用于单晶炉的导流筒和单晶炉的制作方法

1.本实用新型涉及单晶制造技术领域，尤其涉及一种用于单晶炉的导流筒和单晶炉。


背景技术：

2.目前，cz法生产硅单晶棒所使用的热场结构包括保温部分、坩埚支撑部分及热量供给部分等。其中热场部件中的导流筒成功导入到生产中，大幅度提高了单晶晶棒的生产效率。
3.在相关技术中，在单晶晶棒生产过程中导流筒主要有以下几点作用：
4.第一、导流筒为内外夹层结构，中间使用石墨软毡填充，安放在热场上部，对整个单晶硅拉制热场起到保温作用，避免热量的大幅流失，降低了生产功耗。
5.第二、导流筒口径根据所生产的单晶晶棒尺寸，设计为从上到下口径逐渐缩小的结构，炉台保护气体从炉台上部进入单晶炉后，在导流筒的引导下，大部分吹到长晶界面，带走炉台熔硅和石英坩埚的反应物、熔硅挥发物等的同时改变了长晶界面的温度梯度，另外进一步带走熔硅表面的氧气氛。
6.第三、单晶晶棒从液面生长出来后第一时间进入导流筒内部，再经导流筒逐步向上拉制，在这个过程中，单晶晶棒进入导流筒后，由于导流筒的存在，阻挡了来自加热器对晶棒的热辐射，改善了生长界面的热梯度，为晶棒高生长速度提供支撑。
7.在实际生产中，通常采用降低导流筒和生长界面的距离，减少来自石英坩埚壁的热量对生长界面的辐射，达到提高晶棒生产速度的效果，但是随着导流筒也生产界面距离的降低，保护气体在导流筒和生长界面的流通空间进一步变小，导致气体流速大，对生产界面的吹拂力增加，最终容易导致生长界面的熔硅内部对流发生改变，导致晶棒拉制困难、断线率高，进而导致生产效率降低。


技术实现要素：

8.本实用新型提供一种用于单晶炉的导流筒和单晶炉，旨在解决现有技术的单晶炉内的保护气体在导流筒和生长界面的流通空间较小，导致气体流速大，对生产界面的吹拂力增加，最终容易导致生长界面的熔硅内部对流发生改变，导致晶棒拉制困难、断线率高的技术问题。
9.本实用新型是这样实现的，本实用新型实施例的导流筒包括包括侧壁部和连接在所述侧壁部底部的底壁部，所述侧壁部环绕所述底壁部设置，所述底壁部形成有通孔，所述底壁部的底部形成有若干沿所述通孔的周向方向排列的分流孔，若干所述分流孔环绕所述通孔设置，所述分流孔沿所述底壁部延伸贯穿所述底壁部的外侧面。
10.更进一步地，若干所述分流孔所述通孔的周向方向均匀间隔设置。
11.更进一步地，所述分流孔的轴线相对于水平面向上倾斜设置。
12.更进一步地，所述分流孔的轴线与水平面之间的夹角为10
°‑
30
°
。
13.更进一步地，所述底壁部包括倾斜段和弧形过渡段，所述倾斜段通过所述弧形过渡段与所述侧壁部连接，所述底壁部相对所述侧壁部向所述侧壁部的内侧倾斜设置，所述分流孔沿与所述倾斜段平行的方向延伸且贯穿所述弧形过渡段的外壁面。
14.更进一步地，所述倾斜段与水平面之间的夹角为10
°‑
30
°
。
15.更进一步地，所述底壁部还包括与所述倾斜段连接的平直段，所述平直段与水平面平行，所述平直段形成有所述通孔，所述分流孔的一端贯穿所述平直段的底部。
16.更进一步地，所述导流筒还包括设置在所述侧壁部顶部外侧的连接部，所述连接部上形成有安装孔。
17.更进一步地，所述分流孔为圆形孔或者方形孔。
18.本实用新型还提供一种单晶炉，所述单晶炉包括：
19.炉体；
20.设置在所述炉体内的坩埚；和
21.上述任一项所述的导流筒，所述导流筒设置在所述坩埚上方。
22.在本实用新型实施例的导流筒和单晶炉中，底壁部的底部上形成有若干沿周向方向排列的分流孔，分流孔沿底壁部延伸贯穿底壁部的外侧面。如此，在单晶硅棒的制作过程中，在保护气体沿着导流筒从底壁部上的通孔吹拂到晶体生长界面后，在流出时，一部分气体可以沿着通孔内壁上的分流孔流走而不用经过生长界面流走，降低了保护气体对晶棒生长界面的吹拂力，提升了晶棒拉制生产的稳定性，同时也能够为进一步降低导流筒和生长界面的距离提供支撑，进而提高生产效率。
23.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
24.图1是本实用新型实施例提供的单晶炉的结构示意图；
25.图2是本实用新型实施例提供的导流筒的立体结构示意图；
26.图3是本实用新型实施例提供的导流筒的平面结构示意图；
27.图4是图3中的导流筒沿线iv-iv的剖面示意图；
28.图5是图4中的导流筒的局部放大示意图。
29.主要元件符号说明：
30.单晶炉1000、导流筒100、侧壁部10、底壁部20、通孔21、分流孔22、外侧面23、倾斜段24、弧形过渡段25、平直段26、导流通道30、连接部40、安装孔41、炉体200、坩埚300。
具体实施方式
31.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。此外，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
32.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、
‘
水平’、“顶”、“底”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。
33.在本实用新型的描述中，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的应用和/或其它材料的使用场景。
37.本实用新型中，底壁部的底部上形成有若干沿周向方向排列的分流孔，分流孔沿底壁部延伸贯穿底壁部的外侧面。在单晶硅棒的制作过程中，在保护气体沿着导流筒从底壁部上的通孔吹拂到晶体生长界面后，在流出时，一部分气体可以沿着通孔内壁上的分流孔流走而不用经过生长界面流走，降低了保护气体对晶棒生长界面的吹拂力，提升了晶棒拉制生产的稳定性，同时也能够为进一步降低导流筒和生长界面的距离提供支撑，进而提高生产效率。
38.实施例一
39.请参阅图1，本实用新型实施例中的单晶炉1000可包括炉体200、坩埚300和本实用新型实施例中的导流筒100，坩埚300设置在炉体200内以用于盛放硅料，导流筒100可设置在坩埚300的上方以用于引导炉体200内的保护气体流向坩埚300的单晶生长界面。
40.请参阅图2-图5，本实用新型实施例中的导流筒100可包括侧壁部10和连接在侧壁部10底部的底壁部20，侧壁部10环绕所述底壁部20设置，底壁部20形成有通孔21，底壁部20的底部形成有沿通孔21的周向方向排列的分流孔22，若干分流孔22环绕通孔21设置，分流孔22沿底壁部20延伸贯穿底壁部20的外侧面23。
41.在本实用新型实施例的导流筒100和单晶炉1000中，底壁部20的底部上形成有若干沿周向方向排列的分流孔22，分流孔22沿底壁部20延伸贯穿底壁部20的外侧面23。如此，
在单晶硅棒的制作过程中，在保护气体沿着导流筒100从底壁部20上的通孔21吹拂到晶体生长界面后，在流出时，一部分气体可以沿着通孔21内壁上的分流孔22流走而不用经过生长界面流走，降低了保护气体对晶棒生长界面的吹拂力，提升了晶棒拉制生产的稳定性，同时也能够为进一步降低导流筒100和生长界面的距离提供支撑，进而提高生产效率。
42.具体地，在本实用新型的实施例中，炉体200作为单晶炉1000的主要载体，坩埚300可设置在炉体200内，除坩埚300外，炉体200内还可设有用于加热坩埚300的加热器400等元件，炉体200上还设有进气管道(图未示出)和排气管道(图未示出)以用于通入保护气体以及将炉体200内的保护气体抽出。
43.在本实用新型中，导流筒100可设置在坩埚300的上方，炉台保护气体从炉台上部进入单晶炉1000后，在导流筒100的引导下，大部分吹到长晶界面，带走熔硅和坩埚300的反应物、熔硅挥发物等的同时改变了长晶界面的温度梯度，另外进一步带走熔硅表面的氧气氛。
44.进一步地，在本实用新型中，导流筒100为上下均开口的筒状结构，便于在直拉单晶过程中与单晶表面进行热传导，单晶进行散热，通孔21为下开口。导流筒100的侧壁部10可为环状结构，如图4所示，导流筒100可形成有导流通道30，底壁部20上的通孔21连通导流通道30，通孔21的孔径可根据所生产的单晶晶棒尺寸进行设置。
45.在单晶炉1000中，导流筒100的底部(即底壁部20的底部)可与坩埚300的生长界面具有一定的间隙，保护气体在导流筒100的引导下吹向坩埚300的单晶生长界面。在本实用新型中，由于底壁部20的底部上形成有分流孔22，在保护气体沿着导流筒100从底壁部20上的通孔21吹拂到晶体生长界面后，一部分气体可以沿着分流孔22流走以实现分流，而不会导致所有的气体都需要经过生长界面的流出而导致流速过快，可以降低保护气体对单晶生长界面的吹拂力，提升了晶棒拉制生产的稳定性。
46.进一步的，在一些实施例中，分流孔22为圆形孔或者方形孔。如此，分流孔22的制造较为简单。当然，可以理解的是，其它实施例中，分流孔22也可为其它形状的孔，例如六边形孔等等，具体在此不作限制。
47.实施例二
48.请参阅图2和图3，在一些实施例中，若干分流孔22沿通孔21的周向方向均匀间隔设置。
49.如此，分流孔22沿周向方向360
°
均匀间隔设置可以使得分流更加均匀，避免一些区域分流过小，另一些区域分流过大而导致生长界面的液面不稳。
50.具体的，如图2和图3所示，在图示的实施例中，底壁部20呈环状，分流孔22沿通孔21的周向方向间隔均匀设置，例如，若干分流孔22可沿周向方向以间隔15
°
、30
°
、45
°
、60
°
等方式均匀间隔设置，具体在此不作限制。
51.实施例三
52.请参阅图4和图5，在一些实施例中，分流孔22的轴线相对于水平面向上倾斜设置。
53.如此，通过将分流孔22的设置成相对于水平面向上倾斜设置，可使得保护气体在被分流时倾斜向上导出，避免导出的气流对单晶生长界面产生影响。
54.进一步地，在这样的实施例中，分流孔22的轴线与水平面之间的夹角为10
°‑
30
°
。
55.如此，通过将分流孔22的轴线与水平面之间的夹角设置在上述合理的范围可以避
免分流孔22与水平面的夹角过小而导致被分流的气体对单晶生长界面产生影响，同时也可以避免分流孔22与水平面的夹角过大而导致气体的分流速度较慢甚至出现无法分流的现象。
56.具体地，如图5所示，水平面可以理解为整个导流筒100的底面，也即与单晶生长界面平行的平面。在这样的实施例中，分流孔22与水平面的夹角可例如为10
°
、15
°
、20
°
、25
°
、30
°
或者10
°‑
30
°
之间的任一数值，优选为20
°‑
30
°
。
57.实施例四
58.进一步地，请参阅图4和图5，在一些实施例中，底壁部20可包括倾斜段24和弧形过渡段25，倾斜段24通过弧形过渡段25与侧壁部10连接，底壁部20相对侧壁部10向侧壁部10的内侧倾斜设置，分流孔22沿与倾斜段24平行的方向延伸且贯穿弧形过渡段25的外壁面。
59.如此，通过将倾斜段24相对侧壁部10倾斜设置可以使得整个导流筒100的导流通道30的底部呈渐缩状，进而加快气流速度以快速带走生长界面处的挥发物，同时，通过弧形过渡段25来过渡连接倾斜段24和侧壁部10可以使得侧壁部10和倾斜段24能够顺滑连接。
60.此外，分流孔22沿与倾斜段24平行的方向延伸且贯穿弧形过渡段25的外壁面则可以避免倾斜段24的平整面被破坏，同时也可以使得分流孔22能够倾斜延伸设置以使保护气体在被分流时倾斜向上导出，减少导出的气流对单晶生长界面产生影响。
61.进一步地，在这样的实施中，倾斜段24与水平面之间的夹角为10
°‑
30
°
。
62.如此，将倾斜段24与水平面之间的夹角设置在上述合理的范围可以避免分流孔22倾斜过小而导致被分流的气体对单晶生长界面产生影响，同时也可以避免分流孔22与水平面的夹角过大而导致气体的分流速度较慢甚至出现无法分流的现象。
63.具体地，在这样的实施例中，倾斜段24与水平面之间的夹角为10
°‑
30
°
可例如为10
°
、15
°
、20
°
、25
°
、30
°
或者10
°‑
30
°
之间的任一数值，优选为20
°‑
30
°
，倾斜段24与水平面的夹角和分流孔22与水平面的夹角保持一致。
64.实施例五
65.进一步地，请继续参阅图4和图5，在一些实施例中，底壁部20还可包括与倾斜段24连接的平直段26，平直段26与水平面平行，平直段26形成有通孔21，分流孔22的一端贯穿平直段26的底部。
66.如此，通过设置与水平面平行的平直段26可以减小导流筒100的通孔21与生长界面的距离，以快速地带走生长界面出的挥发物和氧。
67.实施例六
68.请参阅图2和图4，在一些实施例中，导流筒100还可包括设置在侧壁部10顶部外侧的连接部40，连接部40上形成有安装孔41。
69.如此，通过连接部40和安装孔41的设置可以便于对导流筒100进行安装和固定。
70.在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
71.此外，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于单晶炉的导流筒，其特征在于，所述导流筒包括侧壁部和连接在所述侧壁部底部的底壁部，所述侧壁部环绕所述底壁部设置，所述底壁部形成有通孔，所述底壁部的底部形成有若干沿所述通孔的周向方向排列的分流孔，若干所述分流孔环绕所述通孔设置，所述分流孔沿所述底壁部延伸贯穿所述底壁部的外侧面。2.根据权利要求1所述的用于单晶炉的导流筒，其特征在于，若干所述分流孔所述通孔的周向方向均匀间隔设置。3.根据权利要求1所述的用于单晶炉的导流筒，其特征在于，所述分流孔的轴线相对于水平面向上倾斜设置。4.根据权利要求3所述的用于单晶炉的导流筒，其特征在于，所述分流孔的轴线与水平面之间的夹角为10
°‑
30
°
。5.根据权利要求1所述的用于单晶炉的导流筒，其特征在于，所述底壁部包括倾斜段和弧形过渡段，所述倾斜段通过所述弧形过渡段与所述侧壁部连接，所述底壁部相对所述侧壁部向所述侧壁部的内侧倾斜设置，所述分流孔沿与所述倾斜段平行的方向延伸且贯穿所述弧形过渡段的外壁面。6.根据权利要求5所述的用于单晶炉的导流筒，其特征在于，所述倾斜段与水平面之间的夹角为10
°‑
30
°
。7.根据权利要求5所述的用于单晶炉的导流筒，其特征在于，所述底壁部还包括与所述倾斜段连接的平直段，所述平直段与水平面平行，所述平直段形成有所述通孔，所述分流孔的一端贯穿所述平直段的底部。8.根据权利要求1所述的用于单晶炉的导流筒，其特征在于，所述导流筒还包括设置在所述侧壁部顶部外侧的连接部，所述连接部上形成有安装孔。9.根据权利要求1所述的用于单晶炉的导流筒，其特征在于，所述分流孔为圆形孔或者方形孔。10.一种单晶炉，其特征在于，包括：炉体；设置在所述炉体内的坩埚；和权利要求1至9中任一项所述的导流筒，所述导流筒设置在所述坩埚上方。

技术总结
本实用新型适用于单晶制造技术领域，提供了一种用于单晶炉的导流筒和单晶炉，导流筒可包括侧壁部和连接在侧壁部底部的底壁部，侧壁部环绕所述底壁部设置，底壁部形成有通孔，底壁部的底部形成有沿通孔的周向方向排列的分流孔，若干分流孔环绕通孔设置，分流孔沿底壁部延伸贯穿底壁部的外侧面。如此，在单晶硅棒的制作过程中，在保护气体沿着导流筒从底壁部上的通孔吹拂到晶体生长界面后，在流出时，一部分气体可以沿着通孔内壁上的分流孔流走而不用经过生长界面流走，降低了保护气体对晶棒生长界面的吹拂力，提升了晶棒拉制生产的稳定性，同时也能够为进一步降低导流筒和生长界面的距离提供支撑，进而提高生产效率。进而提高生产效率。进而提高生产效率。


技术研发人员：潘军明 张骏凯 张镇磊 王永谦 陈刚
受保护的技术使用者：珠海富山爱旭太阳能科技有限公司
技术研发日：2023.01.19
技术公布日：2023/9/3