一种拉晶炉的制作方法

    专利2022-07-08  284


    本发明涉及拉晶炉技术领域,具体涉及一种拉晶炉。



    背景技术:

    生产单晶硅棒时,在石英坩埚内填充多晶硅,熔化多晶硅,通过种子结晶与熔液面接触生长单晶晶棒。在石英坩埚中充填多晶硅后,把坩埚安装在炉室内,然后熔化多晶硅,在熔化过程中产生很多氧化物,产生的氧化物从炉体流入到排气管道,再通过排气管道排出。但是进行拉晶工艺的过程中,如果炉体内部和排气管道内部出现压力异常(比如,炉体内压力突然降低或排气管道瞬间压力升高),排气管道内部的氧化物就会逆流入炉体内部,甚至会进入熔液里面,在生长晶棒过程中会诱发错位,影响晶棒质量。



    技术实现要素:

    有鉴于此,本发明提供一种拉晶炉,用以解决由于炉体或排气管道压力异常发生瞬间性的氧化物气流倒吸,影响晶棒生长的问题。

    为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:

    根据本发明实施例的拉晶炉,包括:

    炉体,所述炉体内限定有腔室,所述炉体的顶部设有与所述腔室连通的拉晶口,所述炉体的底壁设有与所述腔室连通的出口;

    基座,所述基座设在所述腔室内;

    坩埚,所述坩埚设在所述基座上;

    阻挡结构,所述阻挡结构位于所述腔室中,所述阻挡结构邻近所述炉体的底壁设置且与所述炉体的底壁间隔开,所述阻挡结构位于所述出口的上方。

    其中,所述阻挡结构为板状,所述阻挡结构的轴线与所述出口的轴线共线。

    其中,所述阻挡结构沿所述出口的轴线方向可移动。

    其中,还包括:

    支撑架,所述支撑架的上端与所述阻挡结构相连,所述支撑架的下端与所述炉体的底壁相连,所述支撑架在所述出口的轴线方向上的长度可调节。

    其中,所述出口在第一平面上的正投影位于所述阻挡结构在所述第一平面上的正投影内,所述第一平面与所述炉体的轴线垂直。

    其中,所述阻挡结构的底侧与所述出口相应的位置设有容纳腔体。

    其中,所述出口在第一平面上的正投影位于所述容纳腔体在所述第一平面上的正投影内,所述第一平面与所述炉体的轴线垂直。

    其中,所述炉体的底部设有多个所述出口,每个所述出口的上方分别设置一个所述阻挡结构。

    其中,多个所述出口沿所述炉体的周向间隔开分布。

    其中,所述炉体的外部分别设有支管和汇流管,每个所述出口分别与对应的所述支管的一端连通,每个所述支管的另一端分别与所述汇流管连通。

    其中,所述坩埚的外侧设有加热器,所述加热器与所述炉体的内壁之间设有隔热材料;和/或

    所述基座的外侧壁上设有隔热材料。

    其中,所述阻挡结构为隔热材料件。

    根据本发明实施例的拉晶炉,包括:炉体,所述炉体内限定有腔室,所述炉体的顶部设有与所述腔室连通的拉晶口,所述炉体的底壁设有与所述腔室连通的出口;基座,所述基座设在所述腔室内;坩埚,所述坩埚设在所述基座上;阻挡结构,所述阻挡结构位于所述腔室中,所述阻挡结构邻近所述炉体的底壁设置且与所述炉体的底壁间隔开,所述阻挡结构位于所述出口的上方。在本发明的实施例中,当排气管道中的压力突然增大时,排气管道中的气体突然通过出口流入炉体内,当气体流入炉体内时向上流动的气体被阻挡结构阻挡,减小气流的扰动,通过在炉体的底壁上的出口的上方设置阻挡结构能够有效阻挡炉体外部的气体进入炉体内部,避免因炉体或排气管道压力异常发生瞬间性的氧化物倒吸,防止外部气体对炉体内部的气氛造成影响,避免倒吸气流中的氧化物进入坩埚中的熔液里面,避免在生长晶棒过程中诱发错位,避免影响晶棒的生长。

    附图说明

    图1为本发明实施例的拉晶炉的一个结构示意图;

    图2为阻挡结构与支撑架配合的一个示意图;

    图3为本发明实施例的拉晶炉中气体从出口正常流出时的一个示意图;

    图4为气体从支管逆流回炉体内时阻挡结构阻挡气体的一个示意图。

    附图标记

    炉体10;腔室11;出口12;

    基座20;

    坩埚30;

    阻挡结构40;容纳腔体41;

    支撑架50;

    支管60;汇流管61;加热器62;隔热材料63。

    具体实施方式

    为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

    下面具体描述根据本发明实施例的拉晶炉。

    如图1至图4所示,根据本发明实施例的拉晶炉,包括:炉体10、基座20、坩埚30和阻挡结构40,其中,炉体10内限定有腔室11,炉体10的顶部设有与腔室11连通的拉晶口,炉体10可以为柱状,炉体10、拉晶口与腔室11的轴线可以共线,炉体10的底壁设有与腔室11连通的出口12,出口12可以具有一个或多个,出口12的形状可以为圆形,具体可以根据需要选择;基座20设在腔室11内,坩埚30设在基座20上,坩埚30与基座20的轴线可以与腔室11的轴线共线,基座20可以带动坩埚30旋转;阻挡结构40位于腔室11中,阻挡结构40邻近炉体10的底壁设置,且阻挡结构40与炉体10的底壁间隔开,以形成一定的间隙,以便于炉体10中的气体可以通过出口12流出,阻挡结构40位于出口12的上方,以便当气流从排气管道逆流入炉体10内时阻挡气体。

    在本发明的实施例中,当排气管道中的压力突然增大时,排气管道中的气体突然通过出口12逆流入炉体10内,当气体流入炉体10内时向上流动的气体被阻挡结构40阻挡,减小气流的扰动,通过在炉体10的底壁上的出口12的上方设置阻挡结构40能够有效阻挡炉体10外部的气体进入炉体10内部,避免因炉体或排气管道压力异常发生瞬间性的氧化物倒吸,防止外部气体对炉体内部的气氛造成影响,避免倒吸气流中的氧化物进入坩埚30中的熔液里面,避免在生长晶棒过程中诱发错位,避免影响晶棒的生长。

    在一些实施例中,阻挡结构40为板状,阻挡结构40的轴线与出口12的轴线共线,以便有效阻挡通过出口12逆流入炉体10内部的气体,阻挡气流的冲击力。

    在另一些实施例中,阻挡结构40沿出口12的轴线方向可移动,通过移动阻挡结构40可以调节阻挡结构40与炉体10的底壁之间的间隔,以调节间隙的大小。

    在本发明的实施例中,如图1所示,拉晶炉还包括支撑架50,支撑架50的上端与阻挡结构40相连,支撑架50的下端与炉体10的底壁相连,支撑架50在出口12的轴线方向上的长度可调节,通过调节支撑架50在出口12的轴线方向上的长度可以调节阻挡结构40与炉体10的底壁之间的间隔距离,以调节间隙的大小。其中,支撑架50可以为柱状,支撑架50可以具有一个或多个,多个支撑架50的上端可以沿着阻挡结构40的周向间隔开设置,多个支撑架50的下端可以沿着出口12的边缘间隔开设置,便于炉体10内的气体从相邻的支撑架50之间的间隙中流出。

    在一些实施例中,出口12在第一平面上的正投影位于阻挡结构40在第一平面上的正投影内,第一平面与炉体10的轴线垂直,以便阻挡结构40能够完全阻挡从出口12逆流入炉体10内部的气体的冲击,减小气体的扰动,避免瞬间的压力异常导致的气体倒吸。

    在另一些实施例中,阻挡结构40的底侧与出口12相应的位置设有容纳腔体41,容纳腔体41可以通过薄膜限定形成,通过容纳腔体41可以容纳从出口12逆流入炉体10内部的气体,减少从出口12逆流入气体的扩散,避免瞬间的压力异常导致的气体倒吸,气流进入容纳腔体41后被限定在容纳腔体41中,避免倒吸的气体在炉体10内扩散。

    在本发明的实施例中,出口12在第一平面上的正投影位于容纳腔体41在第一平面上的正投影内,第一平面与炉体10的轴线垂直,以便从出口12逆流入炉体10内部的气体能够进入容纳腔体41中,有效减少从出口12逆流入气体的扩散,避免瞬间的压力异常导致的气体倒吸,气流进入容纳腔体41后被限定在容纳腔体41中,避免倒吸的气体在炉体10内扩散。

    可选地,炉体10的底部设有多个出口12,其中,多个出口12沿炉体10的周向间隔开分布,可以均匀间隔开设置,每个出口12的上方分别设置一个阻挡结构40,多个出口12便于炉体10内的气体流出,通过阻挡结构40可以有效阻挡从出口12逆流入炉体10内部的气体,减小气体的扰动,避免瞬间的压力异常导致的气体倒吸。

    在一些实施例中,炉体10的外部分别设有支管60和汇流管61,每个出口12分别与对应的支管60的一端连通,每个支管60的另一端分别与汇流管61连通,通过支管60和汇流管61可以将炉体10内的气体排出。

    在本发明的实施例中,坩埚30的外侧设有加热器62,通过加热器62可以加热坩埚30,以熔化坩埚30中的多晶硅,加热器62与炉体10的内壁之间设有隔热材料63,减少热量的散失;和/或,基座20的外侧壁上设有隔热材料63,减少热量对基座20的损坏。

    在一些实施例中,阻挡结构40为隔热材料件,减少炉体内热量的散失。

    在使用过程中,如图3所示,当炉体或排气管道中的压力正常时,气流沿着炉体10从上至下通过出口12流出;如图4所示,当炉体10或排气管道中的压力异常时,炉体10或排气管道中的压力异常发生瞬间性的含氧化物气体倒吸,倒吸的气体从出口12快速流向炉体10内,由于流速过快,还未来得及扩散就被阻挡结构40阻挡,气流进入容纳腔体41中,被限定在容纳腔体41中,避免气体在炉体10内扩散,瞬间的压力异常消除后,炉体10内的气流从上向下流动,容纳腔体41中的气体被逐渐带出炉体10,从而通过阻挡结构40有效防止外部气体对炉体内部的气氛造成影响,避免影响晶棒的生长。

    除非另作定义,本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也相应地改变。

    以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。


    技术特征:

    1.一种拉晶炉,其特征在于,包括:

    炉体,所述炉体内限定有腔室,所述炉体的顶部设有与所述腔室连通的拉晶口,所述炉体的底壁设有与所述腔室连通的出口;

    基座,所述基座设在所述腔室内;

    坩埚,所述坩埚设在所述基座上;

    阻挡结构,所述阻挡结构位于所述腔室中,所述阻挡结构邻近所述炉体的底壁设置且与所述炉体的底壁间隔开,所述阻挡结构位于所述出口的上方。

    2.根据权利要求1所述的拉晶炉,其特征在于,所述阻挡结构为板状,所述阻挡结构的轴线与所述出口的轴线共线。

    3.根据权利要求1所述的拉晶炉,其特征在于,所述阻挡结构沿所述出口的轴线方向可移动。

    4.根据权利要求3所述的拉晶炉,其特征在于,还包括:

    支撑架,所述支撑架的上端与所述阻挡结构相连,所述支撑架的下端与所述炉体的底壁相连,所述支撑架在所述出口的轴线方向上的长度可调节。

    5.根据权利要求1所述的拉晶炉,其特征在于,所述出口在第一平面上的正投影位于所述阻挡结构在所述第一平面上的正投影内,所述第一平面与所述炉体的轴线垂直。

    6.根据权利要求1所述的拉晶炉,其特征在于,所述阻挡结构的底侧与所述出口相应的位置设有容纳腔体。

    7.根据权利要求6所述的拉晶炉,其特征在于,所述出口在第一平面上的正投影位于所述容纳腔体在所述第一平面上的正投影内,所述第一平面与所述炉体的轴线垂直。

    8.根据权利要求1所述的拉晶炉,其特征在于,所述炉体的底部设有多个所述出口,每个所述出口的上方分别设置一个所述阻挡结构。

    9.根据权利要求8所述的拉晶炉,其特征在于,多个所述出口沿所述炉体的周向间隔开分布。

    10.根据权利要求8所述的拉晶炉,其特征在于,所述炉体的外部分别设有支管和汇流管,每个所述出口分别与对应的所述支管的一端连通,每个所述支管的另一端分别与所述汇流管连通。

    11.根据权利要求1所述的拉晶炉,其特征在于,所述坩埚的外侧设有加热器,所述加热器与所述炉体的内壁之间设有隔热材料;和/或

    所述基座的外侧壁上设有隔热材料。

    12.根据权利要求1所述的拉晶炉,其特征在于,所述阻挡结构为隔热材料件。

    技术总结
    本发明提供一种拉晶炉,包括:炉体,炉体内限定有腔室,炉体的顶部设有与腔室连通的拉晶口,炉体的底壁设有与腔室连通的出口;基座,基座设在腔室内;坩埚,坩埚设在基座上;阻挡结构,阻挡结构位于腔室中,阻挡结构邻近炉体的底壁设置且与炉体的底壁间隔开,阻挡结构位于出口的上方。在本发明的实施例中,当排气管道中的压力突然增大时,排气管道中的气体突然通过出口流入炉体内,当气体流入炉体内时向上流动的气体被阻挡结构阻挡,减小气流的扰动,避免因炉体或排气管道压力异常发生瞬间性的氧化物倒吸,防止外部气体对炉体内部的气氛造成影响,避免影响晶棒的生长。

    技术研发人员:全弘湧
    受保护的技术使用者:西安奕斯伟硅片技术有限公司;西安奕斯伟材料技术有限公司
    技术研发日:2020.12.01
    技术公布日:2021.03.12

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