一种单晶硅生长炉用支撑电极的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种单晶硅生长炉刚支撑电极，所述支撑电极从上至下依次包括加热器1、电绝缘段2、热绝缘段3，所述热绝缘段3的下部开设金属电极孔，且外部增设了保温层4。所述电绝缘段2采用耐高温电绝缘材料氮化硼、石英，所述热绝缘段3采用耐高温且热导率较低的氧化铝、氧化锆，所述保温层4采用碳毡。本发明设计巧妙独特，结构稳定，便于安装，通过增加加热器和单晶炉之间的热阻，解决了单晶炉中加热器支撑电极热量损耗较大的问题，有效地降低了拉晶功率，能够减少设备耗电量10％以上。
【专利说明】一种单晶硅生长炉用支撑电极
【技术领域】
[0001]本发明涉及晶体生长技术的领域，具体地说是属于单晶硅生长炉内加热器的改良支撑电极。
【背景技术】
[0002]半导体单晶硅和太阳能单晶硅一般采用切克劳斯基(CZ)法制造。其方法是将多晶硅放入单晶炉内由石墨坩埚支撑的石英坩埚中，在真空中被设在石英坩埚周围的加热器加热融化，然后降温给予一定的过冷度，再把一支特定晶向的单晶硅放入熔体中，向上提拉，使熔体形成单晶硅。
[0003]为了降低生产成本及生长大尺寸的单晶硅，石英坩埚的尺寸逐渐加大。目前国内的石英坩埚以22英寸为主，用22英寸坩埚生长一根120Kg的8英寸单晶硅需消耗电能3000KW左右。相应22英寸坩埚热系统的加热器尺寸也较大，其重量达50Kg左右。为了保证加热器的长时间使用而不变形，除了两个导电电极外，另外还设计有两个支撑电极。现有技术的支撑电极一般采用与导电电极同样的石墨材质，由于石墨的导热性能好，支撑电极的温度与加热器的温度接近。由于与支撑电极连接的金属电极内通有冷却水，因此加热器产生热量一部分被冷却水直接带走，造成无谓的热量损失，提高了晶体炉的电耗。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是，提供一种新型的单品硅生长炉用支撑电极，在达到支撑作用的同时，减少支撑电极无谓的热量损失，降低单晶炉的电量消耗。
[0005]本发明解决其技术问题采用的技术方案是:一种单晶硅生长炉用支撑电极，其特征在于，所述支撑电极从上至下依次包括加热器、电绝缘段、热绝缘段，所述热绝缘段的下部开设金属电极孔，且外部增设了保温层。
[0006]进一步，所述电绝缘段通过台阶结构与加热器相连，且电绝缘段通过台阶结构与热绝缘段相连。
[0007]进一步，所述电绝缘段采用氮化硼、石英，所述热绝缘段采用氧化铝、氧化锆，所述保温层采用碳毡。
[0008]进一步，所述电绝缘段与热绝缘段的长度比为0.1-0.5之间，所述保温层的厚度为 5_20mm。
[0009]本发明的有益效果是:1.本发明在加热器和金属电极间增设了电绝缘段和热绝缘段，隔绝了加热器通过支撑电极和金属电极向冷却水传递的热量，节约了单晶炉的电耗。经测试，采用本发明的支撑电极，其电耗比采用现有技术的支撑电极节约10%以上。2.在加热器和热绝缘段之间增加电绝缘段，既起到电绝缘效果，又可防止某些热绝缘段材料在高温下与加热器反应，造成损失，且电绝缘段通过台阶结构与加热器连接，结构简单稳定，且能起到支撑与定位的作用。3.热绝缘段的外部增设了保温层，进一步减少了支撑电极向单晶炉传递的热量，减少热量损失。4.本发明结构稳定简单，不影响在原先位置的安装，可以说是付山较小的成本便取得巨大的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明的结构示意图。
[0011]图2是现有技术的单晶硅生长炉用支撑电极。
[0012]图中，1是加热器，2是电绝缘段，3是热绝缘段，4是保温层，5是石墨螺栓，6是石墨支撑电极。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0014]如图所示，一种单晶硅生长炉用支撑电极，从上至下依次包括加热器1、电绝缘段2、热绝缘段3，所述热绝缘段3的下部开设金属电极孔，且外部增设了保温层4。电绝缘段2通过台阶结构与加热器1相连，相比现有技术的支撑电极，取消了螺栓的固定，安装更加简单，且同样能起到支撑与定位的作用。所述电绝缘段2通过台阶结构与热绝缘段3相连，同样便于安装。热绝缘段3的外部增设了保温层4，进一步减少了支撑电极向单晶炉传递的热量，减少热量损失。本发明隔绝了加热器通过支撑电极和金属电极向冷却水传递的热量，节约了单晶炉的电耗。其电耗比采用现有技术的支撑电极节约10%以上。
[0015]所述电绝缘段2采用的材料为氮化硼、石英。使用此类材料均能既起到电绝缘效果，又可防止某些热绝缘段材料在高温下与加热器反应，造成损失。
[0016]所述热绝缘段3采用的材料为氧化铝、氧化锆。使用此类材料均能很好地隔绝加热器通过支撑电极和金属电极向冷却水传递的热量。
[0017]所述保温层4采用碳租,保温层4的厚度为5_20mm。
[0018]为了进一步加强支撑电极的隔热效果，可将电绝缘段2与热绝缘段3的长度比设为0.1-0.5之间。
[0019]以上说明书描述的只是本发明的【具体实施方式】，并非作为对本发明的限定。只要是在本发明的实质和范围，对以上【具体实施方式】的修改或变形都将落在本发明的权利要求书范围内。
【权利要求】
1.一种单晶硅生长炉用支撑电极，其特征在于，所述支撑电极从上至下依次包括加热器1、电绝缘段2、热绝缘段3，所述热绝缘段3的下部开设金属电极孔，且外部增设了保温层4。
2.根据权利要求1所述一种单晶硅生长炉用支撑电极，其特征在于所述电绝缘段2通过台阶结构与加热器I相连。
3.根据权利要求1所述一种单晶硅生长炉用支撑电极，其特征在于所述电绝缘段2通过台阶结构与热绝缘段3相连。
4.根据权利要求1所述一种单晶硅生长炉刚支撑电极，其特征在于所述电绝缘段2采用氮化硼、石英。
5.根据权利要求1所述一种单晶硅生长炉用支撑电极，其特征在于所述热绝缘段3采用氧化铝、氧化锆。
6.根据权利要求1所述一种单晶硅生长炉用支撑电极，其特征在于所述保温层4采用碳租。
【文档编号】C30B15/18GK104278319SQ201310297852
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月11日 优先权日:2013年7月11日
【发明者】不公告发明人 申请人:侯小伟