专利名称：直拉硅单晶炉炉盖的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种炉盖，尤其涉及一种直拉法制备单晶硅炉的炉盖。
背景技术：
直拉法提拉硅单晶是目前生产单晶硅应用最广泛的技术，在直拉法工艺中将高纯 度的多晶硅装进石英坩埚，由负载高频波的环绕线圈或电流加热器来加热石英坩埚以使多 晶硅熔化。然后把一特定晶向的硅单晶(称作籽晶)与熔融硅接触，硅在合适的温度下将顺 着已知晶向的籽晶上硅原子的排列结构在固液交界面上形成规则的结晶，成为单晶体。在 结晶的同时将籽晶向上提升，当籽晶体长大至接近目标直径时，改变提升速度，使单晶体等 径生长。直至大部分硅熔液都结晶成硅晶锭，只剩少量剩料，通过调整晶体的提升速度和熔 液温度将晶体直径渐渐减小而形成一个尾形锥体，当锥体的尖足够小时，晶体就会和熔体 分离，最后完成硅单晶生长的全过程。 为了避免硅在高温下氧化，单晶硅炉必须在惰性气氛下操作。惰性气体流可以对 单晶表面进行保护，使硅单晶免于各种金属杂质和气体杂质原子的污染；还可以带走硅单 晶结晶时放出的热量，促进单晶硅的生长。石英坩埚在高温且惰性气氛下容易脱氧生成一 氧化硅，一氧化硅以气态形式进入保护气体(保护气体为惰性气体)气流排出长晶炉，在此 过程中一氧化硅会对热场部件(如石墨坩埚、保温材料、石英坩埚、加热器等)进行侵蚀，降 低寿命，因此需要将一氧化硅尽快排出炉膛。 在硅单晶生长炉中保护气体从上至下流经热场元件。目前生产中所用直拉硅单晶 炉炉盖上只设有一个进气口作为保护气体的进入通道，保护气体高速流经进气口后由于炉 体内空间的骤然增大及炉盖的弧线设计会使气体在炉盖下部炉体内产生涡流，流经导流筒 后吹向晶体表面，在外部抽真空机械泵的作用下流出炉体，这样就会大大降低流经晶体表 面气体的流量和流速，从而也限制了一氧化硅有害物质的及时排除。
发明内容
本发明要解决的技术问题是通过提供一种改进的直拉硅单晶炉炉盖，以解决保护 气体流经晶体表面时流量和流速低的问题。 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种直拉硅单晶炉炉盖，包括 设置在炉盖顶部的进气口 ，其特征在于在炉盖下方、进气口的边缘连接有挡流装置。
上述直拉硅单晶炉炉盖，所述挡流装置为挡流板或挡流筒。 上述直拉硅单晶炉炉盖，所述挡流板为上宽下窄的弧形面板，所述挡流筒为锥形筒。 采用上述技术方案所产生的有益效果在于由于在炉盖顶部下方安装了挡流装 置，因此消除了保护气体产生涡流的现象，使保护气体全部沿纵向流程流动，在原有基础上 提高了保护气体流经晶体表面时的流速。这使得能够及时排除炉体内的一氧化硅，阻止一 氧化硅对热场元件的侵蚀，从而提高了热场元件的寿命，有效地阻止了其他污染物对单晶
3的扩散污染，在一定程度上抑制氧进入硅单晶。同时，流经晶体表面的保护气体流量和流速 的加大会及时带走结晶时产生的热量，提高了单晶的生长速度。 作为本发明进一步改进的技术方案，在进气口处增设二次进气口 ，用于连通二次 补气进气装置，从而增大了保护气体的流量；此外，在进气口处设有进气环，内径尺寸大小 和所要提拉的单晶硅的尺寸相适应，从而使进入炉内的保护气体在进气口处形成向下的均 匀的气流，均匀地流经硅晶体表面，为单晶硅的生长提供均一的外部环境，以消除单晶硅生 长过程中产生的缺陷。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明；
图1是本发明的直拉硅单晶炉炉盖与炉体的组装结构示意图；
图中l-炉盖，2-进气口，3-挡流装置，4-二次进气口，5-进气环。
具体实施例方式
图1示出了本发明的直拉硅单晶炉炉盖使用时和炉体的装配结构，包括设置在炉 盖1顶部的进气口 2，关键在于在炉盖1下方、进气口 2的边缘连接有挡流装置3。挡流装 置3为挡流板或挡流筒。挡流板优选为上宽下窄的弧形面板，也可以为其他形状的面板，例 如矩形面板。挡流筒优选为上口径大于下口径的锥形筒，也可以为方形筒，圆柱形筒等其他 形状的筒状结构。优选的挡流装置3插入或采用活动铰链连接于炉盖1上，挡流板与竖直 向下方向应有一定的夹角，一般大于IO。，从而能够使气流更集中，加大气体流速。挡流装 置3所用材质为石墨材料，避免高温下挡流装置3原料的挥发造成硅单晶的污染。
上述直拉硅单晶炉炉盖，所述进气口 2侧面部位的炉盖1上设有贯穿盖壁的二次 进气口 4，数量至少为2个，且均匀分布在进气口 2对应的圆周上。 上述改进的直拉硅单晶炉炉盖，所述进气口 2处设有进气环5，进气环5的内径和 所拉制的单晶硅的直径相适应。
本发明具体工作过程 由副室吹入的保护气体通过进气口 2进入单晶硅生长炉内，在挡流装置3的作用 下直接沿纵向流程流动而不会在炉盖1底部形成涡流，因此极大地提高了保护气体的流 速。保护气体气流流经挡流装置3后以极高的速度继续向下流动，流经导流筒后吹向拉制 的硅单晶表面和熔融硅液面，及时带走一氧化硅挥发物，在抽真空机械泵的作用下气流流 经炉内热场元件(石墨坩埚、石墨套筒和石墨保温层)，最后从炉内排出。上述挡流装置3 优选为挡流板或挡流筒，挡流板优选为上宽下窄的弧形面板，挡流筒优选为锥形筒，其中挡 流板的数量至少为2个，且均匀分布在进气口 2的圆周周围。 在上述实施例的基础上，在进气口 2侧面部位增设二次进气口 4，二次进气口 4可 以为l个也可以为多个，且均匀分布在进气口 2对应的圆周上。二次进气口 4上设有补气 阀，并与二次补气供给装置连通。由二次补气供给装置输送的保护气体通过二次进气口 4 后在进气口 1处巨大气流的作用下进入单晶硅生长炉内，此后保护气体的具体流动过程与 上述实施例中描述的相同。 在进气口 2处的中间或以下位置设置进气环5，其内径尺寸大小和所要提拉的单
4晶硅的直径相适应，从而使进入到炉体内的保护气体在进气口 2处形成向下的均匀的气 流，使气流可以均匀地流经硅晶体表面。
权利要求
一种直拉硅单晶炉炉盖，包括设置在炉盖(1)顶部的进气口(2)，其特征在于在炉盖(1)下方、进气口(2)的边缘连接有挡流装置(3)。
2. 根据权利要求l所述的直拉硅单晶炉炉盖，其特征在于所述挡流装置(3)为挡流板 或挡流筒。
3. 根据权利要求2所述的直拉硅单晶炉炉盖，其特征在于所述挡流板为上宽下窄的弧 形面板。
4. 根据权利要求2所述的直拉硅单晶炉炉盖，其特征在于所述挡流筒为锥形筒。
5. 根据权利要求2或3所述的直拉硅单晶炉炉盖，其特征在于所述挡流板至少为2个， 且沿进气口 (2)的圆周对称分布。
6. 根据权利要求l所述的直拉硅单晶炉炉盖，其特征在于所述挡流装置(3)插入或采 用活动铰链连接于炉盖(1)上。
7. 根据权利要求1或2或6所述的直拉硅单晶炉炉盖，其特征在于所述挡流装置(3) 所用材质为石墨材料。
8. 根据权利要求l所述的直拉硅单晶炉炉盖，其特征在于所述进气口 (2)侧面部位的 炉盖(1)上设有贯穿盖壁的二次进气口 (4)，数量至少为一个，且均匀分布在进气口 (2)对 应的圆周上。
9. 根据权利要求1或5或8所述的直拉硅单晶炉炉盖，其特征在于所述进气口 (2)处 设有进气环(5)。
10. 根据权利要求9所述的直拉硅单晶炉炉盖，其特征在于所述进气环(5)的内径和拉 制晶体的直径相同或相近。
全文摘要
本发明公开了一种改进的直拉硅单晶炉炉盖，包括设置在炉盖顶部的进气口，该炉盖下方、进气口的边缘处连接有挡流装置。挡流装置以合理角度插入或采用活动铰链连接于炉盖上。生长单晶硅过程用利用该改进的直拉硅单晶炉炉盖可以达到保护单晶表面免于污染，促进硅单晶生长，提高热场元件寿命的目的。
文档编号C30B15/00GK101775640SQ200910175319
公开日2010年7月14日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者何京辉, 刘彬国, 张呈沛 申请人:晶龙实业集团有限公司;宁晋晶兴电子材料有限公司