直拉单晶石墨热场,精密石墨热场
直拉单晶石墨热场经过热屏与气体导流设备优化、斜面反射与间隙填充规划、原料与结构精密匹配及供电与发热区科学规划,明显提升了单晶硅生长的功率、质量与稳定性,一起下降了能耗与生产成本。具体结构优势如下:
一、热屏与气体导流设备优化
斜面反射规划:热屏外层与内层之间设有间隙,并采用斜面反射角度,使得热辐射的反射率增加。这一规划有效减少了热量的散失,提高了热场的功率。
间隙填充石墨碳毡:在热屏中下部,外层与内层的间隙被填充了石墨碳毡,这进一步增加了热屏的绝热作用。试验数据显现,采用这种规划后,保持1420℃的拉制条件所需的能耗从每小时70~75kW·h下降至60~65kW·h,节能超越10%。
温度梯度优化:填充石墨碳毡还改变了单晶生长时的晶体纵向温度梯度,使得拉速增加0.05mm/min,从而提高了设备的生产产能,下降了生产成本。
二、原料与结构精密匹配
高纯等静压石墨使用:热场的加热器、坩埚支撑和热屏等关键部件均选用高纯等静压石墨原料。这种原料具有杰出的导电功用、抗形变强度、导热功用和硬度,可以满意不同部件在高温条件下的功用需求。
部件原料差异化挑选:依据部件的功用需求,进一步细化原料挑选。例如,加热器挑选抗拉伸强度较大的石墨,以保证在通电发热时不会产生形变;坩埚支撑挑选硬度和导热系数较大的石墨,以最大限度地将热量传导至石英坩埚;热屏则挑选颗粒小且需求纯化处理的石墨,以防止在硅单晶生长过程中对硅熔体产生污染。
三、供电与发热区科学规划
供电方式优化:为了提高热辐射作用,加热器发热区被规划为弯曲圆筒状,并经过石墨螺钉将加热器底部支撑与单晶炉电极固定衔接,接入直流电源。依据热场尺度的不同,支撑数量可调整为两个或四个,以保证加热器的稳定性和电阻值的匹配性。
发热区尺度准确操控:加热器发热区的尺度数据是计算规划的要点。经过准确操控加热器内径、外径和发热区高度等参数,保证石英坩埚内的多晶硅料整体处于高温状况,从而满意熔晶流程的需求。例如,加热器发热区高度一般规划为石英坩埚高度的1.2~1.5倍。