一种提高坩埚中心部位熔液温度的方法，涉及人工晶体制备领域，本发明专利技术通过在坩埚中心部位的上方设置中部加热源，通过中部加热源对坩埚的中心部位进行加热，使坩埚中心部位的温度升高，实现坩埚中心部位与坩埚中心部位外围温度的均匀性，避免在拉制过程中因坩埚中部温度低而导致熔液结晶的现象，同时本发明专利技术还可以实现通过降低加热器加热功率的方式增加熔液的粘稠度，进而提高拉制速度的目的，通过本发明专利技术的实施，不仅可以避免坩埚中心部位熔液结晶，同时还可以提高晶体的拉制速度，通过本发明专利技术的应用，可以更好的实现多根柱状晶体的同时拉制等，适合大范围的推广和应用。适合大范围的推广和应用。适合大范围的推广和应用。
【技术实现步骤摘要】
一种提高坩埚中心部位熔液温度的方法
[0001]本专利技术涉及人工晶体制备领域，具体涉及一种提高坩埚中心部位熔液温度的方法。
技术介绍
[0002]已知的，在人工晶体制备领域，如何控制坩埚内熔液的温度梯度是其中的关键技术之一，以多/单晶硅制备为例，多/单晶硅在整个生产过程中，直径为8mm～12mm的柱状硅棒使用量非常大，在实际生产过程中，发现柱状硅棒制备过程中出现的余料，不小心折断的硅棒，多/单晶硅生产企业在切割、破碎等工艺阶段产生的碎料等处理非常繁琐，很多企业为了图省事，直接将上述碎料丢弃或者长期堆放在仓库中，还有一些企业将上述碎料进行回收，通过直拉炉拉制成硅棒，然后通过多线切割机将硅棒切成复数根尺寸为8mm*8mm或10mm*10mm的柱状硅棒，这样不仅增加了柱状硅棒的生产成本，在切割过程中还增加了杂质引入，在降低产品质量的同时，还造成了较大的资源浪费等，那么如何将碎硅料进行再利用就成了本领域技术人员的长期技术诉求。
[0003]专利技术人通过检索发现，采用直拉法拉制硅棒的技术已经非常成熟，并在人工晶体制备领域得到了广泛的应用，但是现有直拉法在拉制硅棒时，首先将硅料放置在坩埚内，然后启动加热器对坩埚内的硅料进行加热，此时，坩埚的温度分布如附图7所示（附图7为坩埚受热温度的有限元分析图，由附图7可以明显看出坩埚中心部位的温度明显低于坩埚周边的温度（需要说明的是，附图7中温度最高的为红色区域，温度最低的为蓝色区域），也就是说离加热器越近，温度越高），坩埚的外围因靠近加热器，坩埚的中心部位远离加热器，因此坩埚的温度分布由高到低为自坩埚的内侧壁至坩埚的中心部位逐渐降低，待坩埚内的硅料熔化后，设置在坩埚中心部位上方的上提拉机构带动一根籽晶下降，当籽晶的下端头与坩埚内的熔液接触并熔为一体，此时为了确保熔液能跟随籽晶上升，通过降低加热器的加热功率，增大熔液的粘稠度（因直拉法只在坩埚的中心部位进行引晶并拉制硅棒，由于坩埚中心部位的温度本身就低于坩埚周边的温度，正利于所拉制硅棒的结晶），然后上提拉机构带动籽晶缓慢上升，此时，熔液跟随籽晶同时上升，当粘附在籽晶上的熔液逐渐脱离坩埚内的熔液后，随着温度的降低，粘附在籽晶上的熔液逐渐结晶，进而形成所需的新的硅棒。
[0004]比如中国专利技术专利，专利号为201320678696.4，申请日为2013年10月30日，公告号为CN203639604U，专利名称为一种软轴提拉型单晶炉；中国专利技术专利，专利号为202011063763.2，申请日为2020年9月30日，公告号为CN112176400A，专利名称为一种直拉法单晶炉及其熔体温度梯度控制方法。上述两专利公开的技术方案均是采用直拉法拉制硅棒的技术方案，但上述两技术方案只能实现一根硅棒的同时拉制，无法实现多根硅棒的同时拉制。
[0005]此时，专利技术人经过分析发现，因坩埚中心区域范围较小，此方法只能同时拉制一根硅棒，无法实现多根硅棒的同时拉制，为了实现更多根数硅棒的同时拉制，只能将硅棒的拉制区域由现有的坩埚中心部位移到坩埚中心部位的外侧（避开坩埚的中心位置），越靠近坩
埚的内壁，同时拉制硅棒的根数越多，通过反复试验发现，简单的将硅棒的拉制区域由现有的坩埚中心部位移到坩埚中心部位的外侧在硅棒拉制时主要存在如下弊端：1、在拉制时，坩埚中心部位的熔液会随着加热功率的降低而结晶，具体为：实施时，首先将硅料放置在坩埚内，然后通过加热器对坩埚加热将坩埚内的硅料进行熔化，待坩埚内的硅料熔化后，上提拉机构带动籽晶下降，当籽晶的下端头与坩埚内的熔液接触并熔为一体后，上提拉机构带动籽晶缓慢上升，此时，为了保证熔液能跟随籽晶上升，只能通过降低加热功率的方式来增加熔液的粘稠度，而此时当坩埚中心部位外围拉制区域的温度降低至达到拉制要求的温度时，坩埚中心部位的温度本身就低于中心区域外围的温度，再降低加热器的加热功率，坩埚中心部位的熔液极易因温度达到结晶温度而发生结晶，严重时还会因坩埚中部的熔液结晶导致拉制中断等。
[0006]2、为了避免坩埚中心部位的熔液结晶，只能始终保持坩埚中心部位熔液的温度在结晶温度以上，此时处于坩埚中心部位外围的熔液温度更加高于结晶温度，为了保证硅棒的顺利拉制，只能通过降低提拉的速度来实现，最终导致硅棒拉制效率的降低。
[0007]3、无法实现坩埚中心部位与坩埚中心部位外围熔液的温度均匀等。
[0008]因此，如何提供一种在保证晶体拉制速度的同时，又能避免坩埚中心部位熔液结晶的方法就成了本领域技术人员的长期技术诉求。
技术实现思路
[0009]为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术提供了一种提高坩埚中心部位熔液温度的方法，本专利技术通过在坩埚中心部位的上方设置中部加热源，有效的解决了因坩埚中心温度低导致中心部位熔液结晶的问题。
[0010]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种提高坩埚中心部位熔液温度的方法，所述方法为在坩埚中心部位的上方设置中部加热源，通过中部加热源对坩埚中心部位进行加热，实现在晶体拉制过程中坩埚中心部位的熔液不因温度过低发生结晶，具体方法如下：第一步、首先将原料放入晶体生长炉中的坩埚内；第二步、开启电源，加热器单独对坩埚进行加热，或者加热器及中部加热源同时对坩埚进行加热，直至坩埚内的原料熔化并形成熔液；第三步、上提拉机构带动一组籽晶下降，籽晶穿过晶体冷却机构上的冷却孔后与坩埚内的熔液接触，当籽晶的下端头熔化并与熔液融为一体后，缓慢提升上提拉机构，由上提拉机构带动籽晶缓慢上升，此时熔液跟随籽晶一起上升，当熔液跟随籽晶向上移动穿过晶体冷却机构上的晶体冷却孔后会随着温度的降低，逐渐开始结晶，在拉制过程中，中部加热源一直对坩埚中部的熔液进行加热，有效的避免了坩埚中部因温度低而发生结晶的现象；第四步、通过上述步骤，熔液跟随籽晶上升形成一组新的柱状晶体，上提拉机构带动籽晶缓慢上升，便可形成所需长度的成品柱状晶体；第五步、随着坩埚9内熔液液面的降低，通过坩埚9上升或中部加热源下降的方式保证中部加热源的下面与熔液液面的距离；第六步、重复上述步骤便可实现多次晶体拉制过程。
[0011]所述的提高坩埚中心部位熔液温度的方法，所述晶体生长炉包括中部加热源、炉体、上提拉机构、加热器和坩埚，所述加热器设置在密闭的炉体内，在加热器的中部设有坩埚，在坩埚内设有原料，在坩埚中心部位的上方设有中部加热源，所述中部加热源对坩埚的中心部位进行加热，在炉体的上部设有上提拉机构，所述上提拉机构上籽晶的下端头对应坩埚形成所述的用于加热坩埚中心部位原料温度的装置。
[0012]所述的提高坩埚中心部位熔液温度的方法，所述坩埚上下升降或中部加热源上下升降保证中部加热源与坩埚内熔液液面的距离。
[0013]所述的提高坩埚中心部位熔液温度的方法，所述坩埚的下端连接上下升降的下轴。
[0014]所述的提高坩埚中心部位熔液温度的方法，所述坩埚的上方设有晶体冷却机构。
[0015]所述的提高坩埚中心部位熔液温度的方法，在所述加热器的外侧壁与炉体内壁之间设有保温层。
[0016]所述的提高坩埚中心部位熔本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提高坩埚中心部位熔液温度的方法，其特征是：所述方法为在坩埚（9）中心部位的上方设置中部加热源，通过中部加热源对坩埚（9）中心部位进行加热，实现在晶体拉制过程中坩埚（9）中心部位的熔液不因温度过低发生结晶，具体方法如下：第一步、首先将原料（8）放入晶体生长炉中的坩埚（9）内；第二步、开启电源，加热器（7）单独对坩埚（9）进行加热，或者加热器（7）及中部加热源同时对坩埚（9）进行加热，直至坩埚（9）内的原料（8）熔化并形成熔液；第三步、上提拉机构（2）带动一组籽晶下降，籽晶与坩埚（9）内的熔液接触，当籽晶的下端头熔化并与熔液融为一体后，缓慢提升上提拉机构（2），由上提拉机构（2）带动籽晶缓慢上升，此时熔液跟随籽晶一起上升，熔液跟随籽晶向上移动并逐渐开始结晶，在拉制过程中，中部加热源一直对坩埚（9）中部的熔液进行加热，有效的避免了坩埚（9）中部因温度低而发生结晶的现象；第四步、通过上述步骤，熔液跟随籽晶上升形成一组新的柱状晶体（4），上提拉机构（2）带动籽晶缓慢上升，便可形成所需长度的成品柱状晶体（4）；第五步、随着坩埚（9）内熔液液面的降低，通过坩埚（9）上升或中部加热源下降的方式保证中部加热源的下面与熔液液面的距离；第六步、重复上述步骤便可实现多次晶体拉制过程。2.根据权利要求1所述的提高坩埚中心部位熔液温度的方法，其特征是：所述晶体生长炉包括中部加热源、炉体、上提拉机构（2）、加热器（7）和坩埚（9），所述加热器（7）设置在密闭的炉体内，在加热器（7）的中部设有坩埚（9），在坩埚（9）内设有原料（8），在坩埚（9）中心部位的上方设有中部加热源，所述中部加热源对坩埚（9）的中心部位进行加热，在炉体的上部设有上提拉机构（2），所述上提拉机构（2）上籽晶的下端头对应坩埚（9）形成所述的用于加热坩埚中心部位原料温度的装置。3.根据权利要求2所述的提高坩埚中心部位熔液温度的方法，其特征是：所述坩埚（9）上下升降或中部加热源上下升降保证中部加热源与坩埚（9）内熔液液面的距离。4.根据权利要求2所述的提高坩埚中心部位熔液温度的方法，其特征是：所述坩埚（9）的下端连接上下升降的下轴。5.根据权利要求2所述的提高坩埚中心部位熔液温度的方法，其特征是：所述坩埚（9）的上方设有晶体冷却机构（15）...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭李梁，朱振业，
申请(专利权)人：朱振业，
类型：发明
国别省市：
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