[实用新型]直拉法单晶炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及单晶生产设备领域，尤其是一种直拉法单晶炉。

背景技术

21世纪，世界能源危机促进了光伏市场的发展，晶体硅太阳能电池是光伏行业的主导产品。随着世界各国对太阳能光伏产业的进一步重视，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越来越大。

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：一种是区熔法，另一种是直拉法，其中直拉法使目前普遍采用的方法。

直拉法生长单晶硅的方法如下：将高纯度的多晶硅原料放入直拉法单晶炉的石英坩埚内，然后在低真空有流动惰性气体的保护下加热熔化，把一支有着特定生长方向的单晶硅(也叫做籽晶)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，然后驱动籽晶自上而下伸入熔融的硅溶液中并旋转，然后缓缓上提籽晶，此时，单晶硅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，再提高籽晶的提升速度，单晶硅体逐渐脱离熔融硅，形成下锥体而结束生长。用这种方法生长出来的单晶硅，其形状为两段呈锥形的圆柱体，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。

单晶硅拉制一般在直拉法单晶炉中进行，目前，所使用的直拉法单晶炉包括上炉膛、下炉膛，上炉膛设置在下炉膛上方且上炉膛通过隔离阀固定在下炉膛顶部，所述上炉膛顶部设置有籽晶旋转提升机构，所述下炉膛内设置有保温筒，所述保温筒内设置有石墨坩埚，所述石墨坩埚内设有石英坩埚，石墨坩埚外侧设置有加热器，加热器位于保温筒内，所述加热器通过加热电极固定在下炉膛底部，下炉膛的顶部连接有氩气管，所述氩气管穿过下炉膛伸入到下炉膛内，所述下炉膛的下部设置有真空抽口，所述真空抽口上连接有排放管，排放管末端连接有真空泵，真空泵的进口与排放管的出口相连，所述石英坩埚上方设置有籽晶夹持装置，所述籽晶夹持装置通过传动杆与籽晶旋转提升机构相连，所述石墨坩埚底部设置有坩埚旋转顶升机构，所述石墨坩埚与坩埚旋转顶升机构设置有圆形的石墨托板，这种直拉法单晶炉在实际使用过程中存在以下问题：首先，氩气的主要是作用一是保护硅棒不被氧化，二是带走下炉膛内产生的一氧化碳等废气，一氧化碳具有很强的腐蚀性，如果不及时排出会对下炉膛以及炉膛内的各种设备造成腐蚀，减少其使用寿命，由于一般的下炉膛只设置有一个真空抽口，位于真空抽口附近的氩气以及废气可以很容易被抽出，但是位于真空抽口较远的地方的废气就很难被及时抽出，长期滞留的一氧化碳废气会对炉子的部件造成腐蚀，影响其使用寿命；再者，现有的直拉法单晶炉在进行拉晶工艺之前需要先利用下炉膛内抽至一定的真空度，然后再进行拉晶工艺，在拉晶工艺过程中，真空泵一直工作其目的一是为了保证下炉膛内保持一定的真空度，同时也将拉晶产生的废气在氩气的裹带下排出，由于现有的直拉法单晶炉的真空泵与真空抽口之间只有一根内径较粗的排放管，该排放管内径较粗，在拉晶工艺之前将下炉膛内抽真空时效果较好，但是，在拉晶工艺过程中，由于排放管内径较粗，会将直拉法单晶炉内的气体快速的抽走，为了避免硅棒氧化，下炉膛内需要保持一定浓度的氩气，这样便需要通入大量的氩气体才能保证下炉膛内保持一定浓度的氩气，氩气的需求量较大，而氩气价格昂贵，致使生产成本较高；另外，在直拉法单晶炉工作的过程中，下炉膛内的温度需保持在一个稳定的范围内，由于现有的直拉法单晶炉都是直接将室温的氩气通入下炉膛内，由于下炉膛内的温度较高，通常都是几百度的高度，常温的氩气进入下炉膛内势必会对下炉膛内的温度造成较大的影响，如果下炉膛内温度波动变化较大会对晶棒的生长造成较大的影响，最后长成的晶棒质量也会层次不齐；在拉晶过程中，坩埚需旋转并保持一定的速度上升，现有的直拉法单晶炉的坩埚旋转顶升装置都是靠一根坩埚轴实现，坩埚轴在转动的过程中可以同时使坩埚上升和旋转，但是这种坩埚旋转顶升装置存在一个问题，即坩埚的旋转速度受限于坩埚的上升速度，如果坩埚的旋转速度加快必然要导致坩埚的上升速度加快，二者不能分开单独控制，有时，需要加快坩埚的旋转速度但是不增加坩埚的上升速度，现有的直拉法单晶炉就无法实现上述功能，这对于拉晶工艺的参数控制极为不便。

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能够避免一氧化碳废气长期滞留对设备造成腐蚀的直拉法单晶炉。