一种单晶炉的制作方法

本实用新型涉及单晶炉技术领域，特别涉及一种单晶炉。

背景技术：

单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备。单晶直径在生长过程中，温度主要决定能否成晶。温度分布合适的热场，不仅单晶生长顺利，而且品质较高；如果热场的温度分布不是很合理，生长单晶的过程中容易产生各种缺陷，影响质量，情况严重的出现变晶现象生长不出来单晶。

现有的大部分单晶炉中，导流热屏与上保温毡采用并列型接触结构，两者之间形成的一定尺寸的缝隙，从而在单晶生长过程中，容易导致大量热能从缝隙中辐射出去，不仅使单晶生长炉内温度分布不均，还将导致单晶炉功率升高，耗能增大。并且，保温毡多采用碳素纤维材质制成，当保温毡与导流热屏接触或产生摩擦时，碳素纤维颗粒易脱落落入单晶炉内，影响晶体生长，从而影响产能。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种单晶炉，其能有效防止单晶炉工作时的热量损失。

为解决上述技术问题，本实用新型提出如下技术方案：

一种单晶炉，其包括导流热屏、套设于所述导流热屏外的保温件、环设于所述导流热屏及保温件之间的间隔件，其中：

所述导流热屏为两端开口的筒状结构，其包括设于其一端的进气端以及设于其另一端的出气端，所述进气端包括向所述保温件翻折形成的环形上檐，所述环形上檐包括设于其外侧面的环形倒阶梯型结构；

所述保温件包括设于其内侧面的环形阶梯结构；

所述间隔件包括与所述环形阶梯结构贴合的第一配合面以及与所述环形倒阶梯结构配合的第二配合面。

在一些较佳的实施方式中，所述环形阶梯结构的最小直径小于所述环形倒阶梯结构的最大直径。

在一些较佳的实施方式中，所述导流热屏包括由外向内依次设置的外导流筒、内导流筒以及设于所述外导流筒与内导流筒配合形成的密封腔体内的保温毡，且所述外导流筒、保温毡及内导流筒的上端均外翻以形成所述环形上檐。

在一些较佳的实施方式中，所述环形上檐中，所述内导流筒贴设于所述保温毡的上表面及侧面，所述外导流筒贴设于所述保温毡的下表面。

在一些较佳的实施方式中，所述单晶炉还包括支撑件，所述支撑件设于所述保温件、间隔件及环形上檐下方以支撑所述保温件、间隔件及环形上檐。

在一些较佳的实施方式中，所述支撑件包括与所述间隔件内侧面配合以对其进行限位的环形凸起。

在一些较佳的实施方式中，所述间隔件包括嵌设于所述导流热屏及保温件之间的第一部分、连接设于所述第一部分上方的第二部分，所述第一部分为环形阶梯形，所述第二部分为喇叭状开口结构。

在一些较佳的实施方式中，所述保温件包括与所述第二部分配合的斜面，且所述第二部分上端高于所述保温件上表面。

在一些较佳的实施方式中，所述间隔件的材质为静电压细石墨。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型提供一种单晶炉，其包括导流热屏、套设于导流热屏外的保温件、环设于导流热屏及保温件之间的间隔件，其中导流热屏为两端开口的筒状结构，其进气端包括向所述保温件翻折形成的环形上檐，环形上檐包括设于其外侧面的环形倒阶梯型结构；保温件包括设于其内侧面的环形阶梯结构；间隔件包括与环形阶梯结构贴合的第一配合面以及与环形倒阶梯结构配合的第二配合面，该单晶炉通过优化导流热屏以及设于其环形上檐外侧的保温件的结构，构造成相对设置的环形阶梯结构以及环形倒阶梯结构，并在两者之间设置与两者均配接的间隔件，如此可避免导流热屏与保温件之间形成缝隙而造成热量损失，从而降低维持单晶炉内硅液熔融状态时的功率及能耗，同时通过设置间隔件可为导流热屏提供定位、导向作用，还能有效防止保温件材料落入单晶炉中成为杂质而影响晶体生长。

附图说明

图1为实施例1中的一种单晶炉的结构示意图；

图2为图1中的a处的放大图。

图中标记：100-单晶炉，1-石英坩埚，2-水冷热屏，3-导流热屏，4-保温件，5-间隔件，6-支撑件，31-进气端，32-出气端，33-环形上檐，34-外导流筒，35-内导流筒，36-保温毡，37-环形倒阶梯结构，341-环形缺口，41-环形阶梯结构，51-第一配合面，52-第二配合面，53-下部，54-上部，61-环形凸起。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“垂直”“平行”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。

下面参考附图1～2来详细描述本实用新型所保护的一种单晶炉。

实施例

目前单晶炉中导流热屏与上保温毡之间通常为并列式结构，并列式结构形成的缝隙带来了较为明显的热损失，不仅使单晶炉耗能较大，还影响晶体生长速度及晶棒质量，为此，本实施例提供一种单晶炉，其能有效优化导流热屏与上保温毡之间的配合结构，从而避免两者之间形成导致热损失的缝隙。

如图1～2所示，本实施例提供一种单晶炉100，该单晶炉100包括石英坩埚1、套设于石英坩埚1外的水冷热屏2、套设于水冷热屏2外的导流热屏3、环设于导流热屏3上端外侧的保温件4、至少部分环设于导流热屏3及保温件4之间的间隔件5、设于保温件4及间隔件5下方的支撑件6。本实施例中，保温件4用于石英坩埚1的顶部保温，即上保温毡，且保温件4通常为环形结构。

需要说明的是，本实施例中涉及的环形结构，其截面形状不限于圆形或方形等形状，具体形状以实际套设或被套设、贴覆或被贴覆等与之相适配的物体截面形状为依据设定。本实施例中，由于石英坩埚1、水冷热屏2及导流热屏3等组件截面均为圆环形结构，故相应的保温件4、间隔件5及支撑件6等组件均为圆环形结构，下述内容中涉及的环形也均指圆环形，但并不限于圆环形。

继续参照图1、2所示，本实施例中，导流热屏3为两端开口的筒状结构，其包括设于其一端的进气端31以及设于其另一端的出气端32，导流热屏3用于对氩气的导流。进气端31包括向保温件4翻折形成的环形上檐33，保温件4环设于该环形上檐33外侧。且作为一种较佳的实施方式，导流热屏3形成环形外檐33所外翻的角度为90°。

作为一种较佳的实施方式，导流热屏3为喇叭状结构，进气端31为敞口结构，出气端32为收口结构，进气端31口径比出气端32口径大。出气端32与设于导流热屏3内的水冷热屏2的下端配合形成氩气的排放通道。氩气从进气端31进入导流热屏3并从出气端32流出，用于带走内部热量以利于单晶棒的冷却成型。

导流热屏3包括由外向内依次贴设的外导流筒34、内导流筒35以及设于外导流筒34与内导流筒35配合形成的密封腔体内的保温毡36，且外导流筒34、保温毡36及内导流筒35的上端均外翻以共同形成所述环形上檐33。本实施例中，外导流筒34、保温毡36及内导流筒35的上端均外翻90°以形成环形上檐33。内导流筒35经连续两次折弯后与外导流筒32经一次折弯后连接形成所述的密封腔体，且作为一种较佳的实施方式，折弯角度均为90°。在环形上檐33中，内导流筒34贴设于保温毡33的上表面及侧面，外导流筒34贴设于保温毡36的下表面。

进一步，保温件4的内侧面包括环形阶梯结构41，环形上檐33的外侧面包括环形倒阶梯结构37，间隔件5包括与环形阶梯结构41贴合的第一配合面51以及与环形倒阶梯结构35配合的第二配合面52，并且，环形阶梯结构41的最小直径小于环形倒阶梯结构35的最大直径，如此，能使保温件4与导流热屏3之间形成错位配合以避免形成缝隙，且通过在两者之间设置两侧面分别与两者贴合的间隔件5，能进一步有效避免缝隙的形成，从而避免热量从所形成的缝隙中辐射出，避免热量损失，降低生产能耗。

参照图2中a部分所示，支撑件6设于保温件4、间隔件5及环形上檐33下方以支撑保温件4、间隔件5及环形上檐33。支撑件6包括设于其上表面且与间隔件5内侧面配合以对其进行限位的环形凸起61，可进一步限定间隔件5的径向位置以防止其产生位移。外导流筒34下表面包括与间隔件5下端配合的环形缺口341，如此，支撑件6、环形缺口341及保温件4形成收容间隔件5下端的收容空间。

间隔件5由不同直径的环形结构构成，参照图2所示，本实施例中间隔件5包括嵌设于保温件4及环形上檐31之间的下部53、连接设于下部53上方的上部54，且下部53为环形阶梯形，上部54为喇叭状开口结构。本实施例中，下部53的具体形状根据保温件4以及导流热屏3之间的收容空间而确定，下部53与保温件4上端内侧的斜面相贴合，故上部54的喇叭状开口角度由保温件4上端内侧的斜面角度而确定。本实施例通过设置相应的下部53及上部54，相应具有的喇叭状开口结构及环形阶梯形与石英坩埚1配接并为石英坩埚1的下沉安装提供有效的导向及定位作用。

进一步，由于保温件4通常为碳素纤维材质，强度小，质地松，因本实施例中采用交错配合结构，保温件4容易受到摩擦或碰撞而脱落，间隔件5的设置，能有效避免脱落物质落入石英坩埚1中。为了进一步提高防掉落效果，本实施例中采用上部54上端高于保温件4上表面的结构，以杜绝脱落物越过间隔件5从上端落入石英坩埚，进一步提高单晶硅质量。且作为一种较佳的实施方式，间隔件5的材质为静电压细石墨。

本实施例提供的单晶炉通过优化导流热屏以及设于其环形上檐外侧的保温件的结构，构造成相对设置的环形阶梯结构以及环形倒阶梯结构，并在两者之间设置与两者均配接的间隔件，如此可避免导流热屏与保温件之间形成缝隙而造成热量损失，以在维持单晶炉内硅液融融状态时降低功率，降低能耗，同时通过设置间隔件可为导流热屏提供定位、导向作用，还能有效防止保温件材料落入单晶炉中成为杂质而影响晶体生长。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本实用新型的可选实施例，即可将任意多个实施例进行组合，从而获得应对不同应用场景的需求，均在本申请的保护范围内，在此不再一一赘述。

需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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。