专利名称：：一种增加拉晶设备装料量的方法及装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及对用于生长FLOATZONE(以下简称为FZ)硅单晶设备作改进的方法，该装置可以在不改变设备整体结构的基础上，增加设备装料量，从而达到提高生产效率，节约生产成本的目的。
背景技术：
：以电力为中心的能源是当今世界上最为人们关注的问题之一。近年来电力电子技术取得了惊人的进步，它是信息产业和传统产业之间的主要接口，是弱电控制和强电控制之间的桥梁，是多项高新技术发展的基础技术之一。有专家预言，具有自关断能力的高频大功率器件和智能化功率集成电路的广泛应用，将引起第二次电子学革命。采用FZ法拉制的硅单晶是电力电子器件最主要的、最基础的功能材料。生产FZ硅单晶所用的多晶原料纯度高，拉制单晶工艺过程中又无石英坩埚等对晶体的沾污，因此FZ硅单晶可以达到很高的纯度。其优良的电学特性非常适合制作高反压、大电流、大功率的电力电子器件。生产FZ单晶时，多晶原料为圆柱体棒状多晶，通过特定的卡具固定在炉体上部的原料舱内，在炉体中部的生长舱内有一个高频加热线圈，多晶向下移动经过高频加热线圈时由于耦合作用熔化，熔体与炉体下部晶体舱的晶种(小的单晶晶体)熔接，通过特定的工艺使熔化的多晶按照晶种的晶向规则排列凝固，从而生长为需求的FZ单晶。FZ单晶的制备是按照以下顺序进行原料处理一一原料装炉一一拉晶准备一一晶体生长一一停炉冷却一一取出晶体由以上流程可以看出，在FZ单晶的制备过程中，核心步骤为晶体生长环节，其他环节为生产辅助环节，因此增加晶体生长环节在整个FZ单晶制备周期中的比例能够有效的提高生产效率，降低生产成本。在工艺条件一定的情况下，晶体生长的时间由装料量决定，由于FZ单晶生长采用棒状原料，因此在直径相同的情况下多晶原料的长度决定装料量的大小，而多晶原料的最大长度主要受设备原料舱高度限制。单晶生产厂家一旦进行设备选型后，原料舱的高度便己确定，设备的最大生产效3率也随之确定。
发明内容本发明的目的是提供一种增加设备投料量的方法及装置，目的在于突破原始设备限制，提高可装多晶棒料的极限长度、延长晶体生长环节的周期，有效提高晶体的生长效率。同时，由于晶体有效长度的增加将降低晶体头尾部分的比重，使得单晶成品率增加，单位生产成本降低。为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案本方法是将一个炉体延长装置I嵌入在标准区熔单晶拉制设备的原料舱与生长舱之间，并根据单晶长度将对应的炉体延长装置n嵌入在生长舱与晶体舱之间。本装置为两端带有法兰盘的中空桶形，其中，法兰盘上开有均匀分部的螺丝孔。本发明的优点是在不破坏设备原有结构的条件下对设备进行改进，在增加设备极限装料量的同时并不影响晶体生长的外部环境和工艺，这就意味着该方法可以在整体流程不变的情况下增加晶体生长这一有效环节的周期。同时，由于晶体有效长度的增加将降低晶体头尾部分的比重，使得单晶成品率增加，单位生产成本降低。图l:已有的标准区熔单晶拉制设备结构图(改造前)图2a:本发明提供的区熔单晶拉制设备结构图(改造后)图2b:图2a中AA局部放大剖视图图3:已有的FZ单晶的制备流程图图4a:图2中增加拉晶设备装料量的炉体延长装置的主视图图4b:图4a的B-B剖视图具体实施例方式图1、图2a中，1为上轴传动机构，2为上炉室(原料舱)，4为下炉室(晶体舱)，在2、4之间为中炉室(生长舱)3，5为炉体支架，6为下轴传动机构，7为真空系统，8为护栏。9为嵌入在标准区熔单晶拉制设备的原料舱与生长舱之间炉体延长装置I，IO为嵌入在生长舱与晶体舱之间的炉体延长装置II。炉体延长装置I与炉体延长装置II的结构相同，只是其长度可根据需要而设定。如图2b、图4a、图4b所示，本装置为两端面带有法兰盘的桶体，桶中心为通孔10-1，其中，法兰盘上开有通孔10-2，桶壁上设有冷却盘管10-3,其中9-4为进水嘴，9-5为回水嘴。ll为中炉室连接法兰，10为炉体延长部分II，13为法兰连接螺钉，12-1、12-2为真空密封圈，14为下炉室连接法兰。将炉体延长部分I嵌入在标准区熔单晶拉制设备的原料舱与生长舱之间，将炉体延长部分II嵌入在生长舱与晶体舱之间。调节炉体延长部分I的高度可以改变原有区熔单晶拉制设备的最大装料长度，同样可以通过调节炉体延长部分II的高度来增加原有区熔单晶拉制设备的极限晶体生长长度。设备改造前后的理论生产效率比较:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注装置2根据装置1的调节高度进行设定，以满足晶体生长长度为准。设备改造前后的理论成品率比较(假定原判遣径为100mm):<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注装置2根据装置1的调节高度进行设定，以满足晶体生长长度为准。权利要求1、一种增加拉晶设备装料量的方法，其特征在于将一个炉体延长装置I嵌入在标准区熔单晶拉制设备的原料舱与生长舱之间，并根据单晶长度将对应的炉体延长装置II嵌入在生长舱与晶体舱之间。2、根据权利要求1所述的一种增加拉晶设备装料量的方法，其特征在于所述的炉体延长装置i、n内壁事先进行打磨抛光处理，使内壁与设备原有舱体的内壁形成完整的反射面；法兰盘的上、下平面加工成光洁表面，与设备原料舱、晶体舱或生长舱贴合，形成完全密闭的内部舱体。3、根据权利要求1或2所述的一种增加拉晶设备装料量的方法，其特征在于在桶壁以冷却水冷却，以防止装置变形。4、一种用于权利要求1所述方法的装置，其特征在于本装置为两端带有法兰盘的桶体，其中，法兰盘上开有螺丝孔，以螺栓、密封圈分别与原料舱、生长舱固定连接或分别与生长舱、晶体舱固定连接。5、如权利要求4所述的装置，其特征在于在桶壁上设有冷却盘管。6、如权利要求3或4或5所述的装置，其特征在于内壁进行打磨抛光处理，与设备原有舱体的内壁形成完整的反射面，法兰盘的上、下平面加工成光洁表面，与设备原料舱、晶体舱或生长舱贴合，形成完全密闭的内部舱体。全文摘要一种增加拉晶设备装料量的方法及装置，该方法包括将一个炉体延长装置I嵌入在标准区熔单晶拉制设备的原料舱与生长舱之间，并根据单晶长度将对应的炉体延长装置II嵌入在生长舱与晶体舱之间。本装置为两端带有法兰盘的桶体，其中，法兰盘上开有螺丝孔，以螺栓、密封圈分别与原料舱、生长舱固定连接或分别与生长舱、晶体舱固定连接。本发明的优点是在不破坏设备原有结构的条件下对设备进行改进，在增加设备极限装料量的同时并不影响晶体生长的外部环境和工艺，这就意味着该方法可以在整体流程不变的情况下增加晶体生长这一有效环节的周期。同时，由于晶体有效长度的增加将降低晶体头尾部分的比重，使得单晶成品率增加，单位生产成本降低。文档编号C30B13/00GK101445953SQ20071017809公开日2009年6月3日申请日期2007年11月26日优先权日2007年11月26日发明者周旗钢,孙韶辉,梁书正,梁开金,谷宇恒,洋赵申请人:北京有色金属研究总院;有研半导体材料股份有限公司;国泰半导体材料有限公司