CN108425149A - 一种全氮硅单晶拉晶用装置 - Google Patents

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高树良
谷守伟
高润飞
裘孝顺
刘伟
武志军
张全顺
田野
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Abstract

本发明提供一种全氮硅单晶拉晶用装置，包括炉体，炉体内设置坩埚、导流筒和用于挂设导流筒的悬挂装置，导流筒位于坩埚的上部，炉体的顶部开设有氮气进气口，悬挂装置包括中空的悬臂和进气盘，进气盘固定连接于悬臂的底部，悬臂的一端伸出炉体，悬臂的另一端伸入炉体的炉盖下与进气盘连通，悬臂的顶部连接氩气进气管路，本发明的有益效果是利用氩气作为局部保护气体，氮气作为保压气体，在实现氮气代替氩气作为保护气体拉直单晶的同时也避免了氮气与单晶反应，既达到了降成本的目的，同时又保证了产品质量。

Description

一种全氮硅单晶拉晶用装置
技术领域
本发明属于硅单晶生产技术领域，尤其是涉及一种全氮硅单晶拉晶用装置。
背景技术
在现有技术中，硅单晶拉晶生产的全过程采用高纯氩气作为保护气，以保护单晶硅棒的生长，随着硅棒直径的增加，整个生产过程时间在不断的延长，同时，消耗的高纯氩气也越来越多，导致生产成本不断增加；或者通过通入氩气与氮气的混合气来降低生产成本，但是氩气与氮气的比例在实际生产的过程中控制困难，增加生产负担，增加人力物力，变相增加了生产成本。
目前，通过技术的改进，采用全程通入低成本的高纯氮气来替代高纯氩气作为保护气来降低生产成本，但是在生产的过程中由于氮与硅反应生成氮化硅以及融进硅熔体的氮析出会影响成晶。
发明内容
本发明的目的是要解决背景技术中的问题，提供一种全氮硅单晶拉晶用装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种全氮硅单晶拉晶用装置，包括炉体，所述炉体内设置坩埚、导流筒和用于挂设所述导流筒的悬挂装置，所述导流筒位于所述坩埚的上部，所述炉体的顶部开设有氮气进气口，所述悬挂装置包括中空的悬臂和进气盘，所述进气盘固定连接于所述悬臂的底部，所述悬臂的一端伸出所述炉体，所述悬臂的另一端伸入所述炉体的炉盖下与所述进气盘连通，所述悬臂的顶部连接氩气进气管路。
进一步地，所述进气盘为中空结构，所述进气盘的顶部与所述悬臂的底部连通，所述进气盘的底部设有通气孔，所述通气孔朝向靠近坩埚内熔体的位置。
进一步地，所述悬臂设置为多个，其中一个所述悬臂的顶部设有氩气进气口，用于连接氩气进气管路，其他所述悬臂连接动力机构，用于升降所述悬挂装置。
进一步地，所述炉体内壁还设有保温装置，所述保温装置内设置有加热器，所述加热器对所述坩埚的周侧加热。
进一步地，所述加热器的底部连接有电极柱，所述电极柱连接电源。
进一步地，所述炉体内还包括埚杆，所述埚杆的一端固定连接在所述坩埚的底部，所述锅杆的另一端伸出所述炉体。
进一步地，所述炉体侧壁设有贯穿于所述炉体和所述保温桶的抽气通孔。
本发明具有的优点和积极效果是：
1.采用高纯氮气代替高纯氩气，降低了生产成本，通过在液面附近通入氩气作为保护气体，在其他位置通入氮气以维持单晶正常生长所需炉压，减少结晶区域氮气与熔硅的反应，降低单晶中氮元素的含量，同时减少氮化硅的生成。
2.避免饱和的氮化硅晶体析出导致单晶断苞，利用氩气作为局部保护气体，氮气作为保压气体，在实现氮气代替氩气作为保护气体拉直单晶的同时也避免了氮气与单晶反应，既达到了降成本的目的，同时又保证了产品质量。
附图说明
图1是本发明一实施例的结构示意图；
图2是本发明一实施例的进气盘的结构示意图。
图中：
1、炉体 2、悬挂装置 3、保温装置
4、电极柱 5、导流筒 6、坩埚
7、加热器 8、埚杆 9、抽气通孔
10、氮气进气口 21、氩气进气口 22、悬臂
23、进气盘 231、通气孔
具体实施方式
如图1所示，本实例一种全氮硅单晶拉晶用装置，包括炉体1，炉体1 内设置坩埚6和导流筒5，坩埚6采用石英坩埚，导流筒5位于坩埚6的上部，导流筒5的底部与坩埚6不接触，导流筒5上设有悬挂装置2，用于挂设固定导流筒5，在单晶硅棒的生长过程中，随着硅棒的不断生长，导流筒 5与氩气通入管也需要一并提升，通过设置悬挂装置2方便通过悬挂装置2 带动导流筒5升降，结构简单，使用方便，满足实际生产的需求。
炉体1的内壁还设有保温装置3，保温装置3采用桶状的耐高温材质，例如，碳化硅，石英等，钢桶内放置保温材料，保温桶的顶部设有环形的保温盖，在保温盖的内环上固设导流筒5，保温装置3内设置有加热器7，加热器将坩埚6包围在内，加热器7对坩埚6的周侧加热，加热器的底部连接有电极柱4，电极柱4连接电源，还包括坩埚6底部固定连接的埚杆8，埚杆8伸出炉体1的底部，埚杆8的外部还包裹有石英保护套，用于保护埚杆 8，炉体1侧壁设有贯穿于炉体1和保温桶的抽气通孔9。
悬挂装置2包括中空的悬臂22和进气盘23，进气盘23固定连接于悬臂 22的底部，悬臂22的一端伸出炉体1外，悬臂22的另一端伸入炉体1的炉盖下与进气盘23连通，悬臂22的顶部连接氩气进气管路，氩气进气管11 采用软管，方便连通，悬臂22可根据实际生产需要设置为多个，本实例中设置两个悬臂22，其中一个悬臂22的顶部设有氩气进气口21，用于连接氩气进气管路，另一个悬臂22的上连接动力机构，用于升降悬挂装置。
炉体1的顶部开设有氮气进气口10，氮气进气口10位于炉体的最顶端，氮气通过氮气进气口通入炉体1内，如图2所示，进气盘23采用中中空的圆盘结构，进气盘23的顶部与悬臂22的底部连通，进气盘23的底部设有通气孔231，本实例设置四个通气孔231，且通气孔231朝向靠近坩埚内熔体的位置。通过设置氩气通入口靠近溶体的位置，防止氮气与溶体反应，减少结晶区域氮气与熔硅的反应，降低单晶中氮元素的含量，同时减少氮化硅的生成，采用高纯氮气代替高纯氩气，降低了生产成本，通过在液面附近通入氩气作为保护气体,在其他位置通入氮气以维持单晶正常生长所需炉压，避免饱和的氮化硅晶体析出导致单晶断苞，利用氩气作为局部保护气体，氮气作为保压气体，在实现氮气代替氩气作为保护气体拉直单晶的同时也避免了氮气与单晶反应，既达到了降成本的目的，同时又保证了产品质量。
本实施例的工作过程：在硅单晶拉晶的过程中，在化料、稳温、引晶、放肩、转肩、等径、收尾等阶段，均采用氮气通过炉体顶部的氮气进气口通入炉体内，同时，氩气通过炉体两侧的氩气进气口通入到靠近坩埚内熔体的位置，避免饱和的氮化硅晶体析出导致单晶断苞，利用氩气作为局部保护气体，氮气作为保压气体，在实现氮气代替氩气作为保护气体拉直单晶的同时也避免了氮气与单晶反应，既达到了降成本的目的，同时又保证了产品质量。
本发明的有益效果是：
1.采用高纯氮气代替高纯氩气，降低了生产成本，通过在液面附近通入氩气作为保护气体,在其他位置通入氮气以维持单晶正常生长所需炉压，减少结晶区域氮气与熔硅的反应，降低单晶中氮元素的含量，同时减少氮化硅的生成。
2.避免饱和的氮化硅晶体析出导致单晶断苞，利用氩气作为局部保护气体，氮气作为保压气体，在实现氮气代替氩气作为保护气体拉直单晶的同时也避免了氮气与单晶反应，既达到了降成本的目的，同时又保证了产品质量。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种全氮硅单晶拉晶用装置，包括炉体，其特征在于：所述炉体内设置坩埚、导流筒和用于挂设所述导流筒的悬挂装置，所述导流筒位于所述坩埚的上部，所述炉体的顶部开设有氮气进气口，所述悬挂装置包括中空的悬臂和进气盘，所述进气盘固定连接于所述悬臂的底部，所述悬臂的一端伸出所述炉体，所述悬臂的另一端伸入所述炉体的炉盖下与所述进气盘连通，所述悬臂的顶部连接氩气进气管路。
2.根据权利要求1或2所述的一种全氮硅单晶拉晶用装置，其特征在于：所述进气盘为中空结构，所述进气盘的顶部与所述悬臂的底部连通，所述进气盘的底部设有通气孔，所述通气孔朝向靠近坩埚内熔体的位置。
3.根据权利要求2所述的一种全氮硅单晶拉晶用装置，其特征在于：所述悬臂设置为多个，其中一个所述悬臂的顶部设有氩气进气口，用于连接氩气进气管路，其他所述悬臂连接动力机构，用于升降所述悬挂装置。
4.根据权利要求1所述的一种全氮硅单晶拉晶用装置，其特征在于：所述炉体内壁还设有保温装置，所述保温装置内设置有加热器，所述加热器对所述坩埚的周侧加热。
5.根据权利要求4所述的一种全氮硅单晶拉晶用装置，其特征在于：所述加热器的底部连接有电极柱，所述电极柱连接电源。
6.根据权利要求1所述的一种全氮硅单晶拉晶用装置，其特征在于：所述炉体内还包括埚杆，所述埚杆的一端固定连接在所述坩埚的底部，所述锅杆的另一端伸出所述炉体。
7.根据权利要求1所述的一种全氮硅单晶拉晶用装置，其特征在于：所述炉体侧壁设有贯穿于所述炉体和所述保温桶的抽气通孔。
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