[发明专利]用于拉晶炉的导流筒及拉晶炉

说明书

本发明公开了一种用于拉晶炉的导流筒，包括外导流筒、内导流筒和冷却单元，其中，所述内导流筒位于所述外导流筒内侧，所述内导流筒与所述外导流筒之间设置有隔热层；所述冷却单元包括嵌入在所述内导流筒内部的冷却管，所述冷却管连接至冷却介质供给装置。该导流筒在内导流筒中设置冷却单元，冷却介质可以快速吸收单晶硅棒辐射的热量，使得单晶硅棒散热较快，增大了单晶硅棒的冷却速度和结晶界面附近晶体的纵向温度梯度，有效避免了单晶硅棒中产生缺陷，提高了单晶硅棒生长速率，缩短了拉晶周期。本发明还提供了一种包括该导流筒的拉晶炉。

技术领域

本发明涉及拉晶工艺技术领域，更具体地，涉及一种用于拉晶炉的导流筒和一种拉晶炉。

背景技术

单晶半导体材料是半导体领域最常使用的材料。生产单晶半导体材料最常用的方法是丘克劳斯基法(Czochralski法，简称CZ法)，又称为拉晶法或提拉法，采用CZ法制备单晶半导体材料的设备称为单晶炉。单晶炉拉制单晶硅棒时，盛装多晶硅块等原料的石英坩埚放入石墨坩埚内，在保护性气氛中加热融化，调控到工艺温度后，籽晶经导流筒插入熔融的硅熔液中，与坩埚作逆向旋转并向上提升，使硅熔液按籽晶的硅原子排列顺序结晶凝固成单晶硅棒。在半导体硅片的制造过程中，单晶硅棒的质量决定硅片的质量，而在拉晶过程中会产生原生缺陷，这些缺陷对于后续用硅片制成半导体器件会造成不良影响，因此，降低在拉制单晶硅棒的过程中的原生缺陷对提高硅片质量非常重要。

导流筒在单晶硅棒生产过程中对晶体生长有很大影响，目前常用的导流筒的外层为SiC镀层或热解石墨，内层为保温石墨毡。导流筒放置于热场上部，呈圆筒状，单晶硅棒从圆桶内部被拉制出来。现有的导流筒设计上下端部的直径不一样，上大下小，气体通过的下端较窄的截面时流速增大，突然增大的流速将会引起气流的波动，使保护气流在进入单晶炉下端时气流强度会加强，导致单晶硅棒晃动、液面波动，严重时可导致掉棒等生产事故。此外，现有的导流筒内壁对于单晶硅棒辐射的热量吸收有限，散热较慢，不利于缺陷的控制，同时还降低了晶体生长速度，或者虽在导流筒内部加装水冷装置，但水冷装置距离热场较近，使得能耗较大且安全系数低，硅熔液容易熔穿水冷装置，发生泄漏，从而造成拉晶事故。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于拉晶炉的导流筒和一种拉晶炉。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明的一个方面提供了一种用于拉晶炉的导流筒，包括外导流筒、内导流筒和冷却单元，其中，

所述内导流筒位于所述外导流筒内侧，所述内导流筒与所述外导流筒之间设置有隔热层；

所述冷却单元包括嵌入在所述内导流筒内部的冷却管，所述冷却管连接至冷却介质供给装置。

在本发明的一个实施例中，所述外导流筒的上端与所述内导流筒的上端沿周向方向密封连接，所述外导流筒的下端与所述内导流筒的下端沿周向方向密封连接，并且所述隔热层位于所述外导流筒与所述内导流筒之间形成的封闭腔体内。

在本发明的一个实施例中，所述内导流筒包括上筒体部和下筒体部，其中，

所述上筒体部呈倒锥形，所述下筒体部呈正锥形，所述上筒体部与所述下筒体部的交界处呈径缩状。

在本发明的一个实施例中，所述外导流筒呈圆筒状。

在本发明的一个实施例中，所述冷却管螺旋盘绕在所述上筒体部的内部。

在本发明的一个实施例中，所述冷却管的两端分别包括冷却管入口和冷却管出口。

在本发明的一个实施例中，所述冷却单元还包括冷却介质入口管和冷却介质出口管，其中，

所述冷却介质入口管的一端连接至所述冷却介质供给装置，另一端连接至所述冷却管的入口；

所述冷却介质出口管的一端连接至所述冷却管的出口，另一端连接至冷却介质回收罐。