專利名稱：一種石墨熱場護盤壓片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種石墨熱場護盤壓片，特別是涉及一種直拉法制備單晶硅所使用的石墨熱場護盤壓片。
背景技術(shù)：
當前制備單晶硅主要由兩種技術(shù)，根據(jù)晶體生長方式不同，可以分為區(qū)熔單晶硅和直拉單晶硅。直拉單晶硅主要應用于微電子集成電路和太陽能電池方面，是單晶硅的主體。直拉法是運用熔體的冷凝結(jié)晶驅(qū)動原理，在固液界面處，藉由熔體溫度下降，將產(chǎn)生由液體轉(zhuǎn)換成固態(tài)的相變化。為了生長質(zhì)量合格(硅單晶電阻率、氧含量及氧濃度分布、碳含量、金屬雜質(zhì)含量、缺陷等)的單晶硅棒，在采用直拉法生長時，必須考慮以下問題。首先是根據(jù)技術(shù)要求，選擇使用合適的單晶生長設(shè)備，其次是要掌握一整套單晶硅的制備工藝、技術(shù)，包括(1)單晶硅系統(tǒng)內(nèi)的熱場設(shè)計，確保晶體生長有合理穩(wěn)定的溫度梯度；(2)單晶硅生長I系統(tǒng)內(nèi)的氬氣氣體系統(tǒng)設(shè)計；(3)單晶硅挾持技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計；(4)為了提高生產(chǎn)效率的連續(xù)加料系統(tǒng)的設(shè)計；(5)單晶硅制備工藝的過程控制。熱的傳輸靠三種主要模式，亦即輻射、對流及熱傳導。由于晶體的生長是在高溫下進行，所以這三種模式都存在于系統(tǒng)中。在直拉法里，熔體是藉由石墨加熱器的輻射熱而被加熱，而熔體內(nèi)部的熱傳導則是主要靠著對流，晶棒內(nèi)部的熱傳輸主要靠著傳導。另外，從液面及晶棒表面散失到外圍的熱則是藉由輻射作用。系統(tǒng)內(nèi)的溫度分布對晶體生長質(zhì)量有很大的影響。包括缺陷的密度與分布、氧的析出物生成等。直拉單晶制造法(Czochralski，CZ法)是將原料多硅晶塊放入適應坩堝中，在單晶爐中加熱融化，再將一根直徑只有10_的棒狀晶種(籽晶)浸入熔液中。在合適的溫度下，熔液中的硅原子會順著晶種的硅原子排列結(jié)構(gòu)在固液交界面上形成規(guī)則的結(jié)晶，成為單晶體。把晶種微微的旋轉(zhuǎn)向上提升，熔液中的硅原子會在前面形成的單晶體上繼續(xù)結(jié)晶，并延續(xù)其規(guī)則的原子排列結(jié)構(gòu)。若整個結(jié)晶環(huán)境穩(wěn)定，就可以周而復始的形成結(jié)晶，在惰性氣體的保護下，經(jīng)過引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩、等徑、收尾、晶體取出等步驟，完成晶體生長，最后形成一根圓柱形的原子排列整齊的硅單晶晶體，即硅單晶錠。在拉晶放肩時，溶液上下溫度梯度大等問題引起的對流，造成放肩不容易成活，在等徑尾部時，溶液減少，溶液本身的保溫性下降，溫度容易波動，結(jié)晶過程不穩(wěn)定，目前，熱場周圍及底部設(shè)置有保溫材料對熱場保溫，但仍存在由于底部保溫的不好引起溫度的不穩(wěn)定造成單晶的成活率低，晶體內(nèi)存在缺陷，熱能的利用率低等問題，底部的保溫材料上設(shè)置護盤壓片，護盤壓片為一層薄片結(jié)構(gòu)，只是起保護保溫材料的作用，并沒有保溫的作用。申請?zhí)?01120435339.6公開了一種直拉八英寸硅單晶熱場，其中采用雙層護盤壓片，護盤壓片設(shè)于下護盤壓片之上，下護盤壓片和護盤壓片之間填充有石墨氈，加強了熱場保溫、增大了晶體內(nèi)部的縱向溫度梯度、提高了整體拉速，更好的保證了成晶的穩(wěn)定性。本實用新型公開一種石墨熱場護盤壓片，引進創(chuàng)新的壓片上蓋設(shè)計，護盤壓片的空腔處可放置多層隔熱材料，更好的達到保溫的效果。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的為在石墨熱場護盤壓片上增加內(nèi)部空心的壓片上蓋，然后在護盤壓片的空腔內(nèi)放置隔熱材料，從而加強熱場底部保溫性能，降低熱場內(nèi)部上下熱量對流，使拉晶溫度場更穩(wěn)定。為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種石墨熱場護盤壓片，設(shè)置在石墨熱場爐體底部，包括下護盤壓片和護盤壓片上蓋，護盤壓片上蓋為有一定容積的下端開口的結(jié)構(gòu)，護盤壓片上蓋的下沿與下護盤壓片的上表面固定連接，在護盤壓片上蓋與下護盤壓片之間形成一個可放置隔熱材料的空腔，護盤壓片上設(shè)置有供坩堝托桿和托桿護套通過的圓孔。所述的下護盤壓片與護盤壓片上蓋之間為凹凸卡接連接。所述的下護盤壓片的上表面上設(shè)置有一圈用于固定護盤壓片上蓋的凹槽，凹槽的形狀與護盤壓片上蓋的下沿相匹配，凹槽的寬度與護盤壓片上蓋的厚度相匹配。所述的下護盤壓片為外輪廓為圓形的平板狀結(jié)構(gòu)，其中心位置設(shè)置有供坩堝托桿和托桿護套通過的圓孔。所述的護盤壓片上蓋是中空的環(huán)狀柱體結(jié)構(gòu)，其頂部沿垂直于柱體軸線方向向內(nèi)延伸形成上蓋頂，護盤壓片上蓋的直徑與凹槽直徑相匹配。所述的護盤壓片上蓋的上蓋頂設(shè)置有供坩堝托桿和托桿護套通過的圓孔，且與下護盤壓片中心位置的圓孔等直徑，兩個圓孔同軸。所述的護盤壓片上蓋的下沿嵌入下護盤壓片上表面的凹槽中，與下護盤壓片卡接。所述的護盤壓片上蓋與下護盤壓片之間的空腔內(nèi)放置多層軟質(zhì)的或者是固化的隔熱材料。采用上述技術(shù)方案，本實用新型具有如下有益效果1、采用石墨熱場護盤壓片，由于下護盤壓片和護盤壓片上蓋組成的空腔位置放置多層軟質(zhì)的或者是固化的隔熱材料，增加了護盤壓片本身保溫功能，底部散失的熱量減少。2、采用石墨熱場護盤壓片，由于下護盤壓片和護盤壓片上蓋組成的空腔位置放置多層軟質(zhì)的或者是固化的隔熱材料，增加了護盤壓片本身的保溫功能，底部散失的熱量減少，從而提高了熱能的利用率，節(jié)能4% 8%，降低能耗。3、采用石墨熱場護盤壓片，增加了護盤壓片本身保溫功能，底部散失的熱量減少，從而減小拉晶中溶液的熱對流，提聞拉晶放肩成功率。4、采用石墨熱場護盤壓片，增強了熱場的底部保溫功能，底部散失的熱量減少，提高熱場溫度穩(wěn)定性，提高拉晶的整棒率。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的描述。說明書附圖

圖1 :本實用新型護盤壓片的安裝示意圖圖2 :本實用新型護盤壓片主視圖圖3 :本實用新型護盤壓片俯視圖圖4 :本實用新型護盤壓片上蓋俯視圖[0029]圖5 :圖4的A-A剖視圖圖6 :本實用新型下護盤壓片俯視圖圖7:圖6的B-B剖視圖其中1、下護盤壓片，2、護盤壓片上蓋，3、凹槽，4、護盤壓片，5、下沿，1-1、爐體內(nèi)壁，1-2、隔熱材料，1-3、排氣口，1-4、下保溫筒，1-7、中保溫筒，1-25、上保溫筒，1_8、加熱器，1_18、溶娃，1-20、桿晶，1-19、娃單晶棒，1-15、石墨樹禍，1_16、石英樹禍，1-14、禍托，1-22、石墨電極,1_11、電極護套，1-13、 甘禍托桿，1-10、托桿護套。
具體實施例 實施例一本實用新型所述的一種石墨熱場護盤壓片，如圖1所示，安裝在石墨熱場爐體的底部，下面設(shè)置有隔熱材料1-2，下護盤壓片I的外邊緣與爐體內(nèi)壁1-1連接，坩堝托桿1-13和托桿護套1-10從護盤壓片的圓孔11、21通過，下護盤壓片I上的圓孔12可供石墨電極1-22和電極護套1-11通過，護盤壓片設(shè)置在熱場爐體的底部，起到加強爐體底部保溫的作用。如圖2、圖3所示，石墨熱場護盤壓片，設(shè)置在石墨熱場爐體底部，包括下護盤壓片I和護盤壓片上蓋2，護盤壓片上蓋2為有一定容積的下端開口的結(jié)構(gòu)，護盤壓片上蓋2的下沿與下護盤壓片I的上表面固定連接，在護盤壓片上蓋2與下護盤壓片I之間形成一個可放置隔熱材料的空腔，所述的下護盤壓片I與護盤壓片上蓋2之間為凹凸卡接連接。其中下護盤壓片I為平板狀結(jié)構(gòu)，中間有一圓孔11，優(yōu)選下護盤壓片I為圓形的平板結(jié)構(gòu)，其上表面設(shè)置有一圈凹槽3，凹槽3的形狀與護盤壓片上蓋2的下沿5形狀相同，凹槽3的寬度與護盤壓片上蓋2的下沿5的厚度相匹配，護盤壓片上蓋2是圓柱狀筒形結(jié)構(gòu)，其頂部向內(nèi)延伸形成上蓋頂，護盤壓片上蓋2的下沿5正好嵌入下護盤壓片I的上表面的凹槽3中，凹槽3很好的固定了護盤壓片上蓋2，護盤壓片上蓋2與下護盤壓片I之間形成空腔，空腔位置可以放置多層軟質(zhì)的或者是固化的隔熱材料，這樣下護盤壓片I可以防護其下面的隔熱材料，空腔位置放置隔熱材料又增加了護盤壓片本身的保溫功能，從而能夠更好的提高熱場底部的保溫功能，提高熱場熱能的利用率，保證制備單晶過程的穩(wěn)定。如圖4、圖5所示，護盤壓片上蓋2是中空的圓柱狀筒形結(jié)構(gòu)，其頂部向內(nèi)延伸形成上蓋頂，護盤壓片上蓋2的頂部有與下護盤壓片I中間的圓孔11等直徑的圓孔21，且兩個圓孔同軸，圓孔11、21的目的是為了讓爐體中間的坩堝托桿和托桿護套通過，護盤壓片上蓋2的內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)可以放置多層軟質(zhì)的或者是固化的隔熱材料，可以加強爐底的保溫功倉泛。如圖6、圖7所示，下護盤壓片I是外輪廓為圓形的平板狀結(jié)構(gòu)，中間設(shè)置有供坩堝托桿和托桿護套通過的圓孔11，下護盤壓片I上表面設(shè)置有一圈凹槽3，凹槽3的形狀與護盤壓片上蓋2下沿5的形狀相同，凹槽3的的寬度與護盤壓片上蓋2下沿5的厚度相匹配，這樣，護盤壓片上蓋2的下沿5可以嵌入凹槽3中，從而固定護盤壓片上蓋2，下護盤壓片I上還設(shè)置有供石墨電極和電極護套通過的圓孔12.護盤壓片上蓋2和下護盤壓片I組裝成石墨熱場護盤壓片，護盤壓片上蓋2與下護盤壓片I之間形成空腔，空腔內(nèi)放置多層軟質(zhì)的或者是固化的隔熱材料。[0040]針對22寸單晶石墨熱場，如圖4和圖5所示，護盤壓片上蓋2直徑為300mm 400mm,優(yōu)選350mm,高度30_ 70mm,優(yōu)選50mm,石墨厚度10mm 30mm,優(yōu)選IOmm,為避免影響石墨 甘禍行程，可加大護盤壓片上蓋2的內(nèi)徑，內(nèi)徑為120mm 200mm,優(yōu)選150mm,讓石墨托桿加長部分可以進入護盤壓片上蓋2，如圖6和7所示，下護盤壓片I優(yōu)選圓形薄片，其直徑為782mm，石墨厚度為15mm，在下護盤壓片I上表面開相應的凹槽3，凹槽3的形狀與護盤壓片上蓋2的下沿5形狀相同，凹槽的寬度與護盤壓片上蓋2的下沿5的厚度相同，如圖2所示，護盤壓片上蓋2嵌入凹槽3中，與下護盤壓片I組裝在一起，形成石墨熱場護盤壓片，在護盤壓片空腔中放置多層軟質(zhì)的或者是固化的隔熱材料，如石墨軟氈或固化氈，可以填充滿或留有部分空間，既保護了護盤壓片下面的隔熱材料，又增加了護盤壓片本身的保溫功能，能夠更好的提高熱場底部的保溫功能，提高熱場熱能的利用率，保證制備單晶過程的穩(wěn)定。實施例二針對不同尺寸的石墨熱場系統(tǒng)(20寸、24寸、26寸、28寸、30寸、32寸)，改變下護盤壓片I直徑、厚度，護盤壓片上蓋2的直徑、壁厚、孔的大小以匹配不同的石墨熱場及不同的單晶爐構(gòu)造，從而達到既保護護盤壓片下面的隔熱材料，又增加護盤壓片本身的保溫功能，能夠更好的提高熱場底部的保溫功能，提高熱場熱能的利用率，保證制備單晶過程的穩(wěn)
定。 在不脫離本實用新型設(shè)計思想的前提下，本領(lǐng)域中專業(yè)技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變化和改進，均屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種石墨熱場護盤壓片，設(shè)置在石墨熱場爐體底部，其特征在于包括下護盤壓片(1)和護盤壓片上蓋(2)，護盤壓片上蓋(2)為有一定容積的下端開口的結(jié)構(gòu)，護盤壓片上蓋(2)的下沿與下護盤壓片(I)的上表面固定連接，在護盤壓片上蓋(2)與下護盤壓片(I) 之間形成一個可放置隔熱材料的空腔，護盤壓片上設(shè)置有供坩堝托桿(1-13)和托桿護套 (1-10)通過的圓孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨熱場護盤壓片，其特征在于所述的下護盤壓片(I)與護盤壓片上蓋(2)之間為凹凸卡接連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨熱場護盤壓片，其特征在于所述的下護盤壓片(I)的上表面上設(shè)置有一圈直角型的凹槽(3)，護盤壓片上蓋(2)的下沿(5)嵌入凹槽(3)內(nèi)，凹槽(3)的形狀與護盤壓片上蓋(2)的下沿(5)相匹配，凹槽(3)的寬度與護盤壓片上蓋(2)的下沿(5)的厚度相匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨熱場護盤壓片，其特征在于所述的下護盤壓片(I)為外輪廓為圓形的平板狀結(jié)構(gòu)，其中心位置設(shè)置有供坩堝托桿(1-13)和托桿護套(1-10)通過的圓孔(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨熱場護盤壓片，其特征在于所述的護盤壓片上蓋(2)是中空的環(huán)狀柱體結(jié)構(gòu)，其頂部沿垂直于柱體軸線方向向內(nèi)延伸形成上蓋頂，護盤壓片上蓋(2)的直徑與凹槽(3)直徑相匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨熱場護盤壓片，其特征在于所述的護盤壓片上蓋(2)的上蓋頂設(shè)置有供坩堝托桿(1-13)和托桿護套(1-10)通過的圓孔(21)，且與下護盤壓片(I) 中心位置的圓孔(11)等直徑，兩個圓孔同軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的石墨熱場護盤壓片，其特征在于所述的護盤壓片上蓋(2)的下沿(5)嵌入下護盤壓片(I)上表面的凹槽(3)中，與下護盤壓片(I)卡接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨熱場護盤壓片，其特征在于所述的護盤壓片上蓋(2)與下護盤壓片(I)之間的空腔內(nèi)放置多層軟質(zhì)的或者是固化的隔熱材料。
專利摘要本實用新型公開了一種石墨熱場護盤壓片，設(shè)置在石墨熱場爐體底部，其特征在于包括下護盤壓片和護盤壓片上蓋，護盤壓片上蓋為有一定容積的下端開口的結(jié)構(gòu)，護盤壓片上蓋的下沿與下護盤壓片的上表面固定連接，在護盤壓片上蓋與下護盤壓片之間形成一個可放置隔熱材料的空腔，在下護盤壓片和護盤壓片上蓋的空腔中填充隔熱材料，使得在維持原護盤壓片防護隔熱材料的功能的基礎(chǔ)上，還具有底部保溫的功能，并且結(jié)構(gòu)簡單。
文檔編號C30B15/00GK202881442SQ20122056975
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者付雁清, 周儉, 李德建, 陳昌林, 陳建春 申請人:上海杰姆斯電子材料有限公司