚固定在坩埚托板上，其特征是在石英坩埚与石墨坩埚之间垫有石墨纸。

上述结构在石墨坩埚和石英坩埚之间加垫石墨纸，将石墨坩埚和石英坩埚隔离开，能够减少一氧化硅和石英坩埚直接对石墨坩埚的侵蚀，极大的提高了石墨坩埚的使用寿命。

为了提升工作性能，在炉壳内壁紧贴有保温层。

本实用新型得到的直拉单晶炉，在石墨坩埚和石英坩埚之间加垫石墨纸，将石墨坩埚和石英坩埚隔离开，采用这种结构，一氧化硅直接侵蚀的是石墨纸，能够减少一氧化硅和石英坩埚直接对石墨坩埚的侵蚀，只要定期跟换石墨纸就可以使石墨坩埚的使用寿命提高一至二倍左右，同时也可以减少石英坩埚的坏损几率，大幅度降低生产成本；另外，采用该种结构，工艺简单实用，可以直接在现有技术中的单晶炉设备中使用。

附图说明

图1是实施例1的整体结构示意图；

图2是实施例2的整体结构示意图。

图中：炉壳1、晶体提升电机2、坩埚转动电机3、坩埚托盘31、石英坩埚4、石墨纸45、石墨坩埚5、加热器6、保温层7。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1：