[发明专利]一种用于单晶硅的高效生产设备

说明书

技术领域

本发明属于单晶硅生产技术领域，具体涉及一种用于单晶硅的高效生产设备。

背景技术

单晶制造业是一个高耗能的产业，在生产单晶硅的过程中需要电能转化成热能来提供单晶硅的生长环境，单晶生产时消耗电能总量较大，电费的昂贵和持续增长是导致单晶制造成本居高不下的一个主要原因，利用电能发热进行单晶生产的方式还会导致民用电紧张，对日常生活和其他工业用电都会造成不小的影响，因此，需要对现有的单晶生产方式进行改进。

发明内容

本发明克服了现有技术的缺陷，提供了一种用于单晶硅的高效生产设备，该设备能够最大限度降低电能消耗，为单晶拉制提供操作环境，并且能够显著提高单晶拉制的产量。

本发明的具体技术方案是：

一种用于单晶硅的高效生产设备，该生产设备包括单晶炉及用于单晶炉的加热系统，单晶炉内部设置有用于承载硅液的石英坩埚，关键点是，所述的加热系统包括微波发生装置和微波传输机构，微波传输机构为带有防微波抽真空回路的不锈钢管道，微波发生装置的输出端借助不锈钢管道与单晶炉相连并进行微波输送，所述单晶炉中设置有用于支撑石英坩埚升降旋转的石墨埚杆。

所述的石英坩埚外部设置有石墨坩埚，石英坩埚的外表面紧贴于石墨坩埚的内表面，石墨坩埚的上端面高于石英坩埚的上端面。

所述的单晶炉内部由上到下依次设置有石英导流筒、带有钼质反射板的石墨保温桶、带有钼质反射板的石墨支撑块、圆筒形的保温毡、石英保温桶、排气孔及微波防护网以及带有钼质反射板的成型炉底；石墨支撑块固定于单晶炉内壁上且用于支撑石墨保温桶，石英导流筒横截面为上宽下窄的圆锥筒，石英坩埚位于保温毡形成的圆筒形内部。

所述的微波发生装置为微波发生器，微波发生器的微波输出端借助不锈钢管道与单晶炉相连，防微波抽真空回路为两端分别连接不锈钢管道和单晶炉的管道，不锈钢管道还连接有抽真空设备，抽真空设备与不锈钢管道连接处、防微波抽真空回路与单晶炉连接处均设置有不锈钢屏蔽网。

本发明的有益效果是：本发明通过微波加热方式来进行单晶生长环境的建立，微波技术具备低能耗、加热快的优势，能够极大降低单晶设备的能耗，同时微波能够避免热能的发散性损耗，加大炉内的热梯度，拉晶速度能够提高至现有速度的3-4倍，其加热快、定向性强的特征能够极大节约单晶拉制的时间，从而显著提高拉晶的效率和产量；

该生产设备中的加热系统中通过安装有防止微波回路的装置实现微波的定向加热，提高了微波加热的定向性，为微波发生装置与单晶炉之间建立了稳定的微波单向输送关系；

此外，为了避免微波到达单晶炉后发生泄漏，单晶炉中还设置有热场，该热场主要由耐高温的石墨制品、石英制品以及防止微波泄漏的钼质反射板构成，石墨制品主要包括保温桶、成型炉底、埚杆以及坩埚，在避免微波泄漏的同时起到保温和支撑的作用，石英制品包括石英导流筒、石英坩埚和石英保温桶，石英导流筒用来倒流氩气并防止微波渗透，石英坩埚用来盛放硅原料并保证原料的纯净，石英保温桶对炉内环境保温并防止微波泄漏，钼质反射板能够防止微波泄漏并减少功率损耗；该热场的建立能够避免微波的泄露，减少炉内功率损耗，提高微波的利用率，为单晶炉内所需热能环境的建立提供了良好环境，最大限度缩短了热能环境的建立周期。

附图说明

图1是本发明中微波加热系统的结构示意图。

附图中，1、石英导流筒，2、石墨保温筒，3、石墨支撑块，4、保温毡，5、石英保温桶，6、排气孔，7、成型炉底，8、石墨埚杆，9、石墨坩埚，10、石英坩埚，11、单晶炉，12、不锈钢管道，13、微波发生装置，14、微波防护网，15、功率控制柜，16、单晶炉控制柜，17、防微波抽真空回路，18、抽真空设备，19、不锈钢屏蔽网。

具体实施方式

本发明涉及一种用于单晶硅的高效生产设备，该生产设备包括单晶炉11及用于单晶炉11的加热系统，单晶炉11内部设置有用于承载硅液的石英坩埚10，所述的加热系统包括微波发生装置13和微波传输机构，微波传输机构为带有防微波抽真空回路17的不锈钢管道12，微波发生装置13的输出端借助不锈钢管道12与单晶炉11相连并进行微波输送，所述单晶炉11中设置有用于支撑石英坩埚10升降旋转的石墨埚杆8。