溫材料层3,经由位于单晶炉炉底的排气管路4的卿趴口形 出气口 44排出。
[0021] W图1所示单晶炉为例对本发明排气管路4结构做进一步说明，单晶炉内石墨相蜗 5的外围设有加热器6,用于对石墨相蜗5内的单晶料加热，石墨相蜗5的上方设有导流筒1， 导流筒1固定在单晶炉口，用于对单晶生长所需保护气体氣气导流进入单晶炉内，单晶炉内 热场设有保溫筒，其包括主保溫筒22、上保溫筒21和下保溫筒23，主保溫筒22设置在石墨相 蜗5外侧，上保溫筒21设置在导流筒1外侧，下保溫筒23设置在相蜗下部石墨电极外侧，保溫 筒与单晶炉壁之间设有保溫材料层3。其中，排气管路4位于该保溫材料层3中，其进气端部 41位于保溫筒上方，且向导流筒外壁11上部伸出，其进气端部41与导流筒外壁11上部之间 留有间隙，见图2,进气端部外壁43与导流筒外壁11之间即为进气口42。排气管路出气口44 为卿趴口形，位于单晶炉炉底。
[0022] 氣气流穿过导流筒1内部，到达单晶娃棒生长界面并向两侧吹扫，再沿着导流筒外 壁11向上到达排气管路4进气口42,导流筒外壁11由上段和、下段的曲面和中部的垂面构 成，其下段曲面为斜坡面，连接中部的垂面和导流筒1内壁，垂面和上保溫筒21壁平行，导流 筒外壁11上段曲面与进气端部41外壁之间设计为等距5mm*100mm楠圆缕空进气孔，便于排 气系统均匀平缓防堵塞，排气管路4中段设计间隙为10mm-25mm、宽度150mm的二至八个中空 型耐腐蚀保溫柱体，保证废气在此不会带走炉体内部热量。排气管路出气口 44下部连接小 口径排气支管45,便于抽气机将气体由单晶炉炉底排出。
[0023] 采用图1所示单晶炉生长单晶娃棒，举例如下。
[0024] 实施例1
[0025] 生长N型单晶娃棒，其等径生长阶段工艺参数随单晶长度的生长变化，具体见表1。
[0026]
[0027]
[002引实施例2
[0029] 生长N型单晶娃棒，其等径生长阶段工艺参数随单晶长度的生长变化，具体见表2。
[0030]
[0031] 对比例1
[0032] 采用常规22寸热场生长工艺，生长N型单晶娃棒，其等径生长阶段工艺参数随单晶 长度的生长变化，具体见表3。
[0033]
[0034]
[0035] 对比例2
[0036] 生长N型单晶娃棒，其等径生长阶段工艺参数随单晶长度的生长变化，具体见表4。
[0037]
[0038] 对比例1和对比例2中，SP是单晶炉系统中对溫度控制的一个单位，在其控制工艺 中12SP变化为Ikw功率变化，溫度改变(SP)列中每一个SP值是本段功率相对于前段功率的 变化幅度。
[0039] 通过表1-4的比较能够看出，本发明实施例1、2单晶娃棒的生长速率明显高于对比 例3、4,生长时间大幅缩短，有效提高了单晶娃棒的产能，且经检验产品质量均达标。
【主权项】
1. 一种直拉法制备大尺寸单晶硅棒的方法，包括化料、引晶、放肩、等径、收尾和冷却， 其特征在于:其等径生长阶段单晶炉热场排气方法为:氩气气流经导流筒（1)内部进入热场 系统，对单晶硅棒生长界面进行吹扫，再沿着导流筒外壁(11)向上到达排气管路(4)进气口 (42)，气流在排气管路(4)内穿过热场系统保温筒外部的保温材料层(3)，经由位于单晶炉 炉底的排气管路(4)的喇叭口形出气口（44)排出，以便降低单晶生长界面的温度梯度和热 场内热量损失。2. 根据权利要求1所述的一种直拉法制备大尺寸单晶硅棒的方法，其特征在于，其等径 生长阶段的工艺参数设定如下:单晶生长速率为60_80mm/hr，埚转速度为6-8rpm，晶转速度 为10-13rpm，单晶炉内底部加热器(6)功率在5-30KW内且随单晶长度增长而增大，单晶炉内 压力为10-20Torr，氩气流量为30-60slpm且在单晶生长初期流量为最高。3. 根据权利要求1所述的一种直拉法制备大尺寸单晶硅棒的方法，其特征在于，所述排 气管路(4)进气端部(41)向导流筒外壁(11)上部伸出，且与导流筒外壁(11)间有间隙，即为 进气口（42)。4. 根据权利要求2所述的一种直拉法制备大尺寸单晶硅棒的方法，其特征在于，排气管 路(4)进气伸出端部位于保温筒上方。5. -种直拉法制备大尺寸单晶硅棒的单晶炉，包括单晶炉内石墨坩埚(5)，其外围设有 加热器(6)，石墨坩埚(5)的上方设有导流筒（1)，导流筒（1)固定在单晶炉口，用于将单晶生 长所需保护气体氩气导流进入单晶炉内，单晶炉内热场设有保温筒，其包括主保温筒(22)、 上保温筒(21)和下保温筒(23)，主保温筒(22)设置在石墨坩埚(5)外侧，上保温筒(21)设置 在导流筒（1)外侧，下保温筒(23)设置在坩埚下部石墨电极外侧，保温筒与单晶炉壁之间设 有保温材料层(3)，其特征在于，排气管路(4)位于该保温材料层(3)中，其进气端部(41)位 于保温筒上方，且向导流筒外壁（11)上部伸出，其进气口（42)与导流筒外壁（11)间有间隙， 排气管路(4)出气口（ 44)为喇叭口形，位于单晶炉炉底。6. 根据权利要求5所述的一种直拉法制备大尺寸单晶硅棒的单晶炉，其特征在于，导流 筒外壁（11)由上段、下段的曲面和中部的垂面构成，其下段曲面为斜坡面，连接中部的垂面 和导流筒（1)内壁，垂面和上保温筒(21)壁平行。
【专利摘要】本发明涉及单晶硅制备技术领域，尤其是涉及熔融液提拉法的大尺寸单晶生长技术领域，具体公开了一种直拉法制备大尺寸单晶硅棒的方法及单晶炉，通过优化单晶炉生产工艺及氩气吹扫方式，能够控制单晶硅生长界面保持良好的温度梯度，提高热场稳定性，提高单晶生长速率同时保证稳定的单晶质量，提高了产能，降低了能耗和生产成本。
【IPC分类】C30B15/00, C30B29/06
【公开号】CN105525342
【申请号】CN201510970073
【发明人】司佳勇, 周浩, 尚繁, 刘亚静
【申请人】英利集团有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月22日