一种组合硅芯、组合硅芯单元体以及还原炉的制作方法

文档序号:15547407发布日期:2018-09-28 21:17阅读:161来源:国知局

本实用新型涉及晶体硅生长还原炉,具体而言,涉及一种用于晶体硅生长还原炉的组合硅芯、组合硅芯单元体以及还原炉。



背景技术:

晶体硅是制备半导体和光伏电池的原材料。改良西门子法和Si H4法是国际上生产晶体硅的主流技术。还原炉内的反应气体在炽热的硅芯表面发生化学气相沉积反应生成晶体硅。生产实际所用的硅芯普遍为单根硅芯,其截面为圆形或正方形,其缺陷在于发生化学反应的硅芯表面的反应面积较小,发生化学反应的硅芯表面的反应面积有待提高。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种组合硅芯,其能够增加发生沉积化学反应的硅芯表面的面积。

本实用新型的实施例是这样实现的:

一种组合硅芯,其包括至少两个硅芯单元,每个硅芯单元具有第一侧以及远离第一侧的第二侧,所有硅芯单元的第一侧组合在一起,每个硅芯单元从第一侧向第二侧延伸,相邻硅芯单元的第二侧之间具有间隙;硅芯单元沿组合硅芯的圆周方向均匀设置。

在本实用新型较佳的实施例中,从第一侧指向第二侧的方向为第二方向,硅芯单元从组合硅芯的中间位置沿第二方向朝向远离中间位置的位置延伸以使组合硅芯形成散射状。

在本实用新型较佳的实施例中,上述组合硅芯还包括安装件,安装件开设有安装硅芯单元的槽,至少一部分硅芯单元的端部安装至安装件。

在本实用新型较佳的实施例中,上述硅芯单元的横截面形状为圆形、椭圆形、三角形、矩形或多边形。

在本实用新型较佳的实施例中,上述硅芯单元的立体形状为圆柱形、圆台、长方体或棱台。

在本实用新型较佳的实施例中,上述组合硅芯为一体成形件。

在本实用新型较佳的实施例中,上述硅芯单元为空心或实心的硅芯。

在本实用新型较佳的实施例中,上述组合硅芯还包括设置于硅芯单元的端部的连接部。

在本实用新型较佳的实施例中,上述一个组合硅芯的至少一部分硅芯单元的第一侧之间具有间隙。

在本实用新型较佳的实施例中,上述组合硅芯包括两个硅芯单元,两个硅芯单元相对于组合硅芯的中心面对称设置。

在本实用新型较佳的实施例中,上述组合硅芯包括至少三个硅芯单元。

在本实用新型较佳的实施例中,上述组合硅芯包括至少四个硅芯单元。

一种组合硅芯单元体,其包括导电连接装置和至少两个组合硅芯,组合硅芯包括至少两个硅芯单元,每个硅芯单元具有第一侧以及远离第一侧的第二侧,所有硅芯单元的第一侧组合在一起,每个硅芯单元从第一侧向第二侧延伸,相邻硅芯单元的第二侧之间具有间隙;硅芯单元沿组合硅芯的圆周方向均匀设置;组合硅芯之间通过导电连接装置连接。

在本实用新型较佳的实施例中,上述组合硅芯还包括设置于硅芯单元的端部的连接部,导电连接装置包括连接不同组合硅芯的对应硅芯单元的连接部的横梁。

一种还原炉,还原炉包括钟罩、底盘以及上述组合硅芯单元体,组合硅芯单元体安装至底盘。

本实用新型实施例的有益效果是:组合硅芯包括至少两个硅芯单元,每个硅芯单元具有第一侧以及远离第一侧的第二侧,所有硅芯单元的第一侧组合在一起,每个硅芯单元从第一侧向第二侧延伸,相邻硅芯单元的第二侧之间具有间隙,组合硅芯的截面形成发散状或散射状的形状,组合硅芯增加发生化学反应的硅芯表面的面积,提高晶体硅的沉积速度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例一中包括三个硅芯单元的组合硅芯的立体示意图;

图2为图1的局部放大图;

图3为本实用新型实施例一中硅芯单元的立体示意图;

图4为本实用新型实施例一中硅芯单元的另一个立体示意图;

图5为本实用新型实施例一中包括两个硅芯单元的组合硅芯的立体示意图;

图6为本实用新型实施例一中包括四个硅芯单元的组合硅芯的立体示意图;

图7为本实用新型实施例一中包括五个硅芯单元的组合硅芯的立体示意图;

图8为本实用新型实施例一中包括六个硅芯单元的组合硅芯的立体示意图;

图9为本实用新型实施例二中截面为扇形的硅芯单元的组合硅芯的立体示意图;

图10为本实用新型实施例二中组合硅芯的立体示意图,其中硅芯单元的截面为三角形;

图11为本实用新型实施例二中组合硅芯的立体示意图,其中硅芯单元的截面为圆的一部分;

图12为本实用新型实施例二中组合硅芯的立体示意图,其中硅芯单元的截面为圆;

图13为本实用新型实施例三中组合硅芯的立体示意;

图14为本实用新型实施例中组合硅芯单元体的一个立体示意图;

图15为本实用新型实施例中组合硅芯单元体的另一个立体示意图;

图16为本实用新型实施例中还原炉的半剖示意图。

部分图标:

100-组合硅芯;110-硅芯单元;111-侧表面;121-第一侧; 122-第二侧;131-空心;L1-第一边;L2-第二边;L3-第三边;140- 连接部;150-安装件;160-间隙;700-组合硅芯单元体;710导电连接装置;711-横梁;712-第一连接部;713-连接盘;714-第二连接部;800-还原炉;810-钟罩;820-底盘。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“组合”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参照图1,本实施例提供一种组合硅芯100,其包括三个硅芯单元110,硅芯单元110组合形成本实施例中的组合硅芯100,硅芯单元110为空心或实心的硅芯。应理解,组合硅芯100包括至少两个硅芯单元110、至少三个硅芯单元110、至少四个硅芯单元110、至少五个硅芯单元110、至少六个硅芯单元110或者更多个硅芯单元110。

在本实施例中,硅芯单元110的截面为矩形。应理解,硅芯单元110 的数量根据需要进行选择,在一个实施例中组合硅芯100包括至少两个硅芯单元110,在另一个实施例中,组合硅芯100包括至少三个硅芯单元110,在又一个实施例中,组合硅芯100包括至少四个硅芯单元110。

硅芯单元110具有发生化学反应的硅芯表面,这些表面是硅芯单元110 与还原炉中的原料气接触的所有表面,硅芯单元110具有第一侧121和第二侧122,第二侧122远离于第一侧121。在本实施例中,所有硅芯单元110 的第一侧121组合在一起,所有硅芯单元110的第二侧122之间具有间隙,从第一侧121指向第二侧122的方向为第二方向,第二方向为硅芯单元110 的宽度方向或图4中L2指向的方向,硅芯单元110从中间位置沿第二方向朝向远离中间位置的位置延伸,中间位置是第一侧121组合在一起的位置,硅芯单元110从第一侧121向第二侧122延伸以形成周向均匀的散射状或发散状的组合硅芯100,从组合硅芯100的横截面看,硅芯单元110从中间位置向边缘位置延伸或散射。

请参照图2,图2为图1的局部放大图,图2显示了3个硅芯单元110 形成的组合硅芯100。本实施例中采用矩形的硅芯单元110,所有硅芯单元 110的第一侧121组合在一起,所有第一侧121的内部空间围成截面为三角形的空心131,本实施例中三角形的边长为3.75mm,该空心131的立体形状为三棱柱。

在本实施例中,一个组合硅芯100的硅芯单元110的第一侧121之间没有间隙,所有第一侧121围成的内部空间形成空心131。应理解,所有第一侧121围成的内部空间可以没有空心131。

图5-图8显示了硅芯单元110之间没有间隙的情形。请参照图5,图5 显示了2个硅芯单元110形成的组合硅芯100,2个硅芯单元110之间的空心131的截面为矩形,该空心131的立体形状为长方体。请参照图6,图6 显示了4个硅芯单元110形成的组合硅芯100,4个硅芯单元110之间的空心131的截面为矩形,该空心131的立体形状为长方体。请参照图7,图7 显示了5个硅芯单元110形成的组合硅芯100,5个硅芯单元110之间的空心131的截面为五边形,该空心131的立体形状为五棱柱。请参照图8,图 8显示了6个硅芯单元110形成的组合硅芯100,6个硅芯单元110之间的空的截面为六边形,该空心131的立体形状为六棱柱。应理解,N个硅芯单元110形成的组合硅芯100,N个硅芯单元110之间的空心131的截面为N 边形,该空心131的立体形状为N棱柱。

请参照图3和4,在本实施例中,以横截面为矩形的硅芯单元110为例进行说明。在一个实施例中,选用四个15mmX3.75mm的矩形硅芯单元110。在本实施例中,第一边L1的长度为3000mm,沿L1延伸的方向为第二方向或高度方向,第二边L2的长度为15mm,沿L2延伸的方向为第一方向或宽度方向,第三边L3的长度为3.75mm,L3是硅芯单元的厚度。应理解,第三边L3为硅芯单元110的厚度,L3可以根据实际情况改变。

发明人发现,发生化学反应的硅芯表面的面积越大,反应接触面积越大,晶体硅的沉积速度就越快。请返回参照图2,本实施例中的组合硅芯 100增加发生化学反应的硅芯表面的面积,提高晶体硅的沉积速度。

第一种,单个组合硅芯100的硅芯单元110的第一侧121之间具有间隙,原料气从该间隙进入空心131进行化学反应,硅芯单元110的表面用于沉淀晶体硅,单个硅芯单元110发生化学反应的表面积为S1=(第二边 L2+第三边L3)X2X第一边L1=(15mm+3.75mm)X2X3000mm=112500mm2,多个硅芯单元110发生化学反应的表面积如下:

1.两个硅芯单元110发生化学反应的表面积S2为单个硅芯单元110 发生化学反应的表面积的两倍,即S2=S1X2=112500mm2X3=22500 0mm2

2.三个硅芯单元110发生化学反应的表面积S3为单个硅芯单元110 发生化学反应的表面积的三倍,即S3=S1X3=112500mm2X3=337500mm2

3.四个硅芯单元110发生化学反应的表面积S4为单个硅芯单元110 发生化学反应的表面积的四倍,即S4=S1X4=112500mm2X4=450000mm2

4.五个硅芯单元110发生化学反应的表面积S5为单个硅芯单元110 发生化学反应的表面积的五倍,即S5=S1X5=112500mm2X5=562500mm2

5.多个硅芯单元110发生化学反应的表面积SN为单个硅芯单元110 发生化学反应的表面积的N倍,即SN=S1XN=112500mm2XN。

第二种,单个组合硅芯100的硅芯单元110的第一侧121紧密结合,单个组合硅芯100的硅芯单元110的第一侧121之间没有间隙。单个硅芯单元110发生化学反应的表面积为S1’=(第二边L2X2+第三边L3)X第一边L1=(15mmX2+3.75mm)X3000mm=101250mm2,多个硅芯单元110发生化学反应的表面积如下:

1.两个硅芯单元110发生化学反应的表面积S2’为单个硅芯单元110 发生化学反应的表面积的两倍,即 S2’=S1’X2=101250mm2X2=202500mm2

2.三个硅芯单元110发生化学反应的表面积S3’为单个硅芯单元110 发生化学反应的表面积的三倍,即 S3’=S1’X3=101250mm2X3=337500mm2

3.四个硅芯单元110发生化学反应的表面积S4’为单个硅芯单元110 发生化学反应的表面积的四倍,即 S4’=S1’X4=101250mm2X4=405000mm2

4.五个硅芯单元110发生化学反应的表面积S5’为单个硅芯单元110 发生化学反应的表面积的五倍,即 S5’=S1’X5=101250mm2X5=506250mm2

5.多个硅芯单元110发生化学反应的表面积SN’为单个硅芯单元110 发生化学反应的表面积的N倍,即SN’=S1’XN=101250mm2XN。

硅芯单元110沿组合硅芯100的圆周方向均匀设置,即相邻两个硅芯单元110之间的夹角相等。应理解,硅芯单元110可以沿组合硅芯100的圆周方向不均匀设置,即相邻两个硅芯单元110之间的夹角不相等。

请参照图2,对于三个硅芯单元110形成的组合硅芯100,相邻硅芯之间的夹角为120度;请参照图5,对于两个硅芯单元110形成的组合硅芯 100,两个硅芯单元110相对于组合硅芯100的中心面对称设置,相邻硅芯之间的夹角为180度,此时两个硅芯单元110组合成一个硅芯,即两个硅芯单元110可以用一个矩形硅芯单元代替;请参照图6,对于四个硅芯单元 110形成的组合硅芯100,相邻硅芯之间的夹角为90度;请请参照图7,对于五个硅芯单元110形成的组合硅芯100,相邻硅芯之间的夹角为72度;请请参照图8,对于六个硅芯单元110形成的组合硅芯100,相邻硅芯之间的夹角为60度。

应理解,组合硅芯100可以一体成形,也可以将硅芯单元110连接在一起形成组合硅芯100。

第二实施例

请参照图9-12,本实施例提供一种组合硅芯,其与第一实施例的组合硅芯大致相同,二者的区别在于组合硅芯的硅芯单元的形状不同。

请参照图9,硅芯单元210的截面形状为扇形,硅芯单元210具有第一侧221和第二侧222,第二侧222远离于第一侧221。所有硅芯单元210的第一侧221组合在一起,所有硅芯单元210的第二侧222之间具有间隙,硅芯单元210从第一侧221向第二侧222延伸以形成散射状或发散状的组合硅芯200。

请参照图10,硅芯单元310的截面形状为三角形,硅芯单元310具有第一侧321和第二侧322,第二侧322远离于第一侧321。所有硅芯单元310 的第一侧321组合在一起,所有硅芯单元310的第二侧322之间具有间隙,硅芯单元310从第一侧321向第二侧322延伸以形成散射状或发散状的组合硅芯200。

请参照图11,硅芯单元410的截面形状为圆的一部分,硅芯单元410 具有第一侧421和第二侧422,第二侧422远离于第一侧421。所有硅芯单元410的第一侧421组合在一起,所有硅芯单元410的第二侧422之间具有间隙,硅芯单元410从第一侧421向第二侧422延伸以形成散射状或发散状的组合硅芯400。

请参照图12,硅芯单元510的截面形状为圆,硅芯单元510具有第一侧521和第二侧522,第二侧522远离于第一侧521。所有硅芯单元510的第一侧521组合在一起,所有硅芯单元510的第二侧522之间具有间隙,硅芯单元510从第一侧521向第二侧522延伸以形成散射状或发散状的组合硅芯500。

第三实施例

请参照图13,本实施例提供一种组合硅芯100,其与第一实施例的组合硅芯100大致相同,二者的区别如下文所述。

第一,本实施例中的组合硅芯100还包括连接部140,连接部140连接至硅芯单元110的端部,连接部140用于不同组合硅芯100之间的连接。

第二,一个组合硅芯100的至少一部分硅芯单元110之间具有间隙160,在本实施例中,一个硅芯单元110与另外两个硅芯单元110之间分别具有间隙160。原料气从该间隙160进入空心131并与第一侧121发生化学反应,原料气还从空心131的上方进入与第一侧121发生化学反应。应理解,一个组合硅芯100的所有硅芯单元110之间可以具有间隙。

第三,本实施例中的组合硅芯100还包括安装件150,安装件150用于将硅芯单元110组合在一起。硅芯单元110的端部安装至安装件150。在一个示例中,安装件150开设有与硅芯单元110配合的槽。

本实用新型还提供一种组合硅芯单元体700,其包括导电连接装置710 和上述组合硅芯100,组合硅芯100之间通过导电连接装置710连接。

请参照图14,在一个实施例中,硅芯单元110的端部设置有第一连接部712,导电连接装置710包括与第一连接部712配合的横梁711,第一连接部712通过槽、孔或榫铆结构与横梁711配合。一个组合硅芯100中的一个硅芯单元110通过一个横梁711与另一个组合硅芯100中的硅芯单元 110连接。

请参照图15,在一个实施例中,导电连接装置710包括与第一连接部 712配合的连接盘713,连接盘713设置有第二连接部714,第二连接部714 的一端连接至连接盘713,第二连接部714的另一端与横梁711配合。

请参照图16,本实用新型还提供一种还原炉800,还原炉800包括钟罩810、底盘820以及上述组合硅芯单元体700,组合硅芯单元体700安装件安装在底盘820的电极上。

应理解,硅芯单元的规格根据需要进行选择,硅芯单元的截面形状为圆形、椭圆形、三角形、矩形或多边形,硅芯单元的截面形状还可以是上述形状的变形、其它规则形状或者其它不规则形状。

本说明书描述了本实用新型的实施例的示例,并不意味着这些实施例说明并描述了本实用新型的所有可能形式。应理解,说明书中的实施例可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制;可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。公开的具体结构和功能细节不应当作限定解释,仅仅是教导本领域技术人员以多种形式实施本实用新型的代表性基础。本领域内的技术人员应理解,参考任一附图说明和描述的多个特征可以与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而,与本实用新型的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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